Что характеризует напряженность магнитного поля

Обозначается напряженность магнитного поля буквой Н.

Если в катушку, по которой проходит ток I, внести сердечник из ферромагнитного материала (рис. 7.1г), то величина магнитной индукции В в каждой точке магнитного поля увеличивается, а на­пряженность Н в этих точках остается неизменной.

Разница между напряженностью Н и индукцией В в какой-либо точке магнитного поля (хотя обе величины характеризуют интен­сивность магнитного поля) заключается в том, что напряжен­ность в точке магнитного поля характеризует интенсивность поля в этой точке, созданного током без учета магнитной проницаемо­сти среды, в которой создается поле, а индукция в этой точке ха­рактеризует интенсивность магнитного поля, созданного током и средой, которая намагничивается и изменяет его интенсивность; т. е. напряженность является расчетной величиной, не имеющей физического смысла, так как физически невозможно представить себе, что интенсивность поля не зависит от среды.

Таким образом, соотношение между В и H в какой-либо точке магнитного поля выглядит следующим образом:

т. к. μа характеризует способность среды намагничиваться. Следовательно, напряженность в этой точке

Из выражения (7.8) определяем единицу измерения напряжен­ности в любой точке магнитного поля:

Напряженность — величина векторная, причем направление вектора напряжен­ности в каждой точке совпадает с направ­лением магнитного поля в этой точке (касательная к магнитной линии в этой точке).

Если магнитное поле создано несколь­кими токами, то напряженность в каждой точке этого поля определяется геометри­ческой суммой напряженностей, создан­ных каждым током в этой точке (рис. 7.5).

Очевидно, для каждой точки магнитного поля напряженность имеет определенную величину и направление.

6. Закон полного тока

Закон полного тока получен на основании многочисленных опы­тов. Этот закон устанавливает, что интеграл от напряженности магнитного поля по любому контуру (циркуляция вектора напряжен­ности) равен алгебраической сумме тонов, сцепленных с этим контуром:

причем положительными следует считать те токи, направление кото­рых соответствует обходу контура по направлению движения часо­вой стрелки (правило буравчика). В частности, для контура на рис. 7.6. по закону полного тока

Величина в (6.1) называется магнитодвижущей силой (сокра­щенно МДС).

Основной единицей измерения магнитодвижущей силы в системе СИ является ампер (А).

Магнитную цепь большинства электротехнических устройств можно представить состоящей из совокупности участков, в пределах каждого из которых можно считать магнитное поле однородным, т. е. с постоянной напряжен­ностью, равной напряженности магнитного поля Hk, вдоль средней линии участка длиной lk. Для таких магнитных цепей можно заменить интегрирование в (6.1) суммированием.

Как напряжённость магнитного поля влияет на людей? Лекция геолога Романа Веселовского #земля

Если при этом магнитное поле возбуж­дается катушкой с током I, у которой w витков, то для контура магнитной цепи, сцепленного с витками и состоящего из n участков, вместо (6.1) мож­но записать:

Таким образом, согласно закону полного тока МДС F равна сумме произведений напряженностей магнитного поля на длины соответствующих участков для контура магнитной цепи. Произведение часто называют магнитным напряжением участка маг­нитной цепи.

Напряжённость магнитного поля

Физика

Напряжённость магни́тного по́ля, векторная физическая величина, определяемая равенством H = B μ 0 − M , boldsymbol = frac ><mu_0>-boldsymbol, H = μ 0 ​ B ​ − M , где B boldsymbol B – магнитная индукция , μ 0 – μ_0 – μ 0 ​ – магнитная постоянная , M boldsymbol M – намагниченность среды. В случае вакуума M = 0 boldsymbol=0 M = 0 и B = μ 0 H , boldsymbol=μ_0boldsymbol, B = μ 0 ​ H , т. е. векторы B boldsymbol B и M boldsymbol M отличаются друг от друга постоянным множителем. Напряжённость магнитного поля входит в одно из уравнений Максвелла : rot H = j + j см , text:boldsymbol=boldsymbol+boldsymbol>, rot H = j + j см ​ , где j boldsymbol j – плотность тока проводимости , обусловленного перемещением электрических зарядов ; j см = ∂ D / ∂ t boldsymbol>= partial boldsymbol/ partial t j см ​ = ∂ D / ∂ t – плотность тока смещения ; D boldsymbol D – вектор электрической индукции . Намагниченность среды M boldsymbol M связана с токами намагничивания – усреднёнными по физически малому объёму молекулярными токами (токами, связанными с движением электронов в молекулах вещества): rot M = j м , text:boldsymbol=boldsymbol, rot M = j м ​ , где j м – boldsymbol – j м ​ – плотность тока намагничивания. Напряжённость магнитного поля является удобной вспомогательной величиной, введение которой упрощает расчёт магнитного поля в веществе, т. к. в уравнение Максвелла для rot H text:boldsymbol rot H не входит плотность тока намагничивания j м , boldsymbol, j м ​ , Для высокочастотных переменных электромагнитных полей разделение плотности тока намагничивания j м boldsymbol j м ​ и плотности тока смещения j см boldsymbol> j см ​ неоднозначно, поэтому и определение напряжённости магнитного поля в этом случае условно.

Исторически в качестве основного вектора для описания магнитного поля был выбран вектор H boldsymbol H , с чем и связано его название. Однако впоследствии оказалось, что основным вектором следует считать вектор магнитной индукции B boldsymbol B , который определяет силовое воздействие магнитного поля на движущийся электрический заряд (см. статью Сила Лоренца ). Для изотропных неферромагнитных сред в случае слабых магнитных полей напряжённость магнитного поля H boldsymbol H и намагниченность M boldsymbol M связаны соотношением M = χ H , boldsymbol=χboldsymbol, M = χ H , где χ – χ – χ – магнитная восприимчивость среды. При этом B = μ μ 0 H , boldsymbol=μμ_0boldsymbol, B = μ μ 0 ​ H , где μ = 1 + χ – μ=1+χ – μ = 1 + χ – магнитная проницаемость среды. Для ферромагнетиков χ χ χ и μ μ μ зависят от напряжённости магнитного поля.

Опубликовано 21 ноября 2023 г. в 10:46 (GMT+3). Последнее обновление 21 ноября 2023 г. в 10:46 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Физика

Области знаний: Магнитное поле

Направление вектора магнитной индукции и способы его определения

Чтобы определить направление вектора магнитной индукции, нужно:

  1. Расположить в магнитном поле компас.
  2. Дождаться, когда магнитная стрелка займет устойчивое положение.
  3. Принять за направление вектора магнитной индукции направление стрелки компаса «север».

В пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции выходит из северного полюса:

При определении направления вектора магнитной индукции с помощью витка с током следует применять правило буравчика:

При вкручивании острия буравчика вдоль направления тока рукоятка будет вращаться по направлению вектора → B магнитной индукции.

Отсюда следует, что:

  • Если по витку ток идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции → B направлен вверх.

  • Если по витку ток идет по часовой стрелке, то вектор магнитной индукции → B направлен вниз.

Способы обозначения направлений векторов:

Вверх
Вниз
Влево
Вправо
На нас перпендикулярно плоскости чертежа
От нас перпендикулярно плоскости чертежа

Пример №1. На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор магнитной индукции в точке С?

Если мысленно начать вкручивать острие буравчика по направлению тока, то окажется, что вектор магнитной индукции в точке С будет направлен к нам — к наблюдателю.

Магнитное поле прямолинейного тока

Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. Центр окружностей совпадает с осью проводника.

Если ток идет вверх, то силовые линии направлены против часовой стрелки. Если вниз, то они направлены по часовой стрелке. Их направление можно определить с помощью правила буравчика или правила правой руки:

Правило буравчика (правой руки)

Если большой палец правой руки, отклоненный на 90 градусов, направить в сторону тока в проводнике, то остальные 4 пальца покажут направление линий магнитной индукции.

