🗊Презентация Магнитное поле

1.1. Магнитные взаимодействия 1.1. Магнитные взаимодействия 1.2. Закон Био-Савара-Лапласа 1.3. Магнитное поле движущегося заряда 1.4. Напряженность магнитного поля 1.5. Магнитное поле прямого тока 1.6. Магнитное поле кругового тока 1.7. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

При отклонении магнитной стрелки от направления магнитного поля, на стрелку действует механический крутящий момент Мкр, пропорциональный синусу угла отклонения α и стремящийся повернуть ее вдоль указанного направления. При отклонении магнитной стрелки от направления магнитного поля, на стрелку действует механический крутящий момент Мкр, пропорциональный синусу угла отклонения α и стремящийся повернуть ее вдоль указанного направления.

Отличие постоянных магнитов от электрических диполей заключается в следующем: Отличие постоянных магнитов от электрических диполей заключается в следующем: Электрический диполь всегда состоит из зарядов, равных по величине и противоположных по знаку. Постоянный же магнит, будучи разрезан пополам, превращается в два меньших магнита, каждый из которых имеет и северный и южный полюса.

Открытие Эрстеда. Открытие Эрстеда. При помещении магнитной стрелки в непосредственной близости от проводника с током он обнаружил, что при протекании по проводнику тока, стрелка отклоняется; после выключения тока стрелка возвращается в исходное положение (см. рис.). Из описанного опыта Эрстед делает вывод: вокруг прямолинейного проводника с током есть магнитное поле.

Подобно электрическому полю, оно обладает энергией и, следовательно, массой. Магнитное поле материально. Теперь можно дать следующее определение магнитного поля: Подобно электрическому полю, оно обладает энергией и, следовательно, массой. Магнитное поле материально. Теперь можно дать следующее определение магнитного поля: Магнитное поле – это материя, связанная с движущимися зарядами и обнаруживающая себя по действию на магнитные стрелки и движущиеся заряды, помещенные в это поле. Аналогия точечному заряду – замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле.

Основное свойство магнитного поля – способность действовать на движущиеся электрические заряды с определенной силой. Основное свойство магнитного поля – способность действовать на движущиеся электрические заряды с определенной силой. В магнитном поле контур с током будет ориентироваться определенным образом. Ориентацию контура в пространстве будем характеризо- вать направлением нормали, которое определяется правилом правого винта или «правилом буравчика»: За положительное направление нормали принимается направление поступательного движения винта, головка которого вращается в направлении тока, текущего в рамке

Вращающий момент прямо пропорционален величине тока I, площади контура S и синусу угла между направлением магнитного поля и нормали Вращающий момент прямо пропорционален величине тока I, площади контура S и синусу угла между направлением магнитного поля и нормали

Магнитная индукция характеризует силовое действие магнитного поля на ток (аналогично, Магнитная индукция характеризует силовое действие магнитного поля на ток (аналогично, характеризует силовое действие электрического поля на заряд). – силовая характеристика магнитного поля, ее можно изобразить с помощью магнитных силовых линий. Поскольку М – момент силы и Рm – магнитный момент являются характеристиками вращательного движения, то можно предположить, что магнитное поле – вихревое.

3акон Био–Савара–Лапласа 3акон Био–Савара–Лапласа Элемент тока длины dl создает поле с магнитной индукцией: или в векторной форме:

Здесь: I – ток; Здесь: I – ток; – вектор, совпадающий с элементарным участком тока и направленный в ту сторону, куда течет ток; – радиус-вектор, проведенный от элемента тока в точку, в которой мы определяем ; r – модуль радиус-вектора; k – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц.

Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости, проходящей через и точку, в которой вычисляется поле. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости, проходящей через и точку, в которой вычисляется поле.

Закон Био–Савара–Лапласа устанавливает величину и направление вектора в произвольной точке магнитного поля, созданного проводником с током I. Закон Био–Савара–Лапласа устанавливает величину и направление вектора в произвольной точке магнитного поля, созданного проводником с током I. Модуль вектора определяется соотношением: где α - угол между и ; k – коэффициент пропорциональности.

где – магнитная постоянная. где – магнитная постоянная.

В скалярной форме индукция магнитного поля одного заряда в вакууме определяется по формуле: В скалярной форме индукция магнитного поля одного заряда в вакууме определяется по формуле:

Магнитное поле – это одна из форм проявления электромагнитного поля, особенностью которого является то, что это поле действует только на движущиеся частицы и тела, обладающие электрическим зарядом, а также на намагниченные тела. Магнитное поле – это одна из форм проявления электромагнитного поля, особенностью которого является то, что это поле действует только на движущиеся частицы и тела, обладающие электрическим зарядом, а также на намагниченные тела.

Напряженностью магнитного поля называют векторную величину , характеризующую магнитное поле и определяемую следующим образом: Напряженностью магнитного поля называют векторную величину , характеризующую магнитное поле и определяемую следующим образом: Напряженность магнитного поля заряда q, движущегося в вакууме равна:

Рассмотрим магнитное поле Рассмотрим магнитное поле прямого тока

Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии b от провода. Из рис. 1.6 видно, что: Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии b от провода. Из рис. 1.6 видно, что: Подставив найденные значения r и dl в закон Био–Савара–Лапласа, получим:

Для конечного проводника угол α изменяется от α1 до α2. Тогда: Для конечного проводника угол α изменяется от α1 до α2. Тогда: Для бесконечно длинного проводника α1 = 0, а α2 = , тогда: или

Рассмотрим поле, создаваемое током I, текущим по тонкому проводу, имеющему форму окружности радиуса R. Рассмотрим поле, создаваемое током I, текущим по тонкому проводу, имеющему форму окружности радиуса R.

т.к. угол между и α – прямой, то тогда получим:

Подставив в (1.6.1) и, проинтегрировав по всему контуру Подставив в (1.6.1) и, проинтегрировав по всему контуру получим выражение для нахождения магнитной индукции кругового тока: При х = 0, получим магнитную индукцию в центре кругового тока:

Заметим, что в числителе (1.6.2) Заметим, что в числителе (1.6.2) – магнитный момент контура. Тогда, на большом расстоянии от контура, при , магнитную индукцию можно рассчитать по формуле:

Силовые линии магнитного поля кругового тока хорошо видны в опыте с железными опилками ( см. рис.). Силовые линии магнитного поля кругового тока хорошо видны в опыте с железными опилками ( см. рис.).

Поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю. Поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю. Таким образом: Это теорема Гаусса для ФВ (в интегральной форме): поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю.

В природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на которых начинались и заканчивались бы линии магнитной индукции. В природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на которых начинались и заканчивались бы линии магнитной индукции. Заменив поверхностный интеграл в (1.7.1) объемным, получим: где – оператор Лапласа.

Магнитное поле обладает тем свойством, что его дивергенция всюду равна нулю: Магнитное поле обладает тем свойством, что его дивергенция всюду равна нулю: или Электростатического поля может быть выражено скалярным потенциалом φ, а магнитное поле – вихревое, или соленоидальное