Магнитное поле стержня с током

Предположим, что в стержне радиусом R течет постоянный ток с равномерно распределенной по сечению плотностью тока j

.

Внутри стержня магнитное поле увеличивается с расстоянием от оси по линейному закону, достигая максимального значения на поверхности, а вне стержня магнитное поле оказывается таким, как если бы полный ток протекал по оси стержня Зависимость модуля индукции магнитного поля от расстояния оси стержня представлена на рис.

Сила Лоренца

Опытным путем установлено, что на заряд q, движущийся со скоростью в магнитном поле с индукцией , действует сила Лоренца:

Направление вектора силы определяется направлением векторов , и знаком заряда q, а модуль , где - угол между векторами и .

Особенности силы :

а) сила Лоренца в магнитном поле действует только на движущиеся заряды, т. е. если заряд q покоится ( =0), то =0;

б) сила Лоренца всегда перпендикулярна векторам и , т.е. ; . Векторы и . лежат в плоскости S, а сила перпендикулярна этой плоскости. Направление силы зависит от знака заряда q и от взаимного расположения векторов и . Изменение знака заряда приводит к изменению направления силы Лоренца.

в) модуль силы Лоренца зависит от угла между векторами и , . В частности, если или , то . Это означает, что на заряды, движущиеся вдоль линий магнитного поля , не действует сила .

Магнитное поле действует только на заряды, движущиеся под некоторым углом к его линиям индукции.

Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки: левую руку располагают так, чтобы силовые линии индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление движения положительного заряда, тогда отогнутый на большой палец указывает направление силы Лоренца

Закон Ампера

Если проводник с током I находится в магнитном поле, то на каждый его электрон (носитель тока) действует сила Лоренца ,

где - заряд электрона, - скорость направленного движения электрона в электрическом поле проводника.

Сила Лоренца, действуя на носители тока в проводнике, перемещает его в магнитном поле.

Выделим в проводнике элемент тока , тогда Закон Ампера.

,

(где по определению плотности тока) -

Сила называется силой Ампера. Модуль вектора силы Ампера , где - угол между векторами и . Элементарная сила направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы и . Сила, действующая на проводник длиной , определяется в результате интегрирования по длине проводника

.

Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки.

Левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, тогда отогнутый на большой палец указывает направление силы Ампера

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: