Магниты и их взаимодействие. Магнитное поле. Магнитное поле тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие токов.
Магниты и их взаимодействие. Магнитное поле. Магнитное поле тока
Магнетизм – свойство минерала «магнетит» (31% FeO + 69% Fe2O) притягивать железные предметы. Название минерала происходит от названия местности Магнезия, где его добывали.
Магнит, изготовленный в виде стержня, ориентируется одним концом на северный полюс Земли, а другим – на южный (стрелка компаса). Эти концы назвали соответственно: СЕВЕРНЫМ ПОЛЮСОМ МАГНИТА и ЮЖНЫМ ПОЛЮСОМ МАГНИТА.
Магниты взаимодействуют друг с другом, притягиваясь разноименными полюсами (рис. 31.1).
Рис. 31.1. Взаимодействие полюсов магнитов:
а) отталкивание одноименных полюсов;
б) притяжение разноименных полюсов.
Магнитное взаимодействие передается через магнитное поле.
Магнитное поле можно увидеть, насыпав вокруг магнита мелкие железные опилки. Линии, которые образуют железные опилки или магнитные стрелки вокруг магнита, называются СИЛОВЫМИ ЛИНИЯМИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (рис.31.2).
Договорились считать, что силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный.
Рис. 31.2. Магнитное поле постоянного магнита: а) железные опилки в поле постоянного магнита; б) магнитные стрелки в поле постоянного магнита
Электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Его, как и поле постоянного магнита, можно обнаружить с помощью магнитных стрелок или железных опилок (рис. 31.3).
Рис. 31.3. Магнитное действие проводника с током в перпендикулярной плоскости: а) на железные опилки; б) на магнитные стрелки
Направление силовых линий магнитного поля определяют с помощью правила буравчика (правого винта) (рис. 31.4- а) или правила правой руки (рис. 31.4- б).
Магнитное поле характеризуют величиной, которая называется «ИНДУКЦИЯ». Это векторная величина. Вектор магнитной индукции направлен касательно силовым линиям магнитного поля (рис. 31.5 ). Индукция обозначается 
. Единица измерения индукции называется тесла: 1 Тл.
2. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера
Магнитное поле взаимодействует с электрическим током.
Сила, с которой магнитное поле действует на отрезок проводника с током ток, называется силой Ампера. Она равна произведению силы тока, величины магнитной индукции и длины отрезка проводника, на синус угла между направлениями тока и вектора магнитной индукции:
|
Если направление тока и направление силовых линий перпендикулярны, формула принимает вид:
|
Направление силы Ампера находят с помощью правила левой руки: левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока; тогда отставленный большой палец покажет направление силы Ампера (рис.31.6).
а)
|  б)
|  в)
|
| Рис. 31.6. Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле: а) α = 0; б) произвольный угол α; в) α = 90º. |
Взаимодействие токов
Электрические токи взаимодействуют своими магнитными полями. Токи одинакового направления притягиваются. Токи противоположных направлений отталкиваются (рис. 31.7).
Опыты Ампера показали, что отрезки Δ l бесконечно длинных параллельных проводников, находящихся на расстоянии r друг от друга, взаимодействуют с силой
|
В этой формуле коэффициент 
Н/м2.
Задания для самоподготовки
1.Прочитайте конспект. Выучите новые термины и формулировки и ответьте на вопросы
В чем состоит явление магнетизма?
Как взаимодействуют одноименные и разноименные полюса магнитов?
Как можно увидеть силовые линии магнитного поля?
Какой величиной характеризуется магнитное поле? Как называется единица измерения этой величины?
Вектором или скаляром является магнитная индукция?
Как направлен вектор индукции относительно силовых линий магнитного поля?
Как определить направление силовых линий и вектора индукции магнитного поля прямого тока?
От чего зависит сила действия магнитного поля на проводник с током (сила Ампера)? Запишите и прочитайте формулу.
Как определить направление силы Ампера?
Как направлены силы взаимодействия двух параллельных прямых проводников с током?
От каких физических величин зависит сила взаимодействия двух параллельных длинных проводников с током (запишите формулу и прочитайте)?