Магнитное поле постоянных токов

Основные определения

Магнитным полем называют одну из двух сторон электромагнитного поля, обусловленную движущимися заряженными частицами и изменением электрического поля, оказывающую силовое воздействие на движущиеся заряженные частицы и выявляемую по силовому воздействию, направленному нормально к направлению движения этих частиц и пропорциональному их скорости.

Основной физической величиной, характеризующей магнитное поле, является магнитная индукция .

Магнитная индукция – величина векторная. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл).

Численно магнитную индукцию можно определить по механической силе f₂, действующей на один заряд q, движущийся со скоростью V

где - векторное произведение векторов скорости и магнитной индукции.

Если выбрать такое направление скорости , чтобы оно было перпендикулярно вектору магнитной индукции , то величина скорости f₂ будет наибольшей (f_2max) и

Принято также магнитную индукцию определять по силовому воздействию на отрезок проводника длиной l, по которому протекает постоянный электрический ток I. Так, если проводник поместить в магнитное поле таким образом, чтобы он был перпендикулярен вектору магнитной индукции , то

Магнитное поле, кроме магнитной индукции, характеризуется также намагниченностью вещества и напряженностью магнитного поля . Эти величины связаны следующим соотношением:

Здесь m₀ – магнитная постоянная; m_r – относительная магнитная проницаемость; m_а и m - абсолютная магнитная проницаемость.

Единицей магнитной постоянной является генри на метр (Гн/м). Магнитная постоянная m₀ имеет значение, равное 4p×10^-7 Гн/м.

Единицей напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м).

Для изотропного вещества

,

где c - магнитная восприимчивость.

В частном случае для пустоты и

Магнитный поток и его непрерывность

Поток вектора магнитной индукции сквозь некоторую поверхность s называют кратко магнитным потоком сквозь эту поверхность и обозначают через Ф

(3.1)

Магнитный поток измеряется в веберах (Вб).

Магнитный поток сквозь любую замкнутую поверхность s равен нулю (принцип непрерывности магнитного потока)

В дифференциальной форме принцип непрерывности магнитного потока имеет следующий вид:

(3.2)

Закон полного тока

При анализе магнитных полей важное значение имеет закон полного тока, который в интегральной форме имеет вид:

(3.3)

и гласит о том, что линейный интеграл по замкнутому контуру l от напряженности магнитного поля равен полному току, протекающему сквозь сечение, ограниченное этим контуром.

Под полным током понимают алгебраическую сумму токов проводимости, переноса и смещения.

В дифференциальной форме закон полного тока можно записать следующим образом:

(3.4)