- •II силовые поля
- •Электростатическое поле. Электрический заряд и его свойства. Модель точечного заряда.
- •Взаимодействие неподвижных точечных электрических зарядов. Закон Кулона.
- •Напряженность электростатического поля. Силовые линии (линии напряженности) поля.
- •Напряжённость электростатического поля точечного заряда
- •Электростатическое поле системы зарядов. Принцип суперпозиции. Поле электрического диполя.
- •Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Остроградского-Гауса.
- •Напряженность электростатического поля равномерно заряженной сферы.
- •Напряженность электростатического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости.
- •Напряженность электростатического поля двух параллельных разноименно заряженных бесконечных плоскостей.
- •Напряженность электростатического поля двух параллельных одноименно заряженных бесконечных плоскостей.
- •Напряженность электростатического поля бесконечной равномерно заряженной цилиндрической поверхности (нити)
- •Напряженность электростатического поля шара. Равномерно заряженного по объему.
- •Работа сил электростатического поля по перемещению заряда.
- •Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.
- •Потенциал электростатического поля точечного заряда.
- •Связь напряженности и потенциала электростатического поля.
- •Потенциал электростатического поля системы зарядов. Принцип суперпозиции. Потенциал поля точечного диполя.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля равномерно заряженной сферической поверхности.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля бесконечной равномерно заряженной цилиндрической поверхности (нити).
- •Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника.
- •Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля.
- •Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •Вектор электростатической индукции. Теорема Остроградского-Гауса для электростатического поля в диэлектрике.
- •Электростатический ток. Сила тока. Вектор плоскости (плотности) тока.
- •Источник тока. Разность потенциалов, напряжение, электродвижущая сила (эдс).
- •Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- •Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
- •Закон Ома в дифференциальной форме.
- •Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа.
- •Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.
- •Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
- •Магнитное поле кругового витка с током.
- •Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.
- •Взаимодействие прямолинейных параллельных токов.
- •Магнитное поле движущего электрического заряда.
- •Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.
- •Магнитное поле бесконечного прямолинейного проводника с током и бесконечно длинного соленоида.
- •Поток индукции магнитного поля. Теорема Остроградского-Гауса для магнитного поля.
- •Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Самоиндукция. Эдс (Электродвижущая сила) самоиндукции. Индуктивность.
- •Энергия и плотность магнитного поля.
- •Система уравнение Максвела для электромагнитного поля. Ток смещения.
Магнитное поле кругового витка с током.
Согласно закону Био-Савара-Лапласа, индукция магнитного поля, создаваемого элементом тока dl на расстоянии r от него есть
где α – угол между элементом тока и радиус-вектором , проведенным из этого элемента в точку наблюдения; r - расстояние от элемента тока до точки наблюдения.
В нашем случае α = π/2, sinα = 1; , где а – расстояние, отсчитываемое от центра витка до рассматриваемой точки на оси витка. Векторы образуют в этой точке конус с углом раствора при вершине 2 = π - 2β, где β – угол между отрезками а и r.
Из соображений симметрии ясно, что результирующее магнитное поле на оси витка будет направлено вдоль этой оси, то есть вклад в него дают только те составляющие, которые параллельны оси витка:
Результирующую величину индукции магнитного поля B на оси витка получим, проинтегрировав это выражение по длине контура от 0 до 2πR:
или, подставив значение r:
В частности, при а = 0 находим индукцию магнитного поля в центре кругового витка с током:
Этой формуле можно придать другой вид, воспользовавшись определением магнитного момента витка с током:
Последнюю формулу можно записать в векторном виде (см. рис.9.1):
.
Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в нем.
Если проводник, по которому протекает электрический ток подвесить в магнитном поле, например, между полюсами магнита, то магнитное поле будет действовать на проводник с некоторой силой и отклонять его.
Направление движения проводника зависит от направления тока в проводнике и от расположения полюсов магнита.
Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.
Французский физик А. М. Ампер был первым, кто обнаружил действие магнитного поля на проводник с током. Правда, источником магнитного поля в его опытах был не магнит, а другой проводник с током. Помещая проводники с током рядом друг с другом, он обнаружил магнитное взаимодействие токов (рис. 67) - притяжение параллельных токов и отталкивание антипараллельных (т. е. текущих в противоположных направлениях). В опытах Ампера магнитное поле первого проводника действовало на второй проводник, а магнитное поле второго проводника - на первый. В случае параллельных токов силы Ампера оказывались направленными навстречу друг другу и проводники притягивались; в случае антипараллельных токов силы Ампера изменяли свое направление и проводники отталкивались друг от друга.
Направление силы Ампера можно определить с помощью правила левой руки:
если расположить левую ладонь руки так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током (рис. 68).
Эта сила (сила Ампера) всегда перпендикулярна проводнику, а также силовым линиям магнитного поля, в котором этот проводник находится.
Сила Ампера действует не при любой ориентации проводника. Если проводник с током расположить вдоль си
Зако́н Ампе́ра — закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила , с которой магнитное поле действует на элемент объёма проводника с током плотности , находящегося в магнитном поле с индукцией :
.
Если ток течёт по тонкому проводнику, то , где — «элемент длины» проводника — вектор, по модулю равный и совпадающий по направлению с током. Тогда предыдущее равенство можно переписать следующим образом:
Сила , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию :
.
Направление силы определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила правой руки.
Модуль силы Ампера можно найти по формуле:
,
где — угол между векторами магнитной индукции и тока.
Сила максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции