МАГНЕТИЗМ

Магнитное поле — это особый вид материи, позволяющий взаимодействовать движущимся заряженными частицами. Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции $\vec{B}$ — силовой характеристикой магнитного поля в каждой его точке. За направление вектора магнитной индукции принимается то направление, куда указывает северный конец магнитной стрелки помещенной в данное магнитное поле.

Ориентация магнитного поля создаваемого электрическим полем в проводнике определяется по правилу Буравчика (винта): Если поступательное движение буравчика совпадет с направлением движения тока, то вращательное движение его ручки укажет нам ориентацию магнитных линий создаваемого магнитного поля.

Направление вектора магнитной индукции в какой либо точке магнитного поля всегда будет направлено по касательной, проведенной к магнитной линии в этой точке.

Сила Ампера — сила, действующая на проводник с током длиной $l$ в магнитном поле:
где $B$ — индукция магнитного поля (измеряется в тесла: Тл), $\alpha$ — угол между проводником и вектором вектором магнитной индукции.

$F=BIl \sin {\alpha}$

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были сонаправлены с током в проводнике, то большой палец укажет направление действия силы Ампера.

Максимальный вращательный момент $M$ , действующий на рамку с током в магнитном поле:

$M = ISB$

где $I$ — сила тока в рамке, $S$ — ее площадь.

Сила Лоренца — cила, действующая на заряженную частицу в магнитном поле:

$F = q \upsilon B\sin{\alpha},$

где $q$ — заряд частицы, $\upsilon$ — ее скорость, $\alpha$ — угол между скоростью частицы и вектором $\vec{B}$ .
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки
Для положительных зарядов: Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были сонаправлены с вектором скорости положительнозаряженой частицы, то большой палец укажет направление действия силы Лоренца.
Для отрицательных зарядов Если расположить левую руку так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были сонаправлены с вектором скорости отрицательнозаряженой частицы, то большой палец укажет направление противоположное направлению действия силы Лоренца.

Магнитный поток $\Phi$ — физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции $B$ на площадь $S$ и косинус угла $\alpha$ между векторами. и нормалью. (измеряется в веберах: Вб).

$\Phi = BS \cos {\alpha}$

Для катушки индуктивности с N количеством витков:

$\Phi = NBS \cos {\alpha}$

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) — ЭДС индукции $\varepsilon_i$ в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока $\Delta \Phi$ через поверхность, ограниченную контуром

$\varepsilon_i = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$

Где $\Delta t$ — промежуток времени, в течении которого изменился магнитный поток.
Направление ЭДС определяется правилом Ленца: ЭДС направлена так, чтобы уменьшить скорость изменения потока. Направление $\varepsilon_i$ можно также найти по ее знаку (положительное направление обхода контура выбирается так, чтобы при вращении буравчика в этом направлении он двигался в направлении нормали $\vec{n}$ ).

ЭДС в неподвижном контуре в переменном магнитном поле ( $\frac{\Delta B}{\Delta t}$ ):

$\varepsilon_i = -\frac{S\Delta B}{\Delta t}\cos {\alpha}$

$\cos {\alpha}$ — определяет наклон контура относительно магнитного поля.

ЭДС возникающая в контуре вращающемся c угловой скоростью $\omega$ в однородном магнитном поле

$\Phi = NBS \cos {\omega t}$

$\varepsilon_i = \omega NBS \sin {\omega t}$

$\varepsilon_{max} = \omega NBS$

ЭДС (разность потенциалов) возникающая в проводнике длинной $l$ , движущемся в в однородном магнитном поле со скоростью $\upsilon$

$\varepsilon = \left | \varphi_1 - \varphi_2 \right | = B\upsilon l \sin {\alpha}$

Заряд проходящий через контур сопротивлением ( $R$ ) при изменении магнитного потока

$q = \left | \frac{\Delta \Phi}{R} \right |$

Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) $L$ — коэффициент пропорциональности между электрическим током $I$ , текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком. Характеризует способность проводника с током создавать магнитное поле. Единица измерения генри (Гн)