![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Магнитное поле и его характеристики
В 1820 г. датский физик Эрстед обнаружил, что проводник с током вызывает появление сил, действующих на магнитную стрелку. Если заменить металлическую проволоку стеклянной трубкой, наполненной каким-либо проводящим раствором, например раствором серной кислоты в воде, и присоединить проводящий столб раствора при помощи металлических проволок, опущенных в него, к полюсам источника тока, то магнитная стрелка также отклоняется. Отклонение стрелки наблюдается и в том случае, если вместо проволоки использовать газоразрядную трубку, питаемую постоянным током. Магнитное действие тока наблюдается во всех случаях независимо от природы проводника и является самым общим признаком тока. Существует и обратное явление: магниты действуют на токи. А в 1820 г. Ампером было открыто взаимодействие токов. Опыты показывают, что взаимодействие контуров с током подобно действию токов на магниты и действию магнитов на токи, поэтому взаимодействие проводников с током назвали магнитным взаимодействием токов. Причина возникновения сил магнитного взаимодействия заключается в появлении вокруг проводников с током магнитного поля. Основное свойство магнитного поля заключается в том, что на проводники с током в магнитном поле действуют силы. Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, то отсюда следует, что магнитное поле создается движущимися зарядами. В опыте Эрстеда проволока, по которой протекал ток, была натянута над магнитной стрелкой, вращающейся на игле. При включении тока стрелка устанавливалась перпендикулярно к проволоке. Изменение направления тока заставляло стрелку повернуться в противоположную сторону. Из этих примеров следует, что магнитное поле имеет направленный характер и может быть охарактеризовано некоторой векторной величиной, которую обозначают Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся в нем электрические заряды. Важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. Опыт показывает, что для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции, т.е. индукция
Поведение плоских контуров с током в магнитном поле удобно характеризовать с помощью вектора магнитного момента рамки с током:
где I – сила тока в контуре, S – его площадь, Единицей магнитного момента является ампер умноженный на квадратный метр (А× м2). Если в данную точку магнитного поля помещать рамки с различными магнитными моментами, то на них действуют различные вращающие моменты, однако отношение Мmax/рm при фиксированном a для всех контуров оказывается одним и тем же. Поэтому отношение Мmax/рm может служить характеристикой магнитного поля, называемой магнитной индукцией:
В =
Итак, магнитная индукция есть векторная величина, модуль которой определяется выражением (21.3), а направление задается равновесным положением положительной нормали к контуру с током. Единица измерения величины магнитной индукции – тесла (Тл) равна магнитной индукции однородного поля, в котором на плоский контур с током, имеющим магнитный момент 1 А× м2, действует максимальный вращающий момент 1 Н× м. Рамкой с током можно воспользоваться также и для количественного описания магнитного поля. Так как рамка с током испытывает ориентирующее действие поля, то на нее в магнитном поле действует пара сил. Вращающий момент сил зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств рамки:
где Для графического изображения магнитного поля часто используют понятие силовых линий. Линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током, поэтому магнитное поле называют вихревым полем. Этим они отличаются от линий напряженности электростатического поля, которые являются разомкнутыми (начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность).
|