Определение магнитного поля
Поскольку магнитные монополы, похоже, не существуют, не было бы смысла определять магнитное поле в терминах силы на тестовом монополе. Вместо этого мы следуем философии альтернативного определения электрического поля и определяем поле по крутящему моменту на магнитном тестовом диполе.
Учебник по электричеству и магнетизму - вопросы физики!
Это именно то, что делает магнитный компас: игла представляет собой небольшой железный магнит, который действует как магнитный диполь и показывает направление магнитного поля Земли.
d / A - от квадратной петли короткого замыкания провода на батарее. Он очень похож на магнит на стержне, но его прочность легче подсчитывается.
Однако для определения силы магнитного поля нам нужен какой-то способ определения прочности тестового диполя, т. Е. Нам требуется определение магнитного дипольного момента. Мы могли бы использовать железный постоянный магнит, построенный по определенным спецификациям, но такой объект действительно представляет собой чрезвычайно сложную систему, состоящую из многих атомов железа, только некоторые из которых выровнены.
Более фундаментальным стандартным диполем является квадратная петля тока. Это может быть небольшая резистивная схема, состоящая из квадрата замыкания провода на батарее.
Мы обнаружим, что такая петля, когда она помещается в магнитное поле, испытывает крутящий момент, который стремится выровнять плоскость так, что ее грань указывает в определенном направлении. (Поскольку петля симметрична, все равно, поворачиваем ли мы ее, как колесо, не меняя плоскость, в которой она лежит).
Именно это предпочтительное направление в обратном направлении мы будем определять как направление магнитного поля.
e / A - self к окружающему магнитному полю
Эксперименты показывают, что петля не совпадает с полем, крутящий момент на ней пропорционален количеству тока, а также внутренней области петли. Соразмерность течению имеет смысл, поскольку магнитные силы являются взаимодействием между движущимися зарядами, а ток является мерой движения заряда.
Соразмерность площади петли также не трудно понять, потому что увеличение длины сторон квадрата увеличивает как количество заряда, содержащегося в этой круговой «реке», так и величину рычага, подаваемого для создания крутящего момента.
Две отдельные физические причины пропорциональности длины приводят к общей пропорциональности квадрату длины, который совпадает с площадью петли. По этим причинам мы определяем магнитный дипольный момент квадратной петли тока как:
D m = IA
(определение магнитного дипольного момента квадратной токовой петли)
Теперь мы определяем магнитное поле полностью аналогично второму определению электрического поля:
Вектор магнитного поля, B, в любом месте в пространстве определяется наблюдением крутящего момента, действующего на магнитный испытательный диполь D mt, состоящий из квадратной петли тока. Величина поля равна | B | = τ / D mt sinθ, где θ - угол смещения петли.
Направление поля перпендикулярно петле; из двух перпендикуляров, мы выбираем один такой, что если мы посмотрим на него, ток петли будет против часовой стрелки.
Из этого определения мы находим, что магнитное поле имеет единицы N · m / A · m2 = N / A · m. Эта громоздкая комбинация единиц сокращена как tesla, 1 T = 1 N / A · m. Воздержитесь от запоминания части о направлении против часовой стрелки в конце.
Отсутствие магнитных монополей означает, что в отличие от электрического поля h / 1 магнитный, h / 2, никогда не может иметь источников или поглотителей. Векторы магнитного поля ведут по путям, которые обращаются к самим себе, никогда не сходятся или расходятся в точке.
| Заглавие: | Учебник по электричеству и магнетизму - Бенджамин Кроуэлл |
| Формат: | |
| Размер: | 11, 2 МБ |
| Страницы: | 218 |
| Скачать: | Прямо здесь | Загрузить обновления | Получить технические статьи |
Учебник по электричеству и магнетизму - вопросы физики!