Электродинамика
Магнитное поле и электромагнитная индукция

Магнитное поле и его линии

Мякишев «Физика 11», магнитное поле
1

Магнитное поле создают движущиеся заряды

Ток в проводнике, катушка, летящий заряд. Неподвижный заряд магнитного поля не создаёт, и магнитных зарядов в природе нет.
Характеристика поля3

Вектор магнитной индукции B⃗\vec{B}, измеряется в теслах.

Линии индукции всегда замкнуты — поле вихревое. Этим оно принципиально отличается от электростатического, где линии начинаются и кончаются на зарядах.

Раз линии замкнуты, отдельного «магнитного плюса» не существует: разрежь магнит пополам — получишь два магнита с двумя полюсами каждый.

⚗
Опыт в Физлабе
Магнитное поле (3D)
Линии поля прямого тока, витка и катушки в объёме.
Открыть опыт
2

Правило буравчика

Для прямого тока: большой палец правой руки по току, остальные показывают направление линий.
Для катушки — иначе3

У катушки: пальцы правой руки по току в витках, большой палец указывает на северный полюс.

Внутри катушки поле почти однородно, снаружи — как у полосового магнита.

Полюс определяется направлением намотки и направлением тока; поменяй ток — полюса поменяются местами.

Два разных правила буравчика. Для прямого провода палец по току, для катушки — пальцы по току. Их постоянно путают.
3

Магниты

Одноимённые полюсы отталкиваются, разноимённые притягиваются. Снаружи магнита линии выходят из северного полюса и входят в южный.
Внутри магнита2

Внутри линии идут от южного полюса к северному — так замыкается контур.

Стрелка компаса ориентируется по полю Земли; географический север притягивает северный конец стрелки, значит там магнитный южный полюс.

Разобранные примеры
Куда направлены линии магнитного поля прямого проводника с током?разбор
  1. Линии — концентрические окружности вокруг проводника.
  2. Направление даёт правило буравчика: буравчик вкручивают по току, вращение ручки показывает направление линий.
  3. У магнитного поля нет начала и конца — линии замкнуты.
Ответ: по окружностям вокруг проводника
Найдите магнитный поток через рамку площадью 0,50{,}5 м² в однородном поле 0,20{,}2 Тл, если поле перпендикулярно плоскости рамки.разбор
  1. Φ=BScos⁡α\Phi=BS\cos\alpha, где α\alpha — угол между B⃗\vec B и НОРМАЛЬЮ к рамке.
  2. Поле перпендикулярно плоскости — значит вдоль нормали, cos⁡α=1\cos\alpha=1.
  3. Φ=0,2⋅0,5=0,1\Phi=0{,}2\cdot0{,}5=0{,}1 Вб.
Ответ: 0,10{,}1 Вб
Электрический ток в средах…Сила Ампера и сила Лоренца