Іv.2 Силові лінії магнітного поля

Магнітні поля постійних магнітів і струмів графічно зображують силовими лініями.

Силовою лінією магнітного поля називають лінію, дотична в кожній точці якої співпадає з напрямком сили, що діє на північний полюс стрілки магнітного компаса.

Особливістю силових ліній магнітного поля є те, що вони є замкнуті. Коли магніти постійні, вони виходять із північного полюса і входять у південний. Для стержневого постійного магніту силові лінії мають вигляд, показаний на рис. ІV.2. Рис. ІV.2

Для прямого постійного струму напрямок силових ліній визначається за правилом свердлика:

Якщо поступальний рух свердлика співпадає з напрямком струму, то напрямок руху його рукоятки співпадає з напрямком силових ліній(рис. ІV.3).

Силові лінії магнітного поля при його графічному зображенні проводять з певною густиною.

Рис. ІV.3

Кількість силових ліній,що перетинають перпендикулярну до них поверхню площею І м², чисельно дорівнюєнапруженості магнітного поля.

Таким чином, графічне зображення магнітного поля дає інформацію як про напрямок дії сили, так і про її числове значення.

Іv.3 Речовини в магнітному полі. Магнітна індукція. Потік магнітної індукції

У магнітному полі всі речовини намагнічуються, але не однаково. Речовини, які послаблюють зовнішнє поле, називають діамагнетиками, а ті що посилюють його,парамагнетиками. Серед парамагнетиків існує група речовин (феромагнетики), які дуже сильно (в сотні – тисячі разів) збільшують напруженість поля (залізо, нікель, кобальт та деякі інші). З цих речовин виготовляють постійні магніти.

Намагнічування парамагнетиків пояснюється тим, що елементарні кругові струми, пов’язані з рухом електронів навколо ядер атомів, орієнтуються в одній площині, і їх результуюче магнітне поле співпадає з напрямком зовнішнього поля. У діамагнітних речовинах в зовнішньому магнітному полі індукується рух електронних орбіт (прецесія) навколо напрямку напруженості зовнішнього поля, який приводить до виникнення в речовині протилежно направленого поля.

Таким чином напруженість поля в речовині:

, (ІV.3)

де Н – напруженість поля у вакуумі, ΔН – напруженість поля створюваного речовиною („ – ” –для діамагнетиків, „+” – для парамагнетиків).

Величина ΔНпропорційна напруженостіН зовнішнього поля, тому можемо записати:

, (ІV.4)

де μ – магнітна проникність середовища (для діамагнетиків , для парамагнетиків, для феромагнетиків μ >> 1).

Магнітне поле в середовищі доцільніше характеризувати не напруженістю Н´, а поняттям індукції магнітного поля В, яка чисельно дорівнює добутку напруженостіН´ на магнітну сталу μ₀:

,

або

В = μ₀ μН.(ІV.5)

За одиницю вимірювання магнітної індукції прийнята тесла (Тл).

1Тл – магнітна індукція такого однорідного магнітного поля, яке діє з силою 1Н на прямолінійний провідник довжиною 1м зі струмом 1А, розміщений перпендикулярно полю.

Відповідно до сказаного, магнітні поля в середовищах графічно зображують силовими лініями індукції, кількість яких, що перетинає перпендикулярну до них поверхню площеюS= 1 м², чисельно дорівнює індукціїВмагнітного поля.

Потоком магнітної індукції Ф через будь-яку поверхню називають добуток індукції В на площу поверхні S, що перпендикулярна до силових ліній індукції.

Із (ІV.5) маємо:

Ф = В S=μ₀ μНS. (ІV.6)

За одиницю вимірювання потоку магнітної індукції прийняли один вебер (1Вб).

Один вебер (1Вб) – це потік силових ліній магнітної індукції через площу 1м², перпендикулярну магнітному полю, магнітна індукція якого дорівнює 1Тл.