Линии на магнитна индукция на проводник с ток. Магнитната индукция на полето, създадено от безкрайно дълъг прав проводник с ток, е –
Големината на индукцията на магнитното поле зависи ли от средата, в която се образува? За да отговорим на този въпрос, нека направим следния експеримент. Нека първо определим силата (виж фиг. 117), с която магнитното поле действа върху проводник с ток във въздуха (по принцип това трябва да се направи във вакуум), а след това силата на магнитното поле върху този проводник , например във вода, съдържаща железен оксид на прах ( На фигурата съдът е показан с пунктирана линия). В среда от железен оксид магнитното поле действа върху проводник с ток с по-голяма сила. В този случай големината на индукцията на магнитното поле е по-голяма. Има вещества, например сребро, мед, в които е по-малко, отколкото във вакуум. Големината на индукцията на магнитното поле зависи от средата, в която се образува.
Величината, показваща колко пъти индукцията на магнитното поле в дадена среда е по-голяма или по-малка от индукцията на магнитното поле във вакуум, се нарича магнитна проницаемост на средата.Ако индукцията на магнитното поле на средата е B, а вакуумът е B 0, тогава магнитната пропускливост на средата
Магнитната проницаемост на среда μ е безразмерна величина. За различни веществаразлично е. И така, за мека стомана - 2180, въздух - 1,00000036, мед - 0,999991 . Това се обяснява с различни веществаса неравномерно магнетизирани в магнитно поле.
Нека да разберем от какво зависи индукцията на магнитното поле прав проводникс ток. Близо до прав участъкИ в завъртане на проводник (фиг. 122) поставяме индикатор С на индукцията на магнитното поле. Да пуснем тока. Магнитното поле на секция А действа върху индикаторната рамка и я завърта, което води до отклонение на стрелката от нулева позиция. Променяйки силата на тока в рамката с реостат, забелязваме, че с колко пъти се увеличава токът в проводника, отклонението на индикаторната игла се увеличава със същото количество: V~I.
Поддържайки тока постоянен, ще увеличим разстоянието между проводника и рамката. Според показанията на индикатора забелязваме, че индукцията на магнитното поле е обратно пропорционална на разстоянието от проводника до изследваната точка на полето: V~ I/R. Големината на индукцията на магнитното поле зависи от магнитните свойства на средата - от нейната магнитна проницаемост. Колкото по-голяма е магнитната пропускливост, толкова по-голяма е индукцията на магнитното поле: B~μ.
Теоретично и чрез по-точни експерименти френските физици Био, Савар и Лаплас установиха, че големината на индукцията на магнитното поле на прав проводник с малко напречно сечение в хомогенна среда с магнитна проницаемост μ на разстояние R от него е равна на
Тук μ 0 е магнитната константа. Да я намерим числова стойности име в системата SI. Тъй като индукцията на магнитното поле в същото време е равна на 
тогава, приравнявайки тези две формули, получаваме
Следователно магнитната константа От дефиницията на ампер знаем, че сегментите паралелни проводницидължина l = 1 mдокато сте на разстояние R = 1 mедин от друг, взаимодействат със сила F = 2*10 -7 n,когато през тях тече ток I = 1 а.Въз основа на това изчисляваме μ 0 (като μ = 1):
Сега нека разберем какво определя индукцията на магнитното поле вътре в намотка с ток. Нека сглобим електрическа верига (фиг. 123). Като поставим рамката на индикатора за индукция на магнитното поле вътре в намотката, затваряме веригата. Увеличавайки силата на тока с 2, 3 и 4 пъти, забелязваме, че индукцията на магнитното поле вътре в намотката се увеличава съответно със същото количество: V~I.
След като определихме индукцията на магнитното поле вътре в намотката, увеличаваме броя на завъртанията на единица дължина. За да направите това, свържете две еднакви намотки последователно и поставете едната от тях в другата. С помощта на реостат ще зададем текущата сила на предишното ниво. При същата дължина на намотката l, броят на навивките n в нея се е удвоил и в резултат на това броят на навивки на единица дължина на намотката се е удвоил.
Магнитно поле на електрически ток
Магнитно поле се създава не само от естествени или изкуствени, но и от проводник, ако през него преминава електрически ток. Следователно има връзка между магнитните и електрическите явления.
Не е трудно да се провери дали около проводник, през който протича ток, се образува магнитно поле. Поставете прав проводник над движещата се магнитна стрелка, успоредно на нея, и прекарайте електрически ток през него. Стрелката ще заеме позиция, перпендикулярна на проводника.
Какви сили могат да накарат магнитната стрелка да се завърти? Очевидно силата на магнитното поле, което възниква около проводника. Изключете тока и магнитната стрелка ще се върне в нормалното си положение. Това предполага, че когато токът е бил изключен, магнитното поле на проводника също е изчезнало.
По този начин електрическият ток, преминаващ през проводник, създава магнитно поле. За да разберете в каква посока ще се отклони магнитната стрелка, приложете правилото дясна ръка. Ако поставите дясната си ръка върху проводника с дланта надолу, така че посоката на тока да съвпада с посоката на пръстите, тогава сгънатите палецще покаже посоката на отклонение на северния полюс на магнитна стрелка, поставена под проводника.Използвайки това правило и знаейки полярността на стрелката, можете също да определите посоката на тока в проводника.
Магнитно поле прав проводникима формата на концентрични кръгове.Ако поставите дясната си ръка върху проводника с дланта надолу, така че токът сякаш излиза от пръстите, тогава свитият палец ще сочи към Северен полюсмагнитна игла.Такова поле се нарича кръгово магнитно поле.
Посока електропроводикръгово поле зависи от проводника и се определя от т.нар gimlet rule. Ако мислено завиете гимлета по посока на тока, тогава посоката на въртене на дръжката му ще съвпадне с посоката на линиите на магнитното поле.Прилагайки това правило, можете да разберете посоката на тока в проводник, ако знаете посоката на линиите на полето, създадени от този ток.
Връщайки се към опита с магнитната стрелка, можем да се убедим, че тя винаги е разположена със северния си край по посока на силовите линии на магнитното поле.
Така, Около прав проводник, през който преминава електрически ток, възниква магнитно поле. То има формата на концентрични кръгове и се нарича кръгово магнитно поле.
кисели краставички г. Магнитно поле на соленоида
Магнитно поле възниква около всеки проводник, независимо от неговата форма, при условие че през него преминава електрически ток.
В електротехниката имаме работа с такива, състоящи се от няколко навивки. За да изучим магнитното поле на намотката, която ни интересува, нека първо разгледаме каква форма има магнитното поле на един завой.
Нека си представим намотка от дебела тел, която пробива лист картон и е свързана към източник на ток. Когато електрически ток преминава през намотка, около всяка отделна част от намотката се образува кръгово магнитно поле. Съгласно правилото на „Gimlet“ не е трудно да се определи, че магнитните силови линии вътре в бобината имат една и съща посока (към нас или далеч от нас, в зависимост от посоката на тока в бобината) и излизат от едната страна на намотката и влезте в другата страна. Поредица от такива завои, оформени като спирала, е т.нар соленоид (бобина).
Около соленоида, когато през него преминава ток, се образува магнитно поле. Получава се в резултат на събирането на магнитните полета на всеки оборот и е оформен като магнитното поле на праволинеен магнит. Силовите линии на магнитното поле на соленоида, както при праволинеен магнит, напускат единия край на соленоида и се връщат към другия. Вътре в соленоида те имат една и съща посока. По този начин краищата на соленоида имат полярност. Краят, от който излизат силовите линии, е Северен полюссоленоид, а краят, в който влизат електропроводите, е южният му полюс.
