15. Магнітне поле. Дія магнітного поля на електричний заряд і досліди, що підтверджують цю дію

1. Досліди Ерстеда і Ампера . 2. Магнітне поле . 3. магнітна індукція . 4. закон Ампера . 5. сила Лоренца . 6. поширені помилки .

У 1820 р датський фізик Ерстед виявив, що магнітна стрілка повертається при пропущенні електричного струму через провідник, що знаходиться біля неї (рис. 18). У тому ж році французький фізик Ампер встановив, що два провідники, розташовані паралельно один одному, відчувають взаємне притягання, якщо струм тече по ним в одному напрямку, і відштовхування, якщо струми течуть в різних напрямках (рис. 19). Явище взаємодії струмів Ампер назвав електродинамічним взаємодією. Магнітна взаємодія рухомих електричних зарядів, згідно з уявленнями теорії близкодействия, пояснюється наступним чином: всякий рухомий електричний заряд створює в навколишньому просторі магнітне поле. Магнітне поле - особливий вид матерії. Його джерелом є будь-змінне електричне поле.

З сучасної точки зору в природі існує сукупність двох полів - електричного і магнітного - це електромагнітне поле, воно являє гобой особливий вид матерії, т. Е. Існує об'єктивно, незалежно від нашої свідомості. Магнітне поле завжди породжується змінним електричним, і навпаки, змінне електричне поле завжди породжується змінним магнітним полем. Магнітне і елетріческое поля взаємно перпендикулярні. Електричне поле, взагалі кажучи, можна розглядати окремо від магнітного, так як носіями його є заряджені частинки - електрони і протони. Магнітне поле без електричного не існує, так як носіїв магнітного поля немає. Навколо провідника зі струмом існує магнітне поле, і воно породжується змінним електричним полем заряджених частинок в провіднику.

Магнітне поле є силовим полем. Силовий характеристикою магнітного поля називають магнітну індукцію ( ). Магнітна індукція - це некторная фізична величина, яка дорівнює максимальній силі, що діє з боку магнітного поля на одиничний елемент струму: . Одиничний елемент струму - це провідник довжиною 1 м і силою струму в ньому 1 А. Одиницею виміру магнітної індукції є тесла (Тл). .

Магнітне поле є вихровим полем. Для графічного зображення магнітних полів вводяться силові лінії, або лінії магнітної індукції, - це такі лінії, в кожній точці яких вектор магнітної індукції направлений по дотичній. Напрямок силових ліній знаходиться за правилом свердлика. Якщо буравчик угвинчувати у напрямку струму в провіднику, то напрям обертання рукоятки співпаде з напрямком силових ліній. Лінії магнітної індукції прямого проводу з струмом являють собою концентричні кола, розташовані в площині, перпендикулярній провідникові (рис. 20).

Ампер встановив, що на провідник зі струмом, поміщений в магнітне поле, діє сила. Сила, що діє з боку магнітного поля на провідник зі струмом, прямо пропорційна силі струму, довжині провідника в магнітному полі, модулю вектора магнітної індукції і , де - кут між напрямком струму в провіднику і вектором магнітної індукції. Це і є формулювання закону Ампера, який записується так: . Напрямок сили Ампера визначають за правилом лівої руки. Якщо ліву руку розташувати так, щоб чотири витягнутих пальці вказували напрямок струму в провіднику, перпендикулярна складова вектора магнітної індукції ( ) Входила в долоню, то відігнутий на 90 ° великий палець покаже напрям сили Ампера (рис. 21).

В кінці XIX ст. була створена електронна теорія провідності, і тоді став зрозумілий механізм виникнення сили Ампера. Він полягає в наступному. Магнітне поле діє на рухомі заряджені частинки, що створюють електричний струм. Їх імпульс змінюється. При зіткненні з вузлами кристалічної решітки провідника заряджені частинки - електрони - передають їм імпульс. Відповідно до і другим законом Ньютона це і означає, що на провідник діє сила. Силу, що діє з боку магнітного поля на рухому заряджену частинку, називають силою Лоренца.

Отже, сила Ампера , де - сила, що діє на частинку, а - число частинок. Це співвідношення дозволяє визначити . замінивши в законі Ампера на і , Можна отримати формулу для розрахунку сили Лоренца: , де - кут між векторами швидкості і магнітної індукції.

Напрямок сили Лоренца визначають за правилом лівої руки, тільки чотири витягнутих пальці повинні співпадати з напрямом вектора швидкості .

поширені помилки

Зустрічалися екзаменованих, які помилково вважали, що магнітне поле існує абсолютно самостійно і ніяк не пов'язане з електричними зарядами, з електричним полем.

Насправді ж існує особлива форма матерії, єдине ціле - електромагнітне поле. Магнітне поле - одна з форма прояву електромагнітного поля (іншою формою є електричне поле). Магнітне поле діє тільки на рухомі заряджені частинки або тіла, на провідники зі струмом і на намагнічені тіла (наприклад, на магнітну стрілку).
Залишити коментар
повідомити про помилку