3.8.7. Магнитное поле

Магнитным полем будем называть материальную среду, в которой действуют магнитные силы. Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами, следовательно, вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле, направление которого определяется по правилу правого буравчика.

В настоящее время магнетизм широко используется в науке, технике и обыденной жизни. Постоянные магниты и электромагниты стоят в генераторах, вырабатывающих ток, и в электромоторах, его потребляющих: без них не может обойтись большинство транспортных средств - автомобиль, троллейбус, тепловоз, самолет, корабль. Магниты облегчают нашу жизнь и развлекают нас, служа нам в различных электробытовых приборах, также в магнитофонах, радиолах и всевозможных игрушках. Наконец, магниты неотъемлемая часть многих научных приборов, начиная с небольших, располагающихся на столе исследователя, и до огромных ускорителей с размерами, измеряемыми многими километрами. Магнитные явления интересуют сейчас не только инженеров, создающих новую технику. Эти явления изучают применительно к своей специальности врачи, биологи, геологи и представители других профессий.

Физическая величина, определяемая отношением максимального вращательного момента М_тax, действующего на контур, к магнитному

моменту контура Р_т называется магнитной индукцией ^, где Р_т = IS; М_тax = Fr. Единицей измерения индукции является тесла. Напряженность магнитного поля связана с индукцией соотношением

, где µ- магнитная проницаемость вещества; µ₀, - магнитная

постоянная, равная Н/А². Единицей измерения напряженности магнитного поля является А/м.

Приведем значение магнитных полей, встречающихся в природе и технике в А/м, Самые сильные магнитные поля создаются

нейтронными звездами и пульсарами. Эти поля достигают значений Н = 10¹⁴. В лабораториях удается достичь магнитной напряженности поля 10⁸, и то на очень короткое время, измеряемое долями секунды. Напряженность магнитного поля в установках «Токамак» — порядка 10⁶. Магнитное поле в солнечных пятнах характеризуется напряженностью 10⁴. Горизонтальная составляющая напряженности земного магнитного поля около 40. Напряженность магнитного поля сердца человека 10"⁴, напряженность магнитного поля мозга человека 10.

Из вышеприведенной зависимости для напряженности магнитного поля видно, что оно в веществе зависит от , которое характеризует способность вещества намагничиваться. По этому признаку все вещества разделяются на: диамагнитные, ослабляющие внешнее магнитное поле, парамагнитные и ферромагнитные, усиливающие его. Исследования показывают, что магнитные свойства вещества обусловлены орбитальным движением электронов, спинам электронов и магнитными моментами ядер в атомах.

Ферромагнитные материалы широко используются в технике. Из них изготавливают магнитные экраны, ленты для магнитной звукозаписи, постоянные магниты, сердечники электромагнитов для многих приборов и механизмов (телефона, телеграфного аппарата, трансформатора, магнитного крана и т.д.).

Плотность энергии магнитного поля выражается: W =.