4. Магнитное поле постоянного тока

4.1. Электрическое и магнитное поле как две стороны

единого электромагнитного поля.

Опытами установлено, что любой движущийся заряд (безразлично, идет ли речь о токах в проводниках, электролитах, газах, газовых разрядах, или в свободно летящих зарядах) вне зависимости от причины, вызвавшей его движение, создает магнитное поле, которое в свою очередь действует на другие движущиеся заряды.

Магнитное поле создается и постоянными магнитами, но и в этом случае возникновение магнитного поля связано с движением зарядов, т.е. с внутриатомным движением элементарных зарядов. В любом веществе элементарные электрические заряды находятся в непрерывном тепловом движении, но не создают магнитного поля, так как тепловое движение беспорядочное и магнитные поля отдельных зарядов взаимно компенсируются.

Если в рассматриваемом объеме нет зарядов, но электрическое поле изменяется во времени, то в этом случае также возникает магнитное поле.

Магнитное поле отдельно от электрического существовать не может, ибо заряды, являющиеся одним из видов материи, находятся в непрерывном движении и создают одновременно электрическое и магнитное поля. Таким образом, магнитное поле - это одна из сторон электромагнитного поля, являющегося особым видом материи. Магнитное поле проявляется в силах взаимодействия между движущимися зарядами, в возникновении ЭДС индукции, в явлении магнитострикции (изменение размеров тел при помещении их в магнитное поле) и т.д.

Магнитное поле создается движущимся зарядом, поэтому в основу теории магнитного поля положен закон о магнитных свойствах элементарного движущегося заряда.

4.2. Индукция магнитного поля.

Д ля характеристики магнитного поля с точки зрения его интенсивности введено понятие вектора магнитной индукции. Это силовая характеристика поля. Магнитная индукция – это физическая величина, характеризующая поле с точки зрения возможности возникновения силы, действующей на элементарный движущийся заряд или на элемент тока, помещенный в данную точку поля.

Вектор магнитной индукции аналогичен вектору напряженности электрического поля и обозначается буквой .

Рассмотрим заряд , движущийся со скоростью (см. рис. 4.1).

Пусть - радиус - вектор, соединяющий точку, в которой находится заряд с точкой наблюдения М в каждый момент времени.

Опыт показывает, что вектор индукции магнитного поля в точке М определяется выражением

, (4.1)

где - абсолютная магнитная проницаемость, размерность её - .

.

- относительная магнитная проницаемость- величина безразмерная;

- магнитная постоянная, равная , характеризует магнитные свойства вакуума.

Относительная магнитная проницаемость - величина, показывающая, во сколько раз магнитная индукция В поля в данной среде больше, чем магнитная индукция в вакууме.

Модуль магнитной индукции | | прямо пропорционален заряду и модулю скорости | | и обратно пропорционален квадрату расстояния от движущегося заряда до точки наблюдения. Единицей измерения индукции является тесла (Тл).