31.03.2020

Тема: Індукція магнітного поля

Всі ми знаємо, що є магніти сильніші і менш сильні. Маленький магнітик зможе притягнути пару цвяхів і все, а набагато більш потужний електромагніт домофона утримує двері в під’їзд так, що кілька дорослих чоловіків не зможуть відкрити її силою.

Величина, що характеризує величину сили магніту

Тобто, ми можемо говорити про якусь величину, що характеризує величину сили магнітів, а точніше, магнітного поля, створюваного ними. Магнітне поле характеризується векторною величиною, яка носить назву індукції магнітного поля або магнітної індукції.

Позначається індукція буквою B. Магнітна індукція це не сила, що діє на провідники, це величина, яка знаходиться через дану силу за такою формулою:

B = F/(I*l)

Модуль вектора магнітної індукції B дорівнює відношенню модуля сили F, з якою магнітне поле діє на розташований перпендикулярно магнітним лініям провідник з струмом, до сили струму в провіднику I і довжині провідника l.

Від чого залежить магнітна індукція

Магнітна індукція не залежить ні від сили струму, ні від довжини провідника, вона залежить тільки від магнітного поля. Тобто, якщо ми, наприклад, зменшимо силу струму в провіднику, не змінюючи більше нічого, то зменшаться не індукція, з якою сила струму пов’язана прямо пропорційно, а сила впливу магнітного поля на провідник. Величина ж індукції залишиться постійною. У зв’язку з цим індукцію можна вважати кількісною характеристикою магнітного поля.

Вимірюється магнітна індукція в теслах (1 Тл). При цьому 1 Тл = 1 Н/(А*м).

Лінії індукції магнітного поля

Магнітна індукція має напрямок. Графічно її можна замальовувати у вигляді ліній. Лінії індукції магнітного поля це і є те, що ми до цих пір в більш ранніх темах називали магнітними лініями або лініями магнітного поля. Так як ми вище вивели визначення магнітної індукції, то ми можемо дати визначення і лініям магнітної індукції:

Лінії магнітної індукції – це лінії, дотичні до яких в кожній точці поля збігаються з напрямом вектора магнітної індукції.

В однорідному магнітному полі лінії магнітної індукції паралельні, і вектор магнітної індукції буде направлений так само у всіх точках.

У разі неоднорідного магнітного поля, наприклад, поля навколо провідника зі струмом, вектор магнітної індукції буде змінюватися в кожній точці простору навколо провідника, а дотичні до цього вектору створять концентричні кола навколо провідника. Так і будуть виглядати лінії індукції магнітного поля розширюючого кола навколо провідника.

Основні види магнітних речовин

По своїм магнітним властивостям усі речовини можна розділити на слабомагнітні і сильно магнітні. До слабомагнітних речовин відносять парамагнетики і діамагнетики, до сильно магнітних – феромагнетики, антиферомагнетики і феромагнетики.

 Пара- і діа- магнетики, коли у відсутності зовнішнього магнітного поля вони не намагнічені, і характеризуються однозначною залежністю між вектором намагнічування  і напруженістю статичного магнітного поля .

В будь-якій речовині, вміщеній у зовнішнє магнітне поле, створюється внутрішнє магнітне поле. Вектор магнітної індукції  у магнетику дорівнює сумі векторів магнітної індукції зовнішнього поля 0 та магнітної індукції власного поля магнетика '.причому ' визначається тільки магнітними властивостями середовища. Магнітна індукція , що характеризує внутрішнє магнітне поле в речовині, пов’язана з напруженістю поля  співвідношенням  = μ0μ — відносна магнітна проникність середовища. У свою чергу, 0 = μ0.

Звідси стає зрозумілим фізичний зміст величини μ: відносна магнітна проникність середовища показує, у скільки разів змінюється індукція магнітного поля, якщо простір, у якому воно існує, заповнити певним магнетиком. Залежно від значення магнітної проникності μ усі речовини поділяють на три групи: діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики. Для діамагнетиків магнітна проникність μ < 1, для парамагнетиків μ > 1 і для феромагнетиків μ » 1. У випадку діамагнетиків і парамагнетиків ц дуже мало відрізняється від одиниці.

Фізичні принципи існування середовищ із різними магнітними властивостями криються насамперед у магнетизмі складових частинок речовини — атомів і молекул. В атомах і молекулах будь-якої речовини існують колові струми, зумовлені рухом електронів по орбітах навколо ядер, — орбітальні струми. Кожному такому орбітальному струму відповідає певний магнітний момент — орбітальний магнітний момент, який визначається добутком сили колового струму на площу, яку він охоплює. Вектор орбітального магнітного моменту напрямлений уздовж осі колового струму (збігається з напрямом індукції магнітного поля в центрі колового струму). До того ж для електронів характерний власний, або спіновий, магнітний момент. Власний магнітний момент мають ядра атомів. Геометрична сума орбітальних та спінових магнітних моментів електронів і власного магнітного моменту ядра утворює магнітний момент m атома (молекули) речовини. При накладанні зовнішнього магнітного поля відбувається впорядкування напрямів векторів магнітних моментів атомів і молекул магнетика, внаслідок чого макроскопічний об’єм V магнетика набуває певного сумарного магнітного моменту — речовина намагнічується.

Дом. завдання: опрацювати лекцію