Źródła i linie pola magnetycznego — teoria

Pole magnetyczne wytwarzają magnesy oraz poruszające się ładunki; w przewodniku ich uporządkowany ruch tworzy prąd. Pole opisujemy wektorem indukcji magnetycznej $\vec B$, mierzonym w teslach ($\mathrm T$).

Styczna do linii pola wskazuje kierunek i zwrot $\vec B$, a gęstsze linie oznaczają silniejsze pole. Linie są zamknięte i nie przecinają się: na zewnątrz magnesu biegną od bieguna północnego ($N$) do południowego ($S$), a wewnątrz wracają od $S$ do $N$.

Wokół długiego, prostoliniowego przewodnika z ustalonym prądem linie pola są współśrodkowymi okręgami. W powietrzu lub próżni, na zewnątrz przewodnika i z dala od jego końców: $$B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$$ $B$ oznacza indukcję w teslach, $I$ — natężenie prądu w amperach, $r$ — odległość od osi przewodnika w metrach, a $\mu_0$ — przenikalność magnetyczną próżni ($4\pi\cdot10^{-7}\,\mathrm{T\,m/A}$).

Aby ustalić zwrot pola, ustaw kciuk prawej dłoni wzdłuż umownego kierunku prądu. Zgięte palce wskazują zwrot linii; odwrócenie prądu odwraca pole.

Przy stałej odległości większy prąd daje proporcjonalnie większe $B$; przy stałym prądzie większa odległość osłabia pole. Przed podstawieniem wyraź odległość $r$ w metrach.

Wzór dotyczy idealnie długiego, prostego przewodnika w powietrzu lub próżni. Obliczona wartość określa siłę pola, a jego zwrot ustala reguła prawej dłoni.

Linia pola jest mapą kierunku wektora $\vec B$, a nie trajektorią cząstki. Jej zamknięty przebieg oznacza, że linie nie zaczynają się na jednym biegunie magnesu i nie kończą na drugim.