Силовая линия магнитного поля – 1. Дайте определение вектора магнитной индукции. Что такое силовая линия магнитного поля? Изобразите картину силовых линий прямого бесконечно длинного тока.

Содержание

3.5 Силовые линии магнитного поля

Магнитное
поле, как и электростатическое, удобно
представлять в графической форме – с
помощью силовых линий магнитного поля.

Силовая
линия магнитного поля – это линия,
касательная к которой в каждой точке
совпадает с направлением вектора
магнитной индукции.

Силовые
линии магнитного поля проводят так, что
их густота пропорциональна величине
магнитной индукции: чем больше магнитная
индукция в некоторой точке, тем больше
густота силовых линий.

Таким
образом, силовые линии магнитного поля
имеют сходство с силовыми линиями
электростатического поля.

Однако
им свойственны и некоторые особенности.

Рассмотрим
магнитное поле, созданное прямым
проводником с током I.

Пусть
этот проводник перпендикулярен плоскости
рисунка.

В
различных точках, расположенных на
одинаковых расстояниях от проводника,
индукция одинакова по величине.

Направление
вектора В
в разных точках показано на рисунке.

Линией,
касательная к которой во всех точках
совпадает с направлением вектора
магнитной индукции, является окружность.

Следовательно,
силовые линии магнитного поля в этом
случае представляют собой окружности,
охватывающие проводник. Центры всех
силовых линий расположены на проводнике.

Таким
образом, силовые линии магнитного поля
замкнуты (силовые линии электростатического
не могут быть замкнуты, они начинаются
и заканчиваются на зарядах).

Поэтому
магнитное поле является вихревым
(так называют поля, силовые линии которых
замкнуты).

Замкнутость
силовых линий означает ещё одну, очень
важную особенность магнитного поля –
в природе не существует (по крайней
мере, пока не обнаружено) магнитных
зарядов, которые являлись бы источником
магнитного поля определённой полярности.

Поэтому не бывает
отдельно существующе-го северного или
южного магнитного полюса магнита.

Даже
если распилить пополам постоянный
магнит, то получится два магнита, каждый
из которых имеет оба полюса.

3.6. Сила Лоренца

Экспериментально
установлено, что на заряд, движущийся
в магнитном поле, действует сила. Эту
силу принято называть силой Лоренца:

.

Модуль силы Лоренца

,

где

– угол между векторами v
и B.

Направление
силы Лоренца зависит от направления
вектора
.
Его можно определить с помощью правила
правого винта или правила левой руки.
Но направление силы Лоренца не обязательно
совпадает с направлением вектора!

Дело
в том, что сила Лоренца равна результату
произведения вектора [v,
В]
на скаляр
q.
Если заряд положительный, то Fл
параллельна вектору [v,
В].
Если же q <
0, то сила Лоренца противоположна
направлению вектора [v,
В]
(см. рисунок).

Если
заряженная частица движется параллельно
силовым линиям магнитного поля, то угол

между векторами скорости и магнитной
индукции равен нулю. Следовательно,
сила Лоренца на такой заряд не действует
(sin 0 = 0, Fл= 0).

Если
же заряд будет двигаться перпендикулярно
силовым линиям магнитного поля, то угол

между векторами скорости и магнитной
индукции равен 900.
В этом случае сила Лоренца имеет
максимально возможное значение: Fл= qvB.

Сила
Лоренца всегда перпендикулярна скорости
движения заряда. Это означает, что сила
Лоренца не может изменить величину
скорости движения, но изменяет её
направление.

Поэтому в однородном
магнитном поле заряд, влетевший в
магнитное поле перпендикулярно его
силовым линиям, будет двигаться по
окружности.

Если
на заряд действует только сила Лоренца,
то движение заряда подчиняется следующему
уравнению, составленному на основе
второго закона Ньютона: ma
= Fл.

Поскольку
сила Лоренца перпендикулярна скорости,
постольку ускорение заряженной частицы
является центростремительным (нормальным):
(здесьR
– радиус кривизны траектории заряженной
частицы).

Используя
выражение для расчёта ускорения и
заменив Fл
на qvB,
получаем

.

Отсюда
следует, что радиус окружности, по
которой будет двигаться заряд в однородном
магнитном поле, равен

.

Если
заряженная частица влетит в однородное
магнитное поле под углом 
к силовым линиям, то её траектория будет
более сложной.

Для
того чтобы установить форму траектории
и её параметры, разложим скорость частицы
на две компоненты – параллельную v||
= vcos
и перпендикулярную v=
vsin
силовым линиям магнитного поля.

Компонента
скорости v||
не изменяется, так как сила Лоренца не
действует на заряженную частицу,
движущуюся параллельно силовым линиям
магнитного поля. За счёт этой компоненты
заряд будет равномерно двигаться вдоль
силовых линий.

Компонента
скоростиv
не будет меняться по величине, но будет
непрерывно изменяться её направление.
За счёт этой компоненты заряд будет
двигаться по окружности, плоскость
ко-торой перпендикулярна силовым линиям.

Заряженная
частица одновременно будет участвовать
в этих движениях, поэтому её траектория
будет представлять собой винтовую
линию.

Радиус
винтовой линии будет равен
.

Период
обращения заряженной частицы равен
времени, за которое она пройдёт один
виток,
.

Шаг
винтовой линии равен расстоянию, которое
заряд пройдёт за один период: L
= v||T.

Рассмотрим
два одноимённых заряда, движущихся с
одинаковой скоростью v вдоль параллельных
прямых.

За
счёт кулоновского взаимодействия они
отталкиваются с силой
.

Каждый
из зарядов создаёт магнитное поле.
Следовательно, на заряды действует сила
Лоренца.

Заряд
q1
создаёт магнитное поле, индукция которого
направлена на нас (см. рисунок), и по
модулю равна

.

Тогда
сила Лоренца, действующая на второй
заряд, по модулю равна

и
направлена так, как показано на рисунке
справа.

Отношение
силы Лоренца к кулоновской силе равно

.

Значения
величин о
и о
связаны между собой соотношением
,
гдес
– скорость света в вакууме. Поэтому

.

Таким
образом, в рассматриваемой ситуации
сила Лоренца меньше кулоновской и
возрастает по мере роста скорости
движения заряда. Это ещё раз указывает
на релятивистский характер магнитного
взаимодействия.

studfiles.net

1. Дайте определение вектора магнитной индукции. Что такое силовая линия магнитного поля? Изобразите картину силовых линий прямого бесконечно длинного тока.

Магни́тная
инду́кция

—векторнаявеличина, являющаяся силовой характеристикоймагнитного
поля(его действия на заряженные
частицы) в данной точке пространства.

Определяет,
с какой силоймагнитное
поле действует назаряд,
движущийся со скоростью.

Также
определяется моментом

α —
угол между векторами скорости и магнитной
индукции – сила Лоренца.

Силовыми
линиями магнитного поля называются
линии, касательные к которым в каждой
точке совпадают с направлением вектора
магнитной индукции.

2. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа (рисунок, указать направление вектора в). Какое направление имеет элемент тока?

Элемент
тока I
длины dl
создает в точке Р поле с магнитной
индукции dB:

Закон
Био — Савара-Лапласа устанавливает что
dB:

1)
1/r2
2)
I
3) dB
перпендикулярно r
и dl

3. Напишите формулу для магнитной индукции поля прямолинейного проводника с током конечной длины. (рисунок, указать направление вектора в). Изобразите картину прямого бесконечно длинного тока.

Два
рисунка.

4. Что такое циркуляция вектора в? Сформулируйте теорему о циркуляции вектора магнитной индукции в случае магнитного поля постоянных токов( поясните все величины).

Циркуляция
вектора В по замкнутому контуру называется
интеграл :

где
dl
— вектор элементарной длины контура,
направленной вдоль обхода контура,
Bl=Bcosa

составляющая вектора В
в направлении касательной к контуру (с
учетом выбранного направления обхода),
a
— угол между векторами В
и dl

теорема
о циркуляции вектора В-
циркуляция
вектора В по произвольному замкнутому
контуру равна произведению магнитной
постоянной на алгебраическую сумму
токов, охватываемых этим контуром:

1)
Циркуляция может быть по произвольному
контуру

2)
Сумма токов – алгебраическая ; токи
положительны, если направление обхода
контура совпадает с направлением силовых
линий , а отрицательны, если навстречу.
(рис 1)

Рассмотрим
бесконечно прямой ток I

На
расстоянии R*B=
µ0
I/
2piR
– const

Контур
L
– окружность радиуса R

следует
что B
= Bl,
так
как В параллельно dl

Следует
что рисунок 2

5.Что такое сила Лоренца? Когда на заряд действует сила Лоренца? Сделайте рисунок и укажите ее направление для отрицательного заряда, движущегося перпендикулярно линиям в.

Сила
Лоренца – есть сила, действующая на
одиночный заряд , движущийся в магнитном
поле .

Одиночный
заряд – электрон, протон или любой
другой точечный заряд, например заряженная
капля жидкости.

FЛ = q υ B sin α.

Сила
Лоренца не действует на заряд в том
случае, когда заряд движется вдоль
линии В

Так
как sin0=
0

Для
отрицательного заряда сила Лоренца
направлена противоположна силе,
действующей на положительный заряд.

studfiles.net

Силовая линия — магнитное поле

Силовая линия — магнитное поле

Cтраница 1

Силовые линии магнитного поля направлены против часовой стрелки.
 [1]

Силовые линии магнитного поля не кончаются нигде — они замкнуты сами на себя.
 [2]

Силовые линии магнитного поля замкнуты, у них не льзя показать начало и конец.
 [3]

Силовые линии магнитного поля этой короткозамкнутой обмотки, расположенной вблизи воздушного зазора, почти полностью вытесняются на пути, проходящие в воздухе. Беличья клетка обладает меньшей индуктивностью рассеяния и несколько большим активным сопротивлением, чем обмотка возбуждения, так как в демпферную обмотку можно вложить меньше меди, чем в обмотку возбуждения. Из этого следует, что постоянная времени демпферной обмотки незначительна.
 [5]

Силовые линии магнитного поля и проводник должны располагаться горизонтально, причем проводник должен быть перпендикулярен силовым линиям. Направление тока в проводнике должно быть таким, чтобы сила Ампера, действующая на него, была направлена вертикально вверх; / 4 9 А.
 [6]

Силовые линии магнитного поля изображены на рис. 2 тонкими линиями. В фокусе ставится детектор электронов — торцовый счетчик Гейгера.
 [7]

Силовые линии магнитного поля перпендикулярны к плоскости чертежа и направлены вверх.
 [9]

Силовые линии магнитного поля пересекают провода соседних цепей, вследствие чего в них наводится эдс взаимной индукции.
 [10]

Силовые линии магнитного поля представляют собой ряд концентрических окружностей с центрами на оси вибратора.
 [11]

Силовые линии магнитного поля имеют вид замкнутых петель, поэтому на стенках волновода должны быть отличны от нуля лишь тангенциальные составляющие вектора В.
 [12]

Силовые линии магнитного поля всегда являются замкнутыми кривыми и охватывают проводник с током, или изменяющееся электрическое поле. Силовые линии электрического поля начинаются и заканчиваются на зарядах или охватывают изменяющееся магнитное поле, представляя собой в этом случае замкнутые кривые.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5




www.ngpedia.ru

Слободянюк А.И. Физика 10/12.3 — PhysBook

Содержание книги

Предыдующая страница

§12. Постоянное магнитное поле

12.3 Силовые линии магнитного поля.

Как уже было отмечено выше, математически магнитное поле описывается с помощью такой математической конструкции как векторное поле – каждой точке в пространстве ставится в соответствие вектор (в данном случае – магнитной индукции)\[~\vec B(\vec r) = \vec B(x,y,z)\] . Или, что равносильно, для полного описания магнитного поля необходимо задать три функции (компоненты вектора индукции Bx, By, Bz), каждая из которых зависит от трех аргументов (координат точки x,y,z).

Для наглядного представления этого поля (как и любого векторного поля) удобно использовать силовые линии (Рис.14).

