Магнитное взаимодействие токов. Соленоид

Магнитное взаимодействие

Магнитное взаимодействие токов. Соленоид
Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током также иллюстрирует наличие магнитных полей вокруг каждого из них. Закон взаимодействия параллельных проводников с токами установил в 1820 году Ампер. Эта сила прямо пропорциональная произведению токов и обратно пропорциональная расстоянию между проводниками. Закон взаимодействия позволяет определить одну из основных единиц международной системы - Ампер. Согласно к такому определению: Ампер является такой силой тока, при которой два одинаковых параллельных проводника с током на расстоянии один метр один от другого взаимодействуют в вакууме с силой, - Н/г.

Если рассматривать виток с током (рамку с током) как источник магнитного поля, то нетрудно понять, что вектор магнитного поля в точке наблюдения расположен в направлении оси . Если расстояние точки от плоскости витка обозначить как, то индукция магнитного поля в этой точке может быть получена из закона Био-Савара-Лапласа.

За условия, где - радиус витка, а - его площадь, переходит в полученный нами раньше выражение для поля кругового тока. При обратном условии(вдалеке от витку) магнитное поле спадает обратно пропорциональный.
Соленоидом называют бесконечно длинные катушки (или по крайней мере такие, для которых диаметр и длина отвечают требованию. Силовые линии магнитного поля в середине катушки (эта область выделена прямоугольником) почти параллельны друг друга и мало отличаются от прямых линий.

Можно допускать, что для бесконечной катушки (соленоида) они вырождаются в систему параллельных прямых. Такое поле является однородным, то есть неизменным за направлением и величиной, и полностью сосредоточенным во внутренней области соленоида. Понятно, что для реальных длинных катушек это лишь приближение, тем лучше, чем длиннее является катушка сравнительно со своим диаметром.

Магнитное поле соленоида можно найти, пользуясь теоремой о циркуляции вектора магнитной индукции. Изберем контур интегрирования в виде прямоугольника, одна сторона которого (длиной) проходит вдоль оси соленоида, а другие расположены так как на необходимо. Очевидно, что циркуляцию по прямоугольному контура можно разбить на сумму четырех интегралов, из которых лишь один отличающийся от нуля. Остальные интегралы являются нулевыми или потому что, или в силу того, что. Причем индукция является одинаковой для всех точек внутренней области соленоиду как по величине, так и за направлением.