Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Вектор магнитной индукции.
Опыт показывает, что электрические токи взаимодействуют между собой, напрмер, токи I притягиваются, а токи I отталкиваются. Взаимодействие токов осуществляется через поле, которое называется магнитным. Следовательно, движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства - создают в нем магнитное поле. Это поле проявляется в том, что на движущиеся в нем заряды (токи) действуют силы. Подобно тому, как для исследования электрического поля мы использовали пробный заряд, применим для исследования магнитного поля пробный ток, циркулирующий в плоском замкнутом контуре очень малых размеров . Будем называть такой контур пробным контуром.
Ориентацию его в пространстве характеризует направление нормали к контуру, восстанавливаемой по правилу правого буравчика: вращаем рукоятку правого буравчика по направлению тока в контуре, тогда направление его поступательного движения даст направление нормали (рис.14.1). Помещая пробный контур в магнитное поле, обнаружим, что поле стремится повернуть контур (нормаль) в определенном направлении.
Вращающий момент, действующий на контур, зависит как от свойств магнитного поля в данной точке, так и от свойств контура. Оказывается, что максимальная величина вращающего момента пропорциональна IS, т.е. M ~ IS, где I -ток контуре, S - площадь контура с током, (рис.14.1). Векторную величину
(14-1)
называют магнитным моментом контура, который в СИ измеряется в А×м2.
На пробные контуры с разными рm, помещаемыми в данную точку магнитного поля, будут действовать разные по величине максимальные вращающие моменты М , но отношение М / р будет для всех контуров одинаково, оно будет являться силовой характеристикой магнитного поля, которая называется магнитной индукцией
В = М /р . (14-2)
Магнитная индукция есть вектор, направление которого совпадает с направлением нормали контура с током, свободно установившегося во внешнем магнитном поле (рис.14.2).
Поле вектора В можно представить с помощью силовых линий, (рис.14. 2), как и поле вектора ; таким образом В является аналогом Е .Магнитная индукция в СИ измеряется в теслах: 1 Тл=1 Нм/1 А×м2. Тесла равен магнитной индукции однородного поля, в котором на плоский контур с током, который имеет магнитный момент 1 А м2, действует максимальный вращающий момент, равный 1 Нм.
На контур с током, помещенный в магнитное поле с индукцией , действует вращающий момент
. (14-3)
Величина его M =
при имеем М = M = p B , при = 0 или = , M= 0.
Закон Ампера: на элемент тока Id , помещенный в магнитное поле с индукцией , действует сила
. (14-4)
Произведение I называют элементом тока, где - вектор, совпадающий с элементом участка тока и направленный в сторону, в которую течет ток.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 966;