Што такое індукцыя магнітнага поля?

Што такое індукцыя магнітнага поля? Для адказу на гэтае пытанне ўспомнім асновы электрадынамікі. Як вядома, на нерухомы носьбіт зарада q, які размяшчаецца ў зоне дзеяння электрычнага поля, аказваецца ссоўвае ўздзеянне з сілай F. Чым больш значэнне зарада (незалежна ад яго уласцівасцяў), тым больш сіла. Гэта з'яўляецца напружанасцю - адным з уласцівасцяў поля. Калі пазначыць яе як E, то атрымаем:

E = F / q

У сваю чаргу, на рухомыя зарады аказваюць ўздзеянне поля магнітнай прыроды. Аднак у гэтым выпадку сіла залежыць не толькі ад велічыні электрычнага зарада, але і ад вектару кірунку руху (ці, што больш дакладна, хуткасці).

Якім жа чынам можна вывучыць канфігурацыю магнітнага поля? Гэтую задачу паспяхова вырашылі вядомыя навукоўцы - Ампер і Эрстэд. Яны размяшчалі ў поле які праводзіць контур з электрычным токам і вывучалі інтэнсіўнасць якое робіцца ўздзеяння. Атрымлівалася, што на вынік ўплывала арыентацыя контуру ў прасторы, што паказвала на наяўнасць вектара накіраванасці моманту сіл. Індукцыя магнітнага поля (вымяраецца ў Теслы) выяўляецца праз стаўленне згаданага моманту сілы да твора плошчы правадыра контуру і які праходзіць электрычнага току. Фактычна, яна характарызуе само поле, што ў дадзеным выпадку і неабходна. Выкажам ўсё сказанае праз простую формулу:

B = M / (S * I);

дзе M - максімальнае значэнне моманту сіл, залежыць ад арыентацыі контуру ў магнітным полі; S - сумарная плошча контуру; I - значэнне току ў правадыру.

Так як індукцыя магнітнага поля з'яўляецца вектарнай велічынёй, то далей патрабуецца знайсці яго арыентаванасць. Найбольш нагляднае ўяўленне пра яго дае звычайны компас, стрэлка якога заўсёды паказвае на паўночны полюс. Індукцыя магнітнага поля зямлі арыентуе яе паводле магнітным сілавым лініям. Тое ж самае адбываецца пры размяшчэнні компаса зблізку правадыра, па якім працякае ток.

Апісваючы контур, варта ўвесці паняцце магнітнага моманту. Гэта вектар, лікава роўны твору S на I. Яго кірунак перпендыкулярна ўмоўнай плоскасці самага токаправоднага контуру. Можна вызначыць па вядомым правілу правага шрубы (або свярдзёлка, што адно і тое ж). Індукцыя магнітнага поля ў вектарным прадстаўленні супадае з кірункам магнітнага моманту.

Такім чынам, можна вывесці формулу для дзеючай на контур сілы (усе велічыні вектарныя!):

M = B * m;

дзе M - сумарны вектар моманту сілы; B - магнітная індукцыя; m - значэнне магнітнага моманту.

Не менш цікавая індукцыя магнітнага поля саленоіда. Ён уяўляе сабой цыліндр з наматанай дротам, па якой працякае электрычны ток. З'яўляецца адным з найбольш выкарыстоўваюцца элементаў у электратэхніцы. У паўсядзённым жыцці з саленоіда кожны чалавек сутыкаецца пастаянна, нават не падазраючы пра гэта. Такім чынам, якое ствараецца токам магнітнае поле ўнутры цыліндру цалкам аднастайна, а яго вектар накіраваны сувосева з цыліндрам. А вось па-за корпусам цыліндру вектар магнітнай індукцыі адсутнічае (роўны нулю). Аднак паказанае дакладна толькі для ідэальнага саленоіда з бясконцай даўжынёй. На практыцы ж абмежаванне ўносіць свае карэктывы. Перш за ўсё, вектар індукцыі ніколі не прыраўноўваецца да нуля (поле рэгіструецца і вакол цыліндру), а ўнутраная канфігурацыя таксама губляе сваю аднастайнасць. Для чаго ж тады патрэбна «ідэальная мадэль»? Вельмі проста! Калі дыяметр цыліндру менш даўжыні (як правіла, так і ёсць), то ў цэнтры саленоіда вектар індукцыі практычна супадае з гэтай характарыстыкай ідэальнай мадэлі. Ведаючы дыяметр і даўжыню цыліндру, можна вылічыць адрозненне паміж індукцыяй канчатковага саленоіда і яго ідэальнага (бясконцага) субрата. Звычайна яе выяўляюць у працэнтах.