3.8 Магнітне поле

Взаємодія струмів. Магнітне поле струму. Магнітна індукція. Сила Ампера. Сила Лоренца

У просторі, що оточує струм, виникає магнітне поле. Магнітне поле - це форма матерії, за допомогою якої здійс­нюється взаємодія між рухомими зарядами. Властивості магнітного поля:

1. Магнітне поле породжується рухоми­ми зарядами (струмом).

2. Магнітне поле виявляється по його дії на рухомі заряди (струми).

Сила взаємодії між двома паралельними провідниками зі струмом

де - магнітна стала, - відносна магнітна проникність середовища,l-довжина провідників,

d -відстань між провідниками.

Векторну величину, що характеризує магнітне поле, на­зивають вектором магнітної індукції, напрям якого для пря­молінійного провідника встановлюється за правилом сверд­лика: якщо напрям поступального руху свердлика збігається з напрямом струму, то напрям обертання ручки свердлика збігається з напрямом вектора магнітної індукції .Відносна магнітна проникність середовища показує, у скільки разів магнітна індукція у даному середовищі більша (чи менша), ніж у вакуумі

Абсолютна магнітна проникність

Лініями магнітної індукції називаються криві, дотичні до яких в кожній точці збігаються з напрямом вектора В в цих точках поля. Лінії магнітної індукції замкнуті і тому магніт­не поле називається вихровим.

Індукція магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом в точці А

Одиниця СІ магнітної індукції - тесла: [В]=Вс/м²=Тл.

Індукція магнітного поля в центрі кільцевого струму

Модуль магнітної індукції дорівнює відношенню макси­мальної сили F_max, що діє на провідник зі струмом, до сили струму / в провіднику та його довжини /:

Сила досягає максимального значення, коли вектор магнітної індукції перпендикулярний до провідника. При розміщенні провідника зі струмом під кутом а до вектора магнітної індукції сила визначається законом Ампера: Ве­личина сили Ампера дорівнює добутку магнітної індукції на силу струму, до­вжину провідника і на синус кута між вектором магнітної індукції та напрям­ком струму в провіднику

Напрям сили Ампера визначають за правилом лівої ру­ки: Якщо ліву руку розмістити так; щоб перпендикулярна до провідника складова вектора магнітної індукції входила в долоню, чотири витягнуті пальці були напрямлені за стру­мом, то відігнутий на 90" великий палець покаже напрям си­ли, що діє на провідник.

Відомо, що І=qnvS, тоді:

де n - концентрація зарядів, V - швидкість їх руху; S - пло­ща поперечного перерізу провідника.

Контур зі струмом

В якості пробного тіла – рамка зі струмом

Магнітний момент рамки зі струмом Р_м = І S n

Сили, які діють на сторони рамки будуть рівні за величиною та протилежні за напрямком будуть призводить до розтягування чи стиснення рамки, а також створювати обертовий момент М=F_A b sin a

b – ширина рамки