Ποιες εκδηλώσεις του μαγνητικού πεδίου γνωρίζετε; Μόνιμοι μαγνήτες, περιγραφή και αρχή λειτουργίας τους

Τι είναι ο μόνιμος μαγνήτης; Ένας μόνιμος μαγνήτης είναι ένα σώμα που μπορεί για πολύ καιρόδιατήρηση της μαγνήτισης. Ως αποτέλεσμα επανειλημμένων ερευνών και πολυάριθμων πειραμάτων, μπορούμε να πούμε ότι μόνο τρεις ουσίες στη Γη μπορούν να είναι μόνιμοι μαγνήτες (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Μόνιμοι μαγνήτες. ()

Μόνο αυτές οι τρεις ουσίες και τα κράματά τους μπορούν να είναι μόνιμοι μαγνήτες, μόνο αυτές μπορούν να μαγνητιστούν και να διατηρήσουν αυτή την κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται εδώ και πολύ καιρό και πρώτα απ 'όλα είναι συσκευές προσανατολισμού στο διάστημα - η πρώτη πυξίδα εφευρέθηκε στην Κίνα για να πλοηγηθεί στην έρημο. Σήμερα, κανείς δεν διαφωνεί για τις μαγνητικές βελόνες ή τους μόνιμους μαγνήτες που χρησιμοποιούνται παντού σε τηλέφωνα και ραδιοφωνικούς πομπούς και απλώς σε διάφορα ηλεκτρικά προϊόντα. Μπορούν να είναι διαφορετικοί: υπάρχουν μαγνήτες λωρίδων (Εικ. 2)

Ρύζι. 2. Μαγνήτης ταινίας ()

Και υπάρχουν μαγνήτες που ονομάζονται τοξοειδείς ή πεταλόσχημοι (Εικ. 3)

Ρύζι. 3. Μαγνήτης τόξου ()

Η μελέτη των μόνιμων μαγνητών σχετίζεται αποκλειστικά με την αλληλεπίδρασή τους. Ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργηθεί από ένα ηλεκτρικό ρεύμα και έναν μόνιμο μαγνήτη, οπότε το πρώτο πράγμα που έγινε ήταν έρευνα με μαγνητικές βελόνες. Εάν φέρουμε έναν μαγνήτη κοντά στο βέλος, θα δούμε αλληλεπίδραση - σαν πόλοι θα απωθήσουν, και σε αντίθεση με τους πόλους θα προσελκύσουν. Αυτή η αλληλεπίδραση παρατηρείται με όλους τους μαγνήτες.

Ας τοποθετήσουμε μικρά μαγνητικά βέλη κατά μήκος του μαγνήτη της λωρίδας (Εικ. 4), ο νότιος πόλος θα αλληλεπιδράσει με τον βορρά και ο βορράς θα προσελκύσει τον νότο. Τα μαγνητικά βέλη θα βρίσκονται κατά μήκος της γραμμής μαγνητικό πεδίο. Είναι γενικά αποδεκτό ότι οι μαγνητικές γραμμές κατευθύνονται έξω από έναν μόνιμο μαγνήτη από τον βόρειο πόλο προς το νότο και μέσα στον μαγνήτη από τον νότιο πόλο προς τον βορρά. Έτσι, οι μαγνητικές γραμμές κλείνουν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως αυτές του ηλεκτρικό ρεύμα, αυτοί είναι ομόκεντροι κύκλοι, κλείνουν μέσα στον ίδιο τον μαγνήτη. Αποδεικνύεται ότι έξω από τον μαγνήτη το μαγνητικό πεδίο κατευθύνεται από βορρά προς νότο και μέσα στον μαγνήτη από νότο προς βορρά.

Ρύζι. 4. Γραμμές μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη λωρίδας ()

Για να παρατηρήσουμε το σχήμα του μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη λωρίδας, το σχήμα του μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη σε σχήμα τόξου, θα χρησιμοποιήσουμε τις ακόλουθες συσκευές ή εξαρτήματα. Ας πάρουμε ένα διαφανές πιάτο, ρινίσματα σιδήρου και ας κάνουμε ένα πείραμα. Ας πασπαλίσουμε ρινίσματα σιδήρου στο πιάτο που βρίσκεται στον μαγνήτη της ταινίας (Εικ. 5):

Ρύζι. 5. Σχήμα του μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη ταινίας ()

Βλέπουμε ότι οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου φεύγουν από τον βόρειο πόλο και εισέρχονται στον νότιο πόλο, μπορούμε να κρίνουμε τους πόλους του μαγνήτη όπου οι γραμμές είναι παχύτερες, οι πόλοι του μαγνήτη βρίσκονται εκεί (Εικ. 6).

Ρύζι. 6. Σχήμα μαγνητικού πεδίου μαγνήτη σε σχήμα τόξου ()

Θα πραγματοποιήσουμε ένα παρόμοιο πείραμα με έναν μαγνήτη σε σχήμα τόξου. Βλέπουμε ότι οι μαγνητικές γραμμές ξεκινούν από τον βορρά και τελειώνουν στο νότιο πόλο σε όλο τον μαγνήτη.

Γνωρίζουμε ήδη ότι ένα μαγνητικό πεδίο σχηματίζεται μόνο γύρω από μαγνήτες και ηλεκτρικά ρεύματα. Πώς μπορούμε να προσδιορίσουμε το μαγνητικό πεδίο της Γης; Οποιαδήποτε βελόνα, οποιαδήποτε πυξίδα στο μαγνητικό πεδίο της Γης είναι αυστηρά προσανατολισμένη. Δεδομένου ότι η μαγνητική βελόνα είναι αυστηρά προσανατολισμένη στο διάστημα, επομένως, επηρεάζεται από ένα μαγνητικό πεδίο, και αυτό είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η Γη μας είναι ένας μεγάλος μαγνήτης (Εικ. 7) και, κατά συνέπεια, αυτός ο μαγνήτης δημιουργεί ένα αρκετά ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο διάστημα. Όταν κοιτάμε τη βελόνα μιας μαγνητικής πυξίδας, γνωρίζουμε ότι το κόκκινο βέλος δείχνει νότια και το μπλε βέλος δείχνει προς το βορρά. Πώς βρίσκονται οι μαγνητικοί πόλοι της Γης; Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να θυμόμαστε ότι ο νότιος μαγνητικός πόλος βρίσκεται στον βόρειο γεωγραφικό πόλο της Γης και ο βόρειος μαγνητικός πόλος της Γης βρίσκεται στο νότιο γεωγραφικό πόλο. Αν θεωρήσουμε τη Γη ως ένα σώμα που βρίσκεται στο διάστημα, τότε μπορούμε να πούμε ότι όταν πάμε βόρεια κατά μήκος της πυξίδας, θα έρθουμε στον νότιο μαγνητικό πόλο και όταν πάμε νότια, θα καταλήξουμε στον βόρειο μαγνητικό πόλο. Στον ισημερινό, η βελόνα της πυξίδας θα βρίσκεται σχεδόν οριζόντια σε σχέση με την επιφάνεια της Γης και όσο πιο κοντά είμαστε στους πόλους, τόσο πιο κάθετη θα είναι η βελόνα. Το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορούσε να αλλάξει, υπήρχαν στιγμές που οι πόλοι άλλαζαν μεταξύ τους, δηλαδή ο νότος ήταν εκεί που ήταν ο βορράς και το αντίστροφο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό ήταν προάγγελος μεγάλες καταστροφέςστη Γη. Αυτό δεν έχει παρατηρηθεί τις τελευταίες δεκάδες χιλιετίες.

Ρύζι. 7. Το μαγνητικό πεδίο της Γης ()

Μαγνητικός και γεωγραφικός πόλος δεν συμπίπτουν. Υπάρχει επίσης ένα μαγνητικό πεδίο μέσα στην ίδια τη Γη και, όπως σε έναν μόνιμο μαγνήτη, κατευθύνεται από τον νότιο μαγνητικό πόλο προς τον βορρά.

Από πού προέρχεται το μαγνητικό πεδίο στους μόνιμους μαγνήτες; Την απάντηση στο ερώτημα αυτό έδωσε ο Γάλλος επιστήμονας Andre-Marie Ampère. Εξέφρασε την ιδέα ότι το μαγνητικό πεδίο των μόνιμων μαγνητών εξηγείται από στοιχειώδη, απλούστερα ρεύματα που ρέουν μέσα σε μόνιμους μαγνήτες. Αυτά τα απλούστερα στοιχειώδη ρεύματα αλληλοενισχύονται με συγκεκριμένο τρόπο και δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο. Ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο - ένα ηλεκτρόνιο - κινείται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, αυτή η κίνηση μπορεί να θεωρηθεί κατευθυνόμενη και, κατά συνέπεια, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από ένα τέτοιο κινούμενο φορτίο. Μέσα σε οποιοδήποτε σώμα, ο αριθμός των ατόμων και των ηλεκτρονίων είναι απλώς τεράστιος, όλα αυτά τα στοιχειώδη ρεύματα παίρνουν μια διατεταγμένη κατεύθυνση και παίρνουμε ένα αρκετά σημαντικό μαγνητικό πεδίο. Το ίδιο μπορούμε να πούμε και για τη Γη, δηλαδή το μαγνητικό πεδίο της Γης μοιάζει πολύ με το μαγνητικό πεδίο ενός μόνιμου μαγνήτη. Ένας μόνιμος μαγνήτης είναι ένα αρκετά φωτεινό χαρακτηριστικό οποιασδήποτε εκδήλωσης μαγνητικού πεδίου.

Εκτός από την ύπαρξη μαγνητικών καταιγίδων, υπάρχουν και μαγνητικές ανωμαλίες. Συνδέονται με το ηλιακό μαγνητικό πεδίο. Όταν συμβαίνουν αρκετά ισχυρές εκρήξεις ή εκτοξεύσεις στον Ήλιο, συμβαίνουν όχι χωρίς τη βοήθεια της εκδήλωσης του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου. Αυτή η ηχώ φτάνει στη Γη και επηρεάζει το μαγνητικό της πεδίο, με αποτέλεσμα να παρατηρούμε μαγνητικές καταιγίδες. Οι μαγνητικές ανωμαλίες σχετίζονται με κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος στη Γη, τα τεράστια κοιτάσματα μαγνητίζονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης για μεγάλο χρονικό διάστημα και όλα τα σώματα γύρω θα βιώσουν το μαγνητικό πεδίο από αυτήν την ανωμαλία, τα βέλη της πυξίδας θα δείχνουν τη λάθος κατεύθυνση.

Στο επόμενο μάθημα θα δούμε άλλα φαινόμενα που σχετίζονται με μαγνητικές ενέργειες.

Αναφορές

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Φυσική 8 / Εκδ. Orlova V.A., Roizena I.I. - Μ.: Μνημοσύνη.
2. Peryshkin A.V. Φυσική 8. - Μ.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Φυσική 8. - Μ.: Διαφωτισμός.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. Class-fizika.narod.ru ().
3. Files.school-collection.edu.ru ().

Σχολική εργασία στο σπίτι

1. Ποιο άκρο της βελόνας της πυξίδας έλκεται από τον βόρειο πόλο της Γης;
2. Σε ποιο μέρος στη Γη δεν μπορείτε να εμπιστευτείτε τη μαγνητική βελόνα;
3. Τι δείχνει η πυκνότητα των γραμμών σε έναν μαγνήτη;

Το μαγνητικό πεδίο και τα χαρακτηριστικά του

Περίγραμμα διάλεξης:

Μαγνητικό πεδίο, ιδιότητες και χαρακτηριστικά.

