Добър ден на всички В миналата статия говорих за магнитното поле и се спрях малко на неговите параметри. Тази статия продължава темата за магнитното поле и е посветена на такъв параметър като магнитна индукция. За да опростя темата, ще говоря за магнитното поле във вакуум, тъй като различните вещества имат различни магнитни свойства и в резултат на това е необходимо да се вземат предвид техните свойства.
Закон на Био-Савар-Лаплас
В резултат на изучаване на магнитните полета, създадени от електрически ток, изследователите стигнаха до следните заключения:
- магнитната индукция, създадена от електрически ток, е пропорционална на силата на тока;
- магнитната индукция зависи от формата и размера на проводника, през който протича електрическият ток;
- магнитната индукция във всяка точка на магнитното поле зависи от местоположението на тази точка по отношение на проводника с ток.
Френските учени Био и Савар, които стигнаха до такива заключения, се обърнаха към великия математик П. Лаплас, за да обобщят и изведат основния закон на магнитната индукция. Той предположи, че индукцията във всяка точка на магнитното поле, създадено от проводник с ток, може да бъде представена като сума от магнитните индукции на елементарни магнитни полета, които се създават от елементарен участък на проводник с ток. Тази хипотеза се превръща в закона за магнитната индукция, т.нар Закон на Био-Савар-Лаплас. За да разгледаме този закон, нека изобразим проводник с ток и магнитната индукция, която създава
Магнитна индукция dB, създадена от елементарен участък на проводник dl.
След това магнитна индукция dBелементарно магнитно поле, което се създава от участък от проводник dl, с ток азв произволна точка Рще се определя от следния израз
където I е токът, протичащ през проводника,
r е радиус векторът, начертан от проводящия елемент до точката на магнитното поле,
dl е минималният проводящ елемент, който създава индукция dB,
k – коефициент на пропорционалност, в зависимост от отправната система, в SI k = μ 0 /(4π)
защото е векторно произведение, тогава крайният израз за елементарната магнитна индукция ще изглежда така
По този начин този израз ни позволява да намерим магнитната индукция на магнитното поле, което се създава от проводник с ток с произволна форма и размер чрез интегриране на дясната страна на израза
където символът l показва, че интегрирането става по цялата дължина на проводника.
Магнитна индукция на прав проводник
Както знаете, най-простото магнитно поле създава прав проводник, през който протича електрически ток. Както вече казах в предишната статия, силовите линии на дадено магнитно поле са концентрични окръжности, разположени около проводника.
За определяне на магнитната индукция INправ проводник в точка РНека въведем някои обозначения. Тъй като точката Ре на разстояние bот жицата, след това разстоянието от всяка точка на жицата до точката Рсе определя като r = b/sinα. След това най-късата дължина на проводника dlможе да се изчисли от следния израз
В резултат на това законът на Био-Савар-Лаплас за прав проводник с безкрайна дължина ще има формата
където I е токът, протичащ през жицата,
b е разстоянието от центъра на жицата до точката, в която се изчислява магнитната индукция.
Сега просто интегрираме получения израз върху dαвариращи от 0 до π.
Така крайният израз за магнитната индукция на прав проводник с безкрайна дължина ще има формата
I - ток, протичащ през проводника,
b е разстоянието от центъра на проводника до точката, в която се измерва индукцията.
Магнитна индукция на пръстена
Индукцията на прав проводник има малка стойност и намалява с разстоянието от проводника, поради което практически не се използва в практически устройства. Най-широко използваните магнитни полета са тези, създадени от тел, навита около рамка. Следователно такива полета се наричат магнитни полета на кръгов ток. Най-простото такова магнитно поле се притежава от електрически ток, протичащ през проводник, който има формата на кръг с радиус R.
В този случай практически интерес представляват два случая: магнитното поле в центъра на окръжността и магнитното поле в точка P, която лежи на оста на окръжността. Да разгледаме първия случай.
