Файл: Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Курс лекций.pdf

Земли, возникает особая форма самостоятельного разряда в , газахназываемая коронным разрядом.

Электрический дуговой разряд был открыт русским ученым .ВВ. Петровым в 1802 г. При соприкосновении двух электродов из углей при напряжении40-50 В в некоторых местах возникают участки малого сечения с большим электрически сопротивлением. Эти участки сильно разогреваются, испускают электроны, которые ионизируют атомы и молекулы между электродами. Носителями электрического тока в дуге являются положительно заряженные ионы и электроны. Дуговой разряд применяется при сварке.

электрона, и за время между столкновениями он успевает приобрести достаточную для ионизации энергию в электрическом поле с меньшей напряженностью. Разряд осуществляется электронно-ионной лавиной. Тлеющий разряд используется как источник света в люминесцентных лампах и плазменных экранах.

Раздел III МАГНЕТИЗМ

Лекция 5. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ И ВЕЩЕСТВЕ

5.1. Магнитный момент контура с током. Магнитная индукция

Опыт показывает, что электрические токи взаимодействуют между собой, например, токи I 1-- I2 притягиваются, а токи I 1-¯ I2 отталкиваются. Взаимодействие токов осуществляется через поле, которое называется магнитным. Следовательно, движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространствасоздают в нем магнитное поле. Это поле проявляется в том, что на движущиеся в нем заряды (токи) действуют силы. Подобно тому, как для исследования электрического поля мы использовали пробный заряд, применим для исследования магнитного поля пробный ток, циркулирующий в плоском замкнутом контуре очень малых размеров.

Будем называть такой контур пробным контуром.

Рис.1 Помещая пробный контур в магнитное поле, обнаружим, что поле стремится

повернуть контур (нормаль) в определенном направлении.

30

Вращающий момент, действующий на контур, зависит как от свойств магнитного поля в данной точке, так и от свойств контура. Оказывается, что максимальная величина вращающего момента пропорциональна IS, т.е. Mмакс ~ IS, где I -ток контуре, S - площадь контура с током (рис. 1). Векторную величину

называют магнитным моментом контура, который в СИ измеряется в А×м2.

На пробные контуры с разными р, помещаемыми в данную точку магнитного

m

поля, будут действовать разные по величине максимальные вращающие моменты Ммакс, но отношение Ммакс / р m будет для всех контуров одинаково, оно будет являться силовой характеристикой магнитного поля, которая называется магнитной индукцией

Магнитная индукция есть вектор, направление которого совпадает с направлением нормали контура с током, свободно установившегося во внешнем магнитном поле (см.рис.2)

Рис.2

поля, в котором на плоский контур с током, который имеет магнитный момент 1Ам2, действует максимальный вращающий момент, равный 1 Нм.

На контур с током, помещенный в магнитное поле с индукциейB , действует вращающий момент

при a = p / 2 имеем М = Mмакс= p m B , при a = 0 или a = p , M= 0.

5.2. Закон Ампера

r

Ампер экспериментально установил, что на элемент токаId l , помещенный в магнитное поле с индукцией B , действует сила

элементом участка тока и направленный в сторону, в которую течет ток.

31

т.е. индукция магнитного поля, создаваемого элементом тока Id l в точке А, (см. рис. 3), на расстоянии r от него, пропорциональна величине элемента тока и синусу угла a,

k =1

Рис.3 Применяя закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции(7), можно без

труда рассчитать магнитных полей следующих токов(задание для семинарских занятий/самостоятельной работы):

5.3.1. Поле прямого тока:

Для бесконечно длинного проводника a1 ® 0 , a2 ® p и из (8) следует, что

Рис.4

C учетом (4) и (9) cила взаимодействия двух бесконечно длинных тонких и параллельных проводников

32

Рис.6

33