Μαγνητικό πεδίο- τη μορφή ύπαρξης ύλης που περιβάλλει κινούμενα ηλεκτρικά φορτία (αγωγοί που μεταφέρουν ρεύμα, μόνιμοι μαγνήτες).

Αυτό το όνομα οφείλεται στο γεγονός ότι, όπως ανακάλυψε ο Δανός φυσικός Hans Oersted το 1820, έχει προσανατολιστική επίδραση στη μαγνητική βελόνα. Το πείραμα του Oersted: μια μαγνητική βελόνα τοποθετήθηκε κάτω από ένα σύρμα μεταφοράς ρεύματος, που περιστρέφεται σε μια βελόνα. Όταν ενεργοποιήθηκε το ρεύμα, εγκαταστάθηκε κάθετα στο καλώδιο. όταν άλλαζε η κατεύθυνση του ρεύματος, γύριζε προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Βασικές ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου:

που παράγονται από κινούμενα ηλεκτρικά φορτία, αγωγούς που μεταφέρουν ρεύμα, μόνιμους μαγνήτες και εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

δρα με δύναμη σε κινούμενα ηλεκτρικά φορτία, αγωγούς που μεταφέρουν ρεύμα και μαγνητισμένα σώματα.

ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Από την εμπειρία του Oersted προκύπτει ότι το μαγνητικό πεδίο είναι κατευθυντικό και πρέπει να έχει ένα χαρακτηριστικό διανυσματικής δύναμης. Ονομάζεται και ονομάζεται μαγνητική επαγωγή.

Το μαγνητικό πεδίο αναπαρίσταται γραφικά χρησιμοποιώντας γραμμές μαγνητικού πεδίου ή γραμμές μαγνητικής επαγωγής. Μαγνητική ισχύς γραμμέςΑυτές είναι οι γραμμές κατά μήκος των οποίων βρίσκονται τα ρινίσματα σιδήρου ή οι άξονες των μικρών μαγνητικών βελόνων σε ένα μαγνητικό πεδίο. Σε κάθε σημείο μιας τέτοιας ευθείας το διάνυσμα κατευθύνεται κατά μήκος μιας εφαπτομένης.

Οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής είναι πάντα κλειστές, γεγονός που υποδηλώνει την απουσία μαγνητικών φορτίων στη φύση και τη φύση στροβιλισμού του μαγνητικού πεδίου.

Συμβατικά, αφήνουν τον βόρειο πόλο του μαγνήτη και εισέρχονται στον νότο. Η πυκνότητα των γραμμών επιλέγεται έτσι ώστε ο αριθμός των γραμμών ανά μονάδα επιφάνειας κάθετου στο μαγνητικό πεδίο να είναι ανάλογος με το μέγεθος της μαγνητικής επαγωγής.

Ν

Μαγνητική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα με ρεύμα

Η κατεύθυνση των γραμμών καθορίζεται από τον κανόνα της σωστής βίδας. Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένα πηνίο με ρεύμα, οι στροφές του οποίου βρίσκονται κοντά η μία στην άλλη και η διάμετρος της στροφής είναι πολύ μικρότερη από το μήκος του πηνίου.

Το μαγνητικό πεδίο μέσα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ομοιόμορφο. Ένα μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ομοιόμορφο εάν το διάνυσμα είναι σταθερό σε οποιοδήποτε σημείο.

Το μαγνητικό πεδίο ενός σωληνοειδούς είναι παρόμοιο με το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη ράβδου.

ΜΕ

Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που μεταφέρει ρεύμα είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης.

Η εμπειρία δείχνει ότι για ένα μαγνητικό πεδίο, όπως και για ένα ηλεκτρικό πεδίο, αρχή της υπέρθεσης: η επαγωγή ενός μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από πολλά ρεύματα ή κινούμενα φορτία είναι ίση με το διανυσματικό άθροισμα της επαγωγής των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται από κάθε ρεύμα ή φορτίο:

Το διάνυσμα εισάγεται με έναν από τους 3 τρόπους:

α) από το νόμο του Ampere.

β) από την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου σε ένα πλαίσιο που φέρει ρεύμα.

γ) από την έκφραση για τη δύναμη Lorentz.

ΕΝΑ imper διαπίστωσε πειραματικά ότι η δύναμη με την οποία ένα μαγνητικό πεδίο δρα σε ένα στοιχείο ενός αγωγού με ρεύμα I που βρίσκεται σε ένα μαγνητικό πεδίο είναι ευθέως ανάλογη της δύναμης

ρεύμα I και το διανυσματικό γινόμενο του στοιχείου μήκους και μαγνητικής επαγωγής:

- Ο νόμος του Ampere

Ν
η κατεύθυνση του διανύσματος μπορεί να βρεθεί σύμφωνα με τους γενικούς κανόνες του γινομένου του διανύσματος, που συνεπάγεται τον κανόνα του αριστερού χεριού: εάν η παλάμη του αριστερού χεριού είναι τοποθετημένη έτσι ώστε το μαγνητικό ηλεκτροφόρα καλώδιαμπήκε σε αυτό, και κατευθύνει 4 τεντωμένα δάχτυλα κατά μήκος του ρεύματος, μετά το λυγισμένο αντίχειραςθα δείξει την κατεύθυνση της δύναμης.

Η δύναμη που ασκείται σε ένα σύρμα πεπερασμένου μήκους μπορεί να βρεθεί με την ολοκλήρωση σε όλο το μήκος.

