Магнитно поле

От опита е известно, че в пространството около проводник, по който тече електричен ток, съществува магнитно силово поле. Съществуването му можем да установим чрез въздействието му върху естествен магнит. Ако внесем в това пространство магнитна стрелка (например стрелката на компас), тя се ориентира в определена посока.

От друга страна, върху внесен в магнитно поле проводник, по който тече електричен ток, действа сила от страна на магнитното поле. За разлика от електричното поле, което действа както на подвижни, така и на неподвижни заряди, магнитното поле действа само на подвижни заряди.

Опитът показва, че характерът на въздействие на магнитното поле върху електричен ток е различен в зависимост от формата на проводника, по който тече тока, от разположението на проводника и от посоката на тока. Следователно, за да характеризираме магнитното поле чрез действието му върху електричен ток, трябва да използваме действието му върху определен ток (пробен ток), аналогично на начина, който използвахме за да характеризираме електричното поле, чрез действието му върху определен заряд единичен положителен точков заряд (пробен заряд).

Пробния ток, който използваме за характеризиране на магнитното поле е ток, който протича в плосък затворен контур с много малки размери.

Ако внесем този пробен ток в магнитно поле, ще видим, че полето оказва ориентиращо въздействие върху контура, т.е. под въздействие на магнитното поле контурът се установява така, че нормалата към равнината му да има определена посока, която съвпада с посоката на северния полюс на магнитната стрелка, поставена в същата точка. Тази посока приемаме за посока на силата, с която полето действа върху контура, поместен в тази точка от полето.

Ако завъртим контура така, че посоката на нормалата към равнината му да не съвпада с посоката на силата, с която магнитното поле действа върху контура, тогава възниква момент на въртене , който се стреми да ориентира нормалата по посока на силата. Големината на момента зависи от ъгъла между нормалата към равнината на контура и посоката на силата и има максимална стойност при ъгъл равен на (при ъгъл равен на нула има минимална стойност, равна на нула). Ако в една и съща точка на полето внасяме различни пробни токове (различна форма и дължина на контура и различна големина на тока I), установяваме, че е пропорционална на големината на тока I и площта S заградена от контура и не зависи от формата на контура, ~ I S.

Коефициентът на пропорционалност

(1)

зависи само от полето и можем да го приемем за характеристика на полето.

Следователно, ние можем напълно да характеризираме магнитното поле с векторната физична величина, наречена магнитна индукция, посоката на която във всяка точка се задава от посоката на нормалата към равнината на токовия контур в равновесно положение (посоката на силата, с която магнитното поле действа върху пробния ток), а големината й се задава с (1).

Ще отбелязваме магнитната индукция с . Мерната единица за магнитната индукция в системата СИ е Тесла (Т)