Л13. Магнитное поле стр. 9 из 9

____________________________________________________________________________________________

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Липецкий государственный технический университет

Кафедра

физики и биомедицинской техники

«Утверждаю» Заведующий кафедрой _________________ С.И. Шарапов «____»___________ 2006 г.

Лекция № 13

раздел «Электричество и магнетизм»

учебного курса «Общая физика»

для специальностей ЛП, СП, ЧМ, ХТ - 05

(2 семестр изучения)

Магнетизм

Взаимодействие токов

Магнитное поле и его свойства

Рамка с током

Вектор магнитного момента рамки с током

Правило буравчика

Вектор магнитной индукции

Макротоки и микротоки

Связь между вектором магнитной индукции и вектором напряженности магнитного поля

Закон Био-Савара-Лапласа

Магнитное поле прямого тока

Магнитное поле кругового тока

Закон Ампера. Правило левой руки

Магнитная постоянная μ₀

Составитель: _____________ Еремеев Б.Н.

Липецк – 2006

Магнитное поле

13.1 Магнитное поле в вакууме

Магнитное поле – особый вид материи, движение которой проявляется в силовом воздействии на движущиеся заряды.

1) Взаимодействие токов

Опытным путем доказано, что два тонких прямолинейных параллельных проводника, по которым текут токи (в дальнейшем они будут называться прямыми токами), притягивают друг друга, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкивают, если токи противоположны.

Сила взаимодействия, приходящаяся на единицу длины каждого из проводников пропорциональна произведению токов и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

где:

• - токи в проводниках;

• - расстояние между проводниками;

• - коэффициент пропорциональности;

• м/с – электродинамическая постоянная, совпадает с величиной скорости света в вакууме.

2) Магнитное поле и его свойства

Взаимодействие токов (не электрических неподвижных зарядов, а токов – движущихся зарядов) осуществляется через поле, которое называется магнитным. Это название происходит от того, что поле, возбуждаемое током, оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку.

В 19 веке опытным путем были исследованы законы взаимодействия постоянных магнитов и проводников, по которым пропускался электрический ток.

Опыты показали, что подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле, так и в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, которое называется магнитным.

Были установлены два экспериментальных факта:

1. магнитное поле действует на движущиеся заряды;

2. движущиеся заряды создают магнитное поле.

Этим магнитное поле существенно отличается от электростатического, которое действует как на движущиеся, так и на неподвижные заряды.

Магнитное поле не действует на покоящиеся заряды .

Опыт показывает, что характер воздействия магнитного поля на ток

зависит от:

1. формы проводника, по которому течет ток;

2. расположения проводника;

3. направления тока.

13.2. Рамка с током

Аналогично тому, как при исследовании электростатического поля использовался точечный пробный заряд, при исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле.

О риентация контура в пространстве характеризуется направлением нормали к контуру.

а) Нормаль к рамке :

В качестве положительного направле­ния нормали принимается направление, связанное с током правилом правого винта (правилом буравчика):

Правило буравчика

« За положительное направление нормали принимается направление поступательного движения правого винта, головка которого вращается в направлении тока, текущего в рамке».

б) Вектор магнитного момента рамки с током

, где:

• I – ток, протекающий в рамке;

• S – площадь рамки (контура с током);

• – единичный вектор (орт) нормали к поверхности рамки.

в) Направление магнитного поля

М агнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие, поворачивая ее определенным образом. Это свойство используется для выбора направления магнитного поля.

За направление магнитного поля в данной точке принимается направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к свободно подвешенной рамке с током, или направление, совпадающее с направлением силы, действующей на северный полюс (N) магнитной стрелки, помещенный в данную точку поля.