 |
Магнитное поле. Сила Лоренца. Сила Ампера.
|
|
|
|
Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.
Магнитное поле формируется изменяющимся во времени электрическим полем либо собственными магнитными моментами частиц. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц.
силовые линии магнитного поля.
Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к вектору 
[2]. Она пропорциональна заряду частицы 
, составляющей скорости 
, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля 
, и величине индукции магнитного поля 
где 
- угол между направлением вектора скорости частицы 
и направлением вектора магнитного поля 
.[Тесла]
Также магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник будет называться силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действущих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.
Энергию магнитного поля можно найти по формуле:
где:
Φ — магнитный поток,
I — ток,
L — индуктивность катушки или витка с током.
Модуль силы Ампера можно найти по формуле:
,
где α — угол между векторами магнитной индукции и тока.
Сила dF максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции (
):
.
Закон Ампера — закон взаимодействия постоянных токов. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.
|
|
|
Сила 
, с которой магнитное поле действует на элемент объёма dV проводника с током плотности 
, находящегося в магнитном поле с индукцией :
.
31. Поле движущегося заряда. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. — физический закон для определения модуля вектора магнитной индукции в любой точке магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током на некотором рассматриваемом участке.
Закон Био — Савара — Лапласа для проводника с током I, элемент d l которого создает в некоторой точке А (рис. 164) индукцию поля d B, записывается в виде
где d l — вектор, по модулю равный длине d l элемента проводника и совпадающий по направлению с током, r —радиус-вектор, проведанный из элемента d l проводника в точку А поля, r — модуль радиуса-вектора r. Направление d B перпендикулярно d l и r, т. е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линии магнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу нахождения линий магнитной индукции (правилу правого винта): направление вращения головки винта дает направление d B, если поступательное движение винта соответствует направлению тока в элементе.
Модуль вектора d B определяется выражением
где a — угол между векторами d l и r.
Для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности:
т.е., чтобы найти силу, действующую на точку в пространстве, нужно сложить силы, действующие на неё, как показано на рисунке
Любой движущийся в вакууме или среде заряд создает вокруг себя магнитное поле.
Под свободным движением заряда понимается его движение с постоянной скоростью. Этот закон выражается формулой
|
|
|
вектор В направлен перпендикулярно плоскости, в которой расположены векторы v и r, а именно: его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от v к r.
Модуль магнитной индукции (113.1) вычисляется по формуле 
(113.2)
где a — угол между векторами v и r.
Сравнивая выражения (110.1) и (113.1), видим, что движущийся заряд по своим магнитным свойствам эквивалентен элементу тока:
справедливы лишь при малых скоростях (v <<с)
Если движется отрицательный заряд, то Q надо заменить на —Q.
|
|
|
