Физика. Белякова В.И - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

36 37
При прохождении электрического тока по проводникам они
нагреваются. Согласно закону Джоуля – Ленца количество теплоты dQ,
выделяющейся в проводнике за малое время dt, пропорционально
квадрату силы тока I, электрическому сопротивлению R проводника
и промежутку времени dt:
.ddd
2
2
t
R
U
tIUtRIQ ===d
Интегрируя это выражение, получаем
.d
2
0
2
RtItRIQ
t
==
ò
(2.21)
3. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
3.1. Магнитное поле и его характеристики
В пространстве, окружающем токи и постоянные магниты,
возникает силовое поле, называемое магнитным.
Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на
движущиеся в нем электрические заряды. Важнейшая особенность
магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся
в этом поле электрические заряды. Подобно тому, как при исследовании
электростатического поля использовались точечные заряды, при
исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур
с током (рамка с током), размеры которого малы по сравнению с
расстоянием до токов, образующих магнитное поле.
Важной характеристикой плоского контура с током является
магнитный момент
м
p
r
,
м
nSJp
r
r
×
×
=
(3.1)
где J – сила тока; S – площадь поверхности контура.
Направление магнитного момента
м
p
r
определяется правиломм
буравчика: если направление тока в контуре совпадает с направлением
вращения головки винта, то поступательное движение винта совпадает
с направлением
м
p
(рис. 3.1). В магнитном поле контур с током повора-
чивается так, что магнитный момент
м
p
r
совпадает с направлением
вектора
B
r
.
Рамкой с током можно воспользоваться
также и для количественного описания маг-
нитного поля. Так как рамка с током испыты-
вает ориентирующее действие поля, то на нее
в магнитном поле действует вращающий мо-
мент сил
,BpM
m
r
r
r
=
(3.2)
где
B
r
– вектор магнитной индукции, явля-
ющейся количественной характеристикой
магнитного поля;
м
p
r
– вектор магнитного момента рамки с током.
Если в данную точку магнитного поля помещать рамки с различ-
ными магнитными моментами, то на них действуют различные вращаю-
щие моменты, однако отношение
мmax
/ pM
(
max
M
– максимальный вра-
щающий момент) для всех контуров одно и то же и поэтому может слу-
жить характеристикой магнитного поля, называемой магнитной индук-
цией:
./
мmax
pMB
=
(3.3)
Магнитная индукция в данной точке однородного магнитного поля
определяется максимальным вращающим моментом, действующим на
рамку с магнитным моментом, равным единице, когда нормаль к рамке
перпендикулярна направлению поля. В Международной системе единиц
[СИ] индукция измеряется в теслах [Тл ].
Так как магнитное поле является силовым, то его по аналогии
с электрическим изображают с помощью линий магнитной индукции –
линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлени-
ем вектора
B
r
. Их направление задается правилом правого винта: голов-
ка винта, ввинчиваемого по направлению тока, вращается в направле-
нии линий магнитной индукции.
Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают про-
водники с током. Этим они отличаются от линий напряженности элект-
ростатического поля, которые являются разомкнутыми (начинаются на
положительных зарядах и кончаются на отрицательных
n
I
Рис. 3.1

Страницы