Магнитное поле

Магнитное поле




Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции «В» величина которого определяет силу, действующую в данной точке поля на движущийся заряд, или момент сил, действующий на замкнутый контур (рамку) с током.

Если в магнитное поле с индукцией В внести рамку с током (рис. 1), то величина вращательного момента сил, действующего на рамку, М = ISB sinα,

где α — угол между вектором нормали к рамке n и B;

S — площадь рамки. Когда α = 90°, sinα = 1 и момент сил принимает максимальное значение Мmax = ISB, откуда В = Мmax / IS

Замкнутый контур с током
Таким образом, магнитная индукция — это величина, численно равная единичному максимальному вращательному моменту, действующему на рамку, имеющую единичную площадь, если в рамке течет единичный ток.
Магнитная индукция измеряется в тесла (Тл). 1 Тл — индукция такого магнитного поля, в котором на рамку площадью 1 м2 при силе тока в 1 А действует максимальный вращательный момент сил 1 Н · м.

Магнитное поле изображают линиями магнитной индукции аналогично линиям напряженности электростатического поля.

Это такие линии, касательные к которым направлены так же, как вектор В в данной точке поля. Принято считать, что магнитные силовые линии направлены от северного полюса к южному. Направление магнитных силовых линий, создаваемых током, а следовательно, и направление вектора В определяют с помощью правила буравчика, которое формулируется следующим образом: если поступательное движение правого буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление линий магнитной индукции совпадает с направлением вращательного движения его рукоятки. Например, линии индукции поля прямого тока представляют систему охватывающих проводник концентрических окружностей (рис. 2).

Концентрические окружности
Важнейшей особенностью линий магнитной индукции является их замкнутость, а это отражает тот факт, что в природе нет магнитных зарядов, на которых начинались бы или заканчивались линии магнитной индукции, т.е. в противоположность электростатическому полю магнитное поле не имеет источников.

На проводник с током в магнитном поле действует сила. Ампер установил, что на прямолинейный проводник длиной I, по которому течет ток с силой I, в магнитном поле с индукцией В действует сила: F = IBlsinα
где α — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции B, F – сила Ампера. Уравнение называют законом Ампера. Направление силы F определяется с помощью правила левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы линии вектора магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока, то большой палец, отогнутый на 90°, укажет направление силы Ампера.

Согласно закону Ампера, на проводник с током в магнитном поле действует сила F = IBlsinα. Так как ток представляет упорядоченное движение зарядов, то, следовательно, и на всякий движущийся заряд в магнитном поле действует сила. Ее называют силой Лоренца: f = BeVsinα
α — угол между векторами v и В. Вектор f перпендикулярен и вектору v , и вектору В.

Направление силы f можно определить, используя правило левой руки (рис. 3).

Направление силы Лоренца