39. Напряженность магнитного поля.

Напряжённость магнитного поля, векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля. Н. м. п. не зависит от магнитных свойств среды. В вакууме Н. м. п. совпадает с магнитной индукцией В.

Единицей Н. м. п. в СИ является ампер на метр (а/м).

Н. м. п. прямолинейного проводника с током I (в СИ) (а — расстояние от проводника); в центре кругового тока (R — радиус витка с током I); в центре соленоида на его оси (n — число витков на единицу длины соленоида). Практическое определение Н в ферромагнитных средах (в магнитных материалах) основано на том, что тангенциальная составляющая Н не изменяется при переходе из одной среды в другую. При однородной намагниченности тела напряжённость, измеренная на его поверхности, параллельной направлению намагниченности, соответствует напряжённости внутри тела.

, где μ0 - магнитная постоянная

-это уравнение выражает закон полного тока для магнитного поля в среде: циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного замкнутого контура равна результирующему макротоку сквозь поверхность, натянутую на этот контур.

34. Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида и тороида.

Самоиндукцией называется возникновение ЭДС электромагнитной индукции в электрической цепи вследствие изменения в ней электрического тока. Эта ЭДС называется электродвижущей силой самоиндукции.

Самоиндукция – частный случай электромагнитной индукции. При изменении в цепи электрического тока изменяется потокосцепление самоиндукции этой цепи, т.е. потокосцепление, обусловленное собственным магнитным полем тока в этой цепи. По основному закону электромагнитной индукции, ЭДС самоиндукции: .

Индуктивностью замкнутого проводящего контура называется скалярная величина L, равная отношению потокосцепления самоиндукции контура к силе тока I в этом контуре: .

Если контур с током находится в однородной, изотропной и неферромагнитной среде, заполняющей все магнитное поле, то индуктивность контура пропорциональна относительной магнитной проницаемости среды. Потокосцепление самоиндукции тонкого тороида с сердечником: , где N – число витков обмотки, S – площадь витка, а В – магнитная индукция поля. Следовательно, , где - радиус средней линии тороида. Индуктивность тонкого тороида( ): (1), где - число витков на единицу длины средней линии тороида, - объем тороида. Формула (1) справедлива также для индуктивности длинного соленоида, магнитное поле которого практически можно считать однородным. В этом случае V=lS, где l – длина соленоида ( ).

Если сердечник тонкого тороида или длинного соленоида сделан из ферромагнитного материала, то формула (1) сохраняет свою силу. Однако в этом случае зависит не только от материала сердечника, но также и от напряженности H магнитного поля, т.е. и от силы тока I в обмотке( ).

Выразим ЭДС самоиндукции через индуктивность контура и силу тока в нем: (2).

Если среда, заполняющая магнитное поле контура, неферромагнитна, а контур не деформируется, то его индуктивность остается постоянной при изменении силы тока с течением времени. Индуктивность такого контура можно вывести в (2) из-под знака производной: (3).

По правилу Ленца, ЭДС самоиндукции противодействует изменению электрического тока в контуре, т.е. замедляет его возрастание или убывание. По формуле (3), ЭДС самоиндукции, а следовательно, и индукционный ток при прочих равных условиях пропорциональны индуктивности контура. Т.о., индуктивность контура является мерой его инертности по отношению к изменению силы тока.

Относительная магнитная проницаемость ферромагнетиков сильно зависит от напряженности магнитного поля, поэтому при изменении тока в контуре, помещенном в ферромагнитную среду, индуктивность L контура изменяется. Однако и в этом случае ЭДС самоиндукции можно записать в форме, аналогичной (3): , где динамическая индуктивность контура.