Όταν I = const, B=const, F = BIlsin

Αν  =90 0, F = BIl

Επαγωγή μαγνητικού πεδίου- διανυσματικό φυσικό μέγεθος, αριθμητικά ίσο με τη δύναμη που ασκείται σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο σε αγωγό μοναδιαίου μήκους με μονάδα ρεύματος, που βρίσκεται κάθετα στις μαγνητικές γραμμές δύναμης.

Το 1T είναι η επαγωγή ενός ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου, στο οποίο μια δύναμη 1Ν επιδρά σε έναν αγωγό μήκους 1m με ρεύμα 1Α, που βρίσκεται κάθετα στις μαγνητικές γραμμές δύναμης.

Μέχρι στιγμής έχουμε εξετάσει τα μακρορεύματα που ρέουν σε αγωγούς. Ωστόσο, σύμφωνα με την υπόθεση του Ampere, σε οποιοδήποτε σώμα υπάρχουν μικροσκοπικά ρεύματα που προκαλούνται από την κίνηση των ηλεκτρονίων στα άτομα. Αυτά τα μικροσκοπικά μοριακά ρεύματα δημιουργούν το δικό τους μαγνητικό πεδίο και μπορούν να περιστρέφονται στα πεδία των μακρορευμάτων, δημιουργώντας ένα επιπλέον μαγνητικό πεδίο στο σώμα. Το διάνυσμα χαρακτηρίζει το προκύπτον μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από όλα τα μακρο- και μικρορεύματα, δηλ. στο ίδιο μακρορέμα, το διάνυσμα σε διαφορετικά περιβάλλοντα έχει διαφορετικές τιμές.

Το μαγνητικό πεδίο των μακρορεμάτων περιγράφεται από το διάνυσμα μαγνητικής έντασης.

Για ένα ομοιογενές ισότροπο μέσο

 0 = 410 -7 H/m - μαγνητική σταθερά,  0 = 410 -7 N/A 2,

 είναι η μαγνητική διαπερατότητα του μέσου, που δείχνει πόσες φορές αλλάζει το μαγνητικό πεδίο των μακρορευμάτων λόγω του πεδίου των μικρορευμάτων του μέσου.

Μαγνητική ροή. Το θεώρημα του Gauss για τη μαγνητική ροή.

Διανυσματική ροή(μαγνητική ροή) μέσω της πλατφόρμας dSονομάζεται κλιμακωτή ποσότητα ίση με

πού είναι η προβολή στην κατεύθυνση της κανονικής προς το σημείο;

 είναι η γωνία μεταξύ των διανυσμάτων και.

Κατευθυντικό στοιχείο επιφάνειας,

Η διανυσματική ροή είναι ένα αλγεβρικό μέγεθος,

Αν - κατά την έξοδο από την επιφάνεια.

Αν - κατά την είσοδο στην επιφάνεια.

Η ροή του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής μέσω μιας αυθαίρετης επιφάνειας S είναι ίση με

Για ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο =const,

1 Wb - μαγνητική ροή που διέρχεται από μια επίπεδη επιφάνεια με εμβαδόν 1 m 2 που βρίσκεται κάθετα σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, η επαγωγή του οποίου είναι 1 T.

Η μαγνητική ροή μέσω της επιφάνειας S είναι αριθμητικά ίση με τον αριθμό των γραμμών μαγνητικού πεδίου που διασχίζουν αυτήν την επιφάνεια.

Δεδομένου ότι οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής είναι πάντα κλειστές, για μια κλειστή επιφάνεια ο αριθμός των γραμμών που εισέρχονται στην επιφάνεια (Φ 0), επομένως, η συνολική ροή μαγνητικής επαγωγής μέσω μιας κλειστής επιφάνειας είναι μηδέν.

- Το θεώρημα του Gauss: Η ροή του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής σε οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι μηδέν.

Αυτό το θεώρημα είναι μια μαθηματική έκφραση του γεγονότος ότι στη φύση δεν υπάρχουν μαγνητικά φορτία στα οποία αρχίζουν ή τελειώνουν οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής.

Ο νόμος Biot-Savart-Laplace και η εφαρμογή του στον υπολογισμό των μαγνητικών πεδίων.

Το μαγνητικό πεδίο συνεχών ρευμάτων διαφόρων σχημάτων μελετήθηκε λεπτομερώς από τον Fr. οι επιστήμονες Biot και Savard. Βρήκαν ότι σε όλες τις περιπτώσεις, η μαγνητική επαγωγή σε ένα αυθαίρετο σημείο είναι ανάλογη με την ένταση του ρεύματος και εξαρτάται από το σχήμα, το μέγεθος του αγωγού, τη θέση αυτού του σημείου σε σχέση με τον αγωγό και από το περιβάλλον.

Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων συνοψίστηκαν από τον Fr. ο μαθηματικός Laplace, ο οποίος έλαβε υπόψη τη διανυσματική φύση της μαγνητικής επαγωγής και υπέθεσε ότι η επαγωγή σε κάθε σημείο είναι, σύμφωνα με την αρχή της υπέρθεσης, το διανυσματικό άθροισμα των επαγωγών των στοιχειωδών μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται από κάθε τμήμα αυτού του αγωγού.

Ο Laplace διατύπωσε έναν νόμο το 1820, ο οποίος ονομάστηκε νόμος Biot-Savart-Laplace: κάθε στοιχείο ενός αγωγού που μεταφέρει ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το διάνυσμα επαγωγής του οποίου σε κάποιο αυθαίρετο σημείο K καθορίζεται από τον τύπο:

- Νόμος Biot-Savart-Laplace.

Από τον νόμο Biot-Sauvar-Laplace προκύπτει ότι η κατεύθυνση του διανύσματος συμπίπτει με την κατεύθυνση του γινομένου του διανύσματος. Την ίδια κατεύθυνση δίνει ο κανόνας της δεξιάς βίδας (gimlet).

Λαμβάνοντας υπόψη ότι,

Στοιχείο αγωγού συνκατευθυνόμενο με ρεύμα.

