П римеры линий магнитной индукции

П оле прямого тока представляет собой систему концентрических окружностей, лежащих в плоскости, перпендикулярной проводнику с током.

Важнейшей особенностью линий магнитной индукции является тот факт, что они не имеют источников., то есть не имеют ни начали ни конца. Они всегда замкнуты. В электрических полях положение иное. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Поле с замкнутыми силовыми линиями называется вихревым. Магнитное поле – это вихревое поле.

Замкнутость линии магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в отсутствии мест их скопления: входов и выходов. Магнитных зарядов, подобных электрическим в природе нет.

Наряду с магнитной индукцией для характеристики магнитного поля вводится еще одна векторная физическая величина – напряженность магнитного поля .

Напряженностью магнитного поля называется физическая величина не зависящая от магнитных свойств среды.

Обозначается напряженность магнитного поля буквой , единица её измерения

Напряженность магнитного поля Н и магнитной индукции В связаны между собой отношением

	μ- магнитная проницаемость среды
	μ0- магнитная постоянная

Р асположен вектор напряженности в плоскости перпендикулярной проводнику и ориентирован по правилу буравчика или правого винта следующим образом: если ввинчивать буравчик по направлению тока, то направление вектора в данной точке поля должно совпадать с направлением движения его головки.

Другой характеристикой магнитного поля является магнитный поток. Рассмотрим плоский контур с единичной нормалью и площадью поверхности S и поместим его в магнитное поле с индукцией . Нормаль к плоскости проводника составляет с направлением вектора угол α.

Магнитным потоком через поверхность S называют произведение модуля вектора магнитной индукции на площадь S и на косинус угла между векторами и .

Поскольку - проекция вектора магнитной индукции на нормаль к плоскости контура, то

Физически магнитный поток можно истолковать как число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площади S. Магнитный поток – это скаляр.

Считая положительной стороной площадки ту, из которой выходит вектор нормали мы видим, что линии индукции выходят из этой стороны площадки. Угол между и острый, его косинус больше нуля и магнитный поток положителен. Этот случай и изображен на рисунке.

В противном случае, когда линии магнитной индукции входят в положительную сторону площадки угол между и тупой, его косинус меньше нуля и магнитный поток отрицателен.

Магнитный поток через соленоид имеющий N витков называют потокосцеплением или полным магнитным потоком. Обозначается буквой

[ ]=1 Вб (вебер)

Определяющая формула

§ 3. Закон Ампера

Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, движущийся в магнитном поле определяется по закону, установленному Ампером.

Пусть вектор магнитной индукции составляет с направлением отрезка проводника с током, называемого элементом тока Δl угол α. Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током не оказывает на него ни какого воздействия. Величина силы, действующей на проводник зависит лишь от модуля составляющей вектора , перпендикулярной проводнику B⊥ то есть от произведения B sinα.

и ли в векторной форме через векторное произведение векторов и

Максимальное значение силы Ампера достигается при α=90°. Тогда sinα =1

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

Если расположить левую руку так, чтобы вектор вонзался в ладонь, а четыре, сложенные вместе пальца были направлены вдоль тока, то отставленный в сторону большой палец укажет направление силы Ампера.

В случае, если такое расположение пальцев левой руки для определения силы Ампера невозможно в ладонь будет входить перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции B_ Bsinα, так как параллельная составляющая B_||  Bcosα не оказывает никакого влияния на движение проводника в магнитном поле.

З акон Ампера используется для расчета сил, действующих на проводник с током во многих технических устройствах и в частности в электродвигателях. Действие всех электродвигателей основано на использовании сил Ампера. По обмотке вращающей части двигателя, называемой ротором, протекает электрический ток. Мощный неподвижный электромагнит, называемый статором, создает магнитное поле, которое действует на проводники с током и заставляет их двигаться. Ротор изготавливается из стальных пластин, а полюсам электромагнита придается специальная форма, для того, чтобы сконцентрировать магнитную индукцию в местах, где расположена обмотка ротора. Специальные устройства обеспечивают такое направление тока в обмотках, чтобы магнитное взаимодействие создавало момент силы, приводящий к непрерывному вращению ротора.

Остановимся на существенной особенности сил электромагнитного взаимодействия, которая выражена в законе Ампера. В электростатике мы имеем дело с центральными силами, так как сила взаимодействия между двумя точечными зарядами направлена по линии, соединяющей эти заряды. Силы электромагнитного взаимодействия, как видно из закона Ампера в векторной форме не являются центральными. Они всегда направлены перпендикулярно к силовым линиям индукции магнитного поля.