РЕФЕРАТ

 

на тему:”МАГНІТНЕ ПОЛЕ РУХОМОГО ЗАРЯДУ. ЯВИЩЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ”

План

1. Магнітне поле рухомого заряду. Сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному полі

2. Ефект Холла. Магнітогазодинамічний генератор та його використання

3. Явище електромагнітної індукції

4. Самоіндукція. Індуктивність. Е.р.с. самоіндукції

 

 

1. Магнітне поле рухомого заряду. Сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному полі

 

Покажемо, що будь-яка заряджена частинка в процесі руху утворює у навколишньому просторі магнітне поле.

Скористаємось законом Біо – Савара – Лапласа для елементу струму:

,                               (12.1.1)

де  - магнітна проникність середовища (для не феромагнетиків наближено дорівнює одиниці); о – магнітна стала (); I – струм у провіднику; - елемент провідника; - відстань від елементу струму, до точки знаходження індукції магнітного поля;  - кут між елементом провідника і радіусом-вектором .

Струм I у провіднику виразимо через густину струму j переріз S, а саме

.                                                                     (12.1.2)

Густину струму виразимо із електронної теорії

,      (12.1.3)

де n – концентрація вільних носіїв струму в провіднику; qo – елементарний заряд;  - середня швидкість направленого руху носіїв струму в провіднику.

Підставимо (12.1.2) і (12.1.3) у (12.1.1), одержимо

.                    (12.1.4)

Напрям вектора  збігається з напрямком , тому

.

Замінимо у співвідношенні (12.1.4) Sdl на dV і ndV на dN, одержимо

,           (1 2.1.5)

де dB - індукція магнітного поля, яка створюється dN зарядами на відстані r від елемента струму, у якому рухаються ці заряди.

Магнітне поле одного рухомого заряду легко розрахувати, поділивши ліву і праву частини (12.1.5) на dN:

,                      (12.1.6)

де B0 - магнітне поле одного рухомого заряду (рис. 12.1); qo – величина цього заряду;  - середня швидкість направленого руху заряду.

Рис. 12.1

На рис.12.1 індукція магнітного поля одного заряду  є дотичною до силової лінії, яка має напрям обертання правого гвинта.

У векторній формі індукція магнітного поля рухомого заряду записується так

 . (12.1.7)

Оскільки рухомий електричний заряд в навколишньому просторі створює магнітне поле, то з сторони зовнішнього поля на цей заряд має діяти магнітна сила. Цю силу називають силою Лоренца.

Величину сили Лоренца визначимо, скориставшись силою Ампера

, (12.1.8)

де  - сила, з якою зовнішнє магнітне поле діє на елемент провідника із струмом .

Замінюємо струм I на густину струму в провіднику j і його значення з електронної теорії

,

де n – концентрація носіїв струму в провіднику; q0 – елементарний позитивний заряд; - середня швидкість направленого руху носіїв струму; S – переріз провідника.

У цьому випадку сила Ампера буде дорівнювати

,                       (12.1.9)

де  - сила, з якою зовнішнє магнітне поле діє на магнітні поля всіх рухомих електричних зарядів, які є у виділеному елементі dl провідника.

Оцінимо число рухомих електричних зарядів у елементі струму Idl, яке в нашому випадку дорівнює

 

nSdl = dN.

Поділимо (12.1.9) на указане число електричних зарядів dN й одержимо

, (12.1.10)

де  - сила Лоренца – сила з якою зовнішнє магнітне поле діє на магнітне поле окремого електричного заряду; qo - величина елементарного заряду;  - середня швидкість направленого руху носіїв струму; B - індукція зовнішнього магнітного поля.

У векторній формі сила Лоренца записується так:

. ............