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

1 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

48003. Основи екологічного та земельного права України 169.5 KB
  Екологічна права та обовязки громадян. Загальна характеристика земельного права: поняття відносини та предмет правового регулювання. Гарантії права на землю.
48004. Основи права 372.5 KB
  Конституційне право України. Конституція України. Конституційне право України являє собою систему правових норм що регулюють відносини народовладдя. Через них забезпечується організаційна й функціональна єдність суспільства України як цілісної соціальної системи.
48005. Соціологія як наука про суспільство, соціальні закони та їх типологізація 451.5 KB
  Приступаючи до вивчення цього питання слід перш за все зясувати що являє собою соціологія як наука Поява соціології як самостійної науки була зумовлена розвитком суспільства й суспільствознавства наприкінці ХVIII на початку ХIХ ст. У цей час світ зазнав глибоких соціальних змін повязаних з переходом від традиційного до сучасного індустріального суспільства. статистика Розвиток і функціонування суспільства Предмет соціології Соціальна поведінка Соціальна структура Структурні особливості соціології як науки в єдності її предмета і...
48006. ТЕОРІЯ ЛІТЕРАТУРИ ЯК НАУКА 388 KB
  Теорія літератури як наука. Теорія літератури серед інших літературознавчих дисциплін. Предмет теорії літератури як науки.
48007. СТАНОВЛЕННЯ ФІЛОСОФІЇ ЯК СИСТЕМИ ЗНАНЬ І СВІТОГЛЯДУ 1.26 MB
  Філософія і світогляд. Філософія як ядро філософського типу світогляду. Філософія історії. Філософія.
48008. Живопис. Курс лекцій 929 KB
  Вивчаючи натуру закони живопису студент розвиває почуття ритму як лінійного так і ритму основних мас тону і кольору вирішує складні пластичні просторові кольоросвітлові завдання. На основі засвоєння знань законів живопису оволодіння культурою використання кольору і форми студент набуває навичок що дають можливість кваліфіковано вирішувати творчі завдання. Використання контрасту та нюансу кольору у натюрморті 2729 Тема 5. Національні особливості використання кольору в живописних роботах 2935 Тема 6.
48009. Житлове право 251.5 KB
  Так громадянин має право на приватизацію державного житлового фонду але він може отримати його у приватну власність якщо він є наймачем державного комунального житла; наявне законодавство що регулює механізм приватизації житлового фонду; належна йому квартира будинок знаходиться у державному житловому фонді; волевиявлення проявляється у формі заяви та надання інших необхідних документів про склад сім'ї пільги паспорт тощо. Громадяни самостійно здійснюють право на одержання жилого приміщення в будинках державного і комунального...
48010. ОБЛІК ЗОВНІШНЬОЕКОНОМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 2.51 MB
  Орієнтація нашої держави на ринкову економіку необхідність підготовки ґрунту для вступу України до Світової організації торгівлі постійне залучення іноземних інвесторів та розвиток комерційних відносин між вітчизняними й іноземними підприємствами доводить що облік зовнішньоекономічної діяльності підприємств є досить актуальною темою для дослідження. Зовнішньоекономічна діяльність це діяльність суб‘єктів господарської діяльності України та іноземних суб‘єктів господарської діяльності яка побудована на взаємовідносинах між ними є...