Магнитное поле и его характеристики презентация

тем, что действует только на движущиеся электрически заряженые частицы и тела, на проводники с током и тела обладающие магнитным моментом. Электрическое поле действует как на непод-вижные, так и на движущиеся электрические заряды.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ создается проводниками с током, движущимися электрически заряженными частицами и телами с магнитным моментом, отличным от нуля.

взаимно отталкиваются, а разноименные взаимно притягиваются.
Существует магнитное поле Земли, обусловлен-ное, в основном, процессами происходящими в жидком ядре Земли. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими (северный маг-нитный находится около южного географическо-го), угол между осью вращения Земли и линией соединяющей магнитные полюса 11,5°.

и магнитное взаимодействия.
Опыты показывают, что сила Fмаг, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся в этом поле заряженную частицу, подчиняется следующим закономерностям:
сила Fмаг всегда перпендикулярна вектору скорости υ частицы;
отношение Fмаг/(|q| υ) не зависит ни от заряда q частицы, ни от модуля ее скорости;
при изменении направления скорости частицы модуль силы Fмаг изменяется от 0 до максимального значения (Fм)макс, кото-рое зависит от значения силовой характеристики магнитного поля – вектора В, называемого магнитной индукцией поля.
Для графического изображения стационарного, т. е. не изме-няющегося со временем, магнитного поля пользуются мето-дом линий магнитной индукции (силовых линий магнит. поля).

которые намагничиваются в исследу-емом поле и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелкам.
Направление линий магнитной индукции определяется по правилу буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению вектора плотности тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции . Линии индукции магнитного поля ни в каких точках не могут обрываться: они либо замкнуты, либо уходят в бесконеч-ность. Касательная к линии индукции магнитного поля совпадает по направлению с вектором магнитной индукции В в этой точке.

(Fм)макс, дей-ствующей со стороны магнитного поля на единичный заряд, движущийся со скоростью υ=1 м/с.
В= (Fм)макс/(|q| υ) (2.1)
Магнитной индукцией В называется векторная физическая величина численно равная максимальной силе (Fм)макс, дей-ствующей со стороны магнитного поля на проводник единич-ной длины при токе в нем I=1A.
B= (Fм)макс/(I∙l) (2.2)
Магнитной индукцией В называется векторная физическая величина численно равная максимальному вращающему мо-менту (Мм)макс, действующему со стороны магнитного поля на замкнутый контур с током с магнитным моментом рm=1 А∙м2.
B= (Мм)макс/рm (2.4)

тела, для плоского замкнутого электри-ческого контура численно равная произведе-

нию силы тока на площадь , ограниченную контуром, и направленная перпендикулярно к плоскости контура, в соответствии с правилом правого винта. – единич-ный вектор нормали к площади контура.
(2.5)
Магнитное поле оказывает на рамку с током ориентиру-ющее воздействие, поворачивая её так, чтобы направ-ление вектора совпало с направлением вектора магнитной индукции В, т. е. плоский замкнутый контур с током ведет себя в магнитном поле также, как и маг-нитная стрелка.

поля на движущуюся в нем заряженную частицу (магнитная составляющая силы Лоренца), определяется по формуле:
(2.6)

(2.7)
где α- угол между векторами и .
Сила направлена перпендикулярно скорости заряженной частицы и сообщает частице только нормальное ускорение. Эта сила не совершает работы и вызывает лишь искривление траектории частицы. Поэтому при движении свободной заря-женной частицы в магнитном поле ее кинетическая энергия не изменяется.
(2.8)

эти составляющие зависят от выбора инерциальной системы отсчета. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой изменяются не только скорость заряженной частицы, но также и си-ловые характеристики и . Соответственно разделение электромагнитного поля на электрическое и магнитное поля тоже относительно.
На проводники с электрическим током, находящиеся в магнитном поле, действуют силы Ампера.
Сила Ампера dF, приложенная к малому элементу провод-ника с током I, равна геометрической сумме сил, которые действуют со стороны магнитного поля на движущиеся в про-воднике носители тока.

(2.9)

в магнит-ном поле, равна произведению силы тока на векторное произ-ведение элемента длины проводника на магнитную индук-цию поля. dF=I∙dl∙B∙sinα (2.10)
Сила Ампера, действующая в магнитном поле на проводник конечной длины l с током I , равна геометрической сумме сил Ампера, действующих на все малые элементы этого проводника: (2.11)

идет постоянный электрический ток.




