Краткие сведения из теории. Магнитным полем называется то, что существует в области про-странства, в которой на электрически нейтральный проводник с током действует сила

Магнитным полем называется то, что существует в области про-странства, в которой на электрически нейтральный проводник с током действует сила, называемая магнитной. Источником магнитного поля является движущаяся электрически заряженная частица (заряд), кото-рая создаёт также и электрическое поле.

Если вблизи одной движущейся заряженной частицы (заряда № 1) будет находиться вторая движущаяся с такой же скоростью V заря-женная частица (заряд № 2), то на второй заряд будут действовать

две силы: электрическая (кулоновская)	F ЭЛи магнитная сила
F М,ко-
V
торая будет меньше электрической в		раз, где c – скорость света
	c

в вакууме.

Практически для любых проводов с током выполняется принцип квазинейтральности. Несмотря на наличие и движение заряженных частиц внутри проводника, любой (не слишком малый) его отрезок имеет нулевой суммарный электрический заряд. Поэтому между обычными проводами с током наблюдается только магнитное взаи-модействие.

Магнитная индукция – характеристика силового действия маг-

нитного поля на проводник с током, векторная величина, обозначае-

мая символом B.

Линии магнитной индукции – линии, в любой точке которых вектор индукции магнитного поля направлен по касательной.

Анализ взаимодействия движущихся зарядов с учётом эффектов

теории относительности (релятивизма) даёт выражение для индук-

ции dB магнитного поля, создаваемого элементарным отрезком dL c током I, расположенным в начале координат (закон Био – Савара –

Лапласа):

dB ₄⁰ _r^I ₂ dL, e_r,

где r – радиус-вектор точки наблюдения;

e_r –единичный радиус-вектор,направленный в точку наблюде-

ния; ₀ – магнитная постоянная.

Магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции: индук-ция магнитного поля нескольких источников является суммой индук-ций полей, создаваемых независимо каждым источником:

B СУМ Bi. i

Циркуляцией магнитного поля называется интеграл по некото-рому контуру от скалярного произведения индукции магнитного поля на элемент контура:

Г_B BdL.

L

Закон циркуляции магнитного поля: циркуляция магнитного по-ля по замкнутому контуру L ₀ пропорциональна суммарному току,

пронизывающему поверхность S (L ₀), ограниченную этим контуром L ₀:

Г0B BdL 0 I j.

L ₀ j

Закон Био – Савара – Лапласа и принцип суперпозиции магнит-ного поля позволяют получить многие другие закономерности, в ча-стности индукцию магнитного поля прямого бесконечно длинного проводника с током:

_B 0 ^I _.

2 r

Линии магнитной индукции поля прямого проводника с током представляют собой концентрические окружности, лежащие в плос-костях, перпендикулярных проводнику, с центрами, расположенными на его оси.

Индукция магнитного поля на оси кругового контура (витка) ра-

диуса R с током I на расстоянии r	от центра:
	0	pm	,
B
(R 2 r 2)3 / 2

где p_m ISe_n – магнитный момент витка площадью S; e_n –единичный вектор нормали к поверхности витка.

Соленоидом называется длинная прямая катушка с током. Вели-чина индукции магнитного поля вблизи центра соленоида меняется очень мало. Такое поле можно считать практически однородным.

Из закона циркуляции магнитного поля можно получить форму-лу для индукции магнитного поля в центре соленоида:

B ₀ In,

где n – число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.