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
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