-->
|
|
|
Ãëàâà 4. Ìàãíèòíîå ïîëå òîêîâ § 4.4. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ïîòîê ìàãíèòíîé èíäóêöèè
Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè
Ëèíèÿìè ìàãíèòíîé èíäóêöèè íàçûâàþòñÿ ëèíèè, êàñàòåëüíûå ê êîòîðûì íàïðàâëåíû òàê æå, êàê è âåêòîð Ïîñòðîèì ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè äëÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðÿìîëèíåéíîãî ïðîâîäíèêà ñ òîêîì. Èç ïðèâåäåííûõ ðàíåå îïèñàíèé îïûòîâ ñ êîíòóðîì è ìàãíèòíîé ñòðåëêîé, à òàêæå èç ñîîáðàæåíèé ñèììåòðèè ñëåäóåò, ÷òî ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè â äàííîì ñëó÷àå — êîíöåíòðè÷åñêèå îêðóæíîñòè, ëåæàùèå â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ýòîìó ïðîâîäíèêó ñ òîêîì. Öåíòð îêðóæíîñòåé íàõîäèòñÿ íà îñè ïðîâîäíèêà (ðèñ. 4.23). Êàê è â ñëó÷àå ëèíèé íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìîæíî óñëîâèòüñÿ ïðîâîäèòü òàê, ÷òîáû èõ ãóñòîòà õàðàêòåðèçîâàëà ìîäóëü âåêòîðà  â äàííîì ìåñòå. Íà ðèñóíêå 4.23 êîíöåíòðè÷åñêèå îêðóæíîñòè ñãóùàþòñÿ ê öåíòðó. Ýòî äîëæíî îçíà÷àòü, ÷òî ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ âáëèçè ïðîâîäà áîëüøå, ÷åì âäàëè îò íåãî. Êàðòèíà ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè êàòóøêè ñ òîêîì (ñîëåíîèäà) ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 4.24 (ñîëåíîèä äàí â ðàçðåçå). Åñëè äëèíà ñîëåíîèäà ìíîãî áîëüøå åãî äèàìåòðà, òî ïîëå âíóòðè ñîëåíîèäà ìîæíî ñ÷èòàòü îäíîðîäíûì. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè òàêîãî ïîëÿ ïàðàëëåëüíû, èõ ãóñòîòà âåçäå îäèíàêîâà.
Êàðòèíó ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìîæíî ñäåëàòü âèäèìîé, âîñïîëüçîâàâøèñü ìåëêèìè æåëåçíûìè îïèëêàìè.  ìàãíèòíîì ïîëå êàæäûé èç íàñûïàííûõ íà ëèñò êàðòîíà êóñî÷êîâ æåëåçà íàìàãíè÷èâàåòñÿ è âåäåò ñåáÿ êàê ìàëåíüêàÿ ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà. Íàëè÷èå òàêîãî áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ñòðåëîê ïîçâîëÿåò â áîëüøîì ÷èñëå òî÷åê îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ è, ñëåäîâàòåëüíî, áîëåå òî÷íî âûÿñíèòü ðàñïîëîæåíèå ëèíèé èíäóêöèè. Íåêîòîðûå èç êàðòèí ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâåäåíû íà ðèñóíêàõ 4.25—4.28.
