Напруженість магнітного поля
Досвід показує, що магнітне поле, створюване провідником зі струмом в вакуумі і в якому-небудь середовищі, буде різним. Це пояснюється тим, що в середовищі протікають свої мікроструми, які обумовлені рухом електронів в атомах і молекулах. Ці мікроструми створюють своє магнітне поле. Вектор магнітної індукції характеризує результуюче поле, створюване всіма мікро- і макротокамі. При одному і тому ж струмі в провіднику і інших рівних умовах величина вектора В в різних середовищах буде різною.
Для характеристики магнітного поля, що створюється самим макротоком, вводиться допоміжний вектор напруженості магнітного поля, що не залежить від властивостей середовища. Між векторами індукції В і напруженості Н існує залежність: В = 0 Н = В0.
(В гаусом системі В = μН, в вакуумі μ = 1 і В = Н).
- відносна магнітна проникність середовища, показує, у скільки разів індукція магнітного поля в середовищі відрізняється від індукції у вакуумі (В0)
0 = 410 -7 Н / м 2 (Гн / м) - магнітна постійна.
Закон Біо-Савара-Лапласа
Магнітне поле провідника зі струмом залежить не тільки від величини струму, але і від форми контуру зі струмом. Так само як і в електростатики для поля розподілених зарядів, можна вважати, що результуюче поле Н провідника зі струмом - це векторна сума полів dH, створених окремими елементами струму. Тільки, на відміну від електростатики, виміряти і вивчити поле окремого елемента струму неможливо, так як будь-який постійний струм тече по замкнутому контуру.
Для лінійних провідників, товщина яких мала в порівнянні з відстанню, на якому визначається напруженість магнітного поля, за законом Біо-Савара-Лапласа напруженість магнітного поля, що створюється елементом струму на відстані r від нього, обернено пропорційна квадрату відстані і прямо пропорційна величині елемента струму і синусу кута між напрямком струму і напрямом на точку, в якій визначається напруженість
до - коефіцієнт пропорційності, залежить від вибору системи одиниць, в системі СГС к = 1, в СІ до =
Вектор dH перпендикулярний площині, що проходить через елемент струму і точку, в якій визначається напруженість. Напрямок його визначається за правилом свердлика (або правого гвинта): якщо поступальний рух свердлика збігається з напрямом струму, то рукоятка описує кола, дотичні до яких збігаються з напрямом напруженості (спрямовані у напрямку руху рукоятки).
На малюнку показано перетин провідника, хрестиком відзначено, що струм направлений від нас. Лінії напруженості є концентричні кола.
Повна напруженість магнітного поля, що створюється провідником зі струмом, дорівнює геометричній сумі напруженостей, що створюються всіма елементами струму, і визначається за допомогою інтегрування.
Закон Біо-Савара-Лапласа був встановлений для постійного струму в провідниках - струму провідності. Справедливість цього закону була підтверджена і для інших форм руху електричних зарядів (конвекційні струми, струми в вакуумі). У разі розподілених за обсягом струмів вираз для елемента струму можна записати idl = jdsdl = jdV.