Закон Ампера: создание магнитного поля в длинной прямой проволоке

Физика > Закон Ампера: создание магнитного поля в длинной прямой проволоке

Рассмотрите закон Ампера и условия создания магнитного поля: закон Био-Савара, формула закона Ампера для проводника, правило правой руки, направление поля.

Если в проводе проходит ток, то это создаст магнитное поле. Его можно вычислить по закону Био-Савара.

Задача обучения

• Выразить связь между силой магнитного поля и током в виде формулы.

Основные пункты

• Формула для закона Ампера:
• Закон Ампера можно объединить с законом Био-Савара, который функционирует на короткой прямой длине проводника:
• После интегрирования направленность магнитного поля вычисляется по правилу правой руки.

Термины

• Магнитное поле – магнитная сила и полюса вокруг магнита или электрического тока.
• Электрическое поле – участок пространства вокруг заряженной частички или между двумя напряжениями.

Проходящий в проводе ток создает электрическое и магнитное поля. В замкнутой кривой с длиной (C), магнитное поле (В) связано с током (I_C). В виде формулы:

(dl – дифференциал длины в изогнутом проводе, а μ₀ – проницаемость свободного пространства).

Эту формулу можно объединить с законом Био-Савара. Обычно для короткой длины прямого проводника закон определяет частичное магнитное поле (dB) в виде функции тока для бесконечно крошечного сегмента провода (dl):

Здесь вектор r можно записать как , если r³ в знаменателе сводится к r². Интегрируя предыдущее уравнение, выходим на:

Это соотношение присутствует при постоянном токе в прямом проводе, где магнитное поле остается одинаковым. Направленность поля можно вычислить по правилу правой руки. Большой палец – сторона тока, а сжатые пальцы – направленность магнитного поля.

---