Лекция 16. Магнитное поле и его характеристики.

Магнитным полем называется материя особого рода, важнейшее свойство которой заключается в том, что на движущийся заряд и на магнитную стрелку, внесенные в поле, действует сила. Магнитное поле создают постоянные магниты и движущиеся заряды, т. е. токи. Изучение магнитного поля тока началось с 1820 года, когда датский физик Эрстед впервые обнаружил ориентирующее действие на магнитную стрелку (рис. 1) со стороны поля, которая поворачивается перпендикулярно проводнику при включении тока в нем.

Рис 3.1

Магнитное поле так же действует на проводник с током: два проводника с параллельными токами, текущими в одном направлении, притягиваются друг к другу, с противоположно направленными токами – отталкиваются (рис. 2).

Рис. 3.2

Исследование магнитного поля производится с помощью рамки с током. Если рамку с током внести в магнитное поле, то она поворачивается, ориентируется.

Если в одну и ту же точку поля вносить различные рамки с током, то обнаружится, что механический вращающий момент, действующий на рамку с током, пропорционален произведению силы тока в ней на площадь рамки.

М ~ I × S

Поэтому контур с током принято характеризовать вектором магнитного момента .

(1)

Измеряется магнитный момент в А*м².

[ ]=А× м²

Рис. 3

Направление вектора магнитного момента совпадает с направлением нормали к контуру и связано с направлением тока в последнем правилом правого винта (рис. 3).

Рассмотрим поведение рамки с током в магнитном поле прямого тока (рис. 3.4, 3.5).

Рис. 4 Рис. 5

Вращающий момент, действующий на контур с током, максимален, когда магнитный момент в контуре направлен перпендикулярно силовым линиям поля (рис. 4), в результате чего контур поворачивается и занимает положение устойчивого равновесия (рис. 5), в котором М = 0.

Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции .

Индукцией магнитного поля называется векторная величина, численно равная максимальному вращающему моменту, действующему на рамку с единичным магнитным моментом, расположенную в данной точке поля, и совпадающая по направлению с магнитным моментом рамки, когда последняя занимает в магнитном поле положение устойчивого равновесия

(2)

Единицей измерения магнитной индукции в системе Си является 1 тесла (Тл)

В электростатике вводится величина , не зависящая от диэлектрика, по аналогии в магнитном поле вводится напряженность магнитного поля , не зависящая от магнетика.

,

где μ – магнитная проницаемость среды; μ₀ – магнитная проницаемость вакуума.
^