Вектор напряженности магнитного поля

Поле моделирует то, что объект испытал бы, связанный с силой в данной точке пространства. Поля часто представляются в двух измерениях с помощью линий поля. Плотность этих силовых линий указывает на напряженность поля в конкретной точке — чем плотнее линии, тем сильнее поле. Условные обозначения того, как отображать линии гравитационного, электрического и магнитного поля, немного отличаются для моделирования уникальных аспектов каждой силы. Некоторые распространенные модели показаны ниже.

Электрические поля возникают из-за электрических зарядов и изменяющихся магнитных полей. Электрический заряд или совокупность зарядов будут иметь связанное электрическое поле. Любой заряженный объект, помещенный в это поле, будет испытывать электростатическую силу, поскольку поле взаимодействует с зарядом объекта. Силовые линии представляют собой силу, которую испытала бы положительно заряженная частица, если бы она находилась в поле в этой точке.

Изменяющееся магнитное поле также может вызывать перемещение электрических зарядов. Это явление обычно используется в электрических генераторах для наведения электрических токов в проводах. Индуцированный ток можно увеличить, вызывая большие изменения в магнитном поле или сворачивая провод так, чтобы изменяющееся магнитное поле влияло на большее количество проводов.

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 \[\overrightarrow{\boldsymbol{F}}\] на заряд q, движущийся со скоростью как векторное произведение скорости и магнитного поля, т. е.

Фактически, так мы определяем магнитное поле \[\vec{B}\]  — 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:

где θ — угол между скоростью и магнитным полем.

Иногда используется меньшая единица, называемая гауссом (G), где \[1 G=10^{-4} \mathrm{~T}\].

Напряженность магнитного поля

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.

Физический смысл напряженности магнитного поля

В вакууме или при отсутствии среды, способной намагничиваться (например, в воздухе), напряженность магнитного поля совпадает с вектором магнитной индукции в пределах коэффициента \[\mu_{0}\]. В способных к намагничиванию средах (магнитах) напряжение носит смысл своеобразного «внешнего поля». Он совпадает с вектором магнитной индукции, каким он был бы, если бы не было магнита.

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля

 Существует теорема о циркуляции магнитного поля. Это одна из основных теорем электродинамики, сформулированная Анри Ампером. Ее также иногда называют теоремой или законом Ампера. Теорема о циркуляции магнитного поля является своего рода аналогом теоремы Гаусса о циркуляции вектора напряженности электрического поля.

Теорема о циркуляции магнитного поля

Таким образом, линейный интеграл (циркуляция) магнитного поля вокруг некоторой произвольной замкнутой кривой пропорционален общему току, заключенному в этой кривой.