Практическое занятие № 14.

4. Закон Био-Савара-Лапласа. Сила Ампера. Сила Лоренца.

4.1. Сводка формул

По закону Био-Савара-Лапласа элемент контура в dl, по которому течет ток J, создает в некоторой точке А пространства магнитное поле: (в вакууме)

где r – расстояние от точки А до элемента тока dl;

- угол между радиусом – вектором r и элементом тока dl.

Магнитная индукция В связана с напряженностью Н магнитного поля соотношением:

где - относительная магнитная проницаемость среды (в вакууме), магнитная постоянная. Индукция и напряженность магнитного поля в вакууме:

А) созданного в центре кругового тока:

где R – радиус кругового контура с током.

Б) созданного бесконечно длинным прямолинейным проводником:

где R – расстояние от точки, где определяется напряженность, до проводника с током.

В) созданного отрезком проводника:

где и- угол между отрезком проводника и радиусом – вектором, проведенным к его концам. Индукция и напряженность магнитного поля внутри тороида и бесконечно длинного соленоида.

где n – число витков на единицу длины соленоида (тороида).

На элемент dl проводника с током, находящийся в магнитном поле, действует сила Ампера:

где - угол между направлениями тока и магнитного поля.

Работа перемещения проводника с током в магнитном поле

где - магнитный поток, пересеченный проводником при его движении.

Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся со скоростью V в магнитном поле, определяется формулой Лоренца:

где q – заряд частицы, – угол между направлением скорости частицы и магнитного поля.

Магнитный момент замкнутого плоского контура с током J

где S – площадь контура.

Механический вращающий момент, действующий на рамку с током в однородном внешнем магнитном поле:

, его модуль,

где – угол между вектором В и нормалью к плоскости витка.

Магнитная восприимчивость вещества: ,

где – вектор намагничивания.

Связь между магнитной проницаемостью и магнитной восприимчивостью.

4.2. Тест для самопроверки

1. Какая из приведенных формулировок описывает элемент тока?

А. вектор, равный по модулю произведению бесконечно малого участка длины проводника на силу тока в нем и направленный вдоль этого тока;

В. проводник небольшой длины;

С. рамка с током;

Д. произведение силы на длину проводника.

2. Выберите характеристики только магнитного поля:

1. Силовые линии замкнуты; 2. Силовые линии разомкнуты;

1. 3. 4.

А. 1, 2; В. 2, 3; С. 3, 4; Д. 1, 3.

3. Укажите закон Био-Савара-Лапласа в интегральной форме для вакуума:

А. В.

С. Д..

4. Какой из указанных законов позволяет определить магнитную индукцию поля, возбуждаемого проводником с током?

А. закон Био-Савара-Лапласа. В. закон Ампера.

С. закон Ленца Д. закон Фарадея.

5. Какое направление имеет вектор силы , действующей со стороны магнитного поля на элемент тока? Вектор силы….

А. совпадает с направлением тока;

В. угол между ними может быть любым;

С. перпендикулярен направлению тока;

Д. противоположен направлению тока.

6. Какая формула является математической записью закона Ампера в векторной форме?

А. В.. С.Д.

7. Выберите формулу напряженности магнитного поля, образованного прямолинейным бесконечным проводником с током:

А. В.

С. Д.

8. На рисунке представлены взаимодействия магнитного поля с током. Какое направление силы Ампера, действующей на проводник с током в каждом случае:

1. Влево в плоскости чертежа; 2. Вправо в плоскости чертежа;

3. Снизу вверх.

А. I 1; II 2; III 3 В. I 3; II 2; III 1

С. I 2; II 3; III 1 Д. I 3; II 2; III 1.

9. Какую форму и ориентацию имеют линии магнитной индукции поля, создаваемого током в прямолинейном проводе?

А. концентрическое окружности, направления которых соответствует правилу правого буравчика;

В. линии магнитной индукции параллельны току и замкнуты;

С. линии магнитной индукции параллельны току и разомкнуты;

Д. концентрические окружности, направления которых можно определить по правилу левого буравчика.

10. Какая из перечисленных величин является силовой характеристикой магнитного поля?

А. поток напряженности;

В. поток магнитной индукции;

С. вектор магнитной индукции;

Д. относительная магнитная проницаемость.

11. Как влияет сила Лоренца на состояние электрона в постоянном магнитном поле? Сила Лоренца…

А. изменяет величину скорости;

В. изменяет направление скорости;

С. изменяет кинетическую энергию;

Д. изменяет потенциальную энергию.