Инду'кция 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 = e0 E + 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 = cе Е , (3)
где ce — безразмерная величина, называемая коэффициентом поляризации или диэлектрической восприимчивостью. Именно она характеризует электрические свойства вещества. Для сегнетоэлектриков ce зависит от Е , так что связь Р и Е становится нелинейной.
Подставляя выражение (3) в (1), получим:
D = (1 + 4pcе )Е = eЕ . (4)
Величина
e = 1 + 4pce , (5)
также характеризующая электрические свойства вещества, называется диэлектрической проницаемостью . В системе СИ
Р = ce e0 E (3¢)
и, соответственно,
D = e0 eЕ , (4’)
e = 1 + ce. (5’)
Смысл введения вектора электрической И. 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 = cm H , (7)
где cm — магнитная восприимчивость , характеризующая магнитные свойства вещества. Для ферромагнетиков cm зависит от Н . Подставляя (7) в (6), получим связь между В и Н :
В = (1 + 4pcm )H = mН (8)
Величина
m = 1 + 4pcm , (9)
также характеризующая магнитные свойства вещества, называется магнитной проницаемостью .
В системе СИ эти формулы записываются следующим образом:
В = m0 H + I , (6')
I = m0 cm H , (7')
В = m0 mН , (8')
m = 1 + cm (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.