В този случай всеки токов елемент dl създава елементарна магнитна индукция dB в центъра на кръга, който е перпендикулярен на равнината на контура, тогава законът на Био-Савар-Лаплас ще има формата
Всичко, което остава, е да интегрираме получения израз по цялата дължина на кръга
където μ 0 е магнитната константа, μ 0 = 4π 10 -7 H/m,
I – сила на тока в проводника,
R е радиусът на окръжността, в която е навит проводникът.
Нека разгледаме втория случай, когато точката, в която се изчислява магнитната индукция, лежи на правата линия X, която е перпендикулярна на равнината, ограничена от кръговия ток.
В този случай индукция в точката Рще бъде сумата от елементарни индукции dB X, което от своя страна е проекция върху оста Xелементарна индукция dB
Прилагайки закона на Biot-Savart-Laplace, изчисляваме стойността на магнитната индукция
Сега нека интегрираме този израз по цялата дължина на кръга
където μ 0 е магнитната константа, μ 0 = 4π 10 -7 H/m,
I – сила на тока в проводника,
R е радиусът на кръга, в който е навит проводникът,
x е разстоянието от точката, в която се изчислява магнитната индукция, до центъра на окръжността.
Както се вижда от формулата за x = 0, полученият израз се трансформира във формулата за магнитна индукция в центъра на кръговия ток.
Циркулация на вектора на магнитната индукция
За изчисляване на магнитната индукция на прости магнитни полета е достатъчен законът на Biot-Savart-Laplace. Въпреки това, с по-сложни магнитни полета, например магнитното поле на соленоид или тороид, броят на изчисленията и тромавостта на формулите ще се увеличат значително. За да се опростят изчисленията, се въвежда концепцията за циркулация на вектора на магнитната индукция.
Нека си представим някаква верига л, който е перпендикулярен на тока аз. Навсякъде Рна тази верига, магнитна индукция INнасочена тангенциално към този контур. След това произведението на векторите dlИ INсе описва със следния израз
Тъй като ъгълът dφдостатъчно малък, тогава векторите дл Б определена като дължина на дъгата
По този начин, знаейки магнитната индукция на прав проводник в дадена точка, можем да изведем израз за циркулацията на вектора на магнитната индукция
Сега всичко, което остава, е да интегрираме получения израз по цялата дължина на контура
В нашия случай векторът на магнитната индукция циркулира около един ток, но в случай на няколко тока изразът за циркулацията на магнитната индукция се превръща в закона за общия ток, който гласи:
Циркулацията на вектора на магнитната индукция в затворен контур е пропорционална на алгебричната сума на токовете, които обхваща дадения контур.
Магнитно поле на соленоид и тороид
Използвайки закона за общия ток и циркулацията на вектора на магнитната индукция, е доста лесно да се определи магнитната индукция на такива сложни магнитни полета като тези на соленоид и тороид.
Соленоидът е цилиндрична намотка, която се състои от много навивки от проводник, навит за завъртане върху цилиндрична рамка. Магнитното поле на соленоид всъщност се състои от множество магнитни полета на кръгов ток с обща ос, перпендикулярна на равнината на всеки кръгов ток.
Нека използваме циркулацията на вектора на магнитната индукция и си представим циркулацията по протежение на правоъгълен контур 1-2-3-4 . Тогава циркулацията на вектора на магнитната индукция за дадена верига ще има формата
Тъй като в областите 2-3 И 4-1 векторът на магнитната индукция е перпендикулярен на веригата, тогава циркулацията е нула. На сайта 3-4 , който е значително отстранен от соленоида, тогава той също може да бъде игнориран. Тогава, като се вземе предвид законът за общия ток, магнитната индукция в соленоид с достатъчно голяма дължина ще има формата
където n е броят на навивките на соленоидния проводник на единица дължина,
I – ток, протичащ през соленоида.
Тороидът се образува чрез навиване на проводник около пръстеновидна рамка. Този дизайн е еквивалентен на система от много еднакви кръгови токове, центровете на които са разположени в кръг.
Като пример, разгледайте тороид с радиус Р, на която се навива Ннавивки на тел. Около всяко завъртане на жицата вземаме радиус контур r, центърът на този контур съвпада с центъра на тороида. Тъй като векторът на магнитната индукция бе насочен тангенциално към контура във всяка точка на контура, тогава циркулацията на вектора на магнитната индукция ще има формата
където r е радиусът на веригата на магнитната индукция.
