naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru
 
Поиск по сайту
 

Магнитное поле


репетитор,гдз,преподователь,учитель
Электрон. Что это такое? К содержанию Каким мир представляется нам?
Page copy protected against web site content infringement by Copyscape

Помните, где то здесь про Эрстеда говорилось, точнее про его наблюдение о том, что магнитная стрелка отклоняется, если возле нее находится провод, по которому протекает электрический ток? Магнитная стрелка может отклониться только в том случае, если на нее действует сила, т.е., в пространстве есть еще одно поле - магнитное.

Магнитное поле возникает вокруг провода, когда по нему течет ток, и исчезает, когда тока нет. Но электрический ток - это ведь движение электронов. Вот и получается, что если электрон двигается, то вокруг него образуется магнитное поле. С одной стороны, магнитное поле похоже на электрическое, с другой - нет. Похоже оно тем, что в каждой точке магнитного поля действует сила, которую так и называют - магнитная индукция.

Если для электрического поля напряженность - это сила, действующая в данной точке пространства на единицу количества электричества, то, по аналогии, магнитной индукцией следует назвать силу, которая действует на единицу количества магнетизма. Вот тут то начинаются проблемы! Дело не только в том, что магнетизм бывает не положительный и отрицательный, а северный и южный, дело в том, где эту единицу магнетизма взять. Эрстед ставил опыты с магнитной стрелкой: стрелка отклонялась, силу можно было измерить, но вот у стрелки один конец северный, один южный, и никак северный от южного не отделить. Возьмите магнитную стрелку, один конец (полюс) северный, другой - южный. Разрежьте пополам - все равно, один северный, другой южный. И так, сколько не режьте...

Фарадею удалось разгадать эту загадку, об этом позже, но и Эрстеду хотелось индукцию измерить. Опередил их обоих француз Андре Мари Ампер. Ампер заметил, что не только провод с электрическим током на магнитную стрелку действует, но и два провода, по которым токи текут, также друг на друга действуют. Причем, если токи текут в одинаковых направлениях, то провода притягиваются, если в противоположных - отталкиваются. Провод - это уже не "мысленно сосредоточенное" непонятно что, его подержать можно, пощупать, да и силу тока в проводе в те времена измерять могли прибором, который в дальнейшем в честь Ампера так и назвали - амперметр.

Так вот, значит, вывел Ампер свои знаменитые законы. Вот первый из них: если по проводу течет электрический ток I, а рядом с проводом выбрать некоторую точку А, то каждый кусочек провода длиной Δl создает в этой точке магнитную индукцию (рис. 1).


Вектор магнитной индукции

Рис. 1 - Вектор магнитной индукции

Направлена индукция в плоскости, перпендикулярной оси провода, под прямым углом к вектору r.

Что же такое электрический ток? Если представить, что провод - это вроде как труба, а по этой трубе, как вода в водопроводе, протекают электрические заряды, это и есть электрический ток. Главное, чтобы заряды двигались, а провод - это действительно как труба. Он только заставляет их перемещаться в нужном направлении. А если заряды и без того могут в нужно направлении двигаться, то провод вроде как бы и не нужен (как, например, электрон летит в вакууме).

Посмотрите теперь на рисунок ниже. Попробуем сравнить магнитное поле электрона с электрическим


Общее между полями то, что в каждой точке окружающего электрон пространства действует сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния от электрона до этой самой точки. Вот, собственно, и все сходство. А различия таковы.

Сила электростатического поля повсюду направлена от той точки, где она измеряется, прямо к центру электрона. А магнитная индукция расположена в плоскости, перпендикулярной к направлению движения электрона, и составляет прямой угол с линией, проведенной из центра электрона в точку, где эта индукция измеряется. Если по аналогии с электростатическим полем, как мы на предыдущей странице делали, провести линии магнитного поля, то это будут окружности. Густота линий тем больше, чем ближе к траектории электрона. В этом поля опять сходны.

Если напряженность электростатического поля одинакова во всех без исключения точках пространства, находящихся от электрона на одном и том же расстоянии, то с магнитным полем не так. Если взять точку, находящуюся от электрона на некотором расстоянии r, но лежащую при этом точно на оси движения электрона, то магнитная индукция в этой точке будет равна нулю, как бы близко эта точка к электрону не была расположена. В остальном - поле, как поле. И энергией это поле также обладает.

Не будем вдаваться в подробности и рассуждения определения энергии полей, все это довольно давно рассчитали и определили. Стоит только отметить, что радиус электрона равен 1,88x10-15 метра, а энергия электрического поля:


Полная энергия магнитного поля электрического заряда q, равномерно распределенного на поверхности сферы радиуса r, движущейся поступательно с постоянной скоростью v равна:


где с - скорость света. Следовательно, если электрон двигается со скоростью v, то энергия магнитного поля электрона равна:


Как видно, при v=c энергия магнитного поля немногим меньше, чем полная энергия электростатического поля, а точнее - ровно половина. Ну а при v=0, другими словами, когда электрон никуда не двигается, никакого магнитного поля нет, соответственно энергия магнитного поля равна нулю.

Таким образом, если электрон находится в движении, то его окружают сразу два поля - электрическое и магнитное. Полная энергия этих полей равна сумме энергии электрического поля и энергии магнитного поля. На самом же деле, принято считать, что поле есть только одно - электромагнитное. Характеризуется это поле сразу двумя величинами: напряженностью электрического поля и магнитной индукцией. Обе эти величины имеют направление, и заметьте, эти направления перпендикулярны! Такие вот дела...

Page copy protected against web site content infringement by Copyscape
Электрон. Что это такое? К содержанию Каким мир представляется нам?
Новости:




 

copyright © 2003-2017 naf-st.ru, info@naf-st.ru
При полном, либо частичном цитировании материалов сайта naf-st.ru ссылка (для интернет изданий гиперссылка) обязательна!!! Будьте взаимовежливы!

Хостинг «Джино»
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь