Графическое изображение магнитных полей. метод спектров. линии магнитной индукции
Для исследования структуры магнитного поля используют метод спектров. Мелкие железные опилки, попадая в магнитное поле, намагничиваются и, взаимодействуя между собой, образуют цепочки, расположение которых позволяет судить о структуре магнитного поля.
В качестве примера применения метода спектров рассмотрим опыт с магнитным полем прямого проводника. Через тонкую пластинку из диэлектрика пропустим длинный прямой проводник, включенный в электрическую цепь.
На пластинку будем сыпать мелкие железные опилки, слегка постукивая по пластинке. Опилки соберутся вокруг проводника в виде концентрических кругов различного диаметра (рис.
6.10). При повторении опыта с другими проводниками при других значениях силы тока получим похожие картины, которые и называются магнитными спектрами.
Спектры можно изобразить на бумаге в виде линий магнитной индукции.
Для прямого проводника такое изображение показано на рис. 6.11. В изображениях магнитных спектров линии магнитной индукции показывают направление магнитной индукции в каждой точке.
В каждой точке линии индукции касательная совпадает с вектором магнитной индукции.
Линии, касательные к которым в каждой точке показывают направление магнитной индукции, называются линиями магнитной индукции.
Плотность линий магнитной индукции зависит от модуля магнитной индукции. Она больше там, где модуль больше, и наоборот.
Направление линий магнитной индукции прямого проводника определяется по правилу правого винта.
Спектры магнитных полей проводников другой формы имеют много общего.
Так, спектр магнитного поля кольца с током похож на два совмещенных спектра прямых проводников (рис. 6.12). Только плотность линий индукции в центре кольца больше (рис.
6.13).
Магнитный спектр катушки с большим количеством витков (соленоида) показан на рис. 6.14.
На рисунке видно, что линии магнитной индукции такой катушки внутри параллельные и имеют одинаковую плотность. Это свидетельствует, что внутри длинной катушки магнитное поле однородное — во всех точках магнитная индукция одинакова (рис. 6.15).
Линии магнитной индукции расходятся лишь за пределами катушки, где магнитное поле неоднородное.
Если сравнить спектры магнитных полей проводников с током различной формы, то можно заметить, что линии индукции всегда замкнутые или при дальнейшем продолжении могут замкнуться. Это свидетельствует об отсутствии магнитных зарядов.
Такое поле называют вихревым. Вихревое поле не имеет потенциала.
