Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

Сила ампера – сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

обусловлена действием на каждый направленно движущийся носитель тока магнитной составляющей :

- Сила Ампера, действующая на элемент тока () в магнитном поле индукции .

Модуль силы Ампера:

Два параллельных бесконечно длинных проводника с токами , находящихся в вакууме на расстоянии b друг от друга, взаимодействуют с силой притяжения в случае с одинаково направленных токов или с силой отталкивания в случае противоположно направленных токов.

Модуль силы магнитного взаимодействия, приходящийся на единицу длины:

Контур с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на контур с током, и потенциальная энергия контура с током в однородном магнитном поле. Работа сил магнитного поля при перемещении контура с током.

Магнитный момент линейного тока I, идущего по замкнутому плоскому контуру (все точки которого лежат в одной плоскости):

S – площадь поверхности, ограниченной контуром; в СИ [ ] = А*

Результирующая сила Ампера, действующая на контур с током в однородном магнитном поле равна 0.

Поэтому суммарный момент амперовых сил не зависит от выбора точки О, относительно которой он вычисляется:

Момент сил, действующий на замкнутый контур с током I в магнитном поле индукции :

При M=0 (т.е. контур с током находится в положении равновесия).

При на контур действует максимальный момент сил .

Потенциальная энергия замкнутого контура с током в магнитном поле:

Работа сил Ампера:

При этом направление положительной нормали образует правовинтовую систему. Данная формула справедлива в случае произвольного перемещения контура любой формы в магнитном поле.

29. Магнитное поле в веществе. Намагничение диа- и парамагнетиков. Вектор намагниченности . Теорема о циркуляции поля вектора в интегральной и дифференциальной форме.

Любое вещество – магнетик (т.е. способно намагничиваться под действием внешнего магнитного поля)

Ток проводимости (I, ) – ток, обусловленный направленным движением в веществе носителей тока.

Молекулярные токи () – токи, связанные с орбитальным движением и спином элементарных частиц в атомах вещества. Каждый молекулярный ток обладает магнитным моментом.

Диамагнетики – вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю, т.е. магнитные моменты всех элементарных частиц атома (молекулы) скомпенсированы.

Парамагнетики – вещества, атомы которых в отсутствие внешнего магнитного поля имеют отличный от нуля магнитный момент, но их направление ориентировано хаотично, поэтому .

При внесении во внешнее магнитное поле диамагнетика в каждом его атоме индуцируется дополнительный момент , направленный против внешнего магнитного поля .

При внесении во внешнее магнитное поле парамагнетика магнитный момент его атомов (молекул) приобретают ориентированную по направлению внешнего поля .

Намагничение вещества обусловлено приемущественной ориентацией или индуцирование отдельных молекул в одном направлении. Намагничение вещества приводит к возникновению токов намагничения (усредненные по макроскопической области молекулярные токи):

где - вектор плотности тока намагничивания, идущего через ориентированную поверхность S.

Согласно принципу суперпозиции:

где – индукция внешнего поля;

- индукция магнитного поля токов намагничивания.

Вектор намагниченности – количественная характеристика намагниченного состояния вещества, равная отношению суммарного магнитного момента физически малого объема магнетика у этому объему :

В СИ [J] = А/м.

Теорема о циркуляции вектора магнитостатического поля в дифференциальной форме:

в любой точке магнитостатического поля ротор вектора равен вектору плотности тока намагничивания в этой же точке:

Теорема о циркуляции поля вектора в интегральной форме:

циркуляция вектора намагниченности магнитостатического поля по любому замкнутому конуру (L) равна алгебраической сумме токов намагничивания J’, охватываемых этим контуром:

30. Вектор напряженности магнитного поля. Теорема о циркуляции поля вектора в дифференциальной и интегральной форме. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость вещества.

Величина:

- вектор напряженности магнитного поля.

Теорема о циркуляции вектора магнитостатического поля в дифференциальной форме:

Теорема о циркуляции поля вектора магнитостатического поля в интегральной форме:

Циркуляция вектора магнитостатического поля по любому контуру (L) равна алгебраической сумме токов проводимости, охватываемых этой поверхностью.

Для изотропных диамагнитных и парамагнитных сред :

где - магнитная восприимчивость, характерная для каждого магнетика:

где - магнитная проницаемость вещества.

31.Условия на границе раздела двух магнетиков для векторов . Закон преломления силовых линий.

Вблизи поверхности раздела двух изотропных магнетиков (при отсутствии токов проводимости) поля вектора удовлетворяют условиям:

 

на границе раздела 2-ух магнетиков:

1)нормальная составляющая вектора и тангенциальная составляющая вектора непрерывны;

2)тангенциальная составляющая вектора и нормальная составляющая вектора претерпевают разрыв.

Закон преломления силовых линий вектора (или ):