Почему магнитные линии замкнуты

Свойства линий магнитной индукции:

· нигде не пересекаются

· выходят из северного магнитного полюса N и входят в южный магнитный полюс S

· густота линий пропорциональна модулю вектора В

Магнитные линии можно «увидеть» по расположению стальных опилок или магнитных стрелок вокруг проводников с током.

КРУГОВОЙ ТОК СОЛЕНОИД

Направлениемагнитных силовых линий или линий вектора магнитной индукции определяется по правилу правого винта. Так если большой палец правой руки расположить по направлению тока в проводе, то четыре пальца правой руки обхватывающие проводник, покажут направление магнитных линий поля вокруг проводника.

Правило правого винта обладает свойством инверсии. Так если большой палец правой руки расположить по направлению тока в проводе, то четыре пальца правой руки обхватывающие проводник, покажут направление магнитных линий поля вокруг проводника.

Магнитное поле, в каждой точке которого вектор магнитной

индукции одинаков, называется однородным. Линии магнитной индукции однородного поля представляют собой параллельные прямые, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга. Чем гуще они располагаются, тем больше магнитная индукция.

Примером однородного магнитного поля является магнитное

поле внутри длинного соленоида — катушки с током.

Закон Гаусса для магнитного поля в дифференциальной и интегральной форме

Линии вектора не имеют ни начала, ни конца, т.к. они замкнуты.

Поток любого вектора через поверхность равен разности числа линий, начинающихся у поверхности, и числа линий, оканчивающихся внутри поверхности:

В соответствии с вышеизложенным, можно сделать заключение, что поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю.

Таким образом, для любого магнитного поля и произвольной замкнутой поверхности S имеет место условие:

Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции в интегральной форме. Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю.

Этот результат является математическим выражением того, что в природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на которых начинались и заканчивались бы линии магнитной индукции.

Заменив поверхностный интеграл в объемным, получим:

Читайте также:  Плинтус из анодированного алюминия

Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции в дифференциальной форме.Магнитное поле обладает тем свойством, что дивергенция его вектора всюду равна нулю:

Компьютерная модель магнитного поля Земли, подтверждающая его вихревой характер, изображена на рисунке.

Закон Био-Савара-Лапласа

Французы Био и Савар провели в 1820 году серию кропотливых и

разнообразных экспериментов по определению индукции магнитного

поля, созданного проводниками различной формы и конфигурации

с током. Био и Савар экспериментально определили, что магнитная индукция зависит от:

1) тока I, протекающего по проводнику,

2) формы и размеров проводника,

3) положения точки относительно проводника,

4) состояния окружающей среды (магнитной проницаемости).

Выявить закономерность, проанализировав весь этот

богатый массив эмпирической информации, удалось Лапласу.

Лаплáс Пьер-Симóн(1749–1827) – французский математик, физик и астроном; известен работами

в области небесной механики, дифференциальных уравнений, один из создателей теории

вероятностей. Именно Лаплас ввёл этот термин «Небесная механика».

Он пришёл к выводу, что определить магнитное поле, созданное

проводником произвольной формы с током, можно суммируя

индукцию магнитного поля d от каждого отдельного «элемента

тока» Idl в произвольной точке пространства А, задаваемой радиус-

вектором .

Закон Био–Савара – Лапласа (БСЛ).

где μ = 4π∙10 -7 [Гн / м; Н/А 2 ] – магнитная постоянная,μ- магнитная проницаемость μ= В в средев вакууме

Модуль магнитной индукцииот элемента тока

НАПРАВЛЕНИЕ ВЕКТОРА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ПРАВИЛУ ПРАВОГО ВИНТА ДЛЯ ВЕКТОРНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ

Для нахождения результирующего

магнитного поля созданного всем проводником следует, пользуясь

принципом суперпозиции полей, найти сумму векторов

от всех элементов тока, на которые предварительно разбивается

проводник. Таким образом, принципиально может быть решён

вопрос для проводников произвольной формы.

Пример 1. Найти индукцию магнитного поля прямолинейного

проводника с током

“Разобьём” проводник на малые элементы и

определим индукцию магнитного поля в точке А для каждого из

них в соответствии с законом Био–Савара–Лапласа.

Направление векторов определим по «правилу буравчика».

Все векторы от произвольных элементарных участков имеют одинаковое направление ОТ НАС. Поэтому сложение векторов можно заменить сложением модулей.

Читайте также:  Паяльный фен из обычного фена

Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии b от провода. Из рисунка видно, что:

Подставив найденные значения r и dl в закон Био–Савара–Лапласа, получим:

Для проводника конечной длины угол α изменяется

Для бесконечно длинного проводникаα1=0, α2 = π, тогда

или, что удобнее для расчетов,

Линии магнитной индукции прямого тока представляют собой систему концентрических окружностей, охватывающих ток.

Дата добавления: 2016-12-31 ; просмотров: 2115 | Нарушение авторских прав

«Физика — 11 класс»

Электрическое поле характеризуется напряженностью электрического поля.
Напряженность электрического поля — это величина векторная. Магнитное поле характеризуется магнитной индукцией.
Магнитная индукция — это векторная величина, она обозначается буквой .

Направление вектора магнитной индукции

За направление вектора магнитной индукци принимается направление, которое показывает северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.

Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.

Используя рамку с током или магнитную стрелку, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля.
В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности, плоскость которой перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода.

Правило буравчика

Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика.

Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика указывает направление вектора магнитной индукции.

Линии магнитной индукции

Магнитное поле можно показать с помощью линий магнитной индукции.
Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором в данной точке поля. Линии вектора магнитной индукции аналогичны линиям вектора напряженности электростатического поля.

Линии магнитной индукции можно сделать видимыми, воспользовавшись железными опилками.

Магнитное поле прямолинейного проводника с током

Для пряого проводника с током линии магнитной индукции являются концентрическими окружностями, лежащими в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током. Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.

Читайте также:  Пластиковый уголок внутренний из пвх

Магнитное поле катушки с током (соленоида)

Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным.
Линии магнитной индукции такого поля параллельны и находятся на равных расстояниях друг от друга.

Магнитное поле Земли

Линии магнитной индукции поля Земли подобны линиям магнитной индукции поля соленоида.
Магнитная ось Земли составляет с осью вращения Земли угол 11,5°.
Периодически магнитные полюсы меняют свою полярность.

Вихревое поле

Силовые линии электростатического поля всегда имеют источники: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
А линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца, они всегда замкнуты.
Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревыми.
Магнитное поле — вихревое поле.
Магнитное поле не имеет источников.
Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе не существует.

Итак, магнитное поле — это вихревое поле, в каждой его точке вектор магнитной индукции указывает магнитная стрелка, направление вектора магнитной индукции можно определить по правилу буравчика.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

1) всегда незамкнуты и направлены от северного магнитного полюса к южному
2) всегда незамкнуты и направлены от южного магнитного полюса к северному
3)всегда замкнуты и направлены от северного магнитного полюса к южному
4)всегда замкнуты и направлены от южного магнитного полюса к северному

На рисунке 7 указано положение магнитных линий поля, созданного полюсами постоянного магнита. Определите направление этих линий. *

Вверх На нас Вниз От нас

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector