Магнитное поле и его характеристики. Закон Ампера.

Опыт показывает, что, подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, которое называется магнитным.

Источники магнитного поля:

1) проводники с током; 2) намагниченные тела; 3) переменное электрическое поле.

Идеальные модели:

1) движущийся электрический точечный заряд q V (V – скорость);

2) Элемент тока Id l, где. d l – длина участка проводника, направление которого совпадает с направлением тока.

Силовая характеристика магнитного поля В – вектор магнитной индукции. Помещенный в какую-либо точку поля «пробный» элемент тока Id l испытывает действие силы:

d F = [ Id l, B ]. ( 4.1) В скалярной форме dF = Idl B sin α.

Если α = π/2, то Id l перпендикулярно вектору В, а значит dF максимальна. Таким образом:

– ( 4.2)

определение силовой характеристики магнитного поля В. Единица магнитной индукции – Тесла: 1 Тл = 1 Н/(А∙м).

Формула (4.1) – закон Ампера, d F – сила Ампера.

Если В = const – поле однородное. Направление d F находится по правилу векторного произведения – правилу левой руки (правило буравчика) (рис.4.1).

Магнитная сила d F не является центральной, т.е. не является консервативной.

Графически магнитное поле изображается в виде линий В – силовых линий магнитного поля (рис. 4.2). Это такие линии, которые проводятся так, чтовектор В в каждой точке силовой линии направлен по касательной к ней.Направлениесиловых линий и вектора В определяется поправилу буравчика.

Линии В не имеют начала и конца, таккакне существует магнитных зарядов.

Линии В либо замкнуты, либо идут из ∞ в ∞, либо бесконечно навиваются на некоторую поверхность, всюду плотно заполняя ее, но никогда не возвращаясь вторично в любую точку поверхности.

4.2. Поле точечного заряда, движущегося с V=const и V<< c

(нерелятивистский случай)

Этот закон получен из экспериментальных данных:

, (4.3)

где r – радиус-вектор, проведенный от заряда q к точке наблюдения, µ₀ – магнитная постоянная = 4π^.10^-7 Гн/м.

Закон (4.3) в скалярном виде:

,

где α – угол между векторами V и В.