Магнитное поле

Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Ампера. Сила Лоренца.

Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость. Ферромагнетики.

Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

1. Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Ампера. Сила Лоренца.

В 1820 г. Эрстед показал, что вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Согласно теории близкодействия с помощью магнитного поля осуществляется силовое взаимодействие проводников с током. Два тонких параллельных проводника, по которым идут токи в одном направлении, притягиваются, а если направления токов противоположны, то проводники отталкиваются.

Магнитное поле является составной частью электромагнитного поля. Магнитное поле — вид материи, посредством которого взаимо­действуют между собой движущиеся электрические заряды. Оно создается движущимися электрическими зарядами, переменными электрическими полями и действует только на движущиеся электрические заряды.

Намагничивание тела представляет собой прогресс упорядочения ориентации его элемен­тарных магнитов под действием внешнего магнитного поля.

Гипотеза Ампера. Внутри магнитов существуют молекулярные токи (микротоки). Эти токи создаются движением электронов в атомах. Каждый такой микроток создает собственный магнитный момент, подобный магнитному моменту замкнутого плоского контура, по которому протекает ток. В отсутствие внешнего магнит­ного поля все эти магнитные моменты разориентированы, а во внешнем магнитном поле они располагаются упорядоченно, что и приводит к намагничиванию металлов.

Магнитная индукция – векторная физическая величина, характеризующая силовое действие магнитного поля.

Вектор магнитной индукции можно определить по его воздействию:

а) на рамку с током в магнитном поле – появляется вращательный момент;

б) на проводник с током в магнитном поле – действует сила Ампера;

в) пучок заряженных частиц в магнитном поле отклоняется (сила Лоренца).

Модуль вектора магнитной индукции численно равен максимальному вращательному моменту, действующему на единичную рамку с током ( ) в магнитном поле.

,

где В – модуль вектора ин­дукции магнитного поля, α – угол между векторами В и нормалью к плоскости рамки.

Единицы вектора магнитной индукции в SI тесла:

.

Графически магнитное поле можно изобразить, используя линии магнитной индукции.

Линии магнитной индукции - воображаемые линии, касательная к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора В в данной точке, а густота линий пропорциональна модулю вектора В.

Свойства линий магнитной индукции:

1. Выходят из северного полюса магнита (N), входят в южный (S) или уходят в бесконечность.

2. Линии магнитной индукции замкнуты и всегда охватывают проводник с током. (Это означает, что магнитное поле не потенциальное, а вихревое. Это фундаментальное свойство магнитного поля. Оно означает, что магнитных зарядов не существует.)

3. Линии индукции нигде не пересекают друг друга.

П римеры магнитных полей.

1. Магнитное поле тока I, теку­щего по бесконечно длинному прямому проводнику, на расстоянии r от проводника: .

Направление линий магнитной индукции находится по правилу буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения рукоятки буравчика покажет направление линий магнитной индукции

2. И ндукция магнитного поля в центре кругового витка радиусом R : .

Н аправление вектора магнитной индукции также определяется по правилу буравчика, но здесь рукоятку нужно вращать по часовой стрелке по направлению кругового тока, тогда острие буравчика покажет направление линий магнитной индукции в центре витка.