В чем измеряется напряженность магнитного поля

НАПРЯЖЁННОСТЬ МАГНИ́ТНОГО ПО́ЛЯ

НАПРЯЖЁННОСТЬ МАГНИ́ТНОГО ПО́ЛЯ, век­тор­ная фи­зич. ве­ли­чи­на, оп­ре­де­ляе­мая ра­вен­ст­вом $$H = \frac <\mu_0>-M,$$ где $B$ – маг­нит­ная ин­дук­ция , $μ_0$ – маг­нит­ная по­сто­ян­ная, $M$ – на­маг­ни­чен­ность сре­ды. В слу­чае ва­куу­ма $M=0$ и $B=μ_0H$ , т. е. век­то­ры $B$ и $M$ от­ли­ча­ют­ся друг от дру­га по­сто­ян­ным мно­жи­те­лем. Н. м. п. вхо­дит в од­но из Мак­свел­ла урав­не­ний : $$\text\:H=j+j_,$$ где $j$ – плот­ность то­ка про­во­ди­мо­сти, обу­слов­лен­но­го пе­ре­ме­ще­ни­ем элек­трич. за­ря­дов; $j_=��D/��t$ – плот­ность то­ка сме­ще­ния; $D$ – век­тор элек­трич. ин­дук­ции. На­маг­ни­чен­ность сре­ды $M$ свя­за­на с то­ка­ми на­маг­ни­чи­ва­ния – ус­ред­нён­ны­ми по фи­зи­че­ски ма­ло­му объ­ё­му мо­ле­ку­ляр­ны­ми то­ка­ми (то­ка­ми, свя­зан­ны­ми с дви­же­ни­ем элек­тро­нов в мо­ле­ку­лах ве­ще­ст­ва): $\text\:M=j_м$ , где $j_м$ – плот­ность то­ка на­маг­ни­чи­ва­ния. Н. м. п. яв­ля­ет­ся удоб­ной вспо­мо­га­тель­ной ве­ли­чи­ной, вве­де­ние ко­то­рой уп­ро­ща­ет рас­чёт маг­нит­но­го по­ля в ве­ще­ст­ве, т. к. в урав­нение Мак­свел­ла для $\text\:H$ не вхо­дит плот­ность то­ка на­маг­ни­чи­ва­ния $j_м$ . Для вы­со­ко­час­тот­ных пе­ре­мен­ных элек­тро­маг­нит­ных по­лей раз­де­ле­ние плот­но­сти то­ка на­маг­ни­чи­ва­ния $j_м$ и плот­но­сти то­ка смеще­ния $j_$ не­од­но­знач­но, по­это­му и оп­ре­де­ле­ние Н. м. п. в этом слу­чае ус­лов­но.

Напряжённость магнитного поля

Напряжённость магни́тного по́ля (стандартное обозначение Н ) — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M .

В СИ: — магнитная постоянная.

В СГС:

• В простейшем случае изотропной (по магнитным свойствам) среды и в приближении достаточно низких частот изменения поля B и H просто пропорциональны друг другу, отличаясь просто числовым множителем (зависящим от среды) B = μ H в системе СГС или B = μ₀μ H в системе СИ (см. Магнитная проницаемость, также см. Магнитная восприимчивость).

В системе СГС напряжённость магнитного поля измеряется в эрстедах (Э), в системе СИ — в амперах на метр (А/м). В технике эрстед постепенно вытесняется единицей СИ — ампером на метр.

1 Э = 1000/(4 π ) А/м ≈ 79,5775 А/м.

1 А/м = 4 π /1000 Э ≈ 0,01256637 Э.

Физический смысл

В вакууме (или в отсутствие среды, способной к магнитной поляризации, а также в случаях, когда последняя пренебрежима) напряжённость магнитного поля совпадает с вектором магнитной индукции с точностью до коэффициента, равного 1 в СГС и μ₀ в СИ.

В магнетиках (магнитных средах) напряжённость магнитного поля имеет физический смысл «внешнего» поля, то есть совпадает (быть может, в зависимости от принятых единиц измерения, с точностью до постоянного коэффициента, как например в системе СИ, что общего смысла не меняет) с таким вектором магнитной индукции, какой «был бы, если магнетика не было».

Например, если поле создаётся катушкой с током, в которую вставлен железный сердечник, то напряжённость магнитного поля H внутри сердечника совпадает (в СГС точно, а в СИ — с точностью до постоянного размерного коэффициента) с вектором B₀ , который был бы создан этой катушкой при отсутствии сердечника и который в принципе может быть рассчитан исходя из геометрии катушки и тока в ней, без всякой дополнительной информации о материале сердечника и его магнитных свойствах.

При этом надо иметь в виду, что более фундаментальной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B . Именно он определяет силу действия магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и токи, а также может быть непосредственно измерен, в то время как напряжённость магнитного поля H можно рассматривать скорее как вспомогательную величину (хотя рассчитать её, по крайней мере, в статическом случае, проще, в чём и состоит её ценность: ведь H создают так называемые свободные токи, которые сравнительно легко непосредственно измерить, а трудно измеримые связанные токи — то есть токи молекулярные и т. п. — учитывать не надо).

Правда, в обычно используемое выражение для энергии магнитного поля (в среде) B и H входят почти равноправно, но надо иметь в виду, что в эту энергию включена и энергия, затраченная на поляризацию среды, а не только энергия собственно поля [1] . Энергия магнитного поля как такового выражается только через фундаментальное B . Тем не менее видно, что величина H феноменологически и тут весьма удобна.

См. также

• Магнетизм
• Магнитная индукция
• Уравнения Максвелла
• Напряжённость электрического поля

Примечания

1. ↑ Действительно, для иллюстрации рассмотрим выражение для так называемой плотности энергии поля в средеТогда