Магнитное поле и его основные характеристики
1 Еще в глубокой древности была известна руда, обладающая свойством притягивать железо. Такая руда представляет собой химическое соединение железа с кислородом и является природным магнитом.
В технике применяются не природные, а искусственные постоянные магниты. Искусственным магнитом называется намагниченный кусок специального сплава или керамического материала. Постоянные магниты могут иметь различную форму.
Каждый магнит имеет два полюса – северный и южный. Магниты взаимодействуют между собой – одноименные полюсы взаимно отталкиваются, а разноименные полюсы взаимно притягиваются.
В 1820г. А. Ампер установил, что если токи в двух прямолинейных параллельных проводниках имеют одинаковое направление, то они притягивают друг друга, если же направления токов противоположны, то проводники отталкивают друг друга. Взаимодействие токов осуществляется посредством поля, которое было названо магнитным. Электрический ток создает в окружающем пространстве магнитное поле. Это поле создается подвижными зарядами. Название поля связано с тем, что, как обнаружил в 1820г. Х. Эрстед, поле, возбуждаемое током, оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку.
Рисунок 1 Опыт Ампера. Опыт Эрстеда
Магнитное поле – это особая форма материи, которая создается подвижными зарядами, т.е. электрическим током.
Свойства магнитного поля:
- оказывает силовое воздействие на движущиеся заряды и на проводник с током;
- намагничивает ферромагнитные материалы;
- возбуждает ЭДС в проводниках, которые движутся в магнитном поле.
2 За направление магнитного поля принимают направление от южного к северному полюсу магнитной стрелки.
|
|
Магнитные линии – замкнутые линии, в каждой точке которых направление касательной совпадает с направлением поля.
Рисунок 2 Полученные с помощью железных опилок
картины различных магнитных полей
Направление магнитных линий можно определить с помощью правила правой руки.
а) Для прямого тока: рукой обхватить провод так, чтобы большой палец указывал направление тока в проводнике, тогда 4 пальца укажут направление магнитных линий.
Рисунок 3 Магнитные линии прямого тока
б) Для кругового тока: рукой обхватить магнитную линию так, чтобы большой палец указывал направление магнитных линий, тогда 4 пальца укажут направление тока.
Рисунок 4 Магнитное поле кругового тока
3 Характеристики магнитного поля
Вектор магнитной индукции 
- это векторная величина, характеризующая силовое действие поля.
Магнитный поток Ф - скалярная физическая величина, характеризующая число линий магнитной индукции поля, пронизывающих замкнутый контур.
Нормаль - перпендикуляр к плоскости контура.
Анализ формулы позволяет заключить, что магнитный поток изменится, если изменить угол наклона контура, площадь контура, интенсивность магнитного поля.
Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера
1 Изучая, как проводники различной формы, по которым протекает ток, взаимодействуют между собой, Ампер установил, что взаимодействие может рассматриваться как совокупность сколь угодно малых участков этих проводников с током (элементов тока).
|
|
Элементом тока называют векторную величину 
, равную произведению силы тока в проводнике на длину данного участка проводника. Направление элемента тока совпадает с направлением тока на этом участке проводника.
Исследования Ампера показали, что магнитное поле действует на каждый элемент тока любого проводника, находящегося в этом поле, с силой, значение которой определяется по формуле
Рисунок 1 Воздействие магнитного поля на проводник с током
Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера.
2 Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: 1) Вектор индукции "входит" в ладонь; 2) четыре пальца сонаправлены с током; 3) большой палец указывает направление силы Ампера.