Глава 7 магнитное поле и его параметры

7.1. Магнитное поле

Если магнитную стрелку поместить около проводника, по кото­рому проходит ток, то на стрелку будут действовать силы, застав­ляющие стрелку установиться в определенном направлении. Если проводник с током вращать вокруг оси, перпендикулярной оси проводника, то и стрелка будет вращаться вместе с проводником.

Пространство, в котором обнаруживается действие сил на маг­нитную стрелку или ток, называется магнитным полем.

Магнитное поле создается электрическим током.

Следовательно, магнитное поле и электрический ток неразрыв­но связаны. Магнитное поле не может существовать без электри­ческого тока.

За направление магнитного поля принимается направление, в ко­тором устанавливается северный конец магнитной стрелки, распо­ложенной в этом магнитном поле.

Для наглядности магнитное поле изображается магнитными ли­ниями, которые в отличие от электрических линий всегда замкну­ты. В качестве примера на рис. 7.1 а приведены магнитные линии постоянного магнита прямоугольной формы.

Направление магнитных линий, т. е. направление магнитного поля (МП), и направление тока I в проводниках различной кон­фигурации, создающего это поле, связаны правилом буравчика.

Для прямого тока правило буравчика формулируется так: если поступательное движение буравчика совпадает с направлением прямого тока, то вращательное движение рукоятки буравчика при этом указывает направление магнитного поля. Магнитное поле прямого тока, т. е. тока в прямолинейном проводнике, показано на рис. 7.1 б.

Для кругового тока: если вращательное движение буравчика совпадает с направлением кругового тока, то поступательное дви­жение буравчика при этом указывает направление магнитного Поля. Поле кругового тока изображено на рис. 7.1в.

На рис. 7.1 г изображено магнитное поле, созданное током I в цилиндрической катушке. Магнитное поле цилиндрической катушки с током аналогично магнитному полю прямоугольного магнита (рис. 7.1 а). По аналогии этих полей конец катушки, из которого выходят магнитные линии, будет считаться северным полюсом N катушки, а конец, в который входят магнитные ли­нии, южным полюсом S катушки. Следовательно, магнитное поле цилиндрической катушки полярно, т. е. имеет северный N и южный S полюса. Полярным также является магнитное поле кругового тока (рис. 7.1 в), т. е. там, где магнитные линии выходят из круга, северный полюс N, а там, где входят в круг, южный полюс S круга.

В проводнике с током и вокруг него магнитное поле обусловле­но этим током. Внутри постоянного магнита или намагниченного тела магнитное поле обусловлено внутренним и внутримолекулярным направленным движением элементарных заряженных ча­стиц.

Рис. 7.1.

В атоме любого вещества вокруг ядра направленно, по опреде­ленным орбитам вращаются электроны (круговой ток). Следова­тельно, атомы любого вещества являются элементарными магни­тиками, которые называются доменами. Домены имеют северный и южный полюс. Полярность домена зависит от направления тока электронов вокруг ядра. Направление тока электронов вокруг ядра атома противоположно направлению вращения электрона.

Под влиянием внешних факторов (внешнего магнитного поля) элементарные магнитики-домены могут ориентироваться, т. е. поворачиваться в определенном направлении. Ориентация доме­нов в определенном направлении обуславливает намагничивание материала. Все материалы обладают различной способностью на­магничивания (магнитная проницаемость). Таким образом, на­магнитить данный материал, значит сориентировать элементар­ные магнитики этого материала в определенном направлении. Намагниченный материал, как и постоянный магнит, создает во­круг себя внешнее магнитное поле. Чем больше доменов сориен­тировано в одном направлении, тем интенсивней намагничен ма­териал, т. е. тем сильней его внешнее поле. Если же все домены материала расположены хаотично, то такой материал не создает внешнего магнитного поля.