Магнитное поле в вакууме

магнитной индукции.
Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера.
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

при пропускании электрического тока через проводник, находящийся около нее.

испытывают взаимное притяжение, если ток течет по ним в одну сторону, и отталкивание, если токи текут в разные стороны.

движущимися электрически заряженными частицами.

Магнитное поле

обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды).

Магнитное поле

контуре очень малых размеров.

Ориентацию его в пространстве характеризует направление нор-мали к контуру, восстанавли-ваемой по правилу правого винта (буравчика):

Магнитное поле

Будем называть такой контур пробным контуром.

Если вращать рукоятку правого буравчика по направлению тока в контуре, тогда направление его поступательного движения даст направление нормали.

контур (нормаль) в определенном направлении.

Вращающий момент, действующий на контур, зависит как от свойств магнитного поля в данной точке, так и от свойств контура.

Оказывается, что максимальная величина вращающего момента пропорциональна IS, т.е.:

S – площадь контура с током;
I – сила тока.

Магнитное поле

пробные контуры с разными рm, помещаемыми в данную точку магнитного поля, будут действовать разные по величине максимальные вращающие моменты М max.

Магнитный момент контура с током

будет являться силовой характеристикой магнитного поля — магнитной индукцией.

Магнитная индукция есть вектор, направление которого совпадает с направлением нормали контура с током, свободно установившегося во внешнем магнитном поле.

Вектор магнитной индукции

действует вращающий момент

Величина его

При α = 90° момент М = Мmax максимален.

При α = 0° или α = 180° момент М = 0.

Вращающий момент

во всех точках, называется однородным.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным.

Силовые линии

поле – вихревое поле.

Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми.

Магнитное поле – вихревое поле.

Силовые линии

геометрической сумме векторов индукции полей каждого из токов в отдельности:

Принцип суперпозиции

во взаимно перпендикулярных плоскостях, в точке О пересечения их осей.

90°

•

•

О

I2

•

I1

Принцип суперпозиции

В⊥ dl.

dl

Сила Ампера максимальна при sin α = 1, т.е.

dFmax = I В dl

Закон Ампера

определяют по правилу левой руки.

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляю-щая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца показывали направление тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

Закон Ампера

случаях:

I

N

S

N

S

N

S

⊗

× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×

I

N

S

⊗

I

× ×

I

F

Решение

N

S

B

F

N

S

⊗

B

F

I

N

S

⊗

B

F

F

B

сила Ампера

Появление этой силы связано с действием силы со стороны магнитного поля на носители тока в проводнике. Покажем это.

Пусть заряд носителя тока q, скорость его направленного движения υ, концентрация n, тогда

где dQ = qdN — заряд в объеме проводника dV = Sdl;
ndV=dN — число носителей тока в проводнике длиной dl.

[1]

[2]

Сила Лоренца

получим:

Ее модуль равен

α — угол между векторами υ и В.

[3]

Сила Лоренца

Лоренца

Из [3] следует:

Магнитное поле действует только на движущиеся в нем заряженные частицы.