Διάνυσμα ακτίνας που συνδέεται με το σημείο K;

Ο νόμος Biot-Savart-Laplace έχει πρακτική σημασία γιατί σας επιτρέπει να βρείτε σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου ενός ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό πεπερασμένων διαστάσεων και αυθαίρετου σχήματος.

Για ένα ρεύμα αυθαίρετου σχήματος, ένας τέτοιος υπολογισμός είναι ένα σύνθετο μαθηματικό πρόβλημα. Ωστόσο, εάν η κατανομή του ρεύματος έχει μια ορισμένη συμμετρία, τότε η εφαρμογή της αρχής της υπέρθεσης μαζί με τον νόμο Biot-Savart-Laplace καθιστά δυνατό τον υπολογισμό συγκεκριμένων μαγνητικών πεδίων σχετικά απλά.

Ας δούμε μερικά παραδείγματα.

Α. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου αγωγού που μεταφέρει ρεύμα.

για έναν αγωγό πεπερασμένου μήκους:

για αγωγό άπειρου μήκους:  1 = 0,  2 = 

Β. Μαγνητικό πεδίο στο κέντρο του κυκλικού ρεύματος:

=90 0, sin=1,

Ο Oersted ανακάλυψε πειραματικά το 1820 ότι η κυκλοφορία σε έναν κλειστό βρόχο που περιβάλλει ένα σύστημα μακρορευμάτων είναι ανάλογη με το αλγεβρικό άθροισμα αυτών των ρευμάτων. Ο συντελεστής αναλογικότητας εξαρτάται από την επιλογή του συστήματος μονάδων και στο SI είναι ίσος με 1.

ντο
Η κυκλοφορία ενός διανύσματος ονομάζεται ολοκλήρωμα κλειστού βρόχου.

Αυτός ο τύπος ονομάζεται θεώρημα κυκλοφορίας ή συνολικός ισχύων νόμος:

Η κυκλοφορία του διανύσματος έντασης μαγνητικού πεδίου κατά μήκος ενός αυθαίρετου κλειστού κυκλώματος είναι ίση με το αλγεβρικό άθροισμα των μακρορεμάτων (ή του συνολικού ρεύματος) που καλύπτονται από αυτό το κύκλωμα. του χαρακτηριστικάΣτον χώρο που περιβάλλει τα ρεύματα και τους μόνιμους μαγνήτες, προκύπτει μια δύναμη πεδίο, κάλεσε μαγνητικός. Διαθεσιμότητα μαγνητικός χωράφιααποκαλύπτεται...

Σχετικά με την πραγματική δομή του ηλεκτρομαγνητικού χωράφιαΚαι του χαρακτηριστικάδιάδοση με τη μορφή επίπεδων κυμάτων.

Άρθρο >> Φυσική

ΠΕΡΙ ΤΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΔΟΜΗΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΑΚΑΙ ΤΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑΔΙΑΔΟΣΗ ΜΕ ΜΟΡΦΗ ΕΠΙΠΕΔΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ... άλλα συστατικά ενός ενιαίου χωράφια: ηλεκτρομαγνητική πεδίομε διανυσματικά στοιχεία και, ηλεκτρ πεδίομε εξαρτήματα και μαγνητικός πεδίομε εξαρτήματα...

Μαγνητικός πεδίο, κυκλώματα και επαγωγή

Περίληψη >> Φυσική

... χωράφια). Βασικός χαρακτηριστικός μαγνητικός χωράφιαείναι τουδύναμη που καθορίζεται από διάνυσμα μαγνητικόςεπαγωγή (διάνυσμα επαγωγής μαγνητικός χωράφια). Στο SI μαγνητικός... έχοντας μαγνητικόςστιγμή. Μαγνητικός πεδίοΚαι τουΚατεύθυνση παραμέτρων μαγνητικόςγραμμές και...

Μαγνητικός πεδίο (2)

Περίληψη >> Φυσική

Τμήμα αγωγού ΑΒ με ρεύμα μέσα μαγνητικός πεδίοκάθετος του μαγνητικόςγραμμές. Όταν φαίνεται στο σχήμα... η τιμή εξαρτάται μόνο από μαγνητικός χωράφιακαι μπορεί να εξυπηρετήσει τουποσοτικός χαρακτηριστικός. Αυτή η τιμή είναι αποδεκτή...

Μαγνητικόςυλικά (2)

Περίληψη >> Οικονομικά

Υλικά που έρχονται σε επαφή με μαγνητικός πεδίο, εκφράζεται σε τουαλλαγή, καθώς και σε άλλα... και μετά τη διακοπή της έκθεσης μαγνητικός χωράφια.1. Βασικός χαρακτηριστικά μαγνητικόςυλικά Οι μαγνητικές ιδιότητες των υλικών χαρακτηρίζονται...

Μαγνητικό πεδίο- αυτό είναι το υλικό μέσο μέσω του οποίου λαμβάνει χώρα η αλληλεπίδραση μεταξύ αγωγών με ρεύμα ή κινούμενα φορτία.

Ιδιότητες μαγνητικού πεδίου:

Χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου:

Για τη μελέτη του μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιείται ένα δοκιμαστικό κύκλωμα με ρεύμα. Είναι μικρό σε μέγεθος και το ρεύμα σε αυτό είναι πολύ μικρότερο από το ρεύμα στον αγωγό που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο. Στις αντίθετες πλευρές του κυκλώματος που μεταφέρει ρεύμα, δρουν δυνάμεις από το μαγνητικό πεδίο που είναι ίσες σε μέγεθος, αλλά κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, καθώς η κατεύθυνση της δύναμης εξαρτάται από την κατεύθυνση του ρεύματος. Τα σημεία εφαρμογής αυτών των δυνάμεων δεν βρίσκονται στην ίδια ευθεία. Τέτοιες δυνάμεις ονομάζονται μια-δυο δυνάμεις. Ως αποτέλεσμα της δράσης ενός ζεύγους δυνάμεων, το κύκλωμα δεν μπορεί να κινηθεί μεταφορικά, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Η περιστροφική δράση χαρακτηρίζεται ροπή.

