Магнетизм
В 1820 году датский ученый Х. Эрстед обнаружил наличие магнитного поля вокруг проводника с током.
Магнитное поле создается: 1) проводниками с током; 2) движущимися электрически заряженными частицами или телами; 3) постоянными магнитами.
Магнитное поле действует на: 1) проводники с током; 2) движущиеся электрически заряженные частицы или тела;
3) постоянные магниты.
Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция В.
Вектор магнитной индукции 
направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле в направлении северного полюса стрелки.
Модуль магнитной индукции равен отношению максимальной силы Ампера, действующей на проводник с током к силе тока в проводнике и его длине:
Магнитное поле наглядно изображается с помощью линий магнитной индукции (силовых линий магнитного поля) - линий, касательными к которой в любой её точке является вектор магнитной индукции.
| Картины магнитных полей некоторых проводников с током | ||
| прямого проводника | соленоида | полосового магнита |
| 
|
|
| Правила нахождения направлений линий магнитной индукции | ||
| Правило буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока. | Правило правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида. |
Принцип суперпозиции для магнитных полей: магнитная индукция поля, созданного несколькими проводниками с током равна векторной сумме магнитных индукций каждого поля в отдельности.
|
|
| Действие магнитного поля на... | |
| проводник с током | движущийся электрический заряд |
Сила Ампера: 
| Сила Лоренца: 
|
| 
|
| Правило нахождения направления действия сил – правило левой руки | |
| Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а 4 вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током. | Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца. |
Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции – это возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток.
Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между векторами В и n.
Магнитный поток пропорционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S, т.е. характеризует распределение магнитного поля по поверхности, ограниченной контуром.
|
|
Направление индукционного тока в замкнутом контуре определяется по правилу Ленца: в озникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван.
Применение правила Ленца:
1) показать направление вектора В внешнего магнитного поля;
2) определить увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур;
3) показать направление вектора Вi магнитного поля индукционного тока;
(при уменьшении магнитного потока вектора В внешнего магнитного поля и Вi магнитного поля индукционного тока должны быть направлены одинаково, а при увеличении магнитного потока В и Вi должны быть направлены противоположно);
4) по правилу буравчика определить направление индукционного тока контуре.
Закон электромагнитной индукции
Электрический ток в цепи возможен, если на свободные заряды проводника действуют сторонние силы.
Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называется ЭДС.
При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС индукции.
Учитывая направление индукционного тока, согласно правилу Ленца:
ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока
через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.
|
|
Знак "-" показывает, что возникающий индукционный ток противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван, вследствие чего ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.
Если рассматривать не единичный контур, а катушку, где N- число витков в катушке:
Величину индукционного тока можно рассчитать по закону Ома для замкнутой цепи 
, где R - сопротивление проводника.
Самоиндукция – это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении тока, протекающего через контур.
При изменении тока в контуре меняется магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, изменение потока магнитной индукции приводит к возбуждению ЭДС самоиндукции. Направление ЭДС оказывается таким, что при увеличении тока в цепи ЭДС препятствует возрастанию тока, а при уменьшении тока - убыванию.
Величина ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока I и индуктивности контура L:
Индуктивность – физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.
Также индуктивность можно рассчитать по формуле: 
, где Ф - магнитный поток через контур, I - сила тока в контуре.
Единицы измерения индуктивности в системе СИ: 
.
Энергия магнитного поля тока
Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией.
Энергия магнитного поля, созданного током, прямо пропорциональна квадрату силы тока: 