- •Отдел III. Электродинамика Глава III.1.Электрические заряды. Закон кулона § III.1.1. Введение
- •§ III.1.2. Закон Кулона
- •Глава III.2. Напряженность и смещение электрического поля § III.2.I. Электрическое поле. Напряженность поля
- •§ III.2.2. Принцип суперпозиции электрических полей
- •§ III.2.3. Электрическое смещение. Теорема Остроградского-Гаусса
- •Глава III.3.Потенциал электростатического поля § III.3.1. Работа, совершаемая при перемещении электрического заряда в электростатическом поле
- •§ III.3.2. Потенциал электростатического поля
- •§ III.3.3. Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля
- •§ III.3.4. Проводники в электростатическом поле
- •Глава III.4. Электрическая емкость § III.4.1. Электроемкость уединенного проводника
- •§ III.4.2. Взаимная емкость. Конденсаторы
- •Глава III.5.Диэлектрики в электрическом поле § III.5.1. Дипольные моменты молекул диэлектрика
- •§ III.5.2. Поляризация диэлектриков
- •§ III.5.3. Связь векторов смещения, напряженности и поляризации
- •§ III.5.4. Сегнетоэлектрики
- •Глава III.6.Энергия электрического поля § III.6.1. Энергия заряженного проводника и электрического поля*)
- •§ III.6.2. Энергия поляризованного диэлектрика
- •Глава III.7.Постоянный электрический ток § III.7.1. Понятие об электрическом токе
- •§ III.7.2. Сила и плотность тока
- •§ III.7.3. Основы классической электронной теории электропроводности металлов
- •Глава III.8.Законы постоянного тока § III.8.1. Сторонние силы
- •§ III.8.2. Законы Ома и Джоуля-Ленца
- •§ III.8.3. Правила Кирхгофа
- •Глава III.9.Электрический ток в жидкостях и газах § III.9.1. Законы электролиза Фарадея. Электролитическая диссоциация
- •§ III.9.2. Атомность электрических зарядов
- •§ III.9.3. Электролитическая проводимость жидкостей
- •§ III.9.4. Электропроводность газов
- •§ III.9.5. Понятие о различных типах газового разряда
- •§ III.9.6. Некоторые сведения о плазме
- •Глава III.10.Магнитное поле постоянного тока § III.10.1. Магнитное поле. Закон Ампера
- •§ III.10.2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •§ III.10.3. Некоторые простейшие случаи магнитного поля постоянных токов
- •§ III.10.4. Взаимодействие проводников. Действие магнитного поля на проводники с токами
- •§ III.10.5. Закон полного тока. Магнитные цепи
- •§ III.10.6. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
- •Глава III.11.Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях § III.11.1. Сила Лоренца
- •§ III.11.2. Явление Холла
- •§ III.11.3. Удельный заряд частиц. Масс-спектрометрия
- •§ III.11.4. Ускорители заряженных частиц
- •Глава III.12.Электромагнитная индукция*) § III.12.1. Основной закон электромагнитной индукции
- •§ III.12.2. Явление самоиндукции
- •§ III.12.3. Взаимная индукция
- •§ III.12.4. Энергия магнитного поля электрического тока**)
- •Глава III.13.Магнетики в магнитном поле § III.13.1. Магнитные моменты электронов и атомов
- •§ III.13.2. Атом в магнитном поле
- •§ III.13.3. Диамагнетики и парамагнетики в однородном магнитном поле
- •§ III.13.4. Магнитное поле в магнетиках
- •§ III.13.5. Ферромагнетики
- •Г л а в а III.14. Основы теории максвелла § III.14.1. Общая характеристика теории Максвелла
- •§ III.14.2. Первое уравнение Максвелла
- •§ III.14.3. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла
- •§ III.14.4. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля
Глава III.10.Магнитное поле постоянного тока § III.10.1. Магнитное поле. Закон Ампера
1°.Магнитным полемназывается одна из форм электромагнитного поля (III.2.1.2°). Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами, а также движущимися телами, несущими электрические заряды. Магнитное ноле действует только на движущиеся электрические заряды и на движущиеся заряженные тела.
