Магнитное поле катушки с синусоидальным током

На рис. 35 изображена катушка, по которой протекает синусоидальный ток i = I_msinωt.

Рис. 35. Магнитное поле катушки

Рис. 36. График синусоидального тока

При протекании синусоидального тока по катушке в пространстве вокруг катушки возникает магнитное поле, которое характеризуется вектором магнитной индукции .

В плоскости чертежа картина магнитного поля представляет семейство симметричных силовых линий, замыкающихся вокруг проводника с током. Направление вектора индукции определяется направлением намотки катушки и направлением тока в ней в данный момент времени. Пусть буква «н» означает начало катушки, «к» - конец. Если ток i входит в зажим «н» и выходит из зажима «к» (это направление тока будем считать положительным, ему соответствует интервал от 0 до π на рис. 36), то вектор магнитной индукции направлен вверх по осевой линии катушки.

Если ωt = 0, то ток i равен нулю, и вектор магнитной индукции будет равен нулю. При возрастании ωt от 0 до π/2 ток возрастает и при π/2 достигает своего максимального значения.

Точно так же ведёт себя и вектор магнитной индукции. При возрастании тока в интервале от 0 до π/2 вектор магнитной индукции так же возрастает и достигает своего максимального значения при π/2. При изменении ωt от π/2 до π ток и вектор магнитной индукции убывают и становятся равными 0 при ωt = π.

Замечаем, что в рассматриваемом интервале изменения ωt вектор магнитной индукции всё время направлен вверх по оси катушки, но он пульсирует, т. е. изменяется его величина от 0 до максимального значения и снова убывает до 0.

При изменении ωt от π до 2π в действие вступает отрицательная полуволна тока. Точку и крест на рис. 35 надо поменять местами. В результате вектор магнитной индукции будет направлен вниз по оси катушки. При изменении ωt от π до 3π/2 вектор магнитной индукции будет возрастать от нуля до максимального значения, а в интервале ωt от 3π/2 до 2π будет убывать от максимального значения до нуля, т. е. опять вектор магнитной индукции будет пульсировать.

Таким образом, магнитное поле катушки, с синусоидальным током представляет собой пульсирующее (не вращающееся) магнитное поле, вектор магнитной индукции которого меняет своё направление на противоположное через каждые полпериода.