Indukcja magnetyczna


Indukcja magnetyczna w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Indukcja magnetyczna (zwana również: „indukcją pola magnetycznego”) – podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne. Opisuje natężenie pola magnetycznego wewnątrz ciała[1].

Spis treści

Definicja | edytuj kod

Indukcja magnetyczna jest definiowana nie wprost, ale przez siłę działającą na poruszający się ładunek elektryczny (noszącą nazwę siły Lorentza)[2]:

Jeżeli w pewnym obszarze na poruszający się ładunek działa siła określona przez następujący iloczyn wektorowy

F = q v × B , {\displaystyle {\vec {F}}=q{\vec {v}}\times {\vec {B}},}

gdzie:

F {\displaystyle {\vec {F}}} – siła działająca na ładunek elektryczny z powodu jego ruchu w polu magnetycznym, q {\displaystyle q} ładunek elektryczny, v {\displaystyle {\vec {v}}} prędkość ładunku,

to w obszarze tym występuje pole magnetyczne o indukcji B . {\displaystyle {\vec {B}}.}

Skalarnie wartość siły Lorentza też można zapisać jako:

F = | q | v B sin α , {\displaystyle F=|q|vB\sin \alpha ,}

gdzie α {\displaystyle \alpha } – jest kątem pomiędzy wektorem prędkości a wektorem indukcji magnetycznej.

Wartość indukcji magnetycznej możemy określić przez siłę F {\displaystyle F} działającą na ładunek q {\displaystyle q} poruszający się w polu magnetycznym z prędkością v , {\displaystyle v,} prostopadle kierunku indukcji, wówczas:

B = F | q | v . {\displaystyle B={\frac {F}{|q|v}}.}

Z matematycznego punktu widzenia wektor indukcji magnetycznej jest pseudowektorem.

Nazwa | edytuj kod

Historycznie termin pole magnetyczne jest zarezerwowany dla wielkości oznaczonej przez H {\displaystyle \mathbf {H} } . Analogicznie do natężenia pola elektrycznego, termin natężenie pola powinien oznaczać wielkość zależną od właściwości materiału/środowiska (a niezależną od źródła ładunku lub prądu elektrycznego), w którym istnieje pole - w tym przypadku B {\displaystyle \mathbf {B} } . Wielkość B {\displaystyle \mathbf {B} } jest podstawową wielkością elektromagnetyczną(tak, jak E {\displaystyle \mathbf {E} } ), a H {\displaystyle \mathbf {H} } i D {\displaystyle \mathbf {D} } są wielkościami "pomocniczymi"[3]. W najnowszych podręcznikach fizyki wielkość B {\displaystyle \mathbf {B} } nazywa się polem magnetycznym, a H {\displaystyle \mathbf {H} } - polem magnetycznym H {\displaystyle \mathbf {H} } .

Związek z natężeniem pola magnetycznego | edytuj kod

Indukcję magnetyczną można zapisać jako:

B = μ H , {\displaystyle \mathbf {B} =\mu \mathbf {H} ,}

gdzie:

B {\displaystyle \mathbf {B} } – indukcja magnetyczna. Jednostką jest tesla T , {\displaystyle \mathrm {[T]} ,} μ {\displaystyle \mu } przenikalność magnetyczna ośrodka, wyrażona w henrach na metr H / m , {\displaystyle \mathrm {[H/m]} ,} czyli T m / A , {\displaystyle \mathrm {[{T\cdot m}/A]} ,} H {\displaystyle \mathbf {H} } natężenie pola magnetycznego A / m . {\displaystyle \mathrm {[A/m]} .}

Oznacza to, że indukcja magnetyczna wewnątrz ciała równa jest natężeniu pola magnetycznego poza ciałem, pomnożonemu przez współczynnik przenikalności magnetycznej materiału. Indukcja magnetyczna zależy od właściwości magnetycznych ciała (materiału) w przeciwieństwie do natężenia pola magnetycznego.

Jednocześnie zachodzi zależność:

B = μ 0 ( H + M ) , {\displaystyle \mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} ),}

gdzie:

μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} przenikalność magnetyczna próżni, M {\displaystyle \mathbf {M} } magnetyzacja.

Jednostka | edytuj kod

Jednostką indukcji magnetycznej jest tesla oznaczana wielką literą T

T = N A m . {\displaystyle \mathrm {[T]=\left[{\frac {N}{A\cdot m}}\right]} .}

Wytwarzanie pola magnetycznego przez prąd elektryczny | edytuj kod

Indukcję magnetyczną wytwarzaną przez prąd elektryczny opisuje prawo Biota-Savarta. Przyczynek d B {\displaystyle d{\vec {B}}} do pola indukcji magnetycznej w danym punkcie A od elementu długości d l {\displaystyle d{\vec {l}}} przewodnika z prądem o natężeniu I . {\displaystyle I.}

Sposób wyznaczania kierunku i zwrotu indukcji magnetycznej d B = K m I d l × r ^ r 2 , {\displaystyle d{\vec {B}}=K_{m}{\frac {Id{\vec {l}}\times {\hat {r}}}{r^{2}}},}

gdzie:

K m = μ 0 μ r 4 π {\displaystyle K_{m}={\frac {\mu _{0}\mu _{r}}{4\pi }}} (zob. Przenikalność magnetyczna), I {\displaystyle I} – natężenie prądu, wyrażone w amperach, d l {\displaystyle d{\vec {l}}} – skierowany element przewodnika; wektor o kierunku przewodnika, zwrocie odpowiadającym kierunkowi prądu i długości równej długość elementu przewodnika, r ^ {\displaystyle {\hat {r}}} wersor dla punktów wytwarzającego pole (elementu przewodnika) i miejsca pola, r {\displaystyle r} – odległość elementu przewodnika od punktu pola.

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. http://portalwiedzy.onet.pl/18249,,,,indukcja,haslo.html.
  2. Władysław Tomaszewicz, Piotr Grygiel: Podstawy Fizyki, Rozdział 5. 2002. s. 125. [dostęp 2009-10-15].
  3. electrostatics - Difference between electric field $\mathbf E$ and electric displacement field $\mathbf D$ - Physics Stack Exchange, physics.stackexchange.com [dostęp 2019-07-13] .

Bibliografia | edytuj kod

Kontrola autorytatywna (wielkość wektorowa):
Na podstawie artykułu: "Indukcja magnetyczna" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy