Физическая сущность электромагнитных взаимодействий 107 дание магнитного поля вокруг проводника с током, вторая — распространение магнитного поля в пространстве и третья — пересечение магнитным полем вторичного проводника и благодаря этому создание в нем э.д.с.[1]. Рис. 5.1. Создание магнитного поля током, текущим в проводнике. Первая стадия определяется Законом полного тока: ФH dЯ = I, H =------, (5 4) где / — ток, текущий в проводнике, Н — напряженность магнитного поля, создаваемого этим током вокруг проводника, l — длина магнитной силовой линии, R — расстояние от центра проводника до точки измерения магнитного поля (рис. 5.1). Вторая стадия — это распространение магнитного поля от поверхности токонесущего проводника во всем окружающем его пространстве Закон полного тока в обычной форме не отражает динамики процесса. Из него получается, что на любом расстоянии от проводника с изменением тока в проводнике напряженность магнитного поля на любом от него расстоянии меняется мгновенно, а это в принципе неверно. Известное четвертое уравнение Максвелла divl? = 0 (5.5) также является статическим. В динамической форме это уравнение приобретает вид |
108 ¶ grad B divgradB +--------------= 0; grad B = grad B(t + R/c); (5 6) c¶t или ¶ grad H div grad H +¶¶¶¶¶¶¶¶¶ = 0; grad H= grad H(t + R/ c); (57) где вектора gradВ, gradН и скорости с строго коллинеарны, т.е. совпадают по направлению в пространстве друг с другом, и это позволяет выразить Закон полного тока в динамической форме: <tH(t + R/ c)dl <=i(t); H(t + R/c)<=------. (58) l Здесь знак «<= » показывает последовательность (причинноследственные отношения) между током в проводнике и создаваемым им магнитным полем. Ток есть причина, магнитное поле — следствие и менять их местами нельзя, так как нельзя создать постоянный ток в проводнике, окружив проводник постоянным, не меняющимся во времени магнитным полем. Здесь также показано, что напряженность магнитного поля Н, т.е. появление магнитного поля на расстоянии R от оси первичного проводника запаздывает на промежуток времени, равный отношению R/c. Это выражение и описывает распространение магнитного поля в пространстве. Деление вектора на вектор означает, то оба вектора В и с коллинеарны, т.е. лежат строго в одном направлении, т.е. вектор В строго направлен вдоль оси распространения магнитного поля со скоростью с. Наконец, третья стадия процесса — собственно наведение э.д.с. во вторичном проводнике пересекающим его магнитным полем может быть получено из первого уравнения Максвелла, которое связывает rotЕ с магнитной напряженностью Н: ¶ H rotE = -mm o----- (5.9) ¶t |