Глаза – орган зрения человека, расположенные в полости глазниц на лицевой поверхности черепа. Глазницы выполняют защитную функцию, «пряча» глазное яблоко более чем на 2/3. Глазное яблоко имеет форму неправильного шара, размером 24,4 х 23,8 х 23,5 мм у взрослого человека. Его масса составляет 25 - 30 грамм.

Глазное яблоко имеет сложное строение.
Наружная оболочка, покрывающая все глазное яблоко, называется склерой. Ее другое название белочная оболочка (белок глаза ). Со стороны глазницы склера непрозрачна. Спереди склера переходит в прозрачную роговицу, которая покрыта очень тонкой, слизистой оболочкой – конъюнктивой. В свою очередь конъюнктива подразделяется на конъюнктиву век, свода и глазного яблока. С наружной стороны конъюнктива покрыта кожей, которая образует веки - верхнее и нижнее. С внутренней стороны конъюнктива образует мешок верхнего и нижнего века, в которых скапливается жидкость вместимостью в 2 капли;
Сосудистая оболочка расположена сразу за роговицей. За счет нее происходит питание глазного яблока. Она же образует радужную оболочку (радужку );
Сетчатка – является внутренней оболочкой глаза. Ее так же называют истиной частью мозга, так как с ее помощью человек видит. Сетчатка содержит слой палочек, отвечающие за ориентирование в темноте, а так же за периферическое зрение, и колбочек, отвечающие за ощущение цвета и форму предметов.

Внутри глаз заполнен желеобразным, мутноватым стекловидным телом. К придаткам глаза относятся: слезные органы, веки. Глазное яблоко движется за счет шести группы мышц: 4 прямых и 2 косых.

Как видит наш глаз?

Прежде чем достичь зрительной зоны головного мозга, пучок света проходит сложный путь, который начинается с роговицы. После нее свет попадает через отверстие в радужной оболочке (зрачок ) на хрусталик, где преломляясь, попадает через стекловидное тело на сетчатку. В области сетчатки глаза имеется слепое пятно, с которого начинается зрительный нерв. Он длинным тяжом прокладывает свой путь к зрительной зоне, расположенной в затылочной области головного мозга.

Зрачок – это отверстие в глазу, которое контролирует поток лучей, поступающих извне в полость глаза;
Цвет глаза зависит от количества специального пигмента – меланина. Чем его больше, тем темнее радужная оболочка. Глаза могут быть карие, зеленые, серые, голубые, и даже красные. Последний цвет не считается нормой и связан с заболеванием, под названием альбинизм, когда в клетках человека отсутствует меланин, придающий цвет не только глазам, но и коже, волосам;
Красные пятна в глазах на фото – не что иное, как отражение луча света (вспышки ) от дна глаза;
Слеза во время плача стекает не только с конъюнктивы на кожу лица, но и внос, через специальный носослезный канал.

Развитие глаза в эмбриональный период

Глаза происходят из той же ткани, конкретно – нервной трубки, что и мозг. Приблизительно на 4 неделе (в конце первого месяца беременности) в области будущего лица появляются небольшие чашеобразные формы – зрительные пузырьки, с крошечным пигментным диском посередине – это не что иное, как зачатки глаз эмбриона. Глаз продолжает формироваться вплоть до конца беременности. Накануне своего рождения ребенок начинает моргать.

Заболевания глаз

Заболевания глаз имеют большую классификацию. Существуют заболевания век, конъюнктивы, слезных органов, склеры, роговицы, хрусталика и др. К самым распространенным причинам относятся: инфекции и травмы.
К распространенным симптомам заболеваний глаз относятся:
Отек глаз и век возникает по причине насморка, конъюнктивита, простудных заболеваний. Нередко отек сопровождают мешки под глазами. Отек и мешки могут свидетельствовать о заболевании почек или сердца;
Синяки под глазами возникают при заболевании почек, сердца. Очень часто синяки свидетельствуют о недостатке сна, гиповитаминозе, усталости;
Слезятся глаза по следующим причинам: аллергия, воспаление, атония мышц, которые окружают глаз. При аллергическом конъюнктивите глаза сильно чешутся, и отмечается ощущение в них инородного тела;
Дергается глаз по причине перенапряжения мышц. Другими словами подергивание называется нервным тиком;
Кровоизлияние в глазу случается по причине высокого давления (артериальной гипертензии ) или механической травмы, например, контузии;
Гноятся и болят глаза в результате инфекционного заболевания, того же ячменя – воспаления мешочка ресницы, причиной которого является золотистый стафилококк, конъюнктивита, ирита, иридоциклита и др.

