Большая Советская Энциклопедия
Индукция 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 поля Е ≈ главной характеристики этого поля ≈ и поляризации Р, которая определяет электрическое состояние вещества в этом поле. В системе Гаусса: D = E + 4pP═══════════(
-
(4p ≈ постоянный коэффициент); в системе СИ
D = e0E + P,═══════════(1¢)
где e0 ≈ 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 = cеЕ,═════════════════════(3)
где ce ≈ безразмерная величина, называемая коэффициентом поляризации или диэлектрической восприимчивостью. Именно она характеризует электрические свойства вещества. Для сегнетоэлектриков ce зависит от Е, так что связь Р и Е становится нелинейной.
Подставляя выражение (3) в (1), получим:
D = (1 + 4pcе)Е = eЕ.═══════════(4) Величина
e = 1 + 4pce,═════════════(5)
также характеризующая электрические свойства вещества, называется диэлектрической проницаемостью . В системе СИ
Р = ce e0E══════════════════(3¢)
и, соответственно,
D = e0eЕ,═══════════════════(4▓)
e = 1 + ce.══════════════════(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 намагниченности I. 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 = cm H,═════════════════════════════════(7)
где cm ≈ магнитная восприимчивость , характеризующая магнитные свойства вещества. Для ферромагнетиков cm зависит от Н. Подставляя (7) в (6), получим связь между В и Н :
В = (1 + 4pcm)H = mН═══════════(8)
Величина
m = 1 + 4pcm,════════════════════════(9)
также характеризующая магнитные свойства вещества, называется магнитной проницаемостью .
В системе СИ эти формулы записываются следующим образом:
В = m0H + I,═══════════════════════════(6")
I = m0cm H,═════════════════════════════(7")
В = m0mН,══════════════════════════════(8")
m = 1 + cm══════════════════════════════(9")
Константа m0 называется магнитной постоянной или магнитной проницаемостью вакуума. Вектор Н вводится в теорию электромагнитного поля в связи с тем, что циркуляция вектора Н вдоль замкнутого контура, в отличие от циркуляции вектора В, определяется движением только свободных зарядов.
Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1970 (Общий курс физики, т.
-
, гл. 5 и 11; Фриш С. Э. и Тиморева А. В., Курс общей физики, т. 2, М., 1953, гл. 15, 18.
Г. Я. Мякишев.