
- •Магнитное поле постоянного тока. Магнитное поле в веществе
- •1. Магнитное поле постоянного тока
- •1.1 Магнитное взаимодействие параллельных токов
- •1.2. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции магнитного поля
- •1.3. Магнитное поле элемента тока. Закон Био-Савара-Лапласа
- •1.4. Магнитное поле прямолинейного проводника с током
- •1.5. Магнитное поле на оси кругового тока
- •1.6. Теорема о циркуляции для магнитного поля
- •К примеру 1
- •1.7. Магнитное поле тороида и соленоида
- •1.8. Движение заряженных частиц в постоянном магнитном поле
- •1.9. Эффект Холла
- •1.10. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера
- •1.11. Действие магнитного поля на контур с током
- •Контрольные вопросы
- •2. Магнитное поле в веществе Введение
- •2.1. Магнитный момент атома
- •2.2. Намагниченность магнетика. Вектор напряженности магнитного поля
- •2.3. Диамагнетики и парамагнетики
- •2.4. Ферромагнетики
- •2.5. Магнитные материалы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Техническая физика»
Магнитное поле постоянного тока. Магнитное поле в веществе
Учебное пособие по физике
для студентов дневной и заочной форм обучения
Электронное учебное издание
М и н с к 2 0 1 1
УДК 539.19(075.8)
С о с т а в и т е л и :
В.И. Кудин, В.А. Мартинович
Р е ц е н з е н т ы :
В.Р. Соболь, зав. кафедрой «Общая и теоретическая физика» БГПУ, доктор физико-математических наук;
А.А. Баранов, доцент кафедры «Физика» БНТУ
В пособии рассмотрено магнитное поле постоянного тока, а также магнитное поле в веществе. Приведены основные свойства диамагнетиков, парамагнетиков и ферромагнетиков. Раздел, посвященный ферромагнетикам, излагается в редакции М.Б. Ржевского. Для проверки усвоения материала приведены контрольные вопросы. Материал изложен в объеме программы курса физики для технического университета и окажет помощь студентам в освоении лекционного курса, на практических занятиях, а также при подготовке к выполнению лабораторных работ физического практикума по данному разделу физики.
Белорусский национальный технический университет
пр-т Независимости, 65, г. Минск, Республика Беларусь
Тел.(017) 292-77-52 факс (017) 292-91-37
Регистрационный № БНТУ/ФИТР47 – .2011
БНТУ, 2011
Кудин В.И., Мартинович В.А., 2011
Посвящается памяти М.Б. Ржевского
1. Магнитное поле постоянного тока
1.1 Магнитное взаимодействие параллельных токов
Взаимодействие проводников с током было открыто в 1820 г. и подробно изучено Ампером. Проведенные им опыты показали, что взаимодействие проводников с током подобно действию токов на магниты, а также действию магнитов на токи. Поэтому взаимодействие проводников с током получило название магнитного взаимодействия.
Р
Рис.
1.1. Взаимодействие параллельных токов
ассмотрим
два длинных параллельных проводника,
расположенных на расстоянии r0
друг от друга, по которым текут токи I1
и I2
(рис. 1.1). Опыт показывает, что если токи
I1
и I2
направлены в одну сторону, проводники
будут притягиваться друг к другу, а если
токи направлены в противоположные
стороны, проводники будут отталкиваться.
В обоих случаях сила взаимодействия,
приходящаяся на единицу длины проводника
прямо пропорциональна силе токов и
обратно пропорциональна расстоянию
между проводниками:
Коэффициент
пропорциональности k
зависит от среды, в которой находятся
проводники и от выбора системы единиц.
В СИ в вакууме
,
где µ0
= 4π·10-7
Гн/м – магнитная
постоянная.
С учетом выбора коэффициента k в СИ в вакууме выражение для силы, действующей на единицу длины проводника, примет вид:
.
(1.1)
Эта формула справедлива только в случае, когда длина проводников намного больше расстояния между ними, т.е. в случае двух бесконечных параллельных проводников с током.
Между
магнитной постоянной µ0
и электрической постоянной ε0
существует связь:
,
где с
= 3·108
м/с – скорость света в вакууме. Однако,
магнитное взаимодействие проводников
с током существенно отличается от
электрического взаимодействия зарядов,
рассмотренного в электростатике.
Электрическое взаимодействие возникает
при наличии зарядов на проводниках и
зависит от величины и знака этих зарядов.
Магнитное взаимодействие возникает
только при наличии токов в проводниках
(т.е. движущихся зарядов) и несмотря на
то, что в проводниках движутся заряды
одного и того же знака, проводники с
током могут либо притягиваться друг к
другу, либо отталкиваться в зависимости
от направления движения зарядов.
Магнитное взаимодействие проводников с током используется для определения эталона основной единицы измерения силы электрического тока – 1А. Принято, что:
1А – это сила постоянного электрического тока, который проходя по двум параллельным бесконечным прямолинейным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает между этими проводниками силу, равную 2·10-7 Н на каждый метр длины проводника.