2 Магнитное поле.

Хорошо известно магнитное поле Земли, которое рассматривается в виде большого постоянного магнита. Полюсы этого магнита почти совпадают с географическими полюсами Земли. Отсюда и наименование полюсов магнита: северный полюс (обозначение N –Nord) и южный полюс (обозначение S – Süd).

Графически магнитное поле изображают магнитными линиями ( рис.40). Их проводят так, чтобы их плотность показывала интенсивность поля. Магнитные линии не имеют ни начала, ни конца, то есть они замкнутые. Это относится к любым магнитным полям.

Рис.40.

Магнитное поле может быть практически однородным, как, например, магнитное поле внутри длинной цилиндрической катушки с постоянным током в витках. Магнитное поле Земли в данной местности, а также магнитное поле между плоскими разноимёнными полюсами постоянного магнита с квадратным сечением являются практически однородными. Магнитные линии постоянного магнита (на рис.) показаны только в зазоре между полюсами. Они замыкаются внутри магнита.

У провода с током магнитные линии представляют собой концентрические окружности вокруг провода с центром на оси провода. Все точки поля, расположенные на одном и том же расстоянии от оси провода с током, находятся в одинаковых физических условиях. Картина поля будет такой же в любой другой плоскости, перпендикулярной проводу, а значит параллельной данной плоскости, так называемое плоскопараллельное поле.

Направление магнитных силовых линий, создаваемых током определяют с помощью правила буравчика, которое формулируют так: если поступательное движение правоходного буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление линий магнитной индукции совпадает с направлением вращения его головки.

Магнитное поле характеризуется следующими понятиями:

1. Магнитный поток – линии магнитного поля, которые проходят через рассматриваемую площадку (можно сравнить с потоком жидкости в трубе).

Φ = B·S          (1.30)

Φ(fii) – магнитный поток. Единица измерения – вебер (Вб; Wb).

B – индукция магнитного поля – тесла (Тл; Т)

S – площадь, через которую проходит магнитный поток. (m²; м²)

2. Магнитная индукция, или индукция магнитного поля (а также – плотность магнитного потока).

B = Φ / S      (1.31)

B – магнитная индукция. Единица измерения – тесла (Тл; Т) или Вб/м²

Магнитная индукция в 1 Тл может быть представлена как сила, действующая на провод длиной 1м, в котором проходит ток в 1А.

3. Напряжённость магнитного поля.

H = B / µ_α       (1.32)   

Где µ_α –абсолютная магнитная проницаемость, которая учитывает влияние среды, в которой действует магнитное поле.

Единица измерения напряжённости магнитного поля – А / м  (ампер на метр). Единица измерения абсолютной магнитной проницаемости – Гн / м (генри на метр). Абсолютная магнитная проницаемость может быть выражена следующим соотношением:

µ_α = µ·µ_о  (1.33)

где µ - относительная магнитная проницаемость, которая показывает во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде больше, чем в вакууме;

µ_о – магнитная проницаемость вакуума или магнитная постоянная,

µо = 4π· Г / м.

В зависимости от значений µ материалы разделяются так:

 – диамагнитные материалы и среды (медь, серебро, вода и др.) - µ< 1,

 например, для меди  µ = 0.999995

 – парамагнитные материалы (натрий, алюминий, воздух) –

 µ >1, например, для воздуха µ = 1,000003;

 – ферромагнитные материалы (сталь, никель, и др.), для которых µ может достигать десятков тысяч. Они имеют исключительно важную роль в электротехнике. При электротехнических расчётах и конструировании приборов, машин и аппаратов относительная магнитная проницаемость диамагнитных и парамагнитных материалов принимается равной единице.