Магнитная индукция

Мы знаем, что проводник с током, размещенный в магнитном поле, подвергается воздействию силы. Ее направление зависит от направления силовых линий поля и направления тока: если последние известны, то направление силы можно определить, воспользовавшись правилом левой руки или правого винта.

Рассмотрим теперь, от чего зависит величина этой силы. Обратимся к опыту.

Подвесим к левому плечу коромысла рычажных весов линейный проводник АВ и поместим его между полюсами N и S электромагнита так, чтобы он был перпендикулярен по отношению к силовым линиям магнитного поля. Последовательно с этим проводником включим амперметр, а также реостат, с помощью которого можно измерять ток в нашем проводнике. Уравновесим весы и замкнем цепь. Пусть ток в проводнике АВ направлен от В к А. Равновесие весов нарушится- чтобы его восстановить, на правую чашу придется положить добавочный разновесок, вес которого будет равен силе, воздействующей на проводник вертикально вниз. Будем теперь изменять ток в нашем проводнике- мы заметим, что с увеличением тока увеличивается и сила, которая действует на проводник. Изменения покажут нам, что сила, с какой магнитное поле воздействует на проводник, прямо пропорциональна току, протекающему по нему.

Видео: Магнитная индукция

Зависит ли эта сила от длины проводника АВ? Чтобы решить этот вопрос, будем брать проводники разной длины при одном и том же токе. Измерения покажут нам, что сила, с какой магнитное поле воздействует на проводник с током, будет прямо пропорциональна длине части проводника, расположенной в магнитном поле.

Пусть F – сила, которая воздействует на проводник с током, размещенный в магнитном поле, l – длина этого проводника и I - ток в нем.

С изменением длины проводника l и тока в нем меняется, как мы видели, и величина силы F.

Отношение же силы F к длине проводника I и к току в нем есть величина постоянная, не зависящая от тока в нем- следовательно, величина этого отношения может характеризовать магнитное поле.

Эту величину называют магнитная индукция или индукция магнитного поля.

Обозначим магнитную индукцию буквой В. Согласно определению, можно написать:

В = F/(I l).

В системе СИ единицей магнитной индукции выступает индукция поля, в котором проводник с током 1 А и длиной 1 м подвергается воздействию силы 1 Н. Наименование такой единицы: 1 ньютон/(ампер метр) (сокращенно 1 Н/(А м)).

Покажем, что 1 Н/(А м) = 1 (В сек)/м :

1 Н/(А м) = 1 (Н м)/(А м ) = 1 дж/( А м ) = 1 (В А сек)/(А м ) = 1 (В сек)/м .

Единица 1 вольт-секунда называется вебером (вб). Следовательно, 1 вб/м или 1 тесла (Тл) - единица магнитной индукции. Тогда как в системе измерения СГСМ единица измерения магнитной индукции - гаусс (Гс):

1 Тл = 10 Гс.

Магнитная индукция - величина векторная. Направление вектора индукции в данной точке совмещается с направлением силовой магнитной линии, проходящей через эту точку.

В системе СИ магнитная индукция - силовая характеристика магнитного поля, сходно тому, как напряженность электрического поля выражает силовую характеристику электрического поля.

Зная индукцию магнитного поля, можно просчитать его силу, воздействующую на проводник с током, по формуле:

F = BI l.

Видео: Направление вектора магнитной индукции. Правило буравчика

В проводнике с током заряды движутся не только хаотически в разных направлениях, но также в определенном направлении. На каждый из зарядов воздействует магнитная сила, которая передается проводнику. Сумма всех сил от хаотического движения равна нулю, а сумма сил направленного движения называется силой Ампера.

В общем случае величина силы, которая воздействует на проводник с током, размещенный в магнитное поле, определяется законом Ампера:

F = BI l sin &alpha-, где &alpha- – угол между направленностью тока (I) и вектором магнитного поля (В).

Индукция магнитного поля численно равняется силе, с которой воздействует магнитное поле на единичный элемент тока, перпендикулярно расположенный к вектору индукции. Магнитная индукция зависит от свойств среды.