2.1. Основні параметри магнітного поля

Навколо провідника з електричним струмом створюється магнітне поле. Основними характеристиками магнітного поля є магнітна індукція, напруженість магнітного поля, магнітний потік, магнітна напруга, магніторушійна сила.

Про наявність магнітного поля можна дізнатися, якщо біля провідника зі струмом розташувати прилад із магнітною стрілкою (наприклад, компас). Під впливом магнітних сил стрілка буде намагатися стати перпендикулярно площині, що проходить через ось провідника та центр обертання стрілки (рис. 2.1, хрест означає, що електричний струм тече від наглядача). 

Замкнені криві, позначені пунктиром, називаються магнітними силовими лініями. Напрямок магнітних силових ліній визначається правилом буравчика. 

Правило буравчика: напрямок магнітних силових ліній співпадає з напрямком обертання буравчика, напрям руху якого співпадає з напрямом струму.  

Магнітне поле характеризується напрямком та інтенсивністю. Напрямок магнітного поля визначається напрямком магнітних силових ліній. Інтенсивність магнітного поля в якій-небудь точці визначається магнітною індукцією.

 Магнітна індукція (позначається латинською літерою В; одиниця виміру позначається [Тл], називається "тесла") – фізична величина, що є точковою характеристикою магнітного поля та визначає силу, з якою магнітне поле діє на заряджену частку, що рухається:

,                                        (2.1)

де F – сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, одиниця виміру позначається [Н], називається "ньютон"; I – сила струму у провіднику, [А]; ℓ – довжина провідника, [м]. 

Магнітна індукція в 1 Тл  дорівнює силі, з якою магнітне поле діє на провідник довжиною 1 м, розташований перпендикулярно магнітним силовим лініям і по якому протікає струм у 1 А.

Магнітна індукція – векторна величина. Напрямок вектора магнітної індукції співпадає з дотичною до магнітної силової лінії в даній точці поля.

Магнітні властивості середовища з магнітним полем описують параметром "магнітна проникність". 

Магнітна проникність (позначається грецькою літерою μ). Відрізняють магнітну проникність вакууму  (постійна величина; одиниця виміру позначається [], називається "генрі на метр"), абсолютну μ0 (одиниця виміру []) та відносну μ (безрозмірна величина) магнітні проникності. Відносна магнітна проникність показує, у скільки разів абсолютна магнітна проникність середовища є більшою за магнітну проникність вакууму:

.                                        (2.2)

Матеріали, в яких μ>1, називаються парамагнітними (наприклад, повітря, алюміній); матеріали, в яких μ<1, називаються діамагнітними (наприклад, вода, мідь). Є матеріали, в яких μ залежить від напруженості магнітного поля, – феромагнітні матеріали.

Напруженість магнітного поля (позначається латинською літерою Н; одиниця виміру [А/м]) – фізична величина, що дорівнює відношенню магнітної індукції B до абсолютної магнітної  проникності μ0:

.                                        (2.3)

Напруженість магнітного поля – векторна величина.

Таким чином, у загальному випадку магнітне поле характеризується вектором магнітної індукції , який має визначену довжину та напрямок у просторі. Зв’язок між струмом та магнітним полем, що створюється цим струмом, може бути визначений за законом Біо і Савара-Лапласа або за законом повного струму.

Крім точковою характеристики магнітного поля – магнітної індукції – застосовується об’ємна характеристика магнітного поля – магнітний потік (або потік магнітної індукції).

Магнітний потік (позначається грецькою літерою Ф; одиниця виміру позначається [Вб], називається "вебер") – фізична величина, що дорівнює числу магнітних силових ліній, що проходять через площу S. Якщо магнітні силові лінії перпендикулярні площі, крізь яку вони проходять, а магнітне поле однорідне, можна записати:

,                                        (2.4)

де S – площа, крізь яку проходять магнітні силові лінії, [м].

У випадку неоднорідного магнітного поля:

,                                (2.5)

де  – складова вектора магнітної індукції , нормальна до поверхні площі S.

Аналогічно електричній напрузі для електричного поля для магнітних полів застосовують поняття "магнітна напруга". Магнітна напруга позначається Uм; одиниця виміру позначається [А], називається "ампер" (не слід плутати з одиницею виміру сили електричного струму). Якщо напруженість магнітного поля однакова в усіх точках даної магнітної лінії (наприклад, рис. 2.2), то магнітна напруга між двома точками цієї магнітної лінії дорівнює добутку напруженості магнітного поля Н  та довжини ділянки магнітної лінії ℓ:

.                                        (2.6)

В загальному випадку, якщо в різних точках магнітної лінії довжиною ℓ напруженість магнітного поля є різною, магнітна напруга визначається за формулою:

,                                (2.7)

де Нℓ  – проекція вектора напруженості магнітного поля на відрізок довжиною ℓ.

Магнітна напруга, визначена по замкненому контуру, називається магніторушійною силою (МРС) або намагнічувальною силою (позначається латинською літерою ):

.                                (2.8)