Стаціонарне магнітне поле, фізика
Стаціонарне (не міняється в часі) магнітне поле створюється стаціонарними струмами. Його силові лінії замкнуті. Якщо поле створюється тонким довгим провідником, то силові лінії охоплюють його і поблизу провідника є колами в ортогональних йому площинах.
Стаціонарне магнітне поле визначається третім і четвертим рівняннями Максвелла. які в припущенні стаціонарності приймають вид
в правій частині другого з цих рівнянь варто сила струму через поверхню контуру, по якому обчислюється циркуляція вектора індукції.
На відміну від електростатичного поля, силові лінії якого починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних або йдуть на нескінченність, лінії індукції магнітного поля замкнуті. Тонка силова трубка замикається на себе, і в будь-якому перетині цієї трубки твір модуля вектора B̅ на площу перетину S є величина постійна:
Якщо вибрати замкнутий контур, що співпадає з лінією індукції поля, то ліва частина другого з рівності буде свідомо відмінна від нуля (всі складові в сумі, що становить цю величину, мають однакові знаки). Це означає, що площа контуру, утвореного силовий лінією, перетинають рухомі заряди. Якщо, як зазвичай буває, заряди рухаються в провіднику, то це, в свою чергу, означає, що лінії індукції магнітного поля охоплюють провідник зі струмом.
Магнітне поле прямого провідника зі струмом. Лінії індукції - окружності, що охоплюють провідник, їх напрямок визначається правилом правого гвинта
З міркувань симетрії випливає, що силові лінії поля, створюваного довгим циліндричним провідником зі струмом силою I, являють собою окружності в площинах, ортогональних провіднику, з центрами на осі провідника. На колі радіуса r вектор B̅ касателен до окружності, і його модуль дорівнює
Вибравши в якості контуру коло радіуса r. знайдемо, що ∮B̅ × dl̅ = B × 2πr, і четверте рівняння Максвелла негайно дасть наведену формулу.
Потік вектора індукції магнітного поля через будь-яку замкнену поверхню дорівнює нулю. Немає такої точки в просторі, в якій починалася б силова лінія або закінчувалася. Лінії індукції магнітного поля замкнуті. Магнітне поле, на відміну від електричного, не має джерела типу заряду, з якого виходили б силові лінії. Найпростіший джерело магнітного поля - це аналог електричного диполя. Частка, що грає для магнітного поля ту ж роль, що і точковий заряд для електричного, називається магнітним монополії. Згідно з третім рівнянням Максвелла, магнітних монополів немає. Таке порушення симетрії між джерелами електричного і магнітного полів сучасна фізика розглядає як проблему, яка потребує вирішення. Одна з гіпотез полягає в тому, що на ранній стадії виникнення Всесвіту монополії існували, але потім зникли. Питання поки залишається відкритим. За відсутності монополів можна стверджувати, що центрально-симетричного магнітного поля (т. Е. Поля, силові лінії якого виходять з точки і мають вигляд радіальних променів) не існує.
На цій сторінці матеріал за темами: