Магнитное поле прямого и кругового токов

Билет №9

1. Принцип относительности Галилея - всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта.

1. Система отсчета представляет собой совокупность системы координат для определения положения тела в пространстве и часов для определения времени.

Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, которые называются инерциальными, относительно которых сохраняет свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других сил скомпенсировано. Системы отсчёта, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными системами отсчёта. Все другие системы отсчёта называются соответственно неинерциальными. Системы, которые вращаются или ускоряются, неинерциальные. Принцип относительности Галилея: все инерциальные системы отсчета равноправны; ход времени, масса, ускорение и сила в них записываются одинаково. Все ИСО эквивалентны с точки зрения механических явлений.

 

2. Магнитное поле - особый вид материи, передающий магнитные взаимодействия. Оно существует независимо от нас и нашего сознания. Оно непрерывно в пространстве.

Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током. Источниками магнитного поля являются также движущиеся электрические заряды (токи) и постоянные магниты.

Магнитное поле оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).

Силовые линии магнитного поля – воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции в данной точке. Силовые линии всегда замкнуты, нигде не обрываются.

Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции. За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно ориентирующейся в магнитном поле.

Магнитное поле прямого и кругового токов

Магнитное поле прямого тока, т.е. тока текущего по прямому проводу бесконечной длины

- магнитное поле элемента тока ,dl – элемент длины провода

- проинтегрировав в этих пределах последнее выражение получим магнитное поле равное:

 -магнитное поле прямого тока

от всех элементов тока будет образовываться конус векторов , результирующий вектор направлен вверх по осиZ. Сложим проекции векторов на осьZ, тогда каждая проекция имеет вид:

угол между и радиус вектором r равен .

Интегрируя по dl и учитывая , получим

- магнитное поле на оси кругового витка

 

Сила Лоренца - сила, действующая со стороны магнитного поля на отдельную движущуюся в нём заряженную частицу.

Где q - заряд частицы; V - скорость заряда; B - индукции магнитного поля; a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Циклотрон – циклический ускоритель заряженных частиц (протонов, ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты. В 1930 году Э. Лоуренсом (США) был создан и первый циклический ускоритель – циклотрон на энергию протонов 1 МэВ (его диаметр был 25 см).