Теория:
Магнитное поле
Магнитным полем называется особая форма материи, с помощью которой взаимодействуют движущиеся заряды.
Вектор магнитной индукции
Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление вектора нормали рамки с током (\(\vec{n}\)), которая находится в магнитном поле (рис. \(1\)).
За направление вектора магнитной индукции принимается направление вектора нормали рамки с током (\(\vec{n}\)), которая находится в магнитном поле (рис. \(1\)).
Рис. \(1\). Определение направления вектора магнитной индукции
За модуль вектора магнитной индукции принимается величина, прямо пропорциональная отношению максимального момента сил (\(M_{max}\)), который действует на эту рамку, к произведению силы тока (\(I\)) на площадь рамки (\(S\)).
\(\vec{B}=k·\frac{M_{max}}{I\cdot S}\cdot\vec{n}\). (\(1\))
В СИ коэффициент \(k\) определяется выражением:
\(k=\frac{\mu_0}{4\pi}\), (\(2\))
\(k=\frac{\mu_0}{4\pi}\), (\(2\))
где \(\mu_0\) — это магнитная постоянная, равная \(\mu_0=4 \pi⋅10^{-7}\,\frac{Н}{А^2}\).
Если магнитная индукция во всех точках поля одинакова, то такое поле называется однородным.
Принцип суперпозиции
Если в какой-то точке \(n\) токов создали магнитные поля с индукциями \(\vec{B}_1\), \(\vec{B}_2\), \(\vec{B}_1\)\(...\) \(\vec{B}_n\), то результирующая магнитная индукция \(\vec{B}\) будет равна
\(\boxed{\vec{B}=\vec{B}_1+\vec{B}_2+\vec{B}_3+\ldots+\vec{B}_n.}\) (\(3\))
Это соотношение называется принципом суперпозиции магнитного поля.
\(\boxed{\vec{B}=\vec{B}_1+\vec{B}_2+\vec{B}_3+\ldots+\vec{B}_n.}\) (\(3\))
Это соотношение называется принципом суперпозиции магнитного поля.
Закон Био — Савара — Лапласа
Магнитное поле проводника с током может быть описано экспериментально полученным законом Био — Савара — Лапласа (рис. \(2\)), в который входит векторное произведение элемента тока на радиус-вектор точки и в котором определяется магнитная индукция.
Рис. \(2\). Изображение физических величин в законе Био — Савара — Лапласа
\(\boxed{\Delta \vec{B}=\frac{\mu_0}{4 \pi}·\frac{I ·{\Delta \vec{l}} \times \vec{r} }{r^3}.}\) (\(4\))
Исходя из определения магнитного поля, можно сказать, что оно «действует» на движущиеся заряды. А поскольку ток в проводниках — это движение совокупности заряженных частиц, то магнитное поле будет действовать и на проводник с током.
С помощью закона Био — Савара — Лапласа выводится формула для магнитной индукции, создаваемой бесконечным прямым проводом с током (сила тока \(I\)) на расстоянии \(d\) от провода:
\(B=\frac{\mu_0}{4 \pi}·\frac{2 I }{d}\). (\(4\))
\(B=\frac{\mu_0}{4 \pi}·\frac{2 I }{d}\). (\(4\))
Источники:
Рис. 1. Определение направления вектора магнитной индукции. © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение физических величин в законе Био-Савара-Лапласа. © ЯКласс.