Законы соединения проводников.
Последовательное соединение проводников.
Законы: Рис.21
1)
2)
3)
4)
Параллельное соединение проводников.
Законы: Рис.22
1)
2)
3)
4)
Лекция 7
Магнитное поле
Часа) Магнитное поле тока. Законы Био-Савара-Лапласа и Ампера. Сила Лоренца. Вектор магнитной индукции. Поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
В пространстве, где протекает электрический ток и находятся постоянные магниты образуется силовое поле, называемое магнитным полем. Название «магнитное поле» возникло при наблюдении ориентации магнитной стрелки под действием этого поля.
Свойства магнитного поля: 1) Магнитное поле создается током (движущимися зарядами); 2) Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток.
Рис.23
Изучение магнитных полей проводят с помощью 1)рамки стоком, 2)магнитной стрелки. Используют правило буравчика.
За направление магнитного поля принимают направление, в котором устанавливается 1)ось магнитной стрелки от S к N или 2)нормаль к плоскости рамки, определяемая по правилу буравчика (правого винта).
Правило: за положительное направление нормали принимают направление поступательного движения винта, рукоятка которого вращается в направлении тока, протекающего в рамке. Вращающий момент, действующий на рамку: , где - вектор магнитного момента рамки с током, - вектор магнитной индукции. Для плоского контура с током: , где S – площадь поверхности контура (рамки), - единичный вектор нормали. (Направления и совпадают).
Характеристикой поля может служить магнитная индукция:
(51)
Магнитной индукцией поля называется отношение максимального вращающего момента к магнитному моменту, когда нормаль к рамке перпендикулярна направлению поля. Вектор может быть получен по закону Ампера и из выражения для силы Лоренца.
Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Их направление определяется с помощью рамок с током и с помощью магнитных стрелок.
Линии магнитной индукции можно проявить с помощью магнитных стрелок. Свойства линий магнитной индукции: они всегда замкнуты, они нигде не пересекаются, они расположены там гуще, где магнитное поле сильнее, для постоянных магнитов они выходят с из северного полюса и входят в южный.
Магнитное поле – вихревое поле. Магнитных зарядов, подобных электрическим, нет.
Магнитные свойства вещества объясняются циркуляционными токами, протекающими в атомах веществ, они создают свое магнитное поле и могут поворачиваться по отношению к внешнему полю, полю макротоков. Магнитное поле макротоков описывается вектором напряженности магнитного поля .
, (52)
где - магнитная постоянная,
μ – магнитная проницаемость среды, ед, безразмерная величина, она показывает во сколько раз магнитное поле в среде больше чем вне среды,
- вектор напряженности магнитного поля, ,
- индукция магнитного поля, .
, (53)
- индукция магнитного поля вне среды (вакуум),
- связь и Н (индукции и напряженности).
Закон Био-Савара-Лапласа(французские ученые) получен (рис.22) для проводника с током I, элемент dl которого создает в некоторой точке А индукцию поля , записывается в виде:
, (54) где - вектор по модулю равный длине dl провода и совпадающий по направлению с током,
- радиус- вектор проведенный из элемента dl проводника в точку А поля,
r – модуль радиуса –вектора .
Направление перпендикулярно и , т.е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат.
Рис.24
Модуль вектора определяется выражением:
. (55)
Для магнитного поля выполняется принцип суперпозиции: вектор магнитной индукции результирующего поля, создаваемого несколькими токами (или их элементами, а также движущимися зарядами) равен векторной сумме магнитных индукций, создаваемых этими токами (или их элементами, а также движущимися зарядами):
. (56)
Расчет характеристик магнитного поля ( и по приведенным формулам в общем случае сложен.. Однако, если распределение тока имеет определенную симметрию, то применение закона Био-Савара-Лапласа и принципа суперпозиции позволяет просто рассчитать конкретные поля.
Лекция 8
Рассмотрим два примера:
1. Магнитное поле прямого тока – тока, текущего по тонкому прямому проводу бесконечной длины.
Рис.25
В произвольной точке А, удаленной от оси проводника на расстояние R. Сложение векторов можно заменить сложением их модулей. В качестве постоянной интегрирования выбираем угол α (между и ), выразив через него все остальные величины.
Из рисунка:
, (57)
. (58)
Подставляя эти величины в (43) закон Био-Савара-Лапласа, получим:
. (59)
α меняется от 0 до π, поэтому:
. (60)
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 1087;