Проводник с током I = 20 А лежит в плоскости и изогнут так, как показано на рисунке. Радиус изогнутой части проводника R = 60 см. Определите величину и изобразите направление вектора магнитной индукции в точке О.
Дано:
I = 20 А
R = 60 см = 0,6 м
AO = BO=2R
B – ?
Решение
Разобьем контур с током I на четыре участка: прямой ток на участке AB, часть кругового тока и два прямых тока на линиях AO и BO.
Участки тока на линиях AO и BO в точке O индукцию не создают, что непосредственно видно из закона Био – Савара – Лапласа:
dB=μ0Idl,r4πr3.
Здесь любой элемент тока Idl вдоль линий AO или BO и радиус вектор r, проведенный от этого элемента в точку наблюдения O, лежат на одной прямой, следовательно, их векторное произведение всегда равно нулю. В этой формуле µ0 = 410-7 Гн/м – магнитная постоянная.
По принципу суперпозиции магнитных полей, магнитная индукция B в точке O есть векторная сумма магнитных индукций, создаваемых отдельными токами:
B=BAB+Bкруг.
Здесь BAB – индукция магнитного поля, создаваемая прямым током I текущим по проводнику AB; Bкруг – индукция магнитного поля, создаваемая током I, текущим по части кольца.
Также непосредственно с помощью закона Био – Савара – Лапласа (либо по правилу правого винта) определим, что в точке O вектор индукции от всех элементов тока направлен «к нам», перпендикулярно плоскости рисунка