Магнитная индукция (формулы единицы)

Магнитная индукция это векторная величина, которая является силовой характеристикой этого магнитного поля.

А именно характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела.

Единицы  обозначения: единица измерения в СИ — тесла (Тл), в СГС — гаусс (Гс) (связь: 1 Тл = 10⁴ Гс).

Формула магнитной индукции:

B = M_max / IS

Где:

B – индукция магнитного поля (в Тл), M_max – максимальный крутящий момент магнитных сил, приложенных к раме (в Нм), l – длина жилы (в м), S – площадь рамы (в м²)

Что такое магнитная индукция и магнитный поток

Магнитное поле, так же как и электрическое поле, является одной из сторон электромагнитного поля и представляет собой один из видов материи.

Оно возникает, например, при движении электрических зарядов и, в частности, вокруг проводов с током.

Магнитное поле обладает энергией называемой энергией магнитного поля, которая проявляет себя различным образом.

Например в действии одного провода с током на другой провод с током, находящийся в магнитном поле первого, или в действии магнитного поля проводника с током на магнитную стрелку.

Направление, которое указывается северным концом магнитной стрелки, установившейся под действием сил магнитного поля, принимается за направление магнитного поля.

Рис. 1. Правило буравчика.

Направление магнитного поля

Магнитное поле изображается магнитными линиями (линиями магнитной индукции), Они проводятся так, чтобы направление касательной в каждой точке линии совпадало с направлением поля.

Направление магнитного поля связано с направлением тока.

Эта связь устанавливается правилом буравчика:

Если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тот (рис. 1), то направление вращения рукоятки буравчика укажет направление магнитных линий.

Иногда лучше пользоваться другой формулировкой этого правила:

Если направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением тока в контуре (рис. 2), то поступательное движение его укажет направление магнитных линий, пронизывающих поверхность, ограниченную контуром.

Пример определения магнитного поля

Поместим в магнитное поле перпендикулярно его направлению участок прямолинейного провода длиной l, по которому проходит ток I (рис. 3).

Из опыта можно убедиться, что на участок провода будет действовать сила F, по величине пропорциональная току, длине участка проводника и интенсивности магнитного поля, которая характеризуется величиной магнитной индукции В.

Таким образом, сила

F = IBl

Рис. 2. Правило буравчика для кольцевого тока.

Из написанного следует, что

B = F : (Il)

т. е. магнитная индукция измеряется отношением механической силы, действующей на участок провода.

По которому проходит ток, к произведению тока и длины участка провода, причем провод должен быть расположен перпендикулярно направлению поля.

Единицы измерения магнитной индукции

В международной системе единиц (СИ) сила измеряется в ньютонах, ток — в амперах, длина — в метрах, поэтому единица измерения магнитной индукции:

[B] = [F : (Il)] = н : (a • м) = дж/м : (a • м) = (в • k) : (a • м²) = (в • а • сек) : (a • м²) = (в • сек) : м²

Единица вольт-секунда называется вебер (вб), а вебер, деленный на квадратный метр, — тесла (тл),

таким образом:

[B] = вб : м² = тл

Кроме единицы тесла, иногда применяется гаусс (гс) — единица магнитной индукции, не принадлежащая к системе СИ, при этом:

1 гс — 10^-4 тл, или 1 тл = 10⁴ гс.

Рис. 3. Провод с током в магнитном поле.

Магнитная индукция

Магнитная индукция — векторная величина. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением поля в данной точке.

Магнитное поле, во всех точках которого векторы магнитной индукции одинаковы по величине и параллельны друг другу, называется однородным.

Линии магнитной индукции можно использовать не только для указания направления поля, но и для характеристики его интенсивности.

Для этого условно через единичную площадку, перпендикулярную к направлению поля, проводят число линий, равное или пропорциональное величине магнитной индукции в данном месте поля.

Произведение магнитной индукции В на площадь S, перпендикулярную к вектору магнитной индукции, называется магнитным потоком, т. е.

Ф = BS.

В чем измеряется магнитная индукция

Так как магнитная индукция измеряется в теслах (тл), а площадь — в квадратных метрах, и учитывая, что 1 тл = 1вб : 1м² получим.

