Цікава інформація


Закон Ампера, сила Лоренца

опубліковано 13 трав. 2015 р., 01:17 Адмін СЗОШ №2 м.Ужгород

Магнітне поле

Повторення
Закон Ампера
 
 

Нехай у магнітному полі з індукцією В  знаходиться лінійний елемент струму Idl. На цей елемент з боку поля діє сила, величина і напрямок якої визначаються законом Ампера:
 
 
або, в скалярній формі,
 
 
де α – кут між напрямком струму в провіднику і напрямком магнітного поля. Силу, що діє на провідник зі струмом скінченної довжини, знаходять інтегруванням по всій довжині провідника:
 
 
Зокрема, для прямолінійного провідника в однорідному магнітному полі:
 
 
Напрямок сили Ампера можна знаходити за правилом лівої руки (мал. 1).
 
 
 
Мал. 1. Правило лівої руки і правило свердлика.
 

Сила Лоренца
 

 
На електричний заряд, що рухається в магнітному полі, діє сила, перпендикулярна як до швидкості заряду, так і до ліній магнітної індукції; вона називається силою Лоренца і визначається за формулою
 
 
або, в скалярній формі,
 
 
де α– кут між швидкістю заряду і напрямком вектора магнітної індукції В.
 

 
Для позитивного заряду напрямок сили Лоренца визначається за правилом лівої руки (мал. 2). Якщо заряд негативний, напрямок сили Лоренца буде протилежним. Зауважу, що на нерухомий заряд магнітне поле не діє. В цьому – його принципова відмінність від електричного поля.
 
Мал.2 
Коловий рух зарядженої частинки в однорідному магнітному полі
 

Магнітне поле у речовині. Магнітний потік

опубліковано 13 трав. 2015 р., 01:08 Адмін СЗОШ №2 м.Ужгород

Магнітне поле в речовині

Повторення


Мал. 1
Парамагнетик (1) і діамагнетик (2) в неоднорідному магнітному полі.

   У всіх тілах, що знаходяться в магнітному полі, виникає результуючий магнітний момент. Це явище називають намагнічуванням, а відповідне тіло – магнетиком.
 
Магнітне поле в магнетику складається з двох частин: поля макрострумів, що течуть по провідниках, з індукцією
В0 = μ0Н  
і власного поля В´, створеного мікрострумами середовища. Індукція результуючого магнітного поля в магнетику
В = В0 + В´.
В молекулах речовини циркулюють замкнені струми; кожен такий струм має магнітний момент; у відсутності зовнішнього магнітного поля молекулярні струми, внаслідок теплового руху молекул, орієнтовані хаотично і створене ними середнє поле дорівнює нулю. У зовнішньому полі магнітні моменти молекул орієнтуються переважно вздовж напрямку В0  ( в деяких речовинах, так званих діамагнетиках,– проти зовнішнього поля), внаслідок чого речовина намагнічується. Кількісною характеристикою намагнічування речовини є вектор намагнічування (J), рівний векторній сумі магнітних моментів Pmi усіх молекул в одиниці об’єму речовини:



Вектор намагнічування пропорційний напруженості магнітного поля:
J =χH.
Коефіцієнт пропорційності χ називається магнітною сприйнятливістю; це безрозмірна величина, що залежить від природи магнетика.

Величини B, H, J, а також μ і χ зв’язані між собою:


Крива залежності В=B(Во) називається кривою намагнічування.
  • Речовини, для яких χ > 0, μ > 0, називаютьсяпарамагнетиками (O2;NO;MnO; FeCl2).
  • Речовини, для яких χ < 0, μ < 0, називаються діамагнетиками(H2;N2; Zn;Cu;Au; He; Аr; Сr; Ne).
  • Речовини, для яких μ >> 0, називаються феромагнетиками(Fe; Со; Ni).

Феромагнетики відрізняються від парамагнетиків і діамагнетиків рядом властивостей:
а) крива намагнічування феромагнетика має складний характер (мал. 2), тоді як для парамагнетиків вона являє собою пряму з додатнім кутовим коефіцієнтом, а для діамагнетиків – пряму з від’ємним кутовим коефіцієнтом;
б) магнітна проникність μ феромагнетиків залежить від напруженості поля; у діа- і парамагнетиків – не залежить;
в) розмагнічений феромагнетик намагнічується зовнішнім магнітним полем; залежність В=В(Во) виражається кривою (мал. 3). При зменшенні Во до нуля В(Во) має місце відставання зміни індукції феромагнетика від зміни індукції зовнішнього поля. Це явище називається магнітним гістерезисом. Магнітна індукція, що зберігається в феромагнетику після зникнення зовнішнього поля (коли Во=0), називається залишковою магнітною індукцією (Вr). Щоб розмагнітити феромагнетик, треба зняти залишкову індукцію; для цього потрібно створити поле протилежного напрямку.
 
Мал. 2
Залежність магнітної проникності феромагнетика від індукції зовнішнього магнітного поля.

 
Мал. 3
Петля гістерезису феромагнетика.
Властивості феромагнетиків пояснюються наявністю в них областей спонтанної намагніченості – доменів. Розташування магнітних моментів доменів у відсутності зовнішнього поля – хаотичне, тому і сумарна намагніченість дорівнює нулю. В зовнішньому полі магнітні моменти доменів повертаються вздовж поля і феромагнетик намагнічується.

 Магнітний потік

Повторення
 
Мал. 4 Магнітний потік через замкнутий контур.
Магнітним потоком через деяку площадку dS називається скалярна фізична величина, що дорівнює:



В системі СІ магнітний потік вимірюють у веберах (Вб).
Магнітний потік, рівний 1 Вб, створюється магнітним полем з індукцією 1 Тл, яке пронизує по напряму нормалі плаский контур площею 1 м2:



1 Вб = 1 Тл · 1 м2.

Магнітне поле

опубліковано 13 трав. 2015 р., 01:07 Адмін СЗОШ №2 м.Ужгород

Про магнітне поле
варто знати

Лінії вектора магнітної індукції


1. Принцип суперпозиції полів:
Магнітна індукція результуючого поля, створюваного декількома струмами (або зарядами, що рухаються), рівна геометричній (векторній) сумі магнітних індукцій, створюваних кожним струмом окремо. 

 

2. Застосування закону Біо-Савара-Лапласа до розрахунків магнітних полів. 

а) Магнітне поле прямого струму: 


;  ;    

Оскільки індукція, створювана різними елементарними ділянками, на які ми розбили провідник, у даній точці має однаковий напрямок, ми можемо геометричну суму векторів
 
замінити скалярною:

 

магнитная індукція прямолінійного провідника кінцевої довжини.
 

напруженість магнітного поля провідника скінченної довжини.
 

У випадку нескінченно довгого провідника
 
;
.
б) Магнітне поле в центрі кругового провідника зі струмом:

α = 90°; sin α = 1.

,
.

Магнітне поле (вправи)

опубліковано 13 трав. 2015 р., 01:06 Адмін СЗОШ №2 м.Ужгород

 Магнітне поле прямолінійного провідника зі струмом.

вправа 1




Магнітне поле колового струму.
вправа 2

1-4 of 4

Comments