Соленоидни полюсиможе да се определи от правило на дясната ръка, но за това трябва да знаете посоката на тока в неговите завои. Ако поставите дясната си ръка върху соленоида с дланта надолу, така че токът сякаш излиза от пръстите, тогава свитият палец ще сочи към северния полюс на соленоида. От това правило следва, че полярността на соленоида зависи от посоката на тока в него. Не е трудно да се провери това практически, като се постави магнитна стрелка към един от полюсите на соленоида и след това се промени посоката на тока в соленоида. Стрелката моментално ще се завърти на 180°, т.е. ще покаже, че полюсите на соленоида са се променили.
Соленоидът има свойството да привлича леки железни предмети. Ако вътре в соленоида се постави стоманена пръчка, след известно време, под въздействието на магнитното поле на соленоида, прътът ще се намагнетизира. Този метод се използва в производството.
Електромагнити
Това е намотка (соленоид) с желязна сърцевина, поставена вътре в нея. Формите и размерите на електромагнитите са разнообразни, но общата структура на всички тях е една и съща.
Електромагнитната намотка е рамка, най-често изработена от пресовано дърво или влакна и има различни формив зависимост от предназначението на електромагнита. Рамката е навита в няколко слоя изолирана медна жица - намотката на електромагнита. Той има различен брой навивки и е направен от тел с различни диаметри, в зависимост от предназначението на електромагнита.
За да се предпази изолацията на намотката от механични повреди, намотката е покрита с един или повече слоя хартия или някакъв друг изолационен материал. Началото и краят на намотката се извеждат и свързват към изходни клеми, монтирани на рамката, или към гъвкави проводници с накрайници в краищата.
Електромагнитната бобина е монтирана върху сърцевина, направена от меко, отгрято желязо или сплави на желязо със силиций, никел и др. Такова желязо има най-малък остатък. Ядрата най-често се изработват от композитни тънки листове, изолирани един от друг. Формите на сърцевините могат да бъдат различни в зависимост от предназначението на електромагнита.
Ако през намотката на електромагнита премине електрически ток, около намотката се образува магнитно поле, което магнетизира ядрото. Тъй като сърцевината е направена от меко желязо, тя ще се магнетизира моментално. Ако след това изключите тока, магнитните свойства на ядрото също бързо ще изчезнат и то ще престане да бъде магнит. Полюсите на електромагнит, подобно на соленоид, се определят от правилото на дясната ръка. Ако промените намотката на електромагнит, тогава полярността на електромагнита ще се промени в съответствие с това.
Действието на електромагнита е подобно на действието на постоянния магнит. Между тях обаче има голяма разлика. Постоянният магнит винаги има магнитни свойства, а електромагнит само когато през намотката му преминава електрически ток.
В допълнение, силата на привличане на постоянния магнит е постоянна, тъй като магнитният поток на постоянния магнит е постоянен. Силата на привличане на електромагнита не е постоянна стойност. Същият електромагнит може да има различна силаатракция. Силата на привличане на всеки магнит зависи от големината на неговия магнитен поток.
Силата на привличане и следователно нейният магнитен поток зависи от големината на тока, преминаващ през намотката на този електромагнит. Колкото по-голям е токът, толкова по-голяма е силата на привличане на електромагнита и, обратно, колкото по-малък е токът в намотката на електромагнита, толкова по-малко сила привлича магнитните тела към себе си.
Но за електромагнитите, които са различни по структура и размер, тяхната сила на привличане зависи не само от големината на тока в намотката. Ако, например, вземем два електромагнита с еднакъв дизайн и размер, но единият с малък брой намотки, а другият с много по-голям брой, тогава е лесно да се види, че при същия ток силата на привличане на последното ще бъде много по-голямо. Наистина, отколкото по-голям бройнамотки на намотката, толкова по-голямо е магнитното поле, създадено около тази намотка при даден ток, тъй като то е съставено от магнитните полета на всяка намотка. Това означава, че магнитният поток на електромагнита и следователно силата на неговото привличане ще бъдат по-големи, колкото по-голям е броят на завъртанията на намотката.
