Вопрос 26
Закон Ампера. Взаимодействие прямолинейных проводников с постоянным током
Закон Ампера связывает силу ΔF, действующую на элемент проводника длины Δl с током I МП напряжённости угол между направлениями Δl и Н. В векторном виде -
Сила FА, действующая на прямой проводник длины l, по к-рому протекает ток силы I, в однородном (т.е. не зависящем от координат) МП напр-сти Н, следуя закону Ампера, paвна если то
Для контура с током в МП напр-сти Н характерно действие пары сил F, вращающих контур так, что его ММ ориентируется вдоль направления напр-сти (рис.4,б). Следуя (*) или (***), записывают, что момент силы для пары должен выражаться так
Два параллельных проводника с токами силы I1, I2 взаимодействуют с силой, величина к-рой определяется полями, создаваемого этими токами. Величину этой силы м-но рассчитать, основываясь на законе БС и законе Ампера. Итак, по двум длинным прямым параллельным проводникам, находящимся на расстоянии R друг от друга (которое во много раз меньше длин проводников), протекают постоянные токи I1, I2. Взаимодействие проводников объясняется следующим образом: ЭТ в 1-ом проводнике создает МП, к-рое взаимодействует c
На основании этой формулы построен и эталон единицы силы тока. 1 Ампер – сила тока, который, протекая по двум бесконечно длинным параллельным бесконечно тонким проводникам, расположенным на расстоянии 1 метр в вакууме, приводит к появлению силы взаимодействия, равной Н на каждый метр длины проводника.
Вопрос 27
Векторы намагничения и магнитной индукции. Поток магнитной индукции. Замкнутый ха-тер силовой линии МП
Вектор магнитной индукции. Вещества в МП носят название магнетиков. Для характеристики их реакции на поле вводится намагниченность (вектор намагничения определяемая магнитным моментом единицы объёма где здесь используется представление об атомарных магнитных моментах ориентирующихся в направлении внешнего поля (впервые эта догадка содержалась в гипотезе Ампера о молекулярных токах). Суммирование проводится для всех N элементарных (атомарных) ММ, содержащихся в объёме V магнетика.
В относит-но невысоких полях намагниченность J прямо пропорциональна напряжённости поля, вызывающего намагничение здесь введен материальный параметр реакции на поле, наз. магнитной восприимчивостью m (это - показатель, его величина безразмерна, т.е., намагниченность J имеет такую же размерность, что и Физическая сущность вектора намагничения в том, что его величиной характеризуется собствeнное поле магнетика (создаваемое внутри материала под действием приложенного поля напряжённости
Магнитное поле в среде магнетиков с учётом намагниченности представляет собой сумму поля H и поля и описывается векторной величиной, именуемой магнитной индукцией (МИ): относительная магнитная проницаемость. Величины для большинства веществ (кроме ферромагнетиков) близки к 1. Единица измерения МИ Тесла (Тл) – [1Гн][1A]/[1м2].
МИ, т.о., представляет более полную силовую характеристика МП; закон БС для МИ Закон Ампера для поля, характеризуемого МИ, выражается так: соответственно, для замкнутого контура с током в поле индукции силой Ампера определяется вращающий момент
Поток вектора магнитной индукции определяется традиционно: для элементарной площадки для нек-рой поверхности опирающейся на контур В данном случае – вектор нормали к элементу S, т.е., части поверхности . Отметим, что введена единица Вебер (Вб).
В магнитостатике доказывается простая, но чрезвычайно важная теорема о потоке магнитной индукции сквозь замкнутую поверхность (известной также как теорема Гаусса для индукции МП). Выше отмечалось, что силовые линии МП, создаваемого прямолинейным проводником с током, являются замкнутыми. Замкнутыми оказываются силовые линии любого МП. Из этого очевидно следует, что поток Φ вектора В ч/з любую замкнутую поверхность равен нулю: или в строгом выражении (через интеграл по замкнутой поверхности )