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
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Источником магнитного поля является движущийся заряд, а следовательно и проводник с током. Откуда берутся магнитные свойства у постоянных магнитов? Их тоже создает движение зарядов в мире атомов и молекул.
Обнаружить магнитное поле можно с помощью движущегося заряда, а следовательно проводника с током. Магнитное поле оказывает на них силовое воздействие.
Основные характеристики магнитного поля — напряженность, индуктивность и магнитный поток.
В=μμ0Н
μ0 =4π·10-7Гн/м (Генри/метр) — магнитная постоянная,
μ — магнитная проницаемость среды — показывает во сколько раз магнитное поле в данной среде отличается от магнитного поля в вакууме.
Напряженность и индукция являются силовыми характеристиками магнитного поля, поэтому величины векторные.
Ф=ВS cos α,
где α- угол между нормалью (перпендикуляром) к поверхности и направлением индукции.
Единица магнитного потока — Вебер (Вб).
Графически магнитное поле изображается с помощью линий магнитной индукции — линии в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной .
Магнитный поток характеризует число линий магнитной индукции , проходящих через данную поверхность. Магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю.
Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с токами. Направление магнитного поля проводника с током определяется по правилу правой руки: большой палец правой руки направляется вдоль тока, остальные пальцы согнуться в направлении линий магнитного поля.
Пример 1: указать направление вектора напряженности магнитного поля, создаваемого проводником с током в точке О .
Решение: проводим прямую , соединяющую ток и точку; проводим к ней перпендикуляр. Вектор напряженности направлен по этой прямой. Для того, чтобы определить в какую сторону,
первый палец правой руки направляем по току и четыре согнутые пальца показывают направление вектора напряженности .
Если во всех точках некоторой части пространства вектор индукции магнитного поля имеет одинаковое значение по модулю и одинаковое направление, то магнитное поле в этой части пространства называется однородным.
Напряженность магнитного поля , создаваемая круговым проводником с током (I) в его центре, определяется по формуле: H=I/(2R), где R — радиус витка
Напряженность магнитного поля , создаваемая бесконечно длинным прямолинейным проводником с током (I), определяется по формуле: H=I/(2πR), где
R — кратчайшее расстояние от проводника до точки , в которой определяется Н.
Напряженность магнитного поля , создаваемая внутри длинной катушки с током (I), определяется по формуле: H=In, где
n=N/L —число витков (N), приходящихся на единицу длины катушки (L).
Если магнитное поле создается несколькими проводниками с токами, то вектор индукции суммарного магнитного поля определяется как геометрическая сумма векторов:
В=В1+В2+ ...
Пример 2: указать направление вектора индукции магнитного поля, создаваемого проводниками с токами I1 и I2 в точке О .
Решение:
1. Соединяем прямой ток I1 и т.О, проводим к ней перпендикуляр и с помощью правой руки определяем направление вектора В1.
2. Соединяем прямой ток I2 и т.О, проводим к ней перпендикуляр и с помощью правой руки определяем направление вектора В2.
3. На полученных векторах достраиваем параллелограмм и строим результирующий вектор индукции В.
Сила Ампера. На проводник с током в магнитном поле действует сила , которая зависит от величины магнитного поля, от длины проводника и силы протекающего по нему тока:
F=BIΔLsin α,
где B — индукция магнитного поля, I — сила тока, ΔL — длина отрезка проводника,
α — угол между направлением тока в проводнике и и направлением вектора В.
Направление силы определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии индукции входили в ладонь, вытянутые четыре пальца по направлению тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током.
Пример 3. Указать направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.
Решение: направление силы F определяем по левой руке, для этого располагаем ее так, чтобы линии индукции В входили в ладонь, а четыре пальца по току. Тогда отогнутый большой палец укажет направление силы.
Взаимодействие токов. Если в магнитное поле проводника с током поместить параллельно ему другой проводник с током, то они будут взаимодействовать. Сила их взаимодействия пропорциональна произведению токов, текущих по проводникам и обратно пропорциональна расстоянию между ними (d):
F=μμ0I1I2L/(2πd) (L — длина проводников)
Применяя правила правой и левой рук, легко убедиться, что если токи текут в одном направлении, то провода будут притягиваться, а если в противоположных, то отталкиваться.
Сила Лоренца. На движущийся в магнитном поле заряд действует сила , которая зависит от величины магнитного поля, от величины заряда и скорости его движения:
F=Bqvsin α,
где B — индукция магнитного поля, q — заряд, v - скорость, α — угол между направлением векторами скорости и индукции.
Направление силы определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии индукции входили в ладонь, вытянутые четыре пальца по направлению движения заряда, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на положительный заряд. С изменением знака заряда направление силы меняется на противоположное.
Пример 4: указать направление сил, действующих на движущиеся в магнитном поле положительный и отрицательный заряды.
Решение: левую руку располагаем так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а четыре пальца по скорости. Тогда отогнутый первый палец укажет направление силы, действующей на положительный заряд. Направление силы действующей на отрицательный заряд будет противоположным.