Магнитное поле постоянных токов Эрстед Ханс Кристиан

Магнитное поле постоянных токов

Эрстед Ханс Кристиан (1777 -1851) n Датский физик. В 1820 г обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку. Это привело к возникновению новой области физики электромагнетизму

Ампер Андре Мари (1775 -1836) n Французский физик, математик, химик. Открыл взаимодействие электрических токов и установил закон этого взаимодействия – закон Ампера. Разработал теорию магнетизма (1820) – выдвинул идею, что все магнитные взаимодействия сводятся к взаимодействию молекулярных токов

n Установили n. Био Жан Батист (1774 – 1862) Французский физик. Экспериментально открыл закон Б-С-Л закон Био-Савара-Лапласа n. Савар Феликс n. Лаплас Пьер (1791 – 1841) Симон Французский физик. Экспериментально открыл закон Б-С-Л (1749 – 1827) Французский астроном, физик и математик. Придал общий вид закону Б

Магнитное поле токов Постоянные магниты – древние греки Компас (земной магнетизм) – Китай Подобно электрическому диполю магнит стремится повернуться по полю N Полюса магнита не разделяются S Магнитных зарядов не существует! N N S S N S

1. Эрстед – отклонение магнитной стрелки током S N I Роль тока 2. Гей-Люссак и Аргао – намагничение постоянным током 3. Ампер – притяжение между проводами с током Магнитное поле тесно связано с током Молекулярные токи в телах

Магнитное поле порождается движущимися зарядами, другие заряды, движущиеся в этом поле испытывают механические силы. Это не кулон. Это взаимодействие дополнительное, связанное с относительным движением зарядов – эффект зависит от движения зарядов. Магнетизм – чисто релятивистский эффект Он легко проявляется, т. к. во многих случаях и скомпенсированы и остаётся чисто магнитное взаимодействие Например: провод с током Таким образом: всё содержится в Однако! – проще пользоваться представлением о магнитном поле законе Кулона принципе относительности инвариантности заряда сохранении заряда

Характеристики магнитного поля Рамка с током – “пробник”. Контур такой, чтобы в пределах площади рамки магнитное поле было однородно. Магнитное поле можно характеризовать вектором направлен по , когда рамка в состоянии равновесия. S N

– вектор магнитной индукции О величине можно судить по величине крутящего момента Линии магнитной индукции – касательные Совпадают с направлением в данной точке Опыт показывает: (1)

Магнитный момент рамки с током (2) Таким образом, располагая пробной рамкой с известным можно изучать различные магнитные поля Помимо токов в проводниках существуют токи в атомах и молекулах – молекулярные токи, которые также создают магнитное поле – результирующее поле создаётся макро + микро токами При одном и том же токе в проводе в различных средах будет иметь различные значения – напряжённость магнитного поля – вспомогательная величина (только для макро тока не зависит от свойств среды) ,

Вакуум (в гауссовой системе) (в СИ) Среда – магнитная постоянная (в гауссовой системе) – абсолютная магнитная проницаемость

Закон Био-Савара-Лапласа принцип суперпозиции тогда Закон Био. Савара. Лапласа Результирующее поле H есть сумма полей d. H, созданных отдельными элементами тока для линейных проводников диаметр (3) (3’) dl I << r расстояние Магнитное поле d. H, создаваемое элементом тока Idl на расстоянии r от него, пропорционально величине элемента тока и синусу угла между векторами и По закону Био-Савара-Лапласа можно вычислить магнитные поля для различных систем токов

Примеры вычисления H а) Поле бесконечного линейного тока , соотв. l от до (4)

б) Поле на оси кругового тока Здесь: dl r, тогда (5) В центре тока (6)