Магнитное поле и его характеристики. Магнитное поле элемента тока. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии

Взаимод. || токов.

Эталон 1А:1А – сила постоянного эл. тока, которая проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам, расположенным на расстоянии 1 м. друг от друга в вакууме, вызывает между этими проводниками силу, равную 2*10^-7 Н на каждый метр длины проводника.

Магнитное поле и его характеристики.

Взаимодействие между проводниками с током объясняется существованием магнитного поля, источником которого являются движущиеся эл. заряды.

B – вектор магнитной индукции [B] = 1 Тл.

                             - сила Лоренца

 

                             - индукция магнитного поля движения заряда

                                            1)                            2)

              r                     B

           α                    υ                                   B

                                                                                        N             S

Магнитное поле элемента тока.

Элементом тока – называется величина, равная произведению силы тока на элемент длины проводника.

 

dB                                                                                - з-н Био-Саварра-

                                                                                     Лапласа или индукция 

                                                        магнитного поля элемента тока.

Магнитное поле прямолинейного проводника с током.

- индукция магнитного поля для конечного проводника с током

              Idl   α

                        dS

                           dα

                                     r

                          r₀

                                  dB

Магнитное поле кругового тока

                                                           dB

Idl                             r

             R                         β                 dB_┴

                              a                       dB_H                     B

 

                                      - индукция магнитного поля кругового витка

 

                      - индукция магнитного поля в центре кругового витка.

Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля.

Теорема. Циркуляция вектора магнитной индукции В по замкнутому контуру L равна алгебраической сумме токов, охватываемых данным контуром L, умноженной на μ₀.

Примеры:

 

             I₃           

        I₁       I₂      

1) для электростатического поля

 

                                         электростатическое поле – потенциальное,

                                         имеются источники поля – заряды.

2) для магнитного поля

                                         магнитное поле – не потенциальное, а вихревое,

                                         нет магнитных зарядов.

Магнитное поле тороида и соленоида.

Тороид – катушка, которая имеет  замкнутый сердечник в форме кольца  или тора. Пусть на сердечник намотано N витков, каждый из которых создает магнитное поле, которое сконцентрировано внутри сердечника. Индукция магнитного поля В направлена по касательной к осевой тора.

 

                                dl                  B

- индукция магнитного поля                 

тороида, где n – число витков на   единицу длины осевой линии

Соленоид – катушка с плотнонамотанными друг к другу витками на цилиндрический сердечник, при этом l>>D (если соленоид считать бесконечным).

!!! Если Тороид взять бесконечно большим, то часть его будет соленоидом, и будет иметь место та же формула.

  - индукция магнитного поля                 

тороида, где n – число витков на   единицу длины осевой линии

Движение заряженных частиц в магнитном поле под действием силы Лоренца

 

α – угол, под которым частица, влетела в магнитное поле.

Частица будет двигаться по одной из траекторий:

1) α=0, α=π – прямолинейно;

2) α=π/2 – окружность;

Ускорители заряженных частиц.

1896 г. – Беккерель открыл естественную радиоактивность урана.

1932 г. – Чэдвиг открыл нейтрон.

1932 г. – Лоуренц построил первый циклотрон.

Между двумя металлическими полуцилиндpическими коpобками (дуантами) обpазован зазоp, в котоpом создано меняющееся синусоидальное электpическое поле (внутpи дуантов электpическое поле, как в замкнутых полостях, отсутствует). Источник ионов находится в центpе системы.

Дуанты помещают в магнитное поле.

Попадая в зазоp между дуантами, частицы ускоpяются под действием электpического поля. В дуантах они движутся по соответствующим участкам спиpали под действием силы Лоpенца. Частота движения частицы постоянна до тех поp, пока не сказывается pелятивистский эффект возpастания массы частицы. Эта частота опpеделяется фоpмулой:

Синхротрон.

Эффект Холла.