Веригата, минаваща вътре в тороида, обхваща N навивки на проводник с ток I, тогава законът за общия ток за тороида ще има формата
където n е броят на навивките на проводника на единица дължина,
r – радиус на контура на магнитната индукция,
R е радиусът на тороида.
По този начин, използвайки закона за общия ток и циркулацията на вектора на магнитната индукция, е възможно да се изчисли произволно сложно магнитно поле. Въпреки това, общият закон на тока дава правилни резултати само във вакуум. При изчисляване на магнитната индукция в дадено вещество е необходимо да се вземат предвид така наречените молекулярни токове. Това ще бъде обсъдено в следващата статия.
Теорията е добра, но без практическо приложение е само на думи.
Големината на индукцията на магнитното поле зависи ли от средата, в която се образува? За да отговорим на този въпрос, нека направим следния експеримент. Нека първо определим силата (виж фиг. 117), с която магнитното поле действа върху проводник с ток във въздуха (по принцип това трябва да се направи във вакуум), а след това силата на магнитното поле върху този проводник, например във вода, съдържаща железен оксид на прах ( На фигурата съдът е показан с пунктирана линия). В среда от железен оксид магнитното поле действа върху проводника с ток с по-голяма сила. В този случай големината на индукцията на магнитното поле е по-голяма. Има вещества, например сребро, мед, в които е по-малко, отколкото във вакуум. Големината на индукцията на магнитното поле зависи от средата, в която се образува.
Величината, показваща колко пъти индукцията на магнитното поле в дадена среда е по-голяма или по-малка от индукцията на магнитното поле във вакуум, се нарича магнитна проницаемост на средата.Ако индукцията на магнитното поле на средата е B, а вакуумът е B 0, тогава магнитната пропускливост на средата
Магнитната проницаемост на среда μ е безразмерна величина. За различните вещества е различно. И така, за мека стомана - 2180, въздух - 1,00000036, мед - 0,999991 . Това се обяснява с факта, че различните вещества се магнетизират по различен начин в магнитно поле.
Нека разберем какво определя индукцията на магнитното поле на прав проводник, по който тече ток. Близо до правия участък А на навивката на проводника (фиг. 122) ще поставим индикатор С на индукцията на магнитното поле. Да пуснем тока. Магнитното поле на секция А действа върху индикаторната рамка и я завърта, което води до отклонение на стрелката от нулева позиция. Променяйки силата на тока в рамката с реостат, забелязваме, че с колко пъти се увеличава токът в проводника, отклонението на индикаторната игла се увеличава със същото количество: V~I.
Поддържайки тока постоянен, ще увеличим разстоянието между проводника и рамката. Според показанията на индикатора забелязваме, че индукцията на магнитното поле е обратно пропорционална на разстоянието от проводника до изследваната точка на полето: V~ I/R. Големината на индукцията на магнитното поле зависи от магнитните свойства на средата - от нейната магнитна проницаемост. Колкото по-голяма е магнитната пропускливост, толкова по-голяма е индукцията на магнитното поле: B~μ.
Теоретично и чрез по-точни експерименти френските физици Био, Савар и Лаплас установиха, че големината на индукцията на магнитното поле на прав проводник с малко напречно сечение в хомогенна среда с магнитна проницаемост μ на разстояние R от него е равна на
Тук μ 0 е магнитната константа. Нека намерим неговата числена стойност и име в системата SI. Тъй като индукцията на магнитното поле в същото време е равна на 
тогава, приравнявайки тези две формули, получаваме
Следователно магнитната константа От определението за ампер знаем, че сегменти от успоредни проводници с дължина l = 1 mдокато сте на разстояние R = 1 mедин от друг, взаимодействат със сила F = 2*10 -7 n,когато през тях тече ток I = 1 а.Въз основа на това изчисляваме μ 0 (като μ = 1):
Сега нека разберем какво определя индукцията на магнитното поле вътре в намотка с ток. Нека сглобим електрическа верига (фиг. 123). Като поставим рамката на индикатора за индукция на магнитното поле вътре в намотката, затваряме веригата. Увеличавайки силата на тока с 2, 3 и 4 пъти, забелязваме, че индукцията на магнитното поле вътре в намотката се увеличава съответно със същото количество: V~I.
След като определихме индукцията на магнитното поле вътре в намотката, увеличаваме броя на завъртанията на единица дължина. За да направите това, свързваме две еднакви намотки последователно и вмъкваме едната от тях в другата. С помощта на реостат ще зададем текущата сила на предишното ниво. При същата дължина на намотката l броят на навивките n в нея се е удвоил и в резултат на това броят на навивки на единица дължина на намотката се е удвоил.
Ако донесете магнитна игла до прав проводник с ток, тя ще се стреми да стане перпендикулярна на равнината, минаваща през оста на проводника и центъра на въртене на иглата (фиг. 67). Това показва, че иглата е обект на специални сили, наречени магнитни сили. С други думи, ако електрически ток преминава през проводник, около проводника се появява магнитно поле. Магнитното поле може да се разглежда като специално състояние на пространството около проводниците с ток.
Ако прекарате дебел проводник през карта и прекарате електрически ток през него, тогава стоманените стружки, изсипани върху картона, ще бъдат разположени около проводника в концентрични кръгове, които в този случай представляват така наречените магнитни линии (фиг. 68) . Можем да движим картона нагоре или надолу по проводника, но местоположението на стоманените стружки няма да се промени. В резултат на това около проводника по цялата му дължина възниква магнитно поле.
Ако поставите малки магнитни стрелки върху картона, тогава, като промените посоката на тока в проводника, можете да видите, че магнитните стрелки ще се въртят (фиг. 69). Това показва, че посоката на магнитните линии се променя с посоката на тока в проводника.
Магнитното поле около проводник с ток има следните характеристики: магнитните линии на прав проводник имат формата на концентрични кръгове; колкото по-близо до проводника, толкова по-плътни са разположени магнитните линии, толкова по-голяма е магнитната индукция; магнитната индукция (интензитет на полето) зависи от големината на тока в проводника; Посоката на магнитните линии зависи от посоката на тока в проводника.
За показване на посоката на тока в проводника, показан в разреза, е възприет символ, който ще използваме в бъдеще. Ако мислено поставите стрелка в проводник по посока на тока (фиг. 70), тогава в проводник, в който токът е насочен далеч от нас, ще видим опашката на перата на стрелата (кръст); ако течението е насочено към нас, ще видим върха на стрелка (точка).
Посоката на магнитните линии около проводник с ток може да се определи от "правилото на гимлета". Ако тирбушон (тирбушон) с дясна резба се движи напред по посока на тока, тогава посоката на въртене на дръжката ще съвпадне с посоката на магнитните линии около проводника (фиг. 71).
ориз. 71. Определяне на посоката на магнитните линии около проводник с ток с помощта на „правилото на гимлета“
Магнитна игла, въведена в полето на проводник с ток, е разположена по дължината на магнитните линии. Следователно, за да определите местоположението му, можете също да използвате „правилото на gimlet“ (фиг. 72).
ориз. 72. Определяне на посоката на отклонение на магнитна игла, доведена до проводник с ток, съгласно "правилото на гимлета"
Магнитното поле е едно от най-важните проявления на електрическия ток и не може да се получи самостоятелно и отделно от тока.
При постоянните магнити магнитното поле също се причинява от движението на електрони, които изграждат атомите и молекулите на магнита.
Интензитетът на магнитното поле във всяка точка се определя от величината на магнитната индукция, която обикновено се обозначава с буквата B. Магнитната индукция е векторно количество, т.е. характеризира се не само с определена стойност, но и с определена посока във всяка точка на магнитното поле. Посоката на вектора на магнитната индукция съвпада с допирателната към магнитната линия в дадена точка на полето (фиг. 73).
