Индукция магнитного поля

4.33/5 (6 голосов)

Говоря об индукции магнитного поля, прежде всего, стоит разобраться, что собой представляет само магнитное поле, где оно образуется и как определить его наличие.

Итак, магнитное поле представляет собой невидимое для глаза силовое поле, которое может оказывать воздействие на движущиеся электрические заряды, а также тела, которые обладают магнитным моментом. Само магнитное поле появляется в результате движения  заряженных частиц, таким образом, мы можем его наблюдать вокруг абсолютно любых проводников, по которым движется ток. Но существуют и постоянные магниты, вокруг которых мы так же можем наблюдать магнитное поле, хотя и в меньшей степени.

Ниже на иллюстрации, наглядно показано с помощью железной стружки, как на самом деле выглядит магнитное поле (Рис. 1). Итак, мы разобрались, что собой представляет магнитное поле, теперь подробнее обратим внимание на одну из основных его характеристик, а именно магнитную индукцию.

Индукция магнитного поля - магнитное поле

Рисунок 1

Индукция магнитного поля - векторная величина

Рисунок 2

Индукция магнитного поля – это векторная физическая величина, которая является силовой характеристикой магнитного поля. Направление магнитной индукции совпадает с направлением, который указывает магнитная стрелка в магнитном поле (Рис. 2), а модуль данной величины равен отношению модуля магнитной силы, которая действует на движущуюся перпендикулярно заряженную частицу, к модулю скорости и заряда этой частицы. Магнитная индукция согласно СИ измеряется в теслах (Тл).

Таким образом, можем записать формулу, которая показывает числовое значение магнитной индукции, хотя магнитная индукция это векторная величина мы обратим внимание на ее модуль.

Индукция магнитного поля, формула

Индукция магнитного поля - формулаИсходя из того, что вектор магнитной индукции считается одной из физических величин, которая является  фундаментальной в теории электромагнетизма, его можно встретить в огромном множестве уравнений, в каких-то случаях непосредственно, а иногда через напряженность магнитного поля, связанную с ним. Так что, по сути, единственной областью в классической теории электромагнетизма, в которой отсутствует вектор магнитной индукции, является,  пожалуй, только чистая электростатика.

Индукция магнитного поля бесконечного соленоида

Индукция магнитного поля внутри соленоида

Рисунок 3

Особый интерес представляет индукция магнитного поля внутри соленоида, длина которого в значительной степени превосходит его диаметр. Любой соленоид представляет собой катушку с одинаковыми витками проволоки, наглядно он показан на рис.3.  Магнитная индукция внутри такого соленоида повсюду имеет одинаковое направление, которое параллельно оси соленоида, а это значит, что линии поля между собой параллельны.

Индукция магнитного поля бесконечного соленоида, измеряемая внутри него различными способами в разных точках соленоида, показывает, что если витки соленоида располагаются равномерно, то магнитная индукция внутри соленоида во всех точках имеет, как одинаковое направление, так и одинаковое числовое значение. Отсюда вывод, что магнитное поле внутри бесконечного равномерно навитого соленоида является однородным.

Индукция магнитного поля в центре кругового тока

Индукция магнитного поля в центре кругового тока

Рисунок 4

Напоследок приведем еще один интересный факт, который уже касается кругового тока. Исследования доказали, что индукция магнитного поля в центре кругового тока, а точнее ее линии не составляют правильные окружности (рис. 4), однако они замыкаются, обходя при этом проводник с током. Здесь направление линий индукции магнитного поля определяется при помощи правила буравчика (правого винта): если буравчик вращать в направлении течения тока в проводнике, то движение острия винта укажет направление индукции магнитного поля в центре кругового тока.

 
Цитата дня
Философия написана в величайшей книге, которая всегда открыта перед нашими глазами (я разумею Вселенную), но её нельзя понять, не научившись сначала понимать её язык, и не изучив буквы, которыми она написана. А написана она на математическом языке, и её буквы — это треугольники, дуги и другие геометрические фигуры, без каковых невозможно понять по-человечески её слова, без них — тщетное кружение в тёмном лабиринте.
Галилео Галилей