Физика \ Физика

Магнитное поле и его свойства. Магнитная индукция. Сила Ампера. Работа при перемещении проводника в магнитном поле. Намагничивание веществ, страница 22

Рассмотрим теперь случай, когда заряженная частица влетает в сильное магнитное поле, как показано на рис. 44. Если частица движется в плоскости, перпендикулярной линии индукции, то, влетев в магнитное поле и описав дугу (радиус которой определяется формулой 23), она вылетает из магнитного поля. Если частица влетает в поле под произвольными углом к линиям индукции, то, пролетев в поле какую-то часть витка спирали, она тоже отбрасывается полем. Таким образом, сильное магнитное поле отбрасывает влетающие в него заряженные частицы (поэтому такие поля называют иногда магнитными зеркалами). Заметим, что это свойство магнитного поля используют в ядерной физике для изоляции высокотемпературной плазмы. Вокруг нее создают сильные магнитные поля, которые отбрасывают заряженные частицы плазмы и выполняют, таким образом, роль своеобразного «сосуда», в котором удерживается плазма.

5 Постоянное и переменное магнитное поле.

Выясним, при каких условиях, магнитное поле в пространстве оказывается постоянным и в каких случаях оно изменяется. Допустим, что магнитное поле создается постоянным магнитом, а наблюдатель находится в точке (рис. 45а), где индукция поля равна.

Вокруг проводника, по которому течет переменный ток, магнитное поле тоже переменно. Заметим, что вектор в этом случае меняется не только по модулю, но и по направлению.

6 Потокосцепление индуктивность.

Формулу (10), которую можно использовать для вычисления работы при повороте контура с током во внешнем магнитном поле. Выясним теперь, как подсчитать работу при повороте соленоида во внешнем магнитном поле, если он имеет витков.

Поскольку работа при повороте одного витка равна а в рассматриваемом случае магнитный поток пронизывает витков, то работа при повороте соленоида выразится формулой:

Если обозначить произведение через (греч. «пси»), то для работы получим формулу:

или (24)

Величину характеризующую связь («сцепление») магнитного потока с замкнутой цепью, сквозь которую он проходит. называют потокосцепление. Если магнитный поток пронизывает катушку с числом витков то потокосцепление равно произведению числа витков на магнитный поток:

(25)

(Покажите, что единицей потокосцепления в является Вебер).

Теперь представим себе любую замкнутую цепь, по которой течет ток . Этот ток создает свое собственное магнитное поле вокруг цепи. Пусть сквозь поверхность, охваченную проводниками замкнутой цепи, проходит собственный ток Если эту цепь представляет собой один плоский контур, то равно . Если же проводники цепи образуют катушку с витками, то

Таким образом, собственное потокосцепление цепи зависит от ее конфигурации, т.е. от расположения проводников в пространстве.

Опыт показал, что когда в замкнутой цепи нет ферромагнетиков, то собственное потокосцепление этой цепи изменяется прямо пропорционально силе тока в ней:

(26)

Коэффициент пропорциональности остается постоянным только при неизменной конфигурации проводов замкнутой цепи и неизменной окружающей среде. Коэффициент характеризующий зависимость собственного потокосцепления замкнутой цепи от ее формы и от окружающей среды, называется индуктивностью цепи.