10

Часть 2. Электромагнетизм

Магнитостатика

8. Закон Био-Савара.

8.1. Релятивистская природа магнитного поля.

8.2. Сила Лоренца и ее магнитная составляющая. Магнитное поле .

8.3. Магнитное поле медленно движущегося точечного заряда

8.4. Два частных случая преобразования полей.

8.5. Принцип суперпозиции для поля .

8.6. Закон Био-Савара-Лапласа.

8.7. Основная задача магнитостатики. ( Примеры. 1. Поле , создаваемое отрезком прямолинейной нити;(лекция)

2. Поле , на оси кругового тока; 3. Поле на оси соленоида конечной длины).(СЕМИНАР)

8.8. Магнитное поле вдали от петли с постоянным током (поле магнитного диполя).

9. Действие магнитного поля на проводник с током.

9.1. Закон Ампера или сила, действующая на проводник с током во внешнем магнитном поле.

9.2. Момент сил Ампера, действующих на рамку с током в магнитном поле.

9.3. Потенциальная функция для рамки с постоянным током в магнитном поле .

9.3.1. Работа сил Ампера при повороте рамки с постоянным током в однородном магнитном поле.

9.3.2. Работа сил Ампера при поступательном перемещении рамки с постоянным током в не однородном магнитном поле.

9.3.3. Произвольное изменение положения малой рамки с постоянным током в неоднородном магнитном поле (для самостоятельного изучения).

10. Основные законы стационарного (постоянного) магнитного поля.

10.1. Соленоидальность («трубкообразность») магнитного поля.

10.2. Циркуляция магнитного поля постоянных токов.

10.3. Примеры на применение теоремы о циркуляции поля .

10.4. Дифференциальная форма теоремы о циркуляции магнитного поля.

10.4.1.Ротор («вихрь») векторного поля.

10.4.2 Локальная форма теоремы о циркуляции магнитного поля.

Введение

Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. В Европе он появился приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле.

Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся ее повернуть. В том же году французский физик А. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов.

По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).

Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северный N и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.

Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности  электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции который определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

Теория электромагнетизма может быть изложена без теории относительности и с теорией относительности. Последнее обоснование более предпочтительно, поскольку в нем теория относительности выступает как общая теория пространства-времени, на которой должны базироваться любые физические теории. Существенной частью теории является вопрос о границах ее применимости.