Индукция

Индукция. I. И. электростатическая

(влияние)—перемещение электрич. зарядов в материальных телах под влиянием электростатич. поля. Если поместить диэлектрик в электростатич. поле, напряженность которого определяется вектором Е, то протоны и электроны, из которых состоит это тело, испытывают нек-рое смещение: протоны перемещаются в направлении поля, электроны— в противоположном направлении. Однако, это смещение достигает только ничтожных размеров, т. к. более заметное смещение повело бы к разрушению молекул диэлектрика. В результате на поверхности тела образуются заряды, то есть недостаток электронов с одной стороны и избыток—с другой. Если поместить проводник в электростатич. поле, то свободные электроны, находящиеся в проводнике, будут до тех пор перемещаться в

поле и накопляться на поверхности проводника, пока поле, образованное этими свободными зарядами, не будет в точности компенсировать внешнее поле внутри диэлектрика, так что результирующее поле в каждой точке будет равно нулю. Количественное выражение этих соотношений см. Электростатика. Практически электростатич. И. пользуются для создания сильных элек-трич. полей (смотрите Электростатическая машина и Электрофор). В литературе также приходится встречать термин электростатической И. для обозначения вектора электр и-ческого смещения.

2. И. магнитная—вектор В, определяемый тем условием, что скорость уменьшения потока этого вектора через любую поверхность равняется электрич. напряжению, индуктируемому вдоль замкнутой линии, окаймляющей эту поверхность:

^Edr=-·^ j BdS.

к s

В дифференциальной форме эта зависимость Выражается в виде ур-ия Максвелла:

где.Е—напряженность электрич. поля. Для большинства тел вектор В пропорционален напряженности магнитного поля if, то есть В =μΗ, причем коэфф. пропорциональности μ, называемый магнитной проницаемостью, весьма мало изменяется от одного тела к другому. Если измерять i? в гауссах, a if в А /см, то для вакуума μ~μ₀==1,256. Для парамагнитных тел Р> Ро) для диамагнитных тел μ< μ₀, но во всяком случае разность μ — μ₀ остается очень маленькой величиной—порядка 10~⁵. Если измерять if и И в гауссах,то для вакуума будет Н=В, то есть μ₀=1. В однородной среде можно было бы описать магнитное иоле при помощи одного только вектора if. В неоднородной среде это сделать не удается. Если пропустить электрич. ток через кольцевую катушку (смотрите фигура), то внутри этой катушки возникает магнитное поле, напряженность которого It, по закону полного тока, зависит исключительно от ампервитков, помещаемых на катушке. Следовательно, Н не должно измениться, если поместить железное кольцо внутри катушки. Однако, если выпилить узкую щель в одной из меридианных плоскостей кольца, то в этой щели можно наблюдать поле if, значительно большее, чем Н. Это объясняется тем обстоятельством, что молекулярные токи внутри железа, то есть электроны, вращающиеся по круговым орбитам, ориентируются под влиянием поля if, так что по мере возрастания Н все большее число орбит поворачивается, и их ось вращения становится параллельной II. Вместо беспорядочного распределения орбит все большее число их располагается т. о., что усиливает ампер-витки катушки. Следовательно, к полю II,

создаваемому ампервитками катушки, при-. бавляется новое поле, обычно обозначаемое при помощи магнитной восприимчивости х: 4πκΗ. Таким образом, поле катушки и поле молекулярных токов создают вместе результирующее поле, равное вектору индукции

В=+ 4πκΗ=(1 + 4πκ)ΙΙ, откуда μ=1 + 4πκ, или к =.

Часто называют вектор хН н а м а г н и-чиванием и обозначают его буквой J: J=xH, так что B=H+4nJ. Для тел парамагнитных κ > 0, для тел диамагнитных κ < 0. Для этих тел κ имеет величину порядка 10^_6. Совершенно иначе обстоит дело с ферромагнитными телами (Fe, Ni и т. д.), для которых κ может равняться нескольким сотням, причем κ, а следовательно, и μ не только зависят от М, но также и от предыдущей истории тела. В настоящее время еще нет возможности дать исчерпывающие объяснения для различия между диамагнитными, парамагнитными и ферромагнитными телами. На практике редко применяют магнитную И. свыше 20 000 гауссов, т. к. при таких размерах И. уже наступает насыщение и дальнейшее увеличение В происходит за счет внешних ампервитков, а не за счет ампервитков молекулярных токов. Т. о., приходится затрачивать много энергии на потери в обмотке возбуждения, да и потери на гистерезис и токи Фуко при переменном токе сильно возрастают. Для научных целей Капице удалось получать на весьма короткий промежуток времени магнитную И. до 300 000 гауссов.

Следует заметить, что вектор В не имеет источников, div jB=0, так что линии вектора В всегда замкнуты или, во всяком случае, не имеют ни начала ни конца.

Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, т. 1, М.—Л., 1929; Colin E., Das elektro-magnetisclie Feld, В., 1927. Я. Шпильрейн.