Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Демков В.П. -> "В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм" -> 139

В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм - Демков В.П.

Демков В.П., Третьякова О.Н. В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм — М.: Маи, 1999. — 440 c.
Скачать (прямая ссылка): vpomoshpostupaushimvvuzi1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 178 >> Следующая

Рассмотрим теперь квадратный контур с током I, расположенный в однородном
магнитном поле с индукцией В так, что его плоскость перпендикулярна
линиям индукции (рис. 14.15). На каждый прямолинейный участок тока будут
действовать силы Ампера, направленные перпендикулярно току и лежащие в
плоскости контура. Если направления тока в контуре и поля таковы, как
показано на рисунке, то силы Ампера будут растягивать контур, стремясь
его разорвать; если направление тока или поля изменить на
противоположное, то силы Ампера будут сжимать контур.
Легко понять, что независимо от ориентации такого контура в магнитном
поле сумма действующих на него сил Ампера будет равна нулю. Это означает,
что однородное поле не может заставить двигаться контур поступательно.
Однако если нормаль к плоскости контура составляет некоторый угол а с
направлением поля, то силы Ампера будут направлены так, чтобы, во-первых,
растянуть (сжать) контур, а во-вторых, повернуть его и расположить в
плоскости, перпендикулярной силовым линиям. Например, в положении
контура, показанном на рис. 14.16, относительно оси OZ на контур
действует момент сил
Mz = Fj VS / sin а + F4 VS / sin a = IВ /2sin a,
337
который стремится развернуть контур. При а = п/2 он максимален
Mtoa = IBl2 = IBS (14.10)
(где S - площадь, ограниченная контуром) и обращается в ноль при а = 0
или а = 7t (в первом случае контур с током будет находиться в положении
устойчивого равновесия, во втором - в положении неустойчивого
равновесия). Величина
pm = IS (14.11)
называется магнитным моментом контура с током. Магнитный момент рт
принято записывать в виде вектора
ptn = ISn? (14.12)
где Я*- положительная нормаль контура с током.
Опыт показывает, что в данной точке поля момент сил, действующих на
контур с током относительно произвольной неподвижной оси, зависит от
расположения контура, его геометрических размеров и от силы тока в нем,
но не зависит от формы контура. Поэтому для любого плоского контура
справедливо:
Mz = Рт В sin ct, Mmax=pmB. (14.13)
Следовательно, на контур с током в магнитном поле в общем случае
действует момент сил Ампера (называемый механическим моментом), который
стремится расположить контур так, чтобы направление магнитного момента
р?j контура совпало с направлением вектора индукции поля в данной точке.
Магнитное поле в веществе До сих пор мы рассматривали магнитное поле в
вакууме. Если проводник с током находится не в вакууме, а в некотором
веществе, то, как показывает опыт, магнитное поле изменяется. Это
указывает на тот факт, что различные вещества в магнитном поле сами
становятся источниками магнитного поля (говорят, намагничиваются).
Результирующее поле в веществе является суммой полей, создаваемых
проводником с током и намагниченным веществом, и поэтому не равно полю в
вакууме. Вещества, способные намагничиваться, называют магнетиками.
Намагничивание тел Ампер объяснял наличием в веществе мельчайших круговых
токов (молекулярных токов). Каждый такой ток создает в окружающем
пространстве магнитное поле и обладает магнитным моментом р^. При
отсутствии внешнего поля магнитные моменты молекулярных токов
ориентированы беспорядочным образом (рис. 14.17, а). Под действие
внешнего поля В0 магнитные моменты молекул преимущественно ориентируются
в одном направлении (рис. 14.17, б). В этом случае молекулярные токи,
текущие по соприкасающимся участкам, имеют противоположные направления и
взаимно компенсируются; не скомпенсированными остаются лишь токи на
участках, примыкающих к поверхности магнетика. Поэтому действие всех
молекуляр-
338
б) в)
Рис. 14.17
ных токов будет такое же, как действие некоторого тока /' текущего по
поверхности магнетика (рис. 14.17, б, в). Этот ток создаст магнитное поле
В', направленное параллельно внешнему. Результирующее поле внутри
магнетика, равное
В = Bq + В', В = Bq + в будет больше внешнего В0. Можно показать, что для
однородного магнетика, заполняющего все пространство, отношение ц = В/В0
есть величина постоянная, определяющая магнитные свойства вещества. Ее
называют магнитной проницаемостью вещества: она показывает, во сколько
раз величина магнитной индукции внутри магнетика больше величины индукции
внешнего поля:
В = М0. (14.14)
Следует отметить, что не все магнетики усиливают внешнее поле: существуют
вещества, у которых магнитная проницаемость ц< 1. Соотношение
(14.14) справедливо лишь для магнетиков с ц > 1 (к ним относятся
железо, кобальт, никель и многие сплавы).
Электромагнитная индукция
Выше мы обсудили две стороны связи между магнитными и электрическими
явлениями: а) электрический ток создает магнитное поле и б) со стороны
магнитного поля на электрический ток или движущийся заряд действует сила.
Закономерно задаться вопросом: если электрический ток создает магнитное
поле, то не может ли магнитное поле привести к возникновению тока? Ответ
на него был независимо получен Дж. Генри и М. Фарадеем.
На рис. 14.18 схематически представлена установка одного из опытов
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 178 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed