73713

Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля

Лекция

Физика

Рассмотрим провод с током выделим в нем прямолинейный участок и выделим в нем замкнутый контур. Выполним такое разбиение для каждого участка контура и просуммируем учтя что индукция магнитного поля созданного длинным проводом равна. Пусть теперь имеется много проводов и они пересекают поверхность натянутую на контур.

Русский

2014-12-19

223 KB

1 чел.

Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.

Рассмотрим провод с током, выделим в нем прямолинейный участок и выделим в нем замкнутый контур .

Зафиксируем некую точку , проведем к ней радиус вектор. В этой точке провод будет создавать магнитное поле. Из точки  построим прямолинейный участок контура .

– очень маленький, поэтому

Выполним такое разбиение для каждого участка контура и просуммируем, учтя, что индукция магнитного поля, созданного длинным проводом равна: .

Пусть теперь имеется много проводов, и они пересекают поверхность, натянутую на контур .

.

Суммирование идет по , а интегрирование идет по , поэтому суммирование интегрирование можно поменять местами.

.

Циркуляция вектора магнитной индукции  по произвольному замкнутому контуру, равна сумме всех токов, пересекающих поверхность, натянутую на этот контур с коэффициентом .

Обобщим. Пусть у нас имеется среда, в которой некотором образом текут токи. Они определены в каждой точке вектором плотности тока .

Выберем произвольный замкнутый контур . Разбив его на маленькие кусочки, можно считать, что внутри кусочка . Тогда . Поэтому . Тогда теорема о циркуляции может быть записана следующим образом:

.

Пусть имеется среда и контур . Натянем на этот контур поверхность. Тогда, согласно теореме Стокса, циркуляцию вектора  по замкнутому контуру можно представить как поток ротора вектора  через поверхность, натянутую на данный контур.

.

Имеем два интеграла одного смысла (поток) по одной и той же поверхности, поэтому:

.

Теорема о циркуляции вектора .

Пример. Поле длинного соленоида (катушки).

Найдем индукцию магнитного поля внутри катушки (внутри катушки поле  параллельно оси катушки). Катушка такова, что диаметр сечения катушки много меньше длины катушки.

Выберем замкнутый контур в форме прямоугольника, одна сторона которого находится внутри катушки, другая – на бесконечности. Запишем теорему о циркуляции:

.

Если контур не очень большой по сравнению с длинной соленоида, то внутри поле можно считать одинаковым.

.

По боковым сторонам циркуляция равна нулю, так как направление обхода контура перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции  внутри соленоида. По второй стороне прямоугольника, параллельной оси соленоида, циркуляция вектора  равна нулю, так как эта сторона находится на бесконечности.  – количество витков, которые охватил контур. Допустим, что намотка такова, что на единицу длины приходится  витков. Тогда: и . Получили поле внутри соленоида:

.

Магнитное поле в веществе.

Вещество реагирует на магнетизм и само обладает магнетизмом. Что является причиной магнетизма в веществе? Магнитное поле создается движущимися зарядами (токами). Следовательно, если вещество обладает магнетизмом, значит в веществе есть ток.

  1.  Электрон движется вокруг ядра.
  2.  Электрон обладает магнетизмом, который связан с собственным механическим моментом – спином.
  3.  Такими же магнитными моментами обладают частицы, входящие в состав атома.

Будем считать, что всегда в веществе текут молекулярные токи. Эти токи почти всегда ответственны за все явления магнетизма.

Рассмотрим цилиндр.

Пусть этот цилиндр имеет магнитные свойства. Это означает, что в этом цилиндре имеют место быть молекулярные токи, и они упорядочены.

В местах касания ток равен нулю.

На границе , где нет касаний величина тока отлична от нуля.

Таким образом, мы можем забыть про множество токов внутри рассматриваемого цилиндра, а говорить только о токе, который течет по поверхности цилиндра. Получили, что никакого магнетизма нет, только по поверхности потек ток в ту или иную сторону, и этот ток создал магнитное поле.

Введем понятие вектора намагниченности среды . Вектор  определяется следующим образом:

,

где  – магнитный момент.

