Содержание курса

Почвоведение: системный подход

8. Магнитное поле

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.


Следующая страница: Примеры решения задач
Предыдущая страница: Задача № 43