73710

Постоянное магнитное поле. Сила Лоренца

Лекция

Физика

Постоянное магнитное поле. Можно полагать что в процессе движения заряд создает некоторое поле которое называется магнитное поле. Если один заряд или система зарядов создали поле с вектором то на другой заряд движущийся в этом поле действует сила. Поместим проводник в магнитное поле.

Русский

2014-12-19

227.5 KB

0 чел.

  1.  Зарядка конденсатора.

Считаем, что процессы квазистационарны, то есть настолько медленны, что в данный момент времени в любой точке цепи токи одинаковы. Полный заряд в единицу времени через площадку  – ток.

Сколько прошло заряда через поверхность, столько же заряда получил конденсатор.

.

Запишем закон Кирхгофа:

.

 можно записать, зная емкость конденсатора и его заряд в данный момент времени.

Постоянное магнитное поле.

Сила Лоренца.

Существует вид электрического взаимодействия, которое характерно лишь для движущихся зарядов. Это означает, что если два заряда движутся относительно друг друга с некоторой скоростью, то они взаимодействуют друг с другом не только посредством силы Кулона но и с помощью специфической силы, которая называется магнитной силой. Магнетизм- это следствие движения.

Можно полагать, что в процессе движения заряд создает некоторое поле, которое называется магнитное поле. будем обозначать силовую характеристику этого поля вектором . Эта характеристика называется индукцией магнитного поля.

Если один заряд или система зарядов создали поле с вектором , то на другой заряд, движущийся в этом поле, действует сила:

.

Эта сила называется силой Лоренца. Отметим особенность этой силы: она зависит от скорости, а скорость, как известно, в разных системах отсчета разная. Данное выражение для силы записано в Гауссовой системе. Эта система хороша тем, что в ней вектор индукции магнитного поля  имеет такую же размерность, что и вектор напряженности электрического поля . В системе СИ размерности этих характеристик различаются.

Сила Ампера.

Представим себе, что у нас движутся много зарядов(то есть, имеет место быть электрический ток). У нас есть проводник, в котором текут токи, двигаются заряды. В каждой точке нашего проводника определена плотность тока. Поместим проводник в магнитное поле. Найдем силы, которые действуют в проводнике.

Выделим в проводнике объемчик , настолько малый, чтобы в нем плотность тока и индукция магнитного тока были постоянными.  – плотность зарядов (количество зарядов, движущихся в единице объема). Пусть эти заряды движутся со скоростью . Рассматривая,  как один заряд, движущийся с известной скоростью в однородном магнитном поле, можем записать силу, действующую на .

.

Закон Ампера для проводника:

.

Рассмотрим частный случай.

Вместо большого проводника у нас будет проволока, по которой течет ток.. выберем участок проволоки , который можно считать прямолинейным. Тогда , зная что площадь поперечного сечения , запишем  и подставим его в закон Ампера для проводника.

Предположим, что в сечении проводника плотность тока одинакова, тогда . Введем единичный вектор в направлении :

Тогда выражение для силы перепишем в следующем виде:

.

Получили закон Ампера для проволоки:

.

Для магнитного поля аналогично, как и для электростатического, можно ввести силовые линии. Касательные в каждой точке к силовым линиям – вектор .

Закон Био-Савара.

Найдем какое магнитное поле создает движущийся заряд. Индукция магнитного поля, созданного движущимся зарядом, будет зависеть от заряда, от расстояния и о скорости.

Запишем закон Био-Савара для одного заряда:

.

Таким способом мы можем найти магнитное поле, созданное движущимся зарядом , в данный момент времени.

Допустим, что у нас есть тело, в котором текут токи. Эти токи можно описать , где  – радиус-вектор точек внутри тела.

Выберем внутри тела объемчик, настолько маленький, что внутри этого объемчика плотность тока можно считать постоянной. Запишем магнитное поле, созданное зарядами, находящимися внутри этого объемчика.

Закон Био-Савара для образца:

.

Поле, которое создается током, почти такое же, как и поле, которое создается точечным зарядом.

Рассмотри частный случай закона Био-Савара для образца, когда образцом является проволока.

.

Предположим, что в сечении проводника плотность тока одинакова, тогда:

.

Введем единичный вектор в направлении , тогда:

.

Закон Био-Савара для проволоки:

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76665. Особенности межгрупповых конфликтов 34.1 KB
  Я надеюсь рассмотренная мною тема а следовательно и накопленный опыт помогут мне и в дальнейшем преодолевать сложные ситуации в жизни сглаживать углы назревающих конфликтов. Это многообразие оснований форм уровней и мотивов конфликтов и обусловливает трудность определения...
76666. Спасательная техника (УДВ-15, УДВ-25, ВФС-2,5, ВФС-10) 791 KB
  Наличие в войсках ГО и формированиях МЧС России техники – условие необходимое, но не достаточное для выполнения поставленных задач. Среди ряда факторов, влияющих на готовность соединений и частей к действию, большое значение имеет техническое состояние техники.
76667. Функциональные особенности организма детей раннего и первого детства и их учет при организации двигательной активности 45.53 KB
  Определение содержания занятий с физического, умственного, нравственного, естетичного и трудового воспитания детей, конкретных знаний, умений и навыков, которые должны быть усвоены детьми на разных возрастных этапах, а также качества, которые необходимо в них воспитывать;
76668. Главные схемы ТЭЦ 43.62 KB
  Таким образом первой особенностью главной схемы ТЭЦ является наличие во многих случаях сборных шин генераторного напряжения к которым присоединяются генераторы ТЭЦ и кабельные линии 6 10 кВ питающие местный район электрической нагрузки.
76669. Станочный парк турбиностроительного предприятия 579.5 KB
  Производство турбин как область технологии машиностроения весьма специфична. Технология турбостроения, обладая признаками отраслевой технологической дисциплины, существенно отличается от технологии общего машиностроения и технологии изготовления тяжелых машин иного назначения.
76670. Выходные дни 32.61 KB
  Одним из главных способов достижения реализации является труд как неоплачиваемый так и оплачиваемый. Выбрав тему реферата Выходные дни мы более подробно познакомимся с особенностями и правилами регулирования отдыха работников.
76671. Уголовная ответственность за экологические преступления 74 KB
  Охрана окружающей природной среды - одна из наиболее актуальных проблем современности. Научно-технический прогресс и усиление антропогенного давления на природную среду неизбежно приводят к обострению экологической ситуации: истощаются запасы природных ресурсов...
76672. Соціально-політичне і економічне становище українських земель у XIV – першій половині XVII століття 47 KB
  Невтомною працею селян підвищувалась урожайність землі її продуктивність. У них пан примушував навколишніх селян молоти зерно беручи за помел побори. Працею сотень селян у яких пан забирав землю в фільварках будували млини комори хліви спиртогорілчані підприємства заводи пивоварні...
76673. Б. А. ТАРАШКЕВІЧ – АЎТАР ПЕРШАЙ “БЕЛАРУСКАЙ ГРАМАТЫКІ” 93 KB
  Мова – гэта не толькі сродак зносін людзей, але і важнейшы элемент нацыянальнай культуры кожнага народа. Гэта і выклікае цікавасць носьбітаў мовы да самой мовы, да яе гісторыі, да вытокаў яе фарміравання і гістарычных умоў функцыянавання...