Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 3. Электричество" -> 104

Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 3. Электричество — М.: Наука , 1996. — 704 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit31996.pdf
Предыдущая << 1 .. 98 99 100 101 102 103 < 104 > 105 106 107 108 109 110 .. 280 >> Следующая


Ответ. B — — j[sd], где s—единичный вектор, направленный вдоль
тока, а вектор й проведен от оси провода к оси цилиндрической полости.
15. В высокий цилиндрический сосуд радиуса R налит электролит. Внутри сосуда параллельно его оси расположен цилиндрический металлический стержень радиуса г, поверхность которого покрыта изолирующей краской. Расстояние между осями стержня и сосуда равно а. В электролите параллельно оси течет ток силы 3, возвращающийся обратно по стержню. Считая плотность тока в элек-
248
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
[ГЛ. III
Ответ.
тролите постоянной, найти силу, с которой магнитное поле, созданное этими токами, действует на единицу длины стержня. Куда эта сила направлена?
2зУ 2
О т в е т. F = ? -да2—а. Сила направлена от оси цилиндра к оси стержня.
16. Заряженный шарик радиуса а равномерно вращается вокруг своего диаметра с угловой скоростью ш. Общий заряд шарика равен q. Найти магнитное поле шарика на расстояниях г, больших по сравнению с а, если заряду равномерно распределен 1) по поверхности шарика, 2) по объему шарика.
i\ и_ 9я2 Г 3 (юг) г и | ох qaP [ 3 (<ar) г oil
,)Д—ЗГ|_ —-----------------7^ J’ ^ ~5с*[ Fs--ttJ.
(Вектор г проведен из центра шарика.)
Решение. Рассмотрим случай 1). Возьмем на поверхности шарика бесконечно узкий поясок, заключенный между углами # и О -f (рис. 160). Вращаясь с угловой скоростью (о, такой поясок эквивалентен круговому току d.(?7 = = щ sin Ф йд/(4я) с магнитным моментом йШ =S dd7/c — na^qa sin3© d&l(4nc). Интегрируя по d, находим магнитный момент всего шара = <?а2со/(Зс). Отсюда и получается результат, приведенный в ответе. Случай 2) рассматривается аналогично.
Рис. 159.
17. Для моделирования траектории атомной частицы с зарядом е и импульсом р, движущейся в постоянном магнитном поле, часто пользуются тем обстоятельством, что очень легкий (невесомый) гибкий проводящий шнур С ТОКОМ <ЗГ, находящийся под постоянным механическим натяжением Т, занимает в том же магнитном поле положение, совпадающее с траекторией частицы. (Предполагается, что вне магнитного поля участки шнура прямолинейны и расположены вдоль соответствующих прямолинейных же участков траектории.) Обосновать этот метод. Найти связь между <?f, е, р, Т. Величина магнитного поля В может меняться в пространстве, но его направление должно оставаться неизменным. Шнур и траектория частицы перпендикулярны к магнитному полю.
Решение. Радиус кривизны траектории частицы в магнитном поле р = = ср/(еВ). На единицу длины натянутого шнура действует нормально упругая сила Т/ pi, которая уравновешивается амперовой силой &ВІС. Это дает для радиуса кривизны шнура pt = Тс!(?/В). При выполнении условия рх = р, т. е. іг/р — Те, форма траектории будет совпадать с формой шнура.
§ 58. Магнитное поле в веществе
1. В веществе магнитное поле возбуждается не только электрическими токами, текущими по проводам, но и движениями заряженных частиц внутри самих атомов и молекул. Согласно
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ
249
полуклассической теории Бора, электроны вращаются вокруг атомных ядер по замкнутым орбитам. Кроме того, они совершают вращения вокруг собственных осей подобно вращениям планет вокруг своих осей. С таким внутренним вращением связан определенный момент количества движения, называемый спином электрона. Спином обладают не только электроны, но и атомные ядра. Орбитальные и спиновые вращения заряженных частиц аналогичны токам и возбуждают магнитные поля. Наглядное представление
о движении электронов по классическим орбитам и об их вращениях вокруг собственных осей позднее было заменено более общей и абстрактной картиной движения, которую дает квантовая механика. В этой картине не существует понятия траектории частицы. Термин «орбитальное движение» сохранился, но он носит условный характер. Однако для учения о магнетизме существенна не наглядность движения, а механический и магнитный моменты, связанные с этим движением. Таким образом, по современным представлениям, магнетизм вещества обусловлен тремя причинами:
1) орбитальным движением электронов вокруг атомных ядер,
2) собственным вращением, или спином электронов, 3) собственным вращением, или спином атомных ядер. Тяжелые атомные ядра движутся значительно медленнее легких электронов. Поэтому магнитные моменты атомных ядер в тысячи раз меньше орбитальных и спиновых магнитных моментов электронов. Ядерный магнетизм становится существенным только вблизи абсолютного нуля температур, да и то при условии, что орбитальные и спиновые магнитные моменты электронов скомпенсированы, так что их результирующий момент равен нулю.
Атомы вещества, совершая беспорядочное тепловое движение, в отсутствие внешнего магнитного поля обычно ориентированы хаотически. Возбуждаемые ими магнитные поля в окружающем пространстве компенсируют друг друга. При наложении внешнего магнитного поля атомы полностью или частично ориентируются в направлении этого поля, и тогда компенсация нарушается. В таких случаях говорят, что тело намагничено. Тела, способные намагничиваться, называются магнетиками. Большинство веществ при внесении в магнитное поле намагничивается слабо. Сильными магнитными свойствами обладают только ферромагнитные вещества: железо, никель, кобальт, множество их сплавов, а также элементы редких земель. Постоянные магниты, изготовляемые из стали и различных магнитных сплавов, намагничены и в отсутствие внешнего магнитного поля. Стальной стержень можно намагнитить (правда, очень слабо) в магнитном поле Земли. Для этого стержень ориентируют вдоль магнитного меридиана и постукивают по нему молотком. На конце стержня, обращенном к южному магнитному полюсу Земли (он находится на севере), появляется северный магнитный полюс, а на противоположном конце — южный. Если стержень
Предыдущая << 1 .. 98 99 100 101 102 103 < 104 > 105 106 107 108 109 110 .. 280 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed