ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Магнітне поле - це фізичне поле, яке здатне діяти на рухомі електричні заряди і тіла. Магнітне поле існує всередині будь-якого атома, живі організми створюють магнітні поля. Магнітне поле Землі захищає нас від потоків сонячної радіації.

У техніці, побуті, у різних пристроях застосовують штучні постійні магніти та електромагніти. Зв'язок між електричними і магнітними явищами було вперше встановлено в дослідах датського фізика Ганса Ерстеда, англійського вченого Джеймса Максвелла й ін. Досліди довели існування магнітного поля навколо будь-якого провідника зі струмом. На підставі цього було зроблено висновок, що немає більш характерної ознаки наявності струму у провіднику, ніж існування навколо нього магнітного поля. Цю властивість електричного струму використовують в електромагнітах, електромагнітних кранах, реле.

Графічно магнітне поле зображують магнітними силовими лініями, які мають напрямок із півночі N на південь S і ніколи не перетинаються (рис. 3.1).

Якщо на невеликій відстані розташовані однойменні полюси магнітів, то вони відштовхуються, якщо різнойменні - притягуються.

Напрямок магнітного поля навколо провідника зі струмом визначають за правилом свердлика (рис. 3.2): якщо поступальний рух свердлика збігається з напрямом струму в провіднику, то обертальний рух покаже напрямок магнітного поля.

Якщо провідник розташований так, що можна бачити тільки його поперечний переріз, то напрямок струму можна показати за допомогою стрілки. Якщо струм у провіднику спрямований від нас, то в перерізі позначають хрестик, якщо до нас - точку (рис. 3.3).

Навколо провідника, у якому існує струм, завжди є магнітне поле, і навпаки, у замкнутому провіднику, що рухається в магнітному полі, виникає струм. Можна стверджувати, що магнітне поле та електричний струм - взаємопов'язані явища.

Розглянемо характеристики магнітного поля.

Магнітна індукція В - векторна величина, яка характеризує магнітне поле і визначає силу, що діє на рухому заряджену частинку з боку магнітного поля. Ця характеристика є основною характеристикою магнітного поля, оскільки визначає електромагнітну силу, а також ЕРС індукції у провіднику, що переміщується в магнітному полі.

Одиницею магнітної індукції є вебер, поділений на квадратний метр, або тесла (Тл):

Абсолютна магнітна проникність середовища μ₀ - величина, яка є коефіцієнтом, що відображає магнітні властивості середовища:

де μ₀ - магнітна стала, яка характеризує магнітні властивості вакууму:

Одиниця Ом-секунди (Ом ■ с) - генрі (Гн). Отже, [μ₀] = Гн/м.

Величину μ_Γ називають відносною магнітною проникністю середовища. Вона показує, у скільки разів індукція поля, створеного струмом у певному середовищі, більше або менше, ніж у вакуумі, і є безрозмірною величиною.

Для більшості матеріалів проникність μ,, стала і близька до одиниці. Для феромагнітних матеріалів μ_Γ є функцією струму, що створює магнітне поле, і досягає великих значень (10^-2—10⁵).

Напруженість магнітного поля Н - векторна величина, яка не залежить від властивостей середовища і визначається тільки струмами у провідниках, що створюють магнітне поле.

Напруженість пов'язана з магнітною індукцією співвідношенням:

Одиниця вимірювання напруженості магнітного поля - А/м.

Н є силовою характеристикою поля, яка враховує вплив струму і форми провідників. Напруженість магнітного поля і магнітна індукція величини векторні, їхній напрямок збігається з напрямком дотичної в будь-якій точці силової магнітної лінії (рис. 3.4).

Магнітний потік Ф - потік магнітної індукції. Напрям вектора магнітної індукції встановлюють за допомогою правила свердлика.

Якщо джерелом магнітного поля є котушка зі струмом, то напрямок поля визначають за правилом правої руки (рис. 3.5): якщо долонею правої руки обхопити котушку так, щоб чотири пальці збігалися з напрямом струму у витках, то відігнутий великий палець покаже напрямок магнітного поля.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020