Лечение

В зависимости о заболевания лечение может быть: симптоматическим, этиотропным, патогенетическим, местным и общим, терапевтическим и хирургическим. Так при инфекционных заболеваниях, назначаются антибиотики – обычно местно в виде капель. При травмах глаза – лечение может быть как консервативным местным, так и оперативным, вплоть до энуклеации – удалении глазного яблока.
Большинство заболеваний, связанных с патологией хрусталика, роговицы, сетчатки лечатся с помощью очков и линз. В качестве вспомогательного лечения почти всегда назначаются витамины и БАДы. Особенно полезен витамин А при ослабленном зрении.

Возможна ли трансплантация глаза?

В настоящее время пересадка глаза от донора или умершего человека невозможна, так как глаз и все его отдельные структуры – сосуды, оболочки и др., быстро отторгаются самим организмом. Согласно мнениям хирургов – офтальмологов, даже если, используя все современные методы и способы микрохирургии, успеть сшить все сосуды (на это уйдет не менее 8 часов ) они быстро забьются тромбами и вскоре произойдет отторжение. Из всех частей глаза успешно замещается хрусталик, например, при лечении катаракты.
В случае травмы или болезни, по причине которой произвели энуклеацию (удаление ) глазного яблока - устанавливается протез. С его помощью восполняется эстетическая функция. Стоимость одного протеза приблизительно равна 5000 рублей. Проводится установка протезов в офтальмологических центрах областных городов РФ.

Профилактика заболеваний глаз

Предупредить различные заболевания можно используя не сложные рекомендации:
Выполнять гимнастику для глаз, особенно она полезна людям, которые проводят много времени за компьютером;
Сбалансировано питаться. Очень важно чтобы в рационе присутствовал жирорастворимый витамин А;
Закалять глаза, проводя контрастное умывание с взбрызгиванием капель воды в открытые глаза. Умывание контрастной водой улучшает микроциркуляцию в оболочках глаза.

Кратко изложены основные представления о магнитных свойствах вещества, а также основы учения о природе самопроизвольной упорядоченности в ферро- и антиферромагнетиках и технической кривой намагничивания. Даны краткие сведения о взаимодействии магнетиков с электромагнитным излучением: ядерном и электронном парамагнитном резонансах, ферро- и антиферромагнитном резонансах, о гамма-резонансе (эффекте Мессбауэра). Предполагается, что читатель знает основы термодинамики и знаком с квантовой теорией в объеме курса атомной физики.
Для студентов, специализирующихся в области магнетизма и изучающих общий курс физики в объеме, соответствующем программе физических факультетов университетов.

Простая планетарная модель сложных атомов.
При расчёте модели сложных атомов следует учесть взаимодействие электронов не только с ядром, но и друг с другом, т. е. решить механическую задачу со многими взаимодействующими телами. Между тем даже задача трёх тел не может быть решена точно.

Таким образом, при решении задачи о структуре сложного атома приходится прибегать к приближённым методам. Один из простейших методов заключается в следующем. Предполагается, что возможные квантовые состояния электрона в сложном атоме такие же, как в атоме водорода, а его состояние определяется тройкой квантовых чисел (n, l, ml). В основном, невозбуждённом состоянии атома электроны находятся на наинизших возможных квантовых уровнях. При этом для получения результатов, отвечающих опыту, пришлось предположить, что в одном квантовом состоянии, определяющемся тройкой квантовых чисел п, I, ml, может находиться не более двух электронов. Последняя закономерность была указана Паули и носит название принципа (или запрета) Паули. Энергия квантовых состояний по-прежнему в основном определяется главным квантовым числом п, но, в отличие от атома водорода, состояния с различными l обладают разной энергией из-за электрического взаимодействия между электронами. Минимальную энергию имеют состояния с малыми l. Состояния с большими l отвечают большей энергии. При Н = 0 состояния с различными ml обладают одинаковой энергией. В табл. 1.1 приведено количество мест для электронов в различных квантовых состояниях.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Магнитные свойства электронной оболочки атома
§1.1. Планетарная модель атома
§1.2. Модель атома Бора-Зоммерфельда. Атом водорода
§1.3. Пространственное квантование
§1.4. Простая планетарная модель сложных атомов
§1.5. Экспериментальные факты, не объясняемые простой планетарной моделью
§1.6. Спин. Собственный магнитный момент электрона
§1.7. Векторная модель атома
§1.8. Магнитный момент атома. Фактор Ланде
§1.9. Эффект Зеемана
§1.10. Диамагнетизм электронной оболочки атома
Глава 2. Термодинамика магнитных явлений
§2.1. Общие закономерности
§2.2. Идеальные магнетики
§2.3. Магнето-термические и магнето-калорические соотношения
§2.4. Теплоёмкость
§2.5. Особенности термодинамического поведения некоторых магнетиков
§2.6. Вычисление магнитного момента тела
Глава 3. Экспериментальные методы исследования магнитной восприимчивости
§3.1. Источники магнитного поля
§3.2. Макроскопические характеристики магнитных свойств вещества
и основные методы их измерения
§3.3. Методы измерения восприимчивости слабомагнитных тел
§3.4. Методы исследования тел с большой восприимчивостью
Глава 4. Парамагнитные вещества
§4.1. Классическая теория Ланжевена
§4.2. Свойства парамагнетиков в малых полях
§4.3. Сравнение с экспериментом. Пары щелочных металлов. Соли
редкоземельных элементов
§4.4. Магнитные свойства ионов переходных элементов и влияние
поля кристаллической решётки
§4.5. Некоторые парамагнитные молекулы
§4.6. Свойства парамагнетиков в сильных полях
§4.7. Адиабатическое размагничивание и свойства парамагнетиков при температурах меньше 1 К
Глава 5. Диамагнитные вещества
§5.1. Диамагнитная восприимчивость атомов и ионов
§5.2. Свойства химических соединений
Глава 6. Магнитные свойства металлов
§6.1. Свойства электронов проводимости в металле
§6.2. Парамагнетизм свободных электронов
§6.3. Диамагнетизм свободных электронов
§6.4. Экспериментальные данные о магнитной восприимчивости металлов. Сравнение с теорией
§6.5. Свойства переходных металлов
Глава 7. Ферромагнетизм: основные опытные факты и формальная теория Вейсса
§7.1. Кривая намагничивания и особенности свойств ферромагнетиков
§7.2. Формальная теория ферромагнетизма
§7.3. Гиромагнитные опыты
Глава 8. Природа ферромагнитного состояния
§8.1. Основные идеи
§8.2. Некоторые сведения из квантовой механики
§8.3. Молекула водорода и обменная энергия
§8.4. Обменное взаимодействие и критерий ферромагнетизма
§8.5. Зависимость свойств ферромагнетиков от температуры. Атомные магнитные моменты ферромагнитных элементов
Глава 9. Антиферромагнетизм и ферримагнетизм
§9.1. Антиферромагнетизм
§9.2. Ферримагнетики
Глава 10. Энергия ферромагнитного состояния
§10.1. Характеристики технической кривой намагничивания
§10.2. Энергия естественной, или кристаллографической, магнитной анизотропии
§10.3. Энергия магнитострикционной деформации
§10.4. Экспериментальное определение констант магнитной анизотропии и их зависимость от температуры и состава ферромагнетика
§10.5. Энергия упруго деформированного ферромагнетика
§10.6. Энергия взаимодействия ферромагнетика с магнитным полем
Глава 11. Магнитострикция
§11.1. Магнитострикция поликристаллических ферромагнетиков
§11.2. Экспериментальные методы измерения магнитострикции
§11.3. Упругие напряжения и магнитострикция
Глава 12. Доменная структура ферромагнетиков
§12.1. Причина образования доменов
§12.2. Переходные слои между доменами
§12.3. Доменная структура в одноосном ферромагнитном кристалле
§12.4. Экспериментальное изучение ферромагнитных областей
§12.5. Доменная структура в магнитно-многоосном кристалле
§12.6. Тонкая структура доменной границы
§12.7. Цилиндрический магнитный домен
§12.8. Однодоменная структура
§12.9. Сверхпарамагнетизм
Глава 13. Кривые намагничивания
§13.1. Два типа процессов намагничивания
§13.2. Начальный участок кривой намагничивания
