Физический смысл напряженности магнитного поля – Вектор напряженности магнитного поля

Содержание

Напряжённость магнитного поля — это… Что такое Напряжённость магнитного поля?

Напряжённость магни́тного по́ля (стандартное обозначение Н) — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.

В СИ: где  — магнитная постоянная.

В СГС:

  • В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот изменения поля B и H просто пропорциональны друг другу, отличаясь просто числовым множителем (зависящим от среды) B = μ H в системе СГС или B = μ0μ H в системе СИ (см. Магнитная проницаемость, также см. Магнитная восприимчивость).

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима) напряжённость магнитного поля совпадает с вектором магнитной индукции с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ

0 в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как например в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B0, который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H

входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля[1]. Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальное B. Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

См. также

Примечания

  1. Действительно, для иллюстрации рассмотрим выражение для так называемой плотности энергии поля в среде для сравнительно простого случая линейной связи намагниченности напряженности магнитного поля Тогда (используем здесь СИ) раскрывается как
    где первый член — энергия магнитного поля в чистом виде, поскольку второй — совершенно очевидно энергия взаимодействия поля со средой — например с магнитными диполями парамагнетика.

dic.academic.ru

Напряжённость магнитного поля — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно обозначается символом Н.

В Международной системе единиц (СИ):

H=1μ0B−M,{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} ,}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная.

В системе СГС:

H=B−4πM.{\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {B} -4\pi \mathbf {M} .}

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот, намагниченность M зависит линейно от приложенного магнитного поля с индукцией

B:

M=αB.{\displaystyle \mathbf {M} =\alpha \mathbf {B} .}

Однако исторически принято эту линейную зависимость описывать не коэффициентом α{\displaystyle \alpha }, а используя связанные величины, магнитную восприимчивость χ{\displaystyle \chi } или магнитную проницаемость μ{\displaystyle \mu }:

M=χ1+4πχB=μ−14πμB.{\displaystyle \mathbf {M} ={\frac {\chi }{1+4\pi \chi }}\mathbf {B} ={\frac {\mu -1}{4\pi \mu }}\mathbf {B} .}

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима)

напряжённость магнитного поля (Н) совпадает с вектором магнитной индукции (B) с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ0{\displaystyle \mu _{0}} в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как, например, в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B0, который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля

[1]. Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальную величину B. Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

Видео по теме

Примечания

  1. ↑ Действительно, для иллюстрации рассмотрим выражение для так называемой плотности энергии поля в среде wsubst{\displaystyle w_{subst}} для сравнительно простого случая линейной связи намагниченности напряженности магнитного поля M=χH.{\displaystyle \mathbf {M} =\chi \mathbf {H} .} Тогда wsubst=12H⋅B{\displaystyle w_{subst}={\frac {1}{2}}\mathbf {H} \cdot \mathbf {B} } (используем здесь СИ) раскрывается как
    12(1μ0B−M)⋅B=12μ0B2−12M⋅B,{\displaystyle {\frac {1}{2}}({\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} )\cdot \mathbf {B} ={\frac {1}{2\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}-{\frac {1}{2}}\mathbf {M} \cdot \mathbf {B} ,}
    где первый член — энергия магнитного поля в чистом виде, поскольку второй — совершенно очевидно энергия взаимодействия поля со средой — например с магнитными диполями парамагнетика.

Литература

  • Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. — 2-е, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 1991.

Ссылки

wiki2.red

Напряженность магнитного поля Википедия

Напряжённость магнитного поля
H→{\displaystyle {\vec {H}}}
Размерность L−1I
Единицы измерения
СИ А/м
СГС Э
Примечания
векторная величина

Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно обозначается символом Н.

В Международной системе единиц (СИ):

H=1μ0B−M,{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} ,}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная.

В системе СГС:

H=B−4πM.{\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {B} -4\pi \mathbf {M} .}

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот, намагниченность M зависит линейно от приложенного магнитного поля с индукцией B:

M=αB.{\displaystyle \mathbf {M} =\alpha \mathbf {B} .}

Однако исторически принято эту линейную зависимость описывать не коэффициентом α{\displaystyle \alpha }, а использовать связанные величины — магнитную восприимчивость χ{\displaystyle \chi } или магнитную проницаемость μ{\displaystyle \mu }:

M=χ1+4πχB=μ−14

ru-wiki.ru

22) Напряженность магнитного поля

Она необходима для определения магнитной индукции поля, создаваемого токами различной конфигурации в различных средах.Напряженность магнитного поляхарактеризует магнитное поле в вакууме.

Напряженность магнитного поля (формула) векторная физическая величина, равная:

Где u0- магнитная постоянная.Гн/мН/А².

Напряженность магнитного поляв СИ — ампер на метр (А/м).

Векторы индукции (В) и напряженности магнитного поля (Н) совпадают по направлению. Если знать Напряженность магнитного поля в данной точке, то можно определить индукцию поля в этой точке.

