Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Магнитная индукция В является величиной векторной. Направл ние вектора В в данной точке магнитного поля совпадает с направ-
- леннем касательной к силовой линии, проходящей через эту точку . Поэтому магнитные силовые линии называют также линиями магнитной индукции- Направления вектора магнитной индукции Л* , трка / проводнике и силы F, действующей на' проводник с током в магнит» иом поле, взаимно перпендикулярны.
Магнитное поле, индукция которого во всех точках одинакова, называется однородным.
В системе СИ единицей магнитной индукции'является тесла (тл).
Кроме индукции В, магнитное Поле характеризуется напряжен
в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены вдоль тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник (рис. 79).
Выясним теперь, что представляет србой магнитная индукция В., Из закрна Ампера получим
F
Если проводник с током перпенди-кулярен магнитным силовым ли-
ниям, то sin а *= 1, и тогда
Рис. 79.
Отсюда видно, что магнитная’индукция—это величина. Определяемая
2)0
ностью поля Н. Эти две величины связаны между собой соотношением
В = WqH,
где щ так называемая относительная магнитная проницаемость среды, —величина, показывающая, во сколько раз сила, действующая на проводник с током в дайной среде, больше, чем в вакууме (при прочих равных условиях); jj.0 — магнитная постоянная, зависящая от выбора системы единиц. В системе СИ
(I0 = 4n • IO-7 гн{м = 12,56 • 10—т в ¦ сек/а ¦ м.
Для вакуума i* = l, поэтому
В системе СИ напряженность магнитного га рах на метр {а/м). Эта единица в системе СИ принимается равной напряженности такого магнйтного поля, индукция которого в вакууме равна 4it • 10—7 тл, или
1 1 Ek^oI M3-в- сек Магнитным потоком Ф через площадку 5 называют число силовых линий, проходящих через 3? площадку. Магнитный поток связан с индукцией поля соотношением
Ф = BS cos а.
где о — угол между направлением силовых линий , и нормалью п к площадке S (направление нормали устанавливается из дополнительных соображений).
В системе СИ магнитный поток измеряется в веберах (вб). Определение единицы дано в § 93:
1вб = 1тл-1м*=1в- сек.
Откуда
г. е. за единицу магнитной индукции принимается индукция магнитного ноля, когда через поверхность в I л*, расположенную перпендикулярно магнитным силовым линиям, проходит магнитный ноток в 1 вб.
Задача I На линейный проводник с током длиной /=*0,4м, етрнный в однородное магнитное поле, действует сила F 9 х
211
X IO-4 кГ. Определить угол между направлением тока и поля, если ток в проводнике / = 10 а, а напряженность поля H = 6000 а/м:
Решение. Сила, действующая на проводник с током,
F = BZZsin а; ио В = (JtjJ0//, тогда F = W0HIt sin а, откуда
sin а = -Lr- ; sin а = 0,292; о =17°.
Ответ, а = 17°.
Задача 2. Проводник длиной / = 10 см с током / — 5а перемещается на расстояние S = 20 см в однородном магнитном поле с напряженностью H = 2000 aju. Какая работа выполняется при этом, если перемещение проводника совершается перпендикулярно направлению силовых линий н направлению тока?
Решение, .Воспользуемся формулами
A= F S-, F = B/l4woHIl.
Следовательно,
А = ^aH Hs; А = 25 • 10-® дж.
О т в е т. А = 25 • 10-* дж.
Задача 3. В однородное магнитное поле с напряженностью H — 16000 в/Jtt внесен кусок стали поперечным сечением 5 = 10 смг, с относительной магнитной проницаемостью ц = 5000. Определить величину магнитного потока в стали.
-Решение. Магнитный поток
Ф = BS; Ф — Ф = 0,1 еб.
Ответ. Ф = 0»1 еб.
§ SI. Железо в магнитнмі поле
До сих пор мы рассматривали случаи, когда магнитное поле создается движущимися зарядами и, в частности, проводником стоком. Однаио нужно отметить, что магнитное поле создается также постоянными магнитами. Магниты обладают способностью притягивать железные предметы, взаимодействуют друг с другом И действуют на проводник с током.
На раиней стадии исследования магнетизма предполагали, что действие магнитов обусловлено существованием в них так называемых магнитных зарядов. Ho сразу же после открытия магнитноНг взаимодействия токов французский ученый Ампер высказал такое пред- „
положение:' действие магнитов определяется тем, что в них имеются мельчайшие замкнутые электрические токи, циркулирующие внутри каждой молекулы. Эти молекулярные''токи и являются источником магнитного поля, создаваемого магнитом.
Дальнейшие исследования магнетизма подтвердили правильность-гипотезы Ампера н показали, что в природе нет магнитных зарядов, а молекулярные токи Ампера — это движение электронов по замкнутым орбитам внутри атома в поле положительно заряженного ядра. Совокупность полй, создаваемых всеми движущимися в атоме электронами, создает некоторое результирующее поле вокруг атома. Если атомы объединены в молекулы, то магнитные поля атомов образуют в совокупности магнитное поле моЛе- | куды. наконец, существуют и значительно более крупные, чем молекулы, образования, которые играют в веществе роль самостоятельных маленьких магнитов (их называют доменами). Возникновение доменов определяется той или иной кристаллической структурой вещества. Определенным образом ориентированные домены и создают вокруг магнита сильное магнитное поле.
