Напряженность магнитного поля

Напряженность магнитного поля – это силовая характеристика каждой точки магнитного поля. Величина вектора, его направление определяется по касательной к силовой линии магнитного поля: через касательную точку надо провести силовую линию магнитного поля, по правилу буравчика определить его направление и по касательной к ней построить вектор.

Величина определяется по формулам закона Био-Савара:

Напряженность точки магнитного поля – физическая величина, учитывающая интенсивность поля в зависимости от силы тока, формы и размеров проводника, по которому течет ток, и расстояние от него до рассчитываемой точки, и не учитывающая магнитных свойств среды.

Закон Био-Савара установлен экспериментально и даётся в дифференциальной форме, относится к бесконечно малым длинам элементов проводника.

Любой элемент проводника длиной dl, по которому течет ток силой I создаёт на расстоянии R магнитное поле напряжённостью dH, величина которой прямо пропорциональна произведению силы тока на длину элемента, обратно пропорциональна квадрату расстояния от элемента до рассматриваемой точки.

С помощью этого закона выводятся практические расчётные формулы:

1. Напряжённость магнитного поля кольцевого проводника с током в центре плоскости кольца.

Элемент dl в точке О создаёт магнитное поле напряжённостью dH. Любой другой элемент этого кольца создаёт магнитное поле такой же напряжённости, все векторы dH направлены в одну сторону, поэтому их можно сложить.

2. Н апряжённость магнитного поля прямолинейного проводника.

если l >> a (в 10 и более раз):

3. Напряжённость магнитного поля соленоида.

если l >> d

4 )

Магнитное поле в веществе. Индукция магнитного поля

Все вещества в природе способны намагничиваться, но по характеру и степени намагничивания различны и делятся на три группы:

1. Диамагнетики;

2. Парамагнетики;

3. Ферромагнетики.

1. Диамагнетики (медь). Это вещества, атомы которых магнитонейтральны (не имеют врождённых магнитных моментов). Электронные орбиты расположены таким образом, что не создают магнитного поля атомов. Попадая во внешнее магнитное поле, электронные орбиты смещаются так, что сумма не равна нулю – диамагнетики намагничиваются против внешнего поля, ослабляя его, но незначительно.

2. Парамагнетики (вода, воздух, все органические соединения). Это вещества, у которых от природы сумма не равна нулю, атомы создают элементарно малые магнитные поля, но их ориентация хаотична. Попадая во внешнее магнитное поле, атомы поворачиваются таким образом, что их магнитные поля оказываются направленными по направлению внешнего поля, усиливают его, но незначительно.

3. Ферромагнетики (железо, никель, кобальт и их сплавы между собой и другими металлами). Это вещества, имеющие целые области (домены), самопроизвольно намагниченные до насыщения. Вне внешнего магнитного поля чаще всего ориентация полей доменов хаотическая. Во внешнем магнитном поле домены поворачиваются и выстраиваются по направлению внешнего магнитного поля, усиливают его и притом значительно.

Таким образом, магнитное поле внутри любого вещества характеризуют величиной, называемой индукция (B), под которой можно понимать суммарную напряженность внешнего поля и поля, образованного намагниченным веществом.

- абсолютная магнитная проницаемость вещества.

- относительная магнитная проницаемость вещества – показывает во сколько раз магнитное поле в данном веществе больше или меньше чем в вакууме.

Диамагнетики (медь):

Парамагнетики (воздух):

Ферромагнетики:

Ферромагнитные сердечники применяют в электромагнитных устройствах для того, чтобы сосредоточить и значительно усилить магнитное поле в нужной области пространства.

При расчёте электронных устройств (катушек, реле, трансформаторов, магнитных усилителей) в формулах присутствует индукция , при расчете задается, как правило, H или ток, который течет по этой катушке, величину индукции определяют, учитывая что величина постоянная и зависит от следующего:

1. От самого ферромагнетного материала;

2. От тока

3. От направления намагничивания относительно структуры вещества

4. От технологии изготовления (холодный или горячий сплав). При совпадении направления прокатки с направлением намагничивания в 10 раз больше чем при намагничивании перпендикулярно прокатке.

[B] = [Тл] – силовая характеристика магнитного поля, учитывающая силу тока и магнитные свойства среды.