Тема 3. Магнитное поле

Литература:[1], §40-44, §49, §60-61, §66; [2], §76, 79, 80, 84,86, §89-91, 93, §97- 98; примеры решения задач: [5], стр. 273, примеры 3.172 – 3.183.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные характеристики магнитного поля? Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.

2. Чему равна сила, действующая на проводник с током в магнитном поле? Как она направлена?

3. Чему равна сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле? Как она направлена?

4. Сформулируйте закон электромагнитной индукции Фарадея
и правило Ленца.

5. В чем состоит явление самоиндукции и взаимной индукции.

6. Что из себя представляет трансформатор и на каком явлении основано его действие?

7. Чему равна энергия магнитного поля?

Студент должен знать и уметь пользоваться следующими основными определениями и соотношениями.

Характеристиками магнитного поля являются вектор магнитной индукции В и напряженность магнитного поля Н.

Согласно закону Био-Савара-Лапласа, модуль вектора dB для проводника с током I определяется выражением:

,

где α – угол между векторами dl и r; – магнитная проницаемость вещества, – магнитная постоянная [ = 4π·10^-7 ].

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле равна:

,

где α – угол между направлением вектора В и силы тока I. Направление силы определяется по правилу левой руки.

Сила, действующая на заряд q, движущийся со скоростью V в магнитном поле (сила Лоренца), равна:

F _Л = qBV sinα,

где α – угол между векторами В и V. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки.

Согласно закону Фарадея для электромагнитной индукции ЭДС индукции определяется соотношением:

,

где Ф – магнитный поток.

По правилу Ленца, индукционный ток во всех случаях направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызвавшей этот ток.

ЭДС самоиндукции определяется по формуле:

,

где L – индуктивность контура.

Явление взаимной индукции состоит в том, что при всяком изменении силы тока в одном из контуров в другом контуре появляется ЭДС индукции.

Принцип действия трансформатора, применяемого для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Коэффициент трансформации , где N ₁ и N ₂ – число витков в первичной и вторичной обмотках.

Энергия магнитного поля определяется по формуле:

.