Краткий ответ: магнитное поле возникает только в результате движения заряженных частиц (то есть электрических токов) либо в результате временного изменения электрического поля (вектор‑переменный ток смещения). Пассивные, неподвижные заряды магнитное поле не создают.
Содержание
- Что такое магнитное поле?
- Источники магнитного поля
- Электрический ток как источник
- Движущиеся заряженные частицы
- Ток смещения и переменное поле
- Почему неподвижные заряды не создают поле?
Что такое магнитное поле?
Магнитное поле (обозначаемое вектором 𝑩) — это физическое поле, которое действует на движущиеся заряды и на токи, а также на магнитные диполи. Вектор 𝑩 задаётся в каждой точке пространства и может зависеть от времени: 𝑩 = 𝑩(𝑥, y, z, t).
Для описания магнитного поля часто используют также векторный потенциал 𝑨, где 𝑩 = rot 𝑨. В вакууме вектор магнитной индукции 𝑩 и вектор магнитного поля 𝑯 совпадают, но в средах они различаются.
Источники магнитного поля
Согласно уравнениям Максвелла, магнитное поле может возникать из трёх основных причин:
- постоянного или переменного электрического тока (реального тока проводника);
- изменяющегося во времени электрического поля (ток смещения);
- движущихся заряженных частиц (например, электроны в плазме, лучи частиц).
Электрический ток как источник магнитного поля
Самый привычный способ создания магнитного поля — пропускание электрического тока через проводник. Закон Био‑Савара‑Лапласа в интегральной форме выглядит так:
d𝐁 = (μ₀/4π) · (I d𝑙 × 𝑟̂) / r²
где I d𝑙 — элемент тока, 𝑟̂, единичный вектор от элемента к точке наблюдения, r — расстояние, а μ₀ — магнитная постоянная.
Из этого закона следует, что любой замкнутый ток (проводник, соленоид, катушка) создаёт вокруг себя замкнутые магнитные линии, направленные по правилу правой руки.
Движущиеся заряженные частицы
Ток — это в широком смысле совокупность движущихся заряженных частиц. Даже если ток не проходит по «проводнику», а представляет собой, например, луч электронов в вакууме, он создаёт магнитное поле. При расчёте поля используем ту же формулу Био‑Савара‑Лапласа, заменяя I d𝑙 на q v dt (заряд q, скорость v).
В плазмах, в ускорителях частиц и в космических лучах наблюдаются характерные магнитные поля, возникающие именно из быстрых заряженных частиц.
Ток смещения и переменное электрическое поле
В уравнении Максвелла‑Ампера добавлен член ε₀ ∂𝐄/∂t, ток смещения. Он описывает создание магнитного поля в том случае, когда меняется электрическое поле, даже если реального проводящего тока нет.
Пример: в конденсаторе, заряжаемом переменным током, между пластинами возникает переменное электрическое поле, и согласно уравнению Ампера‑Максвелла в этом промежутке появляется магнитное поле, хотя «ток проводника» отсутствует.
Почему неподвижные заряды не создают магнитного поля?
Статический (неподвижный) электрический заряд порождает лишь электрическое поле 𝑬, описываемое законом Кулона. В уравнении Максвелла‑Фарадея (∇ × 𝐄 = –∂𝐁/∂t) отсутствие изменения 𝑩 во времени приводит к нулевому ротору электрического поля, а значит и к отсутствию магнитного поля.
Иными словами, без движения заряда (тока) и без изменения электрического поля магнитное поле не возникает.
- Да, магнитное поле создаётся электрическим током, т.е. движущимися заряженными частицами.
- Кроме того, магнитное поле появляется при изменении во времени электрического поля (ток смещения).
- Постоянные, неподвижные заряды магнитное поле не генерируют.
Эти принципы лежат в основе работы электромагнитных устройств: трансформаторов, электромоторов, генераторов, магнитных датчиков и многих современных технологий.
Дополнительные ресурсы
- Статья в Википедии «Магнитное поле» — подробный обзор теории и практики.
- Учебник по электродинамике Дж. Дж. Джоуля (или любой современный курс по электромагнетизму).
- Видео‑лекции по курсу «Электромагнитные поля» на платформе Coursera/Stepik.
Дата публикации: 29 апреля 2026 г.