Напряженность магнитного полязависит только от силы тока, протекающего по проводнику, и его геометрии.

С помощью следующей формулы, мы можем сформулировать теорему о циркуляции вектора H:циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому контуру равна алгебраической сумме макроскопических токов, охватываемых этим контуром.

Напряженность магнитного поля является аналогом электрического смещения.

23)Условия для h и b на границе раздела двух изотропных магнетиков :

Рассмотрим поведение линий векторов магнитной индукции и напряжённости магнитного поля при переходе через границу раздела двух магнетиков.

Представим себе две однородные, изотропные полубесконечные среды с магнитными проницаемостями и, имеющие плоскую горизонтальную границу раздела. Пусть оба магнетика находятся в однородном внешнем магнитном поле. Чтобы понять, как происходит преломление линий векторов магнитной индукциии напряжённости магнитного полячерез эту границу, рассмотрим проекции этих векторов на саму границу и на направление, перпендикулярное границе и назовём их касательными и нормальными составляющими, соответственно.

Пусть и─ нормальные составляющие векторов магнитной индукции и напряжённости магнитного поля, аи─ касательные составляющие тех же векторов в верхней среде, имеющей магнитную проницаемость. Аналогичные величины в нижней среде, имеющей магнитную проницаемость, обозначим.

Представим себе, что линии вектора преломляются при переходе через границу раздела так, как показано на рис. 1. Рассмотрим при этом преломление пока только одной силовой линии.

Поместим на границе раздела воображаемую цилиндрическую поверхность с высотой h значительно меньшей радиусов оснований S1 и S2, лежащих по обе стороны от границы раздела и параллельных ей. На рисунке также показана нормаль к границе раздела и к обоим основаниям.

Запишем теорему Гаусса для магнитной индукции:

или ,

где S ─ замкнутая поверхность, состоящая из боковой поверхности и оснований цилиндра.

Этот круговой интеграл можно разбить на 3 интеграла, каждый из которых равен потоку через верхнее и нижнее основания и боковую поверхность

.

Здесь и─ нормальные составляющие векторов магнитной индукции в верхнем и нижнем магнетиках, соответственно,─ среднее значение проекции вектора магнитной индукции на нормаль к боковой поверхности.

Поскольку оба магнетика помещены в однородное внешнее магнитное поле, то все интегралы можно заменить соответствующими произведениями:

.

Как и в предыдущей формуле, здесь первая составляющая магнитного потока положительна, так как силовые линии выходят из поверхности, а вторая составляющая─ отрицательна, так как силовые линии входят в поверхность(вектораиспроектированы на одну и ту же нормаль). Третьей составляющей ─можно пренебречь, так как высота цилиндра выбрана очень малой по сравнению с радиусами оснований, т. е., если, то.

Учитывая, что , получим:

. (1)

Используя связь магнитной индукции и напряжённости магнитного поля

, (2)

и, применяя её для первого и второго магнетиков в формуле (1), получим:

.

Отсюда следует

. (3)

studfile.net

Напряжённость магнитного поля — Википедия. Что такое Напряжённость магнитного поля

Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно обозначается символом Н.

В Международной системе единиц (СИ):

H=1μ0B−M,{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} ,}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная.

В системе СГС:

H=B−4πM.{\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {B} -4\pi \mathbf {M} .}

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот, намагниченность M зависит линейно от приложенного магнитного поля с индукцией B:

M=αB.{\displaystyle \mathbf {M} =\alpha \mathbf {B} .}

Однако исторически принято эту линейную зависимость описывать не коэффициентом α{\displaystyle \alpha }, а используя связанные величины, магнитную восприимчивость χ{\displaystyle \chi } или магнитную проницаемость μ{\displaystyle \mu }:

M=χ1+4πχB=μ−14πμB.{\displaystyle \mathbf {M} ={\frac {\chi }{1+4\pi \chi }}\mathbf {B} ={\frac {\mu -1}{4\pi \mu }}\mathbf {B} .}

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима) напряжённость магнитного поля (Н) совпадает с вектором магнитной индукции (B) с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ0{\displaystyle \mu _{0}} в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как, например, в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B0, который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции

B. Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля[1]. Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальную величину B

. Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

Примечания

  1. ↑ Действительно, для иллюстрации рассмотрим выражение для так называемой плотности энергии поля в среде wsubst{\displaystyle w_{subst}} для сравнительно простого случая линейной связи намагниченности напряженности магнитного поля M=χH.{\displaystyle \mathbf {M} =\chi \mathbf {H} .} Тогда wsubst=12H⋅B{\displaystyle w_{subst}={\frac {1}{2}}\mathbf {H} \cdot \mathbf {B} } (используем здесь СИ) раскрывается как
    12(1μ0B−M)⋅B=12μ0B2−12M⋅B,{\displaystyle {\frac {1}{2}}({\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} )\cdot \mathbf {B} ={\frac {1}{2\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}-{\frac {1}{2}}\mathbf {M} \cdot \mathbf {B} ,}
    где первый член — энергия магнитного поля в чистом виде, поскольку второй — совершенно очевидно энергия взаимодействия поля со средой — например с магнитными диполями парамагнетика.