Силовыми линиями магнитного поля называются линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции.

Со свойствами силовых линий, присущих магнитному полю, мы познакомимся позднее, сейчас только напомним свойства таких линий, общие для любых векторных полей:

  1. Силовые линии магнитного поля не пересекаются.
  2. Силовые линии магнитного поля не имеют изломов.

Докажите эти свойства самостоятельно.

По определению направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением магнитной стрелки, поэтому силовые линии можно «увидеть». Для этого надо взять много стрелок и расположить их в исследуемой области. Их ориентация покажет структуру магнитного поля в данной области. В качестве таких стрелочек можно использовать железные опилки, которые выстраиваются вдоль силовых линий. Таким способом можно получить картины силовых линий магнитного поля, создаваемого различными источниками. Эти «картинки» часто (не слишком удачно) называют магнитными спектрами.

Следующая страница

www.physbook.ru

2. Силовые линии магнитного поля.

Мы знаем, что электрическое поле можно
графически изобразить либо силовыми
линиями, либо эквипотенциальными
поверхностями. Что касается магнитного
поля, то его тоже можно изобразить
графически. Для этого его изображают с
помощью силовых линий магнитного
поля.
Направления силовых линий
определяются магнитной стрелкой. В
магнитном поле стрелка располагается
вдоль магнитной силовой линии. Кстати,
с помощью магнитной стрелки датский
учёный Х.Эрстед обнаружил магнитное
поле вокруг проводника с током. Если по
проводнику пропустить ток, то магнитная
стрелка располагается всегда
перпендикулярно проводнику (см.рис.):

У прямого проводника с током силовые
линии представляют концентрические
окружности. Направление силовых линий
относительно направления электрического
тока определяется по правилу правого
буравчика: направления вращения ручки
буравчика и направление его продольного
смещения связаны между собой. Ниже
приводятся картины силовых линий
магнитного поля прямого и кругового
тока, а также соленоида (катушки):

Картину силовых линий магнитного поля
можно наблюдать на опыте с магнитными
стрелками и железными опилками, которые
во внешнем магнитном поле выстраиваются
в цепочки вдоль силовых линий.

Также с помощью железных опилок можно
получить картины силовых линий постоянных
магнитов различной формы. Следует
отметить, что у постоянных магнитов
силовые линии выходят наружу из
северного полюса, а входят в южный полюс
.
Но силовые линии продолжаются и внутри
постоянных магнитов. Поэтому, попав во
внешнее магнитное поле, постоянный
магнит разворачивается так, чтобывнутренние силовыелинии постоянного
магнита совпали по направлению с силовыми
линиями внешнего магнитного поля.
Ниже приводятся картины силовых линий
постоянных магнитов различной формы.
Чем гуще силовые линии, тем выше индукция
магнитного поля. Такая же закономерность
наблюдается и у электрического поля.

3. Магнитное поле Земли.

Ещё в древнем Китае люди заметили, что
магнитная стрелка всегда одним концом
показывает на север, а другим концом –
на юг. Эту стрелку они встраивали в
фигурку человека, насаженного на остриё
и при этом этот человечек своей рукой
показывал на юг. Это был самый первый
компас в истории человечества. Этим
компасом снабжали прогулочные конные
коляски, на которых ездили богатые
жители Китая. В дальнейшем компас
распространился по всему миру. При этом
он был сильно упрощён. Осталась только
стрелка, северный конец которой окрашивали
в синий цвет, а южный – в красный. Под
стрелкой расположили циферблат с
указанием сторон горизонта и углов. С
помощью компаса люди умели находить
направление на север и юг: синий конец
стрелки всегда смотрел на север, а
красный – на юг. Но, поскольку притягиваются
только разноимённые полюса, значит
Земли вблизи северного географического
полюса располагается южный магнитный
полюс, а вблизи южного географического
полюса располагается северный магнитный
полюс. Так что магнитные и географические
полюса хоть и близки друг к другу, но
всё-таки не совпадают. Южный магнитный
полюс находится у северных берегов
Канады, а северный магнитный полюс – у
берегов Антарктиды.

Магнитное поле Земли очень слабо: его
индукции хватает только на то, чтобы
отклонить магнитную стрелку. Наличие
магнитного поля у Земли позволяет нм
не только использовать компас для
ориентировки на местности, но оно и
вызывает полярные сияния. Они вызваны
тем, что магнитное поле Земли отклоняет
летящие от Солнца заряженные частицы
и направляет их к полюсам. Взаимодействуя
с верхними слоями атмосферы, эти частицы
вызывают ионизацию молекул воздуха,
что вызывает свечение. Если бы не было
у Земли магнитного поля, то не был бы
создан компас и ориентировка на местности
была бы значительно затруднена. Кроме
того, полярные сияния были бы невозможны:
свечение было бы равномерно «размазано»
по всему небу и было бы его вообще
невозможно наблюдать из-за его чрезвычайной
слабости и из-за яркого дневного света.

Влияет ли магнитное поле Земли на живые
организмы – вопрос пока остаётся
открытым. Есть мнение, что магнитное
поле Земли помогает перелётным птицам
ориентироваться в пространстве при
перелёте, другие учёные считают, что
магнитное поле здесь вообще ни при чём.
В-общем, дальнейшие исследования покажут.

studfiles.net

Силовые линии магнитного поля




 

Магнитное поле, как и электростатическое, удобно представлять в графической форме – с помощью силовых линий магнитного поля.

Силовая линия магнитного поля – это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции.

Силовые линии магнитного поля проводят так, что их густота пропорциональна величине магнитной индукции: чем больше магнитная индукция в некоторой точке, тем больше густота силовых линий.

Таким образом, силовые линии магнитного поля имеют сходство с силовыми линиями электростатического поля.

Однако им свойственны и некоторые особенности.

Рассмотрим магнитное поле, созданное прямым проводником с током I.

Пусть этот проводник перпендикулярен плоскости рисунка.

В различных точках, расположенных на одинаковых расстояниях от проводника, индукция одинакова по величине.

Направление вектора В в разных точках показано на рисунке.

Линией, касательная к которой во всех точках совпадает с направлением вектора магнитной индукции, является окружность.

Следовательно, силовые линии магнитного поля в этом случае представляют собой окружности, охватывающие проводник. Центры всех силовых линий расположены на проводнике.

Таким образом, силовые линии магнитного поля замкнуты (силовые линии электростатического не могут быть замкнуты, они начинаются и заканчиваются на зарядах).

Поэтому магнитное поле является вихревым (так называют поля, силовые линии которых замкнуты).

Замкнутость силовых линий означает ещё одну, очень важную особенность магнитного поля – в природе не существует (по крайней мере, пока не обнаружено) магнитных зарядов, которые являлись бы источником магнитного поля определённой полярности.

Поэтому не бывает отдельно существующе-го северного или южного магнитного полюса магнита.

Даже если распилить пополам постоянный магнит, то получится два магнита, каждый из которых имеет оба полюса.

Сила Лоренца

 

Экспериментально установлено, что на заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила. Эту силу принято называть силой Лоренца:



.

Модуль силы Лоренца

,

где a – угол между векторами v и B.

Направление силы Лоренца зависит от направления вектора . Его можно определить с помощью правила правого винта или правила левой руки. Но направление силы Лоренца не обязательно совпадает с направлением вектора !

Дело в том, что сила Лоренца равна результату произведения вектора [v, В] на скаляр q. Если заряд положительный, то Fл параллельна вектору [v, В]. Если же q < 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [v, В] (см. рисунок).

Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то угол a между векторами скорости и магнитной индукции равен нулю. Следовательно, сила Лоренца на такой заряд не действует (sin 0 = 0, Fл = 0).

Если же заряд будет двигаться перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то угол a между векторами скорости и магнитной индукции равен 900. В этом случае сила Лоренца имеет максимально возможное значение: Fл = qvB.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости движения заряда. Это означает, что сила Лоренца не может изменить величину скорости движения, но изменяет её направление.

Поэтому в однородном магнитном поле заряд, влетевший в магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям, будет двигаться по окружности.

