Магнитное поле. Опыт Эйхенвальда и Иоффе. Магнитная индукция

Магнитное поле - форма проявления электромагнитного поля. Это поле действует на движущиеся частицы, обладающие электрическим зарядом, а так же на намагниченные тела независимо от их движения.

Способность магнитного поля вызывать появление механической силы, действующий на какой-либо элемент тока, можно количественно описать, задавая в каждой точке поля некоторый вектор B. При этом сила, действующая на элемент тока i∙dl, равна , где В- вектор индукции – силовая характеристика магнитного поля. . Вектор В перпендикулярен направлению элемента проводника dl и действующей на этот элемент силе dF.\

Опыт Эйхенвальда показан на рис. Два параллельных металлических диска D₁ и D₂ могут вращаться вокруг осей О и О₁. Вблизи дисков, на тонкой нити, подвешена небольшая магнитная стрелка, ось которой параллельна плоскости дисков. Для наблюдения поворота, стрелка снабжена зеркальцем З. Стрелка помещена в проводящий кожух, для предохранения действия электрического поля. Оба диска заряжались и приводились в быстрое вращение. Опыт показал, что при вращении дисков стрелка отклоняется, что указывает на наличие магнитного поля. Если между пластинами поместить диэлектрик, с диэлектрической проницаемостью ε, то заряд на дисках увеличивался в ε-раз.

Опыт Эйхенвальда показал, что любые движущиеся заряды, независимо от их природы, вызывают магнитное поле.

*********************

27. Закон Ампера. Сила Лоренца. Как установил Ампер, на проводник с током, помещенный в м.п., действует сила, равная произведению вектора м.и. на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между м.и. и участком проводника: . Напр-ие силы Ампера опр-ся по пр-лу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца показывали направление тока, а перпендикулярная составляющая вектора м.и. входила в ладонь, то отогнутый на 90 большой палец покажет напр-ие силы Ампера. (см.рис.).

Действие м.п. на проводник с током означает, что м.п. действует на движ-ся эл.заряды с какой-то силой. Эту силу наз-ют силой Лоренца, которую можно найти, если в формулу подставить выражение для

силы тока, то . Учитывая, что - скорость частицы, получим . Направление с.л. опр-ся по правилу левой руки (как и для силы Ампера), только 4 пальца располагают по напр-ию движения положительного заряда. Если же дв-ся отрицательный заряд, то 4 пальца расп-ют в напр-ии, противоположном напр-ию дв-ия отрицательного заряда. Работа силы Лоренца = 0, т.е постоянное м.п. не совершает работу над движ-ся заряженными частицами.

**********************

28. Эффект Холла и его практическое применение. Эффектом Холла наз-ся возникновение поперечного э.п. и разности потенциалов в металле или полупроводнике, по которым течет ток, при помещении их в м.п., перпендикулярное к направлению тока. Если в м.п. помещен металл или электронный проводник, то электроны дв-ся со скоростью в м.п. под действием силы Лоренца отклоняются в определенную сторону. На противоположной стороне скапливаются положительные заряды. Поперечное м.п. препятствует отклонению электронов м.п. Разность потенциалов при эффекте . d – линейный размер образца в направлении вектора B, R – постоянная Холла. Знак постоянной Холла позволяет опр-ть тип преимущественной проводимости полупроводника.

**********************

29. Закон Био-Савара-Лапласа для элемента тока. Введем хар-ку м.п. – вектор м.и. в данной точке , где В – вектор м.и., созданного зарядом q, движущимся со скоростью ; r – радиус вектор указанной точки, проведенной к ней от заряда; магнитная проницаемость среды – число, которое показывает во сколько раз вектор м.и. в данной среде больше, чем в вакууме. - для вектора м.и. - м.и., создаваемая эл-ом длины проводника с током I; - радиус-вектор, проведенный от к точке, в которой опр-ся м.и. , - угол между векторами и . - для вектора напряженности.

**********************

30. М.п. прямолинейного проводника с током. Как легко видеть по формуле , направление напряженности такого поля опр-ся правилом правого винта (см. рис): если поступательно двигать винт по направлению тока, вращение его головки будет совпадать во всех точках с направлением вектора Н. Величина вектора напряженности , где - кратчайшее расстояние от провода с током I до рассматриваемой точки. Аналогично напряженность такого м.п. в системе СГСМ численно равна . Зная вектор напр-ти, можно выч-ть и вектор м.и. в данной точке: . Индукция и напр-ть обратно пропорциональны расстоянию. Физический смысл имеет только вектор м.и. Вектор Н – расчетная величина.

**********************

Дата добавления: 2015-04-24