Магнитный поток прямо пропорционален м.Д.С.

и саму формулу:

Закон Ома для замкнутой электрической цепи:

формулировка:

Ток прямо пропорционален э.Д.С.

сама формула:

.

Очевидно являются формально одинаковыми и выражения для сопротивлений – они одинаково зависят от размеров и материалов магнитных и электрических цепей:

магнитное сопротивление:

;

электрическое сопротивление:

(γ_k– удельная электрическая проводимость материала).

Что касается физических процессов в сравниваемых цепях, то они ничего общего не имеют. Действительно:

электрический ток I– это электродинамический процесс, связанный с направленным движением электрических зарядов; измеряется в амперах (А);

магнитный поток Φ– это напряженное состояние среды; в рассматриваемом случае по катушке (рис.7) течет постоянный ток, создающий неизменный по величине и направлению поток. Измеряется магнитный поток в веберах (Вб);

э.д.с.– измеряется в вольтах (В);

м.д.с.– измеряется в амперах (А);

электрическое сопротивлениеR– измеряется в омах (Ом);

магнитное сопротивление– измеряется в единицах, размерность которых [А/Вб] не имеет своего названия.

Из полученного выражения для закона Ома для магнитной цепи (19)

следует важный вывод: магнитный поток Φ является следствием, а электрический ток I – причиной.

Если существует магнитное поле, значит, причиной этого является наличие электрического тока.

В рассматриваемой магнитной цепи (см. рис. 7) все понятно: магнитное поле создается током в обмотке.

В постоянных магнитах магнитное поле создается внутримолекулярными токами (за счет направленной ориентации доменов – элементарных постоянных магнитиков) в структуре магнитотвердого ферромагнитного материала.

Магнитное поле Земли многими учеными объясняется наличием расплавленной массы ядра, которая при вращении образует круговой замкнутый контур с током, что является причиной существования магнитного поля Земли (это наиболее распространенная гипотеза о природе магнитного поля нашей планеты).

1.5. Закон Ампера

Закон Ампера описывает силовое воздействие магнитного поля на расположенный в нем проводник с током.

Рассмотрим наиболее часто встречающийся на практике случай, когда проводник с током I расположен в неподвижном равномерном плоско-параллельном магнитном поле (индукция магнитного поляB=const). На рисунке 9 проводник с током расположен в зоне действия магнитного поля постоянных магнитовN–Sпод углом α = 90°.

С

(20)

огласнозакону Ампера: сила F, действующая на проводник с током I, равна

,

где F– электромагнитная сила (сила Ампера) в ньютонах (Н);

В– индукция магнитного поля в тесла (Тл);

l– длина проводника, находящаяся в зоне действия магнитного поля в метрах (м);

α– угол между векторомВи вектором элемента токаIdl.

Сила Fдействует перпендикулярно к плоскости, где расположены векторыВиdl.

Если угол α равен нулю (проводник с током расположен вдоль силовых линий поля), то сила Ампера согласно равенству (20) равна нулю.

Направление силы Ампераопределяют поправилу левой руки(рис. 9):если расположить ладонь левой руки перпендикулярно магнитным линиям так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а вытянутые пальцы направить по течению тока I, то отставленный в сторону большой палец укажет направление силы F, действующей на проводник.

Направление силы F может быть определено так же по правилу академика В.Ф. Миткевича. В соответствии с этим правилом проводник начнет двигаться в сторону от сгущения магнитных линий результирующего поля, образовавшегося в результате наложения магнитного поля проводника на внешнее магнитное поле (рис. 10).

Рис. 10

На рисунке 10а показан проводник с током I, находящийся во внешнем равномерном магнитном поле Φ_вн, силовые линии которого действуют параллельно плоскости чертежа. Проводник расположен перпендикулярно к этой плоскости. ТокIнаправлен от наблюдателя, о чем свидетельствует крестик в заштрихованном поперечном сечении проводника.

Для векторных величин, направленных перпендикулярно к плоскости рисунка, будем пользоваться общепринятыми обозначениями: крестикиточка(рис.10в), увязывая положение вектора со стрелкой, снабженной крестообразным стабилизатором. Если вектор направлен к плоскости рисунка, то наблюдатель видит проекцию стрелки в виде крестика. Если вектор направлен в обратную сторону и находится за плоскостью рисунка, то наблюдатель видит острие стрелки (точку).

Как известно, проводник с током создает магнитное поле Φ_пр, расположенное вдоль оси проводника в виде круговых, концентрически расположенных силовых линий (рис. 10а). Касательные к окружностям этих линий представляют собой векторы магнитной индукции. Направление этих векторов соответствует положению северного полюса магнитной стрелки и определяется по правилу правого буравчика (на рисунках 10а и 10б буравчик должен двигаться по направлению тока, то есть вращаться по часовой стрелке).

Если предположить, что магнитные силовые линии внешнего поля Φ_вни поля проводника с током Φ_примеют одинаковую величину индукции (рис. 10а), то при наложении полей две линии слева от проводника уничтожат друг друга, а справа – добавятся. При этом получится картина результирующего магнитного поля (рис. 10б), которое становится искаженным за счет сгущения магнитных линий справа от проводника.

По представлениям Фарадея невидимые магнитные силовые линии (трубки) обладают упругостью и свойством тяжения. Стремясь распрямиться, линии результирующего поля (рис. 10б) выталкивают с силой Fпроводник с током в том же направлении, что и при использовании правила левой руки (рис. 9).