Магнитный поток измеряется в веберах:

[Ф] = тл • м2 = (вб : м²) • м² = вб.

Чем характеризуется магнитная индукция

Более мелкой единицей магнитного потока, не относящейся к системе СИ, является максвелл

1 мкс = 10^-8вб = 1 гс • см².

Так как магнитная индукция характеризуется числом магнитных линий, проходящих через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению поля, то магнитный поток будет характеризоваться числом линий, проходящих через площадь S.

Индукция магнитного поля

Если поместить проводник с током в магнитном поле, то на него будет действовать сила со стороны этого поля. Эту силу называют силой Ампера.

Опыт показывает, что величина силы Ампера зависит от длины активной части проводника и от тока в нем, а отношение силы F к длине проводника l и к току I есть величина постоянная

F /Il = const.

Эта величина не зависит от длины проводника и силы тока в нем; она характеризует силовые свойства магнитного поля.

Эту величину обозначают буквой В и называют вектором индукции магнитного поля:

В = F/Il

Вектор индукции магнитного поля есть физическая величина, численно равная силе, с которой действует магнитное поле на единичный проводник с единичным током, помещенный в это поле перпендикулярно магнитным силовым линиям.

Направление вектора магнитной индукции В в данной точке магнитного поля совпадает с направлением магнитной силовой линии, проходящей через эту точку.

Величина индукции магнитного поля

Величину индукции магнитного поля запишем в скалярной форме:

В = F/Il (1)

Формула (1) справедлива при условии, что угол между направлением силовых линий магнитного поля и направлением тока равен 90°. При угле 0° сила равна нулю.

Равенство (1) можно записать так:
F = ВIl,

или, когда α ≠ 90°,

F = BIlsinα.

Эта запись закона Ампера справедлива для однородного магнитного поля, во всех точках которого вектор магнитной индукции В имеет одно и то же численное значение и направление.

Единица магнитной индукции тесла

За единицу индукции магнитного поля в СИ принимают индукцию такого магнитного поля, которое действует на каждый метр проводника с током в 1 А, расположенного перпендикулярно полю, с силой в 1 Н.

Эта единица индукции называется тесла

1Т = (1Н/(1A • 1м)) = 1((Н • м)/(А • м²)) = 1(Дж/(A • м²)) = 1((А • В • с)/(А • м²)) = 1((В • с)/м²)

Единица магнитной индукции гаусс

Единицей магнитной индукции в системе СГСМ будет индукция такого однородного магнитного поля, в котором на каждый сантиметр длины перпендикулярного к полю прямолинейного проводника, по которому течет ток 10 А, действует сила в 1 дин.

Эта единица магнитной индукции называется гауссом

1Гс = ((1дн/(1ед.силы тока • 1 см)).

Учитывая, что 1 ед. силы тока = 10 А, то

1Т = 1Н/(1А • 1м) = ((10⁵дн/(0,1ед.силы тока • 10² см))

Что мы узнали о магнитной индукции?

1. В каких единицах выражается магнитная индукция? В проводнике:. В СИ единицей индукции магнитного поля является 1 Тесла (Тл): ТлНАм. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами (токами).
2. Что такое вектор индукции? Вектор магнитной индукции B [Тл]: это силовая характеристика магнитного поля. Направление В это направление от южного полюса к северному полюсу магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле (совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током).
3. Куда направлен вектор магнитной индукции? Вектор индукции магнитного поля. направлен от южного полюса. стрелки (свободно вращающейся в магнитном поле) к северному. Модуль магнитной индукции определяется как отношение максимальной силы., с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины. м., к силе тока.
4. Как найти индукцию магнитного поля? Также магнитная индукция может быть определена как отношение максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещённую в однородное поле, к произведению силы тока в рамке на её площадь. Является основной фундаментальной характеристикой магнитного поля, аналогичной вектору напряжённости электрического поля.
5. В каких единицах измеряется вектор магнитной индукции? Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции B. Величина индукции измеряется в Теслах (Тл).Силовой линией магнитного поля называется линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке направлена как вектор B. Магнитное поле проявляется в действии на движущиеся заряды (токи).

Статья на тему Магнитная индукция