ІНДУКЦІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ. ПОТІК МАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ
ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ
Розділ 2 Електромагнітне поле
§13.ІНДУКЦІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ. ПОТІК МАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ
Електричне поле характеризується векторною величиною – напруженістю електричного поля. Треба ввести величину, що характеризує магнітне поле кількісно. Справа ця непроста, оскільки магнітні взаємодії складніші за електричні. Характеристику магнітного поля називають вектором магнітної індукції і позначають літерою В. Спочатку ми розглянемо лише напрям вектора В.
З курсу фізики 9 класу ви знаєте, що магнітне поле створюється
Отже, дія магнітного поля є дією, що орієнтує рамку зі струмом. Це можна використати для визначення напряму вектора магнітної індукції.
За напрям вектора магнітної індукції беруть напрям від південного полюса S до північного N стрілки, яка вільно встановлюється в магнітному полі. Цей напрям збігається з напрямом
Додатна нормаль, якщо її порівняти зі свердликом, напрямлена у той бік, куди пересувається свердлик з правою нарізкою, якщо його обертати у напрямі струму в рамці (мал. 56, в).
Мал. 55
Мал. 56
Мал. 57
Маючи рамку зі струмом або магнітну стрілку, можна визначити напрям вектора магнітної індукції в будь-якій точці поля. У магнітному полі прямолінійного провідника зі струмом магнітна стрілка встановлюється по дотичній до кола (мал. 57).
Площина кола перпендикулярна до провідника, а його центр лежить на осі провідника. Напрям вектора магнітної індукції встановлюють за допомогою правила свердлика. Правило свердлика формулюється так: якщо напрям поступального руху свердлика збігається з напрямом струму в провіднику, то напрям обертання ручки свердлика збігається з напрямом вектора магнітної індукції.
Подібно до того як електричні поля графічно зображують за допомогою електричних силових ліній, магнітні поля зображують за допомогою ліній магнітної індукції (або магнітних силових ліній).
Лінії магнітної індукції – це уявні лінії, дотичні до яких у даній точці збігаються за напрямом з вектором В у цій точці.
Лінії магнітної індукції можна зробити “видимими” за допомогою залізних ошурок. Якщо на скляну пластинку, крізь яку пропущено прямий провідник зі струмом, насипати залізних ошурок і злегка постукати по пластинці, то вони розмістяться вздовж силових ліній (мал. 58, а-в).
Мал. 58
З дослідів випливає, що лінії магнітної індукції прямого провідника зі струмом є концентричними колами, які лежать у площині, перпендикулярній до напряму струму. Центри цих кіл розташовані на осі провідника. За допомогою залізних ошурок можна дістати зображення ліній магнітної індукції провідників із струмом будь-якої форми (мал. 58, а-в).
Ліни магнітної індукції завжди замкнені та охоплюють провідники зі
Це відрізняє їх від ліній напруженості електростатичного поля. Магнітні поля називають вихровими. Напрям ліній магнітної індукції зв’язаний з напрямом струму в провіднику. Напрям силових ліній магнітного поля, що створюється провідником зі струмом, визначають за правилом свердлика.
Якщо гвинт з правою різьбою вкручувати в напрямі струму, то напрям обертання ручки гвинта буде збігатися з напрямом ліній магнітної індукції. Магнітне поле називають однорідним, якщо вектори магнітної індукції в усіх його точках однакові (В = const).
Прикладом однорідного магнітного поля може бути поле всередині соленоїда – котушки, довжина якої значно більша за її діаметр (мал. 58, в). Лінії магнітної індукції однорідного поля паралельні, і їх густота скрізь однакова.
З’ясуємо, від чого залежить сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі. Це нам потрібно для того, щоб дати визначення модуля вектора магнітної індукції. Горизонтально підвішений провідник перебуває в полі постійного підковоподібного магніту. Поле магніту зосереджено в основному між полюсами, тому магнітна сила діє практично лише на частину провідника довжиною ∆l, розміщену безпосередньо між полюсами. Силу вимірюють за допомогою спеціального динамометра, зв’язаного з провідником. Вона напрямлена горизонтально перпендикулярно до провідника і ліній магнітної індукції. Збільшуючи силу струму в 2 рази, можна помітити, що й сила, яка діє на провідник, також збільшується в 2 рази. Візьмемо ще один магніт і в 2 рази збільшимо розміри області, де існує магнітне поле, і тим самим у 2 рази збільшимо довжину частини провідника, на яку діє магнітне поле. При цьому сила також збільшиться в 2 рази. І, нарешті, сила залежить від кута, утвореного вектором В з провідником. У цьому можна впевнитися, змінюючи нахил підставки, на якій встановлено магніти, так, щоб змінився кут між провідником і лініями магнітної індукції. Сила досягне максимального значення Fmax, коли вектор магнітної індукції буде перпендикуляром до провідника.
Отже, максимальна сила, що діє на відрізок провідника довжиною ∆l, по якому проходить струм силою І, прямо пропорційна добутку сили струму на довжину відрізка ∆l:
Цей дослідний факт можна використати для визначення модуля вектора магнітної індукції. Дійсно, оскільки 
то відношення 
не залежатиме ні від сили струму в провіднику, ні від довжини відрізка провідника. Саме тому це відношення може характеризувати магнітне поле в тому місці, де знаходиться відрізок провідника.
Мал. 59
Модулем вектора магнітної індукції називають відношення максимальної сили, що діє з боку магнітного поля на відрізок провідника зі струмом, до добутку сили струму на довжину
Одиницею магнітної індукції в СІ є одна тесла (1 Тл). 1 Тл = 1 Н/1 А 1 м. Ця одиниця названа на честь відомого югославського електротехніка Н. Тесла (1857 – 1943).
Однією з характеристик вектора магнітної індукції є її потік. Магнітний потік позначають літерою Ф. Розглянемо плоску пластинку площею AS, розміщену в однорідному магнітному полі (мал. 59).
Магнітним потоком Ф крізь поверхню ∆S називають фізичну величину, яка визначається добутком Вп (проекції вектора магнітної індукції на нормаль до
Де a – кут між напрямом нормалі n і вектором індукції В.
Оскільки Bn – Bcosa – величина скалярна, то скаляром є і магнітний потік.
Магнітний потік Ф характеризує кількість ліній магнітної індукції, що проходять крізь дану поверхню.
Для однорідного поля і плоскої поверхні, що перпендикулярна до вектора В, Вn = В = const, маємо
Ф = BS.
Одиницею магнітного потоку в СІ є один вебер (1 Вб).
1 вебер – потік через плоску поверхню площею 1 м2, розміщену перпендикулярно до силових ліній однорідного магнітного поля, індукція якого дорівнює 1 Тл:
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...