Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
||||||
|
Модель позволяет измерить величину вектора магнитной индукции поля, создаваемого двумя проводниками с током, в различных точках. Можно изменять расстояние между проводниками, величину и направление текущих в них токов. Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи). Характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции который определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле. За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно ориентирующийся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора . Направление этого вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта) с правой нарезкой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Модуль индукции B магнитного поля прямолинейного проводника с током I на расстоянии R от него выражается соотношением: где μ0 – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной. Ее численное значение равно μ0 = 4π∙10–7 H/A2 ≈ 1,26∙10–6 H/A2. Принцип суперпозиции магнитных полей: если магнитное поле создано несколькими проводниками с токами, то вектор магнитной индукции в какой-либо точке этого поля равен векторной сумме магнитных индукций, созданных в этой точке каждым током в отдельности: Компьютерная программа позволяет изменять величину и направление токов, текущих по параллельным проводникам, расстояние между ними. Положение точки, в которой производится измерение вектора магнитной индукции результирующего поля, изменяется с помощью курсора мыши. |
|
Магнитное поле прямого тока |
|
|
Применим закон Био–Савара–Лапласа для расчета магнитных полей простейших токов. Рассмотрим магнитное поле прямого тока (рис. 1.6). Рис. 1.6 Все векторы от произвольных элементарных участков имеют одинаковое направление. Поэтому сложение векторов можно заменить сложением модулей. Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии b от провода. Из рисунка 1.6 видно, что: Подставив найденные значения r и dl в закон Био–Савара–Лапласа, получим: Для конечного проводника угол α изменяется от , до . Тогда
Для бесконечно длинного проводника а , тогда или, что удобнее для расчетов,
Линии магнитной индукции прямого тока представляют собой систему концентрических окружностей, охватывающих ток (рис. 1.3). |
|
Магнитное поле кругового тока |
|
|
Рассмотрим поле, создаваемое током I, текущим по тонкому проводу, имеющему форму окружности радиуса R (рис. 1.7). Рис. 1.7 Определим магнитную индукцию на оси проводника с током на расстоянии х от плоскости кругового тока. Векторы перпендикулярны плоскостям, проходящим через соответствующие и . Следовательно, они образуют симметричный конический веер. Из соображения симметрии видно, что результирующий вектор направлен вдоль оси кругового тока. Каждый из векторов вносит вклад равный , а взаимно уничтожаются. Но , , а т.к. угол между и α – прямой, то тогда получим
Подставив в (1.6.1) и, проинтегрировав по всему контуру , получим выражение для нахождения магнитной индукции кругового тока:
При , получим магнитную индукцию в центре кругового тока:
Заметим, что в числителе (1.6.2) – магнитный момент контура. Тогда, на большом расстоянии от контура, при , магнитную индукцию можно рассчитать по формуле:
Силовые линии магнитного поля кругового тока хорошо видны в опыте с железными опилками (рис. 1.8).
Рис. 1.8 |