Магнитное поле и его характеристики. Электромагнитные колебания и волны в биологических средах

Циркуляция вектора магнитной индукции по любой линии магнитной индукции не равна нулю:
(13.5)
Рассмотрим некоторую площадку S, находящуюся в области однородного магнитного поля индукции 
(рис. 13.3). Проведем линии магнитной индукции через эту площадку. Ее проекция на плоскость,
перпендикулярную линиям, равна S
0
. Число линий, пронизывающих S и S
0
, одинаково. Так как густота
линий соответствует значению В, то общее число линий, пронизывающих площадки, пропорционально
Ф = ВS
0
. (13.6)
На рис. 13.3 видно, что S
0
 = S cos a, откуда
Ф = BS cos aили Ф = B
n
S, (13.7)
где В
п
 = В cos a — проекция вектора на направление нормали п кплощадке, Ф — магнитный поток.
В более общем случае, например, неоднородного магнитного поля поверхности, а не плоской площадки
(рис. 13.4), магнитный поток Ф также пропорционален числу линий магнитной индукции,

---

пронизывающих поверхность.
Единицей магнитного потока, согласно (13.6), является вебер (Вб):
1 Вб = 1 Тл • м
2
.
Из формулы (13.7) видно, что поток может быть как положительным (cos a > 0), так и отрицательным
(cos a< 0).
В соответствии с этим линии магнитной индукции, выходящие из замкнутой поверхности, считают
положительными, а входящие — отрицательными. Так как линии магнитной индукции замкнуты, то
магнитный поток сквозь замкнутую поверхность равен нулю.
Как и всякая материальная субстанция, магнитное поле обладает энергией. Проиллюстрируем наличие
такой энергии на примере магнитного поля, созданного контуром с постоянным током. Если разомкнуть
цепь контура, то исчезнет ток и, следовательно, магнитное поле. При размыкании цепи возникнет искра
или дуговой разряд. Это означает, что энергия магнитного поля превратилась в другие формы энергии —
световую, звуковую и тепловую.
Выражение для объемной плотности энергии магнитного поля имеет следующий вид:
где w — магнитная проницаемость среды, а m
0
— магнитная постоянная.
Одним из главных проявлений магнитного поля является его силовое действие на движущиеся
электрические заряды и токи. В результате обобщения многочисленных опытных данных А. М.
Ампером был установлен закон, определяющий это силовое воздействие.
Приведем его в дифференциальной форме, что позволит вычис лять силу, действующую на различные
контуры с током, располо женные в магнитном поле.
В проводнике, находящемся в магнитном поле, выделим достаточно малый участок 
, который можно
рассматривать как вектор, направленный по току (рис. 13.5). Произведение 
называютэлементом
тока. Сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент тока,
(13.9)
где k — коэффициент пропорциональности; в СИ k = 1, поэтому
(13.10)
или в векторной форме
(13.11)
Для плоского контура с током находим силу, действующую на участок l проводника со стороны
магнитного поля, интегрированием скалярного выражения (13.10):
(13.12)
Соотношения (13.9)—(13.12) выражают закон Ампера.
Рис. 13.5 Рис. 13.6

---

Рассмотрим некоторые примеры на применение формулы (13.11).
1. Прямолинейный участок проводника с током I длиной l, расположенный в однородном магнитном
поле под углом b к магнитной индукции (рис. 13.6). Для нахождения силы, действую щей на эту часть
проводника со стороны магнитного поля, интег-оиоуем (13.12) и получаем
(13.13)
2. Прямоугольная рамка KLMN с током I, помещенная в одн родное магнитное поле индукции (рис.
13.7, а). Пронумеруем стороны рамки и обозначим силы, действующие на них со стороны магнитного
поля, F