Презентация на тему Магнитное взаимодействие токов

движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем

проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности   электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции . Вектор магнитной индукции определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.
За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора .

магнитной индукции, в каждой точке которых вектор магнитной индукции

направлен по касательной. Пример линий магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током приведен на рис. 
Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Это означает, что магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми.

проводника, пропорциональна силе тока I, длине Δl этого участка

и синусу угла α между направлениями тока и вектора магнитной индукции:
F ~ IΔl sin α.
Эта сила называется силой Ампера. Она достигает максимального по модулю значения Fmax, когда проводник с током ориентирован перпендикулярно линиям магнитной индукции.

силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к

силе тока I в проводнике и его длине Δl:

В общем случае сила Ампера выражается соотношением:
F = IBΔl sin α.
В системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принята индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла (Тл).

направлению тока, текущего по проводнику. Для определения направления силы

Ампера обычно используют правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник

одного тока действует силой Ампера на другой ток и

наоборот.
Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I1 и I2 в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними:

прямолинейного проводника также можно пользоваться правилом буравчика: направление вращения

рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора если при вращении буравчик перемещается в направлении тока

параллельных проводников с током используется в Международной системе единиц

(СИ) для определения единицы силы тока – ампера:
Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10–7 H на каждый метр длины

принципу суперпозиции:
Если магнитное поле создается несколькими проводниками с током,

то индукция результирующего поля есть векторная сумма индукций полей, создаваемых каждым проводником в отдельности.

конфигураций. Нетрудно, например, выполнить расчет магнитного поля в центре

кругового витка с током. Этот расчет приводит к формуле

Δl, взятую по всему контуру L:

Теорема о циркуляции

утверждает, что циркуляция вектора магнитного поля постоянных токов по любому контуру L всегда равна произведению магнитной постоянной μ0 на сумму всех токов, пронизывающих контур:

в виде:

F = qnSΔlυB sin α
Так как полное число N носителей свободного заряда в проводнике длиной Δl и сечением S равно nSΔl, то сила, действующая на одну заряженную частицу, равна
FЛ = qυB sin α.

частицу, так же, как и направление силы Ампера, может

быть найдено по правилу левой руки Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, так же, как и направление силы Ампера, может быть найдено по правилу левой руки или по правилу буравчика. Сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам и

Лоренца работы не совершает. Поэтому модуль вектора скорости при

движении частицы не изменяется.
Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикулярной вектору то частица будет двигаться по окружности радиуса

Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы

сколько раз индукцияФизическая величина, показывающая, во сколько раз индукция  магнитного

поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью:


Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами атомов или элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов. В настоящее время установлено, что магнитные свойства протонов и нейтронов почти в 1000 раз слабее магнитных свойств электронов. Поэтому магнитные свойства веществ в основном определяются электронами, входящими в состав атомов.
Одним из важнейших свойств электрона является наличие у него не только электрического, но и собственного магнитного поля. Собственное магнитное поле электрона называют спиновым (spin – вращение).

парамагнетики и диамагнетики. Они отличаются тем, что при внесении

во внешнее магнитное поле парамагнитные образцы намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по внешнему полю, а диамагнитные образцы намагничиваются против внешнего поля.
Парамагнетик (1) и диамагнетик (2) в неоднородном магнитном поле.

ферромагнетиками.
Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (так называемая

температура или точка Кюри), выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком. У железа, например, температура Кюри равна 770 °C, у кобальта 1130 °C, у никеля 360 °C. Ферромагнитные материалы делятся на две большие группы – на магнито-мягкие и магнито-жесткие материалы. Магнито-жесткие метериалы используются в основном для изготовления постоянных магнитов.
Типичная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от индукции внешнего магнитного поля.

и размагничивания ферромагнитного образца при изменении индукции B0 внешнего

магнитного поля.

площадь S контура называют величину

Φ = B · S · cos α,
где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором и нормалью к плоскости контура.

и выбранное положительное направление обхода контура связаны правилом

правого буравчика.

а инд 

течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура.

по двум причинам.
1. Магнитный поток изменяется вследствие

перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.
2. Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Электроны в неподвижном проводнике могут приводиться в движение только электрическим полем. Это электрическое поле порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Работа этого поля при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции в неподвижном проводнике. Следовательно, электрическое поле, порожденное изменяющимся магнитным полем, не является потенциальным. Его называют вихревым электрическим полем.

случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС

индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.
Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I: Φ = LI.

самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется

генри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб:
1 Гн = 1 Вб / 1 А.
ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности, согласно формуле Фарадея равна

заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по

виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии. Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы (рис.). Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

энергии магнитного поля.