1. Магнитное поле. Основные законы. Магнитное поле - особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие движущихся зарядов, электрических токов и постоянных магнитов. Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током.

Вектор магнитной индукции Является силовой характеристикой магнитного поля подобно вектору напряженности электрического поля Е. Направление вектора В совпадает с направлением силы, действующей на северный полюс магнитной стрелки или с направлением нормали маленькой рамки с током, находящихся в данной точке поля. Рамка с током – это замкнутый плоский контур (из проводника), по которому течет электрический ток. Направление нормали рамки определяется правилом правого винта или правого буравчика.

Магнитное поле постоянного магнита и катушки с током

Линии магнитной индукции – линии, проведенные в магнитном поле так, что вектор В в каждой точке линии направлен по касательной к ней. Линии магнитной индукции всегда замкнутые. Магнитное поле вихревое. Северный полюс постоянного магнита, катушки с током, витка с током – полюс, из которого выходят линии магнитной индукции. Южный полюс – полюс, в который входят линии магнитной индукции.

Закон Ампера Элементарная сила dF, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током прямо пропорциональна силе тока в проводнике I, длине элемента проводника dL и индукции магнитного поля В. Определяется выражением:

Модуль силы Ампера dF = I. B. dL. Sin α dF – сила Ампера I - сила тока в проводнике dL – элемент проводника B - модуль индукции магнитного поля α - угол между векторами индукции В и dL

Модуль вектора индукции магнитного поля Это величина, равная отношению максимальной силы dF макс, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с током, к произведению силы тока I и длины элемента проводника dL Единица измерения в Си - 1 Тл ( тесла ) 1 Тл = 1 Н / А. М

Формула для силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током, находящийся в однородном магнитном поле F = I. B. L. Sinα F - сила Ампера I - сила тока B - модуль индукции магнитного поля L - длина проводника α - угол между вектором индукции В и направлением тока в проводнике

Правило левой руки Ладонь левой руки расположить так, чтобы в неё входил вектор магнитной индукции В (линии индукции магнитного поля), а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, тогда отогнутый на 90 о большой палец покажет направление силы Ампера F.

Закон Био – Савара - Лапласа μ 0 = 4 π Гн / м – магнитная постоянная µ - магнитная проницаемость среды

Модуль вектора магнитной индукции В α - угол между векторами dl и r

Принцип суперпозиции магнитных полей Если магнитное поле создается несколькими проводниками с током, то индукция результирующего поля равна векторной сумме индукций магнитных полей, создаваемых каждым проводником с током в отдельности.

Магнитное поле прямолинейного проводника с током (прямого тока) I - сила тока R - расстояние до точки поля

Правило правого винта или правого буравчика для прямого тока Направление вращения конца рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции dB ( магнитного поля ), если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводнике

Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями. Магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот. Магнитное взаимодействие параллельных и антипараллельных токов.

Сила взаимодействия параллельных токов

Магнитное поле Земли