- •1)Магнитное поле прямого проводника конечной длины.
- •2)Магнитное поле прямого бесконечно длинного проводника.
- •3)Магнитное поле на оси кругового тока.
- •4) Магнитное поле в центре кругового тока
- •1) Прямой бесконечный проводник с током.
- •2) Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида.
- •1) Однородное поле.
1) Прямой бесконечный проводник с током.
При использовании теоремы о циркуляции, нужно выбрать такую замкнутую кривую (контур L), в каждой точке которой индукция В была бы одинаковой по величине. Тогда В можно будет вынести из-под интеграла. В случае прямого тока линии индукции – концентрические окружности, и выбрав одну из линий индукции в качестве контура L, получим Вl = Вcos = B(cos = 1) (см.рис.). Запишем ().
теорема о циркуляции вектора магнитной индукции |
||
вынесем В= const, интеграл даст 2 r; т.о. найдем индукцию магнитного поля длинного прямого тока более простым способом, чем по закону БСЛ |
2) Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида.
Найдем индукцию магнитного поля внутри соленоида – катушки, диаметр которой значительно больше ее длины l. Будем считать поле внутри катушки однородным, а вдали от катушки – пренебрежимо малым. Выберем контур обхода L в виде прямоугольника 1-2-3-4 (см. рис.). Найдем сначала циркуляцию вектора В. Запишем интеграл циркуляции в выражении (). Разобьем интеграл по контуру L на четыре интеграла: 1-2, 2-3, 3-4, 4-1.
В 1-ом интеграле В= const, cos = 1; во 2-ом - интеграл = 0, т.к. В dl и cos = 0; третий интеграл = 0, т.к. индукция вне катушки В 0; четвертый интеграл = 0 по аналогии со 2-ым. |
Контур 12341 охватывает N витков катушки в каждом из которых ток I . Таким образом, из теоремы следует, что Bl = oNI. Отсюда найдем В.
Магнитная индукция поля внутри длинного соленоида n (1/м)– число витков катушки на единице ее длины |
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток)
элементарный поток вектора магнитной индукции В, n – нормаль к площадке, dS – элементарная площадка – это такая малая площадка, в пределах которой B = const; Bn – проекция вектора B на направление нормали n |
|||
поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) через конечную площадку S |
|||
поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) через замкнутую поверхность S |
Теорема Гаусса для индукции магнитного поля: «Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю». |
Представим себе некоторую замкнутую поверхность в магнитном поле. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они не имеют начала и конца, Поэтому количество входящих в поверхность линий будет равно количеству выходящих из нее линий. Магнитный поток пропорционален количеству линий индукции, следовательно, поток будет равен нулю. Равенство нулю магнитного потока через любую замкнутую поверхность свидетельствует о том, что магнитное поле не имеет источников этого поля (магнитных зарядов не существует). Таким образом, магнитное поле является вихревым, т.е. не имеющим источников его образования.
Магнитные силы.
Используя выражение () для силы Ампера, найдем силу взаимодействия двух бесконечно длинных прямых проводников с токами I1 и I2.
|
сила, действующая на элемент dl проводника с током I2 в магнитном поле, создаваемом током I1 (sin = 1,т.к. B dl) В - магнитная индукция поля тока I1 на расстоянии r от него |
||
сила, действующая на проводник длиной l |
|||
сила взаимодействия двух проводников с током в расчете на единицу длины проводника |
Мы рассматривали действие проводника с током I1 на проводник с током I2. В соответствии с III законом Ньютона второй проводник действует на первый с такой же силой.
Контур с током в магнитном поле.