В резултат на обобщаващи експериментални данни френските учени Био и Савар установиха, че магнитната индукция B (интензитет на магнитното поле) на разстояние r от безкрайно дълъг прав проводник с ток се определя от израза
където r е радиусът на окръжността, начертана през разглежданата полева точка; центърът на окръжността е върху оста на проводника (2πr е обиколката);
I е количеството ток, протичащ през проводника.
Стойността μ a, която характеризира магнитните свойства на средата, се нарича абсолютна магнитна проницаемост на средата.
За празнотата абсолютната магнитна проницаемост има минимална стойност и обикновено се означава с μ 0 и се нарича абсолютна магнитна проницаемост на празнотата.
1 H = 1 ом⋅сек.
Съотношението μ a / μ 0, показващо колко пъти абсолютната магнитна проницаемост на дадена среда е по-голяма от абсолютната магнитна проницаемост на празнотата, се нарича относителна магнитна проницаемост и се обозначава с буквата μ.
Международната система от единици (SI) използва единиците за измерване на магнитна индукция B - тесла или уебер на квадратен метър (tl, wb/m2).
В инженерната практика магнитната индукция обикновено се измерва в гаус (gs): 1 t = 10 4 gs.
Ако във всички точки на магнитното поле векторите на магнитната индукция са еднакви по големина и успоредни един на друг, тогава такова поле се нарича равномерно.
Продуктът на магнитната индукция B и площта S, перпендикулярна на посоката на полето (вектор на магнитна индукция), се нарича поток на вектора на магнитната индукция или просто магнитен поток и се обозначава с буквата Φ (фиг. 74):
Международната система използва weber (wb) като мерна единица за магнитен поток.
В инженерните изчисления магнитният поток се измерва в максуели (μs):
1 vb = 10 8 μs.
При изчисляване на магнитните полета се използва и величина, наречена сила на магнитното поле (означена с H). Магнитната индукция B и силата на магнитното поле H са свързани чрез връзката
Единицата за измерване на силата на магнитното поле е N - ампер на метър (a/m).
Силата на магнитното поле в хомогенна среда, както и магнитната индукция, зависи от големината на тока, броя и формата на проводниците, през които преминава токът. Но за разлика от магнитната индукция, силата на магнитното поле не отчита влиянието на магнитните свойства на средата.
Електромагнитни явления
Електромагнитните явления отразяват връзката на електрически ток с магнитно поле. Всички техни физически закони са добре известни и ние няма да се опитваме да ги коригираме; нашата цел е друга: да обясним физическата природа на тези явления.
Едно нещо вече ни е ясно: нито електричеството, нито магнетизмът могат да съществуват без електрони; и в това вече се проявява електромагнетизмът. Говорихме и за това, че намотка, по която протича ток, генерира магнитно поле. Нека се спрем на последното явление и да изясним как се случва.
Нека погледнем намотката откъм края и оставим електрическия ток да тече през нея обратно на часовниковата стрелка. Токът е поток от електрони, плъзгащи се по повърхността на проводника (само на повърхността има отворени всмукателни канали). Потокът от електрони ще се носи покрай съседния етер и той също ще започне да се движи обратно на часовниковата стрелка. Скоростта на етера в съседство с проводника ще се определя от скоростта на електроните в проводника, а тя от своя страна ще зависи от разликата в налягането на етера (от електрическото напрежение на намотката) и от площта на потока на диригентът. Етерът, отнесен от тока, ще засегне съседните слоеве и те също ще се движат вътре и извън намотката в кръг. Скоростта на въртящия се етер ще бъде разпределена, както следва: най-голямата му стойност, разбира се, е в областта на намотките; когато се измести към центъра, той намалява по линеен закон, така че в самия център ще бъде нула; При отдалечаване от завоите към периферията скоростта също ще намалява, но не линейно, а според по-сложен закон.
