- Обчислення значення магнітного поля.
- Прояв наявності магнітного поля.
- Явище взаємодії двох магнітів.
- Електромагнітна індукція.
Магнітне поле струму являє собою силове поле, що впливає на електричні заряди і на тіла, що знаходяться в русі і мають магнітний момент, незалежно від стану їх руху. Магнітне поле є частиною електромагнітного поля.
Струм заряджених частинок або магнітні моменти електронів в атомах створюють магнітне поле. Також, магнітне поле виникає в результаті певних тимчасових змін електричного поля.
Вектор індукції магнітного поля В являє собою головну силову характеристику магнітного поля. У математиці В = В (X, Y, Z) визначається як векторне поле. Це поняття служить для визначення і конкретизації фізичного магнітного поля. У науці часто вектор магнітної індукції просто, для стислості, іменується магнітним полем. Очевидно, що таке застосування допускає деяку вільне трактування цього поняття.
Ще однією характеристикою магнітного поля струму є векторні потенціал.
У науковій літературі часто можна зустріти, що в якості головної характеристики магнітного поля, в умовах відсутності магнітної середовища (вакуумі), розглядається вектор напруженості магнітного поля. Формально, така ситуація цілком прийнятна, оскільки в вакуумі вектор напруженості магнітного поля H і вектор магнітної індукції B збігаються. У той же час, вектор напруженості магнітного поля в магнітному середовищі не наповнений тим же фізичним змістом, і є другорядною величиною. Виходячи з цього при формальній рівності цих підходів для вакууму, систематична точка зору розглядає вектор магнітної індукції основною характеристикою магнітного поля струму.
Магнітне поле, безумовно, є особливий вид матерії. За допомогою цієї матерії відбувається взаємодія між володіють магнітним моментом і рухомими зарядженими частинками або тілами.
Спеціальна теорія відносності розглядає магнітні поля як наслідок існування самих електричних полів.
У сукупності магнітне і електричне поля формують електромагнітне поле. Проявами електромагнітного поля є світло і електромагнітні хвилі.
Квантова теорія магнітного поля розглядає магнітне взаємодія як окремий випадок електромагнітної взаємодії. Він переноситься безмассового бозоном. Бозон є фотон - частку, яку можна уявити як квантове збудження електромагнітного поля.
Породжується магнітне поле або струмом заряджених частинок, або трансформується в часовому просторі електричним полем, або власними магнітними моментами часток. Магнітні моменти частинок для одноманітного сприйняття формально зводяться до електричних струмів.
Обчислення значення магнітного поля.
Прості випадки дозволяють обчислити значення магнітного поля провідника зі струмом за законом Біо-Савара-Лапласа, або за допомогою теореми про циркуляцію. Таким же чином може бути знайдено значення магнітного поля і для струму, довільно розподіленого в обсязі або просторі. Очевидно, ці закони застосовні для постійних або відносно повільно змінюються магнітних і електричних полів. Тобто, у випадках наявності магнитостатики. Більш складні випадки вимагають обчислення значення магнітного поля струму згідно рівнянь Максвелла.
Прояв наявності магнітного поля.
Основним проявом магнітного поля є вплив на магнітні моменти частинок і тіл, на заряджені частинки знаходяться в русі. силою Лоренца називається сила, яка впливає на електрично заряджену частинку, яка рухається в магнітному полі. Ця сила має постійно виражену перпендикулярну спрямованість до векторів v і B. Вона також має пропорційне значення заряду частинки q, складовою швидкості v, що здійснюється перпендикулярно напрямку вектора магнітного поля B, і величиною, яка виражає індукцію магнітного поля B. Сила Лоренца згідно Міжнародній системі одиниць має такий вислів: F = q [v, B], в системі одиниць СГС: F = q / c [v, B]
Векторний добуток відображено квадратними дужками.
В результаті впливу сили Лоренца на рухомі по провіднику заряджені частинки, магнітне поле і може здійснювати вплив на провідник зі струмом. Силою Ампера є сила, що діє на провідник зі струмом. Складовими цієї сили вважаються сили, що впливають на окремі заряди, які рухаються всередині провідника.
Явище взаємодії двох магнітів.
Явище магнітного поля, яке ми можемо зустріти в повсякденному житті, отримало назву взаємодія двох магнітів. Воно виражається в відштовхуванні один від одного однакових полюсів і тяжінні протилежних полюсів. З формальної точки зору описати взаємодії між двома магнітами як взаємодія двох монополів, є досить корисною, яка реалізується і зручною ідеєю. У той же час, детальний аналіз свідчить, що в дійсності це не зовсім вірне опис явища. Основним питанням, що залишається без відповіді в рамках такої моделі, є, чому монополя не можуть бути розділені. Власне, експериментально доведено, що будь-який ізольоване тіло не має магнітний заряд. Також цю модель неможливо застосувати до магнітного поля, створеного макроскопічними струмом.
З нашої точки зору, правильно вважати, що сила, яка діє на магнітний диполь, що знаходиться в неоднорідному полі, прагне розвернути його таким чином, щоб магнітний момент диполя мав однакове з магнітним полем напрямок. Однак немає магнітів, які схильні до впливу сумарної сили з боку однорідного магнітного поля струму. Сила, яка діє на магнітний диполь з магнітним моментом m виражається наступною формулою:
.
Діюча на магніт сила з боку неоднорідного магнітного поля, виражається сумою всіх сил, які визначаються цією формулою, і які впливають на елементарні диполі, які складають магніт.
Електромагнітна індукція.
У разі зміни в часі потоку вектора магнітної індукції через замкнутий контур, в цьому контурі формується ЕРС електромагнітної індукції. Якщо контур нерухомий, вона породжується вихровим електричним полем, яке виникає в результаті зміни магнітного поля з часом. Коли магнітне поле не змінюється з часом і немає змін потоку через рух контуру-провідника, то ЕРС породжується силою Лоренца.