Вычислим поле, создаваемое током, текущим по тонкому прямолинейному проводу бесконечной длины.
Индукция магнитного поля в произвольной точке А (рис. 6.12), создаваемого элементом проводника dl, будет равна
Рис. 6.12. Магнитное поле прямолинейного проводника
Поля от различных элементов имеют одинаковое направление (по касательной к окружности радиусом R, лежащей в плоскости, ортогональной проводнику). Значит, мы можем складывать (интегрировать) абсолютные величины 
Выразим r и sin 
через переменную интегрирования l
Тогда (6.7) переписывается в виде
Картина силовых линий магнитного поля бесконечно длинного прямолинейного проводника с током представлена на рис. 6.13.
Рис. 6.13. Магнитные силовые линии поля прямолинейного проводника с током:
1 — вид сбоку; 2, 3 — сечение проводника плоскостью, перпендикулярной проводнику
Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):
Рис. 6.14. Обозначения направления тока в проводнике
Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):
Напомним выражение для напряженности электрического поля тонкой нити, заряженной с линейной плотностью заряда 
Сходство выражений очевидно: мы имеем ту же зависимость от расстояния до нити (тока), линейная плотность заряда заменилась на силу тока. Но направления полей различны. Для нити электрическое поле направлено по радиусам. Силовые линии магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током образуют систему концентрических окружностей, охватывающих проводник. Направления силовых линий образуют с направлением тока правовинтовую систему.
На рис. 6.15 представлен опыт по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током. Толстый медный проводник пропущен через отверстия в прозрачной пластинке, на которую насыпаны железные опилки. После включения постоянного тока силой 25 А и постукивания по пластинке опилки образуют цепочки, повторяющие форму силовых линий магнитного поля.
Вокруг прямого провода, перпендикулярного пластинке, наблюдаются кольцевые силовые линии, расположенные наиболее густо вблизи провода. При удалении от него поле убывает.
Рис. 6.15. Визуализация силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника
На рис. 6.16 представлены опыты по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг проводов, пересекающих картонную пластинку. Железные опилки, насыпанные на пластинку, выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля.
Рис. 6.16. Распределение силовых линий магнитного поля
вблизи пересечения с пластинкой одного, двух и нескольких проводов
Магнитное поле прямолинейного тока
Что такое магнитное поле прямолинейного тока?
Что такое магнитное поле прямого тока?
Магнитное поле прямолинейного тока рассмотрим на примере (см. рисунок). 
Имеется проводник с током. Рассмотрим контур в виде окружности с радиусом r, эта окружность совпадает с силовой линией магнитного поля проводника с током I. В каждой точке нашего контура напряженность магнитного поля одинакова. Магнитодвижущая сила F вдоль контура по закону полного тока:
Напряженность Hr выносим за знак суммирования, т.к. она одинакова для всех точек контура, а ΣΔL равна длине окружности радиуса r:
Полный ток Σ I равен алгебраической сумме токов, проходящих через поверхность, ограниченную контуром r. В нашем случае это только ток I:
Отсюда получаем напряженность магнитного поля в любой точке нашего контура:
Вот эта формула и описывает магнитное поле прямолинейного тока. Правда она справедлива только для проводника, длина которого много больше радиуса контура r.
Если же длина проводника и радиус контура, на котором мы исследуем магнитное поле прямолинейного тока, близки по величине, то для определения напряженности магнитного поля используют формулу, вытекающую из закона Био-Савара:
Точку А, находящуюся на контуре радиуса r, соединяем линиями с концами проводника, получаем углы α и β. Если удлинять проводник или приближать точку А к проводнику, то углы α и β будут стремиться к нулю, а выражение (cosα + cosβ) будет стремиться к двум, ведь косинус нуля равен единице. Тогда получаем:
т.е. переходим к формуле напряженности магнитного поля проводника бесконечной длины.
Магнетизм
Характеристики магнитного поля (напряженность, индукция). Силовые линии, напряженность и магнитная индукция прямого тока, в центре кругового тока.
ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Магнитная индукция — векторная величина: в каждой точке поля вектор магнитной индукции направлен по касательной к магнитным силовым линиям.
Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому воздействию на внесенные в него проводники с током или постоянные магниты. Название «магнитное поле» связывают с ориентацией магнитной стрелки под действием поля, создаваемого током. Это явление было впервые обнаружено датским физиком Х. Эрстедом (1777-1851).
При исследовании магнитного поля были установлены два факта:
1. Магнитное поле действует только на движущиеся заряды;
2. Движущиеся заряды, в свою очередь создают магнитное поле.
Таким образом, мы видим, что магнитное поле существенно отличается от электростатического поля, которое действует как на движущиеся, так и на покоящиеся заряды.
Магнитное поле– силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом.
Любое магнитное поле обладает энергией, которая проявляет себя при взаимодействии с другими телами. Под влиянием магнитных сил движущиеся частички меняют направление своего потока. Магнитное поле появляется лишь вокруг тех электрических зарядов, которые находятся в движении. Всякое изменение электрического поля влечет за собой появление магнитных полей.
Обратное утверждение также верно: изменение магнитного поля — предпосылка к возникновению электрического. Такое тесное взаимодействие привело к созданию теории электромагнитных сил, с помощью которых и сегодня успешно объясняются различные физические явления.
Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно, обозначается символом Н.
Магнитное поле прямого и кругового токов.
Магнитное поле прямого тока, т е тока текущего по прямому проводу бесконечной длины
— магнитное поле элемента тока 
,dl – элемент длины провода 
— проинтегрировав в этих пределах последнее выражение получим магнитное поле равное:
-магнитное поле прямого тока
от всех элементов тока будет образовываться конус векторов 
, результирующий вектор направлен вверх по осиZ. Сложим проекции векторов 
на осьZ, тогда каждая проекция имеет вид:
угол между 
и радиус векторомrравен 
.
Интегрируя по dl и учитывая 
, получим
— магнитное поле на оси кругового витка
–
Линии напряженности магнитного поля
Силовые линии магнитного поля – окружности. Линиями магнитного поля линии, проведенные так, что касательные к ним в каждой точке указывают направление поля в этой точке. линии поля чертятся так, чтобы их густота, т. е. число линий, проходящих через единицу площади, давала модуль магнитной индукции магнитного поля. Таким образом, мы будем получать «магнитные карты», способ построения и употребления которых аналогичен «электрическим картам» Главное отличие магнитного поля то, что линии его всегда оказываются замкнутыми. 
построение линий магнитного поля
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9492 — 
| 7458 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно