Indukcja magnetyczna

Wiemy, że dyrygent z prądem umieszczonym wpole magnetyczne, jest narażone na działanie siły. Jego kierunek zależy od kierunku linii pola i kierunku prądu, jeśli są one znane, kierunek siły można określić stosując regułę lewy lub prawy wkręt.

Rozważmy teraz zakres, w jakim ta siła zależy. Przejdźmy do doświadczenia.

Zawieś ramię dźwigni do lewego ramienialiniowy przewodnik AB i umieść go między biegunami N i S elektromagnesu, tak aby był prostopadły do ​​linii siły pola magnetycznego. Szeregowo z tym przewodnikiem włączamy amperomierz, a także reostat, za pomocą którego można zmierzyć prąd w naszym przewodniku. Balansujemy równowagę i zamykamy obwód. Niech prąd w przewodzie AB zostanie skierowany od B do A. Równowaga wag jest naruszona; aby go przywrócić, prawy kubek będzie musiał umieścić dodatkowe ciężary, których waga będzie równa sile działającej na przewód pionowo w dół. Zmieniamy teraz prąd w naszym przewodniku; zauważamy, że wraz ze wzrostem natężenia wzrasta również siła działająca na przewodnik. Zmiany pokażą nam, że siła, z jaką pole magnetyczne wpływa na przewodnik, jest wprost proporcjonalna do przepływającego przez niego prądu.

Czy ta siła zależy od długości przewodu AB? Aby rozwiązać ten problem, weźmiemy przewody o różnych długościach z tym samym prądem. Pomiary pokażą nam, że siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem, będzie wprost proporcjonalna do długości części przewodu umieszczonego w polu magnetycznym.

Niech F będzie siłą, która działa na przewodniku z prądem umieszczonym w polu magnetycznym, l jest długością tego przewodnika, a ja prądem w nim.

Wraz ze zmianą długości przewodu I i prądu w nim, jak widzieliśmy, siła F

Stosunek siły F do długości przewodu I i prądu w nim jest stałą wartością, niezależnie od obecnego w niej prądu; w konsekwencji wielkość tego stosunku może charakteryzować pole magnetyczne.

Ta wartość nazywana jest indukcją magnetyczną lub indukcją pola magnetycznego.

Oznaczamy indukcję magnetyczną przez B. Z definicji możemy napisać:

B = F / (I · l).

W układzie SI: jednostka indukcji magnetycznejjest indukcją pola, w którym przewodnik o prądzie 1 A i długości 1 m jest wystawiony na działanie siły 1 N. Nazwa tego urządzenia to 1 niuton / (amperometr) (w skrócie 1 N / (A˖m)).

Pokażmy, że 1 N / (A˖m) = 1 (V˖sec) / m²:

1H / (AM) = 1 (nm) / (A˖m²) = 1 J / (A˖m²) = 1 (Vasek) / (A˖m²) = 1 (obj sec) / m².

Jednostka o wartości 1 wolta na sekundę nazywa się Weber (Vb). Dlatego 1 In / m² lub 1 Tesla (T) jest jednostką indukcji magnetycznej. Podczas gdy w systemie pomiaru SGSM jednostką miary indukcji magnetycznej jest gauss (Gs):

1 T = 10⁴ Gs.

Indukcja magnetyczna jest wielkością wektora. Kierunek wektora indukcyjnego w danym punkcie pokrywa się z kierunkiem linii sił magnetycznych przechodzących przez ten punkt.

W układzie SI indukcja magnetyczna jest siłą charakterystyczną dla pola magnetycznego, podobnie jak siła pola elektrycznego wyraża charakterystykę siły pola elektrycznego.

Znając indukcję pola magnetycznego, możemy obliczyć jego siłę działającą na przewodnik z prądem, według wzoru:

F = BI l.

W przewodniku z prądem, ładunki poruszają się nie tylkochaotycznie w różnych kierunkach, ale także w pewnym kierunku. Na każde z ładunków wpływa siła magnetyczna, która jest przekazywana do przewodnika. Suma wszystkich sił z ruchu chaotycznego wynosi zero, a suma sił ukierunkowanego ruchu nazywana jest siłą Ampera.

W ogólnym przypadku wielkość siły działającej na przewodnik z prądem umieszczonym w polu magnetycznym jest określona przez prawo Ampera:

F = BI l sin α, gdzie α to kąt między bieżącym kierunkiem (I) a wektorem pola magnetycznego (B).

Indukcja pola magnetycznego jest równa wartości siły,za pomocą którego pole magnetyczne działa na element prądowy jednostki prostopadle do wektora indukcyjnego. Indukcja magnetyczna zależy od właściwości ośrodka.