Тема 3. 1 магнитное поле. Силы в магнитном поле

↑

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Раздел 3 Магнитные цепи

Тема 3.1 Магнитное поле. Силы в магнитном поле

Магнитное поле

1. Взаимодействие токов

Если взять два параллельных проводника и пропустить по ним электрический ток, то будет наблюдаться их взаимодействие:

1) если токи направлены в одну сторону, то проводники притягиваются;

2) если токи направлены в противоположные стороны, то проводники отталкиваются.

Это говорит о том, что вокруг любого проводника с током имеется какое-то поле, отличное от электрического, т.к. оно не действует на неподвижные заряды. Такое поле называют магнитным.

2. Магнитное поле

Магнитное поле – это особый вид материи, который можно обнаружить по его воздействию на движущиеся электрические заряды или проводник с током.

Источником поля является движущийся электрический заряд.

Таким образом, чтобы обнаружить магнитное поле в какой-либо области пространства, необходимо внести в эту область проводник с током или какие-либо другие движущиеся заряды. Впервые магнитное поле вокруг проводников с токами опытным путем обнаружил датский ученый Г. Эрстед в 1820 году.

3. Характеристики магнитного поля

1) линии магнитной индукции

Если поместить магнитную стрелку в магнитное поле, то она будет поворачиваться до тех пор, пока силы, действующие на ее концы, не будут уравновешены и направлены вдоль одной прямой.

Таким образом, с помощью магнитных стрелок можно определять расположение линий, вдоль которых магнитные силы действуют на магнитные стрелки.

На схемах магнитные поля изображают с помощью магнитных силовых линий, которые называются линиями индукции магнитного поля.

Направление линий магнитной индукции определяется правилом правого винта: если поступательное движение винта происходит по направлению тока в проводнике, то направление вращения рукоятки винта показывает направление линий индукции магнитного поля (по часовой стрелке, если смотреть сверху по направлению тока).

Свойства линий индукции:

1. через каждую точку пространства проходит только одна линия индукции, поэтому они нигде не пересекаются друг с другом;

2. линии индукции магнитного поля замкнуты, т.е. не имеют ни начала, ни конца и всегда охватывают проводник с током.

Магнитное поле прямолинейного тока имеет вид концентрических окружностей, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к проводнику.

Магнитное поле кругового тока также определяется правилом правого винта. Правило правого винта для кругового тока можно использовать и по-другому: если вращать рукоятку винта по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта укажет направление линий индукции внутри контура.

Внутри соленоида, представляющего собой катушку с током, линии индукции параллельны и огибают его с наружной стороны. Направление линий индукции магнитного поля соленоида можно определить также по правилу правого винта.

Через каждую точку пространства проходит только одна линия магнитной индукции, поэтому, линии индукции нигде не пересекаются друг с другом.

Из рисунков видно, что линии индукции магнитного поля замкнуты, т.е. не имеют ни начала, ни конца и всегда охватывают проводник с током. Это очень важное свойство магнитного поля, которое отличает его от электрического, где линии напряженности имеют начало и конец на электрических зарядах (или в бесконечности). Поле, линии индукции которого всегда замкнуты, называется вихревым. В отличие от потенциального поля электрических зарядов, магнитное поле является вихревым.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что магнитное поле и электрический ток всегда существуют совместно. В природе никогда не бывает магнитного поля без электрического тока и электрического тока без магнитного поля.

2) Магнитная индукция

Магнитная индукция – это силовая характеристика магнитного поля.

Магнитная индукция определяется по формуле:

Единицей измерения магнитной индукции является 1 Тесла (Тл).

Магнитная индукция в данной точке пространства показывает силу, которая действует на единицу длины проводника, расположенного в этой точке пространства.

Направлен вектор магнитной индукции по касательной к линиям индукции магнитного поля по направлению тока.

3) Магнитный поток

Магнитный поток – это общее число линий индукции магнитного поля, пронизывающих площадь S, если индукция во всех точках этой поверхности одинакова.

Магнитный поток – величина скалярная, т.е. не имеет направления.

Магнитный поток можно определить по формуле:

Единицей измерения магнитного потока является 1 Вебер (Вб).

4. Магнитная проницаемость среды

Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

Величина, выражающая зависимость силы взаимодействия электрических токов от среды, в которой они расположены, называется магнитной проницаемостью среды - .

Величина, выражающая зависимость силы взаимодействия электрических токов в вакууме, называется магнитной постоянной –

.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется относительной магнитной проницаемостью –

.

Относительная магнитная проницаемость среды определяется опытным путем и при решении практических задач берется из справочных таблиц.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры