Магнитное поле и его характеристики

Лекция 8

В пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле.

В пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор индукции магнитного поля В (вектор магнитной индукции). Для определения вектора В используется действие магнитного поля:

1) на рамку с током (замкнутый плоский контур с током);

2)на движущийся заряд;

3)на элемент тока;

1)Если в магнитное поле поместить рамку с током, размеры которой малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле (размеры малы настолько, что в ее пределах поле не меняется).

Ориентация контура в пространстве характеризуется направлением нормали к контуру.

За положительное направление нормали принимается направление, связанное с током правилом правого винта: т.е. направление поступательного движения винта, рукоятка которого вращается в направлении тока, текущего в рамке.

Так как рамка с током испытывает ориентирующее действие поля, то на неё будет действовать пара сил, создающих вращающий момент, модуль которого равен:

или ,

где – магнитный момент рамки с током; I – сила тока; S – площадь поверхности, охватываемой контуром (площадь рамки); - угол между векторами ; В – модуль вектора индукции магнитного поля.

Если

Если

Единица измерения магнитной индукции

2)На движущийся со скоростью υ заряд q в магнитном поле действует сила, которая называется силой Лоренца:

или , где α – угол между векторами .

Если

Если , то сила Лоренца имеет max значение

3)Действующая на проводник с током в магнитном поле сила называется силой Ампера:

или , где α – угол между векторами dl и B.

Модуль В определяется:

Направление определяется векторным произведением. На практике используется правило левой руки: необходимо ладонь левой руки расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в нее, а вытянутые пальцы указывали направление тока, тогда отставленный большой палец указывает направление силы Ампера (см. рис.).

Для характеристики магнитного поля в вакууме вводится величина, которая называется напряженность магнитного поля .

Напряженность магнитного поля Н – векторная величина, равная отношению магнитной индукции В к магнитной постоянной :

, где - магнитная постоянная.

Напряженность магнитного поля в любой среде называется величина, равная отношению , где μ – относительная магнитная проницаемость среды.

Единица измерения напряженности магнитного поля

Так как магнитное поле является силовым, то его изображают с помощью линий магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В (см.рис.1).

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током (см.рис.2).

Поле, обладающее замкнутыми силовыми линиями, называется вихревым.

Магнитное поле называется однородным, если векторы В во всех его точках одинаковы. В противном случае поле называется неоднородным.

Дата добавления: 2014-01-07