Постоянное магнитное поле

Закон Ампера.

Опыты показывают, что два элемента тока взаимодействуют друг с другом. Принятые пред­ставления заставляют нас предположить, что это взаимодействие осуществляется посредст­вом поля. Это поле названо магнитным. Изучение свойств этого поля логично бы было проводить по аналогии с электростатическим полем, однако до настоящего времени маг­нитных «зарядов» не обнаружено. Принято считать, что магнитное поле всегда создается движущимися зарядами, т.е. током. Ампером было установлено, что величина сил взаимо­действия проводников с током длины L определяется выражением:

F=2kI₁I₂L/r,,

Величина k как и прежде введена из соображений размерности. В системе СИ она равна m₀ /4p; значение постоянной m₀ , которую принято называть магнитной постоянной вакуума, записывается так:

m₀ = 4p ´ 10 ^–7 .

По аналогии с электростатическим полем для характеристики магнитного поля можно вве­сти силовую величину, отнесенную к единичному элементу тока. В теории магнетизма эту величину принято называть магнитной индукцией, точнее вектором магнитной индук­ции. Обозначается магнитная индукция буквой B. Сила, действующая на проводник с то­ком определяется как

dF = I[d l B].

Сила максимальна, когда d l перпендикулярно направлению В.

Отсюда единица измерения магнитной индукции в системе СИ, называемая тесла, определяется как 1Н/ (1A´1M).

Модуль силы, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поля |F|= qvBsinα, где α – угол между векторами B и v.

Магнитное поле можно наглядно изобразить с помощью силовых линий, проводя их по тем же правилам, что и в электростатике, но характер этих линий – другой.

Как уже отмечалось, магнитных зарядов не существует, поэтому свойства силовых линий магнитного поля отличаются от свойств электростатического поля. Из следствия теоремы Гаусса вытекает, что поток вектора В через любую замкнутую поверхность должен рав­няться нулю, т.е. силовые линии магнитной индукции непрерывны, и

.

Поле прямого тока.

Магнитное поле, создаваемое отрезком проводника с током определяется как   B= μ0I (cos α1-cos α2)/4πR где a1 и a2 – углы, соответствующие направлениям на концы проводника. Если проводник   бесконечный, то a1® 0, а a2® p, и .

Силовые линии магнитного поля являются концентрическими окружностями, охватываю­щими проводник с током. Все они лежат в плоскости, перпендикулярной направлению тока.

Поле витка с током.

Поле в центре витка с током.

Значение вектора магнитной индукции в центре круглого витка, вычисляется по формуле . Все элементы тока дают одинаковое направление вектора dB так,что суммарный вектор В перпендикулярен плоскости чертежа и направлен на нас (значок ·).

Дата добавления: 2014-12-16