Модуль вектора магнитной индукции на расстоянии r от оси проводника:

B = μ μ 0 I 2 π r . .

Магнитное поле кругового тока

Силовые линии представляют собой окружности, опоясывающие круговой ток. Вектор магнитной индукции в центре витка направлен вверх, если ток идет против часовой стрелки, и вниз, если по часовой стрелке.

Определить направление силовых линий магнитного поля витка с током можно также с помощью правила правой руки:

Если расположить четыре пальца правой руки по направлению тока в витке, то отклоненный на 90 градусов большой палец, покажет направление вектора магнитной индукции.

Модуль вектора магнитной индукции в центре витка, радиус которого равен R:

Модуль напряженности в центре витка:

Пример №2. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикальной плоскости. Точка А находится на горизонтальной прямой, проходящей через центр витка. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо) вектор магнитной индукции магнитного поля в точке А?

Если мысленно обхватить виток так, чтобы четыре пальца правой руки были бы направлены в сторону тока, то отклоненный на 90 градусов большой палец правой руки показал бы, что вектор магнитной индукции в точке А направлен вправо.

Напряженность магнитного поля

Напряженность магнитного поля необходима для определения магнитной индукции поля, создаваемого токами различной конфигурации в различных средах. Напряженность магнитного поля характеризует магнитное поле в вакууме.

Напряженность магнитного поля [ H ] – это отношение магнитной индукции к магнитной проницаемости среды

Напряженность магнитного поля – величина векторная. За единицу измерения напряженности магнитного поля в Международной системе единиц принят ампер на метр.

Напряженность магнитного поля (формула) векторная физическая величина, равная:

Напряженность магнитного поля в СИ — ампер на метр (А/м).

Векторы индукции (В) и напряженности магнитного поля (Н) совпадают по направлению. Если знать Напряженность магнитного поля в данной точке, то можно определить индукцию поля в этой точке.

Напряженность магнитного поля зависит только от силы тока, протекающего по проводнику, и его геометрии.

Обобщая экспериментальные данные французских физиков Био и Савара, Лаплас (французский математик) предложил формулу, по которой можно вычислять напряженность поля, создаваемого элементом тока в точке, расположенной от этого элемента на расстоянии r.

Определение магнитного поля

Магнитное поле определяется силой, с которой заряженная частица испытывает движение в этом поле, после того как мы учтем гравитационные и любые дополнительные электрические силы, воздействующие на заряд. Величина этой силы пропорциональна количеству заряда q, скорости заряженной частицы v и величине приложенного магнитного поля. Направление этой силы перпендикулярно как направлению движущейся заряженной частицы, так и направлению приложенного магнитного поля. Основываясь на этих наблюдениях, мы определяем напряженность магнитного поля B на основе магнитной силы [overrightarrow>] на заряд q, движущийся со скоростью как векторное произведение скорости и магнитного поля, т. е.

[vec=q vec+vec]

Фактически, так мы определяем магнитное поле [vec] — с точки зрения силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Величина силы определяется из определения перекрестного произведения, поскольку оно связано с величинами каждого из векторов. Другими словами, величина силы удовлетворяет:

[F=q v B sin theta]

где θ — угол между скоростью и магнитным полем.

Те́сла, единица магнитной индукции (В) в системе СИ, названа в честь физика Н. Теслы. Обозначается Тл.

1 Тл = 1 Н/(А.м)

Иногда используется меньшая единица, называемая гауссом (G), где [1 G=10^ mathrm].

Напряженность магнитного поля

Определение

Напряжённость магнитного поля [boldsymbol] — физическая величина, используемая как
одна из основных мер напряжённости магнитного поля. Единицей напряженности магнитного поля является ампер на метр или А/м.

С инженерной точки зрения напряженность магнитного поля Н можно рассматривать как возбуждение, а плотность магнитного потока В как ответ среды.

