2015-01-21
916
Поле, как и некоторые другие физические величины, не поддается определению через более простые понятия. Поэтому единственное, что можно сделать, - это описать его свойства:
1) Это особое состояние материи, способное полностью заполнять пространство и проникать в другие поля и вещества.
2) Магнитное поле действует ориентирующе на магнитную стрелку.
3) Магнитное поле действует с некоторой силой на линейный ток.
4) Магнитное поле действует ориентирующе на замкнутый ток (рамка, виток).
5) Магнитное поле действует на движущийся заряд.
6) Изменяющееся во времени магнитное поле создает электрическое поле.
Параметр магнитного поля должен носить векторный характер (в силу ориентирующих свойств поля). Назовем этот параметр вектором магнитной индукции - 
. За направление принимается направление магнитной стрелки в данной точке поля от южного конца к северному.
Чтобы определить численное, значение , воспользуемся четвёртым свойством.
|
На изображенный виток в магнитном поле действует некоторый механический момент 
Замкнутый ток принято характеризовать магнитным моментом:: 
. Экспериментально установлено, что отношение механического момента к магнитному
|
|
|
характеристику (модуль) индукции 
= 
Полученное определение модуля вектора индукции не лишено недостатков. Прежде всего, оно не точно определяет индукцию в точке поля, а некоторое его среднее значение по площади витка. Более точное определение можно получить из действия поля на линейный ток. Как установил Ампер, магнитное поле действует на элемент тока длины 
с силой 
. Здесь α угол между вектором индукции и направлением течения тока. В качестве коэффициента пропорциональности можно взять модуль вектора индукции. 
. Для более точного определения индукции магнитного поля, возьмём малый элемент тока 
расположив его перпендикулярно к вектору индукции:
Закон Ампера в векторной форме имеет вид:
-индукция магнитного поля численно равна силе, действующей на элемент тока, помещённого в поле, перпендикулярно вектору индукции.
|
Сила Ампера перпендикулярна плоскости В,l
Если 
Если взять рамку с током, то силы Ампера создадут момент сил и рамка начинает поворачиваться в магнитном поле. Если установить по кругу несколько витков, то они поочерёдно будут поворачиваться. На этом принципе устроены электродвигатели.
Сила Лоренца
Подставим 
– сила Лоренца. 
Сила Лоренца перпендикулярна скорости и вектору индукции (из свойств векторного произведения).
Тогда: 
. Сила Лоренца не может совершить работу над зарядом, она может лишь изменить направление вектора его скорости.
|
|
|
Пусть в постоянное поле с индукцией влетает частица с массой 
и зарядом 
Тогда: 
Отсюда 
1)
– на основе этого соотношения работают масс-спектрометры (в них поток частиц «сортируется» в зависимости от их массы, радиус их движения зависит от соотношения 
)
2) 
- период обращения заряда по окружности не зависит от скорости влета.
3) Из закона Лоренца можно получить самое точное определение модуля вектора индукции магнитного поля 
– численно равен силе, действующей на единичный заряд, влетающий с единичной скоростью перпендикулярно вектору индукции.
Закон Био-Савара-Лапласа: Устанавливает связь магнитного поля с источником-током.