Если на заряд действует только сила Лоренца, то движение заряда подчиняется следующему уравнению, составленному на основе второго закона Ньютона: ma = Fл.

Поскольку сила Лоренца перпендикулярна скорости, постольку ускорение заряженной частицы является центростремительным (нормальным): (здесь R – радиус кривизны траектории заряженной частицы).

Используя выражение для расчёта ускорения и заменив Fл на qvB, получаем

.

Отсюда следует, что радиус окружности, по которой будет двигаться заряд в однородном магнитном поле, равен

.

Если заряженная частица влетит в однородное магнитное поле под углом a к силовым линиям, то её траектория будет более сложной.

Для того чтобы установить форму траектории и её параметры, разложим скорость частицы на две компоненты – параллельную v|| = vcosa и перпендикулярную v^= vsina силовым линиям магнитного поля.

Компонента скорости v|| не изменяется, так как сила Лоренца не действует на заряженную частицу, движущуюся параллельно силовым линиям магнитного поля. За счёт этой компоненты заряд будет равномерно двигаться вдоль силовых линий.




Компонента скорости v^ не будет меняться по величине, но будет непрерывно изменяться её направление. За счёт этой компоненты заряд будет двигаться по окружности, плоскость ко-торой перпендикулярна силовым линиям.

Заряженная частица одновременно будет участвовать в этих движениях, поэтому её траектория будет представлять собой винтовую линию.

Радиус винтовой линии будет равен .

Период обращения заряженной частицы равен времени, за которое она пройдёт один виток, .

Шаг винтовой линии равен расстоянию, которое заряд пройдёт за один период: L = v||T.

Рассмотрим два одноимённых заряда, движущихся с одинаковой скоростью v вдоль параллельных прямых.

За счёт кулоновского взаимодействия они отталкиваются с силой .

Каждый из зарядов создаёт магнитное поле. Следовательно, на заряды действует сила Лоренца.

Заряд q1 создаёт магнитное поле, индукция которого направлена на нас (см. рисунок), и по модулю равна

.

Тогда сила Лоренца, действующая на второй заряд, по модулю равна

и направлена так, как показано на рисунке справа.

Отношение силы Лоренца к кулоновской силе равно

.

Значения величин eо и mо связаны между собой соотношением , где с – скорость света в вакууме. Поэтому

.

Таким образом, в рассматриваемой ситуации сила Лоренца меньше кулоновской и возрастает по мере роста скорости движения заряда. Это ещё раз указывает на релятивистский характер магнитного взаимодействия.

 

 

Сила Ампера

 

Если проводник с током поместить в магнитное поле, то на каждый электрон, направленно движущийся в проводнике, действует сила Лоренца.

Действие этой силы передаётся всему проводнику. В результате на проводник с током, находящийся в магнитном поле, будет действовать некоторая сила. Найдём её величину.

Для этого выделим элементарный участок проводника dl.
В нём имеется n.S.dl свободных электронов (n – концентрация свободных носителей заряда в проводнике, S – площадь поперечного сечения проводника, dl – длина элементарного участка). На каждый из электронов действует сила .

Результирующая сила dF, действующая на элемент проводника, равна сумме сил, действующих на все электроны в участке dl:

;

поскольку q.n.v = j, постольку сила dF равна

.

Это и есть выражение для расчёта силы Ампера, т. е. силы, действующей на элемент проводника с током, находящийся в магнитном поле.

Направление силы Ампера совпадает с направлением вектора и может быть определено по правилу правого винта для векторного произведения (или по правилу левой руки).

Для вычисления силы, действующей на весь проводник, необходимо взять интеграл от dF по длине проводника:

.

Теперь рассмотрим два параллельных проводника с токами I1 и I2, расположенных на расстоянии b друг от друга.

Первый проводник создаёт магнитное поле, индукция которого

.

В этом поле на единицу длины второго проводника действует сила, равная

.

Такая же по величине сила действует и на первый проводник. Легко увидеть, что если токи направлены в одну сторону, проводники притягиваются, если же токи противоположны, то проводники отталкиваются.

