Магнитное поле Основные понятия.

Компас был известен давно, но магнитное поле ввели и стали исследовать после открытия Эрстеда. Он обнаружил, что проводник с током оказывает влияние на компас. Магнитное поле обозначается . Эта величина называется индукцией магнитного поля (МП). Поскольку величина магнитного поля определяется через силу, действующую на контур с током, то магнитное поле является силовой характеристикой. Следовательно, его можно изображать с помощью силовых линий. Они называютсялиниями магнитной индукции. Вектор, касательный к этой линии, есть магнитная индукция. Он задает направление МП, а его величина равна значению магнитной индукции в точке касания. Было обнаружено, что магнитное поле оказывает влияние только на движущиеся заряды. Таким образом, магнитное поле действует на проводник с током. Это действие также зависит от формы и расположения проводников с током и направления тока. Оказалось, что рамка с током ведет себя подобно магнитной стрелке. С ней можно связать магнитный момент. Тогда взаимодействие рамки с током и внешнего магнитного поля можно рассматривать взаимодействие магнитного момента с магнитным полем. Если контур с током плоский, магнитный момент такого контура равен.= ток в контуре,- площадь контура. Магнитный момент во внешнем магнитном поле будет выстраиваться по полю. Это означает, что на него действует вращающий момент.. Направление магнитного поля проводника с током определяется правилом правого винта. Источником магнитного поля могут служить постоянные магниты. Они изготавливаются из специальных соединений, которые называются ферромагнетиками. Магнитное поле постоянного магнита можно наблюдать с помощью железных опилок. Поскольку контур с током создает свое магнитное поле, то движущиеся электроны в атомах и молекулах также создают магнитные поля. Эти токи были названымикроскопическимиили молекулярными токами в отличие от внешних токов, которые называютсямакроскопическими. Магнитная индукция есть сумма вкладов от всех токов. Эта идея Ампера о молекулярных токах послужила основой для введения ещё одной характеристики –напряженностимагнитного поля. Напряженность МП связана с магнитным полем макротоков. Связь индукции и напряженности магнитного поля

где - магнитная постоянная,- магнитная проницаемость среды. Она показывает, во сколько раз магнитное поле макротоковизменяется за счет поля микротоков. Поскольку магнитная индукция является силовой характеристикой, она удовлетворяет принципу суперпозиции:. Единица измерения магнитной индукции –тесла.

. Единица напряженности магнитного поля –ампер на метр..

Закон Био – Савара был установлен экспериментально. Их результаты были обобщены Лапласом. Для элемента с током этот закон в дифференциальной форме имеет вид:

,

где .

Рис.

В интегральной форме индукция МП, создаваемая линейными токами, равна

Вычисление этого интеграла в замкнутой форме не всегда возможно. Однако если контуры с током обладают симметрией, то подынтегральное выражение упрощается.