Lorentz forță - studopediya

Câmpul magnetic pe o taxa de mișcare

- forța exercitată de către câmpul magnetic pe o mișcare de particule încărcate electric.

în care q - taxa particulei;






V - viteza de a încărcăturii;
B - inducție magnetică;
a - unghiul dintre viteza încărcăturii și vectorul de inducție magnetică.

Direcția forței Lorentz este determinată de regula din stânga:

Dacă ați pus mâna stângă, astfel încât componenta perpendiculară a vectorului de viteză a inducerii a fost o parte din palmier și patru degete vor fi amplasate în direcția de viteza de deplasare a sarcină pozitivă (sau împotriva direcției ratei de sarcină negativă), îndoit degetul mare indică direcția forței Lorentz

.

Deoarece forța Lorentz este întotdeauna perpendicular pe viteza a taxei, aceasta nu funcționează (adică, nu se schimba valoarea vitezei de încărcare și energia cinetică).

În cazul în care o particulă încărcată în mișcare paralelă cu liniile de câmp magnetic, FL = 0 și o sarcină într-un câmp magnetic și dvizhetsyaravnomerno rectiliniu.

Dacă un mișcări încărcate de particule perpendiculare pe liniile de câmp magnetic, forța Lorentz este centripetă

și creează o accelerație centripetă egală

În acest caz, particula se mișcă într-un cerc.

.

Conform legii a doua a lui Newton: produsul vigoare ravnv Lorentz a masei particulelor în accelerația centripetă

atunci raza cercului

și perioada de revoluție a taxei într-un câmp magnetic

Deoarece curentul electric este o mișcare ordonată a taxelor, efectul câmpului magnetic asupra conductor parcurs de curent este rezultatul acțiunii sale asupra sarcinilor în mișcare individuale.

Dacă ați face conductor parcurs de curent într-un câmp magnetic (fig.96, a), vedem că în urma adăugării câmpurilor magnetice ale magnetului și conductorul va consolida câmpul magnetic care rezultă dintr-o parte a conductorului (în partea de sus a figurii) și slăbirea câmpului magnetic pe de altă parte conductor (desenul de mai jos). Ca urmare a celor două câmpuri magnetice vor curbura liniilor magnetice și încearcă să taie, va împinge în jos conductorul (Fig. 96 b).

Direcția de forța care acționează asupra unui conductor parcurs de curent într-un câmp magnetic poate fi determinată prin „regula stânga.“ În cazul în care mâna stângă poziționată într-un câmp magnetic, astfel încât liniile de câmp magnetic care provin de la polul nord, așa cum au fost în palma și patru degete extins coincid cu direcția curentului în conductorul, mâinile mari împreunate degetul va indica direcția forței. forță Amperi. acționând pe lungimea elementului conductor depinde de inducție magnetică B în conductor valoarea curentului I, lungimea elementului conductor și sinusul unghiul a dintre direcția lungimii elementului conductor și direcția câmpului magnetic. Această relație poate fi exprimată prin formula:

Pentru o lungime finită conductor liniar plasat perpendicular pe câmpul magnetic uniform, forța care acționează asupra conductorului, va fi egal cu:

Din ultima ecuație definim dimensiunea inducției magnetice.

Deoarece dimensiunea puterii

t. e. dimensiunea inducerii de același tip a fost primită de către noi din legea Biot și Savart.

Tesla (unitate de inducție magnetică)

Tesla, unitatea de inducție magnetică Sistemul internațional de unități, care este egală cu inducția magnetică la care fluxul magnetic prin aria secțiunii transversale a 1 m 2 este de la 1 la Weber. Este numit după Tesla. Legendă: afidelor rus, internațional T. 1 tesla = 104 gauss (gauss).

Momentul magnetic. dipole moment magnetic - cantitatea principală care caracterizează proprietățile magnetice ale materialului. Momentul magnetic este masurata in O # 8901; m2 sau J / T (SI) sau erg / gauss (GHS), 1 erg / Gs = 10 -3 J / T. unitate elementară specifică a momentului magnetic este magneton Bohr. În cazul conturului plat cu momentul magnetic curent electric este calculat ca

,

în care - curentul în circuit, - zona de contur, - un vector unitate normală pe planul buclei. Direcția momentului magnetic este, de obicei, pe de regulă dreapta: dacă butonul de degetul mare se rotesc în direcția curentă, direcția momentului magnetic va coincide cu direcția de deplasare înainte a degetului mare.

