Задание № 2 · ОГЭ

Магнитное поле

Источники, основные свойства и способы описания магнитного поля
5 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Магнитное поле — особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов и проводников с током. Оно действует на движущиеся заряды, проводники с током и постоянные магниты; основная величина для описания поля — магнитная индукция \(\vec B\).

Понятие и источники магнитного поля

Магнитное поле нельзя увидеть непосредственно, но его действие обнаруживается по движению стрелки компаса, отклонению проводника с током или искривлению траектории заряженной частицы. В отличие от электрического поля, магнитное поле не действует на неподвижный электрический заряд: сила возникает, если заряд движется относительно поля.

D
Магнитное поле

Магнитное поле — поле, создаваемое движущимися электрическими зарядами и постоянными магнитами и действующее на движущиеся заряды, токи и магниты.

Главный источник магнитного поля — электрический ток, то есть упорядоченное движение заряженных частиц. Поэтому поле создают прямой проводник с током, виток, катушка, соленоид и электромагнит. Подробные случаи рассматриваются на страницах поля прямого проводника с током, поля кругового тока и поля соленоида. Постоянный магнит также создаёт магнитное поле: оно связано с движением электронов и их магнитными свойствами внутри вещества.

Магнитное поле существует независимо от того, помещён ли в него пробный магнит или проводник. Пробное тело лишь позволяет обнаружить поле и определить его характеристики.

\(B\)
магнитная индукция
тесла (Тл)
\(F\)
сила Ампера или Лоренца
ньютон (Н)
\(I\)
сила электрического тока
ампер (А)
\(q\)
электрический заряд
кулон (Кл)
\(v\)
скорость заряда
метр в секунду (м/с)

Основные свойства магнитного поля

  • Магнитное поле создаётся движущимися зарядами, токами и постоянными магнитами.
  • Магнитное поле действует на движущиеся заряды и проводники с током; на неподвижный заряд магнитная сила не действует.
  • Поле является векторным: в каждой точке у него есть направление и численное значение.
  • Магнитные поля складываются: результирующее поле равно векторной сумме полей отдельных источников.
  • Магнитное поле материально: оно может передавать энергию и импульс, хотя не является веществом.
  • Силовые линии магнитного поля замкнуты: вне магнита они направлены от северного полюса к южному, а внутри магнита — от южного к северному.
T
Действие магнитного поля на заряд

На движущийся заряд действует сила Лоренца. Её модуль зависит от заряда \(q\), скорости \(v\), магнитной индукции \(B\) и угла \(\alpha\) между векторами скорости и магнитной индукции.

\[F_{\text{л}}=|q|vB\sin\alpha\]

Если заряд движется вдоль линий магнитного поля, \(\alpha=0^\circ\) и \(F_{\text{л}}=0\). Если скорость перпендикулярна полю, \(\alpha=90^\circ\), сила максимальна: \(F_{\text{л}}=|q|vB\). Сила Лоренца перпендикулярна скорости, поэтому в однородном поле она не изменяет кинетическую энергию заряда, а меняет направление его движения.

T
Действие магнитного поля на проводник с током

На прямой участок проводника длиной \(l\) с током \(I\), находящийся в магнитном поле, действует сила Ампера.

\[F_{\text{А}}=BIl\sin\alpha\]

Здесь \(\alpha\) — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Сила максимальна при перпендикулярном расположении проводника и поля и равна нулю, если проводник расположен вдоль линий поля.

Как описывают магнитное поле

Для количественного описания используют вектор магнитной индукции \(\vec B\). Его направление совпадает с направлением, куда указывает северный полюс маленькой магнитной стрелки, помещённой в данную точку. Численное значение \(B\) показывает, насколько сильно поле действует на ток или движущийся заряд.