Има и друга причина, която влияе върху големината на магнитния поток на електромагнита. Това е качеството на неговата магнитна верига. Магнитната верига е пътя, по който се затваря магнитният поток. Магнитната верига има определена магнитно съпротивление. Магнитното съпротивление зависи от магнитната проницаемост на средата, през която преминава магнитният поток. Колкото по-голяма е магнитната проницаемост на тази среда, толкова по-ниско е нейното магнитно съпротивление.
Тъй като мМагнитната проницаемост на феромагнитните тела (желязо, стомана) е многократно по-голяма от магнитната проницаемост на въздуха, така че е по-изгодно да се правят електромагнити, така че тяхната магнитна верига да не съдържа въздушни секции. Продуктът от силата на тока и броя на завъртанията на намотката на електромагнита се нарича магнитодвижеща сила. Магнитодвижещата сила се измерва в броя на ампер-оборотите.
Например, ток от 50 mA преминава през намотката на електромагнит с 1200 оборота. М магнитодвижеща сила такъв електромагните равно на 0,05 x 1200 = 60 ампер-оборота.
Действието на магнитодвижещата сила е подобно на действието електродвижеща силав електрическа верига. Точно както ЕМП причинява електрически ток, магнитодвижещата сила създава магнитен поток в електромагнита. Точно както в електрическа верига, когато емф се увеличава, стойността на тока се увеличава, така и в магнитна верига, когато магнитодвижещата сила се увеличава, магнитният поток се увеличава.
Действие магнитно съпротивлениеподобно на действие електрическо съпротивлениевериги. Точно както токът намалява с увеличаване на съпротивлението на електрическата верига, така намалява и токът в магнитната верига. Увеличаването на магнитното съпротивление води до намаляване на магнитния поток.
Зависимостта на магнитния поток на електромагнит от магнитодвижещата сила и неговото магнитно съпротивление може да се изрази с формула, подобна на формулата на закона на Ом: магнитодвижеща сила = (магнитен поток / магнитно съпротивление)
Магнитният поток е равен на магнитодвижещата сила, разделена на магнитното съпротивление.
Броят на навивките на намотката и магнитното съпротивление за всеки електромагнит е постоянна стойност. Следователно магнитният поток на даден електромагнит се променя само с промяна на тока, преминаващ през намотката. Тъй като силата на привличане на електромагнита се определя от неговия магнитен поток, за да се увеличи (или намали) силата на привличане на електромагнита, е необходимо съответно да се увеличи (или намали) токът в неговата намотка.
Поляризиран електромагнит
Поляризираният електромагнит е връзка между постоянен магнит и електромагнит. Проектиран е по този начин. Така наречените полюсни удължители от меко желязо са прикрепени към полюсите на постоянен магнит. Всеки полюсен удължител служи като сърцевина на електромагнит, върху него е монтирана намотка с намотка. И двете намотки са свързани една към друга последователно.
Тъй като разширенията на полюсите са директно свързани с полюсите на постоянен магнит, те имат магнитни свойства дори при липса на ток в намотките; В същото време тяхната сила на привличане е постоянна и се определя от магнитния поток на постоянен магнит.
Действието на поляризиран електромагнит е, че когато токът преминава през неговите намотки, силата на привличане на неговите полюси се увеличава или намалява в зависимост от големината и посоката на тока в намотките. Действието на други електромагнити се основава на това свойство на поляризирания електромагнит. електрически устройства.
Ефектът на магнитното поле върху проводник с ток
Ако поставите проводник в магнитно поле, така че да е разположен перпендикулярно на линиите на полето, и прекарате електрически ток през този проводник, проводникът ще започне да се движи и ще бъде изтласкан извън магнитното поле.
В резултат на взаимодействието на магнитното поле с електрическия ток, проводникът започва да се движи, т.е. Електрическа енергиясе превръща в механичен.
Силата, с която един проводник се изтласква от магнитно поле, зависи от големината на магнитния поток на магнита, силата на тока в проводника и дължината на частта от проводника, която пресичат силовите линии.Посоката на действие на тази сила, т.е. посоката на движение на проводника, зависи от посоката на тока в проводника и се определя от правило на лявата ръка.