§13.3. Обратимые и необратимые процессы смещения границ
§13.4. Обратимые процессы вращения. Теория Акулова
§13.5. Влияние упругих напряжений на намагничивание ферромагнетиков
§13.6. Эффект Гопкинсона
Глава 14. Магнитный гистерезис
§14.1. Причины и типы гистерезиса
§14.2. Гистерезис, обусловленный задержкой смещения границ между доменами
§14.3. Гистерезис, обусловленный задержкой роста зародышей перемагничивания
§14.4. Гистерезис, обусловленный необратимым процессом вращения
§14.5. Магнитная анизотропия у антиферромагнетиков и смещённая петля гистерезиса
Глава 15. Ферромагнетики в нестационарных магнитных полях
§15.1. Магнитная вязкость (магнитное последействие)
§15.2. Ферромагнетики в переменных магнитных полях
§15.3. Определение комплексной магнитной проницаемости и тангенса угла потерь
§15.4. Дисперсия магнитной проницаемости
Глава 16. Магнитные свойства ядер атомов
§16.1. Обнаружение магнитных свойств ядер
§16.2. Энергия взаимодействия ядра с электронной оболочкой
§16.3. Эффект Зеемана для сверхтонкой структуры
§16.4. Правила перехода
§16.5. Методы определения величины магнитных моментов ядер
§16.6. Измерение магнитного момента нейтронов
§16.7. Основные результаты измерения магнитных моментов ядер.
§16.8. Магнитные моменты нечётно-чётных ядер
Глава 17. Электронный и ядерный парамагнитный резонанс
§17.1. Открытие парамагнитного резонанса
§17.2. Теория ядерного парамагнитного резонанса
§17.3. Экспериментальные методы наблюдения ЯПР
§17.4. Применение ЯПР
§17.5. Теория электронного парамагнитного резонанса
§17.6. Методы наблюдения ЭПР
§17.7. Применение ЭПР в химии и биологии
§17.8. Влияние внутрикристаллического поля и анизотропия q-фактора
§17.9. Квантовые парамагнитные усилители
Глава 18. Ферромагнитный резонанс
§18.1. Введение
§18.2. Влияние формы образца на резонансную частоту
§18.3. Влияние магнитной анизотропии на резонансную частоту
§18.4. Влияние доменной структуры на резонансную частоту
§18.5. Фактор Ланде
§18.6. Ферромагнитный резонанс ферримагнетиков
§18.7. Ширина линий ферромагнитного резонансного поглощения.
Глава 19. Ядерный гамма-резонанс (эффект Мёссбауэра)
§19.1. Резонансная флюоресценция гамма-квантов ядрами свободных атомов. Аналогия с оптической флюоресценцией
§19.2. Флюоресценция ядер в кристалле - эффект Мёссбауэра
§19.3. Разрешающая способность, значение эффекта Мёссбауэра. Схема опыта
§19.4. Применение эффекта Мёссбауэра к проблемам физики твёрдого тела
§19.5. Экспериментальные методы исследования эффекта Мёссбауэра
§19.6. Результаты экспериментальных исследований магнитоупорядоченных кристаллов методом ядерного гамма-резонанса
Глава 20. Стационарные магнитные структуры и влияние на них внешнего поля
§20.1. Нейтронографические исследования магнитоупорядоченных кристаллов и типы их магнитных структур
§20.2. Магнитная симметрия
§20.3. Теоретические методы отыскания магнитных структур
§20.4. Влияние внешнего магнитного поля на магнитную структуру кристалла
§20.5. Экспериментальное исследование опрокидывания магнитных подрешёток
Глава 21. Динамика магнитной решётки. Спиновые волны
§21.1. Общие представления о спиновых волнах
§21.2. Полуклассическая теория спиновых волн в ферромагнетике
§21.3. Спиновые волны в антиферромагнетике
§21.4. Спектр спиновых волн в области малых квазиимпульсов
§21.5. Экспериментальная проверка теории спиновых волн. Термодинамические свойства антиферромагнетиков
§21.6. Неупругое рассеяние нейтронов в магнитоупорядоченных кристаллах
Глава 22. Антиферромагнитный резонанс и взаимодействие антиферромагнетиков со светом
§22.1. Антиферромагнитный резонанс - метод определения энергетической щели в спин-волновом спектре антиферромагнетика
§22.2. Поглощение света в антиферромагнетиках. Исследование спинволнового спектра вблизи границы зоны Бриллюэна
§22.3. Рассеяние света в магнитоупорядоченных кристаллах
Глава 23. Магнитные материалы для статического и низкочастотного режима эксплуатации
§23.1. Введение
§23.2. Железо - мягкий магнитный материал
§23.3. Электротехническая железо-кремнистая сталь
§23.4. Железоникелевые сплавы
§23.5. Мягкие магнитные материалы с особыми магнитными свойствами
Глава 24. Высокочастотные магнитные материалы и их применение
§24.1. Ферриты
§24.2. Магнитные свойства ферритов
§24.3. Некоторые магнито-оптические явления в ферритах
§24.4. Некоторые применения высокочастотных ферромагнетиков
§24.5. Основные типы ферритов, применяемых в технике высоких частот
Глава 25. Материалы для постоянных магнитов
§25.1. Характеристики постоянных магнитов
§25.2. Магнитножесткие сплавы
§25.3. Материалы из порошков и ферритов
Глава 26. Динамика магнитных доменов и их применение для записи информации
§26.1. Предельная скорость доменной границы
§26.2. Вынужденное движение доменных границ
§26.3. Излучение звука при движении доменной границы
§26.4. Динамика цилиндрического магнитного домена
Глава 27. Применение магнитных материалов
§27.1. Запись информации в магнитофоне
§27.2. Запись информации на ЦМД
§27.3. Технологические основы ЦМД-устройств
§27.4. Перспективы развития магнитной памяти
Приложение
Список литературы.

Содержит теоретический материал по разделу «Магнетизм» дисциплины «Физика».

Предназначен для оказания помощи студентам технических специальностей всех форм обучения в самостоятельной работе, а также при подготовке к упражнениям, коллоквиумам и экзаменам.

© Андреев А.Д., Черных Л.М., 2009

 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича», 2009

ВВЕДЕНИЕ

В 1820 г. профессор университета в Копенгагене Ганс Христиан Эрстед читал лекции по электричеству, гальванизму и магнетизму. В то время электричеством называли электростатику, гальванизмом назывались явления, вызываемые постоянным током, получаемым от батарей, магнетизм был связан с известными свойствами железных руд, со стрелкой компаса, с магнитным полем Земли.

В поисках связи между гальванизмом и магнетизмом Эрстед проделал опыт с пропусканием тока через проволоку, подвешенную над стрелкой компаса. При включении тока стрелка отклонялась в сторону от меридионального направления. Если изменялось направление тока или стрелка помещалась над током, она отклонялась в другую сторону от меридиана.

Открытие Эрстеда явилось мощным стимулом для дальнейших исследований и открытий. Прошло немного времени и Ампер, Фарадей и другие провели полное и точное исследование магнитного действия электрических токов. Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции произошло через 12 лет после опыта Эрстеда. На основе этих экспериментальных открытий была построена классическая теория электромагнетизма. Максвелл придал ей окончательный вид и математическую форму, а Герц в 1888 г. блестяще подтвердил, экспериментально доказав существование электромагнитных волн .

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

1.1. Взаимодействие токов. Магнитная индукция

Электрические токи взаимодействуют между собой. Как показывает опыт, два прямолинейных параллельных проводника, по которым текут токи, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если токи противоположны по направлению (рис. 1). При этом сила их взаимодействия на единицу длины проводника прямо пропорциональна силе тока в каждом из проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Закон взаимодействия токов был установлен Андре Мари Ампером в 1820 г. экспериментально.

В металлах суммарный заряд положительно заряженной ионной решетки и отрицательно заряженных свободных электронов равен нулю. Заряды распределены в проводнике равномерно. Таким образом, электрическое поле вокруг проводника отсутствует. Именно поэтому проводники при отсутствии тока не взаимодействуют друг с другом.

Однако при наличии тока (упорядоченного движения свободных носителей заряда) между проводниками возникает взаимодействие, которое принято называть магнитным.

В современной физике магнитное взаимодействие токов трактуется как релятивистский эффект, возникающий в системе отсчета, относительно которой имеет место упорядоченное движение зарядов . В данном пособии будем использовать понятие магнитного поля как свойство пространства, окружающего электрический ток. Существование магнитного поля тока проявляется при взаимодействии с другими проводниками с током (закон Ампера), или при взаимодействии с движущейся заряженной частицей (сила Лоренца, подразд. 2.1), или при отклонении магнитной стрелки, помещенной вблизи проводника с током (опыт Эрстеда).

Для характеристики магнитного поля тока введем понятие вектора магнитной индукции. Для этого, аналогично тому как при определении характеристик электростатического поля использовалось понятие пробного точечного заряда , при введении вектора магнитной индукции будем использовать пробный контур с током. Пусть это будет плоский замкнутый контур произвольной формы и малых размеров. Настолько малых, что в точках места его расположения магнитное поле можно считать одинаковым. Ориентацию контура в пространстве будем характеризовать вектором нормали к контуру, связанным с направлением тока в нем правилом правого винта (буравчика): при вращении ручки буравчика в направлении тока (рис. 2) поступательное движение кончика буравчика определяет направление единичного вектора нормали к плоскости контура.