Литература

  • Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. — 2-е, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 1991.

Ссылки

wiki.sc

Напряжённость магнитного поля Википедия

Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно обозначается символом Н.

В Международной системе единиц (СИ):

H=1μ0B−M,{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} ,}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная.

В системе СГС:

H=B−4πM.{\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {B} -4\pi \mathbf {M} .}

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот, намагниченность M зависит линейно от приложенного магнитного поля с индукцией B:

M=αB.{\displaystyle \mathbf {M} =\alpha \mathbf {B} .}

Однако исторически принято эту линейную зависимость описывать не коэффициентом α{\displaystyle \alpha }, а использовать связанные величины — магнитную восприимчивость χ{\displaystyle \chi } или магнитную проницаемость μ{\displaystyle \mu }:

M=χ1+4πχB=μ−14πμB.{\displaystyle \mathbf {M} ={\frac {\chi }{1+4\pi \chi }}\mathbf {B} ={\frac {\mu -1}{4\pi \mu }}\mathbf {B} .}

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима) напряжённость магнитного поля (Н) совпадает с вектором магнитной индукции (B) с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ0{\displaystyle \mu _{0}} в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как, например, в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором магнитной индукции B0 поля, которое было бы создано этой катушкой при отсутствии сердечника. B0 в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём состоит её ценность: ведь H создает так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля[1]. Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальную величину B. Тем не менее видно, что величина H феноменологическая и тут весьма удобна.

Примечания

  1. ↑ Для иллюстрации раскроем выражение для плотности энергии поля в среде wsubst{\displaystyle w_{subst}} в случае линейной связи намагниченности от напряженности магнитного поля M=χH.{\displaystyle \mathbf {M} =\chi \mathbf {H} .} В системе СИwsubst=12H⋅B=12(1μ0B−M)⋅B=12μ0B2−12M⋅B,{\displaystyle w_{subst}={\frac {1}{2}}\mathbf {H} \cdot \mathbf {B} ={\frac {1}{2}}({\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} )\cdot \mathbf {B} ={\frac {1}{2\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}-{\frac {1}{2}}\mathbf {M} \cdot \mathbf {B} ,}где первый член — энергия магнитного поля, второй — энергия взаимодействия поля со средой (например, с магнитными диполями парамагнетика).

Литература

  • Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. — 2-е, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 1991.

Ссылки

wikiredia.ru

Напряжённость магнитного поля — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Напряжённость магни́тного по́ля — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Обычно обозначается символом Н.

В Международной системе единиц (СИ):

H=1μ0B−M,{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} ,}

где μ0{\displaystyle \mu _{0}} — магнитная постоянная.

В системе СГС:

H=B−4πM.{\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {B} -4\pi \mathbf {M} .}

В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот, намагниченность M зависит линейно от приложенного магнитного поля с индукцией B:

M=αB.{\displaystyle \mathbf {M} =\alpha \mathbf {B} .}

Однако исторически принято эту линейную зависимость описывать не коэффициентом α{\displaystyle \alpha }, а используя связанные величины, магнитную восприимчивость χ{\displaystyle \chi } или магнитную проницаемость μ{\displaystyle \mu }:

M=χ1+4πχB=μ−14πμB.{\displaystyle \mathbf {M} ={\frac {\chi }{1+4\pi \chi }}\mathbf {B} ={\frac {\mu -1}{4\pi \mu }}\mathbf {B} .}

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4π) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4π/1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима) напряжённость магнитного поля (Н) совпадает с вектором магнитной индукции (B) с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ0{\displaystyle \mu _{0}} в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как, например, в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B0, который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля[1]. Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальную величину B. Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

Примечания

  1. ↑ Действительно, для иллюстрации рассмотрим выражение для так называемой плотности энергии поля в среде wsubst{\displaystyle w_{subst}} для сравнительно простого случая линейной связи намагниченности напряженности магнитного поля M=χH.{\displaystyle \mathbf {M} =\chi \mathbf {H} .} Тогда wsubst=12H⋅B{\displaystyle w_{subst}={\frac {1}{2}}\mathbf {H} \cdot \mathbf {B} } (используем здесь СИ) раскрывается как
    12(1μ0B−M)⋅B=12μ0B2−12M⋅B,{\displaystyle {\frac {1}{2}}({\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} -\mathbf {M} )\cdot \mathbf {B} ={\frac {1}{2\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}-{\frac {1}{2}}\mathbf {M} \cdot \mathbf {B} ,}
    где первый член — энергия магнитного поля в чистом виде, поскольку второй — совершенно очевидно энергия взаимодействия поля со средой — например с магнитными диполями парамагнетика.

Литература

  • Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. — 2-е, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 1991.

Ссылки

wikipedia.green

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о