19. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора магнитной индукции)

Возьмем контур, охватывающий прямой ток, и вычислим для него циркуляцию вектора В:

В начале рассмотрим случай, когда контур лежит в плоскости перпендикулярно потоку (ток I направлен за чертеж).

Воспользуемся свойствами скалярного произведения векторов.

где – проекция dl на вектор , но , где R – расстояние от прямой тока I до dl.

.

Отсюда

,

это теорема о циркуляции вектора : циркуляция вектора магнитной индукции равна току, охваченному контуром, умноженному на магнитную постоянную.

Иначе обстоит дело, если ток не охватывается контуром (рис. 2.9).

При обходе радиальная прямая поворачивается сначала в одном направлении (1–2), а потом в другом (2–1).

,

Рис. 2.9

Итак, , где I – ток, охваченный контуром L.

Эта формула справедлива и для тока произвольной формы, и для контура произвольной формы.

Если контур охватывает несколько токов, то

,

т.е. циркуляция вектора равна алгебраической сумме токов, охваченных контуром произвольной формы.

Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля позволяет легко рассчитать величину В от бесконечного проводника с током (рис. 2.10): .

Рис. 2.10

Итак, циркуляция вектора магнитной индукции отлична от нуля, если контур охватывает ток (сравните с циркуляцией вектора : ).

Такие поля, называются вихревыми или соленоидальными.