, Πού μεγάλο–μόχλευση δύο δυνάμεων(απόσταση μεταξύ σημείων εφαρμογής δυνάμεων).

Καθώς αυξάνεται το ρεύμα στο κύκλωμα δοκιμής ή η περιοχή του κυκλώματος, η ροπή του ζεύγους δυνάμεων θα αυξάνεται αναλογικά. Ο λόγος της μέγιστης ροπής της δύναμης που ασκείται στο κύκλωμα με το ρεύμα προς το μέγεθος του ρεύματος στο κύκλωμα και την περιοχή του κυκλώματος είναι μια σταθερή τιμή για ένα δεδομένο σημείο στο πεδίο. Λέγεται μαγνητική επαγωγή.

, Πού
-μαγνητική ροπήκύκλωμα με ρεύμα.

Μονάδα μέτρησηςμαγνητική επαγωγή - Tesla [T].

Μαγνητική ροπή του κυκλώματος– διανυσματική ποσότητα, η κατεύθυνση της οποίας εξαρτάται από την κατεύθυνση του ρεύματος στο κύκλωμα και καθορίζεται από κανόνας δεξιάς βίδας: σφίξτε το δεξί σας χέρι σε μια γροθιά, δείξτε τέσσερα δάχτυλα προς την κατεύθυνση του ρεύματος στο κύκλωμα και, στη συνέχεια, ο αντίχειρας θα δείξει την κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής ροπής. Το διάνυσμα της μαγνητικής ροπής είναι πάντα κάθετο στο επίπεδο του περιγράμματος.

Για κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγήςπάρτε την κατεύθυνση του διανύσματος της μαγνητικής ροπής του κυκλώματος, προσανατολισμένη στο μαγνητικό πεδίο.

Γραμμή μαγνητικής επαγωγής– ευθεία της οποίας η εφαπτομένη σε κάθε σημείο συμπίπτει με την κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής. Οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής είναι πάντα κλειστές και δεν τέμνονται ποτέ. Γραμμές μαγνητικής επαγωγής ευθύγραμμου αγωγούμε ρεύμα έχουν τη μορφή κύκλων που βρίσκονται σε επίπεδο κάθετο στον αγωγό. Η κατεύθυνση των γραμμών μαγνητικής επαγωγής καθορίζεται από τον κανόνα της δεξιάς βίδας. Μαγνητικές γραμμές επαγωγής κυκλικού ρεύματος(στροφές με ρεύμα) έχουν επίσης τη μορφή κύκλων. Κάθε στοιχείο πηνίου έχει μήκος
μπορεί να φανταστεί ως έναν ευθύ αγωγό που δημιουργεί το δικό του μαγνητικό πεδίο. Για τα μαγνητικά πεδία ισχύει η αρχή της υπέρθεσης (ανεξάρτητη προσθήκη). Το συνολικό διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής του κυκλικού ρεύματος προσδιορίζεται ως αποτέλεσμα της προσθήκης αυτών των πεδίων στο κέντρο της στροφής σύμφωνα με τον κανόνα της δεξιάς βίδας.

Εάν το μέγεθος και η κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής είναι το ίδιο σε κάθε σημείο του χώρου, τότε το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ομοιογενής. Εάν το μέγεθος και η κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής σε κάθε σημείο δεν αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, τότε ένα τέτοιο πεδίο ονομάζεται μόνιμος.

Μέγεθος μαγνητική επαγωγήσε οποιοδήποτε σημείο του πεδίου είναι ευθέως ανάλογο με την ένταση ρεύματος στον αγωγό που δημιουργεί το πεδίο, αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση από τον αγωγό σε ένα δεδομένο σημείο του πεδίου, εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου και το σχήμα του αγωγού που δημιουργεί το χωράφι.

, Πού
N/A 2 ; Gn/m – μαγνητική σταθερά κενού,

-σχετική μαγνητική διαπερατότητα του μέσου,

-απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα του μέσου.

Ανάλογα με την τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας, όλες οι ουσίες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:

Καθώς αυξάνεται η απόλυτη διαπερατότητα του μέσου, αυξάνεται και η μαγνητική επαγωγή σε ένα δεδομένο σημείο του πεδίου. Ο λόγος της μαγνητικής επαγωγής προς την απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα του μέσου είναι μια σταθερή τιμή για ένα δεδομένο πολύ σημείο, e λέγεται ένταση.

.

Τα διανύσματα τάσης και μαγνητικής επαγωγής συμπίπτουν ως προς την κατεύθυνση. Η ένταση του μαγνητικού πεδίου δεν εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου.

Ισχύς αμπέρ– η δύναμη με την οποία το μαγνητικό πεδίο επιδρά σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα.

Οπου μεγάλο– μήκος του αγωγού, - η γωνία μεταξύ του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής και της κατεύθυνσης του ρεύματος.

Η κατεύθυνση της δύναμης Ampere καθορίζεται από κανόνας του αριστερού χεριού: το αριστερό χέρι είναι τοποθετημένο έτσι ώστε η συνιστώσα του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής, κάθετα στον αγωγό, να εισέρχεται στην παλάμη, τέσσερα εκτεταμένα δάχτυλα κατευθύνονται κατά μήκος του ρεύματος και, στη συνέχεια, ο αντίχειρας λυγισμένος κατά 90 0 θα δείχνει την κατεύθυνση της δύναμης Ampere.

Το αποτέλεσμα της δύναμης Ampere είναι η κίνηση του αγωγού σε μια δεδομένη κατεύθυνση.

μι αν = 90 0 , τότε F=max, αν = 0 0, μετά F = 0.

Δύναμη Lorentz– τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου σε ένα κινούμενο φορτίο.

, όπου q είναι το φορτίο, v η ταχύτητα της κίνησής του, - η γωνία μεταξύ των διανυσμάτων τάσης και ταχύτητας.

Η δύναμη Lorentz είναι πάντα κάθετη στα διανύσματα μαγνητικής επαγωγής και ταχύτητας. Η κατεύθυνση καθορίζεται από κανόνας του αριστερού χεριού(τα δάχτυλα ακολουθούν την κίνηση του θετικού φορτίου). Αν η κατεύθυνση της ταχύτητας του σωματιδίου είναι κάθετη στις γραμμές μαγνητικής επαγωγής ενός ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου, τότε το σωματίδιο κινείται σε κύκλο χωρίς να αλλάξει η κινητική του ενέργεια.

Δεδομένου ότι η κατεύθυνση της δύναμης Lorentz εξαρτάται από το πρόσημο του φορτίου, χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό φορτίων.

Μαγνητική ροή– τιμή ίση με τον αριθμό των γραμμών μαγνητικής επαγωγής που διέρχονται από οποιαδήποτε περιοχή που βρίσκεται κάθετα στις γραμμές μαγνητικής επαγωγής.

, Πού - τη γωνία μεταξύ της μαγνητικής επαγωγής και της κανονικής (κάθετης) στο εμβαδόν S.

Μονάδα μέτρησης– Weber [Wb].

Μέθοδοι μέτρησης μαγνητικής ροής:

Αλλαγή του προσανατολισμού της τοποθεσίας σε μαγνητικό πεδίο (αλλαγή της γωνίας)

Αλλαγή της περιοχής ενός κυκλώματος που βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο

Αλλαγή της ισχύος του ρεύματος δημιουργώντας μαγνητικό πεδίο

Αλλαγή της απόστασης του κυκλώματος από την πηγή μαγνητικού πεδίου

Αλλαγές στις μαγνητικές ιδιότητες του μέσου.

φά Ο Araday κατέγραψε ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα κύκλωμα που δεν περιείχε πηγή, αλλά βρισκόταν δίπλα σε άλλο κύκλωμα που περιείχε πηγή. Επιπλέον, το ρεύμα στο πρώτο κύκλωμα προέκυψε στις ακόλουθες περιπτώσεις: με οποιαδήποτε αλλαγή του ρεύματος στο κύκλωμα Α, με σχετική κίνηση των κυκλωμάτων, με την εισαγωγή μιας σιδερένιας ράβδου στο κύκλωμα Α, με την κίνηση μόνιμου μαγνήτη. στο κύκλωμα Β. Η κατευθυνόμενη κίνηση των ελεύθερων φορτίων (ρεύμα) συμβαίνει μόνο σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό σημαίνει ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο θέτει σε κίνηση τα ελεύθερα φορτία του αγωγού. Αυτό το ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται που προκαλείταιή δίνη.

Διαφορές μεταξύ ενός ηλεκτρικού πεδίου δίνης και ενός ηλεκτροστατικού:

Η πηγή του πεδίου της δίνης είναι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.

Οι γραμμές έντασης πεδίου δίνης είναι κλειστές.

Η εργασία που γίνεται από αυτό το πεδίο για τη μετακίνηση ενός φορτίου κατά μήκος ενός κλειστού κυκλώματος δεν είναι μηδέν.

Το ενεργειακό χαρακτηριστικό ενός πεδίου δίνης δεν είναι το δυναμικό, αλλά επαγόμενη εμφ– τιμή ίση με το έργο των εξωτερικών δυνάμεων (δυνάμεων μη ηλεκτροστατικής προέλευσης) για τη μετακίνηση μιας μονάδας φορτίου κατά μήκος ενός κλειστού κυκλώματος.

.Μετρημένο σε Volt[ΣΕ].

Ένα ηλεκτρικό πεδίο δίνης εμφανίζεται με οποιαδήποτε αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο, ανεξάρτητα από το αν υπάρχει αγώγιμο κλειστό κύκλωμα ή όχι. Το κύκλωμα επιτρέπει μόνο σε κάποιον να ανιχνεύσει το ηλεκτρικό πεδίο της δίνης.

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή- αυτή είναι η εμφάνιση επαγόμενου EMF σε ένα κλειστό κύκλωμα με οποιαδήποτε αλλαγή στη μαγνητική ροή μέσω της επιφάνειάς του.

Το επαγόμενο emf σε ένα κλειστό κύκλωμα παράγει ένα επαγόμενο ρεύμα.

.

Κατεύθυνση ρεύματος επαγωγήςκαθορίζεται από Ο κανόνας του Lenz: το επαγόμενο ρεύμα είναι σε τέτοια κατεύθυνση που το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από αυτό εξουδετερώνει οποιαδήποτε αλλαγή στη μαγνητική ροή που δημιούργησε αυτό το ρεύμα.

Ο νόμος του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή: Το επαγόμενο emf σε έναν κλειστό βρόχο είναι ευθέως ανάλογο με τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής μέσω της επιφάνειας που οριοθετείται από τον βρόχο.

Τ οκ φουκο– δινορεύματα επαγωγής που προκύπτουν σε μεγάλους αγωγούς που βρίσκονται σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Η αντίσταση ενός τέτοιου αγωγού είναι χαμηλή, αφού έχει μεγάλη διατομή S, επομένως τα ρεύματα Foucault μπορεί να είναι μεγάλα σε τιμή, με αποτέλεσμα ο αγωγός να θερμαίνεται.

