Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике   Искать в Школе для электрика:
 
 

 

Справочник электрика / Основы электротехники

 

Напряженность электромагнитного поля


Говоря об электромагнитном поле, обычно имеют ввиду магнитное поле электрических токов, по сути - магнитное поле движущихся зарядов, или радиоволны. Практически же электромагнитное поле представляет собой результирующее силовое поле, которое обусловлено существованием в рассматриваемой области пространства электрического и магнитного полей.

Напряженность электромагнитного поля

Каждый из компонентов электромагнитного поля (электрический и магнитный) действуют на заряды по-разному. Электрическое поле действует как на покоящиеся заряды, так и на движущиеся заряды, тогда как магнитное поле действует только на движущиеся заряды (на электрические токи).

На самом деле нетрудно понять, что при магнитном взаимодействии взаимодействуют магнитные поля (например внешнее магнитное поле, источник которого не называется, но индукция которого известна, и магнитное поле порождаемое движущимся зарядом), а при электрическом взаимодействии — взаимодействуют электрические поля — внешнее электрическое поле, источник которого не называется, и электрическое поле рассматриваемого заряда.

Для удобства нахождения сил с помощью математического аппарата, в классической физике введены понятия напряженности электрического поля E и индукции магнитного поля B, а также связанная с индукцией магнитного поля и со свойствами магнитной среды, вспомогательная величина, напряженность магнитного поля H. Рассмотрим по отдельности данные векторные физические величины, и заодно разберемся в их физическом смысле.

Измерение напряженности электромагнитного поля

Напряженность электрического поля E

Если в определенной точке пространства существует электрическое поле, то на помещенный в данную точку электрический заряд будет со стороны данного поля действовать сила F, пропорциональная напряженности электрического поля E и величине заряда q. Если параметры источника внешнего электрического поля не известны, то зная q и F, можно найти величину и направление вектора напряженности E электрического поля в данной точке пространства, не думая о том, что является источником этого электрического поля.

Если электрическое поле постоянное и однородное, то направление действия силы с его стороны на заряд не зависит от скорости и направления движения заряда относительно электрического поля, и поэтому не изменяется, будь заряд неподвижным или движущимся. Напряженность электрического поля в системе СИ измеряется в В/м (вольт на метр).

Напряженность электрического поля

Индукция магнитного поля B

Если в данной точке пространства существует магнитное поле, то на помещенный в данную точку неподвижный электрический заряд со стороны данного поля никакого действия оказываться не будет.

Если же заряд q придет в движение, то сила F со стороны магнитного поля возникнет, причем она будет зависеть как от величины заряда q, так и от направления и скорости v его движения относительно этого поля и от величины и направления вектора магнитной индукции B данного магнитного поля.

Таким образом, если параметры источника магнитного поля не известны, то зная силу F, величину заряда q и его скорость движения v, можно найти величину и направление вектора магнитной индукции B в данной точке поля.

Так, даже если магнитное поле постоянное и однородное, то направление действия силы с его стороны будет зависеть от скорости и направления движения заряда относительно магнитного поля. Индукция магнитного поля в системе СИ измеряется в Тл (Тесла).

Индукция магнитного поля

Напряженность магнитного поля H

Известно, что магнитное поле порождается движущимися электрическими зарядами, то есть токами. Индукция магнитного поля связана с токами. Если процесс происходит в вакууме, то связь эта для выбранной точки пространства может быть выражена через магнитную проницаемость вакуума.

Для лучшего понимания связи магнитной индукции B и напряженности магнитного поля H рассмотрим такой пример: магнитная индукция в центре катушки с током I без сердечника будет отличаться от магнитной индукции в центре той же самой катушки с тем же самым током I, только с введенным в нее ферромагнитным сердечником.

Количественная разница в магнитных индукциях с сердечником и без него (при одной и той же напряженности магнитного поля H) окажется равна разнице в магнитных проницаемостях материала введенного сердечника и вакуума. Напряженность магнитного поля в системе СИ измеряется в А/м.

Напряженность магнитного поля

Суммарное действие электрического и магнитного полей (сила Лоренца) Если в данной области пространства существует электрическое и магнитное поля одновременно, то при помещения сюда движущегося заряда, силу, действующую на него в той или иной точке данного пространства, можно определить как сумму сил со стороны электрического и магнитного полей. Эта суммарная сила называется силой Лоренца.

Сила Лоренца