Линии магнитной индукции

Определение и общие сведения о линиях магнитной индукции

Магнитное поле является силовым. Это означает, что магнитное поле векторное, и в его каждой точке на пробную частицу (в магнитном поле в качестве пробной частицы выступает пробный контур с током или магнитная стрелка) действует вектор силы. Следовательно, как и электрическое поле, магнитное поле можно изображать при помощи линий поля, которые называют линиями магнитной индукции. Все касательные к линиям магнитной индукции в каждой точке совпадают с направлением вектора индукции (). Через каждую точку магнитного поля можно провести линию магнитной индукции.

Так как вектор магнитной индукции в любой точке поля обладает определенным направлением, то и направление линии магнитной индукции является единственным. Это означает, что линии магнитной индукции не пересекаются. Направление линий магнитной индукции определено правилом правого винта. Которое говорит о том, что головка винта, который поворачивают по направлению тока, движется по направлению линии магнитной индукции.

Изображение линий магнитной индукции

Линии магнитной индукции изображают с такой плотностью, чтобы их количество (на единицу перпендикулярной им поверхности) было пропорционально величине магнитной индукции в рассматриваемой точке поля. Следовательно, изучая линии индукции, имеется возможность наглядного представления изменения магнитной индукции поля в пространстве (по величине и направлению).

Линии магнитной индукции можно увидеть, если провести эксперимент с железными опилками, которые намагничивают в рассматриваемом магнитном поле. Эти опилки ведут себя как малые магнитные стрелки. При реализации подобного эксперимента проводник с током пропускают через горизонтальную стеклянную пластинку (или лист картона), на нее насыпают некоторое количество опилок из железа. При встряхивании пластинки опилки выстраиваются в цепочки, форма которых соответствует линиям магнитного поля.

Линии магнитной индукции всегда являются замкнутыми (или уходят в бесконечность), не имеют начала и конца. Это имеет место для любого магнитного поля, порождаемого любым током. Векторные поля, которые имеют непрерывные линии, называют вихревыми. Магнитное поле является вихревым.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Изобразите линии магнитной индукции полосового магнита. В чем различие между линиями магнитной индукции магнитного поля и линиями напряженности электростатического поля?

Решение

На рис.1 (а) изображены линии магнитной индукции постоянного магнита. Они исходят из северного полюса магнита (N) и входят в южный полюс (S). Кажется, что мы имеем полную аналогию с линиями напряженности электростатического поля (рис.1 (б)), где роль магнитных зарядов играют полюса магнитов. Однако если разрезать магнит на части, его полюса невозможно отделить. Это означает, что в отличие от электрических зарядов магнитных зарядов не существует. Следовательно, линии магнитной индукции не обрываются на полюсах магнита. Было установлено, что внутри постоянных магнитов присутствует магнитное поле, и линии магнитной индукции внутреннего поля являются продолжением линий внешнего магнитного поля. Получается, что линии магнитного поля для постоянных магнитов замкнуты.

ПРИМЕР 2

Задание

Изобразите линии магнитной индукции прямого тока.

Решение

Вектор магнитной индукции всегда перпендикулярен плоскости, которая содержит проводник и исследуемую точку поля. Линии магнитной индукции для нашего проводника, по которому течет ток, будут расположены перпендикулярно к проводнику и являться концентрическими окружностями, центры которых расположены на проводнике (рис.2). Направления линий магнитной индукции определяют с помощью правила правого винта (буравчика).