Магнитное поле проводника с током

Если к прямолинейному проводнику с током поднести магнит­ную стрелку, то она будет стремиться стать перпендикулярно плоскости, проходящей через ось проводника и центр вращениястрелки (рис. 67). Это указывает на то, что на стрелку действуют

воднику проходит электрический ток, то вокруг проводника воз­никает м а г н и т н о е поле. Магнитное поле можно рассмат­ривать как особое состояние пространства, окружающего провод­ники с током.

Если продеть через картон толстый проводник и пропустить по нему электрический ток, то стальные опилки, насыпанные на картон, расположатся вокруг проводника по концентрическим окружно­стям, представляющим собой в данном случае так называемые маг­нитные линии (рис. 68). Мы можем передвигать картон вверх или вниз по проводнику, но расположение стальных опилок не изме­нится. Следовательно, магнитное поле возникает вокруг проводника по всей его длине.

Если на картон поставить маленькие магнитные стрелки, то, меняя направление тока в проводнике, можно увидеть, что магнитные стрелки будут поворачиваться (рис. 69). Это показывает, что направление магнитных линий меняется с изменением направления тока в проводнике.

Магнитное поле вокруг провод­ника с током обладает следующими особенностями: магнитные линии прямолинейного проводника имеют форму концентрических окруж­ностей; чем ближе к проводнику, тем плотнее располагаются маг­нитные линии, тем больше магнитная индукция; магнитная индук­ция (интенсивность поля) зависит от величины тока в проводнике; направление магнитных линий за­висит от направления тока в про­воднике.

Чтобы показать направление тока в проводнике, изображенном в разрезе, принято условное обо­значение, которым мы в дальней­шем будем пользоваться. Если мысленно поместить в проводнике стрелу по направлению тока (рис. 70), то в проводнике, ток в кото­ром направлен от нас, увидим хвост оперения стрелы (крестик);

если же ток направлен к нам, увидим острие стрелы (точку).

Направление магнитных линий вокруг проводника с током можно определить по «правилу буравчика». Если буравчик (штопор) с правой резьбой будет двигаться поступательно по направлению тока, то направление вращения ручки будет совпадать с направлением магнитных линий вокруг проводника (рис. 71).

Магнитная стрелка, внесенная в поле проводника с током, рас­полагается вдоль магнитных линий. Поэтому для определения ее расположения можно также воспользоваться «правилом бурав­чика» (рис. 72).

Магнитное поле есть одно из важнейших проявлений электри­ческого тока и не может быть получено независимо и отдельно от тока.

В постоянных магнитах магнитное поле также вызывается дви­жением электронов, входящих в состав атомов и молекул магнита.

Интенсивность магнитного поля в каждой его точке опреде­ляется величиной магнитной индукции, которую при­нято обозначать буквой В. Магнитная индукция является векторной величиной, т. е. она характе­ризуется не только определенным значением, но и определенным на­правлением в каждой точке маг­нитного поля. Направление векто­ра магнитной индукции совпадает с касательной к магнитной линии в данной точке поля (рис. 73).

В результате обобщения опытных данных французские ученые Био и'Савар установили, что магнитная индукция В (интенсивность магнитного поля) на расстоянии г от бесконечно длинного прямо­линейного проводника с током определяется выражением

где r — радиус окружности, проведенной через рассматриваемую точку поля; центр окружности находится на оси провод­ника (2πr — длина окружности);

I — величина тока, протекающего по проводнику.

Величина μа, характеризующая магнитные свойства среды, называется а б с о л ю т н о й м а г н и т ной проницае­мостью среды.

Для пустоты абсолютная магнитная проницаемость имеет мини­мальное значение и ее принято обозначать ц„ и называть абсолютной магнитной проницаемостью пустоты.

Отношение показывающее, во Но сколько раз абсолютная магнитная проницаемость данной среды больше абсолютной магнитной проницаемости пустоты, называется относительной магнитной проницаемостью и обозначается буквой μ.

В Международной системе единиц (СИ) приняты единицы изме­рения магнитной индукции В — тесла или вебер на квадратный метр (тл, вб/м²).

В инженерной практике магнитную индукцию принято измерять в гауссах (гс): 1 тл = 10⁴ гс.

Если во всех точках магнитного поля вектора магнитной индук­ции равны по величине и параллельны друг другу, то такое поле называется однородны м.

Произведение магнитной индукции В на величину площадки S, перпендикулярной направлению поля (вектору магнитной индукции), называется потоком вектора магнитной индукции, или про­сто

м а г н и т н ы м п о т о к о м, и обо­значается буквой Ф (рис. 74):

Ф=BS.

В Международной системе в качестве единицы измерения магнитного потока принят вебер (вб).

В инженерных расчетах магнитный по­ток измеряют в максвеллах (мке):

1вб=10⁸ мкс.

При расчетах магнитных полей поль­зуются также величиной, называемой напряженностью магнитного поля (обозна­чается Н). Магнитная индукция В и напряженность магнитного ноля Н связаны соотношением

Единица измерения напряженности магнитного поля Н — ампер на метр (а/м).

Напряженность магнитного поля в однородной среде, так же как и магнитная индукция, зависит от величины тока, числа и формы проводников, по которым проходит ток. Но в отличие от магнитной индукции напряженность магнитного поля не учиты­вает влияния магнитных свойств среды.