8. Pole magnetyczne
elektrycznym. Stan pola magnetycznego w dowolnym punkcie charakteryzuje poznana już wielkość wektorowa zwana indukcją magnetyczną. Zależy ona nie tylko od przyczyny wywołującej dane pole, np. od wartości prądu i geometrycznych kształtów jego drogi, lecz także od właściwości magnetycznych środowiska.
Wartość prądu i geometryczne parametry obwodu determinują pewien stan wymuszenia w otaczającym go środowisku jednorodnym niezależnie od właściwości magnetycznych środowiska, a rozklad indukcji magnetycznej B u- przestrzeni jest niejako odpowiedzią środowiska na dane wymuszenie.
Do opisania „magnesującego" działania prądu elektrycznego w zależności od ukształtowania jego drogi należy wprowadzić nową wielkość wektorową, którą nazwano natężeniem pola magnetycznego.
Jedną z metod wyznaczania natężenia pola magnetycznego jest metoda kompensacji pola za pomocą małego próbnego solenoidu (rys. 8.15), nawiniętego równo-
Rys. 8.15. Kompensacja istniejącego pola magnetycznego za pomocą próbnego solenoidu
miernie na całej długości. Stosunek długości solenoidu do jego średnicy powinien spełniać warunek: //rf > 10. Próbny solenoid umieszcza się tak, aby środek jego osi pokrywał się z punktem, w którym ma być wyznaczone natężenie pola, a następnie umieszcza się w tym samym punkcie opisany poprzednio próbny dipol magnetyczny (próbny zwój). Z kolei dobiera się tak ustawienie osi solenoidu oraz wartość prądu / płynącego przez solenoid, aby skompensować całkowicie działanie badanego pola magnetycznego na próbny dipol. Stosując próbne solenoidy o różnych długościach / i różnych liczbach zwojów z stwierdza się doświadczalnie, że kompensacja w danym punkcie pola zostaje osiągnięta zawsze przy tym samym kierunku ustawienia osi solenoidu oraz przy tej samej wartości wyrażenia Izjl solenoidu, przy czym kierunek osi solenoidu pokrywa się z kierunkiem wektora B.
228
8.4. Natężenie pola
Wielkość Iz/1 próbnego solenoidu kompensującego określa się jako moduł natężenia pola H w danym punkcie pola magnetycznego. Wektor H ma w środowisku izotropowym o charakterystyce liniowej kierunek zgodny z kierunkiem wektora B
(8.17)
Badając oddzielnie pole magnetyczne wewnątrz solenoidu bardzo długiego (/ > d) za pomocą próbnego dipola magnetycznego stwierdza się, że indukcja B w osi solenoidu w środku długości osi, jest proporcjonalna do wyrażenia Iz/I, ale zależy jeszcze od środowiska, co zapisuje się wzorem
B=/u^- (8.18)
(8.19)
przy czym jt nazwano przenikalnością magnetyczną środowiska. Ze wzorów (8.17) i (8.18) wynika zależność przyjmująca postać B=pH Jednostką natężenia pola magnetycznego jest amper na metr
W praktyce jest często używana jednostka
l [h] = l -A = 100 —L J cm m
W układzie CGS jednostką natężenia pola magnetycznego jest ersted l (Oe)
l Oe = ~ —— — * 0,796 —— = 79,6 —0,4- cm cm m
8.4.2. NAPIĘCIE MAGNETYCZNE. POTENCJAŁ MAGNETYCZNY SKALARNY. PRAWO PRZEPŁYWU
Z natężeniem pola magnetycznego związane są, analogicznie jak w polu elektrycznym, wielkości skalarne: napięcie magnetyczne i potencjał magnetyczny skalarny.
Napięcie magnetyczne między dwoma punktami określa się jako całkę liniową natężenia pola magnetycznego między tymi punktami
(8.20)
U.,
J H-dl
Potencjał- magnetyczny skalarny w dowolnym punkcie pola magnetycznego można by zdefiniować jako całkę natężenia pola od danego punktu poza granice pola; Przy wyznaczaniu- potencjału wygodniej jest posłużyć się analogią między
229
Marcin0402