1. Інтенсивність магнітної індукції
Інтенсивність магнітної індукції – це фізична величина, яка використовується для опису властивостей магнітного поля, виражається через B, напрямок B у точці магнітного поля є напрямком магнітного поля в точці, а розмір B вказує на сила магнітного поля в точці.
У системі одиниць СІ (Міжнародна система одиниць) одиницею сили магнітної індукції є [вольт · секунда/метр 2], а [вольт]·[секунда] називається Вебер, тому одиниця сили магнітної індукції називається [Вебер/метр 2] або [Тесла], позначається як [Т], у системі одиниць CGSM одиницею сили магнітної індукції є [Гаус]. Одиниці вимірювання позначаються символами: V — [вольт], s — [секунди], m — [метри], Wb — [Вебер], T — [T], Gs — [Гаус], mT — [міліт].
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2, магнітна силова лінія, магнітний потік і теорема про безперервність магнітного потоку
Магнітне поле зображується графічно силовими лініями магнітного поля. Лінії магнітного поля різних магнітних полів, створюваних струмом, показані на малюнку 1. Силові лінії магнітного поля — це безголові та безхвості замкнуті лінії, що оточують струм, а напрямок струму та напрям зворотної лінії магнітного поля відповідають правій правило.
Ми визначаємо, що напрямок дотичної до будь-якої точки лінії магнітного поля є напрямком магнітного поля (тобто В) у цій точці, і що кількість силових ліній магнітного поля на одиницю площі, перпендикулярної вектору В, дорівнює величина вектора B у цій точці. Іншими словами, там, де магнітне поле сильне, лінія магнітного поля щільніша, а де магнітне поле слабке, лінія магнітного поля тонша.
Загальна кількість ліній магнітної сили, що проходить через поверхню, називається магнітним потоком, що проходить через поверхню, і позначається як Φ. Розрахунок магнітного потоку показано на малюнку 2. Елемент площі береться на поверхні, і між напрямком його нормалі та напрямком B точки формується кут θ. Магнітний потік елемента, що проходить через область, дорівнює:
dφ=B×cosθ×ds (2)
Отже, загальний потік S через поверхню становить
φ=# B×cosθ×ds (3)
Коли B є однорідним, а S є площиною, перпендикулярною до B, магнітний потік через площину S дорівнює:
φ = B×S (4)
Це співвідношення, яке часто використовується в магнітних вимірюваннях.
Теорема про безперервний потік: коли S-площина є замкнутою поверхнею, оскільки лінія магнітного поля є замкнутою лінією, тоді лінія магнітного поля через замкнуту поверхню має проходити через інші частини замкнутої поверхні, тому загальний магнітний потік через будь-яка замкнута поверхня повинна дорівнювати нулю. А саме:
φ=# Bcosθds=0 (5)
Одиницею вимірювання магнітного потоку є [Вебер] у системі одиниць СІ, [Максвелл] у системі одиниць CGSM, а абревіатура [Mai] позначається як Mx.
1Wb=108Mx (6)
3, напруженість магнітного поля, проникність і закон амперної петлі
Напруженість магнітного поля — це фізична величина, введена для полегшення аналізу зв’язку між магнітним полем і струмом, це також вектор, виражений H, його зв’язок із інтенсивністю магнітної індукції:
H = B/μ (7)
Де: μ - проникність магнітного середовища, яка визначається природою магнітного середовища
Згоден. В одиницях СІ проникність вакууму дорівнює:
μ0=4π×10-7 Генрі/м (8)
Одиницею H є [ампер/метр], у системі одиниць CGSM проникність вакууму дорівнює 1, а одиницею H є [Oster], скорочення від [Ao]. Одиниці позначаються символами: A — [ампер], Oe — [O], H — [Генрі].
1A/м=4π×10-3 Oe (9)
Закон петлі Ампера: у магнітному полі вектор H слідує довільно замкнутій кривій
Лінійний інтеграл від сигми дорівнює алгебраїчній сумі струмів, укладених у цю замкнуту криву. А саме:
# H×cos ×dl=∑I (10)
Де: це кут між напрямком дотичної кривої та напрямком магнітного поля точки.
Використовуючи закон петлі Ампера, ми можемо легко обчислити магнітне поле, створене струмом з певною просторовою симетрією. Наприклад, обчисліть напруженість магнітного поля в точці P всередині рівномірно щільно намотаного круглого соленоїда, як показано на малюнку 4. Візьміть концентричні кола радіуса r через точку P як замкнуту інтегральну криву. Завдяки співвідношенню симетрії напруженість магнітного поля в кожній точці навколо концентричного кола однакова, а напрям напруженості магнітного поля вздовж дотичної до концентричного кола, тобто=0, тому:
# H×cos ×dl=H*2πr=NI (11)
Отже, напруженість магнітного поля в точці P: H=NI/ (2πr)
Де N - кількість витків обмотки. З цієї залежності видно, що напруженість магнітного поля визначається лише розподілом струму, який створює магнітне поле, і не має нічого спільного з властивостями магнітного середовища.