Магнетизм

Магнитные явления – явления, связанные с взаимодействиями между электри-

ческими токами, между электрическими токами и магнитами, а также

между магнитами, осуществляемые посредством магнитного поля.

Магнитное поле – силовое поле, создаваемое движущимися электрическими

зарядами и воздействующее на движущиеся электрические заряды.

Сила Лоренца

Из опытов известно, что сила F, действующая на точечный заряд q, в общем случае зависит от его положения и скорости. Соответственно этому разделяют на электрическую и магнитную составляющие. - сила Лоренца.

не зависит от движения заряда, ( -напряженность электрического поля).

, где - скорость движения заряда; - силовая характеристика магнитного поля (магнитная индукция или индукция магнитного поля).

• _FM: а) зависит от и ;

б) ; _;

в) если , то и

_{г) работы над зарядом не совершает ( ), т.е. не изменяет энергию частицы;}

_{д) зависит от выбора ИСО (т.к. зависит от ИСО).}

_{Итак: полная электромагнитная сила, действующая на заряд q:}

• По действию силы Лоренца на заряд определяют модули и направления векторов и .

Магнитное поле равномерно движущегося заряда

Из опытов известно, что для равномерно движущегося точечного заряда :

1) Индукция магнитного поля , где - магнитная постоянная; - радиус-вектор, проведенный из q в данную точку;

2) подчиняется принципу суперпозиции: , где - магнитная индукция результирующего поля, _i– магнитная индукция поля i-го источника.

• С учетом можно записать , что указывает на неразрывную связь электрического и магнитного полей.

Закон Био-Савара

Для магнитного поля постоянного тока из с учетом q=ρdV ( ρ – объемная плотность заряда носителей тока ) и

- закон Био-Савара.

Для тонкого провода сечения : , где I – сила тока ; dl – элемент длины провода.

Введем . Тогда , где - объемный элемент тока,

– линейный элемент тока и - закон Био-Савара.

Согласно принципу суперпозиции полное поле проводника с током .

• Поле графически изображают аналогично полю .

Теорема Гаусса для

Из опытов известно , что - теорема Гаусса для : поток через любую замкнутую поверхность равен нулю.

• Теорема Гаусса в постулативной форме выражает тот экспериментальный факт, что линии не имеют ни начала, ни конца, т.е. в природе нет магнитных зарядов.

• Следствие: поток сквозь поверхность S, ограниченную некоторым замкнутым контуром, не зависит от формы поверхности S.

Действительно, линии нигде не прерываются, они входят в контур и выходят из него, вне зависимости от формы поверхности.

Теорема о циркуляции

Из опытов известно, что - теорема о циркуляции : циркуляция по произвольному контуру равна произведению на алгебраическую сумму токов, охваченных данным контуром. , где - i-ый ток , охваченный контуром ( величина алгебраическая ).

I>0, если он связан с направлением обхода контура правилом правого винта и обратно. Из что поле не потенциально. Такое поле называют вихревым.