- •Раздел 4
- •Магнитные и электромагнитные свойства веществ
- •Магнитостатика Магнитное поле и его характеристики.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока и витка с током
- •Контрольные вопросы
- •Закон Ампера
- •Сила взаимодействия двух параллельных токов
- •Сила Лоренца
- •Циркуляция вектора для магнитного поля в вакууме
- •Магнитное поле в соленоиде и тороиде
- •Контрольные вопросы
- •Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора .
- •Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
- •Магнитные свойства вещества. Магнитные моменты электронов и атомов
- •Диамагнетики и парамагнетики
- •Ферромагнетики и их свойства
- •Контрольные вопросы
- •Выберите правильные ответы на поставленные вопросы
- •Электромагнитная индукция Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает эдс и электрический ток.
- •Вращение рамки в магнитном поле
- •Вихревые токи (токи Фуко)
- •Понятие об электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле
- •Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
- •Контрольные вопросы
- •Магнитная запись информации
- •Запись цифровой информации
- •Контрольные вопросы
- •Индуктивность. Самоиндукция.
- •Т оки при размыкании и замыкании цепи
- •Энергия магнитного поля
- •Контрольные вопросы
- •Выберите правильные ответы на поставленные вопросы
- •Превращение энергии в колебательном контуре
- •Гармонические колебания в контуре
- •Вынужденные электрические колебания. Переменный ток. Генератор переменного тока. Мгновенное, амплитудное и действующее значения э.Д.С., напряжения и силы тока
- •Резистор в цепи переменного тока
- •Катушка с индуктивностью в цепи переменного тока
- •Конденсатор с электроемкостью с в цепи переменного тока
- •Векторная диаграмма напряжений. Закон Ома для цепи переменного тока.
- •Мощность цепи переменного тока. Косинус .
- •Резонанс в электрической цепи. Добротность контура
- •Трансформатор.
- •Единая энергетическая система страны.
- •Электромагнитное поле и его распространение в пространстве в виде электромагнитных волн.
- •Свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Плотность потока излучения.
- •Физические основы радиосвязи.
- •Принцип построения радиолокации Радиолокация – обнаружение и определение местоположения тел в пространстве, отражающих электромагнитные волны
Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока и витка с током
Элемент проводника с током создает в точке А магнитную индукцию (рисунок 3).
Модуль вектора магнитной индукции , где
- угол между векторами и .
Рисунок 3. К закону Био-Савара-Лапласа
Для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции:
Магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым током или движущимися зарядами в отдельности.
Расчет и довольно сложен, но для симметричных токов можно довольно просто получить расчетные формулы, используя закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции.
Магнитное поле прямого тока (рисунок 4)
Угол меняется от 0 до . Поэтому: .
Рисунок 4. Магнитное поле прямого тока
Рисунок 5. Направление линий магнитной
индукции прямого провода
Магнитное поле в центре кругового проводника с током (рисунок 6)
s
R
Рисунок 6. Магнитное поле кругового
тока
Контрольные вопросы
Что такое магнитное поле и чем оно создается?
Как образуется магнитное поле постоянного магнита?
Как определить направление магнитного поля с помощью плоского контура с током (правило правого винта)?
Чему равен вращающий момент сил, действующих на рамку с током?
Чему равен вектор магнитного момента рамки с током?
Что Вы знаете о векторе магнитной индукции?
Что изображают линии магнитной индукции и как определить их направление (правило правого винта для проводника с током)?
Каким соотношением связаны магнитная индукция и напряженность магнитного поля?
Приведите размерности магнитной индукции и напряженности магнитного поля.
Закон Ампера
А
М
, где a - угол между
вектором и направлением тока.
Рисунок 7. Правило левой руки
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: Если ладонь левой руки расположена так, чтобы в нее входил вектор , а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока (направлению движения положительных зарядов) в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на ток (рисунок 7).
Сила взаимодействия двух параллельных токов
sin = 1.
А
Рисунок 8. Сила взаимодействия двух
параллельных токов
Очевидно, что:
Два параллельных тока одинакового направления, протекающих по проводам, распложенным на расстоянии друг от друга, с длиной каждого из проводов , притягиваются с силой:
Для вакуума:
При противоположном направлении токов согласно правилу левой руки проводники будут отталкиваться.
М агнитное поле движущегося заряда
П
Рисунок 9. Магнитное поле движущегося
заряда
Модуль индукции .
Д
Для кругового постоянного тока: .