Магнитна индукция

Магнитната индукция е векторна величина, която характеризира магнитното поле във всяка точка от пространството.

За да се изследва магнитното поле, в него се поставя пробна рамка. Това е плосък проводников контур, по който тече ток, с много малки размери в сравнение с разстоянието от тока, създаващ магнитното поле, до точката, в която се изследва това магнитно поле.

Величината, която характеризира пробната рамка, се нарича магнитен момент и се дефинира с уравнението:

където  е големината на тока, протичащ по рамката,  е площта на рамката, а  е нормалата към площта на рамката.

Когато пробна рамка бъде поставена в магнитно поле, се наблюдава завъртане на рамката в определена посока, докато магнитният ѝ момент  се насочи по посока на магнитното поле. Ако се промени посоката на тока  в рамката, тя се завърта в обратна посока.

Следователно магнитното поле се характеризира със сили, които създават въртящ момент , който действа на пробната рамка. Опитно е установено, че въртящият момент е максимален, когато векторът  на рамката е перпендикулярен на посоката на магнитното поле.

Експериментално е установено също, че ако в дадена точка на изследваното магнитно поле, създадено от тока , се поставят различни пробни рамки с различни магнитни моменти, действащите им максимални въртящи моменти ще бъдат различни:

...,

но отношението  ще бъде едно и също за всички пробни рамки, т.е.  Следователно това отношение не зависи от пробната рамка и е характеристика само на магнитното поле. Така се въвежда физичната величина магнитна индукция или индукция на магнитното поле , която характеризира магнитното поле във всяка точка на пространството.

Големината на магнитната индукция  се дефинира като максималният въртящ момент, действащ на пробна рамка с единичен магнитен момент:

Посоката на магнитното поле съвпада с посоката, която сочи северния полюс на магнитната стрелка. Това е посоката и на магнитната индукция.

Векторът на магнитната индукция  е свързан с въртящия момент по следния начин:

 или 

Мерната единица за магнитна индукция е тесла: . Индукцията на магнитното поле е една тесла, когато то действа с магнитна сила един нютон () върху проводник с дължина един метър (), по който тече ток един ампер ():

.

Магнитната индукция в дадена точка от полето зависи от формата на проводника, по който тече токът, източник на полето. Друго нейно свойство е, че намалява с увеличаване на разстоянието от източника и е правопропорционална на тока, който създава полето. При прав проводник, по който тече ток със сила , големината на магнитната индукция на разстояние  e:

където  е магнитната проницаемост на вакуума.

Посоката на магнитната индукция можем да открием чрез правилото на дясната ръка (ако палецът сочи посоката на тока, а магнитната сила излиза перпендикулярно от дланта, опънатите пръсти сочат посоката на магнитната индукция). Представа за посоката на магнитната индукция получаваме от магнитните индукционни линии – ориентирани по посока на полето мислени линии, чиито допирателни във всяка точка съвпадат с направлението на магнитната индукция. Ориентация по полето означава, че за един постоянен магнит тези линии излизат от северния и влизат в южния му полюс. Магнитните индукционни линии са затворени линии или идват от безкрайността и се втичат пак в безкрайността. Това е свързано с факта, че в природата не съществуват магнитни заряди, аналогични на електричните заряди. Поле със затворени силови линии се нарича вихрово поле. Следователно магнитното поле е вихрово поле.

Електромагнетизъм