Смекни!
smekni.com

Физика (стр. 8 из 9)

В этом положении на рамку действует максимальный вращающий момент.
Модуль вектора магнитной индукции пропорционален максимальному вращающему моменту:
.

Вращающий момент (1)

.

Направление вектора

совпадает с направлением положительной нормали
к рамке.

Вектор

связан с направлением тока I правилом правого винта.
В этом положении рамка в равновесии.
[B] - Тл, единица магнитной индукции - тесла .

Линии магнитной индукции:

а) замкнуты, т.к. в природе нет магнитных зарядов;
б) вектор В направлен по касательной к линии магнитной индукции;
в) густота линий магнитной индукции пропорциональна модулю вектора

(сравните с 3.8).

Закон Био-Савара-Лапласа

Направление

плоскости , в которой лежит
и
и определяется правилом правого винта: винт установить
плоскости
и
и вращать от
к
, поступательное движение винта покажет направление
- магнитного поля, созданного элементом
проводника с током I.

Модуль вектора

:

.

Применение закона Био-Савара-Лапласа для нахождения магнитного поля прямого тока

Независимо от положения

на проводнике все
направлены в одну сторону - от нас. Значит,
- без векторов!

Из 4:

Для бесконечного проводника α1 = 0, α2 = π, Сos α1 - Сos α2 = 2

.

Теорема о циркуляции вектора В

Циркуляция вектора В по произвольному контуру равна алгебраической сумме токов, охватываемых контуром, помноженной на μ0.

Циркуляция вектора

- это интеграл вида:

Интеграл берется по замкнутому контуру.

Циркуляция для плоского контура, охватывающего бесконечный прямой проводник с током

Из (11.4.1):

Ток за контуром

При обходе контура 1 через 3 к 2
поворачивается по часовой стрелке, от 2 к 1 через 4 - на тот же угол против часовой стрелки. В результате

Формулировка теоремы о циркуляции

Пусть контур произвольной формы охватывает произвольное число токов. В этом случае теорема о циркуляции утверждает, что циркуляция вектора

по некоторому (произвольному!) контуру равна алгебраической сумме токов, охватываемых контуром, умноженной на μ, т.е.

.

Например:

Ток I4 в сумму не входит!

Применение теоремы о циркуляции для вычисления магнитного поля бесконечно длинного соленоида

Соленоид - провод, навитый на цилиндрический каркас. На один метр длины - n витков.

Выберем такой контур, как на рисунке, т.к. из соображений симметрии вектор

может быть направлен только вдоль оси соленоида.

Тогда

.

1) В интервалах от точки 2 до точки 3 и от точки 4 до точки 1

стороне контура, значит Вl = 0.

2) Тогда:

.

3) Можно показать, что вне бесконечного соленоида B=0, т.е.

.

Значит:

,

т.к. внутри соленоида B = Bl = const, то

.

По теореме о циркуляции (5.4)

.

Откуда магнитное поле бесконечного соленоида:

.

Направлено

вдоль оси соленоида, в соответствии с правилом правого винта.

Магнитное поле тороида

Тороид - провод, навитый на тор (бублик).
Контур для вычисления циркуляции - окружность радиуса r, центр еe - в центре тороида.
Из соображений симметрии
направлен по касательной к контуру, т.е. Вl = В.Тогда
.По теореме о циркуляции:
,
, R - радиус тора.

Магнитное поле тороида:

.

Вне тора поле

= 0 (докажите!)

При r/R ≈ 1, B = μ0nI, (сравните с 5.5).

Закон Ампера

По закону Ампера на элемент
проводника с током I, помещенного в магнитное поле, действует сила
, которая определяется следующим образом.
Направлен вектор
в соответствии с правилом правого винта: винт установить
и
, вращать от
к
, поступательное движение винта укажет направление
.

Сила Лоренца - это сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся в нем заряд