Pentru orice buclă închisă a momentului magnetic este:

,

în care - vectorul raza de la origine la elementul de circuit de lungime

În cazul general al distribuției curente într-un mediu:

,

în cazul în care - densitatea de curent în elementul de volum.

Deci, cu bucla de curent în câmpul magnetic exercită un cuplu. Circuit câmp orientat la un anumit punct într-un singur fel. Presupunem pentru direcția pozitivă a direcției normale a câmpului magnetic în acel moment. Cuplul este direct proporțională cu aria I. bucla de curent S și sinusul unghiului dintre câmpul magnetic și normal.

aici M - cuplu. sau un cuplu. - momentul magnetic al buclei (similar - un moment de dipol electric).

Câmpul neuniforma () formulă este valabilă în cazul în care mărimea circuitului este mică (când circuitul în interiorul câmpului poate fi considerată aproximativ uniformă). În consecință, circuitul cu un curent tinde încă să se întoarcă, astfel încât momentul său magnetic este direcționat de-a lungul liniilor vectoriale.

Dar, în plus, conturul acționează forța de rezultate (în cazul unui câmp omogen și. Această forță acționează pe circuit cu un curent sau un cuplu de un magnet permanent și le atrage în regiunea de câmp magnetic puternic.
Lucrul pe traseul de deplasare cu un curent într-un câmp magnetic.

Este ușor de demonstrat că activitatea pe circuit cu o mișcare de curent într-un câmp magnetic este egal. și în care - fluxurile magnetice prin zona buclei pozițiilor finale și inițiale. Această formulă este valabilă, în cazul în care curentul în circuit este constantă. și anume atunci când se deplasează circuitul nu este luată în considerare fenomenul de inducție electromagnetică.

Formula este valabilă pentru circuite mari într-un câmp magnetic puternic neomogen (presupunând I = const).

În cele din urmă, în cazul în care un contur curent pentru a nu se deplasa și modificați câmpul magnetic, adică, schimbarea fluxului magnetic prin suprafața din jurul conturului valorii pentru a obține în acest scop, este necesar să se efectueze același loc de muncă. Acest loc de muncă se numește o schimbare de locuri de muncă în fluxul magnetic asociat cu circuitul. Flux de inducție magnetică (flux magnetic) prin Ds zona se numește cantitate fizică scalară, care este egal cu

unde Bn = VCOs # 945; - proiecția vectorului în direcția normală la Ds suprafață (# 945; - unghiul dintre vectorii n și B), dS = DSN - vector al cărui modul este egal cu dS, și direcția acesteia coincide cu direcția n normale pe site. Vectorul de flux poate fi pozitiv sau negativ, în funcție de semnul cos # 945; (Dat prin alegerea direcția pozitivă a n normale). Vectorul de flux este de obicei asociat cu circuitul prin care curge curent. În acest caz, a fost specificat direcția pozitivă a normalei la conturul de contact: acesta este asociat cu regula actuală a șurubului drept. Prin urmare, fluxul magnetic, care este generat în buclă prin suprafața mărginită de el însuși, este întotdeauna pozitiv.

Un flux magnetic printr-un vector arbitrar FB suprafață țintă S este egal cu

Pentru un câmp uniform, și o suprafață plană, care este perpendicular pe vectorul B. Bn = B = const AND

Din acest flux magnetic formula unitate dată weber (Wb) 1 Wb - flux magnetic care trece prin suprafața plană de 1 m 2, care este perpendiculară pe câmpul magnetic uniform și de inducție este egal cu 1 tesla (1 tesla = 1 Wb • m 2) .

Teorema lui Gauss pentru câmpul vectorial B. flux al inducției magnetice prin orice suprafață închisă este zero:

Această teoremă este o reflectare a faptului că nu există taxe magnetice. prin liniile de flux magnetic nu au nici început sau sfârșit și sunt închise.

Prin urmare, vectorii pentru fluxurile B și E printr-o suprafață închisă în vortex și câmpuri potențiale obținute prin diverse formule.

Ca un exemplu, vom găsi flux vectorul B prin electrovalva. Un câmp magnetic uniform de inducție în interiorul solenoidului cu un miez cu o permeabilitate magnetică # 956;, egal

Fluxul magnetic printr-o bobina solenoidului este egală cu suprafața S

iar fluxul magnetic total, care este legat cu toate bobinele electromagnetice și numit flux,