Магнитное поле
Магни́тное по́ле, магнитная составляющая электромагнитного поля; физическое поле, оказывающее механическое силовое воздействие на движущиеся электрические заряды, на проводники, по которым течёт электрический ток, на постоянные магниты и другие физические объекты, обладающие магнитным моментом. Изменяющееся во времени магнитное поле создаёт переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, создаёт переменное магнитное поле, что обеспечивает существование электромагнитных волн, в которых переменные электрические и магнитные поля взаимно поддерживают друг друга.
Термин «магнитное поле» ввёл в 1845 г. М. Фарадей, автор концепции физического поля – ключевого понятия современной физики, являющегося, по мнению А. Эйнштейна, самым важным физическим открытием со времён создания И. Ньютоном основ классической механики.
Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции с помощью которого определяются механические силы и вращательные моменты сил, действующие со стороны магнитного поля на движущиеся заряды, токи и тела, обладающие магнитным моментом. Магнитное поле также характеризуется вектором напряжённости магнитного поля индукция и напряжённость магнитного поля, находящегося в изотропной среде, связаны выражением:где – магнитная проницаемость среды, – магнитная постоянная.
Источниками магнитного поля являются проводники с током, движущиеся заряды, физические объекты и тела, обладающие магнитным моментом. Для измерения характеристик магнитного поля используют различные магнитометры.
В технических приложениях магнитные поля по величине магнитной индукции подразделяют на слабые (до 0,05 Тл), средние (0,05–4 Тл), сильные (4–100 Тл) и сверхсильные (свыше 100 Тл). Слабые и средние магнитные поля широко используются в радиотехнике и электронике, электротехнике и электроэнергетике. Их получают с помощью постоянных магнитов и электромагнитов (в том числе сверхпроводящих).
Сильные магнитные поля используются в мощных электротехнических и электрофизических установках, в том числе в ускорителях заряженных частиц, в разрабатываемых энергетических установках управляемого термоядерного синтеза (проект ITER, International Termonuclear Energy Reactor). Для получения постоянного сильного магнитного поля (до 20–30 Тл) применяют сверхпроводящие соленоиды с дополнительным теплоотводом. Более сильные магнитные поля (до 160 Тл) удаётся получать только в течение коротких промежутков времени с помощью импульсных соленоидов, через которые пропускается мощный разрядный ток короткого замыкания, или с помощью магнитокумулятивных (взрывомагнитных) генераторов (до Тл), в которых начальное магнитное поле очень быстро сжимается внутри проводящей оболочки, многократно возрастая в силу сохранения магнитного потока при взрывном уменьшении площади поперечного сечения проводящей оболочки, заполненной магнитным полем.
Наблюдаемые природные магнитные поля имеют разные величины: магнитное поле Земли на её поверхности составляет около Тл, магнитное поле Юпитера – порядка
Тл, магнитное поле внутри солнечных пятен составляет доли Тл, отдельные звёзды обладают магнитным полем с индукцией порядка нескольких Тл. Наибольшими магнитными полями обладают звёзды, находящиеся на конечном этапе своей эволюции, когда их размеры значительно уменьшаются (магнитокумулятивный механизм усиления магнитного поля). У белых карликов наблюдаются магнитные поля порядка Тл, у нейтронных звёзд – порядка Тл; у четырёх нейтронных звёзд (трёх в нашей Галактике и одной в её спутнике – Большом Магеллановом Облаке) обнаружены магнитные поля порядка Тл.