Магнитостатическое поле в вакууме. Часть 3

Содержание

Слайд 2

Потенциальная энергия контура с током
в магнитном поле

Работа по перемещению контура (проводника)

Потенциальная энергия контура с током в магнитном поле Работа по перемещению контура
с постоянным током в постоянном магнитном поле не зависит от формы перемещения контура, а определяется только начальным и конечным положениями контура в магнитном поле. В таком поле можно ввести понятие потенциальной энергии.

Величина механической работы определяется убылью потенциальной энергии контура с током в постоянном магнитном поле.

Работа сил поля по перемещению контура с постоянным током в магнитостатическом поле:

Слайд 4

Положение контура


соответствует минимуму его потенциальной энергии, т.е. состоянию устойчивого равновесия.

Положение контура соответствует минимуму его потенциальной энергии, т.е. состоянию устойчивого равновесия.

Слайд 5

Контур с током в неоднородном поле

Линии индукции не параллельны и силы, действующие

Контур с током в неоднородном поле Линии индукции не параллельны и силы,
на виток, составляют некоторый угол с плоскостью витка.

Силы, параллельные витку,

растягивают или сжимают виток

Силы, перпендикулярные витку, стремятся переместить виток во внешнем поле

Виток втягивается в область более сильного поля

Виток выталкивается из области сильного поля

Результирующая сила, действующая на виток, не равна нулю.

Слайд 6

Пусть виток смещается в направлении

на малый отрезок dx

Связь силы с потенциальной

Пусть виток смещается в направлении на малый отрезок dx Связь силы с
энергией:

В случае поля произвольной конфигурации:

Слайд 7

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РУЖЬЕ

контур с током втягивается в область более
сильного поля :

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РУЖЬЕ контур с током втягивается в область более сильного поля :

Слайд 8

Основные уравнения магнитостатического поля в вакууме

1. Теорема Гаусса для магнитного поля в

Основные уравнения магнитостатического поля в вакууме 1. Теорема Гаусса для магнитного поля
вакууме

Линии магнитной индукции всегда замкнуты, т.е. не имеют ни начала, ни конца.
Отсутствие в природе магнитных зарядов приводит к тому, что для произвольной замкнутой поверхности, расположенной в магнитном поле, поток вектора сквозь нее всегда равен нулю.

-интегральная форма записи теоремы Гаусса.

Слайд 9

2. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.

Эксперимент:

Циркуляция вектора индукции магнитного поля

2. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля. Эксперимент: Циркуляция вектора индукции
в вакууме по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, охватываемых данным контуром, умноженной на магнитную постоянную .

Слайд 10

2. Контур ток не охватывает:

1. Контур совпадает с силовой линией поля:

2. Контур ток не охватывает: 1. Контур совпадает с силовой линией поля:

Слайд 11

3. Контур охватывает несколько токов:

Каждый ток учитывается столько раз, сколько раз он

3. Контур охватывает несколько токов: Каждый ток учитывается столько раз, сколько раз
охватывается контуром.
Знак тока ± определяется правилом правого винта.

Слайд 12

Циркуляция вектора индукции магнитного поля в вакууме по произвольному замкнутому контуру равна

Циркуляция вектора индукции магнитного поля в вакууме по произвольному замкнутому контуру равна
алгебраической сумме токов, охватываемых данным контуром, умноженной на магнитную постоянную .

-интегральная форма записи теоремы о циркуляции вектора .

Отсюда следует, что источниками стационарного магнитного поля являются постоянные токи проводимости.

Слайд 13

Справка из векторной алгебры: векторное поле, в котором циркуляция вектора по замкнутому

Справка из векторной алгебры: векторное поле, в котором циркуляция вектора по замкнутому
контуру не равна нулю, является вихревым.
Стационарное магнитное поле является вихревым.

Слайд 14

Магнитное поле соленоида

Магнитное поле соленоида

Слайд 15

Выделим симметрично какой-либо поперечной плоскости S два кольцевых тока, в любой точке

Выделим симметрично какой-либо поперечной плоскости S два кольцевых тока, в любой точке
плоскости S индукция магнитного поля, создаваемого каждой парой симметричных витков, а значит, и результирующая индукция может быть только параллельна оси соленоида. Внутри соленоида (точка а) и вне его (точка б) направления векторов магнитной индукции противоположны.

Рассмотрим однородный соленоид бесконечной длины

Слайд 16

Величина индукции магнитного поля внутри бесконечно длинного соленоида:

Магнитное поле бесконечного соленоида

Величина индукции магнитного поля внутри бесконечно длинного соленоида: Магнитное поле бесконечного соленоида
однородно и полностью сосредоточено в объеме соленоида.

Слайд 17

Индукции магнитного поля внутри
конечного и полубесконечного соленоидов

Индукции магнитного поля внутри конечного и полубесконечного соленоидов

Слайд 18

Поле идеального бесконечного соленоида однородно и полностью сосредоточено внутри его объема.

Поле идеального бесконечного соленоида однородно и полностью сосредоточено внутри его объема. Направление

Направление индукции поля внутри соленоида связано с направлением тока в обмотке правилом правого винта.

Магнитное поле реального соленоида имеет сложную структуру и существует как внутри, так и вне его.

Слайд 19

Магнитное поле тороида

Магнитное поле тороида (в пренебрежении кольцевым током) полностью сосредоточено в

Магнитное поле тороида Магнитное поле тороида (в пренебрежении кольцевым током) полностью сосредоточено в его собственном объеме.
его собственном объеме.

Слайд 20

Для тонкого тороида индукция может вычисляться по такой же формуле, что и

Для тонкого тороида индукция может вычисляться по такой же формуле, что и
для бесконечного соленоида.

Для тонкого тороида

Имя файла: Магнитостатическое-поле-в-вакууме.-Часть-3.pptx
Количество просмотров: 17
Количество скачиваний: 0