Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Магнитное поле. Вектор магнитной индукции.






Вокруг неподвижного электрического заряда существует электростатическое поле, которое характеризуют вектором напряженности Е, посредством этого поля осуществляется взаимодействие данного заряда с другими неподвижными зарядами, находящимися в этом поле. Если электрический заряд движется, вокруг него, а также вокруг проводника с током (ток – это движущиеся направленно заряды) возникает поле, которое называют магнитным полем и характеризуют вектором В - вектором магнитной индукции. Это поле действует на другие движущиеся заряды и проводники с токомс силой, которую называют магнитной силой.

Физический смысл вектора В можно определить из выражений для магнитных сил.

(·) магнитная составляющая силы Лоренца  - действует на заряд, движущийся в магнитном поле; направлена всегда ^ плоскости, в которой лежат v и В.
(··) сила Ампера - действует на проводник dl с током I в магнитном поле; всегда направлена ^ плоскости, в которой лежат dl и В

Из формулы (·): B= Fmax /(qv) - магнитная индукция численно равна максимальной силе, действующей на единичный положительный заряд, движущийся в магнитном поле с единичной скоростью ((sina)max=1). Из формулы (··): B=Fmax / I× l - магнитная индукция численно равна максимальной силе, действующей в магнитном поле на проводник единичной длины, по которому течет единичный ток. Таким образом, вектор магнитной индукции – это силовая характеристика магнитного поля.

Магнитное поле характеризуют также с помощью вспомогательного вектора - вектора напряженности магнитного поля Н:

вектор напряженности магнитного поля [3]
m0 = 4 10-7 Н/А2 – магнитная постоянная m (безразмерная величина) – магнитная проницаемость вещества, m = 1 – вакуум, m @ 1 – воздух, газы m > > 1- ферромагнетики, m > 1- парамагнетики, m < 1 – диамагнетики (см. дальше)

 

Графически магнитное поле изображают с помощью линии магнитной индукции – это линия, в каждой точке которой вектор магнитной индукции совпадает с направлением касательной. Линии магнитной индукции не следует называть силовыми линиями, т.к. магнитная сила направлена в каждой точке линии не по касательной, как в случае электростатического поля, а перпендикулярно ей. Линии магнитной индукции - это непрерывные замкнутые кривые, они не имеют ни начала, ни конца, не могут пересекаться. На рис. показаны линии индукции поля прямого тока и поля катушки с током.

 

Закон Био – Савара – Лапласа.

Установление основных законов электромагнетизма произошло в очень короткий срок с 1820 г по 1824 г. Французские ученые Био и Савар экспериментально изучали действие различных токов на магнитные стрелки. Впоследствии французскому математику Лапласу удалось обобщить их результаты и получить выражение, которое впоследствии получило название закон Био – Савара – Лапласа (закон БСЛ). Кроме того, Лаплас установил принцип независимого сложения магнитных полей – принцип суперпозиции магнитных полей:

при дискретном распределении проводников с током Принцип суперпозиции для магнитных полей: «Если магнитное поле создается несколькими токами, то магнитная индукция результирующего поля равна векторной сумме индукций полей отдельных токов»
при непрерывном распределении тока в проводнике

Смысл принципа суперпозиции в том, что, как и в случае электростатических полей, магнитные поля складываются независимо, т.е. не влияя друг на друга.

 

Закон Био-Савара-Лапласа в векторной и скалярной формах; dB – магнитная индукция, создаваемая бесконечно малым элементом проводника dl, по которому течет ток I, в точке с радиус-вектором r.

Пользуясь законом БСЛ и принципом суперпозиции можно найти выражения для индукции магнитных полей различных проводников с током. Это сложная математическая задача. Мы рассмотрим магнитное поле прямого проводника с током и поле на оси кольца с током. При этом мы будем пренебрегать магнитным полем, которое создают подводящие ток провода. При выводе формул сначала надо записать закон БСЛ для магнитной индукции поля, создаваемого бесконечно малым элементом с током, а затем использовать принцип суперпозиции в интегральной форме.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.