Физика Методика решения задач

Электромагнетизм

Вопросы для самоподготовки.

Магнитное взаимодействие проводников с током. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.

Вектор индукции магнитного поля. Поток вектора индукции.

Вещество в ПМП. Магнитная проницаемость вещества. Вещества диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. Магнитные свойства тканей организма.

Действие ПМП на биологические объекты. Геомагнитное поле, его циклические изменения и влияние его на популяции живых существ, эпизоотии, скорость роста растений. Применение магнитного поля в терапевтических целях.

Электромагнитная индукция. Закон Фарадея.

Явление самоиндукции. Индуктивность контура.

Понятие об электромагнитном поле. Физический механизм действия высокочастотного ЭМП на живой организм. Физические основы ветеринарной высокочастотной электротерапии.

Основные законы и формулы

Наименование величин или физический закон

Формула

Индукция магнитного поля

  Индукция магнитного поля в центре кругового тока

 Индукция магнитного поля вблизи бесконечно длинного проводника с током

 Индукция магнитного поля внутри соленоида с током

 Закон Ампера

 Магнитный поток

  Закон Фарадея для электромагнитной индукции

ЭДС самоиндукции

Энергия магнитного поля

Формула Томсона

 Индуктивность соленоида

 

,

  где Mmax - максимальный вращающий момент, действующий на контур с током в магнитном поле, S – площадь контура.

.

.

,

где V –объем поля.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1

По двум длинным прямолинейным и параллельным проводам, расстояние между которыми d=4 см, в противоположных направлениях текут токи , . Найти магнитную индукцию поля в точке А, которая находится на расстоянии  см от первого провода на продолжении линии, соединяющей провода (рис. 1).

 Рис.1

Решение.

  На рис. 1 провода расположены перпендикулярно к плоскости чертежа. Маленькими кружочками изображены сечения проводов. Условимся, что ток   течет к нам , а ток — от нас. Общая индукция В в точке А равна векторной (геометрической) сумме индукци  и  полей, создаваемых каждым током в отдельности, т. е.

   (1)

Для того чтобы найти направление векторов  и  , проведем через точку А силовые линии магнитных полей, созданных токами  и .

Силовые линии магнитного поля прямого провода с током представляют собой концентрические окружности с центром на оси провода. Направление силовой линии совпадает с движением концов рукоятки правого буравчика, ввинчиваемого по направлению тока (правило буравчика). Поэтому силовая линия магнитного поля тока , проходящая через точку А, представляет собой окружность радиусом A, a силовая линия магнитного поля тока  , проходящая через эту же точку, — окружность радиусом А (на рис. 1 показана только часть этой окружности).

По правилу буравчика находим, что силовая линия магнитного поля тока   направлена против часовой стрелки, а тока — по часовой стрелке.

Теперь легко найти направление векторов  и  в точке А: каждый из них направлен по касательной к соответствующей силовой линии в этой точке. Так как векторы  и  направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны, то векторное равенство (1) можно заменить алгебраическим равенством.

  (2)

Индукция магнитного поля тока I, текущего по прямому бесконечно длинному проводу, вычисляется по формуле

,  (3)

 — магнитная постоянная; - магнитная проницаемость среды, в которой провод расположен; r — расстояние от провода до точки, в которой определяется индукция.

Подставив значения  и  в равенство (2 ), получим

 

или

. (4)

Выразим числовые значения в СИ и подставим их в (4): (провода расположены в воздухе);