Ако държите дланта на лявата си ръка така, че линиите на магнитното поле да влизат в нея, а протегнатите четири пръста са обърнати към посоката на тока в проводника, тогава огънатият палец ще покаже посоката на движение на проводника. Когато прилагаме това правило, трябва да помним, че силовите линии излизат от северния полюс на магнита.
Можете да покажете как да използвате закона на Ампер, като определите магнитното поле в близост до проводник. Нека зададем въпроса: какво е полето извън дълъг прав проводник с цилиндрично напречно сечение? Ще направим едно предположение, може би не толкова очевидно, но все пак правилно: силовите линии B обикалят жицата в кръг. Ако направим това предположение, тогава законът на Ампер [уравнение (13.16)] ни казва каква е величината на полето. Поради симетрията на задачата, поле B има една и съща стойност във всички точки на окръжността, концентрични на проводника (фиг. 13.7). Тогава можем лесно да вземем линейния интеграл от B·ds. Тя е просто равна на стойността на B, умножена по обиколката. Ако радиусът на окръжността е r,Че
Общият ток през веригата е просто токът / в проводника, така че
Силата на магнитното поле намалява обратно пропорционално на r,разстояние от оста на проводника. Ако желаете, уравнение (13.17) може да бъде написано във векторна форма. Припомняйки си, че B е насочено перпендикулярно на I и r, имаме
Откроихме фактора 1/4πε 0 с 2, защото се появява често. Струва си да запомните, че е точно 10 - 7 (в единици SI), тъй като се използва уравнение от вида (13.17) за дефиницииединици ток, ампер. На разстояние 1 мток от 1 A създава магнитно поле, равно на 2·10 - 7 weber/m2.
Тъй като токът създава магнитно поле, той ще действа с известна сила върху съседния проводник, през който токът също преминава. В гл. 1 описахме прост експеримент, показващ силите между два проводника, през които протича ток. Ако проводниците са успоредни, тогава всеки от тях е перпендикулярен на B полето на другия проводник; тогава жиците ще се отблъскват или привличат една друга. Когато токът тече в една посока, проводниците се привличат; когато токът тече в противоположни посоки, те се отблъскват.
Нека вземем друг пример, който също може да бъде анализиран с помощта на закона на Ампер, ако добавим и малко информация за природата на полето. Нека има дълъг проводник, навит в стегната спирала, чието напречно сечение е показано на фиг. 13.8. Тази спирала се нарича соленоид.Експериментално наблюдаваме, че когато дължината на соленоида е много голяма в сравнение с диаметъра, полето извън него е много малко в сравнение с полето вътре. Използвайки само този факт и закона на Ампер, може да се намери големината на полето вътре.
Тъй като полето остававътре (и има нулева дивергенция), неговите линии трябва да вървят успоредно на оста, както е показано на фиг. 13.8. Ако това е така, тогава можем да използваме закона на Ампер за правоъгълната "крива" G на фигурата. Тази крива изминава разстояние Л
вътре в соленоида, където полето е, да кажем, равно на B o, след това отива под прав ъгъл спрямо полето и се връща обратно по външна зона, където полето може да бъде пренебрегнато. Правият интеграл на B по тази крива е точно При 0 л,и това трябва да е равно на 1/ε 0 c 2 пъти общия ток вътре в G, т.е. NI(където N е броят на завъртанията на соленоида по дължината Л).
Ние имаме
Или чрез влизане н- брой завъртания на единица дължинасоленоид (така н=
N/L),
получаваме
Какво се случва с линиите B, когато достигнат края на соленоида? Очевидно те по някакъв начин се разминават и се връщат към соленоида от другия край (фиг. 13.9). Точно същото поле се наблюдава извън магнитен прът. добре и какво емагнит? Нашите уравнения казват, че поле B възниква от наличието на токове. И знаем, че обикновените железни пръти (не батерии или генератори) също създават магнитни полета. Може да очаквате, че ще има други членове от дясната страна на (13.12) или (16.13), представляващи "плътността на магнетизираното желязо" или някаква подобна величина. Но такъв член няма. Нашата теория казва, че магнитните ефекти на желязото възникват от някои вътрешни токове, които вече са взети под внимание от члена j.
