Магнитное поле. Индукция . Сила Ампера

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ.

На рисунке приведен ряд опытных фактов: а) намагничен­ная стрелка компаса указывает на север; б) два намагниченных куска железа (два постоянных магнита) отталкиваются при сбли­жении одноименными полюсами; в) провод с током действует на магнитную стрелку компаса ( опыт Эрстеда); г) постоянный маг­нит действует на провод с током ( сила Ампера); д) два провода с одинаковым направлением тока притягиваются друг к другу, а с противоположно направленными токами – отталкиваются. Этот тип взаимодействия отличается от взаимодействия зарядов в электростатике тем, что силы возникают между намагниченными телами и движущи­мися зарядами.

Физическая система, распределенная в пространстве, в которой обнаруживаются силы, действующие на намагниченные тела или про­вода с током, называется магнитным полем.

Количественно перечисленные явления описываются следующим образом. Выделим в проводе с током I участок dl и будем считать его вектором , направленным по току. Про­изведение (I· ) будем называть элементом тока. Магнитное поле в некоторой точке ха­рактеризуется вектором , который получил название магнитной индукции. Это такой вектор, который направлен от северного полю­са магнита к южному (вне магнита) и который, будучи умножен векторно на вектор (I· ), дает силу, действующую на этот элемент, причем и по величине, и по направлению . Это т.н. сила Ампера. Квадратные скобки означают векторное произведение. Для определения направления можно использовать правило правого буравчика. Если рукоятку вращать от первого вектора-сомножителя (I· ) ко второму , то направле­ние поступательного движения буравчика укажет на направ­ление вектора (рис.). Можно использовать и правило левой руки: если поставить левую руку так, чтобы силовые линии входи­ли в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока, то ото­гнутый большой палец укажет направление силы. Абсолютная величина dF равна

dF = I·dℓ· В · sinα, где α – угол между (I· ) и .

Если α= 90° и поле однородно, то можно перейти от формулы для бесконечно малых к формуле: F=I·ℓ·B, из которой можно получить единицу для измерения магнитной индукции В. Если I =1 А, ℓ =1 м, а сила F = 1 Н, то В будет равно 1 Тесла: 1 Тл = 1 Н /(А·м), т. е. это индукция такого магнитного поля, которое действует на провод длиной 1 м с током 1 А силой в 1 Н.

Дата добавления: 2013-12-12