Определение и изображение магнитного поля.
Магнитное поле — это вид материи, которая существует в пространстве вокруг движущейся электрически заряженной частицы.
Магнитное поле изображается силовыми линиями, касательные к которым совпадают с ориентацией магнитных стрелок, внесенных в поле.
Рис. Вид и изображение магнитного поля.
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.
- Магнитная индукция В — основная силовая характеристика магнитного поля. Векторная величина. Определяет силу, которая действует на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу.
Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовым линиям магнитного поля (рис.1.23 в точке А вектор ВА).
Единицей магнитной индукции является ВЕБЕР, деленный на квадратный метр.
Так же называют ТЕСЛА (Тл).
Магнитное поле может быть образовано как в вакууме, так и в любой среде. Различные среды обладают разными магнитными свойствами.
Абсолютная магнитная проницаемость – это коэффициент, отражающий магнитные свойства среды.
µа = µ0 µr
, где 
- это магнитная постоянная. Характеризует магнитные свойства вакуума.
µr – это относительная магнитная проницаемость. Она показывает, во сколько раз магнитная индукция поля больше или меньше, чем в вакууме, и является безразмерной величиной.
- Напряженность магнитного поля Н — векторная величина, которая не зависит от свойствсреды и определяется только токами в проводниках, создающими магнитное поле.
Напряженность связана с магнитной индукцией соотношением В = µа Н
Единица напряженности магнитного поля — ампер на метр: 
Направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора магнитной индукции. На рисунке в точке А вектор НА и ВА.
.
- Магнитный поток Ф — поток магнитной индукции, который пронизывает какую-либо площадь S. На рис. 1.23 показано однородное магнитное поле, пересекающее площадку S. Магнитный поток Ф через площадку S в однородном магнитном поле равен произведению нормальной составляющей вектора индукции Вn на площадь S площадки:
Ф = ВnS = BScosβ
Рис. Пояснение понятия Магнитный Поток
Магнитное поле прямолинейного тока.
Магнитное поле прямолинейного проводника с током имеет вид концентрических окружностей. Направление поля определяют по правилу буравчика.
Ток к нам. Ток от нас.
Рис. Вид и направление силовых линий магнитного поля вкруг проводника с током.
ПРАВИЛО БУРАВЧИКА
Если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то вращательное движение его рукоятки указывает на направление силовых линий магнитного поля, образованного вокруг проводника.
Намагничивание ферромагнитных материалов. Циклическое перемагничивание.
Ферромагнитные материалы – это вещество, обладающее большой магнитной проницаемостью.
Например, железо, никель, кобальт и их сплавы.
Главное свойство: ферромагнитные материалы усиливают магнитное поле, когда оказываются в нём.
Ферромагнитные материалы имеют области самопроизвольной намагниченности (ДОМЕНЫ). Векторы намагниченности доменов направлены в разные самопроизвольные стороны. Поэтому, при отсутствии внешнего магнитного поля намагниченность ферромагнитных материалов никак не проявляется.
Если ферромагнитный материал поместить в магнитное поле, то векторы намагниченности доменов будут все ориентированы по направлению внешнего магнитного поля.
Таким образом, индукция результирующего магнитного поля будет определяться как индукцией внешнего магнитного поля, так и индукцией отдельных доменов. Результирующее значение индукции будет превышать её начальное значение. Суммарное магнитное поле значительно превысит внешнее.
Магнитное состояние ферромагнитного материала характеризуется КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ.
В= f (Н) с сердечником В0 = f (Н) с сердечником
Рис. Схема цепи для намагничивания железа и кривая намагничивания.
(0-1) – Быстрое увеличение магнитной индукции при увеличении тока. Постепенная ориентация доменов по направлению внешнего магнитного поля, образованного электрическим током в катушке.
(1-2) – Интенсивность ориентации доменов замедляется.
Точка (2) – магнитное насыщение. Все домены ориентированы как внешнее магнитное поле и катушка ведёт как без сердечника.
ЦИКЛИЧЕСКОЕ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ. ПЕТЛЯ ГИСТЕРЕЗИСА.
Если через катушку с ферромагнитнымсердечникомпропускать ток, который меняет свое направление на противоположное, то сердечник будет перемагничиваться. То есть ферромагнитный материал помещён в изменяющееся внешнее магнитное поле.
Рис. Петля гистерезиса (перемагничивание).
(0-а) – при увеличении тока магнитная индукция нарастает до насыщения. Все домены ориентированы согласно внешнему магнитному полю. Это основная кривая намагничивания.
(а-b) – при уменьшении тока магнитная индукция уменьшается. Но не по той же кривой (а-0), а с большими значениями напряженности В при той же индукции Н, так как часть доменов сохраняет своё направление (существует инерция переориентации доменов). При нулевой напряженности (ток равен нулю) Н=0 существует остаточная индукция Вr (точка b).
(b-с) – при увеличении тока в отрицательном (противоположном) направлении магнитное поле катушки компенсирует магнитное поле оставшихся с прежней ориентацией доменов сердечника. В точке (с) происходит уменьшение до нуля результирующей магнитной индукции. При В=0 поле катушки компенсирует полностью магнитное поле оставшихся с прежней ориентацией доменов Н=Нс – это коэрцитивная сила.
(с-d) – дальнейшее увеличении обратного тока вызывает перемагничивание сердечника. То есть происходит переориентирование векторов намагниченности доменов сердечника на 180 0согласно изменению направления векторов намагниченности поля катушки. В точке (d) все домены переориентированы, происходит насыщение.
(d-e) – ток уменьшается до нуля. В точке (е) при нулевой напряжённости существует остаточная индукция со знаком «минус».
(е-а) – увеличение тока в положительном направлении вызывает намагничивание сердечника до исходного состояния в точке (а). Далее процесс повторяется.
В зависимости от вида петли гистерезиса ферромагнитные материалы делят на магнитотвёрдые и магнитомягкие.
Магнитомягкие материалы обладают круто поднимающейся основной кривой намагничивания и относительно малыми площадями гистерезисных петель. Легко намагничиваются и легко размагничиваются.
Магнитотвёрдые материалы обладают пологой основной кривой намагничивания и большой площадью петли гистерезиса. Намагничиваются с трудом и долго держат намагниченность.
Площадь внутри петли гистерезиса пропорциональна затратам энергии и выделяемой теплоте при одном цикле перемагничивания. Для каждого ферромагнитного материала своя.
Рис. Формы кривых гистерезиса для различных ферромагнитных материаловмагнитомягкие и магнитотвёрдые/