|
Магнитное поле (МП) есть частная форма проявления электромагнитного поля, определяющая силу, действующую на движущиеся заряды и объекты, обладающие магнитным моментом. Указанная сила, называемая магнитной.
Источником МП является движущаяся электрически заряженная частица (заряд). При этом заряд создает также и электрическое поле.
Рассмотрим частный случай, когда вблизи одной движущейся заряженной частицы (заряда № 1) будет находиться вторая движущаяся с такой же скоростью  заряженная частица (заряд № 2), то на второй заряд будут действовать две силы: электрическая (кулоновская) 
и магнитная сила 
которая будет меньше электрической в 
раз, где с – скорость света.
Для практически любых проводников с током выполняется принцип квазинейтральности: несмотря на наличие и движение заряженных частиц внутри проводника, любой (но не слишком малый) его отрезок имеет нулевой суммарный электрический заряд. Поэтому между обычными проводами с током наблюдается только магнитное взаимодействие.
Магнитная индукция – характеристика силового действия МП на проводник с током, является векторной величиной, обозначаемая символом  .
Линии магнитной индукции – линии, в любой точке которых вектор индукции МП направлен по касательной.
Анализ взаимодействия движущихся (в вакууме) зарядов с учетом эффектов теории относительности (релятивизма) дает выражение для расчета элементарной индукции 
МП, создаваемой элементарным отрезком 
c током I, расположенным в начале координат (закон Био-Савара–Лапласа или Б–С–Л):
где  – радиус-вектор точки наблюдения,  – единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюдения,  – магнитная постоянная.
МП подчиняется принципу суперпозиции: индукция МП в данной точке от нескольких источников является суммой векторов индукции полей, создаваемых независимо каждым источником:
Циркуляцией МП называется интеграл по замкнутому контуру L0 от скалярного произведения индукции МП на элемент контура:
Закон циркуляции МП: циркуляция МП по замкнутому контуру L0 пропорциональна суммарному току, пронизывающему поверхность S (L0), ограниченную этим контуром L0:
Закон Б–С–Л и принцип суперпозиции МП позволяют получить многие другие закономерности, в частности, формулу для расчета величины индукции магнитного поля прямого бесконечно длинного проводника с током I в любой точке пространства (вне провода) на расстоянии r от его оси:
Линии магнитной индукции поля прямого проводника с током представпредставляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику, с центрами, расположенными на его оси. Направление линий индукции прямого провода определяется по правилу буравчика (рукоятка буравчика вращается по направлению линий, а его стержень движется по направлению тока).
Формула для расчета индукции МП на оси кругового контура (витка) радиуса R с током I на расстоянии I от центра:
где 
– магнитный момент витка площадью S с током I, 
– единичный вектор нормали к поверхности витка.
Соленоидом называется длинная прямая катушка с током. Величина индукции МП вблизи центра соленоида меняется очень мало. Такое поле можно считать практически однородным.
Из закона циркуляции МП можно получить формулу для величины индукции МП в центре соленоида B = μ0In , где n – число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.
|
для второго чертежа.