Единица магнитной индукции в СИ — тесла: \(1\ \text{Тл}\). На практике магнитную индукцию измеряют измерением магнитной индукции с помощью тесламетра. В школьных задачах значение \(B\) обычно дано в условии или находится по формуле силы Ампера или Лоренца.

Для наглядного изображения поля используют магнитные силовые линии. Касательная к линии в каждой точке показывает направление вектора \(\vec B\). Чем гуще линии, тем сильнее поле. В однородном магнитном поле линии прямые, параллельные и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.

BBBB
Силовые линии однородного магнитного поля: прямые, параллельные и равноудалённые.

Направление поля около проводника с током определяют по направлению магнитного поля: правило правой руки связывает направление тока с направлением линий. Для нескольких источников применяют принцип суперпозиции магнитных полей.

\[\vec B=\vec B_1+\vec B_2+\dots+\vec B_n\]
Микро-проверка

Заряд движется точно вдоль линий однородного магнитного поля. Чему равна магнитная сила?

Принцип суперпозиции и сравнение полей

Если поле создаётся несколькими токами или магнитами, в каждой точке складывают векторы магнитной индукции. Сначала выбирают удобные направления осей, затем раскладывают векторы на составляющие и складывают их с учётом знаков. Если два поля направлены одинаково, их модули складываются; если противоположно — из большего вычитают меньшее.

№
Пример: сила Ампера и магнитная индукция

Проводник длиной \(l=0{,}20\ \text{м}\) расположен перпендикулярно однородному магнитному полю. По нему течёт ток \(I=3\ \text{А}\), сила Ампера равна \(F=0{,}12\ \text{Н}\). Найдём \(B\).

1
Записываем закон для силы Ампера.
\(\displaystyle F_{\text{А}}=BIl\sin\alpha\)
2
Проводник перпендикулярен полю, поэтому \(\alpha=90^\circ\) и \(\sin\alpha=1\).
\(\displaystyle F_{\text{А}}=BIl\)
3
Выражаем магнитную индукцию.
\(\displaystyle B=\frac{F_{\text{А}}}{Il}\)
4
Подставляем значения в единицах СИ.
\(\displaystyle B=\frac{0{,}12\ \text{Н}}{3\ \text{А}\cdot0{,}20\ \text{м}}=0{,}20\ \text{Тл}\)
Приём решения

Перед подстановкой проверьте угол: в формуле есть \(\sin\alpha\). Если проводник не перпендикулярен полю, нельзя автоматически заменять синус единицей.

Частые ошибки

!
Не путайте поле и силу

Магнитное поле характеризуется величиной \(B\), а сила Лоренца или сила Ампера — результат действия этого поля. Поле существует и без помещённого в него проводника; сила появляется только при наличии подходящего тела.

!
Не забывайте о направлении

Магнитная индукция — вектор. Нельзя складывать её модули без проверки направлений. При суперпозиции сначала определите, сонаправлены ли поля или противоположны.

!
Проверьте единицы

В формулах длина должна быть выражена в метрах, скорость — в метрах в секунду, заряд — в кулонах. Для силы Ампера результат в СИ получается в ньютонах, а для магнитной индукции — в теслах.

Также не следует считать, что силовые линии реально проведены в пространстве. Это условный способ изображения поля. Линии не пересекаются, потому что в одной точке магнитная индукция имеет только одно направление.

Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · источники поля
Что является основным источником магнитного поля?
Главное за минуту

Главное

  • Магнитное поле создаётся движущимися зарядами, токами и постоянными магнитами.
  • Основная характеристика поля — вектор магнитной индукции \(\vec B\), измеряемый в теслах.
  • На движущийся заряд действует сила Лоренца \(F_{\text{л}}=|q|vB\sin\alpha\), а на проводник с током — сила Ампера \(F_{\text{А}}=BIl\sin\alpha\).
  • Силовые линии помогают определить направление и относительную величину поля; в однородном поле они параллельны и равноудалены.
  • При наличии нескольких источников магнитные индукции складываются как векторы.