Материал: fizika_1

1.силовые линии магнитного поля не пересекаются и не прерываются;

2.густота силовых линий магнитного поля пропорциональна величине B индукции B→ магнитного поля;

3.силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, то есть магнитное поле −вихревое поле.

36. Сила Лоренца. Закон Ампера

Сила Лоренца Fл→ − это сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу.

Модуль силы Лоренца Fл равен произведению модуля индукции магнитного поля B, в котором находится заряженная частица, модуля |q| заряда q этой частицы, величины ее скорости V и синуса угла α между направлениями скорости V→ и вектора индукции магнитного поля B→:

Здесь F – сила Лоренца, q – заряд частицы, B – модуль вектора индукции магнитного поля, V – скорость частицы, sin a – угол между вектором индукции магнитного поля и направления движения.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Сила Лоренца — векторная величина. Сила Лоренца принимает своё наибольшее значение, когда векторы индукции и направления скорости частицы перпендикулярны (a=90 градусов).

Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки:

Если вектор магнитной индукции входит в ладонь левой руки и четыре пальца вытянуты в сторону направления вектора движения тока, тогда отогнутый в сторону большой палец показывает направление силы Лоренца.

Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.

Формулировка закона: сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, пропорциональна длине проводника, вектору магнитной индукции, силе тока и синусу угла между вектором магнитной индукции и проводником.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре пальца были вытянуты по направлению тока в проводнике, то отставленный на 90° большой палец, укажет направление силы Ампера.

37. Закон Био-Савара-Лапласа, принцип суперпозиции.

Закон Био-Савара-Лапласа определяет величину и направление индукции магнитного поля, созданного произвольным элементом токав некоторой точке А пространства, определяемой радиус-вектором, проведенным от элемента тока в эту точку.

Закон Био Савара Лапласа — Магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма полей, создаваемая отдельными участками токов.

Закон Био-Савара-Лапласа для некоторых токов:

Магнитное поле прямого тока:

Магнитное поле кругового тока:

В формуле использовали:

— Магнитная индукция

— Вектор, по модулю равный длине dl элемента проводника и совпадающий по направлению с током

— Магнитная постоянная

— Относительная магнитная проницаемость (среды)

— Сила тока

— Расстояние от провода до точки, где мы вычисляем магнитную индукцию

— Угол между вектором dl и r

Для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности:

Принцип суперпозиции полей справедлив для случая, когда поля, созданные несколькими различными зарядами, не оказывают никакого влияния друг на друга, т. е. ведут себя так, как будто других полей нет. Опыт показывает, что для полей обычных интенсивностей, встречающихся в природе, это имеет место в действительности.

38.Магнитное поле прямолинейного проводника с током.

39.Закон электромагнитной индукции, правило Ленца.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Измеряется в В(вольтах).

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Электромагнит­ная индукция — это возникновение электрического поля и электрического тока при изменении во времени магнитного поля или при движении проводника в магнитном поле. Эти два типа эффектов электромагнитной индукции отличаются физической природой процессов, отвечающих за их возникновение. Первый тип обусловлен наведением вихревого элект­рического поля переменным магнитным полем, второй — действием сил Лоренца на движущиеся заряды в стационарном магнитном поле.

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре

направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

40. Возникновение ЭДС в движущемся и неподвижном проводниках,

генераторы применения тока.

Наличие в контуре ЭДС означает, что на носители заряда в контуре действуют сторонние силы. В проводнике, движущемся в магнитном поле, это сила Лоренца.

Пусть проводник конечной длины l движется со скоростью в направлении, перпендикулярном к проводнику и к вектору. Сила Лоренца разделяет разноименные заряды, смещая их к противоположным концам проводника. В проводнике возникает электростатическое поле. Разделение зарядов продолжается до тех пор, пока лоренцева сила и сила электростатического поля не уравновесятся (Fстор = Fэл).

В процессе разделения зарядов сторонние силы совершают работу. Но сила Лоренца, работы не совершает. В рассмотренном случае сила, создающая ЭДС, является не полной силой Лоренца, а только ее составляющей. Действительно, в процессе разделения заряды перемещаются не только вместе с проводником со скоростью, но и вдоль проводника.

Полная сила Лоренца перпендикулярна к результирующей скорости.

ЭДС индукции возникает и в неподвижных проводниках, находящихся в переменном магнитном поле. Силой Лоренца механизм возникновения ЭДС в этом случае объяснить нельзя.

ЭДС индукции не зависит от рода вещества проводника, от состояния проводника, в частности, от его температуры, которая может быть неодинаковой вдоль проводника.

Следовательно сторонние силы, индуцируемые магнитным полем, не связаны с изменением свойств проводника в магнитном поле, а обусловлены самим магнитным полем.

Максвелл для объяснения ЭДС индукции в неподвижных проводниках предположил, что переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике.

Вихревое электрическое поле не является электростатическим.

Силовые линии электростатического поля всегда разомкнуты — они начинаются и заканчиваются на электрических зарядах. Именно поэтому напряжение по замкнутому контуру в электростатическом поле всегда равно нулю, это поле не может поддерживать замкнутое движение зарядов и, следовательно, не может привести к возникновению электродвижущей силы.

Напротив, электрическое поле, возбуждаемое изменениями магнитного поля, имеет непрерывные силовые линии, т.е. представляет собой вихревое поле. Такое поле