Контур с током в неоднородном магнитном поле.

Если контур с током находится в неоднородном магнитном поле, то на него, помимо вращающего момента , действует также сила , обусловленная наличием градиента магнитного поля. Проекция этой силы на направление касательной к силовой лини поля в данной точке определяется по формуле:

 

.

 

Рисунок 4.10. Контур с током в неоднородном магнитном поле.

 

Согласно написанной формуле, сила, действующая на контур в неоднородном магнитном поле, зависит от взаимной ориентации векторов и . Если эти векторы параллельны, то сила положительна и контур будет втягиваться в область более сильного поля; если векторы и антипараллельны, то сила отрицательна и контур будет выталкиваться из поля.

 

Работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле.

Рассмотрим отрезок проводника с током, способный свободно перемещаться по двум направляющим во внешнем магнитном поле. Магнитное поле будем считать однородным и направленным под углом α по отношению к нормали к плоскости перемещения проводника.

Рисунок 4.11. Отрезок проводника с током в однородном магнитном поле.

 

Как видно из рисунка, вектор имеет две составляющие и , из которых только составляющая создает силу, действующую в плоскости перемещения проводника. По абсолютной величине эта сила равна: ,

где I – сила тока в проводнике; l – длина проводника; B – индукция магнитного поля.

Работа этой силы на элементарном пути перемещения ds есть:

 

.

 

Произведение lds равно площади dS, заметанной проводником при движении, а величина BdScosα равна потоку магнитной индукции dФ через эту площадь. Следовательно, можем написать: dA=IdФ.

Рассматривая отрезок проводника с током как часть замкнутого контура и интегрируя это соотношение, найдем работу при перемещении контура с током в магнитном поле: A=I(Ф2-Ф1), где Ф1 и Ф2 обозначают поток индукции магнитного поля через площадь контура соответственно в начальном и конечном положениях.

Вопросы для самоконтроля

1) Что называется магнитным полем?

2) Какую форму и ориентацию имеют линии магнитной индукции поля, создаваемого током в прямолинейном проводе?

3) Поток и циркуляция вектора В. Теорема о циркуляции вектора В.

4) Пользуясь законом Ампера, определите размерность магнитной постоянной.

5) Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.

6) Какие свойства силы Лоренца?

7) Как определяется момент сил, действующих на контур с током

8) Ка определяется энергия контура с током в магнитном поле?

9) Что называется магнитным моментом?

10) Как движется заряженная частица в однородном постоянном магнитном поле.

11) Как определяется работа перемещения контура с током в магнитном поле.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Основная

1. Детлаф, А.А. Курс физики учеб. пособие / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский.-7-е изд. Стер.-М. : ИЦ «Академия».-2008.-720 с.

2. Савельев, И.В. Курс физики: в 3т.:учеб.пособие/И.В. Савельев.-4-е изд. стер. – СПб.; М. Краснодар: Лань.-2008

Т.1: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика. – 480 с.

3. Трофимова, Т.И. курс физики: учеб. пособие/ Т.И. Трофимова.- 15-е изд., стер.- М.: ИЦ «Академия», 2007.-560 с.

 

Дополнительная

 

1. Фейнман, Р.Фейнмановские лекции по физике / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс.– М.: Мир.

Т.1. Современная наука о природе. Законы механики. – 1965. –232 с.

Т. 2. Пространство, время, движение. – 1965. – 168 с.

Т. 3. Излучение. Волны. Кванты. – 1965. – 240 с.

2. Берклеевский курс физики. Т.1,2,3. – М.: Наука, 1984

Т. 1. Китель, Ч. Механика / Ч. Китель, У. Найт, М. Рудерман. – 480 с.

Т. 2. Парселл, Э. Электричество и магнетизм / Э. Парселл. – 448 с.

Т. 3. Крауфорд, Ф. Волны / Ф. Крауфорд – 512 с.

3. Фриш, С.Э. Курс общей физики: в 3 т.: учеб. / С.Э. Фриш, А.В. Тиморева.- СПб.: М.; Краснодар: Лань.-2009.

Т. 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны: учебник - 480 с.

Т.2: Электрические и электромагнитные явления: учебник. – 518 с.

Т. 3. Оптика. Атомная физика : учебник– 656 с.