Вопрос 25
Магнитное
поле: магнитный момент контура с
постоянным током, напряженность, закон
Био-Савара
Cвязь
магнитных явлений с электрич. впервые
была установлена открытием, сделанным
в 1777 г. датским физиком Х.Эрстедом.
Впервые
было отмечено, что при пропускании
электрич тока (ЭТ)
по проволоке расположенная рядом
магнитная стрелка, изначально
ориентированная на север, поворачивается
и занимает определенное положение
(рис.1,а), зависящее от ориентации
проводника с ЭТ
- связь между электрич. и магн. явлениями
вполне очевидна. Самым существенным в
этом открытии было то, что магнит
реагировал на движущийся ЭЗ,
т.е., на ЭТ.
Отсутствие
в
природе магнитных зарядов является
в
настоящее время экспериментально
установленным фактом.
В
магнитном поле (МП)
предметом, к-рый реагирует на силовое
действие, выступает контур из проводника
с током (рис.2). А.Ампером было установлено,
что в МП такой контур стремится занять
определённую ориентацию в пространстве
контур стремится повернуться
следоват-но, со стороны МП на контур
(как и на стрелку) действует вращающий
момент сил. Момент
сил
M
(рис.2,а),
действующих
на контур, служит для определения
характеристики
МП
(а
не сила, как в случае
ЭП).
В общем случае вектор M
может изменяться от точки к точке,
поэтому МП
должно описываться математически как
векторное.
Отношение
момента сил к произведению силы тока в
контуре на его площадь является величиной,
не зависящей от свойств контура, поэтому
м-т служить характеристикой поля, к-рая
называется напряжённостью МП
Направление действия связано с ориентацией
контура с током, поэтому вводится такая
характеристика контура – магнитный
момент.
Магнитным
моментом (ММ)
контура (рис.2,б)
называется вектор, направленный
перпендикулярно плоскости контура,
модуль к-рого равен произведению силы
тока в
контуре на
его
площадь
.
Направление этого вектора определяется
по правилу правого винта – если ток
совпадает с направлением вращения
винта, то направление движения последнего
совпадает с направлением вектора ММ.
С учётом этого
(здесь
вектор
нормали к плоскости контура, рис.2).
В
дальнейшем важно точное соотношение
где
угол между направлением вектора
и вектора ММ,
магнитная
постоянная,
размерность
величины
=А/м.
Закон
Био-Савара
(-Лапласа)
связывает напряжённость МП
с величиной силы тока в проводнике.
Элементарная
величина вектора
создаваемого малым прямолинейным
участком проводника с
током Δl,
пропорциональна длине участка
проводника, силе тока в нем I,
синусу угла
между элементом тока и направлением
на
точку наблюдения, обратно пропорционален
квадрату расстояния r
до
элемента тока.
Элемент вектора напряжённости
направлен
перпендикулярно плоскости,
в
к-рой лежит элемент тока IΔl
и точка измерения С,
в
сторону, определяемую правилом правого
винта
(если направление смещения винта
совпадает с направлением тока, то
направление его вращения совпадает
с направлением вектора напряжённости
(рис.3,а).
Формально это запишется так:
Модуль
вектора напряженности выражается
так:
=
Закон Био-Савара (БC),
т.о., устанавливает не только величину
напряженности, но и её направление.
+ в тетради