3.Электромагнетизм

3.1 Магнитное поле магнитная индукция закон Ампера

Вокруг движущихся заряженных частиц проводников с током а так же постоянных магнитов образующих магнитное поле посредством магнитных полей они взаимодействуют друг с другом . У постоянных магнитов имеются два полюса северный N и южный S . Одноимённые полюса отталкиваются разноимённые притягиваются. Магнитное поле постоянного полюсового магнита. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор индукции B, за направление вектора B принято направление силы действующей на северный полюс бесконечно малой магнитной стрелки помещённой в рассматриваемую точку поля, числовое значение магнитной индукции определяется через силу действующую на проводник с током в магнитном поле.

Пусть между полюсами постоянного магнита находится проводник с током длинной l как показывает опыт со стороны магнитного поля на проводник действует сила: (1) ; F

_A┴J, F_A┴B. Направление F_A определяется правилом левой руки. Из (1) . Таким образом магнитная индукция численно равна силе ампера действующая на проводник с током расположенный перпендикулярно к силовым линиям магнитной индукции единичной длинны и по которому течёт ток 1А . Графически магнитное поле изображается с помощью силовых линий магнитной индукции(аналогично силовым линиям напряжённости). Для постоянного магнита силовые линии выходят из северного полюса входят в южный замыкаются внутри магнита.

3.2 Контур с током в магнитном поле.

Пусть в однородном магнитном поле находится рамка с током. a,b- длины сторон рамки.

n-нормаль. На каждую сторону рамки действует сила ампера F_A=BJasin(J,B)=JBa; M= Fn=BJabsinα ; n=bsinα ; S=ab-площадь рамки. M=BJSsinα ; P_n=JS; P_m=JSn. Магнитный момент векторная величина направленная по нормали к рамке. Направление нормали определяется по правилу буравчика, если буравчик вращается по направлению тока то он показывает направление магнитного момента . Рассмотрим пример поясняя например принцип работы электродвигателя при B=const рамка повёрнётся на некоторый угол и остановится при α=π/2 sinα=1 M=M_max при α=0 M=0 . Чтобы рамка постоянно вращалась необходимо создать вращающееся магнитное поле.

3.3 Напряжённость магнитного поля.Закон Био-Савара-Лапласа.

Магнитная индукция является суммарной характеристикой магнитного поля как токов создающих так и микро токов возникающих в веществе. Когда вещество находится в магнитном поле происходит его намагничивание под действием магнитного поля происходит переориентация орбит электронов что приводит к возникновению внутри молекул круговых микро токов микро токи создают собственное магнитное поле , внутреннее магнитное поле микро токов накладывается на внешнее поле макро токов так как разные вещества намагничиваются по разному магнитная индукция при переходе из одной среды в другую скачкообразно изменяется. Магнитные свойства среды характеризуются магнитной проницаемостью μ=B/B₀. это отношение магнитной индукции в среде к магнитной индукции в вакууме одного и того же макро тока если μ>1-паромагнитная среда, μ<1-диамагнитная среда. Чтобы характеризовать магнитное поле только макро токов ввели дополнительную силовую характеристику напряжённость магнитного поля ,μ₀= 4π10^-2Гн/м-магнитная постоянная. Французкие физики Био, Савар экспериментально исследовали магнитные поля различных проводов, во всех случаях направление оказывается пропорционально силе тока но зависит от формы и размера провода. Эти результаты обобщил Лаплас или . Напряжённость магнитного поля dH от элемента проводника dl с током в произвольной точке А пропорционально силе тока, длине элемента dl синусу угла α между направлением и касательной к dl и обратно пропорционально квадрату расстояния от dl до точки А. Вектор dH к плосксти содержащей dl и r . Чтобы провести силовую линию через точку А пропустим перпендикуляр точки её пересечения О будет центром силовых линий с центром этой точки О проведём окружность проходящую точку А направление силовых линий определяется по правилу буравчика направление магнитного поля от всего проводника определяется суммой напряжённостей от всех элементарных проводников -принцип супер позиции.