Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Условия на границе раздела двух магнетиков.

  При изучении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки.

      Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел.

      Микротоками (молекулярными токами) называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

      Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками.

      Характеризует магнитное поле в веществе вектор   , равный геометрической сумме    и    магнитных полей:

,

Намагни́ченность — векторная физическая величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. Обозначается обычно М или J. Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества:

Закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля H  вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:

,

(6.3.6)

      Выражение– это закон полного тока в интегральной форме. В дифференциальной форме его можно записать:

Магнитное поле движущегося заряда. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители заряженных частиц (линейный, циклотрон, бетатрон)

Пространство изотропно, поэтому, если заряд неподвижен, все направления оказываются равноправными. Этим обусловлено то, что создаваемое точечными зарядами электростатическое поле является сферически-симметричным. В случае движения заряда со скоростью (V) в пространстве появляется выделенное направление (направление вектора V).Поэтому можно ожидать, что магнитное поле обладает своей симметрией. Имеется в виду движение заряда с постоянной скоростью, чтобы возникло ускорение, необходимо действие на заряд поля.

Магнитное поле, создаваемое в точке точечным зарядом q, движущемся с постоянной скоростью v. Возмущение поля передается от точки к точке с конечной скоростью (с). Поэтому индукция (В) в точке в момент времени(t) определяется не положением заряда в тот же момент(t),а положением заряда в некоторый более ранний момент(t- ):

, где радиус вектор. Проведенный в точку из точки, в которой приложен заряд.

Сила Лоренца: на заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила, которую мы будем называть магнитной. Эта сила определяется зарядом(q), скоростью его движения(V) и магнитной индукцией (В) в той точке, где находится заряд в рассматриваемый момент времени.

]

Направление определяется по правилу левой руки:4 пальца распологаются по направлению движения положительного заряда.

Особенности Силы Лоренца:

Сила Лоренца не изменяет кинетическую энергию движения частиц.

Под действием силы Лоренца меняется траектория движения.

Движение заряженных частиц в магнитном поле.

При движении частицы перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля траекторией является окружность, не зависит от скорости частицы. Такое движение заряженных частиц используется в ускорителях.

Ускорители заряженных частиц (линейный, циклотрон, бетатрон)

Линейный: частицы движутся по прямой линии, последовательно проходя через систему трубчатых электродов, называемых трубками дрейфа, на которые подается переменное напряжение. Частица ускоряется когда попадает в промежуток между соседними трубками дрейфа.

Циклотрон: в основу положена независимость периода обращения заряженной частицы в однородном магнитном поле от ее скорости. Состоит из двух половинок в виде круглой невысокой коробки (дуанты). Дуанты заключены в откачиваемый корпус, который помещён между полосками большого электромагнита. Поле, создаваемое электромагнитом, однородно и перпендикулярно к плоскости дуанта. На дуанты подается переменное напряжение, возбуждаемое генератором высокой частоты. Принцип действия основан на том, что период обращения частиц в магнитном поле не зависит от скорости их движения.

Бетатрон: индукционный ускоритель, в котором ускорение осуществляется вихревым электростатическим полем. Состоит из тороидальной камеры, помещающейся между полюсами электромагнита, питает переменным током с частотой порядка 100Гц. Возникающее при этом напряжение выполняет две функции: во-первых, создается вихревое электростатическое поле, ускоряющее электроны, во-вторых, удерживает электроны на орбите, совпадающей с осью камеры.