Зовнішнє незалежне оцінювання - комплексне видання

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

4. МАГНІТНЕ ПОЛЕ, ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

4.1. МАГНІТНЕ ПОЛЕ. МАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

4.1.1. МАГНІТНЕ ПОЛЕ. МАГНІТНА ВЗАЄМОДІЯ

Магнітне поле — це вид матерії (складова електромагнітного поля), що виявляється в дії на рухомі заряджені частинки, провідники зі струмом і намагнічені тіла та створюється намагніченими тілами, змінним електричним полем і рухомими зарядженими частинками.

✵ Магнітне поле — це вид матерії, завдяки якій здійснюється магнітна взаємодія.

Проявами магнітної взаємодії є, наприклад, такі.

✵ Взаємодія постійних магнітів: різнойменні полюси магнітів притягуються, однойменні — відштовхуються. Планета Земля — постійний магніт, північний полюс якого знаходиться поблизу південного географічного полюса, а південний — поблизу північного, саме тому північний кінець магнітної стрілки завжди вказує на північ, тобто на південний магнітний полюс Землі. Перші дослідження земного магнетизму провів англійський фізик і лікар В. Гільберт наприкінці XVI ст.

✵ Взаємодія магнітної стрілки і провідника зі струмом (рис. 4.1, а): провідник зі струмом спричиняє на магнітну стрілку орієнтувальну дію. Цей факт вперше дослідним шляхом встановив данський фізик Г. К. Ерстед у 1820 р.

✵ Взаємодія двох паралельних провідників зі струмом (рис. 4.1, б): провідники, в яких течуть струми одного напрямку притягуються, протилежного напрямку — відштовхуються. Досліди з вивчення взаємодії провідників зі струмом, а також двох провідних котушок зі струмом вперше провів французький фізик А. Ампер у 1820 р. Ампер також висунув гіпотезу про те, що взаємодія постійних магнітів обумовлена незгасаючими молекулярними струмами в їх середині. Але гіпотеза Ампера лише частково пояснює магнітні властивості речовини.

Рис. 4.1

4.1.2. МАГНІТНА ІНДУКЦІЯ ПОЛЯ. НАПРЯМОК МАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Магнітна індукція — це векторна фізична величина, яка характеризує силову дію магнітного поля та дорівнює відношенню максимальної сили F_{А max}, з якою магнітне поле діє на розташований у цьому полі провідник зі струмом, до добутку сили струму І в провіднику на довжину l провідника:

В = .

✵ Одиниця магнітної індукції в СІ —тесла (Тл):

[В] = Тл = .

✵ За напрямок вектора магнітної індукції обрано напрямок, у якому вказує північний кінець магнітної стрілки.

Лінії магнітної індукції — умовні лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, вздовж якої напрямлений вектор магнітної індукції (рис. 4.2, а).

✵ Лінії магнітної індукції завжди замкнені: магнітне поле — це вихрове поле.

Напрямок ліній магнітної індукції

✵ Лінії магнітної індукції виходять із північного полюса котушки зі струмом або постійного магніту і входять у південний (рис. 4.2, б).

Рис. 4.2

✵ Напрямок ліній магнітної індукції провідника зі струмом визначають за допомогою правила свердлика або правила правої руки: якщо спрямувати відігнутий великий палець правої руки за напрямком струму в провіднику, то чотири зігнути пальці вкажуть напрямок ліній магнітної індукції (рис. 4.3, а).

✵ Напрямок ліній магнітної індукції котушки зі струмом також визначають за допомогою правила правої руки: якщо спрямувати чотири зігнуті пальці правої руки за напрямком струму в котушці, то відігнутий великий палець укаже напрямок ліній магнітної індукції всередині котушки (рис. 4.3, б).

Рис. 4.3