14. Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера.

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера.

Для визначення сили використовується формула: F=B*I*l*sin(α) – закон Ампера

15. Індукція магнітного поля.

Вектор магнітної індукції — це силова характеристика магнітного поля ((вектор)B). Його напрям — це напрям магнітного поля в даній точці, який визначається:

1) напрямом північного кінця магнітної стрілки;

2) правилом свердлика;

3) правилом лівої руки.

Вектор магнітної індукції направлений завжди так, як зоорієнтована магнітна стрілка, що вільно обертається в магнітному полі.

Індукція магнітного поля вимірюється за формулою: (вектор)B=M/(I*S)=F*l/(I*S)

Одиниця виміру магнітної індукції в системі СІ: [(вектор)В]=1Н*1м/(1А*1м2)=1Тл

Лінії магнітної індукції — це відповідно силові лінії магнітного поля.

Магні́тна інду́кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою .

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл).

Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля , що характеризує магнітне поле в середовищі:

,

де — магнітна проникність.

Магнітна індукція визначає силу, що діє в магнітному полі на рухомий електричний заряд, яка називається силою Лоренца. При відсутності електричного поля ця сила записується^[1]:

,

де  — сила,  — заряд,  — швидкість,  — швидкість світла.

Якщо на заряд діє також електричне поле, то сила Лоренца має вигляд:

,

де  — напруженість електричного поля. Таким чином, для електричного та магнітного полів історично склалася розбіжність у найменуванні основної характеристики, для електричного поля основною характеристикою є напруженість, а для магнітного поля — індукція.

16. Потік магнітної індукції.

Потік магнітної індукції, або магнітний потік – це характеристика магнітного поля; скалярна величина, яка

дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції В на площу

поверхні S і косинус кута α між векторами B і n: Ф=BScos(α)

[Ф] = 1 Вб (вебер).

17. Рух зарядженої частинки в магнітному полі. Сила Лоренца.

Рух зарядженої частинки в магнітному полі підпорядкований силі Лоренца.

Сила Лоренца – це сила, яка діє з боку магнітного поля з індукцією В на частинку, що рухається в цьому полі зі швидкістю v і має електричний заряд q, і визначається за формулою: F_л=q(v*B)

Модуль сили Лоренца визначається за формулою: F_л=qvBsinα, де α - кут між векторами v і В

18. Магнітні властивості речовин. Застосування магнітних матеріалів.

Під час внесення довільної речовини у зовнішнє магнітне поле вона намагнічується. Речовини в зовнішньому магнітному полі змінюються так, що самі стають джерелами магнітного поля, їх називають магнетиками. При цьому в кожній точці простору, де є речовина, індукція магнітного поля дорівнює векторній сумі індукцій зовнішнього магнітного поля і магнітного поля магнетика. Набуття магнітних властивостей речовиною під дією магнітного поля називають намагнічуванням магнетика. Магнетики поділяють на три класи: діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики. Більшість речовин у зовнішньому полі намагнічуються слабко (діа- і парамагнетики). Сильні магнітні властивості мають тільки феромагнітні речовини (залізо, нікель, кобальт, їхні сплави). Значна кількість магнетиків після припинення дії зовнішнього магнітного поля втрачає намагнічення. Однак є речовини, в яких намагнічення залишається на довгий час, і тільки механічними діями або нагріванням їх можна розмагнітити. Такі намагнічені тіла називають постійними магнітами. Рівень взаємодії речовини і поля описує фізична величина — магнітна проникність. Вона дорівнює відношенню магнітної індукції поля в речовині В до магнітної індукції зовнішнього поля В₀. Магнітна проникність є безрозмірною величиною. μ =B/B₀

19. Вплив магнітного поля на живі організми.

В людей, які зазнали тривалої дії магнітного поля, помічено цілий ряд порушень: головний біль, біль у ділянці серця, щвидка втомлюваність, зниження апетиту, безсоння. Є випадки, коли хворі люди сприймають електромагнітні випромінювання як звуки. Навіть у психічно здорових людей електромагнітні випромінювання здатні викликати звукові сприйняття. Якщо спрямувати пучок радіохвиль на скроневу ділянку мозку, то навіть у глухого нерідко виникає виразне відчуття шуму. А коли людину загіпнотезувати, то магніт здатний викликати і здорові галюцинації. До магнітних полів чутливі комахи. В земному полі орієнтуються молюски, черв’яки, і навіть водорості. На початку чи наприкінці польоту жуки, бджоли та інші комахи віддають перевагу напрямку північ-південь чи захід-схід. Магніточутливими виявилися і птахи, і тварини. Помічено, що магнітні сили мають одну несподівану особливість- вони гальмують умовні й безумовні рефлекси. Людині пропускали через руку слабкий струм, потім поступово збільшували його силу і міряли, як швидко піддослідний відсмикне руку. Виявилося, що в магнітному полі треба дати сильніший струм, щоб людина відчула електрику. Та й відсмикувала вона руку повільніше, сама того не помічаючи. Яким же чином живі істоти сприймають невидиме напруження? Магнітні сигнали сприймаються безпосередньо мозком. Отже, в перші моменти магнітне поле впливає передусім на функції центральної нервової системи, а пізніше, можливо, його дія позначиться і на роботі інших органів, клітин, які також відзначаються високим рівнем обміну речовин. Біологічні катастрофи зв’язані з різкими коливаннями напруженості магнітного поля. Існує гіпотеза, що нинішня акселерація є наслідком значного підвищення радіофону Землі. Електромагнітні явища супроводжують усі процеси, що відбуваються в живому організмі. Інформація, що сприймається органами чуттів, фіксується всередині нас у формі електромагнітних імпульсів. Поряд із нервовими й хімічними способами передачі інформації в організмі існує і своєрідний “радіозв’язок”, в тому числі і між клітинами й молекулами. Нервові клітини, які розвиваються, мають високовибірні засоби. Вони “пізнають” одна одну і навколишнє середовище, переміщаються в суворо визначені ділянки організму, якимось чином точно “знаходячи” місця призначення”.

20. Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца.

Електромагнітна індукція — виникнення електрорушійної сили у провіднику, що перебуває у змінному магнітному полі.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

ε=-Ν*(Φ/t), де

ε - електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах

Ν - кількість витків у котушці

Φ - магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою I=ε/R, де R - опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Правило Ленца - це правило для визначення напрямку індукційного струму: індукційнийструм, що виникає при відносному русі провідного контуру і джерела магнітногополя, завжди має такий напрямок, що його власний магнітний потік компенсує змінизовнішнього магнітного потоку, який викликав цей струм

21. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля котушки зі струмом.

Кожен провідник, у якому існує електричний струм, має «власне» магнітне поле. Це поле виявляється в момент, коли замикається електричне коло і в провіднику з'являється електричний струм. Якщо індукція магнітного поля перед замиканням кола дорівнювала нулю (В₀=0), то через деякий час після замикання вона матиме певне значення В, відмінне від нуля. Отже, момент замикання електричного кола можна вважати моментом зміни магнітного потоку. А будь-яка зміна магнітного потоку, за законом електромагнітної індукції, зумовлює появу вихрового електричного поля, яке спричинює появу ЕРС в усіх замкнутих провідниках, які знаходяться в цьому полі. Не може бути винятком і провідник, який є «джерелом» цього поля. Вихрове електричне поле і в ньому індукує ЕРС індукції.

Індуктивність - коефіцієнт пропорційності між електричним струмом, протікаючим в будь-якомузамкненому контурі, і магнітним потоком, створюваним цим струмом черезповерхню, краєм якої є цей контур. Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Гн. Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі , тобто L=Φ/I, де Φ – магнітний потік, І – струм в контурі, L - індуктивність.

Котушка індуктивності — звернутий у спіраль ізольований дріт, що має значну індуктивність при відносно великій електричній провідності та малому активному опорі. Така система здатна запасати енергію при протіканні електричного струму.

Для збільшення індуктивності котушка здебільшого намотується на феромагнітне осердя. Котушку без осердя називають соленоїдом. Спеціальні котушки, що використовуються в певних електричних колах, називають дроселями.

Енергія магнітного поля в котушці дорівнює: E=(1/2)*L*I²

На схемах позначаеться: