6.1.1. Неразрывность электрического и магнитного полей

Из курса физики известно, что электрическое и магнитное поля тесно связаны между собой. В природе существует единое электромагнитное поле, а чисто электрическое и чисто магнитное поля являются лишь его частными случаями. Магнитное поле во всех без исключения случаях создаётся движущимися зарядами (в т. ч. вращающимися вокруг атомов и смещающимися в диэлектрике) или токами.

Переменное магнитное полеобладает свойством создавать (индуктировать) электрическое поле. Линии напряженности этого электрического поля нигде не начинаются и нигде не кончаются - они замкнуты. Переменное электрическое поле обуславливает электрический ток – явление направленного движения носителей электрических зарядов. Принцип непрерывности (замкнутости) электрического тока гласит, чтоэлектрический ток сквозь взятую в какой угодно среде замкнутую поверхность Sэ равен нулю, т. е. где - вектор плотности полного тока (проводимости, переноса и смещения).

Но электрическое поле окаывает магнитному полю такую же услугу. Переменное электрическое полесоздаёт магнитное поле.Линии магнитной индукции всегда непрерывны; они нигде не имеют ни начала, ни конца. Другими словами, магнитный поток сквозь любую замкнутую поверхностьSэравен нулю, т. е. (магнитный поток, входящий в замкнутую поверхность, равен магнитному потоку, выходящему из этой поверхности).

Таким образом, изменяющиеся электрическое и магнитное поля индуктируют друг друга.

Взаимное индуктирование электрического и магнитного полей было открыто двумя великими учёными XIX в. Фарадеем и Максвеллом.

6.1.2. Магнитная индукция

Напомним, что магнитное поле - вид материи, характеризующийся воздействием на движущиеся электрически заряженные частицы с силой, пропорциональной заряду этой частицы и её скорости. Магнитное поле в пустоте, воздухе и других немагнитных средах определяется во всех точках векторами магнитной индукция (магнитного потока ) и напряжённости магнитного поля , а в ферромагнитных материалах - векторами индукции , напряженности и намагниченности

Магнитная индукция - векторная величина, определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля в данной его точке. Магнитная индукция численно равна отношению силы , действующей на заряженную частицу, к произведению заряда q и составляющей скорости частицы, перпендикулярной к вектору силы, т. е.

Силу, действующую на элемент длины прямолинейного проводника с током, определяют по закону Ампера Откуда значение магнитной индукции

(6.1)

Единица магнитной индукции       т. е. магнитная индукция 1 Тл равна силе, действующей на 1 м длины проводника с током в 1 А. Проводник располагают в равномерном магнитном поле перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции.

.1.3. Изображение магнитного поля и направление магнитной индукции

Графически магнитное поле принято изображать с помощью магнитных силовых линий (м. с. л.), которые проводят так, чтобы касательные к ним определяли направления векторов магнитной индукции, а плотность линий была пропорциональна длине этих векторов. При этом условно положительное направление м. с. л. вокруг проводника с током (рис. 6.1, а) связано с направлением тока в проводнике правилом правоходового винта; направление магнитной индукции должно совпадать с направлением касательной к магнитным силовым линиям.

Направление м. с. л. и магнитной индукции созданного электрическим током I магнитного поля в катушке (соленоиде) определяют посредством т. н. правила охвата: если правую руку положить на соленоид так, чтобы четыре пальца совпали с направлением тока в его витках, то большой палец укажет направление м. с. л. и магнитной индукции (рис. 6.1, б).