Большая Советская Энциклопедия (ИН)

Большая Советская Энциклопедия

М. М. Новосёлов.

Индукция (в физике)

Инду'кция электрическая и магнитная, физические величины, характеризующие (наряду с напряжённостями электрического и магнитного полей) электромагнитное поле. В вакууме эти характеристики совпадают с соответствующими напряжённостями, если пользоваться СГС системой единиц (Гаусса); в Международной системе единиц (СИ) они различаются постоянными множителями.

Вектор электрической индукции D (называемый также электрическим

смещением) является суммой двух векторов различной природы: напряжённости электрического поляЕ — главной характеристики этого поля — и поляризации Р , которая определяет электрическое состояние вещества в этом поле. В системе Гаусса:

D =E + 4pP (1)

(4p — постоянный коэффициент); в системе СИ

D = e_{E +P, (1c)}

где e _{— размерная константа, называемая электрической постоянной или диэлектрической проницаемостью вакуума. Вектор поляризации Р представляет собой электрический дипольный момент единицы объёма вещества в поле Е , т. е. сумму электрических дипольных моментов pi , отдельных молекул внутри малого объёма DV , деленную на величину этого объёма:}

В изотропном веществе, не обладающем сегнетоэлектрическими свойствами (см. Сегнетоэлектричество ), при слабых полях вектор поляризации прямо пропорционален напряжённости поля. В системе Гаусса

P = c_еЕ , (3)

где c_e — безразмерная величина, называемая коэффициентом поляризации или диэлектрической восприимчивостью. Именно она характеризует электрические свойства вещества. Для сегнетоэлектриков c_e зависит от Е , так что связь Р и Е становится нелинейной.

Подставляя выражение (3) в (1), получим:

D = (1 + 4pc_е )Е = eЕ . (4)

Величина

e = 1 + 4pc_e , (5)

также характеризующая электрические свойства вещества, называется диэлектрической проницаемостью . В системе СИ

Р = c_e e_{E (3c)}

и,

соответственно,

D = e _{eЕ , (4’)}

e = 1 + c_e. (5’)

Смысл введения вектора электрической И. состоит в том, что поток вектора D через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не всеми зарядами внутри объёма, ограниченного данной поверхностью, подобно потоку вектора Е . Это позволяет не рассматривать связанные (поляризационные) заряды и упрощает решение многих задач.

Вектор магнитной индукции В — основная характеристика магнитного поля, представляющая собой среднее значение суммарной напряжённости микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и др. элементарными частицами. Вектор же напряжённости магнитного поля Н является разностью двух векторов различной природы: вектора В и вектора намагниченностиI . В системе Гаусса

Н = В — 4pI ,

Или

(6)

В = Н + 4pI .

Намагниченность представляет собой магнитный момент единицы объёма и характеризует магнитное состояние вещества. В изотропной среде при слабых полях намагниченность прямо пропорциональна Н :

I = c_m H , (7)

где c_m — магнитная восприимчивость , характеризующая магнитные свойства вещества. Для ферромагнетиков c_m зависит от Н . Подставляя (7) в (6), получим связь между В и Н :

В = (1 + 4pc_m )H = mН (8)

Величина

m = 1 + 4pc_m , (9)

также характеризующая магнитные свойства вещества, называется магнитной проницаемостью .

В системе СИ эти формулы записываются следующим образом:

В = m_{H +I , (6')}