Напруженість магнітного поля і його основні характеристики
Однією з найважливіших фізичних характеристик як природної, так і штучної середовища проживання людини є магнітне поле. Воно являє собою одну з форм існування електромагнітного поля. Головною відмінною рисою такої форми є те, що магнітне поле впливає виключно на ті частинки і тіла, які, з одного боку, знаходяться в безперервному русі, а з іншого - містять певний електричний заряд.
Ще з курсу фізики відомо, що для створення магнітного поля необхідні провідник зі струмом і змінні електричні поля. Найважливішими характеристиками цього поля служать вектор магнітної індукції і магнітна напруженість.
Напруженість магнітного поля являє собою одну з векторних величин, що вивчаються у фізиці, яка складається з різниці вектора електромагнітної індукції, а також вектора намагніченості. Так як магнітна напруженість є величина векторна, то її одиницею вимірювань в загальноприйнятою і найпоширенішою системі СІ прийнято вважати ампер на метр. Щоб отримати напруженість електромагнітного поля величиною в 1 а / м, необхідно, щоб в прямолінійній протяженном дроті з максимально малим діаметром перетину протікав електричний струм силою 2pi- ампера. У цьому випадку у всіх пунктах утвореного цим струмом магнітного поля на відстані 1 метр напруженість електромагнітного поля і буде дорівнює 1 а / м.
Напруженість магнітного поля, або, іншими словами, кількість силових ліній цього поля, можна оцінити. Зокрема, щоб визначити напрямок цих ліній, можна скористатися добре відомим всім правилом буравчика. Це правило - один з наріжних каменів всієї електротехніки. Воно свідчить, що в тому разі якщо загальна спрямованість руху буравчика повністю тотожна напрямку електричного струму в конкретному провіднику, то спрямованість обертання буравчика тотожна напрямку магнітних ліній.
Орієнтуючись на дане правило, легко довести, що магнітні лінії, які виникають в витках котушки, спрямовані в одну і ту ж сторону. З цього можна зробити висновок, що напруженість магнітного поля всередині котушки буде набагато сильнішою, ніж напруженість, створювана одним витком. Це пов'язано в тому числі і з тим, що силові лінії сусідніх витків спрямовані паралельно один одному, але в різні боки, отже, напруженість магнітного поля між ними буде неухильно зменшуватися.
Цілком природно, що магнітне поле будь котушки прямо пропорційно величині сили струму, який проходить по її виткам. Крім того, напруженість магнітного поля безпосередньо залежить від того, наскільки близько ці витки розташовуються по відношенню один до одного. Дослідним шляхом доведено, що в двох котушках, в яких тече електричний струм однакової сили, а число витків абсолютно збігається, магнітне поле буде сильніше в тій, де котушка має меншу осьової завдовжки, тобто її витки розташовані значно ближче один до одного.
Дуже значущою характеристикою магнітного поля є числова величина ампер витків, яку можна розрахувати, помноживши кількість витків в котушці на силу протікає в них струму. Від величини ампер витків буде залежати і магніторушійна сила. Спираючись на це поняття, можна легко довести, що магнітне поле досліджуваної котушки знаходиться в прямо пропорційній залежності від кількості ампер витків на одиницю осьової довжини. Іншими словами, напруженість електромагнітного поля тим вище, чим більше величина магніторушійної сили, що створюється в досліджуваній котушці.
Крім штучно створюваних магнітних полів, існує ще природне магнітне поле Землі, яке формується, в основному, у зовнішній оболонці ядра. Основні характеристики цього поля, в тому числі і напруженість, змінюються як у часі, так і в просторі, проте всі основні закони, характерні для штучно створюваних полів, працюють і в геомагнитном поле.