Материята е много сложна, когато се гледа от дълбока гледна точка; Вече бяхме убедени в това, когато се опитахме да разберем диелектриците. За да не прекъсваме изложението си, ще отложим подробното обсъждане на вътрешния механизъм магнитни материаливид желязо. Засега ще трябва да приемем, че всеки магнетизъм възниква поради токове и че има постоянни вътрешни токове в постоянния магнит. В случая на желязото тези токове се създават от електрони, въртящи се около собствените си оси. Всеки електрон има спин, който съответства на малък циркулиращ ток. Един електрон, разбира се, не създава голямо магнитно поле, но едно обикновено парче материя съдържа милиарди и милиарди електрони. Обикновено те се въртят по всякакъв начин, така че общият ефект да изчезне. Това, което е изненадващо е, че в няколко вещества като желязото, повечето отелектроните се въртят около оси, насочени в една посока - при желязото два електрона от всеки атом участват в това съвместно движение. Магнитът съдържа голям брой електрони, въртящи се в една и съща посока и, както ще видим, техният комбиниран ефект е еквивалентен на тока, циркулиращ през повърхността на магнита. (Това е много подобно на това, което откриваме в диелектриците - равномерно поляризиран диелектрик е еквивалентен на разпределение на зарядите по повърхността му.) Следователно не е съвпадение, че прътовият магнит е еквивалентен на соленоид.
където r е разстоянието от оста на проводника до точката.
Според предположението на Ампер във всяко тяло съществуват микроскопични токове (микротокове), причинени от движението на електрони в атомите. Те създават собствено магнитно поле и се ориентират в магнитните полета на макротоковете. Макротокът е токът в проводник под въздействието на ЕДС или потенциална разлика. Вектор на магнитна индукция 
характеризира резултантното магнитно поле, създадено от всички макро- и микротокове. Магнитното поле на макротоковете също се описва от вектора на интензитета 
. В случай на хомогенна изотропна среда векторът на магнитната индукция е свързан с вектора на интензитета чрез съотношението
(5)
където μ 0 - магнитна константа; μ е магнитната проницаемост на средата, показваща колко пъти се усилва или отслабва магнитното поле на макротоковете поради микротоковете на средата. С други думи, μ показва колко пъти векторът на индукция на магнитното поле в среда е по-голям или по-малък от този във вакуум.
Единицата за сила на магнитното поле е A/m. 1A/m - силата на такова поле, чиято магнитна индукция във вакуум е равна на 
Tl. Земята е огромен сферичен магнит. Въздействието на магнитното поле на Земята се открива върху нейната повърхност и в околното пространство.
Магнитният полюс на Земята е точката на нейната повърхност, в която вертикално е разположена свободно окачена магнитна стрелка. Позициите на магнитните полюси са обект на постоянни промени, което се дължи на вътрешната структура на нашата планета. Следователно магнитните полюси не съвпадат с географските. Южният полюс на магнитното поле на Земята се намира край северния бряг на Америка, а Северният полюс е в Антарктида. Диаграмата на линиите на магнитното поле на Земята е показана на фиг. 5 (пунктираната линия показва оста на въртене на Земята): 
-
хоризонтална компонента на индукцията на магнитното поле; Nr, Sr - географски полюси на Земята; N, S - магнитни полюси на Земята.
