Indukcja magnetyczna
Indukcja magnetyczna (zwana również: „indukcją pola magnetycznego”) – podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne[1]. Opisuje natężenie pola magnetycznego wewnątrz ciała[2].
Definicja
Indukcja magnetyczna jest definiowana nie wprost, ale przez siłę działającą na poruszający się ładunek elektryczny (noszącą nazwę siły Lorentza)[3]:
Jeżeli w pewnym obszarze na poruszający się ładunek działa siła określona przez następujący iloczyn wektorowy
gdzie:
- – siła działająca na ładunek elektryczny z powodu jego ruchu w polu magnetycznym,
- – ładunek elektryczny,
- – prędkość ładunku,
- – ładunek elektryczny,
to w obszarze tym występuje pole magnetyczne o indukcji
Skalarnie wartość siły Lorentza też można zapisać jako:
gdzie – jest kątem pomiędzy wektorem prędkości a wektorem indukcji magnetycznej.
Wartość indukcji magnetycznej możemy określić przez siłę działającą na ładunek poruszający się w polu magnetycznym z prędkością prostopadle kierunku indukcji, wówczas:
Z matematycznego punktu widzenia wektor indukcji magnetycznej jest pseudowektorem.
Nazwa
Historycznie termin pole magnetyczne jest zarezerwowany dla wielkości oznaczonej przez 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 Wielkość jest podstawową wielkością elektromagnetyczną (tak, jak ), a i są wielkościami „pomocniczymi”[4].
Związek z natężeniem pola magnetycznego
Indukcję magnetyczną można zapisać jako:
gdzie:
- – indukcja magnetyczna. Jednostką jest tesla
- – przenikalność magnetyczna ośrodka, wyrażona w henrach na metr czyli
- – natężenie pola magnetycznego
- – przenikalność magnetyczna ośrodka, wyrażona w henrach na metr czyli
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:
gdzie:
- – przenikalność magnetyczna próżni,
- – magnetyzacja.
Jednostka
Jednostką indukcji magnetycznej jest tesla oznaczana wielką literą T
Wytwarzanie pola magnetycznego przez prąd elektryczny
Indukcję magnetyczną wytwarzaną przez prąd elektryczny opisuje prawo Biota-Savarta. Przyczynek do pola indukcji magnetycznej w danym punkcie A od elementu długości przewodnika z prądem o natężeniu
gdzie:
- (zob. Przenikalność magnetyczna),
- – natężenie prądu, wyrażone w amperach,
- – skierowany element przewodnika; wektor o kierunku przewodnika, zwrocie odpowiadającym kierunkowi prądu i długości równej długości elementu przewodnika,
- – wersor dla punktów wytwarzającego pole (elementu przewodnika) i miejsca pola,
- – odległość elementu przewodnika od punktu pola.
- – natężenie prądu, wyrażone w amperach,
Zobacz też
- natężenie pola magnetycznego
- potencjał magnetyczny
- prawo Ampère’a
- prawo Gaussa
- prawo Lenza
- strumień indukcji magnetycznej
Przypisy
- ↑ Indukcja magnetyczna, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-23] .
- ↑ Indukcja - Zapytaj.onet.pl, portalwiedzy.onet.pl [dostęp 2020-07-08] [zarchiwizowane z adresu 2017-04-21] (pol.).
- ↑ Władysław Tomaszewicz, Piotr Grygiel: Podstawy Fizyki, Rozdział 5. 2002. s. 125. [dostęp 2009-10-15]. [zarchiwizowane z tego adresu (2010-01-20)].
- ↑ electrostatics - Difference between electric field $\mathbf E$ and electric displacement field $\mathbf D$ - Physics Stack Exchange, physics.stackexchange.com [dostęp 2019-07-13] .
Bibliografia
- David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki, tom 3, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003.
- Marta Skorko, Fizyka, wyd. II, PWN, Warszawa 1973.
- M. Gerloch, Magnetism and Ligand-Field Analysis, Cambridge University Press 1983.
Media użyte na tej stronie
Biot-Savart equation illustration. Rysunek do wzoru Biota-Savarta