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44730. Modals + Perfect Infinitives. Subjunctive Mood. Conditional Sentences 56.05 KB
  By closer observtion of the spectrum however we find tht the spectrum is crossed by n immense number of fine drk lines mounting to mny thousnds. When we investigte the drk lines in the spectrum of the Sun we find tht these correspond line by line to the spectr emitted in the lbortory by vrious elements iron clcium hydrogen etc. From this it follows tht the light from the Sun must hve gone through clouds of these toms somewhere nd in respect to such substnces s iron or clcium or most other elements this must hve hppened on the Sun...
44731. Emphatic Inversion 47 KB
  To get even one report from computer requires the prior ppliction of gret del of intensive skilled humn lbour. Given below re some fundmentls concerning computer opertions. Computers perform with gret speed nd ccurcy mny opertions tht up to now hve trditionlly been done only by humn lbour.
44732. Elliptic Sentences 33.81 KB
  It ws believed on theoreticl grounds tht gs should be nonconducting in the bsence of rdition provided tht the potentil grdient cross it ws not so high tht sprking could tke plce. Curiously enough experiments undertken to test this hypothesis showed tht smple of ir in closed vessel lwys exhibited smll electricl conductivity in spite of every precution to eliminte rdition nd prevent lekge long the insultors. Tht these explntions were not sufficient to ccount for the observed phenomen ws shown by the experiments of some scientists who in...
44733. Word Order in the Simple Sentence. Types of Questions. The Noun: the Category of Number. The Use of Articles. Present, Past, Future Simple (Active Voice) 56 KB
  Mn is lso the cretor of the innumerble spiritul tresures of mnkind: the wonderful works of rt literture nd science. The mchine system mde it possible to include science in production on lrge scle. We live in the epoch when science becomes direct productive force of society. spred of informtion of knowledge of science поширення інформації знань науки 12.
44734. Past Participle, Simple Tenses (Passive Voice); Pronouns: demonstrative, personal and possessive 37.5 KB
  Potentil nd Kinetic Energy The cpcity of body to perform work is clled its energy. This energy is designted potentil if it is due to the position of the body. Energy in this form is designted s kinetic. t this point the body possesses no potentil energy t ll for its distnce bove the ground is zero but it does hve kinetic energy becuse of its motion.
44735. Present Participle. Continuous Tenses (Active, Passive). Quantifiers: some, any, no, much, many, little, a little, few, a few 82 KB
  Prctice reding the following wordcombintions: Tken into ccount for exmple in order to in fct in the lnguge of science in everydy life connected with the ide of time stte of rest stte of motion from motion to rest in scientific sense of the word the force is pplied to result in no work the mount of performed work the product of the force by the distnce the bility to work different kinds of energy ll moving bodies to drive the wterwheels of turbines. TEXT 3 FORCE WORK ENERGY ND POWER In the lnguge of science few words...
44736. Perfect Tenses (Active, Passive). Numerals. Cleft sentences: it is (was)…that (who) 66.5 KB
  In our scientific ge there is generl belief tht ll science s it grows to perfection becomes mthemticl in its ides. It is generlly true tht in the development of lgebr three stges hve been pssed successively: verbl bbrevited nd symbolic. Verbl lgebr is chrcterized by the complete bsence of ny symbols except of course tht the words themselves re used in their symbolic sense.
44737. Роль мультимедиа в повышении эффективности процесса обучения экономике 136.5 KB
  Практические аспекты использования мультимедиа в процессе обучения экономике. Особенности проведения медиа-урока: доходы и расходы семьи. Сравнительный анализ традиционного и нетрадиционного (с использованием мультимедиа) урока...
44738. РАЗВИТИЕ БАНКОВСКИХ ПРОДУКТОВ И УСЛУГ 459 KB
  Изучить основные направления в части оценки состояния номенклатуры и ассортимента продуктов и услуг российских банков, предоставляемых клиентам. Оценить эффективность приоритетов развития и перспектив внедрения новых продуктов и услуг, путей и способов реализации. Разработать рекомендации по внедрению новых продуктов и услуг в банковской среде, предоставляемых клиентам.