Посоката на линиите на магнитното поле на Земята се определя с помощта на магнитна стрелка. Ако окачите магнитна игла свободно, тя ще бъде монтирана в посока, допирателна към силовата линия. Тъй като магнитните полюси са разположени вътре в Земята, магнитната стрелка не е монтирана хоризонтално, а под определен ъгъл α спрямо хоризонталната равнина. Този ъгъл α се нарича магнитен наклон. Когато се приближите до магнитния полюс, ъгълът α се увеличава. Вертикалната равнина, в която е разположена стрелката, се нарича равнина на магнитния меридиан, а ъгълът 
между магнитните и географските меридиани - магнитна деклинация. Характеристиката на силата на магнитното поле, както вече беше отбелязано, е магнитната индукция B. Стойността му е малка и варира от 0,42∙10 -4 Tesla на екватора до 0,7∙10 -4 Tesla на магнитните полюси.
Индукционният вектор на магнитното поле на Земята може да се раздели на две компоненти: хоризонтална 
и вертикално 
(фиг. 5). По посока на хоризонталния компонент на Земята е монтирана магнитна стрелка, фиксирана на вертикална ос 
. Магнитна деклинация 
, наклон α и хоризонтална компонента на магнитното поле 
са основните параметри на магнитното поле на Земята.
Значение 
определя се чрез магнитометричен метод, който се основава на взаимодействието на магнитното поле на намотката с магнитната стрелка. Устройството, наречено тангенциален компас, е малък компас (компас с циферблат, разделен на градуси), монтиран вътре в намотка от 1 от няколко навивки изолиран проводник.
Бобината е разположена във вертикална равнина. Създава допълнително магнитно поле 
k (диаметърът на намотката и броят на завъртанията са посочени на устройството).
В центъра на намотката се поставя магнитна стрелка 2. Тя трябва да е малка, за да може да поеме индукцията, действаща на нейните полюси, равна на индукцията в центъра на кръговия ток. Равнината на контура на бобината е зададена така, че да съвпада с посоката на стрелката и да е перпендикулярна на хоризонталната компонента на земното поле 
r. Под влиянието 
r
индукция на полето на Земята и индукция на полето на намотката, стрелката е настроена в посоката на резултантната индукция 
Р(Фиг. 6 а, б).
От фиг. 6 е ясно, че
(6)
Индукцията на магнитното поле на намотката в центъра е –
7)
където N е броят на навивките на бобината; I е токът, протичащ през него; R е радиусът на намотката. От (6) и (7) следва, че
(8)
Важно е да се разбере, че формула (8) е приблизителна, т.е. вярно е само ако размерът на магнитната игла е много по-малък от радиуса на контура R. Минималната грешка на измерване е фиксирана при ъгъл на отклонение на иглата ≈45°. Съответно се избира силата на тока в допирателната намотка на компаса.
Работен ред
Монтирайте допирателната бобина на компаса така, че равнината й да съвпада с посоката на магнитната стрелка.
Сглобете веригата според схемата (фиг. 7).
3. Включете тока и измерете ъглите на отклонение в краищата на стрелката 
И 
. Въведете данните в таблицата. След това, като използвате превключвател P, променете посоката на тока към противоположната, без да променяте големината на тока, и измерете ъглите на отклонение в двата края на стрелката 
И 
отново. Въведете данните в таблицата. По този начин се елиминира грешката при определяне на ъгъла, свързана с несъответствието на равнината на допирателната намотка на компаса с равнината на магнитния меридиан. Изчисли
Резултати от измерване I и 
въведете в таблица 1.
маса 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Изчислете в ср. според формулата
където n е броят на измерванията.
Намерете доверителната граница на общата грешка, като използвате формулата
,
Където 
- Коефициент на студент (при 
=0,95 и n=5 
=2,8).
Запишете резултатите като израз
.
Контролни въпроси
Какво се нарича индукция на магнитно поле? Каква е мерната му единица? Как се определя посоката на вектора на магнитната индукция?
Какво се нарича силата на магнитното поле? Каква е връзката му с магнитната индукция?
Формулирайте закона на Biot-Savart-Laplace, изчислете въз основа на него индукцията на магнитното поле в центъра на кръговия ток, индукцията на полето на постоянния ток и соленоида.
Как се определя посоката на индукцията на магнитното поле на постоянен и кръгов ток?
Какъв е принципът на суперпозиция на магнитните полета?
