16. Магнітне поле
Навколо провідників зі струмом і постійних магнітів існує магнітне поле. Воно виникає навколо будь-якого направлено рухомого електричного заряду, а також за наявності змінного в часі електричного поля (і в вакуумі, і в діелектриках).
Магнітне поле можна виявити, поміщаючи в нього магнітні стрілки або провідники із струмом, так як воно робить на них ориентирующее дію. Магнітне поле можна досліджувати за допомогою замкнутого контуру зі струмом. Геометричні розміри контуру повинні бути настільки малі, щоб у його межах полі не змінювалося. На контур в магнітному полі діє механічний обертальний момент. Відношення максимального обертального моменту до твору сили струму, поточного по контуру, і площі поверхні, яка охоплюється цим контуром, величина постійна:
.
Цим ставленням визначається основна силова характеристика магнітного поля - вектор магнітної індукції. Твір називається магнітним моментом контуру із струмом:
.
Напрямок магнітного моменту збігається з напрямком індукції магнітного поля, створюваного в центрі контура поточним по ньому струмом. Напрямок вектора визначається за правилом: якщо напрямок обертання гвинта збігається з напрямком струму в контурі, то його поступальний рух вкаже напрямок індукції магнітного поля і, відповідно, магнітного моменту (рис. 17.1а) (наслідок правила правого гвинта).
Напрямок магнітного поля можна знайти, якщо відомо напрямок струму, за правилом «лівої руки»: якщо взяти провід в ліву руку так, щоб великий палець, відігнутий уздовж дроту, показував напрямок струму, тоді пальці, що охоплюють провід, покажуть напрямок магнітного поля навколо дроти (рис. 17.1б).
Оскільки можна визначити напрям магнітного поля навколо одиночного прямого дроту, по якому йде електричний струм, то можна також передбачити вид поля навколо дротяної котушки.
На рис. 17.1 б) і в) показані поперечні розрізи через котушку зі струмом. Використовуючи правило лівої руки, можна встановити напрямок магнітного поля навколо кожного проводу: вони показані на кресленні стрілками.
Усередині котушки всі силові лінії поля мають однаковий напрямок. Вони йдуть уздовж котушки від одного її кінця до іншого. Північний полюс котушки приписується тому її кінця, де силові лінії виходять з котушки, а південний полюс, - де вони входять в котушку. Якщо всередину такої котушки внести залізний сердечник, отримаємо електромагніт.
Щоб визначити полярність електромагніту, коли відомо напрямок струму в його котушці (рис. 17.1г), використовується правило: якщо взяти котушку в ліву руку так, щоб пальці показували напрям струму в ній, то відігнутий великий палець покаже напрямок її північного полюса.
Отже, вектор магнітної індукції визначається максимальним обертальним моментом, чинним на контур із струмом, магнітний момент якого дорівнює одиниці:
. (17.1)
Магнітна індукція вимірюється в теслах (Тл). Тесла - це індукція такого однорідного магнітного поля, яке діє з максимальним обертальним моментом на контур із струмом, магнітний момент якого дорівнює.
Індукція магнітного поля - експериментально вимірювана величина, що залежить від струмів, що створюють поле, і властивостей середовища, в якій вона створена.
...
