Магнітная індукцыя

Мы ведаем, што правадыр з токам, размешчаны ў магнітным полі, падвяргаецца ўздзеянню сілы. Яе кірунак залежыць ад кірунку сілавых ліній поля і кірунку току: калі апошнія вядомыя, то кірунак сілы можна вызначыць, скарыстаўшыся правілам левай рукі ці правага шрубы.

Разгледзім зараз, ад чаго залежыць велічыня гэтай сілы. Звернемся да досведу.

Падвесім да левага пляча каромысла рычажных вагаў лінейны правадыр АВ і змесцім яго паміж полюсамі N і S электрамагніта так, каб ён быў перпендыкулярны ў адносінах да сілавых лініях магнітнага поля. Паслядоўна з гэтым правадніком ўключым амперметр, а таксама рэастат, з дапамогай якога можна вымяраць ток у нашым правадыру. Ўраўнаважыць шалі і замкнем ланцуг. Хай ток ў правадыру АВ накіраваны ад В да А. Раўнавага вагаў парушыцца; каб яго аднавіць, на правую чару прыйдзецца пакласці дадатковы разновесок, вага якога будзе роўны сіле, якая ўзьдзейнічае на правадыр вертыкальна ўніз. Будзем цяпер змяняць ток у нашым правадыру; мы заўважым, што з павелічэннем току павялічваецца і сіла, якая дзейнічае на правадыр. Змены пакажуць нам, што сіла, з якой магнітнае поле ўздзейнічае на правадыр, прама прапарцыйная таку, якая працякае па ім.

Ці залежыць гэтая сіла ад даўжыні правадыра АВ? Каб вырашыць гэтае пытанне, будзем браць праваднікі рознай даўжыні пры адным і тым жа току. Вымярэння пакажуць нам, што сіла, з якой магнітнае поле ўздзейнічае на праваднік з токам, будзе прама прапарцыйная даўжыні часткі правадыра, размешчанай у магнітным полі.

Хай F - сіла, якая ўздзейнічае на праваднік з токам, размешчаны ў магнітным полі, l - даўжыня гэтага правадыра і I - ток у ім.

Са змяненнем даўжыні правадыра l і току ў ім мяняецца, як мы бачылі, і велічыня сілы F.

Стаўленне ж сілы F да даўжыні правадыра I і да току ў ім ёсць велічыня пастаянная, якая не залежыць ад току ў ім; такім чынам, велічыня гэтага адносіны можа характарызаваць магнітнае поле.

Гэтую велічыню называюць магнітная індукцыя або індукцыя магнітнага поля.

Абазначым магнітную індукцыю літарай В. Паводле азначэння, можна напісаць:

У = F / (I · l).

У сістэме СІ адзінкай магнітнай індукцыі выступае індукцыя поля, у якім правадыр з токам 1 А і даўжынёй 1 м падвяргаецца ўздзеянню сілы 1 Н. Найменне такой адзінкі: 1 ньютан / (ампер˖метр) (скарочана 1 Н / (А˖м)) .

Пакажам, што 1 Н / (А˖м) = 1 (В˖сек) / м²:

1 Н / (А˖м) = 1 (Н˖м) / (А˖м²) = 1 дж / (А˖м²) = 1 (В˖А˖сек) / (А˖м²) = 1 (В˖ сек) / м².

Адзінка 1 вольт-секунда называецца Вэберам (вб). Такім чынам, 1 вб / м² або 1 тэсла (ТЛ) - адзінка магнітнай індукцыі. Тады як у сістэме вымярэння СГСМ адзінка вымярэння магнітнай індукцыі - гаўс (ГС):

1 Тл = 10⁴ ГС.

Магнітная індукцыя - велічыня вектарная. Кірунак вектару індукцыі ў дадзенай кропцы сумяшчаецца з кірункам сілавы магнітнай лініі, якая праходзіць праз гэтую кропку.

У сістэме СІ магнітная індукцыя - сілавая характарыстыка магнітнага поля, падобна таму, як напружанасць электрычнага поля выказвае сілавую характарыстыку электрычнага поля.

Ведаючы індукцыю магнітнага поля, можна пралічыць яго сілу, якая ўздзейнічае на праваднік з токам, па формуле:

F = BI l.

У правадыру з токам зарады рухаюцца не толькі хаатычна ў розных напрамках, але таксама ў пэўным кірунку. На кожны з зарадаў ўздзейнічае магнітная сіла, якая перадаецца правадыру. Сума ўсіх сіл ад хаатычнага руху роўная нуля, а сума сіл накіраванага руху называецца сілай Ампера.

У агульным выпадку велічыня сілы, якая ўздзейнічае на праваднік з токам, размешчаны ў магнітнае поле, вызначаецца законам Ампера:

F = BI l sin α, дзе α - кут паміж скіраванасцю току (I) і вектарам магнітнага поля (У).

Індукцыя магнітнага поля лікава роўная сіле, з якой ўздзейнічае магнітнае поле на адзінкавы элемент току, перпендыкулярна размешчаны да вектару індукцыі. Магнітная індукцыя залежыць ад уласцівасцяў асяроддзя.