§ 56. Индукция магнитного поля

Разные магниты и токи могут создавать поля разной силы. Чтобы сравнивать их количественно, вводят магнитную индукцию B. Это векторная величина, поэтому у неё есть не только численное значение, но и направление. Она характеризует поле в выбранной точке пространства, а не сам по себе размер магнита или количество притянутых предметов. Для измерения сравнивают действие поля на проводник с известными током, длиной и ориентацией относительно магнитных линий.

Если прямолинейный участок проводника расположен перпендикулярно однородному полю, сила достигает максимума при данных токе и длине. Магнитную индукцию определяют формулой B = F/(Il), где l — длина участка, находящегося в поле. Отсюда для такой ориентации F = BIl. В системе СИ индукцию измеряют в теслах: 1 Тл = 1 Н/(А·м). При вычислениях длину переводят в метры, а силу тока — в амперы.

Например, при индукции 0,2 Тл на перпендикулярный полю участок длиной 0,5 м с током 3 А действует сила 0,3 Н. Удвоение тока удвоит силу, но не означает, что внешнее поле стало вдвое сильнее. Именно отношение F/(Il) позволяет отделить характеристику поля от характеристик пробного проводника. Формулу максимальной силы нельзя без оговорок применять к проводнику, расположенному под произвольным углом: ориентация также влияет на результат.

Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного конца магнитной стрелки и касательной к магнитной линии. Если в некоторой области модуль и направление B одинаковы во всех точках, поле называют однородным. Его изображают параллельными равномерно расположенными линиями. Если модуль или направление меняются, поле неоднородно. Приближённо однородное поле получают внутри достаточно длинного соленоида вдали от концов. Вокруг небольшого постоянного магнита поле обычно существенно меняется от точки к точке, поэтому одна стрелка не описывает всю область.