Тема 1 МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ Часть 1

Тема 1. МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ. Часть 1 • Опыты: • 1. Вокруг проводников с электрическим током существует магнитное поле (опыты Эрстеда, 1820).

2. На движущий заряд в магнитном поле действует сила Лоренца Если Силовой характеристикой магнитного поля в данной точке является вектор магнитной индукции. Он численно равен силе, действующей со стороны поля на единичный заряд, движущийся с единичной скоростью в направлении, перпендикулярном линиям поля. Аналогом в электрическом поле является вектор - силовая характеристика этого поля.

3. Магнитное взаимодействие токов ( Ампер, 1820) 3 a. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИТОВ

Магнитное поле можно изображать графически с помощью ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, правила графического изображения те же, что для электрического поля.

1. ПОЛЕ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗАРЯДА Из опыта: магнитное поле может создаваться движущимися зарядами. Из опыта : заряд создает в т. А поле, мгновенное значение магнитной индукции которого (2. 1) Исследуем (2. 1): 1. При v=0, B=0. В той системе отсчета, где заряд покоится, его магнитное поле исчезает. Т. к. механическое движение относительно, то существование магнитного поля относительно и зависит от выбора системы отсчета.

2. Модуль ; пусть меняется только Тогда последнему выражению соответствуют на рис. точки на зеленой окружности, проведенной в плоскости XOY. Т. о. поле движущегося заряда осесимметрично относительно линии его движения и имеет форму бублика без дырки. Силовые линии – концентрические окружности в плоскости YOZ с центром на линии движения заряда.

На практике для создания стационарных магнитных полей используют проводники с током. Упорядоченно движущиеся заряды , составляющие ток, создают совокупное магнитное поле. Т. о. источниками магнитного поля являются движущиеся заряды и токи. Из опыта известен ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ДЛЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ: Индукция магнитного поля, созданного в данной точке несколькими источниками, есть векторная сумма индукций полей, созданных в этой точке каждым источником в отдельности.

2. ЗАКОН БИО-САВАРА-ЛАПЛАСА Закон Био-Савара-Лапласа определяет индукцию магнитного поля, созданного бесконечно малым участком проводника с током. Найдем магнитную индукцию поля, созданного в произвольной т. А элементом проводника с током (направление совпадает с I направлением тока ). Векторы отдельных электронов в т. А направлены одинаково.

Этот слайд – факультатив! скорость теплового движения, скорость упорядоченного движения отдельного носителя заряда

Элемент проводника с током I создает в точке А индукцию поля (1) r -радиус-вектор, проведенный из элемента dl проводника в точку А. (1)- закон Био-Савара-Лапласа. Модуль индукции поля: Индукция поля, созданного в т. А проводником конечной длины: Рассмотрим примеры применения закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитных полей токов простой конфигурации.

Магнитное поле прямолинейного бесконечно тонкого отрезка проводника с током Каждый бесконечно малый элемент проводника создает в точке наблюдения А индукцию магнитного поля , перпендикулярную плоскости рисунка. В качестве постоянной интегрирования выберем угол α.

- индукция поля, созданного отрезком прямолинейного проводника с постоянным током

Для бесконечного проводника с током

Направление линий магнитной индукции задается правилом правого винта: головка винта, ввинчиваемого по направлению тока, вращается в направлении линий магнитной индукции.

Магнитное поле в центре кругового тока Как следует из рисунка, все векторы d. B направлены в одну сторону: Ближняя к нам сторона

Магнитное поле на оси кругового тока Ближняя к нам сторона

Магнитное поле на оси кругового тока

Линии магнитной индукции поля кругового витка с током