Индукция (в физике)

Определение "Индукция (в физике)" в Большой Советской Энциклопедии

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             (1)
(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 p_i, 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 e₀E                    (3¢)
и, соответственно,
D = e₀eЕ,                     (4’)
e = 1 + c_e.                    (5’)

Смысл введения вектора электрической Индукция (в физике) 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 = 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 = m₀H + I,                             (6")

I = m₀c_m H,                               (7")
В = m₀mН,                                (8")
m = 1 + c_m                                (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. 2), гл. 5 и 11; Фриш С. Э. и Тиморева А. В., Курс общей физики, т. 2, М., 1953, гл. 15, 18.
  Г. Я. Мякишев.