Контур с током в магнитном поле

Поместим контур площади S с током I в однородное магнитное поле . Контур примет строго определенное положение, при котором его плоскость перпендикулярна силовым линиям поля. Из опытов известно, что максимальный момент сил, действующий на контур с током в магнитном поле: .

Магнитный момент контура (р) – векторная физическая величина, численно равная произведению силы тока I в контуре на его площадь S [р] = 1 А×м². Тогда .

Направление определяет правило правого винта: если рукоятку винта поворачивать по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта укажет направление .

· характеризует свойства контура в магнитном поле независимо от его формы.

Из опытов известно, что .

Тогда или , где a – угол между и .

· Равновесие контура возможно при .

Магнитный поток

Пусть контур площади S помещен в магнитное поле , причем плоскость контура перпендикулярна линиям индукции поля. Полагая равным количеству силовых линий поля, проходящих через единицу площади перпендикулярно расположенной поверхности, определим общее число линий поля, проходящих через контур: [Ф] = 1 Тл×м² = 1 В×с = 1 Вб – вебер.

Если не перпендикулярен к S, то , где - угол между (п.5.2.2.8.) и .

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) (Ф), проходящий через контур S, – величина, численно равная произведению модуля вектора индукции магнитного поля В на площадь контура S и на косинус угла a между вектором и нормалью к плоскости контура.

5.2.2.10. Работа по перемещению проводника
с током в магнитном поле

В магнитное поле (направлено к нам) поместим перпендикулярно два параллельных стержня и подключим к источнику напряжения. Замкнем их через подвижный проводник l. Он переместится на расстояние b под действием силы . Угол a между и l равен 90⁰; sina = 1 и работа А = F_А×b = В×I×l×b = В×I×DS, где DS = l×b – приращение площади магнитного поля, «заметенной» проводником. DS = S₂ – S₁; S₁ и S₂– площади охвата до и после совершения работы.

.

Работу можно определить на графике Ф(I), как площадь заштрихованной фигуры.

5.2.3. Действие магнитного поля
на движущийся заряд. Сила Лоренца

Магнитное поле действует на проводник с током I и можно предположить, что оно действует на любые движущиеся электрические заряды.

I = q×n×v×S (п.5.1.2.2). F_A = B×I×l×sina = B×q×n×v×S×lsina = B×q×v×Nsina, где a – угол между и направлением I; n×S×l = n×V = N – общее число заряженных частиц, составляющих заряд Q в объеме V.

Сила Лоренца (F_л) – сила, с которой магнитное поле действует на движущийся электрический заряд.

Тогда или .

Направление силы Лоренца (как и силы Ампера) определяется правилом левой руки. При этом направление четырех вытянутых пальцев должно совпадать с направлением движения положительно заряженной частицы (быть противоположным в случае отрицательно заряженной частицы).