1. 6.4. Магнитостатическое поле

2. 6.4.1. Векторы магнитного поля.

3. 6.4.2. Граничные условия для векторов магнитного поля.

6.4.3. Закон полного тока.

6.4.4. Скалярный и векторный магнитные потенциалы.

6.4.5. Расчет магнитостатических полей.

4. 6.4.1. Векторы магнитного поля

Сила воздействия электромагнитного поля на движущийся точечный электрический заряд зависит не только от величины и положения заряда, но и от скорости и направления его движения. Сила, действующая на движущийся электрический заряд (сила Лоренца) определяется соотношением:

(6.4.1)

где , зависит от скорости и перпендикулярна направлению движения заряда.

Величина называется вектором магнитной индукции и равна силе, с которой магнитное поле действует на положительный точечный заряд, движущийся с единичной скоростью в направлении, перпендикулярном:.

В различных средах сила воздействия магнитного поля на движущийся электрический заряд различна. Причина заключается в эффекте намагничиваемости вещества под действием внешнего магнитного поля. Магнитное поле действует также на проводники с током. На проводник длиной l, в котором протекает ток , действует сила:

(6.4.2)

Электрический ток , протекающий по проводнику, совпадает с направлением перемещения положительных зарядов в проводнике. Если в однородное магнитное поле внести рамку с током, то на нее будет действовать пара сил (момент сил):

(6.4.3)

Рисунок 6.4.1 – Момент сил, приложенный к рамке в магнитном поле.

В пределах рамки магнитное поле можно считать однородным (так как рамка мала): . Обычно рамки с током характеризуют магнитным моментом, .

Момент сил стремится повернуть рамку таким образом, чтобы вектор магнитного момента совпал с вектором . Из-за эффекта намагничивания величина магнитной индукции в различных средах различна. Эффект намагничивания непосредственно связан с атомной структурой атомной структурой вещества. Упрощенно его можно пояснить следующим образом. Атомы и молекулы большинства веществ характеризуются собственными магнитными моментами, т.е. таким молекулам и атомам можно сопоставить некие элементарные рамки с током. Рамка с током создает собственное магнитное поле. Для элемента объемаV можно вычислить суммарный магнитный момент: . В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты, соответствующие отдельным атомам и молекулам, ориентированы хаотически, поэтомуи собственное магнитное поле объемаV равны нулю. Под действием внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных атомов ориентируются по полю. Магнитные поля, соответствующие элементарным рамкам, складываются и накладываются на первичное магнитное поле. В результате наложения суммарное магнитное поле может быть больше или меньше исходного. Среды, в которых происходит уменьшение поля, называются диамагнитными. Среды, в которых происходит незначительное усиление, называются парамагнитными. Среды, в которых происходит значительное усиление, называются ферромагнитными. Степень намагничивания вещества внешним магнитным полем характеризуется вектором намагниченности

, где .

Наряду с вектором магнитной индукции для описания используют вектор напряженности магнитного поля, определяя его соотношением

,

(6.4.4)

где ₀ = 410^-7 [Гн/м].

В слабых магнитных полях вектор пропорционален вектору. Из (6.4.4.) следует, чтоилинейно связаны между собой, поэтому можно записать, где к_м — магнитная восприимчивость среды (безразмерный коэффициент, характеризующий магнитные свойства среды).

Подставляя, получим , или

(6.4.5)

где, _а — абсолютная магнитная проницаемость среды . Так как для вакуума магнитная восприимчивость равна нулю, то₀ называется абсолютной магнитной проницаемостью вакуума.