Магнитная индукция

Магнитное поле – это особый вид материи. Наличие магнитного поля обнаружива­ется по силовому действию на внесен­ные в него проводники с током или постоянные магниты.

Название “магнит­ное поле” связывают с фактом ориентации магнитной стрелки под действием поля, создаваемого током (это явление впервые открыто датским физиком X. Эр­стедом (1777-1851)).

Важнейшая особен­ность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиесяв этом поле электрические заряды.

При исследовании магнитного поля рассматривается замк­нутый плоский контур с током (рамка с током), размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, обра­зующих магнитное поле. Ориентация кон­тура в пространстве характеризуется на­правлением нормали к контуру. В каче­стве положительного направления норма­ли принимается направление, связанное с током правилом правого винта, т. е. за положительное направление нормали при­нимается направление поступательного движения винта, головка которого вра­щается в направлении тока, текущего в рамке (рис. 1).

n

I

Рис.1

На рамку с током в магнитном поле действует пара сил. Вращающий мо­мент сил зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств рамки:

, (1)

где В - вектор магнитной индукции, являющейся количественной характеристикой магнитного поля,

р_m - вектор магнитного момента рамки с током.

Для плоского контура с током I

, (2)

где S- поверхность контура (рамки),

n - единичный вектор нормали к поверхности рамки.

Направление совпадает с направлением положительной нормали к рамке.

Если в данную точку магнитного поля помещать рамки с различными магнитными моментами, то на них действуют различные вращающие моменты, однако отношение для всех контуров одно и то же и поэтому может служить характеристикой магнитного поля, называемую магнитной индукцией:

. (3)

Магнитная индукция в данной точке однородного магнитного поля определяется максимальным вращающим моментом, действующим на рамку с магнитным моментом, равным единице, когда нормаль к рамке перпендикулярна направлению вектора поля.

Наряду с вектором индукции В другой характеристикой магнитного поля является вектор напряженности Н. Вектор Н определяется соотношением

H=B/ , (4)

где = 4 Н/A² - магнитная постоянная;

- относительная магнитная проницаемость среды, показывающая во сколько раз величина магнитной индукции В в данной среде отличается от ее величины в вакууме В₀ .