Читайте также:
|
Вставляя железный или стальной сердечник в катушку, можно во много раз усилить создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. д. изготовляют из ферромагнетиков.
При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т.е. создает магнитное поле в окружающем пространстве.
Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего магнитного поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты.
Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т.д.
Широкое применение нашли ферриты – ферромагнитные материалы, не проводящие электрический ток. Они представляют собой соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Пример: магнитный железняк.
Из ферритов изготавливают сердечники катушек индуктивности, магнитные ленты, пленки и диски.
Они представляют собой химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ.
Первый из известных людям ферромагнитных материалов—магнитный железняк — является ферритом.
В диамагнетике внешне магнитное поле незначительно ослабляется μ ≤ 1
В парамагнетике внешнее магнитное поле незначительно усиливается μ ≥ 1
В ферромагнетике внешнее магнитное поле значительно усиливается μ >> 1
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОВОДНИКОВ С ТОКОМ
См.ниже «Сила Ампера»
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Вокруг проводника с током существует магнитное поле, обнаруживаемое по его действию на железные опилки или на маленькие магнитные стрелки.
Взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.
Согласно теории близкодействия ток в одном из проводников не может непосредственно действовать на ток в другом проводнике.
В пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле,
в пространстве, окружающем подвижные электрические заряды (токи), возникает поле, называемое магнитным.
Электрический ток в одном из проводников создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на ток во втором проводнике. А поле, созданное электрическим током второго проводника, действует на первый.
Магнитное поле – это особый вид материи, существующий вокруг движущихся заряженных тел или вокруг проводников с током и являющийся посредником в их взаимодействии.
Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
В отличие от электростатического поля магнитное поле действует только на движущиеся заряды.
Принято различать макро- и микротоки.
Макротоки - это токи, текущие по проводникам.
В любом веществе электроны движутся по круговым орбитам.
Движение электронов в атоме по круговым орбитам тоже приводит к созданию магнитного поля.
Токи, создаваемые в веществах движущимися электронами называют микротоками.
Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.
Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды).
Опыт Ханса Эрстеда (1820):
При пропускании тока через проводник магнитная стрелка, надетая на острие, испытывает силовое воздействие и устанавливается перпендикулярно проводнику с током. Изменение направления тока сопровождается аналогичным отклонением в противоположную сторону.
Таким образом было показано, что электрический ток воздействует на магнитную стрелку.
Опыт Эрстеда явился прямым доказательством взаимосвязи электричества и магнетизма: электрический ток оказывает магнитное действие. Покоящиеся заряды на магнитную стрелку не действуют. Следовательно магнитное поле порождается движущимися зарядами.
Исследование магнитного поля с помощью плоского контура с током.
Форма контура не играет роли.
Необходимо, чтобы размер контура был настолько мал, чтобы не искажал исследуемое поле.
Контуры с током, вносимые в магнитное поле испытывают ориентирующее действие со стороны этого поля.
Рамки принято характеризовать положительной нормалью.
Положительной называют нормаль, проведённую к центру проводника, удовлетворяющего правилу правого винта по направлению тока.
На основании действия сил на рамку делают вывод:
магнитное поле - силовое и его надо характеризовать определенным направлением.
За направление магнитного поля принимают направление положительной нормали в данном месте расположения контура с током.
Определение характеристик магнитного поля связано с определением поведения контура с током в поле. В однородное поле внесён контур тока таким образом, чтобы вдоль линий поля была направлена плоскость.
Пара сил создаёт вращающий момент M. Опыт показывает, что этот момент зависит от некоторой силовой характеристики поля и от силы тока в рамке (M~B; |M|~|I|).
Для всех рамок вводится характеристика, связанная с размерами рамок и силой тока, текущей в них.
Магнитный момент:
Pm = I·S
Единица измерения – А*м2
Магнитный момент является вектором:
Pm = n·I·S
n - орт положения нормали, т.е. Pm || n.
Опыт показывает, что механический вращающий момент равен векторному произведению магнитного момента рамки на вектор индукции магнитного поля:
M = Pm B sin(α) (α = Pm ┴ B).
Из этой формулы видно, что максимальный момент:
Mmax = Pm·B(1) при α =90° (положение I на рис.)
M = 0 при α =0 (положение II).
Положение II соответствует устойчивому равновесию рамки.
Силовое действие магнитного поля в любой его точке на пролетающую через него заряженную частицу характеризуют магнитной индукцией В (или индукцией магнитного поля).
Магнитная индукция – способность магнитного поля оказывать силовое действие на проводник с током (векторная величина).
Индукцией магнитного поля в данной точке пространства называется. физическая величина, численно равная максимальному вращающему моменту, действующему. в данной точке на рамку с током, имеющую единичный магнитны. момент.
В =
Единица измерения – Тл (Тесла) (В честь ученого Николы Тесла)
1 Тл = 1
Индукция магнитного поля представляет. собой характеристику результирующего поля, созданного макро- и микротоками.
Индукцию можно изобразить силовыми линиями (аналог напряжённости электростатического. поля)
Вектор магнитной индукции – векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле в данной точке пространства.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.
(положительная нормаль направлена в ту сторону, куда перемещается буравчик с правой нарезкой, если вращать его по направлению тока в рамке)
Направление вектора В связывают с направлением, в котором поворачивается в данном магнитном поле северный конец магнитной стрелки.
Направление вектора магнитной индукции В определяют правилом буравчика:
если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Правило буравчика для витка с током (контурного тока):
Если вращать рукоятку буравчика по направлению тока в витке, то поступательное перемещение буравчика совпадет с направлением вектора магнитной индукции, созданной током в витке на своей оси.
Вектор магнитной индукции от элемента тока 1, протекающего к нам, направлен вверх. От элемента тока 2, протекающего от нас, вниз. Результирующее в произвольной точке А равно сумме этих векторов. Учитывая, что индукция магнитного поля убывает с увеличением расстояния от проводника с током:
Результирующий вектор магнитной индукции снаружи от кольцевого тока направлен противоположно вектору магнитной индукции внутри кольца
Правило правой руки для прямого тока:
Если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец по направлению тока, то кончики остальных пальцев в данной точке покажут направление вектора магнитной индукции в этой точке.
Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.
Линии магнитной индукции для прямого проводника с током являются концентрическими окружностями с центром на оси проводника, лежащими в плоскостях, перпендикулярных проводнику.
Для витка с током линии магнитной индукции представляют собой окружности, охватывающие виток, с центрами по оси проводника.
Северный полюс магнитна – полюс, из которого выходят линии магнитной индукции.
Южный полюс магнита – полюс, в который входят линии магнитной индукции.
Однородное магнитное поле – поле, для которого в некоторой области пространства вектор магнитной индукции остается постоянным.
Однородное поле – параллельные линии, неоднородное поле – кривые линии.
Чем чаще линии, тем больше сила этого поля.
Линии индукции однородного магнитного о поля так же, как и линии напряженности однородного электростатического поля, - параллельные прямые, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга.
Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты.
Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми.
Магнитное поле - вихревое поле.
В отличие от электростатического поля, магнитное поле является вихревым: линии магнитного поля всегда замкнуты, представляют собой окружности (вихри), охватывающие проводники с током.
Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля - магнитное поле не имеет источников.
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 111 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Гипотеза Ампера | | | Магнитных зарядов, подобно электрическим, в природе нет. |