Характеристикой пробного контура является его магнитный момент , где s – площадь пробного контура.

Если поместить пробный контур с током в выбранную точку рядом с прямым током, то токи будут взаимодействовать. При этом на пробный контур с током будет действовать вращательный момент пары сил М (рис. 3). Величина этого момента, как показывает опыт, зависит от свойств поля в данной точке (контур мал по размеру) и от свойств контура (его магнитного момента).

На рис. 4, представляющем собой сечение рис. 3 горизонтальной плоскостью, показаны несколько положений пробного контура с током в магнитном поле прямого тока I . Точка в кружке обозначает направление тока к наблюдателю. Крест обозначает направление тока за рисунок. Положение 1 соответствует устойчивому равновесию контура (М = 0), когда силы растягивают его. Положение 2 соответствует неустойчивому равновесию (М = 0). В положении 3 на пробный контур с током действует максимальный вращающий момент сил. В зависимости от ориентации контура величина вращающего момента может принимать любые значения от нуля до максимального . Как показывает опыт, в любой точке , т. е. максимальное значение механического момента пары сил зависит от величины магнитного момента пробного контура и не может служить характеристикой магнитного поля в исследуемой точке. Отношение максимального механического момента пары сил к магнитному моменту пробного контура не зависит от последнего и может служить характеристикой магнитного поля. Эта характеристика называется магнитной индукцией (индукцией магнитного поля)

Введем ее как векторную величину. За направление вектора магнитной индукции будем принимать направление магнитного момента пробного контура с током, помещенного в исследуемую точку поля, в положении устойчивого равновесия (положение 1 на рис. 4). Это направление совпадает с направлением северного конца магнитной стрелки, помещенной в эту точку. Из сказанного следует, что характеризует силовое действие магнитного поля на ток и, следовательно, является аналогом напряженности поля в электростатике. Поле вектора можно представить при помощи линий магнитной индукции. В каждой точке линии вектор направлен по касательной к ней. Так как вектор магнитной индукции в любой точке поля имеет определенное направление, то и направление линии магнитной индукции – единственное в каждой точке поля. Следовательно, линии магнитной индукции, так же как и силовые линии электрического поля, не пересекаются. На рис. 5 представлено несколько линий индукции магнитного поля прямого тока, изображенных в плоскости, перпендикулярной току. Они имеют вид замкнутых окружностей с центрами на оси тока.

Следует отметить, что линии индукции магнитного поля всегда замкнуты. Это отличительная черта вихревого поля, в котором поток вектора магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность равен нулю (теорема Гаусса в магнетизме).

1.2. Закон Био–Савара–Лапласа.
Принцип суперпозиции в магнетизме

Био и Савар провели в 1820 г. исследование магнитных полей токов различной формы. Они установили, что магнитная индукция во всех случаях пропорциональна силе тока, создающего магнитное поле. Лаплас проанализировал экспериментальные данные, полученные Био и Саваром, и нашел, что магнитное поле тока I любой конфигурации может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока.

Длина каждого участка тока настолько мала, что его можно считать прямым отрезком, расстояние от которого до точки наблюдения много больше . Удобно ввести понятие элемента тока где направление вектора совпадает с направлением тока I , а его модуль равен (рис. 6).

Для индукции магнитного поля , создаваемого элементом тока в точке, находящейся на расстоянии r от него (рис. 6), Лаплас вывел формулу, справедливую для вакуума:

. (1.1)

Формула закона Био–Савара–Лапласа (1.1) написана в системе СИ, в которой постоянная называется магнитной постоянной.

Уже отмечалось, что в магнетизме, как и в электричестве, имеет место принцип суперпозиции полей, т. е. индукция магнитного поля, создаваемого системой токов, в данной точке пространства равна векторной сумме индукций магнитных полей, создаваемых в этой точке каждым из токов в отдельности :

На рис. 7 приведен пример построения вектора магнитной индукции в поле двух параллельных и противоположных по направлению токов и :

1.3. Применение закона Био–Савара–Лапласа.
Магнитное поле прямого тока

Рассмотрим отрезок прямого тока. Элемент тока создает магнитное поле, индукция которого в точке А (рис. 8) по закону Био–Савара–Лапласа находится по формуле:

, (1.3)