39.Магнітне поле . Індукція та напруженість магнітного поля . Лінії індукції магнітного поля.

Магнітне поле — складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами або спінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою.Силовою характеристикою магнітного поля в кожній точці поля є вектор магнітної індукції . За напрям вектора магнітної індукції приймають напрям вектора сили, з якою поле діє на північний полюс нескінченно малої магнітної стрілки, поміщеної в дану точку поля. (Тут поняття нескінченно малої магнітної стрілки, звичайно, абстракція, як і поняття пробного заряду у випадку дослідження електричних полів). Для графічного зображення магнітного поля користуються лініями магнітної індукції.Лінії магнітної індукції − це криві, дотичні до яких у будь-якій точці збігаються з напрямком вектора у цих точках поля. Ці лінії легко змоделювати з допомогою залізних ошурок, які у магнітному поля швидко намагнічуються та поводять себе як маленькі магніти. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті і охоплюють провідник зі струмом. Із закону Ампера можна встановити зміст та одиницю магнітної індукції. Якщо Отже, магнітна індукція вимірюється силою, з якою магнітне поле діє на одиницю довжини провідника, яким проходить електричний струм в 1 А і який розміщений перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля: [B]=[1 Н/(А∙м)]=[1 (Кл∙В)/(А∙м2)]=[1 (В∙с)/м2]= =[1 Вб/м2]=[1 Тл].Іншою характеристикою магнітного поля є напруженість магнітного поля − це векторна величина, яка не залежить від магнітних властивостей середовища і характеризує магнітне поле в кожній точці за пов’язаним із ним струмом та положенням точки. Якщо середовище однорідне і ізотропне, то ці умови задовольняє відношення де μ0 = 4π∙10−7 Н/А2 − магнітна стала; μ − відносна магнітна проникність середовища. Одиницею вимірювання напруженості магнітного поля є [Н]=[1 (В∙с)/м2 : 1 Н/А2]=[1 (Дж∙А)/(Дж∙м)]=[1 А/м]Лінія напруженості магнітного поля - це така лінія, дотична до якої в кожній точці співпадає за напрямом із напруженістю поля в цій точці. Лінії напруженості прийнято проводити так, щоб їх густина була рівна або пропорційна напруженості поля в даному місці. Означення для індукції електричного поля аналогічне до означення напруженості. У наявності силових ліній магнітного поля, створеного прямолінійним провідником із струмом, можна переконатися з дослідів з металевими ошурками, які можна розглядати, як маленькі магнітні стрілки, орієнтація яких в магнітному полі відповідатиме лініям напруженості поля Визначатиметься магнітне поле в розглянутому випадку за правилом правого буравчика.Важливою особливістю ліній магнітної індукції є те, що вони не мають ні початку, ні кінця, тобто вони завжди замкнені. Поля із замкненими силовими лініями називають вихровими. Отже, магнітне поле є вихровим, це означає, що на відміну від електричних зарядів, в природі не існує магнітних зарядів.

40. Закон повного струму. Вихровий характер магнітного поля. Магнітний потік. Теорема Гауса для магнітного поля. Закон повного струму.

Повний струм – це алгебраїчна сума струмів, які проникають в поверхню, обмежену замкнутим контуром. За законом повного струму сила намагнічення (НС) F_m вздовж замкнутого контуру дорівнює повному струмові:

1.Напруженість(А/м) магнітного поля в точці, яка розміщена на відстані R від прямолінійного прямокутника,

Н = І / (2π R).

Магнітна індукція В = μ₀ μ 

2. Напруженість в середині провідника в точці, яка знаходиться від осі на відстані а Н =

Якщо а = R, то напруженість на поверхні такого провідника Н = І / (2 πR), Де R – радіус циліндричного провідника, м. 3. Напруженість магнітного поля в центрі кільцевого провідника Н = І / (2R) = І / d, Де R – радіус кільця, м. 4.Напруженість магнітного поля в середині кільцевої котушки

Н = І w / (2πR_x)

де R_x – радіус від центру кільцевої котушки до точки, яку ми шукаємо, м.

Магнітна індукція В = μ₀ μН = μ₀ μ 

5. Напруженість магнітного поля на середній магнітній лінії кільцевої ( тороїдальної) котушки

Н = І _w /I

Де І – струм в обмотці котушки, А; w – число витків котушки; l – довжина середньої магнітної лінії котушки, м. Магнітна індукція

В = μ_а Н = μ_а  

Магнітний потік Ф =ВS=μ_а

Де S – площа поперечного перерізу котушки,м²

6.Напруженістьмагнітного поля на вісі циліндричної котушки в будь – якій її точці Н = (соs α₁- соs α₂ )

Якщо d ← 1, то Н = І _w /I

Магнітна індукція В =μ μ₀Н =μ μ₀ (соs α₁- соs α₂ )

Або при умові що d В =μ μ₀

Магнітний потік. Теорема Гаусса для магнітного поля

Потоком магнітної індукції або магнітним потоком називають скалярну величину, яка дорівнює:

де - вектор індукції магнітного поля у напрямку нормалі до площадки dS

Повний магнітний потік через поверхню S знаходять шляхом інтегрування.

Магнітному потоку в 1 Вб відповідає 108 силових ліній індукції магнітного поля крізь площадку в 1 м2.

У випадку замкнутої поверхні слід відрізняти між собою такі особливості:

- силові лінії, які входять у поверхню, мають від’ємний потік, тому в цьому випадку силові лінії, які виходять з поверхні мають у загальному випадку Вираз є теоремою Гаусса для магнітного поля. Суть цієї теореми полягає в тому, що силові лінії магнітного поля не пов’язані з магнітними зарядами. Магнітних зарядів у природі не існує