По плоскому контуру из тонкого провода течет ток силой 190,3 А. Определить магнитную индукцию В поля, создаваемого этим током в точке О (см. рис.). Радиус изогнутой части контура равен 36,2 см. Укажите направление индукции магнитного поля на рисунке! Ответ введите в мкТл.
Дано:
I = 190,3 A
R = 0,362 м
α = 2π/3 = 1200
Найти
Решение
Пронумеруем элементы контура (см. рис.)
Согласно принципу суперпозиции суммарная индукция в точке О равна векторной сумме индукций от отдельных элементов, а, так как все напряжённости направлены перпендикулярно плоскости чертежа (по правилу буравчика ), то сумме модулей.
Магнитное поле в точке О создаётся 2/3 кольца (элемент 1) и отрезком (элемент 3), так как отрезки 2 и 4 контура на линии их продолжения поля не создают
.
Это следует из закона Био – Савара – Лапласа, дающего выражение для индукции , создаваемой бесконечно малым элементом тока
где - угол с направлением тока в элементе и направлением на точку, в которой этим элементом создаётся поле.
Для всех точек отрезков 2 и 4 точка О, расположенная на оси, имеет нулевой угол
Все элементы 2/3 кольца создают в центре одинаково направленные напряжённости и тогда, исходя из принципа симметрии, можно утверждать, что индукция, создаваемая 2/3 кольца, составляет 2/3 напряжённости замкнутого кольца, т.е.
(1)
I – сила тока, – радиус кольца (и части кольца), μ – относительная магнитная проницаемость среды (полагаем μ =1, воздух или вакуум)
μ0 - магнитная постоянная.
Индукция, создаваемая прямолинейным отрезком проводника:
(2)
В этой формуле:
b –расстояние от точки до отрезка (в данном случае )
α1 и α2 – углы под которыми наблюдаются концы отрезка из данной точки
, (см.рис),
(3)
Суммарная индукция всего контура в точке О
Вычисление Тл = 312,1 мкТл
Ответ: мкТл, направление .