Âèõðåâîå ïîëåÂíèìàòåëüíîå èññëåäîâàíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñ ïîìîùüþ ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü î÷åíü âàæíóþ åãî îñîáåííîñòü. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè íå èìåþò íè íà÷àëà, íè êîíöà. Îíè âñåãäà çàìêíóòû. Âñïîìíèì, ÷òî ñ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ïîëåì äåëî îáñòîèò èíà÷å. Ëèíèè íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ íà÷èíàþòñÿ íà ïîëîæèòåëüíûõ çàðÿäàõ è îêàí÷èâàþòñÿ íà îòðèöàòåëüíûõ. Ïîëÿ ñ çàìêíóòûìè ñèëîâûìè ëèíèÿìè íàçûâàþòñÿ âèõðåâûìè. Ìàãíèòíîå ïîëå — âèõðåâîå ïîëå. Çàìêíóòîñòü ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ôóíäàìåíòàëüíîå ñâîéñòâî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Îíî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå íå èìååò èñòî÷íèêîâ. Ìàãíèòíûõ çàðÿäîâ, ïîäîáíûõ ýëåêòðè÷åñêèì, íå îáíàðóæåíî. Çàìåòèì, ÷òî íè çàêîíû ýëåêòðîäèíàìèêè, íè êàêèå-ëèáî äðóãèå èçâåñòíûå ôèçè÷åñêèå çàêîíû íå çàïðåùàþò ñóùåñòâîâàíèÿ ìàãíèòíûõ çàðÿäîâ; òî÷íåå, ñóùåñòâîâàíèÿ ÷àñòèö, îáëàäàþùèõ ìàãíèòíûìè çàðÿäàìè. Ïîýòîìó ïðåäïðèíèìàëèñü è ïðåäïðèíèìàþòñÿ ïîèñêè òàêèõ ÷àñòèö. Îäíàêî îíè äî ñèõ ïîð íå óâåí÷àëèñü óñïåõîì. Ïðè÷èíà ýòîãî ïîêà íå ÿñíà. Íåïîòåíöèàëüíûé õàðàêòåð ìàãíèòíûõ ñèëÇàìêíóòîñòü ñèëîâûõ ëèíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ îçíà÷àåò, ÷òî ðàáîòà ìàãíèòíûõ ñèë íà çàìêíóòîì ïóòè ìîæåò áûòü íå ðàâíà íóëþ. Ìàãíèòíûå ñèëû, â îòëè÷èå îò ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ, íåïîòåíöèàëüíû.
Íåïîòåíöèàëüíûé õàðàêòåð ìàãíèòíûõ ñèë îò÷åòëèâî ïðîÿâëÿåòñÿ âî âðàùåíèè ïðîâîäíèêà ñ òîêîì â ïîëå ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà. Âïåðâûå ïîäîáíîå âðàùåíèå (ïðîîáðàç ñîâðåìåííîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ) îñóùåñòâèë Ôàðàäåé ÷åðåç ãîä ïîñëå îòêðûòèÿ Ýðñòåäà. Êîíöû ïîäâåøåííîãî Ï-îáðàçíîãî ïðîâîäíèêà Ôàðàäåé îïóñòèë â æåëîá ñî ðòóòüþ. Ñíèçó ÷åðåç æåëîá ïðîõîäèë âåðòèêàëüíî ìàãíèò òàê, ÷òî îäèí èç åãî ïîëþñîâ âûñòóïàë íàä ðòóòüþ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó ïðîâîäíèêè ñ òîêîì íàõîäèëèñü â ìàãíèòíîì ïîëå îäíîãî ïîëþñà ìàãíèòà. Ïðè ïðîïóñêàíèè òîêà ÷åðåç ðòóòü è ïðîâîäíèê ïîñëåäíèé íà÷èíàë âðàùàòüñÿ âîêðóã ìàãíèòà. Íà ðèñóíêå 4.29 èçîáðàæåíà äåéñòâóþùàÿ ìîäåëü óñòàíîâêè Ôàðàäåÿ. Ýòîò îïûò äåìîíñòðèðóåò åùå îäíî çàìå÷àòåëüíîå ñâîéñòâî ìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé — åãî íåöåíòðàëüíûé õàðàêòåð. Ïîëþñ ìàãíèòà íå ïðèòÿãèâàåò è íå îòòàëêèâàåò ïðîâîäíèêè ñ òîêîì, à çàñòàâëÿåò èõ ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ñåáÿ. Ñèëà, äåéñòâóþùàÿ ñî ñòîðîíû ìàãíèòà, íå íàïðàâëåíà âäîëü ëèíèè, ñîåäèíÿþùåé ïîëþñ ìàãíèòà ñ îòäåëüíûìè ó÷àñòêàìè ïðîâîäíèêà ñ òîêîì.
|
|
|