Параметры магнитного поля

Напряженность магнитного поля физическая величина, характеризующая его способность оказывать силовое действие на помещенную в данную точку поля единицу магнетизма. (Напряженность магнитного поля величина векторная, характеризуется не только численным значением, но и направлением).

Величину напряженности магнитного поля в конкретной точке определяет закон Био – Савара – Лапласа. Для линейного проводника с током, когда силовые линии будут представлять собой окружности, напряженность в точке удаленной на расстояние R (радиус окружности) от проводника определяется как:

,

при этом, направление силовых линий определяется правилом буравчика (правоходового винта). При вращении винта по часовой стрелке (по направлению силовых линий поля) направление его линейного перемещения совпадает с направлением тока в проводнике.

В системе СИ единицей напряженности магнитного поля является Ампер деленное на метр [А/м].

Распространение магнитного поля в веществе, зависит от его свойств. Свойство вещества способствовать распространению силовых линий поля называется магнитной проницаемостью μ. Некий объем материала, помещенный в магнитное поле, будет не только проводить его через себя, но и усиливать или ослаблять. В зависимости от величины магнитной проницаемости все вещества делятся на три класса:

Диамагнетики – μ ≈ 1-0,00001<1 – при внесении в магнитное поле незначительно ослабляют его (к диамагнетикам относятся такие вещества как медь, золото…);

Парамагнетики – μ ≈ 1+0,00001>1 – незначительно усиливают магнитное поле (парамагнетики – алюминий, воздух…);

Ферромагнетики – μ >>1 – в сотни, тысячи раз усиливают магнитное поле (ферромагнетики – железо, сталь…, ферромагнетики, помещенные в магнитное поле, намагничиваются (приобретают собственное магнитное поле)).

Относительная магнитная проницаемость μ – величина безразмерная и показывает во сколько раз вещество усиливает или ослабляет магнитное поле относительно вакуума. Магнитная проницаемость вакуума принята за магнитную постоянную μ₀ =4π·10^-7 и имеет размерность Генри деленное на метр [Гн/м].

Произведение μ μ₀ (иногда обозначается как μ_а) – называется абсолютной магнитной проницаемостью вещества.

Способность вещества усиливать или ослаблять магнитное поле при замещении вакуума этим веществом называется магнитной индукцией. Это силовая характеристика поля в точке среды. Единица измерения магнитной индукции Тесла [Тл].

B = μ μ₀H

Так при размещении в магнитное поле стального изделия все силовые линии будут стремиться сосредоточиться в нем (в стали) и магнитное поле будет усиливаться. Поэтому силовые магнитные линии, распространяющиеся в веществе, еще называют линиями магнитной индукции.

Для обозначения линий магнитной индукции, сосредоточенных и распространяющихся в ферромагнитном сердечнике (магнитопроводе), используют термин – магнитный поток. Если линии магнитной индукции пронизывают выделенный контур площадью s под прямым углом, то магнитный поток, ограниченный контуром будет определяться как произведение магнитной индукции на площадь контура (Рис. 2.2):

Ф=B·s.

а б

Рисунок 2.2 – понятие магнитного потока: определение магнитного потока (а), магнитный поток в замкнутом магнитопроводе (б)

Однако реальные магнитные поля чаще всего неравномерно в пространестве поэтому приведенная формула справедлива только для сердечников катушек, а например в металле формула будет иметь более сложный вид.

Единицей измерения магнитного потока является Вебер [Вб].