29. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля

1. Предположим, что элемент проводника с током перемещается в вакууме вдоль круговой траектории L, центр к-рой лежит на прямом проводнике (прямой проводник нормален к плоскости, охватываемой траекторией L, рис.7). B пpямoм проводнике течет ток силы I, силовая линия магнитной индукции на расстоянии R, равном радиусу oкружности L, должна совпадать с траекторией перемещения L. Работа по перемещению элемента проводника в магнитном поле индукции В прямого проводника вдоль элемента окружности L равна = С учётом того, что вектор индукции ориентирован вдоль направления элемента, а также того, что работа выразится так полная работа А по замкнутому контуру ввиду круговой симметрии выразится так: но тогда Т.е., работа при перемещении единич. отрезка с током не зависит от размера замкнутой траектории (радиуса R), а определяется только силой тока I в прямом проводнике (источником МП). Отметим такую закономерность – работа сил МП по замкнутой траектории отлична от нуля. Здесь уместно вспомнить, что для ранее рассматриваемых силовых полей (гравитационного и электростатического) работа сил этих полей по замкнутому контуру пути была равна нулю (работа при перемещении тел из точки r₁ в точку r₂ не зависела от формы пути, но от положений в пространстве точек r₁ и r₂). Такие поля называют потенциальными, в отличие от этого магнитное поле является вихревым – работа по замкнутому контуру в таких силовых полях отлична от нуля. Силовое поле называют вихревым, если в любой сколь угодно малой окрестности любой из его точек всегда м-но найти 2 точки, в к-рых силовые вектора направлены противоположно. Признак вихревого характера МП в строгом выражении (через циркуляцию вектора МИ В по замкнутому контуру L в среде с магнитной проницаемостью μ): называют законом полного тока (ЗПТ, справа  алгебраич. сумма токов охватываемых замкнутым контуром L). ЗПТ формулируется так: циркуляция вектора МИ по замкнутой траектории равна сумме токов, охватываемых контуром траектории, в произведении с магнитной проницаемостью среды μ₀μ.

Вопрос № 30.

30. Движение заряженных частиц в магнитном поле

МП не влияет на статические электрические заряды, но может действовать на движущиеся в нем заряды. Сила воздействия поля В на движущийся со скоростью v ЭЗ q определяется особой силой, получившей название силы Лорентца и определяемой так: Сила Лорентца всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы. Поэтому изменяется только направление, но не модуль скорости, т.е. кинетическая энергия частицы не меняется, и работы при этом изменении скорости не происходит. При нормальном вхождении частицы её движение происходит по окружности (рис.9,а). Радиус вращения частицы с конечной массой m и ЭЗ (это значение получается из равенства ускорений ), период обращения частицы получается таким: т.е. снижается с ростом индукции. При вхождении частицы в область МП под углом к силовым линиям по спирали (рис.9,б), со скоростью перемещения вдоль линий МИ v’= vCos  В полях - ЭП и МП - на ЭЗ действует сила, определяемая формулой Лорентца:

• Действие силы Лорентца – фундаментальное явление  её существованием объясняется действие силы Ампера.

• Существование радиационных поясов в атмосфере (ионосфера) связано с соответствующим поведением в магнитном поле планеты заряжённых частиц, пришедших из космоса.

• Наблюдаемое в высоких широтах природное явление свечения в небе ионизированных частиц (северное, или полярное, сияние) обусловлено воздействием высокоэнергетичного потока именно таких частиц.

• Эффект, обусловленный силой Лорентца, позволяет локализацию высокотемпературной плазмы в специальных экспериментах по контролируемому ядерному синтезу (удержание частиц с высокой энергией в огранич. объёме (устройство, называемое магнитной бутылкой)).