Магнитное поле и его свойства. Магнитная индукция. Сила Ампера. Работа при перемещении проводника в магнитном поле. Намагничивание веществ, страница 15

Индукция магнитного поля проводника с током произвольной формы в каждой точке пространства определяется геометрической суммой магнитных полей, создаваемых отдельными участками этого проводника, и может быть вычислена теоретически. Приведем полученные таким путем формулы для двух важных случаев.

Индукция магнитного поля в центре кругового тока  выражается формулой:

    (13)

Где – радиус кругового тока.

Магнитная индукция поля внутри соленоида с током , числом витков  и длиной y которого длина намного больше его диаметра, выражается формулой:

        (14)

Поскольку поле внутри такого соленоида однородно, магнитный поток в соленоиде можно выразить формулой (11):

Где – площадь поперечного сечения соленоида. Заменив соотношением (14), получим формулу для вычисления магнитного потока соленоида:

Произведение  обычно называют числом ампер-витков соленоида или его намагничивающей силой.

4 Напряженность магнитного поля и ее связь с индукцией и магнитной проницаемостью среды.

Из изложенного выше следует, что магнитная индукция  зависит от свойств среды, в которой создано магнитное поле. Эта зависимость выражается магнитной проницаемостью  Индукция  характеризует суммарное поле, созданное в какой-либо точке среды как токами, текущими в проводах электрической цепи (макротоками), так и молекулярными токами (микротоками) этой среды.

Если несколько точек, расположенных на равных расстояниях от прямолинейного проводника с током, будет находиться в неодинаковых средах, то различие числовых значений индукции  в этих точках будут обусловлено исключительно влиянием окружающей среды. Чтобы упростить расчет индукции  в подобного рода случаях, целесообразно ввести новую физическую величину  характеризующую магнитное поле в данной точке в зависимости только от макротоков. Эта величина определяется соотношением:

       (16)

Величину  которая характеризует магнитное поле в какой-либо точке пространства, созданное макротоками в проводниках независимо от окружающей среды, называют напряженностью магнитного поля в этой точке.

Если изменение поля, вносимое средой, везде одинаково (– постоянная величина), то индукция  в данной среде прямо пропорциональна . Заметим, что напряженность магнитного поля есть вектор, направление которого определяется по тем же правилам, что и направление вектора В (в изотропной среде направления векторов  и  совпадают).

Из сравнения формул (12) и (16) следует, что напряженность магнитного поля прямолинейного тока выражается формулой:

       (17)

(Покажите, что напряженность магнитного поля кругового тока:

    (18)

а в центре соленоида:

     (19)

Единицу напряженности  можно получить из формул (17):

В за единицк напряженности магнитного поля принимается напряженность магнитного поля, которая создается током в текущим по длинному прямолинейному проводнику, на расстоянии (от него.

Из формулы (16) можно получить единицу магнитной проницаемости

В за единицу магнитной проницаемости  принимают магнитную проницаемость такой среды, в которой при напряженности в возникает магнитная индукция в

5 Применение магнита в качестве элемента транспортной системы.

Применить магнит в качестве элемента транспортной системы пытались многие изобретатели. Пожалуй, о самом фантастическом применении магнитов рассказано в книге Сирано де Бержерака (XVII в.) «Иной свет, или Государства и империи Луны». Один из героев, Илия, «велел соорудить из самого легкого железа телегу», затем сел в нее и стал подбрасывать над собой намагниченное ядро. Ядро «притягивало» телегу, после чего Илия вновь бросал его вверх, а оно подтягивало к себе телегу, и так далее. Разумеется (попробуйте объяснить – почему?) подняться, таким образом, не только на Луну, но и куда бы то ни было, невозможно, но сама попытка применения магнита на транспорте описана довольно правдоподобно.

Использование взаимодействия магнитов – не только удел фантастики прошлого, но и основа работы железнодорожных транспортных систем сегодняшнего и завтрашнего дня.