Если магнитное поле создается несколькими проводниками с током, то индукция результирующего поля есть векторная сумма индукций полей, создаваемых каждым проводником в отдельности

Индукцию проводника с током можно представить как векторную сумму элементарных индукций создаваемых отдельными участками проводника. На опыте можно измерить только суммарную индукцию магнитного поля, создаваемого всеми элементами тока. Закон Био–Савара определяет вклад в магнитную индукцию результирующего магнитного поля, создаваемый малым участком Δ l проводника с током I.

Здесь r – расстояние от данного участка Δ l до точки наблюдения, α – угол между направлением на точку наблюдения и направлением тока на данном участке, μ₀ – магнитная постоянная. Направление вектора определяется правилом буравчика: оно совпадает с направлением вращения рукоятки буравчика при его поступательном перемещении вдоль тока. Если просуммировать (проинтегрировать) вклады в магнитное поле всех отдельных участков прямолинейного проводника с током, то получится формула для магнитной индукции поля прямого тока:

Иллюстрация закона Био–Савара на примере магнитного поля прямолинейного проводника с током..

Закон Био–Савара позволяет рассчитывать магнитные поля токов различных конфигураций. Например, магнитное поле в центре кругового витка с током. Этот расчет приводит к формуле

где R – радиус кругового проводника.

Для определения направления вектора используют правило буравчика, вращая его рукоятку в направлении кругового тока, а поступательное перемещение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции.

магнитное поле тороидальной катушки

где N – полное число витков, а I – ток, текущий по виткам катушки. Следовательно,

Таким образом, модуль вектора магнитной индукции в тороидальной катушке зависит от радиуса r. Если сердечник катушки тонкий, то есть r ₂ – r ₁ << r, то магнитное поле внутри катушки практически однородно. Величина n = N / 2π r представляет собой число витков на единицу длины катушки. В этом случае B = μ₀ In.

В это выражение не входит радиус тора, поэтому оно справедливо и в предельном случае r → ∞. Но в пределе каждую часть тороидальной катушки можно рассматривать как длинную прямолинейную катушку. Такие катушки называют соленоидами.

На рис. изображено магнитное поле катушки конечной длины. Следует обратить внимание на то, что в центральной части катушки магнитное поле практически однородно и значительно сильнее, чем вне катушки. На это указывает густота линий магнитной индукции. В предельном случае бесконечно длинного соленоида однородное магнитное поле целиком сосредоточено внутри соленоида.

В случае бесконечно длинного соленоида выражение для модуля магнитной индукции можно определить по формуле B = μ₀ In.

Если поле создается несколькими источниками, то вектор магнитной индукции в данной точке определяется по принципу суперпозиции:

т.е. результирующая магнитная индукция – это векторная сумма векторов магнитной индукции, создаваемых каждым источником в отдельности.

Магнитное поле характеризуют не только индукцией В, но и напряженностью Н магнитного поля. Эти две физические величины связаны между собой: . Тогда закон Био-Савара-Лапласа можно представить в виде: .

Поиск по сайту: