Приклади магнітного поля

1. Магніт. Вивчаючи магнітні явища, Кулон дійшов висновку про істотну відмінність електричних і магнітних явищ. Електричні заряди можна розділити так, щоб одержати тіло з надміром зарядів одного знаку (позитивних або негативних). При розділенні магніту ніколи не можна одержати магніт з одним полюсом.

Ампер припустив, що кожний елементарний магніт є круговим струмом, циркулюючим усередині частинок речовини (атомів, молекул і їх груп). Магнітна вісь такого струму завжди перпендикулярна площині струму. В ненамагніченому тілі всі елементарні струми розташовуються хаотично. Під впливом зовнішнього магнітного поля елементарні струми тіла шикуються певним чином, що приводить до появи результуючого магнітного поля і намагнічення тіла. З погляду цієї теорії зрозуміла неможливість розділення північного і південного полюсів магніту. Дійсно, кожний елементарний магніт є круговим витком струму, одна сторона якого відповідає північному полюсу, а друга - південному.

Полюс – це площина, що розділяє однорідне магнітне поле від неоднорідного.

Усередині магніту силові лінії направлені на північ N (north), а зовні магніту ці лінії виходять з північного полюса і входять в південний S (south, замикаючись усередині магніту.

Уразі дії двох і більше магнітних полів сумарна напруженість визначається за правилом паралелограма (за принципом суперпозиції), що свідчить про незалежність дії магнітних полів.

Магніти взаємодіє між собою: різнойменними полюсами притягуються, а однойменними відштовхуються.

У зовнішньому магнітному полі магніти розвертаються таким чином, щоб силові лінії (тобто ) всередині магніту були спрямовані на північ.

2. Провідник із струмом. Навкруги провідника із струмом виникає магнітне поле. Для визначення напряму вектора магнітної індукції магнітного поля провідника із струмом можна скористатися магнітом або рамкою із струмом. Магніт і рамка із струмом в магнітному полі провідника із струмом розвертається так, щоб виконувалося правило свердлика.

Правило свердлика: якщо угвинчувати буравчик так, щоб його поступальна хода співпадала з напрямом струму в провіднику, то напрям обертання його рукоятки вкаже напрям силових ліній магнітного поля і вектора магнітної індукції.

Навкруги провідника із струмом легкі магнітні стрілки розташовуються так, що північні полюси указують напрям вектора магнітної індукції. На малюнку зображення означає, що сила струму в провіднику направлена від нас.

Модуль на відстані r від провідника із струмом І: .

3. Замкнутий контур із струмом. Для кругового струму правило свердлика необхідно застосовувати до кожної елементарної ділянки провідника.

Напруженість магнітного поля в будь-якій крапці завжди пропорційна струму в провіднику. Проте даний струм приводить до появи магнітного поля з різною напруженістю в різних точках простору.

Напруженість магнітного поля Н в центрі кругового контуру із струмом I та радіусом r дорівнює: .

Замкнутий контур із струмом поводить себе як магніт. Напрям збігається з напрямом додатної нормалі, тобто напрямлена у той бік куди пересувається свердлик з правою нарізкою, якщо його обертати у напрямі струму в контурі.

4. Котушка із струмом. Якщо довжина соленоїда (котушки із струмом) значно перевищує його діаметр, магнітне поле в його середній частині практично однорідне, та напруженість поля усередині такого соленоїда прямо пропорційна силі струму і не залежить від діаметру соленоїда, проте збільшується із зростанням густини його витків:

Н=, де N - кількість витків соленоїда і l - його довжина.

Напруженість магнітного поля в центрі плоскої котушки, що складається з N витків: Н = .

Якщо до кожного витка застосувати правило свердлика та урахувати, що поля додаються, то можна визначити полюса котушки. Інший спосіб визначення північного полюса (N) – правило правої руки: правою рукою обхватити котушку таким чином, щоб чотири пальця вказували напрям струму у витках, тоді відігнутий великий палець вкаже північ.