Контур с током. Направление и магнитный момент поля.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 9Следующая ⇒

При исслед магнитного поля исп замкнутый контур с током. Он оказывает на поле ориентирующее действие, поворачивая его опред образом. Это исп-ся для определения направления поля. За направление поля в данной точке применяют то, вдоль кот расположена «+» нормаль к свободно подвешенному контуру с током.

На все стороны контура действуют опред силы. На стороны, длиной действуют силы, перпендикулярные этим сторонам и магнитному полю, т.е. стремящиеся растянуть/сжать контур. Ребра, длиной перпендикулярны индукции и на них действуют одинаковые силы, кот стремятся повернуть контур так, чтобы его плоскость была перпендикулярна индукции: F = BI . В результате появляется момент: .

Исходя из закона Ампера: , где S – площадь конура.

Величину, численно равную произведению силы тока в контуре на его S, называют магнитным моментом: ; sin .

Направление момента совпадает с положит нормалью. Под действием вращат момента контур поворачивается перпендикулярно полю, момент становится = 0 и вращение прекращается, а max момент достигается при °.

Индукция – величина, численно равная отнош max магнитного момента к моменту, действующему в контуре: B = [Тл].

Напряженность магнитного поля

Напряж-ть магнитного поля зависит от св-в среды и является характеристикой, создающейся внешними источниками поля по отнош к рассматриваемому объекту. Направление вектора напряж-ти совпадает с направлением вектора индукции и связано с ним соотнош: В= ₀Н, где – магнитная прониц-ть среды, показ во сколько раз индукция в этой среде больше или меньше, чем в вакууме; ₀ – абсолютная магнитная прониц-ть вакуума, ₀ = 4 [Гн/м]; Н – напряженность.

Если магнитное поле создается электрич током, его напряжение определяется з-ном Био-Савара-Лапласа: элемент проводника с током в некоторой точке магнитного поля, напряженность кот пропорциональна длине проводника, силе тока и квадрату расстояния до него: dH = , где –угол между током и радиус векторов точки. Т.о., чтобы определить напряженность поля, созданного некоторым проводником, надо его разбить на множество отрезков dL, определить Н, созданное каждым отрезком и сложить. Напряж-ть изм-ся в [А/м].

Поток вектора магнитной индукции

Поток вектора индукции через некоторую площадку, перпендикулярную магнитному поля, численно равен числу силовых линий, пронизывающих ее: Ф = BScos , Ф – магнитный поток, который для некоторой поверхности определен интегрированием; S – площадь площадки; - угол между площадкой и вектором В.

Если поверхность замкнута, то полный поток вектора магнитной индукции через нее равен 0, т.к. линии индукции всегда замкнуты. Единица измерения – [Вб].

Движение Z в магнитном поле и сила Лоренца

Движ-ся Z созд вокруг себя магн поле и если они движутся во внешнем поле, то между ними и этим полем возник некот взаимод.

Сила, действ на движущиеся в магнитном поле Z – сила Лоренца:

, где q – заряд движущейся частицы; – угол между векторами и индукцией; В – индукция внешнего поля. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если указат, средний, большой пальцы расположены под большими , указат направлен по полю, средний по направлению движения, то большой покажет направление силы (это справедливо для «+» Z; для отрицат – наоборот).Т.к. сила Лоренца , то она изменяет направление движения, но не совершает работу. Возможны 3 варианта расположения частиц в магн поле:

1)Частица движется вдоль линии магнитной индукции. между величинами и индукции равен 0 или 180°. Сила Лоренца на частицу не действует и она движется прямолинейно.

2)Частица движется линиям магнитной индукции. = 90°. . Она нормальна в траектории частицы и постоянна. Частица движется по окруж-ти с , с = и с .

3) Частица движется под произвольным к линии индукции. Здесь движение определяется 2-мя составляющими: равномерным по прямой и равномерным по окружности. Частица движется по спирали, ось кот совпадает с направлением индукции.

Эффект Холла

Этот эффект относится к гальваномагнитным явлениям, кот наблюдаются в проводящих материалах, помещенные в скрещенные электрическое и магнитное поля. Если через образец, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда вдоль первой оси пропускать ток, а вдоль другой приложить магнитное поле, то движущиеся в нем носители Z будут отклоняться вдоль 3-й оси под действием силы Лоренца. Носители будут отклоняться вдоль оси Z и т.о. появится поперечный ток, но т.к. образующиеся в направлении Z имеют конечные р-ры, то носители Z будут накапливаться на верхней грани и возникает их недостаток на нижней. Противоположные грани заряжаются и возникает поперечное электрическое поле, кот наз Холловским. Это поле растет до тех пор, пока не скомпенсируется действие силы Лоренца и поперечный ток не станет равным 0. Результирующее поле в образце будет повернуто в плоскости на некоторый угол. Холл установил, что поперечное поле будет определяться соотнош: , где - постоянная Холла, зав от св-в материала и t°, j – плотность тока вдоль оси X. , где n – концентрация свободных носителей Z в материале.

Т. о. по измерению эффекта Холла определяют знак носителя Z и их концентрацию.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