Магнітне поле у вакуумі. Індукція магнітного поля. Закон Біо-Савара-Лапласа.
Магнітне поле - силове поле, основною властивістю якого, є дія на провідники зі струмом або рухомі заряди в цьому полі. Магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок і / або магнітними моментами електронів в атомах (і магнітними моментами інших частинок, хоча в помітно меншій мірі) (постійні магніти).
Крім цього, воно з'являється при наявності змінюється в часі електричного поля.
Основний силовий характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції
Магнітна індукція B - векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля (його дії на заряджені частинки) в даній точці простору. Визначає, з якою силою F магнітне поле діє на заряд q, що рухається зі швидкістю v.
# 945; - кут між векторами швидкості і магнітної індукції.
Закон Біо-Савара-Лапласа визначає величину модуля вектора магнітної індукції в точці обраної довільно знаходиться в магнітному полі. Формулювання: При проходженні постійного струму по замкнутому контуру, що знаходиться у вакуумі, для точки, віддаленої на відстані r0, від контуру магнітна індукція матиме вигляд:
Якщо ж взяти за точку відліку точку, в якій потрібно знайти вектор магнітної індукції, то формула трохи спрощується:
де r - вектор, що описує криву провідника зі струмом I, dB - вектор магнітної індукції, створюваний елементом провідника dr.
Теорема про циркуляцію вектора індукції магнітного поля. Вихровий характер магнітного поля. Магнітне поле соленоїда.
Теорема: Циркуляція магнітного поля постійних струмів по кожному замкнутому контуру пропорційна сумі сил струмів, які пронизують контур циркуляції.
Тут B - вектор магнітної індукції, j - щільність струму.
Вихровий характер магнітного поля:
Лінії магнітної індукції неперервні: вони не мають ні початку, ні кінця. Це має місце для будь-якого магнітного поля, викликаного якими завгодно контурами зі струмом. Векторні поля, що володіють безперервними лініями, отримали назву вихрових полів. Магнітне поле є вихровий поле. У цьому полягає істотна відмінність магнітного поля від електростатичного.
Соленоїд - різновид електромагнітів. Соленоїд - це односкладова котушка циліндричної форми, витки якої намотані впритул, а довжина значно більше діаметра.
Магнітне поле соленоїда є суперпозицію окремих полів, які створюються кожним витком окремо. Через все витки протікає один і той же струм. Осі всіх витків лежать на одній лінії. Соленоїд є котушку індуктивності, що має циліндричну форму. Ця котушка намотана з провідної дроту. При цьому витки укладені щільно один до одного і мають одному напрямок. При цьому вважається, що довжина котушки значно перевищує діаметр витків.
8. Рух заряду в магнітному полі. Сила Лоренса. Магнітна взаємодія струмів. сила Ампера
9. Контур зі струмом. Моменти Контура. Магнітний потік. Робота.
10. Явище індукції. Фарадей. Ленц. Самоіндукція.
11. Енергія магнітного поля. Електричне і магнітне поле в речовині. Діелектрики. Магнетики.
Енергія магнітного поля. створюваного струмом в замкнутому контурі індуктивністю L, дорівнює: де I - сила струму в контурі.
Енергія магнітного поля котушки з індуктивністю L, створюваного струмом I, дорівнює:
Електричне в речовині:
Речовина поляризується, на кордонах створюються поверхневі заряди. Поверхневі заряди створюють своє електричне поле,
силові лінії якого починаються на «+» і закінчуються
на «-» зарядах. Таким чином, поле змінюється тільки всередині речовини, а за його межами залишається незмінним.
Магнітне поле в речовині:
Силові лінії магнітного поле не мають решт, вони завжди замкнені
Тому якщо силова лінія магнітного поля проходить в речовині, то вона повинна виходити за його межі! Таким чином, речовина змінює магнітне поле не тільки всередині себе, а й за його межами.
Діелектрики - речовини, що володіють малою електропровідністю, тому що у них дуже мало вільних заряджених частинок - електронів і іонів. Ці частинки з'являються в діелектриках тільки при нагріванні до високих температур. Існують діелектрики газоподібні (гази, повітря), рідкі (масла, рідкі органічні речовини) і тверді (парафін, поліетилен, слюда, кераміка і т.п.).
Фізичним параметром, який характеризує діелектрик, є діелектрична проникність.
Сегнетоелектрики - кристалічні діелектрики. володіють в певному діапазоні температур спонтанною поляризацією, яка істотно змінюється під впливом зовнішніх впливів.
П'єзоелектрики - діелектрики, в яких спостерігається п'єзоефект, тобто ті, які можуть або під дією деформації індукувати електричний заряд на своїй поверхні, або під впливом зовнішнього електричного поля деформуватися
Магнетики - матеріали, що вступають у взаємодію з магнітним полем, що виражається в його зміні, а також в інших фізичних явищах - зміна фізичних розмірів, температури, провідності, виникнення електричного потенціалу і т. Д.
Все магнетики прийнято ділити на три класи:
1) парамагнетики - речовини, які слабо намагнічуються в магнітному полі, причому результуючий поле в парамагнетиках сильніше, ніж у вакуумі, магнітна проникність парамагнетиків m> 1; Такими властивостями володіють алюміній, платина, кисень і ін .;
2) Діамагнетик - речовини, які слабо намагнічуються проти поля, тобто поле в діамагнетиках слабкіше, ніж у вакуумі, магнітна проникність m <1. К диамагнетикам относятся медь, серебро, висмут и др.;
3) ферромагнетики - речовини, здатні сильно намагнічуватися в магнітному полі, u >> 1. Це залізо, кобальт, нікель і деякі сплави.