Pole magnetyczne · Pole wokół przewodnika z prądem

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem — teoria

Pole prostego przewodnika i cewki

Ustalony prąd w długim, prostym przewodniku wytwarza wokół niego pole o liniach w kształcie współśrodkowych okręgów. W powietrzu lub próżni, poza przewodnikiem i z dala od jego końców:

B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}

B

oznacza indukcję magnetyczną w teslach (

\mathrm T

I

— natężenie prądu w amperach (

\mathrm A

), a

r

— odległość od osi przewodu w metrach. Przenikalność magnetyczna próżni to

\mu_0=4\pi\cdot10^{-7}\,\mathrm{T\,m/A}

Pole prostego przewodnika i cewki

Kciuk prawej dłoni wskazuje umowny kierunek prądu, a zgięte palce — kierunek linii pola. W długim solenoidzie, czyli cewce o wielu zwojach, pole wewnątrz i z dala od końców jest w przybliżeniu jednorodne:

B\approx\mu_0 nI,\qquad n=\frac{N}{\ell}

N

to liczba zwojów, a

\ell

— długość cewki w metrach;

n

oznacza liczbę zwojów na metr. Wzór zakłada powietrze lub próżnię wewnątrz cewki i pomija efekty brzegowe. Większy prąd lub większe

n

daje silniejsze pole.

Jak porównywać pola

Wokół prostego przewodnika

B

jest proporcjonalne do

I

i odwrotnie proporcjonalne do

r

. Dwukrotnie większy prąd podwaja indukcję, a dwukrotnie większa odległość zmniejsza ją o połowę. W cewce zależność

B\approx\mu_0 nI

pokazuje, że pole rośnie wraz z prądem i liczbą zwojów na metr. Przed użyciem wzorów zamień odległości i długości na metry.

Jak porównywać pola

Wzór

B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}

opisuje długi, prosty przewodnik; przy jego końcu trzeba uwzględnić geometrię układu. Wzór solenoidu opisuje pole wewnątrz długiej cewki, gdzie jest ono prawie jednorodne. Pole magnetyczne wytwarzane przez prąd to inne zjawisko niż indukcja elektromagnetyczna.