Макровихърът на етера, завихрен от тока, ще започне да ориентира електроните по такъв начин, че всички те да се въртят, докато техните оси на въртене са успоредни на оста на намотката; в същото време вътре в намотката те ще се въртят обратно на часовниковата стрелка, а извън нея - по посока на часовниковата стрелка; в същото време електроните ще се стремят да бъдат коаксиални, тоест ще бъдат събрани в магнитни шнурове. Процесът на ориентация на електроните ще отнеме известно време и след завършване вътре в намотката ще се появи магнитен лъч със северния полюс в нашата посока, а извън намотката, напротив, северният полюс ще бъде далеч от нас. Така ние доказахме валидността на известното в електротехниката правило на винта или гимлета, което установява връзка между посоката на тока и посоката на генерираното от него магнитно поле.
Магнитната сила (опън) във всяка точка на магнитното поле се определя от промяната в скоростта на етера в тази точка, тоест производната на скоростта по отношение на разстоянието от завоите на намотката: Колкото по-рязка е промяната в скоростта, толкова по-голямо е напрежението. Ако съпоставим магнитната сила на намотката с нейните електрически и геометрични параметри, тогава тя има пряка зависимост от стойността на тока и обратна зависимост от диаметъра на намотката. Колкото по-голям е токът и колкото по-малък е диаметърът, толкова повече възможности има за събиране на електрони в кабели с определена посока на въртене и толкова по-голяма ще бъде магнитната сила на намотката. Вече беше казано, че силата на магнитното поле може да бъде усилена или отслабена от средата.
Процесът на преобразуване на постоянен ток в магнетизъм не е обратим: ако магнитът се постави в намотка, в него не възниква ток. Енергията на съществуващия около магнита макровихър е толкова малка, че не е в състояние да принуди електроните да се движат по завоите при най-малко съпротивление за тях. Нека припомним още веднъж, че при обратния процес макровихърът на етера, изпълняващ ролята на медиатор, само ориентираше електроните и нищо повече, тоест контролираше само магнитното поле, а силата на полето се определяше от броят на еднопосочните магнитни кабели.
Ако приближите магнитната игла, тя ще се стреми да стане перпендикулярна на равнината, минаваща през оста на проводника и центъра на въртене на иглата. Това показва, че специалните сили действат върху стрелката, която се нарича магнитни сили. В допълнение към ефекта върху магнитната игла, магнитното поле засяга движещи се заредени частици и проводници с ток, разположени в магнитното поле. В проводници, движещи се в магнитно поле, или в неподвижни проводници, разположени в променливо магнитно поле, възниква индуктивна електродвижеща сила (емф).
Магнитно поле
В съответствие с горното можем да дадем следното определение за магнитно поле.
Магнитното поле е една от двете страни на електромагнитното поле, възбудено от електрическите заряди на движещи се частици и промени в електрическото поле и характеризиращо се със силов ефект върху движещи се заразени частици и следователно върху електрически токове.
Ако прекарате дебел проводник през картон и прекарате електрически ток през него, тогава стоманените стружки, изсипани върху картона, ще бъдат разположени около проводника в концентрични кръгове, които в този случай са така наречените линии на магнитна индукция (Фигура 1) . Можем да движим картона нагоре или надолу по проводника, но местоположението на стоманените стружки няма да се промени. В резултат на това около проводника по цялата му дължина възниква магнитно поле.
Ако поставите малки магнитни стрелки върху картона, тогава, като промените посоката на тока в проводника, можете да видите, че магнитните стрелки ще се въртят (Фигура 2). Това показва, че посоката на линиите на магнитната индукция се променя с посоката на тока в проводника.
Линиите на магнитна индукция около проводник с ток имат следните свойства: 1) линиите на магнитна индукция на прав проводник имат формата на концентрични кръгове; 2) колкото по-близо до проводника, толкова по-плътни са разположени магнитните индукционни линии; 3) магнитната индукция (интензивността на полето) зависи от големината на тока в проводника; 4) посоката на линиите на магнитна индукция зависи от посоката на тока в проводника.
За показване на посоката на тока в проводника, показан в разреза, е възприет символ, който ще използваме в бъдеще. Ако мислено поставите стрелка в проводника по посока на тока (Фигура 3), тогава в проводника, в който токът е насочен далеч от нас, ще видим опашката на перата на стрелата (кръст); ако течението е насочено към нас, ще видим върха на стрелка (точка).
