22. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца.

На частицу с зарядом q, движущуюся со скоростью v̅ в магнитном поле с индукцией В̅, действует сила Лоренца. Величина этой силы определяется соотношением F_л=|q|v∙B∙sin(a). Где a – угол между векторами v̅ и В̅. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. Для положительного заряда 4пальца направить по скорости (для отр. против), линии В̅ входят в ладонь, большой палец покажет направление силы Лоренца. Если угол а равен 90°, sin(a)=1 сила Лоренца максимально, и играет роль центростремительной силы, частица движется по окружности радиуса R=mv/(|q|B). Если угол а равен 0° частица в магнитном поле движется по прямой линии (F_л=0). Если угол не равено 0° и 90°, частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии.

23.Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Правило левой руки.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная F = I·L·B·sina

I - сила тока в проводнике; B - модуль вектора индукции магнитного поля; L - длина проводника, находящегося в магнитном поле; а - угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике.

Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера.

Максимальная сила Ампера равна: F = I·L·B Ей соответствует a = 90°.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током, то есть силы Ампера.

24. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, электродвижущая сила (ЭДС) находится : , Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени русского физика. Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину:

Φ = B · S · cos α, где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором В̅ и нормалью к плоскости контура. Измеряется в Вебер, (Вб) = Тл∙М2.

Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван.

25. Электромагнитные волны, скорость их распространения.

Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытой Фарадеем:

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Максвеллу удалось записать непротиворечивую систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, т. е. систему уравнений электромагнитного поля (уравнений Максвелла). Из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:

Существуют электромагнитные волны, то есть распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. Электромагнитные волны поперечны – векторы В̅ и Е̅ перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью

, где ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные: ε0 = 8,85419·10–12 Ф/м, μ0 = 1,25664·10–6 Гн/м. Длина волны λ в синусоидальной волне свявзана со скоростью υ распространения волны соотношением λ = υT = υ / f, где f – частота колебаний электромагнитного поля, T = 1 / f.

Скорость электромагнитных волн в вакууме (ε = μ = 1):