Занятие 24. Магниты и магнитное поле .

а) Постоянные магниты

В отличие от электромагнитов, приобретающих магнитные свойства лишь при включении тока, постоянные магниты имеют эти свойства изначально и сохраняют их неограниченно долго.

Проделаем опыт с дугообразным магнитом, Положим его в коробочку с мелкими железными опилками. Встряхнем коробочку и достанем магнит. Мы увидим, что опилки прилипают не ко всей поверхности магнита, а лишь к некоторым его частям – полюсам магнита. Любой магнит имеет не менее двух полюсов.

Рис.24.1. Опилки на полюсах магнита.

Рис.24.2. Ориентированный по сторонам горизонта магнит

Подвесим полосовой магнит на длинной нити так, чтобы он мог свободно поворачиваться. Когда качания магнита прекратятся, он обязательно расположится так, что один из его полюсов укажет в сторону северной части горизонта, а другой – в сторону южной. Поэтому полюсы магнита называются северным (N) и южным (S) полюсами.

Поднося к подвешенному магниту второй магнит, мы легко обнаружим, что их одноименные полюса отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Этот опыт будет выглядеть эффектнее, если вместо тяжелых и неповоротливых полосовых магнитов использовать две легкие магнитные стрелки, свободно вращающиеся на остриях..

Рис. 24.3. Ориентированные относительно друг друга магнитные стрелки

б) Магнитное поле проводника с током:

Рис.24.4. Тока в проводе нет Рис.24.5 Ток в проводе есть

В штативе закрепим провод, концы которого можно подключать к источнику тока. Рядом с проводом разместим магнитную стрелку от компаса, надетую на иглу.

Пока ток не включен, разместим приборы так, чтобы стрелка указывала на провод (рис.23.4)

При подключении концов провода к источнику постоянного тока стрелка "отвернется" от провода (рис.23.5).

Если магнитные стрелки отклоняются от первоначального направления, значит, в этих точках пространства действуют какие-то силы. Другими словами, в пространстве вокруг провода с током существует силовое поле. Это поле вокруг проводника с током называют магнитным полем.

Магнитное поле обнаруживается благодаря магнитным явлениям:

- притяжению и отталкиванию проводов с токами или намагниченных тел,

- действию проводника с током на магнитную стрелку,

- электромагнитнойиндукции.

б) Магнитная индукция

Количественная оценка магнитной индукции:

Для оценки интенсивности магнитного поля введено понятие магнитной индукции. Магнитная индукция обозначается буквой В.

Магнитная индукция — векторная величина, характеризующая магнит­ное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Модулем вектора магнитной индукции является отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока в проводнике на длину этого участка.:

Где: В - магнитная индукция " Тесла" [ Тл ]

I - сила тока в проводнике, А

∆l – длина участка проводника, м

Линии магнитной индукции

Графически магнитное поле можно изобразить с помощью линий магнитной индукции.

Магнитное поле тока прямолинейного провода имеет линии маг­нитной индукции в виде окружностей, лежащих в плоскостях, пер­пендикулярных направлению тока, с центром на оси

провода.

Направление магнитной индукции в этом случае определяется с помощью правила буравчика:

если направление поступательного движения буравчика (винта) совместить с направлением тока в проводе, то вращение рукоятки (головки винта) покажет направление линий магнитной индук­ции.

Рис. 24. 6. Линии магнитной индукции прямолинейного проводника с током

в) Напряженность магнитного поля

Для расчета магнитный полей применяют и другую физическую величину – напряженность магнитного поля Н . Единицей напряженности магнитного поля является Ампер/метр (А/м)

Связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля для немагнитных материалов определяется выражением

Где: В – магнитная индукция, Тл

Н – напряженность магнитного поля, А/м.

- магнитная постоянная

г) Магнитный поток

Величина магнитной индукции, проходящей через поверхность площадью s, перпендикулярной вектору магнитной индукции, называется магнитным потоком Ф.

Рис.24.7. Магнитный поток

Величина магнитного потока определяется по формуле:

Ф=Вs

Где: Ф – магнитный потокВб, вебер.

В- магнитная индукция, Тл

s – площадь площадки, м²