Magnētiskais lauks

Vikipēdijas raksts

Elektrodinamika
Elektrodinamikas pamatvienādojumi
1. Maksvela diferenciālvienādojumi
1.1. Integrālie Maksvela vienādojumi
2. Elektriskais lauks
2.1. Gausa teorēma (Elektriskā lauka plūsma)
2.2. Elektriskā lauka cirkulācija
2.3. Kulona likums
2.4. Elektriskā strāva
2.5. Strāvas nepārtrauktības vienādojums
2.6. Pilnās strāvas nepārtrauktības vienādojums
2.7. Nobīdes strāva
2.8. Elektriskā lādiņa nezūdamības likums
2.9. Elektromagnētiskās indukcijas likums
3. Magnētiskais lauks
3.1. Magnētiskās indukcijas plūsma
3.2. Magnētiskās indukcijas cirkulācija
3.3. Lorenca spēks
4. Elektromagnētiskā lauka avoti
5. Elektromagnētiskā lauka enerģija
6. Delta funkcija

Fizikā magnētisko lauku definē kā elektronu lādiņu kustību, kas iedarbojas ar spēku uz citiem kustīgiem lādiņiem.

Magnētisko lauku raksturo magnētiskā indukcija $\vec{B} \$ . Magnētiskā lauka ietekmē uz ikvienu lādiņu darbojas spēks - Lorenca spēks.

[izmainīt šo sadaļu] Magnētiskās indukcijas līnijas

Magnētisko lauku uzskatāmi attēlo ar magnētiskās indukcijas līnijām, kuru pieskares vektori ir indukcijas vektori $\vec{B} \$ .

Strāvas magnētiskā lauka indukcijas līnijas vienmēr ir noslēgtas līnijas. Taisnai strāvai indukcijas līnijas ir koncentriskas riņķa līnijas, kuras aptver strāvas vadu.

[izmainīt šo sadaļu] Labās vītnes skrūves likums

Pēc labās vītnes skrūves likuma nosaka magnētiskās indukcijas vektora $\vec{B} \$ un indukcijas līniju virzienu. Ja, griežot skrūvi, tā pārvietojas strāvas plūšanas virzienā, tad indukcijas līnijas ir orientētas skrūves griešanās virzienā.

[izmainīt šo sadaļu] Labās rokas likums

Arī pēc labās rokas likuma var noteikt indukcijas līniju virzienu. Ar labās rokas plaukstu aptver vadu tā, lai atliektais īkšķis būtu orientēts strāvas plūšanas virzienā, tad četru pārējo pirkstu orientācija norāda indukcijas līniju virzienu.

[izmainīt šo sadaļu] Magnēts

Magnētiskās indukcijas līnijas parādītas ar dzelzs skaidiņu palīdzību

Arī ap magnētu pastāv magnētiskais lauks. Magnēta magnētiskā lauka indukcijas līnijas iziet no tā ziemeļpola $N \$ un saiet dienvidpolā $S \$ , noslēdzoties magnēta iekšienē.

[izmainīt šo sadaļu] Magnētiskā lauka indukcija

[izmainīt šo sadaļu] Taisna strāvas vada magnētiskā indukcija

Strāvas magnētiskā lauka indukciju aprēķina pēc Bio-Savāra-Laplasa likuma.

[izmainīt šo sadaļu] Skalārā forma

Ja strāva $I \$ plūst pa bezgalīgi garu, taisnu un tievu vadu, tad strāvas magnētiskais lauks $B \$ attālumā $r \$ no vada pēc Bio-Savāra-Laplasa likuma ir

$B = k_M \frac{I}{r} \$

kur

$k_M \$ - koeficients (2×10^-7 H/m)

$I \$ - strāvas stiprums (A)

[izmainīt šo sadaļu] Magnētiskā konstante

Koeficients $k_M \$ ir izsakāms šadi:

$k_M = \frac{\mu_0}{2\pi} \$

kur

$\mu_0 \$ - magnētiskā konstante (1.256637×10^-6 H/m)

$\pi \$ - 3.141593

Ievērojot to, taisna strāvas vada magnētiskā lauka indukciju $B \$ aprēķina pēc formulas

$B = \mu_0 \frac{I}{2\pi r} \$

[izmainīt šo sadaļu] Vektoriālā forma

$\vec{B} = \mu_0 \frac{I}{2\pi r} \vec{\tau} \$

kur

$\vec{\tau} \$ - pieskares vektors

[izmainīt šo sadaļu] Lorenca spēks

$\vec{B} = \frac{1}{q v_T^2} \vec{F}_L \times \vec{v}_T \$

kur

$q \$ - lādiņš, uz kuru darbojas Lorenca spēks (C);

$\vec{v}_T \$ - magnētiskajai indukcijai perpendikulārā ātruma komponente;

$\vec{F}_L \$ - Lorenca spēka vektors (N);

Galvenais raksts: Lorenca spēks

[izmainīt šo sadaļu] Magnētiskās indukcijas cirkulācija

Magnētiskās indukcijas cirkulāciju fizikā apzīmē ar $\oint_l \vec{B} \mathrm{d}\vec{r} \$ .

$\oint_l \vec{B} \mathrm{d}\vec{r} = \mu_0 (I + I_D) \$

kur

$\mu_0 \$ - magnētiskā konstante (1.256637×10^-6 H/m)

$I \$ - strāvas stiprums vadā, ap kuru ir apvilkts kontūrs $l \$ (A)

$I_D \$ - nobīdes strāva (A)

Ja elektriskais lauks laikā nemainas, tad:

$\oint_l \vec{B} \mathrm{d}\vec{r} = \mu_0 I \$

Galvenais raksts: Magnētiskās indukcijas cirkulācija

[izmainīt šo sadaļu] Magnētiskās indukcijas plūsma

Magnētiskās indukcijas plūsmu fizikā apzīmē ar $\Phi \$ .

Magnētiskās indukcijas plūsma $\Phi \$ caur jebkuru patvaļīgu, slēgtu, viensakarīgu virsmu $S \$ vienmēr ir vienāda ar nulli.

$\Phi = \oint_S \vec{B} \mathrm{d}\vec{S} = 0 \$

Šis integrālais vienādojums ir Gausa teorēmai analoģiska izteiksme magnētiskajam laukam. Tas nozīmē, ka magnētiskās indukcijas līnijas, būdamas noslēgtas, virsmas $S \$ ierobežotajā tilpumā nesākas un nebeidzas; tās tikai šķērso to.

Galvenais raksts: Magnētiskās indukcijas plūsma

[izmainīt šo sadaļu] Elektromagnētiskās indukcijas likums

Elektromagnētiskās indukcijas likums ir

$\epsilon_i = \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \$

kur

$\epsilon_i \$ ir indukcijas elektrodzinējspēks, kuru rada mainīga magnētiskā plūsma V)

$\Delta \Phi \$ ir magnētiskās plūsmas izmaiņa (Wb)

$\Delta t \$ ir laiks, kurā notiek magnētiskās plūsmas izmaiņa (s)

Vairāk par elektromagnētiskās indukcijas likumu skatīt šeit

[izmainīt šo sadaļu] Superpozīcijas princips

Magnētiskajam laukam, tāpat kā elektriskajam $\vec{E} \$ , ir spēkā superpozīcijas princips, tas ir, vairāku strāvu radītais magnētiskais lauks katrā telpas punktā ir atsevišķo strāvu magnētisko lauku summa.