3. Магнітні кола

Магнітне поле завжди зв’язане з електричним струмом. Магнітне поле постійних магнітів зв’язане із внутрішньоатомними – внутрішньомолекулярними струмами. У всіх без винятку випадках магнітні лінії неперервні, створюють замкнені контури.

3.1. Основні фізичні величини магнітного поля

3.1.1. Магнітна індукція (В)

Магнітні поля, подібно до електричних, є засобом описання взаємодії заряджених частин. Електричне поле визначається силовою дією на нерухомі заряди. Магнітне поле визначається силою, що діє на рухомі заряди, ця сила пропорційна швидкості руху заряду і залежить від його напряму. Експеримен­тально встановлена формула визначення цієї сили магнітного поля:

(3.1)

а бо в скалярних величинах

,

де – вектор швидкості рухомого заряду; – вектор магнітної індукції; α – кут між вектором і площиною, перпендикулярною до силових магнітних ліній.

П

Рис. 3.1. Дія магнітного поля на електричний за­ряд, що рухається пер­пендикулярно до силових магнітних ліній

ояснимо сказане. Нехай додатний заряд (+q) рухається в магнітному полі із швидкістю ( ) пер­пендикулярно до силових ліній (рис. 3.1). Тоді на заряд буде діяти сила ( ), напрям якої можна визначити за правилом лівої руки, а значення із (3.1).

Величина B із (3.1) визначається як

, або

(3.2)

Якщо α = 0; q =+1; V = 1, тоді = , тобто магнітна індукція визначається силою, з якою магнітне поле діє на одиничний Додатний електричний заряд, що рухається в полі перпендикулярно до силових ліній з одиничною швидкістю. Магнітна індукція – це векторна величина, спрямована за напрямом магнітних ліній (від N до S) і є дотичною до силової лінії в кожній її точці.

Одиницею вимірювання магнітної індукції в системі СІ є тесла:

3.1.2. Магнітний потік (ф)

Величиною, яка служить для інтегральної оцінки магнітного поля, є магнітний потік (Ф) – потік вектора магнітної індукції крізь деяку поверхню.

Визначимо магнітний потік крізь поверхню S, обнесену контуром l (рис. 3.2). Наочно магнітний по­тік зображають як сукупність магнітних ліній крізь по­верхню S. Звичайно під час обчислення магнітного потоку крізь довільну поверхню в неоднорідному магнітному полі поверхню поділяють на нескінченно малі поверхні dS. В межах кожної з елементарних пло­щинок dS магнітну індукцію вже можна вважати одна­ковою. Тоді елементарний потік dΦ крізь поверхню dS дорівнює:

а крізь всю поверхню S:

(3.3)

Я

Рис. 3.2. До визначення магнітного потоку крізь поверхню S

кщо вектор магнітної індукції перпендикулярний до площини S і в усіх її точках і має однакове значення, співвідношення (3.3) набере такого вигляду:

, або .

(3.4)

Одиницею вимірювання магнітного потоку є 1 вебер (1 Вб = 1 В∙с):

.

Принцип неперервності магнітного потоку (магнітних ліній) матема­тично формулюється так:

(3.5)

тобто магнітний потік крізь будь-яку замкнену поверхню дорівнює нулеві,