17. Какая сила действует на точечный заряд в магнитном поле? Опишите свойства этой силы. Получите отсюда выражение для силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Сила Лоренца – сила, действующая на точечный заряд в магнитном поле.

.

Сила Лоренца направлена перпендикулярно направлению скорости заряда, поэтому её работа над частицей равна нулю. Воздействуя на заряженную частицу при помощи постоянного магнитного поля нельзя изменить ее энергию.

Если магнитное поле однородно и направлено перпендикулярно скорости движения заряженной частицы, то заряд под воздействием силы Лоренца будет перемещаться по окружности в плоскости, которая перпендикулярна вектору магнитной индукции. При этом радиус окружности равен:

.

Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещенный в него.

, где:

v – скорость хаотического движения носителя;

u – скорость упорядоченного движения.

Усредним силу Лоренца по носителям тока в проводнике элементарной длины.

.

В элементе провода содержится число носителей, равное n*S*dl.

;

Отсюда можно получить выражение для плотности силы, т. е. для силы, действующей на единицу объема проводника:

;

;

.

Это соотношение носит название закона Ампера.

18. Какая сила действует на замкнутый контур с током в магнитном поле? Какой момент сил действует на него? Какой энергией обладает замкнутый контур с током в магнитном поле?

На контур с током в однородном магнитном поле действует сила:

;

;

;

.

На контур с током в магнитном поле действует вращательный момент, равный векторному произведению его дипольного магнитного момента и магнитной индукции поля.

;

.

Энергия, которой обладает контур при непараллельной ориентации дипольного магнитного момента и магнитной индукции.

;

;

.

19. Что такое эффект Холла? Получите выражение для эдс Холла. Опишите принцип действия мгд – генераторов.

Эффект Холла.

Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный электрический ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениям тока и поля, возникает разность потенциалов (ЭДС Холла).

Холловская разность потенциалов определяется выражением:

;

Здесь b – ширина пластинки, j – плотность тока, В – магнитная индукция поля, R– коэффициент пропорциональности, получивший название постоянной Холла.

ЭДС Холла.

.

Принцип работы МГД-генератора, как и обычного машинного генератора, основан на явлении электромагнитной индукции, то есть – на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. В отличие от машинных генераторов проводником в МГД-генераторе является само рабочее тело.

Рабочее тело движется поперёк магнитного поля, и под действием магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков. На заряженную частицу действует сила Лоренца.

Рабочим телом МГД-генератора могут служить электролиты; жидкие металлы; плазма.

20. Дайте определение вектора намагниченности. Сформулируйте теорему о цир­куляции магнитного поля в веществе. Как связаны векторы индукции магнит­ного поля, намагниченности и напряжённости?

Намагниченность – величина, определяющая магнитный момент единицы объема.

.

Теорема о цир­куляции магнитного поля в веществе.

Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме макроскопических токов, охватываемых этим контуром.

.

Связь векторов индукции магнит­ного поля, намагниченности и напряжённости.

;

;

;

.