В конспекте "Электромагнитное поле" рассматриваются простейшие проявления электромагнитного поля – электрические и магнитные поля, не изменяющиеся с течением времени (статистические поля); их природа, качественные и количественные свойства, законы, опыты по обнаружению. Формулы, выражающие законы данных полей и физический смысл коэффициентов пропорциональности, входящих в эти законы. Для закрепления и отработки материала есть подборка задач для самостоятельного решения.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
1
Простейшие проявления электромагнитного поля – электрические и магнитные поля, не
изменяющиеся с течением времени (статистические поля).
Электростатическое поле
Магнитостатическое поле
создается
неподвижными относительно наблюдателя
постоянными электрическими зарядами, q
1) постоянным электрическим током I,
(опыт Эрстеда);
2) движущимися относительно наблюдателя
электрическими зарядами, q
обнаруживается по действию
на электрические заряды (как покоящиеся,
так и движущиеся)
1) на движущиеся электрические заряды;
2) на электрические токи
одноименно заряженные тела отталкивают
ся, разноименно заряженные тела притяги
ваются.
параллельные токи одного направления
притягиваются, противоположного направления –
отталкиваются.
ОПЫТЫ
F сила взаимодействия
F = f ( q1 , q2 , r , среда )
Закон Кулона
kF
q
2
2
q
1
r
F = f ( I1 ,I2 , , r, среда )
Закон Ампера
kF
II
21
r
kF
II
21
r
или
Значение и физический смысл коэффициента пропорциональности
Значение коэффициента находят экспериментальным путем.
k
2
rF
q
q
1
2
2
k = 9109 Н м
2
Кл
k
k
rF
II
21
Н
2 10 7
2
А2
Физический смысл коэффициента пропорциональности
Коэффициент пропорциональности показывает, чему равна левая часть, если в правой все
величины взять равными единице.
k показывает, чему равна сила взаимодейст
вия двух точечных зарядов по 1 Кл на рассто
янии 1 м в вакууме
k показывает, чему равна сила взаимодей
ствия двух проводников длиной 1 м на рас
стоянии 1 м в вакууме если сила тока в них
по 1 амперу
Рационализированная форма записи коэффициента пропорциональности
k 1
4
0k
2
0 магнитная постоянная
H
0
2
A
10
4
7
Закон Ампера
II
21
r
0
2
0
2
II
21
r
F
F
Интересно, что
0
0
1
2
с
с = 3108 м
с
скорость света в вакууме.
Рационализированная форма записи законов
0
0 электрическая постоянная
2
0
1
л
4
8 85 10
,
12
Кл
H м
2
Закон Кулона
F
1
4
0
q
1
q
2
2
r
диэлектрическая проницаемость
магнитная проницаемость среды.
Проницаемость среды
среды.
Сила взаимодействия электрических заря
дов в диэлектриках уменьшается в раз
по сравнению с их взаимодействием в
вакууме.
Сила взаимодействия параллельных токов в среде
может, как увеличиваться, так и уменьшаться в
раз.Определение
3
F
0
F
E
0
E
Для вакуума и воздуха 1,
В диэлектриках сила взаимодействия
зарядов всегда уменьшается, поэтому в
диэлектрике всегда 1.
F
0
B
B
0
F
Для вакуума и воздуха 1.
В средах может быть больше и меньше
единицы. Если:
1 парамагнетики,
1 диамагнетики,
1 ферремагнетики.
Закон сохранения электрического заряда:
в замкнутой изолированной системе алгеб
раическая сумма зарядов не изменяется q1
+ q2 + + qn = const
1. Найдите силу взаимодействия между положительным и отрицательным точечными зарядами 1
мкКл, находящимися на расстоянии 10 см.
Задачи для самостоятельного решения:
2. С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 10 нКл и 15 нКл , находящиеся на
расстоянии 5 см друг от друга.
3. На каком расстоянии находятся друг от друга точечные заряды 2 нКл и 5 нКл, если они
взаимодействуют друг с другом с силой 9 мН?
4. Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мН, находясь на
расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд?
5. Найдите силу взаимодействия двух точечных зарядов 1 нКл и 4 нКл в пустоте и керосине, если
расстояние между ними 2 см?
6. Два одинаковых шарика, заряженные один отрицательным зарядом 1,5 мкКл, другой
положительным 25 мкКл, приводят в соприкосновение и вновь раздвигают на расстояние 5 см.
Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу взаимодействия?
7. Два параллельных проводника длиной 2,8 м каждый находятся на расстоянии 12 см один от
другого и притягиваются друг к другу с силой 3,4 мН. Сила тока в одном из них 58 А. Определить
силу тока в другом проводнике. Как направлены в проводниках электрические токи?
Ответ: 12, 6А. Направление тока в проводниках одинаково.
8. Два параллельных проводника с протекающими по ним одинаковыми токами находятся на
расстоянии 8,7 см друг от друга и притягиваются с силой 2,5102 Н. Определить силу тока в
проводниках, если длина каждого из них равна 320 см.
Ответ: 58 А
9. Два параллельных длинных проводника расположены на расстоянии 4,0 см друг от друга. Сила
тока в одном из них равна 25 А, а в другом составляет 5,0 А. Найти длину участка проводника, на
который действует сила 1,2 мН?
Ответ: 1,9 м
10.
В каждом из двух параллельных проводников сила тока 100 А. Каково расстояние между
проводниками, если при их взаимодействии на отрезок проводника длиной 75 см действует сила
50 мН?
Ответ: 3,010 2 м