Тема з0. Магнітне поле

• Магнітна взаємодія.

— Взаємодія постійних магнітів: однойменні полюси відштовхуються, різнойменні притягуються.

— Взаємодія провідника зі струмом із магнітною стрілкою (Ерстед, 1820 р.).

— Взаємодія двох паралельних провідників зі струмом (Ампер, 1820 р.): при протіканні струмів в одному напрямку провідники притягуються, у протилежних напрямках — відштовхуються.

Силу взаємодії двох паралельних провідників завдовжки /, розміщених на відстані г, обчислюють за формулою

де—магнітна проникність середовища,

магнітна стала.

• Магнітне поле — складова електромагнітного поля, що: а) породжується намагніченими тілами, рухомими зарядженими частинками, провідниками зі струмом, змінним електричним полем; б) виявляється за дією на магнітну стрілку, провідник зі струмом, рухомий електричний заряд.

• Індукція магнітного поля В — векторна величина, яка є силовою характеристикою магнітного поля, і модуль В чисельно дорівнює відношенню максимальної сили, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, до добутку сили струму / у провіднику на довжину його активної частини

Одиницею вимірювання магнітної індукції в СІ є тесла: 1 Тл =

• Принцип суперпозиції магнітних полів. Індукція результуючого магнітного поля у даній точці простору дорівнює векторній сумі індукцій магнітних полів окремих провідників зі струмом:

• Лінії індукції магнітного поля — це умовні лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, уздовж| якої напрямлений вектор магнітної індукції. Лінії магнітної індукції не перетинаються і завжди замкнені. Що більшим є модуль магнітної індукції, то більша густина ліній. Якщо у деякій ділянці простору магнітна індукція не [ змінюється, то магнітні лінії такого поля паралельні і мають однакову густину. Таке поле називають однорідним.

Напрям ліній магнітної індукції.

а)Лінії магнітної індукції виходять з північного полюса магніту або котушки і входять у південний (див. рис. 1).

б) Лінії магнітної індукції поля прямого провідника зі струмом охоплюють провідник, їх напрям визначають в правилом правої руки: якщо спрямувати відігнутий великий палець правої руки за напрямом струму у провіднику, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрям вектора магнітної індукції (див. рис. 2).

Правило свердлика: якщо вкручувати свердлик за напрямом струму в провіднику, то напрям обертання ручки І свердлика збігається з напрямом вектора індукції магнітного поля.

в) Напрям ліній магнітного поля котушки зі струмом (соленоїда) теж визначають за допомогоюправила правої руки: Якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямом струму у котушці (витку), то відігнутий великий палець вкаже напрям вектора магнітної індукції поля всередині котушки (див. рис. 3).

• Сила Ампера — сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі. Модуль сили Ампера дорівнює

де _l — довжина активної частини провідника, _I — сила струму в ньому,— модуль вектора магнітної індукції,— кут між напрямом струму і вектором магнітної індукції.

Напрям сили Ампера визначають за допомогою правіша лівої руки: якщо ліву руку розташувати так, щоб складовавектора індукції магнітного поля на площину, перпендикулярну до осі провідника (див. рис), входила в долоню, чотири витягнуті пальці вказували напрям струму у провіднику, то відігнутий на великий палець укаже напрям сили Ампера.

• На плоский замкнений контур, площа якого дорівнює по якому протікає струмв однорідному магнітному полі з індукцієюдіє обертальний момент, де— кут між вектором та перпендикуляром до площини контуру.

На обертанні рамки зі струмом у магнітному полі грунтується дія електродвигунів та електровимірювальних приладів магнітоелектричної системи.

• Сила Jlopeнцa — це сила, що діє на рухому заряджену частинку у магнітному полі. Модуль сили Лоренца дорівнює

де q₀ — заряд частинки, v — швидкість частинки,— індукція магнітного поля,— кут між вектором швидкості й вектором індукції. Напрям сили Лоренца визначають заправилом лівої руки:

якщо розташувати ліву руку так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири витягнуті пальці вказували напрям швидкості позитивно зарядженої частинки, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрям сили Лоренца.

• Якщо швидкість частинки напрямлена вздовж лінії індукції магнітного поля, то частинка рухається | рівномірно і прямолінійно.

• Якщо швидкість руху частинки напрямлена під кутомдо ліній індукції однорідного магнітного поля, то частинка рухається по колу.

• Якщо швидкість частинки напрямлена під кутом до ліній індукції магнітного поля, то частинка рухається по гвинтовій лінії.

• Магнетики— речовини, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі (у них виникає власне магнітне поле). Магнітні властивості середовища характеризує його магнітна проникність ц, що дорівнює відношенню модуля індукції магнітного поля В у речовині до модуля індукції магнітного поляу вакуумі:

— Діамегнетики— речовини, що незначною мірою послаблюють зовнішнє магнітне поле. Відносна магнітна проникність діамагнетиків не залежить від температури, діамагнетики виштовхуються з магнітного поля. До діамагнетиків належать інертні гази, вода, золото, срібло тощо.

— Парамагнетики трішки посилюють зовнішнє магнітне поле . Відносна магнітна проникність парамагнетиків зменшується зі зниженням температури, парамагнетики при внесенні у зовнішнє магнітне поле втягуються в нього. До парамагнетиків належать кисень, алюміній, вольфрам, лужні метали.

— Феромагнетики — речовини, що дуже сильно намагнічуються і дуже сильно підсилюють зовнішнє магнітне поле. Якщо феромагнетик нагріти до певної температури (точки Кюрі), то він стане парамагнетиком. Феромагнетики сильно втягуються у зовнішні магнітні поля. Феромагнетиками є залізо, нікель, кобальт, деякі сплави. Феромагнетики, що легко намагнічуються, використовують для виготовлення осердь електромагнітів, генераторів, двигунів, трансформаторів. Феромагнетики, на намагнічування яких затрачається значна енергія, застосовують для виготовлення постійних магнітів, плівок для магнітного запису інформації.