Результирующий вращающий момент М, действующий на рамку (контур) с током, равен моменту пары сил:
М=I∙a∙b∙B∙sinβ =I∙S∙B∙sinβ =pm∙B∙sinβ . (2.12)

(2.13)

Если контур с током находится в неоднородном магнитном поле, то действие сил Ампера на контур не сводится только к результирующему вращающему моменту (2.13). В этом случае на контур действует еще и результирующая сила:

I.







Направление силы Ампера, как и силы Лоренца, определяется по правилу «левой руки».

токи обусловленные дви-жением электронов в атомах и молекулах. Эти микро-токи обладают собственными магнитными моментами и создают своё магнитное поле.
Если вблизи тела поместить проводник с током (макро-ток), то под действием его магнитного поля, микротоки во всех атомах определенным образом ориентируются, создавая в теле дополнительное магнитное поле. Маг-нитная индукция характеризует результирующее маг-нитное поле, создаваемое всеми макро- и микротоками. То есть: при одном и том же токе и равных условиях,в различных средах значения вектора магнитной индук-ции будут иметь различные значения.

Для однород-ной изотропной среды вектор магнитной индукции свя-зан с вектором напряженности соотношением:
(2.15)
– магнитная постоянная.
– магнитная проницаемость среды, показывающая во сколько раз магнитное поле макротоков усилива-ется за счет магнитного поля микротоков среды.
Сравнивая векторные характеристики электростатическо-кого и магнитного полей, можно заметить что аналогом вектора электрического смещения явля-ется вектор напряженности магнитного поля , а ана-логом вектора напряженности электрического поля , является вектор магнитной индукции .

французами Био (1774-1862) и Саваром (1791-1842), Лапласом резуль-таты их экспериментальных исследова-ний были проанализированы и обоб-щены с учетом принципа суперпозиции.

Для проводника с током I, элемент которого dl создает в не-которой точке C магнитное поле с индукцией dB, было полу-чено соотношение:

(2.16)
– вектор равный по модулю длине проводника dl и сов-падающий по направлению с током I, – радиус-вектор, проведенный из элемента проводника dl в точку C поля.

в которой они лежат, и совпадает с каса-тельной к линиям магнитной индукции. Это направление может быть найдено с помощью правила правого винта, где направление вращения головки поступательное движение винта – направление тока I.
Закон Био – Савара – Лапласа в скалярной форме
(2.17)

– угол между векторами и .
Для магнитного как и для электрического полей справедлив ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ: Магнитная индукция, создавае-мая в одной точке несколькими движущимися зарядами или токами, равна векторной сумме магнитных индукций, созда-ваемых каждым током (зарядом) в отдельности.

проводника с токами находятся в вакууме , то сила их действия на единицу проводника:

Для определения численного значения магнитной пос-тоянной , воспользуемся определением ампера (единицы измерения силы тока), согласно которому: АМПЕР- сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолиней-ным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенного в

силу равную 2*10⁻⁷ Н на каж-дый метр длины.
Следовательно, если и то






Где Гн (генри) единица индуктивности (НЕ ИНДУКЦИИ!!)

такого однородного магнит-ного поля, которое действует с силой 1 Н на каждый метр прямого перпендикулярного полю проводника с током 1 А.


Единица измерения напряженности магнитного поля – А/м (ампер/метр).
1 А/м – напряженность такого поля, магнитная индук-ция которого в вакууме 4π·10¯⁷ Тл.

упорядоченное движение электри-ческих зарядов. Значит любой движущийся заряд соз-дает вокруг себя магнитное поле.
Свободно двигающийся заряд ( заряд двигающийся с постоянной нерелятивистской скоростью ), создает в точке М, на расстоянии магнитное поле с индукцией .


Вектор направлен перпендикулярно плоскости
в которой расположены и . Его направление – по-ступательное движение правого винта, при его вращении от к .

своим свойствам эквивалентен элементу тока

Эти закономерности справедливы только при малых скоростях движущегося заряда, когда электрическое поле свободно двигающегося заряда можно считать электростатическим , то есть неподвижным зарядом в той точке в которой находится двигающийся заряд.