Источниками магнитного поля являются также переменные электрические поля (токи смещения) (III.14.3.2°).
2°. Основной силовой характеристикой магнитного поля являетсявектор магнитной индукцииB(вектор индукции магнитного поля). ВекторВвводится одним из трех способов:
а) из закона Ампера (п. 4°),
б) по действию магнитного поля на рамку с током (III.10.4.2°),
в) из выражения для силы Лоренца (III.11.1.3°).
3°. Для графического изображения магнитных полей используется представление о линиях магнитной индукции.Линиями магнитной индукции(силовые линии магнитного поля) называются линии, проведенные в магнитном поле так, что векторBв каждой точке силовой линии направлен по касательной к ней. Направление вектора индукции и линий индукции магнитного поля определяется поправилу Максвелла(правило правого винта,правило буравчика): если ввинчивать буравчик с правой резьбой по направлению вектора плотности тока в проводнике (III.7.2.3°), то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции и вектора индукции.
Линии индукции магнитного поля ни в одной точке поля не обрываются, т. е. не начинаются и не кончаются. Эти линии либо замкнуты, либо идут из бесконечности в бесконечность, либо бесконечно навиваются на некоторую поверхность, всюду плотно заполняя ее, но никогда не возвращаясь вторично в любую точку поверхности. Подобный случай наблюдается, например, в поле, создаваемом системой из кругового тока и бесконечно прямого тока, проходящего через центр кругового тока перпендикулярно к его плоскости.
Магнитное поле называется однородным(однородное магнитное поле), если векторBв любой его точке постоянен. В противном случае магнитное поле являетсянеоднородным(неоднородное магнитное поле).
4°. Сила, с которой магнитное поле действует на проводники с токами, помещенные в это поле, называетсясилой Ампера.
Закон Ампера: элементарная силаdF, с которой магнитное поле действует на малый элемент длиныdlнаходящегося в этом поле проводника с током, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и векторному произведению элемента длины проводникаdlна магнитную индукциюВ:
(в СИ),
(в гауссовой системе, IX).
Здесь dl– вектор с модулемdl, направленный в ту же сторону, что и векторjплотности тока в проводнике (III.7.2.3°).
Сила Ампера F, с которой магнитное поле действует на проводник с током конечной длины,
,
где интегрирование проводится по всей длине проводника. Для однородного магнитного поля (п. 3°)
(в СИ),
(в гауссовой системе).
гдеα– угол между вектором плотности тока в проводнике и векторомВ. На рис. III.10.1 показано взаимное расположение векторовdF,Виdl. ЕслиdlВ, то направление силыdFнаходится поправилу левой руки: если расположить ладонь левой руки так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению электрического тока, то отставленный большой палец укажет направление силы, описывающей действие магнитного поля на проводник с током. Из рис. III.10.1 видно, что векторdFнаправлен перпендикулярно плоскости, образованной векторамиdlи В так, чтобы из конца вектораdFкратчайшее вращение от вектораdlк векторуВбыло видно происходящим против часовой стрелки. Иначе говоря, векторdFсовпадает по направлению с векторным произведением [dlВ].
5°. Из закона Ампера следует, что вектор магнитной индукции в СИ численно равен пределу отношения силы, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с электрическим током, к произведению силы тока на элемент проводника, если длина элемента стремится к нулю и он так расположен в поле, что указанный предел имеет наибольшее значение:
.
B гауссовой системе единиц (IX)
,
где c– электродинамическая постоянная (IX).
6°. Сила Ампера не является центральной (I.3.3.4°) в отличие от электростатических сил (III.1.2.2°). Сила Ампера направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции и к проводникам с токами.