Напряженность магнитного поля кольца с током

Напряженность магнитного поля – это силовая характеристика каждой точки магнитного поля. Величина вектора, его направление определяется по касательной к силовой линии магнитного поля: через касательную точку надо провести силовую линию магнитного поля, по правилу буравчика определить его направление и по касательной к ней построить вектор.

Величина определяется по формулам закона Био-Савара:

Напряженность точки магнитного поля – физическая величина, учитывающая интенсивность поля в зависимости от силы тока, формы и размеров проводника, по которому течет ток, и расстояние от него до рассчитываемой точки, и не учитывающая магнитных свойств среды.

Закон Био-Савара установлен экспериментально и даётся в дифференциальной форме, относится к бесконечно малым длинам элементов проводника.

Любой элемент проводника длиной dl, по которому течет ток силой I создаёт на расстоянии R магнитное поле напряжённостью dH, величина которой прямо пропорциональна произведению силы тока на длину элемента, обратно пропорциональна квадрату расстояния от элемента до рассматриваемой точки.

С помощью этого закона выводятся практические расчётные формулы:

1) Напряжённость магнитного поля кольцевого проводника с током в центре плоскости кольца.

Элемент dl в точке О создаёт магнитное поле напряжённостью dH. Любой другой элемент этого кольца создаёт магнитное поле такой же напряжённости, все векторы dH направлены в одну сторону, поэтому их можно сложить.

2) Напряжённость магнитного поля прямолинейного проводника.

если l >> a (в 10 и более раз):

3) Напряжённость магнитного поля соленоида.

если l >> d

4)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10469 — | 7923 — 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

Для расчета магнитных полей, наряду с магнитной индукцией применяется величина, называемая напряженностью магнитного поля.

Напряженность магнитного поля [H] – это отношение магнитной индукции к магнитной проницаемости среды

Напряженность магнитного поля – величина векторная. За единицу измерения напряженности магнитного поля в Международной системе единиц принят ампер на метр.

Если в бесконечно длинном прямолинейном проводе ничтожно малого кругового сечения, помещенном в однородную среду, протекает ток в 2π ампера, то в точках магнитного поля, удаленных от оси провода на расстояние 1 метра, напряженность магнитного поля равна 1 а/м.

Рассмотрим, как определяется направление магнитного поля для случая прямолинейного проводника и кольцевого тока.

Напряжение магнитного поля прямолинейного проводника с током определяет правило правого винта: если винт ввинчивается так, чтобы он поступательно перемещался по направлению тока, то направление вращения его головки будет совпадать с направлением магнитных силовых линий.

Напряженность магнитного поля в какой-либо точке оси МН кольцевого тока определяется по формуле

где I – ток в амперах;

R – радиус кольца в метрах;

α – угол, составленный осью кольца и прямой линией, проведенной к средней линии кольца из данной точки.

В центре кольца на его оси, где α = 90 0 , напряженность магнитного поля определяется по формуле

Направление магнитного поля внутри кольца определяется правилом буравчика: если вращательное движение буравчика совпадает с направлением тока в кольце, то поступательное движение буравчика совпадает с направлением магнитного поля внутри кольца.

Напряженность магнитного поля внутри соленоида большой длины в точках на его оси определяется по формуле

где W – число витков соленоида;

l – длина соленоида в метрах;

I – ток в амперах.

Неаправление магнитного поля внутри соленоида определяется по правилу правой руки:если правую руку положить на соленоид так, чтобы четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в нем, то отставленный большой палец покажет направление выхода магнитных силовых линий. Магнитные силовые линии выходят из северного полюса и замыкаются на южном

Величина, равная отношению тока к площади поперечного сечения проводника S, называется плотностью тока (обозначение δ).

Плотность тока можно определить следующим образом:

При этом предполагается, что ток равномерно распределен по сечению проводника. Плотность тока в проводах обычно измеряется в а/мм2.

Плотность тока — векторная величина. Вектор плотности тока и проводах, соединяющих источники энергии и потребителей, направлен нормально к площади поперечного сечения провода.

В неразветвленной электрической цепи ток и различных сечениях проводников плотность тока в различных сечениях проводников имеет одинаковое значение.

Если допустить, что величина постоянного тока в сечениях S1, и S2 неодинакова (рис. 1), то заряды, которые проходят за единицу времени через сечения S1 иS2, были бы различными. В результате в объеме проводника между этими сечениями накапливался бы положительный пли отрицательный заряд. При постоянном токе происходило бы бесконечное накопление зарядов, что невозможно при неизменяющемся токе.

Напряженность магнитного поля, то есть силу магнитного поля оценивают по густоте магнитных силовых линий в данной точке поля. Напряженность магнитного поля обоз­начают в формулах буквой Н. Напряженность магнитного поля показывает число силовых линий магнитного поля, проходящих через 1 см 2 поперечного сечения поля.

Магнитные силовые линии, пронизывающие какую-либо площадку, называются магнитным потоком через эту площадку. Магнитный поток через данную площадку будет, следова­тельно, тем больше, чем больше силовых линий проходит через нее. Магнитный поток обозначают буквой Ф.

Направление магнитных силовых линий связано с направ­лением тока в проводнике. Наиболее простым способом опре­деления направления магнитных силовых линий является использование правила буравчика (рисунок 1).

Рисунок 1. Определение направления магнитных силовых линий по правилу буравчика.

Правило буравчика состоит в следующем: если направ­ление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения буравчика совпа­дает с направлением магнитных силовых линий.

Интерактивная демонстрация правила буравчика. Нажать на выключатель!

Рисунок 2. Интерактивная демонстрация определения направления линий напряженности магнитного поля с помощью правила буравчика.

Для подачи тока нажмите на выключатель

Для изменения направления тока нажмите на источник напряжения

Придадим проводнику с током форму кольца (рисунок 2). Пользуясь правилом буравчика, мы легко установим, что маг­нитные силовые линии, создаваемые всеми участками провод­ника, имеют внутри кольца одинаковое направление. Значит, внутри кольца магнитное поле будет сильнее, чем снаружи.

Рисунок 3. Напряженность магнитного поля в витке с током.

Изготовим из проводника цилиндрическую спираль и про­пустим по ней электрический ток (рисунок 3). Ток по всем виткам будет проходить в одном и том же направлении. Это будет равносильно тому, что мы поместим ряд кольцевых проводни­ков на одну общую ось. Проводник, имеющий такую форму, называется соленоидом или катушкой.

Рисунок 4. Напряженность магнитного поля в катушке.

Пользуясь правилом буравчика, мы легко установим, что магнитные силовые линии, создаваемые всеми витками ка­тушки, имеют внутри нее одинаковое направление. Значит, внутри катушки будет более сильное магнитное поле, чем внутри одного витка. Между соседними витками катушки маг­нитные силовые линии направлены навстречу друг другу, и по­этому магнитное поле в этих местах будет очень ослаблено. Снаружи же катушки направление всех магнитных силовых линий будет одинаковым.

Магнитное поле катушки тем сильнее, чем больше сила тока, проходящего по ее виткам, и чем теснее, т. е. ближе друг к другу, расположены витки. Из двух катушек с одина­ковым током и одинаковым числом витков более сильное поле имеет катушка, у которой витки расположены ближе друг к другу, т. е. катушка, имеющая меньшую осевую длину.

Произведение силы тока в амперах на число витков, носит название ампервитков и характеризует магнитное действие электрического тока, то есть магнитодвижущую силу.

Пользуясь этим термином, можно сказать, что магнитное поле катушки тем сильнее, чем больше ампервитков прихо­дится на единицу ее осевой длины.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!