Магнитное поле катушки с током

Магнитное поле катушки с током возникает в кольцевой катушке (рис. 1) с W витками, равномерно распределенными вдоль немагнитного сердечника при подключении ее к источнику тока. Увеличение магнитной индукции поля достигается увеличением числа витков катушки и размещением ее на стальном сердечнике, магнитные токи которого, создавая свое поле, увеличивают результирующее поле катушки. Поверхность, ограниченная окружностью радиуса R, совпадающей со средней магнитной линией, пронизывается полным током ΣI = IW. Вследствие симметрии напряженность поля Н во всех точках, лежащих на средней магнитной линии, одинакова, поэтому мдс F_м = Hl = IW = H2πR. По закону полного тока Hl = IW, откуда напряженность магнитного поля на средней магнитной линии, совпадающей с осевой линией кольцевой катушки, H = IW / l , а магнитная индукция B = μ_aH = μ_aIW / l = 125μIW / l * 10^-8.

Рис. 1. Катушки индуктивности: а - кольцевая; б - цилиндрическая

При R1 - R2 << Rl магнитную индукцию на осевой линии с достаточной точностью можно считать равной среднему значению ее, и, следовательно, магнитный поток сквозь поперечное сечение катушки Φ = BS = μ_aIWS / l . Переписав это уравнение в виде Φ = IW / (μ_aSl) = F_м / R_м , получим выражение, аналогичное уравнению закона Ома для электрической цепи, т. е. полный магнитный поток равен отношению мдс к магнитному сопротивлению цепи. Цилиндрическую катушку (рис. 1, б) можно рассматривать как часть кольцевой катушки с большим радиусом и с обмоткой, расположенной только на части сердечника, длина которой равна длине катушки. Напряженность поля и магнитной индукции на осевой линии в центре цилиндрической катушки определяется по формулам, которые в этом случае являются приближенными и применимы для катушек.

В однородном магнитном поле, модуль вектора индукции которого равен В, помещен плоский замкнутый контур площадью S. Нормаль n к плоскости контура составляет угол a с направлением вектора магнитной индукции В.

Магнитным потоком через поверхность называется величина Ф, определяемая соотношением:

Φ = B · S · cos α

Единица измерения магнитного потока в систем СИ - 1 Вебер (1 Вб).

1 Вб = 1 Тл · 1 м²

Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю. Значит угол a равен 0⁰ .

Тогда магнитный поток рассчитывается по формуле:

Φ_max = B · S

Магнитный поток через контур равен нулю,если контур распологается параллельно магнитному полю.

Значит угол a равен 90⁰ .

Магнитная индукция

- это силовая характеристика магнитного поля.

Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ:

Линии магнитной индукции

- это линии, касательными к которой в любой её точке является вектор магнитной индукции.

Магнитодвижущая сила

       

(намагничивающая сила), величина, характеризующая магн. действие электрич. тока. Вводится для магнитных цепей по аналогии с электродвижущей силой в электрич. цепях. М. с. F равна циркуляции вектора напряжённости магн. поля Н по замкнутому контуру L, охватывающему электрич. токи, к-рые создают это магн. поле:

(в ед. СИ). Здесь HL — проекция Н на направление элемента контура интегрирования dl, n — число проводников (витков) с током Ii, охватываемых контуром. Единица М. с. в Международной системе единиц (СИ) — ампер (или ампер-виток), в СГС системе единиц (симметричной) — еильберт.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

Напряженность магнитного поля

Итак, мы с вами выяснили, что магнитное поле – это одна из форм проявления электромагнитного поля, особенностью которого является то, что это поле действует только на движущиеся частицы и тела, обладающие электрическим зарядом, а также на намагниченные тела.       Магнитное поле создается проводниками с током, движущимися электрическими заряженными частицами и телами, а также переменными электрическими полями.       Силовой характеристикой магнитного поля служит вектор магнитной индукции    поля созданного одним зарядом в вакууме:  .       Еще одной характеристикой магнитного поля является напряженность.       Напряженностью магнитного поля называют векторную величину   , характеризующую магнитное поле и определяемую следующим образом:   ,  (1.4.1)         Напряженность магнитного поля заряда q, движущегося в вакууме равна:   ,  (1.4.2)         Это выражение показывает закон Био–Савара–Лапласа для   .       Напряженность магнитного поля    является, как бы, аналогом вектора электрического смещения    в электростатике.