Напряженность магнитных полей токов

 Напряженность магнитных полей токов

Силовыми линиями магнитного поля называют такие линии, касательные к которым совпадают с направлением напряженности этого поля в данной точке. Магнитные силовые линии поля замкнуты (и отличие от силовых линий электростатического поля); такие поля называют вихревыми (рис.1, 2).

Рис.1. Силовые линии магнитного поля кругового тока обнаруживаемые по действию поля на железные опилки

Рис.2. Силовые линии магнитного поля соленоида, обнаруживаемые по действию поля на железные опилки

Силовые линии прямолинейного тока представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной к проводнику (рис.3). Направление силовой линии магнитного поля определяется по правилу правого винта: если винт поворачивать так, чтобы он поступательно перемещался по направлению тока, то направление вращения его головки будет совпадать с направлением силовых линии.

Рис.3. К закону Био-Савара-Лапласа. Правило винта

Напряженность магнитного поля, отдаваемая элементом тока i·Δl равна в системе СГСМ (рис.3)

1)

2)

где

r	—	расстояние от элемента тока до точки, в которой определяйся напряженность;
α	—	угол между r и i·Δl.

Напряженность магнитного поля прямого длинного провода с током (эта и нижеследующие формулы даны в системах СГСМ и СИ):

3)

где

а

—

расстояние от проводника до точки поля, в которой определяется напряженность.

Напряженность магнитного поля в центре кругового тока:

4)

где

R

—

радиус витка.

Напряженность поля внутри тороидальной катушки (рис.4):

5)

где

N	—	полное число витков;
r	—	средний радиус тороида.

Рис.4. Тороидальная катушка (тороид)

Напряженность поля внутри прямого соленоида, длина которого значительно больше диаметра витков:

H = 4πni H = ni ,

6)

где

n

—

число витков на единицу длины соленоида.

Напряженность поля в таком соленоиде имеет одинаковые величину и направление во всех точках, т. е. поле однородно.

Напряженность поля движущейся заряженной частицы (рис.5):

7)

где

v	—	скорость частицы;
r	—	расстояние от частицы до точки поля, в которой определяется напряженность;
υ	—	угол между направлением скорости и прямой, проведен¬ной от частицы в данную точку поля.

Рис.5. Магнитное поле движущейся частицы

Единицей напряженности магнитного поля в системе СГСМ является эрстед (Э), в системе СИ – ампер на метр (А/м). 1 А/м – это напряженность магнитного поля, создаваемого прямолинейным бесконечно длинным проводником с током в 4π А на расстоянии 2 м от него. 1 Э – это напряженность магнитного поля, создаваемого прямолинейным бесконечно длинным проводником с током 1 ед. СГСМ (10 А) на расстоянии 2 см от него:

1 А/м = 4π·10-3 Э