 











infopedia.su

Силовые линии магнитного поля. — КиберПедия

Мы знаем, что электрическое поле можно графически изобразить либо силовыми линиями, либо эквипотенциальными поверхностями. Что касается магнитного поля, то его тоже можно изобразить графически. Для этого его изображают с помощью силовых линий магнитного поля. Направления силовых линий определяются магнитной стрелкой. В магнитном поле стрелка располагается вдоль магнитной силовой линии. Кстати, с помощью магнитной стрелки датский учёный Х.Эрстед обнаружил магнитное поле вокруг проводника с током. Если по проводнику пропустить ток, то магнитная стрелка располагается всегда перпендикулярно проводнику (см.рис.):

У прямого проводника с током силовые линии представляют концентрические окружности. Направление силовых линий относительно направления электрического тока определяется по правилу правого буравчика: направления вращения ручки буравчика и направление его продольного смещения связаны между собой. Ниже приводятся картины силовых линий магнитного поля прямого и кругового тока, а также соленоида (катушки):

Картину силовых линий магнитного поля можно наблюдать на опыте с магнитными стрелками и железными опилками, которые во внешнем магнитном поле выстраиваются в цепочки вдоль силовых линий.

Также с помощью железных опилок можно получить картины силовых линий постоянных магнитов различной формы. Следует отметить, что у постоянных магнитов силовые линии выходят наружу из северного полюса, а входят в южный полюс. Но силовые линии продолжаются и внутри постоянных магнитов. Поэтому, попав во внешнее магнитное поле, постоянный магнит разворачивается так, чтобы внутренние силовые линии постоянного магнита совпали по направлению с силовыми линиями внешнего магнитного поля. Ниже приводятся картины силовых линий постоянных магнитов различной формы. Чем гуще силовые линии, тем выше индукция магнитного поля. Такая же закономерность наблюдается и у электрического поля.

 

Магнитное поле Земли.

Ещё в древнем Китае люди заметили, что магнитная стрелка всегда одним концом показывает на север, а другим концом – на юг. Эту стрелку они встраивали в фигурку человека, насаженного на остриё и при этом этот человечек своей рукой показывал на юг. Это был самый первый компас в истории человечества. Этим компасом снабжали прогулочные конные коляски, на которых ездили богатые жители Китая. В дальнейшем компас распространился по всему миру. При этом он был сильно упрощён. Осталась только стрелка, северный конец которой окрашивали в синий цвет, а южный – в красный. Под стрелкой расположили циферблат с указанием сторон горизонта и углов. С помощью компаса люди умели находить направление на север и юг: синий конец стрелки всегда смотрел на север, а красный – на юг. Но, поскольку притягиваются только разноимённые полюса, значит Земли вблизи северного географического полюса располагается южный магнитный полюс, а вблизи южного географического полюса располагается северный магнитный полюс. Так что магнитные и географические полюса хоть и близки друг к другу, но всё-таки не совпадают. Южный магнитный полюс находится у северных берегов Канады, а северный магнитный полюс – у берегов Антарктиды.


Магнитное поле Земли очень слабо: его индукции хватает только на то, чтобы отклонить магнитную стрелку. Наличие магнитного поля у Земли позволяет нм не только использовать компас для ориентировки на местности, но оно и вызывает полярные сияния. Они вызваны тем, что магнитное поле Земли отклоняет летящие от Солнца заряженные частицы и направляет их к полюсам. Взаимодействуя с верхними слоями атмосферы, эти частицы вызывают ионизацию молекул воздуха, что вызывает свечение. Если бы не было у Земли магнитного поля, то не был бы создан компас и ориентировка на местности была бы значительно затруднена. Кроме того, полярные сияния были бы невозможны: свечение было бы равномерно «размазано» по всему небу и было бы его вообще невозможно наблюдать из-за его чрезвычайной слабости и из-за яркого дневного света.

Влияет ли магнитное поле Земли на живые организмы – вопрос пока остаётся открытым. Есть мнение, что магнитное поле Земли помогает перелётным птицам ориентироваться в пространстве при перелёте, другие учёные считают, что магнитное поле здесь вообще ни при чём. В-общем, дальнейшие исследования покажут.


 

cyberpedia.su

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о