Магнитное поле. Магнитная индукция.

На правах рукописи

Физика

Конспект лекций

(Часть 4. Электромагнитные явления)

Для студентов направления 230400

«Информационные системы и технологии»

Электронный образовательный ресурс

Составитель: к.ф.-м.н., доцент В.В. Коноваленко

Рассмотрен и рекомендован для использования в учебном процессе на 2013/2014 – 2015/2016 уч. г. на заседании кафедры ЕНД.

Протокол № 1 от 04. 09. 2013 г.

Шахты 2013

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Взаимодействие токов

Самостоятельно: § 39.

Магнитное поле. Магнитная индукция.

Экспериментально установлено, что при пропускании электрического тока по двум параллельным проводникам они, в зависимости от направлений токов, либо притягиваются, либоотталкиваются. Протекающий по проводнику ток оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. Таким образом, при протекании по проводнику тока свойства окружающего пространства изменяются: в нем возникает магнитное поле, посредством которого осуществляется взаимодействие проводника с током с другими токами, магнитной стрелкой и т. п. Из опыта следует, что магнитное поле имеет направленный характер, а значит должно характеризоваться некоторой векторной величиной. Аналогично магнитной стрелке магнитное ноле оказывает ориентирующее действие и на замкнутый контур с током. Магнитные свойства плоского замкнутого контура с током можно охарактеризовать его магнитным моментом :

(18.1)

где - сила тока в контуре;

- площадь контура;

- положительная единичная нормаль к контуру.

Положительной нормалью называют нормаль, связанную с направлением тока в контуре правилом правого винта.

В магнитном поле на контур с током действует вращательный момент , величина которого зависит от ориентации контура в пространстве. При некоторой ориентации модуль достигает максимально­го значения. Отношение не зависит от , и характеризует интен­сивность магнитного поля в том месте, где расположен контур. Если контур с током предоставить самому себе, то он займет такое положение, при котором . Таким образом, действие магнитного поля на контур с током может быть использовано для определения векторной характеристики магнит­ного поля, аналогичной напряженности электростатического поля.

По определению магнитной индукцией будем называть вектор , модуль которого

, (18.2)

а направление совпадает с направлением магнитного момента контура в по­ложении равновесия.

Отличие проводника с током от просто проводника заключается только в том, что в проводнике с током имеется направленное движение электричес­ких зарядов. Следовательно, магнитное поле порождается только движущими­ся зарядами.

Аналогично, поскольку магнитное поле действует только на проводники с током, можно утверждать, что магнитное поле воздействует только на дви­жущиеся заряды.

Экспериментально установлено, что для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции: поле, порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами), равно векторной сумме полей , порождаемых каждым зарядом в отдельности: