Электромагнетизм, магнитные цепи

Магнитное поле. Магнитная индукция

Опыт показывает, что два проводника по которым текут электрические токи, воздействуют друг на друга с некоторой механической силой F (рис. 2.1). Взаимодействие обнаруживается не только в среде, заполненной атомами и молекулами вещества, но и в вакууме. Ясно, что взаимодействие удаленных друг от друга проводников может осуществляться только посредством некоторой материальной субстанции. Этот особый вид материи принято называть магнитным полем.

Рис. 2.1

Каждый из проводников 1 и 2 (см. рис. 2.1), по которым протекает ток I, создает свое магнитное поле. Результирующее реально существующее магнитное поле мы можем рассматривать как результат наложения магнитных полей всех движущихся зарядов.

Введя понятие магнитного поля, мы можем говорить не о взаимодействии проводников У и 2 между собой, а о взаимодействии каждого из проводников с магнитным полем, что больше соответствует реальной картине, так как непосредственно каждый из проводников соприкасается только с магнитным полем.

Магнитное поле всегда может быть обнаружено по силе, с которой оно действует на движущиеся заряженные частицы. Направление этой силы совпадает с перпендикуляром к направлению поля и к вектору скорости частицы в каждый момент времени.

Рис. 2.2.

На рис. 2.2 изображено магнитное иоле, интенсивность которого характеризуется некоторой величиной В, называемой магнитной индукцией; в это магнитное поле помещен проводник, но которому протекает ток /.

Назовем активной длиной / проводника ту его часть, которая находится в магнитном поле. Через, а обозначен угол между осью проводника и направлением магнитной индукции.

Опыт показывает, что на прямолинейный проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, действует сила F' пропорциональная величине тока, активной длине проводника, величине магнитной индукции и синусу острого угла между осью проводника и направлением магнитной индукции.

Направление этой силы определяется правилом левой руки.

Формула (2.1) выражает физический закон, открытый французским физиком А. Ампером в 1820 г.

Нам уже известны понятия механической силы и силы тока, поэтому опытный закон Ампера позволяет совершенно естественно ввести понятие индукции магнитного поля В как величины, характеризующей вторую (кроме проводника с током) физическую реальность — магнитное поле, участвующую в создании механической силы.

В соответствии с формулой (2.1) магнитная индукция В равна механической силе, с которой однородное магнитное поле действует на каждый метр длины прямолинейного проводника, когда по нему течет ток силой I ампер и когда проводник расположен так, что указанная механическая сила максимальна (sin a= 1).

Механическая сила — векторная величина, следовательно, и индукция магнитного поля в каждой его точке должна изображаться вектором. Таким образом, вектор магнитной индукции характеризует как интенсивность, так и направление магнитного поля.

В дифференциальной форме закон Ампера записывается следующим образом:

Размерность единицы измерения магнитной индукции.

Направление линий индукции магнитного ноля, созданного током, протекающим по проводнику, связано с направлением тока правилом штопора: концы рукоятки штопора вращаются в направлении линий магнитной индукции, если штопор вворачивается по направлению тока.

Направление и интенсивность электрического поля измеряются вектором напряженности Е.

Направление и интенсивность магнитного поля мы измеряем вектором магнитной индукции В.

Для характеристики энергетических свойств электрического поля была введена другая важная величина — электрический потенциал (разность потенциалов). Аналогичного понятия для магнитного поля ввести нельзя — магнитное поле не относится к числу потенциальных.

Карточка № 2.1 (384) Магнитное поле. Магнитная индукция.

Продолжение карт. № 2.1