Магнитное поле

Из опытов известно, что между проводниками, по которым протекают электрические постоянные токи, возникают механические силы взаимодействия, зависящие от силы этих токов и расположения проводников (закон Ампера):

, (1.7)

где F – сила действующая между параллельными проводниками, Н;

µ₀ – 4π∙10^–7 магнитная постоянная, Гн/м;

I₁ – сила постоянного тока в первом проводнике, А;

I₂ – сила постоянного тока во втором проводнике, А;

l – длина проводников, м;

r – расстояние между проводниками, м.

Если направления токов одинаковы, то параллельные проводники притягиваются, если же направления токов противоположны – отталкиваются (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Взаимодействие проводников с током

Пример. Найти силу взаимодействия между двумя параллельными бесконечно длинными и с бесконечно малой площадью кругового поперечного сечения проводниками расположенными в вакууме на расстоянии 1 м один от другого на участке проводников длиной в 1 м.

Решение. Согласно формуле закона Ампера сила будет равна

Будем считать что, во всех точках пространства, окружающего произвольный ток, всегда существует обусловленное этим током поле сил. Это поле сил называется магнитным полем тока (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Магнитное поле проводника с током

Магнитное поле в каждой точке пространства может быть исчерпывающим образом описано некоторым вектором Н, называемым напряженностью магнитного поля

Опытным путем установлено, что сила F связана с H следующим выражением

, (1.8)

где ds элемент тока длины, по которому течет ток силы I;

с = 3∙10⁸ м/с – электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме).

Для описания магнитного поля наряду с напряженностью магнитного поля Н широко используют еще другую физическую величину − В − магнитную индукцию.

, (1.9)

где В – вектор магнитной индукции, Тл;

µ₀ =4π∙10^–7 В с/(А∙м) – магнитная постоянная;

Н – вектор напряженности магнитного поля, А∙м.

Опыт показывает, что для магнитного поля, так же, как и для электрического справедлив принцип суперпозиции или наложения: если имеется несколько элементов с током, каждый из которых создает магнитные индукции B₁, B₂ и В_n, то магнитная индукция результирующего поля В равна векторной сумме индукций отдельных элементов с током

(1.10)