Магнитное поле движущегося заряда (в вакууме)

Как было показано выше, движущийся электрический заряд создает и электрическое и магнитное поля (единое электромагнитное поле). Силовая характеристика магнитного поля – индукция – связана с напряженностью электрического поля соотношением (11.14).

Поэтому индукция магнитного поля движущегося в веществе точечного заряда

(11.15.)

При b ® 0

. (11.16.)

Силовая линия магнитного поля строится так, чтобы в каждой точке силовой линии вектор был направлен по касательной к этой линии (рис. 11.9 и рис. 11.10). Силовые линии магнитного поля замкнуты. Магнитное поле - вихревое, непотенциальное.

Рис. 11.9. Электромагнитное поле движущегося точечного заряда

Рис. 11.10. Вихревой характер магнитного поля положительного заряда, движущегося «от читателя».

11.6.Закон Био – Савара – Лапласа

Закон Био – Савара – Лапласа определяет магнитное поле элемента тока.

Введем понятие элемента тока:

. (11.17)

 

По аналогии с магнитным полем движущегося точечного заряда индукция магнитного поля элемента тока в вакууме (рис. 11.11) выражается:

(11.18)

– закон Био – Савара – Лапласа в векторной и скалярной формах, соответственно.

Рис. 11.11. Магнитное поле элемента тока

11.7.Магнитное взаимодействие
параллельных токов. Закон Ампера.

Рассмотрим токи в металлических проводниках. Вокруг металлического проводника нет суммарного электрического поля, так как электрические поля катионов и свободных электронов взаимно компенсируют друг друга и остается только магнитное поле, создаваемое движущимися электронами*.

Магнитная сила, действующая на заряд q ₂ во втором проводнике со стороны магнитного поля B ₁ первого проводника (рис. 11.12), равна

(11.19.)

Если , то приведенная магнитная сила (сила, отнесенная к единице длины проводника) равна

(11.20.)

и измеряется в Н/м.

Рис. 11.12. Магнитное взаимодействие параллельных токов:
а – притяжение; б – отталкивание

 

11.8.Электромагнитное взаимодействие потоков
заряженных частиц (в вакууме)

 

Рассмотрим действие заряда q ₁, движущегося со скоростью v₁ << c,на движущийся со скоростью v₂ заряд q ₂. Заряд q ₁ создает электрическое поле напряженностью

(11.21)

и магнитное поле

.(11.22)

Поэтому заряд q ₂ испытывает действие электрической силы

(11.23)

и магнитной силы

.(11.24)

В результате на заряд q ₂ действует электромагнитная сила Лоренца (рис. 11.13)

.(11.25)

Рис. 11.13. Электромагнитное взаимодействие
движущихся точечных зарядов