| |
|
|
Достаточно давно было замечено, что существуют вещества, предметы из которых определенным образом ориентируются в пространстве. Они также взаимодействуют между собой и взаимодействуют с электрическими токами. Эти вещества называли магнитами.
Данный эксперимент показал взаимодействие тока и магнита и установил связь между электрическими и магнитными явлениями.
Ампер показал, что подобным образом взаимодействуют и токи между собой.
Ампер установил, что токи одного направления притягиваются, противоположные – отталкиваются. А сила взаимодействия пропорциональна произведению токов.
Так же, как в электричестве, будем считать, что магнитное взаимодействие осуществляется с помощью магнитного поля. Для
характеристики магнитного поля вводят вектор индукции магнитного поля 
В электричестве вводилось понятие пробного заряда. В магнетизме вводят понятие элемента тока.
Последнее выражение можно рассматривать, как определение индукции магнитного поля. С другой стороны оно определяет силу действия на элемент тока в магнитном поле. Можно рассчитать силу, действующую на проводник с токами конечной длины.
,
где интеграл вычисляется по длине проводника. Эту силу называют силой Ампера. Для линейного проводника
Для индукции можно также написать следующее выражение
1 слагаемое – это касательная составляющая магнитной индукции, которая не дает вклада в силу.
2 слагаемое – нормальная составляющая индукции.
Если проводник развернуть определенным образом, то касательная составляющая исчезнет. Данное выражение можно рассматривать, как одно из определений индукции.
Аналогия с электричеством
1 Тесла – единица СИ индукции магнитного поля, равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на рамку, имеющую магнитный момент 1 А·м2, действует вращающий момент 1 Н·м.
|
СИ |
СГС |
|
|
Индукция, В |
|
|
|
Напряженность, Н |
|
|
Для
Земли 
Как и для электрического поля, для магнитного поля выполняется принцип суперпозиции.
 |
Закон: Индукция магнитного поля созданная несколькими источниками равна сумме индукций создаваемых в данной точке каждым источником в отдельности. |
Так же, как и электрическое поле, магнитное поле можно представить с помощью линий, касательная к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора индукции. Их нельзя назвать силовыми линиями, т.к. сила перпендикулярна индукции. Экспериментально картины линий можно получить с помощью мелких частиц магнитного вещества (железных опилок).
Вблизи прямого проводника с током линии индукции являются окружностями.
Внутри соленоида поле однородно.
Эксперименты показывают, что линии магнитной индукции замкнутые, т.е. не имеют начала и конца. В этом их существенное отличие от электростатического поля. Говорят, что магнитное поле имеет вихревой характер. Следовательно, в природе нет магнитных зарядов, нет магнитных токов.
Закон является обобщением экспериментальных факторов и показывает, какую индукцию создает бесконечно тонкий элемент с током.
Это закон Био-Савара-Лапласа в дифференциальной и интегральной формах.
индукция пространственного распределения тока
–
Если имеется движущийся заряд, то
– индукция магнитного поля, которую создает один движущийся заряд.
Связь между электрическими и магнитными полями:
Коэффициент в законе зависит от выбора системы единиц.
В СИ он равен
, где μ0 – магнитная
постоянная, которая равна 
Следовательно, 
.
– закон БСЛ.
В магнетизме так же, как в электричестве, вводится дополнительный вектор для характеристики магнитного поля – напряженность.
– в вакууме (
– напряженность).
– закон Био-Савара.
Очевидно, что в вакууме эти два вектора совпадают с точностью до постоянного коэффициента. В средах это не так.
о| |
|
|