Кое поле се нарича вихрово?
Формулирайте закона на Ампер.
Разкажете ни за основните параметри на магнитното поле на Земята.
Как можете да определите посоката на линиите на магнитното поле на Земята?
Защо е по-изгодно да се измерва хоризонталната компонента на индукцията на магнитното поле при ъгъл на отклонение на иглата от 45°?
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 7
Електромагнитните явления отразяват връзката на електрически ток с магнитно поле. Всички техни физически закони са добре известни и ние няма да се опитваме да ги коригираме; нашата цел е друга: да обясним физическата природа на тези явления.
Едно нещо вече ни е ясно: нито електричеството, нито магнетизмът могат да съществуват без електрони; и в това вече се проявява електромагнетизмът. Говорихме и за това, че намотка, по която протича ток, генерира магнитно поле. Да останем за най-новото явлениеи нека да изясним как се случва.
Нека погледнем намотката откъм края и оставим електрическия ток да тече през нея обратно на часовниковата стрелка. Токът е поток от електрони, плъзгащи се по повърхността на проводник (само на повърхността има отворени всмукателни канали). Потокът от електрони ще се носи покрай съседния етер и той също ще започне да се движи обратно на часовниковата стрелка. Скоростта на етера в съседство с проводника ще се определя от скоростта на електроните в проводника, а тя от своя страна ще зависи от разликата в налягането на етера (от електрическото напрежение на намотката) и от площта на потока на диригентът. Етерът, отнесен от тока, ще засегне съседните слоеве и те също ще се движат вътре и извън намотката в кръг. Скоростта на въртящия се етер ще бъде разпределена, както следва: най-голямата му стойност, разбира се, е в областта на намотките; когато се измести към центъра, той намалява по линеен закон, така че в самия център ще бъде нула; При отдалечаване от завоите към периферията скоростта също ще намалява, но не линейно, а според по-сложен закон.
Макровихърът на етера, завихрен от тока, ще започне да ориентира електроните по такъв начин, че всички те да се въртят, докато техните оси на въртене са успоредни на оста на намотката; в същото време вътре в бобината те ще се въртят обратно на часовниковата стрелка, а извън нея - по посока на часовниковата стрелка; в същото време електроните ще се стремят да бъдат коаксиални, тоест ще бъдат събрани в магнитни шнурове. Процесът на ориентация на електроните ще отнеме известно време и след завършване вътре в намотката ще се появи магнитен лъч със северния полюс в нашата посока, а извън намотката, напротив, северният полюс ще бъде далеч от нас. Така ние доказахме валидността на известното в електротехниката правило на винта или гимлета, което установява връзка между посоката на тока и посоката на генерираното от него магнитно поле.
Магнитната сила (опън) във всяка точка на магнитното поле се определя от промяната в скоростта на етера в тази точка, тоест производната на скоростта по отношение на разстоянието от завоите на намотката: Колкото по-рязка е промяната в скоростта, толкова по-голямо е напрежението. Ако съпоставим магнитната сила на намотката с нейните електрически и геометрични параметри, тогава тя има пряка зависимост от стойността на тока и обратна зависимост от диаметъра на намотката. Колкото по-голям е токът и колкото по-малък е диаметърът, толкова повече възможностисъбират електрони във въжета с определена посока на въртене и толкова по-голяма ще бъде магнитната сила на намотката. Вече беше казано, че силата на магнитното поле може да бъде усилена или отслабена от средата.
Процес на преобразуване на електроенергия постоянен токв магнетизма - не е обратим: ако магнитът се постави в намотка, тогава в него не възниква ток. Енергията на съществуващия около магнита макровихър е толкова малка, че не е в състояние да принуди електроните да се движат по завоите при най-малко съпротивление за тях. Нека припомним още веднъж, че при обратния процес макровихърът на етера, изпълняващ ролята на медиатор, само ориентираше електроните и нищо повече, тоест контролираше само магнитното поле, а силата на полето се определяше от броят на еднопосочните магнитни кабели.
Зареждане...
