Магнитное поле тока

Тема 6. Электромагнетизм.

1. Взаимодействие проводников с током. Магнитное поле как особый вид материи.

2. Линии индукции магнитного поля. Однородное магнитное поле.

3.Магнитное поле проводника с током.

4.Сила взаимодействия параллельных проводников с током.

5.Определение Ампера.

6 Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Индукция магнитного поля.

7.Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнитный поток.

8. Магнитное поле, создаваемое проводниками с током различной формы.

9. Напряженность магнитного поля.

1. Взаимодействие проводников с током. Магнитное поле как особый вид материи.

Если по двум параллельным проводникам пропустить токи одного направления, то они будут притягиваться. При токах противоположного направления – будут отталкиваться, причем, взаимодействие происходит на расстоянии через магнитное поле. Магнитное поле создается

движущимися зарядами или переменными электрическими полями. Любой заряд, который находится в движении создает магнитное поле, обнаружить которое можно с помощью движущихся зарядов, т.к. только на них оно оказывает силовое действие, магнитное поле материально, и как вид материи является частным проявлением единого электромагнитного поля. Магнитное поле обладает энергией, имеет конечную скорость распространения. На практике магнитное поле часто обнаруживают и изучают с помощью магнитных стрелок. На них оно оказывает вращающее действие, объясняется это тем, что у магниитной стрелки два полюса: северный и южный. На северный полюс магнитное поле действует в одну сторону, на южной – в противоположную. Поэтому стрелка поворачивается. Магнитное поле может создаваться постоянными магнитами. У любого магнита два полюса.

2/3. 2. Линии индукции магнитного поля. Однородное магнитное поле.

3.Магнитное поле проводника с током.

Графически магнитное поле изображается линиями индукциями – это такие линии, касательные, к которым совпадают с осевыми линиями магнитных стрелок. На направлении линии указывает северный полюс магнитной стрелки. Направление линий индукции магнитного поля проводника с током удобнее определять по правилу винта. Линии индукции магнитного поля обладают следующими свойствами:

1) Они всегда замкнуты, т.е. не имеют начала и конца, они выходят из северного полюса и входят в южный.

2) Они нигде не пересекаются и не касаются друг друга.

3) Густота линий и индукция магнитного поля находятся в прямой пропорциональной зависимости.

Линии индукции всегда располагаются в плоскости, перпендикулярной току.

ПРАВИЛО ПРАВОГО ВИНТА:

Если винт вращать так, что бы его поступательное движение совпадало с направлением тока в проводнике, то направление вращения винта будет указывать на направление линий индукции.

Для кругового тока можно использовать правило правого винта в другом варианте: Винт вращать по направлению кругового тока, поступательное движения винта будет указывать на направление линий внутри кругового тока.

Графически однородные магнитные поля изображаются параллельными линиями на S равном расстоянии друг от друга.

Такое поле можно получить внутри катушки или между двумя полюсами постоянного магнита больших размеров.

4. Сила взаимодействия параллельных проводников с током.

Если по двум параллельным проводникам пропустить токи одного направления, то такие проводники взаимодействуя через магнитное поле будут притягиваться. Опытным путем установим, отчего зависят эти силы взаимодействия.

2)

4) От окружающей среды.(К)

- формула расчета силы взаимодействия между параллельными проводниками с током.

К – коэффициент пропорциональности, зависит от выбора системы единиц и окружающей среды.

k - зависит от выбора системы единиц

-магнитная проницаемость среды, характеризует собой способность среды намагничиваться.

Для вакуума - магнитная проницаемость вакуума, величина постоянная.

-относительная магнитная проницаемость среды, зависит только от среды.

показывает во сколько раз сила взаимодействия между проводниками с током в среде больше, чем в вакууме.

1 (воздух) – парамагнитные в –ва.

2 –диамагнитные в –ва.

3 (железо, его сплавы) – ферромагнитные в-ва.

5. Определение Ампера.

1А - сила постоянного тока, который, проходя по двум параллельным проводникам бесконечной длины, находящимся в вакууме, на расстоянии 1м друг от друга, вызывают силу взаимодействия 2*10^-7 Н на каждый метр длины проводников.

6. Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Индукция магнитного поля.

Т.к. ток в проводниках представляет собой направленное движение зарядов, то если поместить такой проводник в магнитное поле, то со стороны магнитного поля на заряды проводника будут действовать силы, а значит будут действовать силы и на проводник с током. Эти силы называются ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ или СИЛАМИ АМПЕРА. Направление действия этих сил можно определить по правилу левой руки: Левую руку располагают так, чтобы линии индукции входили в ладонь, 4 вытянутых вперед пальца указывали на направление тока в проводнике, тогда отогнутый на 90 градусов большой палец будет указывать на направление действия силы Ампера.

Выясним, отчего зависит сила Ампера

угол между линиями индукции магнитного поля и вектором тока в проводнике.
4) В

- формула расчета силы Ампера.

Индукция магнитного поля (В) является силовой характеристикой магн. поля, т.к. она численно равна силе, действующей со стороны магнитного поля на проводник длиной в 1_М с током в 1А при условии, если проводник располагается перпендикулярно линиям индукции.

Индукция магнитного поля - величина векторная. Вектор индукции магнитного поля направлен по касательной к линиям индукции и в ту же сторону. При графическом изображении магнитных полей густота линий индукции и величина индукции магнитного поля находятся в прямой пропорциональной зависимости.

Единицей измерения индукции магнитного поля в «СИ».

1Тесла – индукция магнитного поля, в котором на проводник длиной 1метр с током в 1 А действует сила 1 Н.

Проводник располагается перпендикулярно линиям индукции.

7.Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнитный поток.

- магнитный поток

Если по замкнутому контуру цепи идет ток и при этом магнитный поток, пронизывающий контур цепи изменяется, то совершается работа, в результате которой энергия электрического поля превращается в механическую, по такому принципу работают электродвигатели.

- формула расчета магнитного потока.

1Вебер – магнитный поток сквозь поверхность площади в 1мс индукцией поля в 1 Тл при условии перпендикулярного расположения контура к линиям индукции.

8. Магнитное поле, создаваемое проводниками с током различной формы.

1) - формула расчета индукции магнитного поля, создаваемого прямолинейным проводником с током.

2) -формула расчета индукции магнитного поля по центру кругового тока.

3) - формула расчета индукции магнитного поля на осевой линии катушки.

4С 9. Напряженность магнитного поля.

Магнитное поле атома вещества складывается из магнитного поля электронов, вращающихся вокруг ядра, спинового магнитного поля электронов, это поле возникает вследствии вращения электронов вокруг своей оси, а также магнитного поля ядра атома. В результате сложения эти

магнитные поля могут друг друга усиливать и тогда и у атома появляется собственное магнитное поле, которое называется магнитным полем микротоков атома. Результат сложения может давать 0.

В таком случае атом не имеет собственного магнитного поля. Парамагнитные вещества состоят из атомов, которые имеют собственное магнитное поле. Если поместить проводник с током в какое-либо вещество, то магнитное поле макротока проводника начинает оказывать силовое действие на магнитные поля микротоков атомов окружающей среды. И в результате у парамагнетиков магнитное поле макротоков и магнитные поля микротоков по направлению будут совпадать и друг друга усиливать и результирующее поле усилится. У диамагнитных веществ магнитные поля макротоков и наведенные магнитные поля атомов микротоков направлены в противоположную сторону и результирующее поле ослабевает (уменьшается).

Атомы окружающей среды могут усиливать или ослабевать магнитное поле макротока проводника. Индукция магнитного поля В является силовой характеристикой результирующего магнитного поля макротока проводника и микротоков атомов окружающей среды (). Напряженность (Н) является силовой характеристикой магнитного поля, создаваемого макротоком проводника и от окружающей среды не зависит.

- формула, устанавливающая связь между напряженностью магнитного поля (Н) и индукцией (В).