Фигура 3. Символ за посоката на тока в проводниците
Правилото на gimlet ви позволява да определите посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток. Ако тирбушон (тирбушон) с дясна резба се движи напред по посока на тока, тогава посоката на въртене на дръжката ще съвпадне с посоката на линиите на магнитна индукция около проводника (Фигура 4).
Магнитна игла, въведена в магнитното поле на проводник с ток, е разположена по линиите на магнитна индукция. Следователно, за да определите местоположението му, можете също да използвате „правилото на gimlet“ (Фигура 5). Магнитното поле е едно от най-важните проявления на електрическия ток и не може да се получи самостоятелно и отделно от тока.
 |  |
| Фигура 4. Определяне на посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток с помощта на „правилото на гимлета“ | Фигура 5. Определяне на посоката на отклонение на магнитна игла, доведена до проводник с ток, съгласно "правилото на гимлета" |
Магнитна индукция
Магнитното поле се характеризира с вектор на магнитна индукция, който следователно има определена величина и определена посока в пространството.
Количествен израз за магнитна индукция в резултат на обобщаване на експериментални данни е установен от Biot и Savart (Фигура 6). Измервайки магнитните полета на електрически токове с различни размери и форми чрез отклонението на магнитната стрелка, двамата учени стигнаха до извода, че всеки токов елемент създава магнитно поле на известно разстояние от себе си, чиято магнитна индукция е Δ бе право пропорционална на дължината Δ лтози елемент, големината на протичащия ток аз, синусът на ъгъла α между посоката на тока и радиус вектора, свързващ полевата точка, която ни интересува с даден токов елемент, и е обратно пропорционален на квадрата на дължината на този радиус вектор r:
Къде К– коефициент в зависимост от магнитните свойства на средата и от избраната система от единици.
В абсолютната практическа рационализирана система от единици на ICSA
където µ 0 – магнитна проницаемост на вакуумаили магнитна константа в системата MCSA:
µ 0 = 4 × π × 10 -7 (хенри/метър);
Хенри (gn) – единица индуктивност; 1 gn = 1 ом × сек.
µ – относителна магнитна проницаемост– безразмерен коефициент, показващ колко пъти магнитната проницаемост на даден материал е по-голяма от магнитната проницаемост на вакуума.
Размерът на магнитната индукция може да се намери с помощта на формулата
Волт-секунда също се нарича Вебер (wb):
На практика има по-малка единица за магнитна индукция - гаус (gs):
Законът на Био-Савар ни позволява да изчислим магнитната индукция на безкрайно дълъг прав проводник:
Къде А– разстоянието от проводника до точката, където се определя магнитната индукция.
Сила на магнитното поле
Съотношението на магнитната индукция към произведението на магнитните пропускливости µ × µ 0 се нарича сила на магнитното полеи се обозначава с буквата з:
б = з × µ × µ 0 .
Последното уравнение свързва две магнитни величини: индукция и сила на магнитното поле.
Нека намерим измерението з:
Понякога се използва друга единица за измерване на силата на магнитното поле - Ерстед (ер):
1 ер = 79,6 А/м ≈ 80 А/м ≈ 0,8 А/cm .
Сила на магнитното поле з, като магнитна индукция б, е векторна величина.
Нарича се линия, допирателна към всяка точка, която съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция линия на магнитна индукцияили линия на магнитна индукция.
Магнитен поток
Продуктът на магнитната индукция и размера на площта, перпендикулярна на посоката на полето (вектор на магнитната индукция), се нарича поток на вектора на магнитната индукцияили просто магнитен потоки се обозначава с буквата F:
F = б × С .
Размер на магнитния поток:
това означава, че магнитният поток се измерва във волт-секунди или уебери.
По-малката единица за магнитен поток е Максуел (mks):
1 wb = 108 mks.
1mks = 1 gs× 1 cm 2.
Видео 1. Хипотезата на Ампер
Видео 1. Хипотезата на Ампер
Видео 2. Магнетизъм и електромагнетизъм