Зміст лекції. Робота по переміщенню заряджених частинок (провідників зі струмом) в магнітному полі. Вихровий характер магнітного поля.
Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной l с током I (он может свободно перемещаться), помещенный в однородное внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура. При указанных на рис.177 направлениях тока и поля сила, направление которой определяется по правилу левой руки, а значение - по закону Ампера, равна F=Ibl. Под действием этой силы проводник переместится параллельно самому себе на отрезок dx из положения 1 в положение 2. Работа, совершаемая магнитным полем, равна dA=Fdx=Ibl dx=IB dS=I d F, так как ldx=dS -площадь, пересекаемая проводником при его перемещении в магнитном поле, В dS = d F - поток вектора магнитной индукции, пронизывающий эту площадь. Таким образом, dA = I d F, т. е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником. Контрольные вопросы · Как, пользуясь магнитной стрелкой, можно определить знаки полюсов источников постоянного тока? · Чему равен и как направлен магнитный момент рамки с током? · Что называют индукцией магнитного поля? Как определяют направление вектора магнитной индукции В? · Нарисуйте и покажите, как ориентированы линии магнитной индукции поля прямого тока. · Что такое линии магнитной индукции? Как определяется их направление? Чем они отличаются от линий напряженности электростатическогополя? · Почему магнитное поле является вихревым? · Записав закон Био-Савара-Лапласа, объясните его физический смысл. · Рассчитайте, применяя закон Био-Савара-Лапласа, магнитное поле: 1) прямого тока; 2) в центре кругового проводника с током. · Найдите выражение для силы взаимодействия двух бесконечных прямолинейных одинаковых токов противоположного направления. Начертите рисунок с указанием сил. · Назовите единицы магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Дайте их определения. · Определите числовое значение магнитной постоянной. · Чему равна и как направлена сила, действующая на отрицательный электрический заряд, движущийся в магнитном поле? · Чему равна работа силы Лоренца при движении протона в магнитном поле? Ответ обосновать. · Когда заряженная частица движется в магнитном поле по спирали? От чего зависит шаг спирали? (Ответы подтвердите выводами формул.) · В чем заключается теорема о циркуляции вектора магнитной индукции В? Применив ее, рассчитайте магнитное поле прямого тока. · Какой вывод можно сделать, сравнивая циркуляцию векторов Е и В? · Используя теорему о циркуляции вектора магнитной индукции В, рассчитайте магнитное поле тороида. · Какая теорема доказывает вихревой характер магнитного поля? Как она формулируется? · Что называют потоком вектора магнитной индукции? Запишите теорему Гаусса для магнитного поля, объяснив ее физический смысл. · Какая физическая величина выражается в веберах? Дайте определение вебера. · Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле? замкнутого контура с током? Выведите эти формулы; чем они принципиально отличаются?
|
На проводник с током в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна из сторон контура изготовлена в виде подвижной перемычки, рис. 177), то под действием силы Ампера он будет в магнитном поле перемещаться. Следовательно, магнитное поле совершает работу по перемещению проводника с током.
