Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки

Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

Сила Лоренца определяется соотношением:

F_л = q·V·B·sin

где q - величина движущегося заряда;
V - модуль его скорости;
B - модуль вектора индукции магнитного поля;
 - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции

 

В случае, если заряженная частица движется в магнитном поле со скоростью v, которая перпендикулярна вектору В, то сила Лоренца F =Q[ vB ] постоянна по модулю и перпендикулярна к траектории частицы. По второму закону Ньютона, сила Лоренца создает центростремительное ускорение. Значит, что частица будет двигаться по окружности, радиус r которой находится из условия QvB=mv²/r, следовательно

(1)

Период вращения частицы, т. е. время Т, за которое она совершает один полный оборот,

Подствавив (1), получим

(2)

т. е. период вращения частицы в однородном магнитном поле задается только величиной, которая обратна удельному заряду (Q/m) частицы, и магнитной индукцией поля, но при этом не зависит от ее скорости (при v<<c). На этом соображении основано действие циклических ускорителей заряженных частиц.

Работа при перемещении проводника и контура в магнитном поле. Энергия магнитного поля

Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии.

Энергия W_м магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна

W_м = LI²/ 2

 

Формула очень похожа на формулу для кинетической энергии, роль массы m выполняет индуктивность L, а скорости v соответствует сила тока I.

Виды магнетиков. Пара- и диамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис

Виды магнетиков

1. Магнетики с линейной зависимостью :

1.1) парамагнетики ,

1.2) диамагнетики ;

для а) и б) значение - мало по модулю, - близко к 1.

2. Ферромагнетики.

Это магнетики с нелинейной зависимостью , зависит от предыстории и является функцией напряженности; существует гистерезис.

и может достигать высоких значений по сравнению с пара- и диамагнетиками.

Первые два типа веществ 1.1 и 1.2 обладают слабыми магнитными свойствами, а ферромагнетики – сильными.

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) - свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).

Вектор намагниченности диамагнетика равен:

где n ₀ – концентрация атомов, – магнитная постоянная, –магнитная восприимчивость среды.

Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) - свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля.

Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент .

Ферромагнетики - это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, то есть они сохраняют намагниченность при отсутствии внешнего магнитного поля.

К ферромагнетикам относятся, например, кристаллы железа, никеля, кобольта.

Магнитный гистерезис наблюдается в магнитоупорядоченных веществах (в определенном интервале температур), например в ферромагнетиках, обычно разбитых на домены области спонтанной (самопроизвольной) намагниченности, у которых величина намагниченности (магнитный момент единицы объема) одинакова, но направления различны.