Основными типами задач, рассматриваемых в этой теме, являются:
13) задачи на расчёт координат, скоростей и т.д. заряженных частиц, движущихся в магнитном и электрическом полях;
14) расчёт потока вектора магнитной индукции сквозь произвольную замкнутую поверхность;
15) расчёт ЭДС индукции, силы индукционного тока и т.д.
В электромагнитном поле на частицу действует сила Лоренца:
.Первое слагаемое – это сила, действующая со стороны электрического поля. Второе слагаемое – сила, действующая со стороны магнитного поля.
– вектор магнитной индукции, основная силовая характеристика магнитного поля. В школьном курсе физики закон Био–Саварра–Лапласа, позволяющий посчитать этот вектор в любой произвольной задаче, не рассматривается. Направление вектора магнитной индукции можно определить, зная направление тока по правилу буравчика, для наиболее простых конфигураций проводников:
16) прямолинейный проводник – силовые линии магнитного поля представляют собой концентрические окружности, перпендикулярные проводнику с центром на проводнике. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовым линиям. Правило буравчика – если буравчик вращать так, чтобы поступательное движение совпадало с направлением тока, то направление ручки буравчика показывает направление силовой линии;
17) круговой виток с током – в центре кругового витка с током силовая линия направлена вдоль оси витка. Правило буравчика – если буравчик вращать так, чтобы направление вращения ручки вращения совпадало с направлением тока, то направление поступательного движения укажет направление силовой линии.
Определение направления вектора магнитной индукции используется в качестве элемента решения задачи в достаточно сложных заданиях.
означает векторное произведение двух векторов. Модуль векторного произведения равен произведению модулей векторов и синуса угла между ними:
.Направление вектора
определяется правилом левой руки:
· если четыре пальца левой руки направить вдоль вектора скорости так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на положительно заряженную частицу.
Если в магнитном поле движется отрицательно заряженная частица, то четыре пальца нужно направить против скорости движения частицы. При этом вектор магнитной индукции не обязательно должен входить в ладонь под прямым углом.
Магнитный поток
или поток вектора магнитной индукции сквозь поверхность
:
,где
– угол между направлениями вектора магнитной индукции и нормалью к площади
.
Если магнитный поток пронизывает замкнутый контур площадью
, то в контуре возникает индукционный ток и ЭДС в контуре выражается законом Фарадея:
.Направление индукционного тока определяется правилом Ленца:
· индукционный ток всегда направлен так, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.
Правило Ленца означает следующее – если магнитный поток увеличивается, то возникший индукционный ток стремится увеличение потока уменьшить, и наоборот.
