Сила Лоренца и сила Ампера. Вектор магнитной индукцииНа частицу с электрическим зарядом q, движущуюся в магнитном поле со скоростью , направленной произвольным образом по отношению к вектору магнитной индукции , действует сила Лоренца
, FЛ = quBsina, ,
где a – угол между векторами и (рис. 2.1), - скорость частицы, перпендикулярная направлению магнитного поля. Сила Лоренца направлена всегда перпендикулярно к скорости заряженной частицы и сообщает ей нормальное ускорение. Не изменяя модуля скорости частицы, сила Лоренца не совершает работы. Поэтому кинетическая энергия заряженной частицы при движении в магнитном поле не изменяется. Вектор магнитной индукции является силовой характеристикой магнитного поля и определяет действие поля на токи, магнитные моменты и движущиеся электрические заряды. Магнитная индукция равна отношению силы, действующей на электрически заряженную частицу, к произведению заряда и скорости частицы, если направление скорости таково, что эта сила максимальна. Магнитная индукция имеет направление, перпендикулярное векторам силы и скорости, совпадающее с поступательным перемещением правого винта при вращении его от направления силы к направлению скорости частицы с положительным зарядом:
. Линиями магнитной индукции (силовыми линиями магнитного поля) называют линии, проведённые в магнитном поле так, что в каждой точке поля касательная к линии магнитной индукции совпадает с направлением векторамагнитной индукции в этой точке поля. Линии магнитной индукции всегда замкнуты. На проводники с током, находящиеся в магнитном поле, действуют силы, называемые силами Ампера. Сила Ампера, приложенная к малому элементу проводника с током I (рис. 2.2), равна геометрической сумме сил Лоренца, которые действуют на движущиеся в проводнике носители тока: ,
где е – заряд носителя, < u> - средняя скорость направленного движения носителей заряда, dN - количество носителей в элементе проводника длиной dl и сечением S, - плотность тока в проводнике, I - сила тока в проводнике, - линейный элемент тока. Сила, действующая в магнитном поле на проводник конечной длины: , . В частности, если поле однородно, а проводник прямолинейный, то F = I Bl sin a. Магнитная индукция численно равна силе Ампера, действующей со стороны магнитного поля на единичный линейный элемент тока, расположенный в поле так, что сила Ампера имеет наибольшее значение. Направление вектора определяется векторным произведением . .
Единица измерения магнитной индукции в СИ - 1 Тл (тесла).
|