Магнитная индукция — это векторная величина, которая характеризует магнитное поле. Она обозначается символом B и измеряется в теслах. Магнитная индукция около проводника с током является одной из основных тем в области электромагнетизма и имеет большое практическое значение.
Векторная природа магнитной индукции означает, что она имеет модуль, направление и точку приложения. Модуль магнитной индукции зависит от силы тока в проводнике, а также от расстояния до него. Закон Ампера гласит, что магнитное поле вокруг проводника с током является кольцевым и его направление определяется правилом правой руки.
Если проводник прямой и длинный, то направление вектора магнитной индукции можно определить с помощью правила правой руки. Прикладывая большой палец к проводнику в направлении тока, остальные пальцы образуют кольцевое поле, векториндукции которого направлен вокруг проводника. Силовые линии магнитного поля около проводника прямолинейны и параллельны друг другу.
Если проводник изогнутый или имеет форму петли, то сила магнитного поля около него тоже образует кольцевую форму. Силовые линии магнитного поля имеют форму эллипса и зависят от формы петли и расстояния до нее. В центре петли магнитная индукция направлена вверх, а наружу от петли — вниз.
Вектор магнитной индукции вокруг проводника с током
Магнитное поле вокруг проводника с током создается вектором магнитной индукции, также называемым магнитной напряженностью. Этот вектор указывает на направление и силу магнитного поля в каждой точке около проводника.
Вектор магнитной индукции около проводника с током можно определить с помощью правила правой руки. При этом нужно помнить, что величина вектора магнитной индукции зависит от силы тока и расстояния до проводника.
Ориентация вектора магнитной индукции определяется правилом левой руки. Если смотреть по направлению тока в проводнике, то пальцы правой руки должны указывать в направлении вектора магнитной индукции.
Вектор магнитной индукции около проводника с током направлен по кругу. В точках, находящихся на одном расстоянии от проводника, он имеет одинаковую величину, но разную ориентацию. Ближе к проводнику вектор магнитной индукции имеет большую силу.
Таблица ниже показывает направление вектора магнитной индукции в разных точках около проводника:
| Расстояние от проводника | Направление вектора магнитной индукции |
|---|---|
| Ближе к проводнику | По часовой стрелке |
| Дальше от проводника | Против часовой стрелки |
Из таблицы видно, что магнитное поле вокруг проводника с током образует замкнутые круговые линии, называемые линиями магнитной индукции или линиями магнитного поля.
Направление вектора магнитной индукции
Вектор магнитной индукции (B) около проводника с током направлен вокруг проводника по правилу правой руки.
Существует несколько правил, помогающих определить направление вектора магнитной индукции:
- Правило левой руки: Если мы возьмем проводник с током и изогнем левую руку так, чтобы большой палец указывал в направлении тока, то остальные пальцы по указанному направлению будут указывать на направление вообще магнитной индукции.
- Правило правой руки: Если мы возьмем проводник с током и изогнем правую руку так, чтобы большой палец указывал в направлении тока, то остальные пальцы по указанному направлению будут указывать на направление вектора магнитной индукции.
- Правило правой булавки: Если мы поставим проводник с током вертикально вниз и будем смотреть на него сверху, то направление вектора магнитной индукции будет указывать на север.
Изначально, конечно же, было предложено правило левой руки, так как рука, изогнутая таким образом, создает более натуральное представление о векторном поле.
Данное свойство проводников с током является основополагающим в электромагнетизме и находит широкое применение, например, в методах создания электромагнитов, моторов и генераторов.