Физика

Эксперимент по определению вектора магнитной индукции

 

Тема урока – «Индукция магнитного поля». Мы уже говорили о магнитных линиях, о действиях магнитного поля, о его свойствах. Пришла пора поговорить о его количественных характеристиках.

 

Индукция магнитного поля – одна из важнейших количественных характеристик магнитного поля.

Рис. 1. Схема эксперимента по определению магнитной индукции поля магнита

Обратите внимание на рисунок. По проводнику протекает ток в направлении «от нас». Линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита и входят в его южный полюс. Тогда, согласно правилу левой руки, о котором мы говорили на предыдущем уроке, на проводник будет действовать сила со стороны магнитного поля, и эта сила будет направлена вниз. Таким образом, равновесие будет нарушаться, а величину вклада такой силы можно измерять при помощи разновесов, которые мы добавляем на чашу на противоположном конце весов.

Такой эксперимент в своё время был проведен, и в результате многочисленно повторенных опытов было установлено, что сила, действующая на проводник, зависит от:

1. магнитного поля магнита,
2. силы тока, протекающего по проводнику,
3. длины самого проводника,
4. угла между направлением тока и направлением поля.

 

Формула для вектора магнитной индукции

 

 

В результате таких опытов, проведенных Ампером и Араго в начале XIX в., было введено понятие вектора магнитной индукции как характеристики магнитного поля. – магнитная индукция: .

 

Итак, если мы определим отношение максимальной действующей силы Ампера на проводник с током к силе тока в проводнике и длине проводника, то рассматриваемая величина остаётся постоянной для этого магнитного поля, и именно она характеризует данное магнитное поле. Поэтому мы можем сказать, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля. Направление магнитной индукции определяется при помощи уже известного правила левой руки.

Единица измерения магнитной индукции названа в честь сербского ученого Николы Теслы, т.е. индукция измеряется в теслах (Тл).

Обратите внимание, . Можно сказать, что 1 тесла – это характеристика, которая говорит, что сила, действующая на проводник, равна 1 ньютону, если сила тока в проводнике равна 1 ампер, а длина проводника составляет 1 метр, при этом направление тока и направление линий магнитного поля составляют прямой угол.

Магнитные линии, о которых мы так часто говорили, теперь мы можем назвать линиями магнитной индукции. И направление магнитной индукции точно так же характеризует направление магнитных линий. Можно сказать, что магнитными линиями называют такие линии, в каждой точке которых касательная совпадает с направлением магнитной индукции.

Теперь гораздо проще говорить об однородном и неоднородном магнитном поле, т.к. в однородном поле значение и направление вектора магнитной индукции в каждой точке одинаково, а в неоднородном нет.

 

Список дополнительной литературы:

1. А так ли хорошо знакомы вам токи и магниты? // Квант. — 2005. — № 1. — С. 32-33.
2. Кикоин А. К. Магнитный момент тока // Квант. — 1986. — № 3. — С. 22-23.
3. Элементарный учебник физики. Под ред. Г. С. Ландсберга. Т. 2. –  М., 1974.
4. Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики. Т.2. – М.: Физматлит, 2003.