Характеристики магнитного поля.

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля.

Магнитная индукция и магнитный поток. Интенсивность магнитного поля, т. е.способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией.

Чем сильнее магнитноe поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию (В) можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м² или 1 см², расположенную перпендикулярно магнитному полю.

Различают однородные и неоднородные магнитные поля. В однородном магнитном поле магнитная индукция в каждой точке поля имеет одинаковое значение и направление. Однородным может считаться поле в воздушном зазоре между разноименными полюсами магнита или электромагнита (см.рис.5) при некотором удалении от его краев. Магнитный поток (Ф), проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность, следовательно, в однородном магнитном поле магнитный поток определяется по формуле

Ф = BS  (10)

где

Ф магнитный поток, Вб (вебер)

В - индукция магнитного поля, Тл (тесла)

S — площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии, м²

Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна потоку, поделенному на площадь S поперечного сечения.

Если какая-либо поверхность расположена наклонно по отношению к направлению магнитных силовых лини, то пронизывающий ее поток будет меньше, чем при перпендикулярном ее положении, т. е. Ф₂ будет меньше Ф₁.

В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В*с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м².

Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по прямолинейному проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит абсолютная магнитная проницаемость ɛ_а. Единицей ее измерения является генри делить на метр (1 Гн/м = 1 Ом*с/м). В среде с большей магнитной проницаемостью электрический ток определенной силы создает магнитное поле с большей индукцией. Установлено, что магнитная проницаемость воздуха и всех веществ, за исключением ферромагнитных материалов, имеет примерно то же значение, – что и магнитная проницаемость вакуума. Абсолютную магнитную проницаемость вакуума называют магнитной постоянной, ɛ_о. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов в тысячи и даже десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости неферромагнитных веществ. Отношение магнитной проницаемости ɛ_а какого-либо вещества к магнитной проницаемости вакуума ɛ_оназывают относительной магнитной проницаемостью.

В зависимости от величины абсолютной магнитной проницаемости, все вещества делятся на три группы:

1 Парамагнитные материалы - эти вещества обладают низкой магнитной проницаемостью, они не способны усиливать магнитное поле. К ним относятся, например, газы, диэлектрики, резина, дерево и т.д.

2 Диамагнитные материалы - они несколько уменьшают индукцию магнитного поля, это, например, медь, алюминий, золото и др.

3 Ферромагнитные материалы, это железо, никель и кобальт.

Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов в тысячи и даже десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости неферромагнитных веществ (1 и 2 группы). Поэтому ферромагнитные материалы применяются для изготовления сердечников обмоток электрических машин. Обычно используется железо, так как оно наиболее дешёвое.

Напряженность магнитного поля. Напряженность (Н) не зависит от магнитных свойств среды (материала сердечника), но учитывает влияние силы тока и формы проводников на интенсивность магнитного поля в данной точке пространства.

Следовательно, в среде с неизменной магнитной проницаемостью индукция магнитного поля пропорциональна его напряженности. Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м)