Магнітне поле

Якщо взяти провідник зі струмом і помістити біля нього магнітну стрілку, то вона відхиляється і намагається розміститись так, щоб її вісь була перпендикулярна до провідника (рис. 5.1). Зі зміною напряму струму змінюється і напрям відхилення магнітної стрілки. Ці досліди підтверджують той факт, що в просторі, який оточує провідник з струмом, існує силове поле, назване магнітним завдяки його дії на магнітну стрілку. Оскільки при вимиканні струму магнітне поле зникає, то це дає підставу зробити висновок, що причиною магнітного поля є електричний струм. Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника зі струмом незалежно від матеріалу провідника і характеру його провідності та навколо будь якого, рухомого заряду.

Магнітне поле на відміну від електричного не чинить дії на нерухомі електричні заряди. Сила виникає лише тоді коли заряд рухається. Цю дію можна побачити за відхиленням електронного пучка, що протікає між полюсами постійного магніту. Магнітне поле також діє на провідник зі струмом, оскільки - це впорядкований рух заряджених частинок. Електричний струм в одному з провідників створює навколо себе магнітне поле, яке діє на струм у другому провіднику. А поле, створене другим струмом діє на перший. Таким чином можна дійти до висновку, що магнітне поле – це форма матерії, через яку здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Для дослідження магнітного поля використовується пробний струм, що циркулює в плоскому замкненому контурі дуже малих розмірів. На такий контур, вміщений в ту, чи іншу точку, магнітне поле діє з деяким обертальним моментом, намагаючись привести його до рівноважної просторової орієнтації. Просторова орієнтація контуру задається позитивним напрямом нормалі до його площини. Цей напрям пов'язаний з напрямом протікання струму в контурі за правилом правого гвинта. Силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції . Магнітна індукція – це векторна величина, модуль якої визначається відношенням максимального обертального моменту, що діє на контур, до сили струму, що протікає в контурі і до площі контуру.

(5.1)

Добуток сили струму І, що протікає в контурі на його площу S, називається магнітним моментом цього контуру

.

Напрям вектора магнітної індукції в даній точці співпадає з рівноважним напрямом позитивної нормалі до контуру в цій точці.

Одиницею вимірювання магнітної індукції є Тесла (Тл). Тесла – індукція такого однорідного магнітного поля, у якому на плоский контур зі струмом, що має магнітний момент діє максимальний обертальний момент, рівний .

Подібно до електричних полів, магнітним полям властивий принцип суперпозиції. При наявності декількох струмів індукція магнітного поля дорівнює геометричній сумі тих її значень, які визначаються кожним окремим струмом:

(5.2)

Для наочного зображення магнітного поля зручно користуватись лініями магнітної індукції.

Лініями магнітної індукції називають криві, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямом вектора у цих точках поля. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті й охоплюють провідник зі струмом. Для визначення напряму ліній магнітної індукції можна скористатись правилом свердлика: якщо свердлик повертати так, щоб його поступальний рух збігався з напрямом струму І, то обертальний рух ручки покаже напрям ліній магнітної індукції (рис. 5.2).