Магнитная индукция

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Рис.1; Проводник в магнитном поле
Рис.2; Лоренц - правило левой руки

Магни́тная инду́кция — векторная величина, показывающая, с какой силой \(F\,\) магнитное поле \(\vec B\!\) действует на заряд \(q\!\), движущийся со скоростью \(\vec v\!\). Где:

  • \(\vec B\!\) — это вектор силы Лоренца \(F\!\), действующей на заряд \(q\!\), который движется со скоростью \(\vec v\!\).
  • \(F=q[\vec v \times \vec B]=qvB\sin\alpha \,\).

Магнитная индукция является основной характеристикой магнитного поля, аналогичной вектору напряжённости электрического поля.[1]

За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора. Такое исследование позволяет представить пространственную структуру магнитного поля. Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых вектор направлен по касательной.

В системе СГС магнитная индукция поля измеряется в гауссах (Гс), в системе СИ (система единиц) — в теслах (Тл), 1 Тл = 104 Гс. Магнитометры, применяемые для измерения магнитной индукции, называют тесламетрами.

Магнитная индукция В - это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в точке. Она равна отношению максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещенную в однородное поле, к произведению силы тока в рамке на ее площадь.

Поведение подвешенного горизонтальныого прямолинейного проводника как часть электрической цепи, между полюсами широкого постоянного подковообразного магнита взаимодеймтвует в магнитном поле аналогично рисунку. Например, если магнитное поле между полюсами магнита направлено сверху вниз, то при замыкании цепи магнитные поля тока и магнита начинают взаимодействовать. Если ток в проводнике течет в разных напрвлениях, то по правилу правой руки проводник втягивается в промежуток между полюсами магнита или выталкивается из этого промежутка.

Следовательно, сила, с которой внешнее магнитное поле действует на прямолинейный проводник с током, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции этого поля, направлена перпендикулярно как линиям индукции, так и проводнику. Направление вектора силы Лоренца определяется правилом левой руки (см.Рис.2): в нём за направление тока нужно брать направление вектора скорости \(\vec v\!\) положительного заряда \(q\!\). Для случая движения отрицательно заряженных частиц четыре пальца следует располагать противоположно направлению вектора скорости. (Ладонь располагается нормально к вектору вхождения магнитных силовых линий и большой палец даёт направление движения проводника с зарядом).


Открытие А.М.Ампера[править]

Ампер, Андре Мари установил на основании опытов, что сила ΔF, действующая в магнитном поле с индукцией В на небольшой прямолинейный участок Δl проводника с током I, перпендикулярна проводнику и магнитному полю (см. Рис.1) и численно равна $$\Delta F = I\Delta lBsin\alpha$$

  • где α – угол между направлениями Δl и B. Но ΔlBsinα – модуль векторного произведения ΔlхB, следовательно,

$$\Delta F = I[\Delta l \times B].$$

Сила, действующая на прямолинейный участок проводника с током в магнитном поле, равна силе тока, умноженной на векторное произведение этого участка и магнитной индукции. Если α = 90°, то действующая на проводник с током сила магнитного поля максимальна $$\Delta F = I\Delta lB.$$ Тогда: $$B = \frac{\Delta F}{I \Delta l}.$$

Магнитная индукция – векторная физическая величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на единицу длины прямолинейного проводника с током, равным единице силы тока, расположенном перпендикулярно направлению поля.

За единицу магнитной индукции в системе СИ принята тесла (Тл), равная индукции однородного магнитного поля, действующего с силой 1 Н на каждый метр длины прямолинейного проводника с током 1 А, если проводник расположен перпендикулярно направлению поля. Размерность единицы магнитной индукции

[Т] = [Н]/[А]·[м] = кг · с-2 · А-1.

Вектор В направлен в каждой точке линии магнитной индукции по касательной к ней. Индукция В характеризует силовое действие магнитного поля на ток. Аналогичную роль играет напряженность Е электростатического поля, характеризующая его силовое действие на заряд.

Если α = 0 (или 180°), то ΔF = 0, т. е. при движении прямолинейного проводника с током параллельно линиям магнитной индукции, он не испытывает действия магнитного поля.

См. также[править]

Ссылки[править]