 |
|
Теоретичні відомості
Дослідами Ейхенвальда, Ерстеда, Ампера було встановлено, що навколо рухомого заряду, провідника із струмом завжди існує магнітне поле, яке діє на рухомі електричні заряди, або струм. Дія магнітного поля на провідники зі струмом визначається законом Ампера: сила, яка діє на прямолінійний провідник із струмом, що перебуває в однорідному магнітному полі, прямо пропорційна силі струму I у провіднику, його довжині l, магнітній індукції B і синусу кута 
між напрямом струму в провіднику і вектором B:
.
Для неоднорідного магнітного поля закон Ампера запишеться так:
.
Сила - векторна величина, тому в векторній формі закон Ампера має вигляд:
.
Напрям сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо силові лінії магнітного поля входять у долоню, чотири пальці напрямлені за струмом, то тоді великий палець, відхилений на 90°, розміститься вздовж напряму сили, що діє на провідник.
Основною характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції. Магнітне поле графічно зображують за допомогою ліній магнітної індукції - ліній, дотична до яких у кожній точці збігається з напрямом вектора 
у цих точках поля.
Напрям ліній індукції магнітного поля визначається за правилом свердлика: якщо вгвинчувати свердлик за напрямом струму в провіднику, то напрям обертання його рукоятки покаже також напрям ліній магнітної індукції.
Поряд з індукцією магнітного поля введена інша векторна характеристика - напруженість магнітного поля Н, яка вимірюється в амперах на метр (А/м). Напруженість пов'язана з індукцією магнітного поля співвідношенням
.
Де 
- відносна магнітна проникність середовища; 
- магнітна стала ( =4 
× 
Гн/м).
Індукція магнітного поля, що створюється ділянкою dl провідника із струмом I, визначається законом Біо-Саварра-Лапласа
або у векторній формі 
Рисунок 1
| На рис.1 зображені всі величини, які входять у формулу закону Біо-Саварра-Лапласа. Відповідно до принципу суперпозиції магнітна індукція у будь-який точці поля дорівнює векторній сумі елементарних магнітних полів:
|
(інтегрування ведеться по всій довжині провідника). На підставі цього закону і принципу суперпозиції можна визначити напруженість магнітного поля, яке створюється провідником із струмом, користуючись таблицю 1.
Таблиця 1
| Провідник | Напруженість |
| Прямий, нескінченно довгий Прямий кінцевої довжини Коловий: у центрі кола радіуса на висоті h від центра цього кола |  
|
Планета Земля має власне магнітне поле, яке утворює магнітну сферу радіусом 70...80 тис. км, що впливає на життя на Землі. Північний магнітний полюс Землі лежить поблизу від південного географічного полюсу, і навпаки. На екваторі магнітне поле горизонтальне, біля полюсів - вертикальне. В інших точках Земної поверхні магнітне поле напрямлене під кутом до горизонту.
Проекція напруженості магнітного поля Землі на горизонтальну площину називається горизонтальною складовою магнітного поля Землі 
.Напрям цієї складової береться за напрям магнітного меридіану. Кут між магнітним і географічним меридіанами називається кутом схилення.
Магнітна стрілка, яка може обертатись навколо вертикальної осі, буде відхилятися в горизонтальній площині тільки під дією горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі і збігатися з площиною магнітного меридіана. Ця властивість магнітної стрілки вже більше ніж 2 тисячі років використовується для орієнтації за допомогою магнітного компаса. Для визначення горизонтальної складової магнітного поля Землі використовують тангенс-гальванометр.