С точки зрения теоретической физики поле Н определяется как векторная разность между плотностью потока В и намагничиванием М. Поле H иногда называют «вспомогательным» или просто «полем H».

Эти два подхода идентичны в смысле рассматриваемых физических величин (с одними и теми же физическими единицами А/м), но называются разными именами, и разный акцент делается на их значении и использовании при выводе некоторых уравнений.

Магнитное поле является векторным полем в пространстве и представляет собой вид энергии, полная
количественная оценка которой требует знания векторных полей как напряженности магнитного поля, и плотность
потока (или другие коррелирующие с ними значения, такие как намагниченность M или поляризация J). В вакууме
в каждой точке и векторы ориентированы в одном направлении и прямо пропорциональны через проницаемость
свободного пространства, но в других средах они могут быть смещены (особенно в неоднородных или анизотропных
материалах). Связь между магнитным полем В и напряженностью магнитного поля Н определяется формулой:

  • [vec] = намагниченность материала
  • [mu_]= магнитная проницаемость пространства (константа = [1,25663706 H_ A^])

Нет времени решать самому?

Научные статьи на тему «Напряженность магнитного поля»

Напряженность магнитного поля Напряженность магнитного поля является вспомогательной величиной, помогающей.
В однородном магнитном веществе напряженность магнитного поля определим как: $vec=frac><.
Напряженность магнитного поля определяют: сила тока, создающая магнитное поле; геометрия объекта, по.
Для однородной магнитной среды направления векторов магнитной индукции и напряженности магнитного поля.
Вектор напряженности магнитного поля подчиняется принципу суперпозиции, поэтому напряженность магнитного

Автор Виталий Викторович Карабут
Источник Справочник
Категория Физика
Статья от экспертов

ГРАДИЕНТОМЕТР НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Измерения параметров магнитного поля являются основой всех магнитных измерений. Большинство методов измерений параметров магнитного поля базируется на силовом (энергетическом) взаимодействии магнитного поля с макро- или микроскопическими токами и электромагнитной индукции. В работе рассматривается возможность построения градиентометра напряженности магнитного поля на основе абсолютной винтовой неустойчивости электронно-дырочной плазмы полупроводникового образца. Приведены функциональная схема градиентометра и результаты экспериментальных и теоретических исследований чувствительного элемента градиентометра.

Автор(ы) Ахмеджанов Равиль Абдрахманович
Чередов Александр Иванович
Щелканов Андрей Владимирович
Источник Омский научный вестник
Научный журнал

Магнитное поле проводника с током

Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.

правило буравчика

Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.

Ввинчиваем по часовой стрелке — саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.

Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам — кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.

направление электрического тока

Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?

суммирование магнитного поля

Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.

сумма магнитных полей

Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.

Соленоид

А что если сделать много-много таких петелек? Взять какую-нибудь круглую бобину, намотать на нее провод и потом убрать бобину. У нас должно получится что-то типа этого.

соленоид

Если подать постоянное напряжение на такую катушку, магнитные силовые линии будут выглядеть вот так.

плотность магнитного потока в соленоиде

Вы только посмотрите, какая бешеная плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что от каждой петельки магнитное поле суммируется, что в итоге дает такую плотность магнитного потока. Такую катушку также называют катушкой индуктивности или соленоидом.

Вот также схема, показывающая как магнитные силовые линии складываются в соленоиде.

принцип работы соленоида

Плотность магнитного потока зависит от того, какая сила тока проходит через соленоид. Чтобы увеличить плотность магнитного потока, достаточно поверх витков намотать еще больше витков и вставить сердечник из специального материала — феррита.

многообмоточная катушка

Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС — электродвижущая сила, то и в магнитных цепях есть свой аналог — МДС — магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается в виде тока, протекающего через катушку из N витков и выражается в Амперах-витках.

многообмоточная катушка

I — это сила тока в катушке, Амперы

N — количество витков катушки, штуки)

Также советую посмотреть очень простое и интересное видео про магнитное поле.

Похожие статьи по теме «магнитное поле»

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий