Магнитное поле. Индукция магнитного поля

Изменение свойств пространства при внесении в него постоянных магнитов можно трактовать как наличие в пространстве материального магнитного поля, подобно электростатическому полю вокруг неподвижных электрических зарядов. Как электростатическое, так и магнитное поле неощутимо органами чувств человека, но его наличие можно зарегистрировать с помощью простейшего устройства – легкой магнитной стрелки, насаженной на ось, т.е. с помощью компаса.

Рис. 5

В начале XIX в. было установлено (Х.Эрстед), что ориентирующее действие на стрелку компаса оказывает и электрический ток, протекающий по проводнику (рис. 5).

Из третьего закона Ньютона следует: с какой силой проводник с электрическим током действует на стрелку, с такой же по модулю силой и стрелка действует на провод с током. Поэтому если взять тяжелый магнит и легкую катушку с большим количеством витков, то катушка с током начинает двигаться относительно магнита. На этом основано действие школьного амперметра (см. тема 17).

Это открытие позволило установить связь между электрическими и магнитными явлениями и построить единую картину, называемую теорией электромагнитного поля.

В настоящее время окончательно утвердилось представление о том, что действие постоянных магнитов – это совокупное действие молекулярных токов в веществе (электронов, движущихся по орбитам в молекулах).

Магнитное поле может оказывать разнообразные воздействия на другие физические объекты, оказавшиеся в этом поле. Механическое действие, которое магнитное поле оказывает на другие тела, можно характеризовать вектором силы, а само поле – векторной физической величиной, называемой магнитной индукцией, которая позволяет определить эту силу. Магнитная индукция обозначается буквой , измеряется в теслах (Тл).

Направление вектора магнитной индукции задается направлением магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля. Оно совпадает с направлением, которое указывает северный полюс стрелки (рис. 6).

Рис. 6

Модуль вектора можно определить с помощью силы, действующей на движущийся свободный заряд или проводник с током, где заряды перемещаются вдоль проводника, а также с помощью момента сил, действующих на рамку, по которой течет ток.

Будем считать, что в данной точке пространства модуль векторы магнитной индукции равен 1 Тесла (1 Тл), если в этой точке на проводник с током, расположенный перпендикулярно направлению вектора (при другой ориентации сила будет меньше), при силе тока, равной 1 А на единицу длины проводника(1 м), действует сила, равная 1 Н.

Принцип суперпозиции позволяет складывать вектора магнитной индукции и магнитных полей, созданных разными источниками, по правилам сложения векторов.

Индукция магнитного поля может быть определена в любой точке пространства и в любой момент времени: .