Αυτοεπαγωγή- αυτή είναι η εμφάνιση επαγόμενου emf σε έναν αγωγό όταν αλλάζει η ισχύς του ρεύματος σε αυτόν.

Ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Η μαγνητική επαγωγή εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος, επομένως η εγγενής μαγνητική ροή εξαρτάται επίσης από την ένταση του ρεύματος.

, όπου L είναι ο συντελεστής αναλογικότητας, επαγωγή.

Μονάδα μέτρησηςεπαγωγή – Henry [H].

ΕπαγωγήΟ αγωγός εξαρτάται από το μέγεθος, το σχήμα και τη μαγνητική διαπερατότητα του μέσου.

Επαγωγήαυξάνεται με την αύξηση του μήκους του αγωγού, η αυτεπαγωγή μιας στροφής είναι μεγαλύτερη από την αυτεπαγωγή ενός ευθύγραμμου αγωγού του ίδιου μήκους, η επαγωγή ενός πηνίου (αγωγός με μεγάλο αριθμό στροφών) είναι μεγαλύτερη από την αυτεπαγωγή μιας στροφής , η αυτεπαγωγή ενός πηνίου αυξάνεται εάν εισαχθεί μια σιδερένια ράβδος σε αυτό.

Ο νόμος του Faraday για την αυτεπαγωγή:
.

Αυτο-επαγόμενη emf είναι ευθέως ανάλογο με το ρυθμό μεταβολής του ρεύματος.

Αυτο-επαγόμενη emfπαράγει ένα ρεύμα αυτοεπαγωγής, το οποίο αποτρέπει πάντα οποιαδήποτε αλλαγή στο ρεύμα στο κύκλωμα, δηλαδή, εάν το ρεύμα αυξάνεται, το ρεύμα αυτοεπαγωγής κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν το ρεύμα στο κύκλωμα μειώνεται. Το ρεύμα επαγωγής κατευθύνεται προς την ίδια κατεύθυνση. Όσο μεγαλύτερη είναι η αυτεπαγωγή του πηνίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αυτοεπαγωγική emf που εμφανίζεται σε αυτό.

Ενέργεια μαγνητικού πεδίουείναι ίσο με το έργο που κάνει το ρεύμα για να ξεπεράσει το αυτο-επαγόμενο emf κατά τη διάρκεια του χρόνου ενώ το ρεύμα αυξάνεται από το μηδέν στη μέγιστη τιμή.

.

Ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις– πρόκειται για περιοδικές αλλαγές στο φορτίο, την ισχύ του ρεύματος και όλα τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Ηλεκτρικό ταλαντωτικό σύστημα(ταλαντούμενο κύκλωμα) αποτελείται από έναν πυκνωτή και έναν επαγωγέα.

Προϋποθέσεις για την εμφάνιση ταλαντώσεων:

Το σύστημα πρέπει να βγει από την ισορροπία για να γίνει αυτό, φορτίστε τον πυκνωτή. Ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου φορτισμένου πυκνωτή:

.

Το σύστημα πρέπει να επιστρέψει σε κατάσταση ισορροπίας. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, το φορτίο μεταφέρεται από τη μια πλάκα του πυκνωτή στην άλλη, δηλαδή εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα, το οποίο ρέει μέσω του πηνίου. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται στον επαγωγέα, προκύπτει ένα emf αυτοεπαγωγής, το ρεύμα αυτοεπαγωγής κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όταν το ρεύμα στο πηνίο μειώνεται, το ρεύμα αυτοεπαγωγής κατευθύνεται προς την ίδια κατεύθυνση. Έτσι, το ρεύμα αυτοεπαγωγής τείνει να επαναφέρει το σύστημα σε κατάσταση ισορροπίας.

Η ηλεκτρική αντίσταση του κυκλώματος πρέπει να είναι χαμηλή.

Ιδανικό κύκλωμα ταλάντωσηςδεν έχει αντίσταση. Οι δονήσεις σε αυτό λέγονται δωρεάν.

Για οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα, ικανοποιείται ο νόμος του Ohm, σύμφωνα με τον οποίο το emf που ενεργεί στο κύκλωμα είναι ίσο με το άθροισμα των τάσεων σε όλα τα τμήματα του κυκλώματος. Δεν υπάρχει πηγή ρεύματος στο κύκλωμα ταλάντωσης, αλλά εμφανίζεται ένα αυτοεπαγωγικό ηλεκτρικό κύκλωμα στον επαγωγέα, το οποίο είναι ίσο με την τάση κατά μήκος του πυκνωτή.

Συμπέρασμα: το φορτίο του πυκνωτή αλλάζει σύμφωνα με έναν αρμονικό νόμο.

Τάση πυκνωτή:
.

Ισχύς ρεύματος στο κύκλωμα:
.

Μέγεθος
- πλάτος ρεύματος.

Η διαφορά από τη χρέωση στο
.

Περίοδος ελεύθερων ταλαντώσεων στο κύκλωμα:

Ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου ενός πυκνωτή:

Ενέργεια μαγνητικού πεδίου πηνίου:

Οι ενέργειες των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων ποικίλλουν σύμφωνα με έναν αρμονικό νόμο, αλλά οι φάσεις των ταλαντώσεων τους είναι διαφορετικές: όταν η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου είναι μέγιστη, η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου είναι μηδέν.

Ολική ενέργεια του ταλαντωτικού συστήματος:
.

ΣΕ ιδανικό περίγραμμαη συνολική ενέργεια δεν αλλάζει.

Κατά τη διαδικασία της ταλάντωσης, η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου μετατρέπεται πλήρως σε ενέργεια του μαγνητικού πεδίου και αντίστροφα. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή είναι ίση είτε με τη μέγιστη ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου είτε με τη μέγιστη ενέργεια του μαγνητικού πεδίου.

Πραγματικό ταλαντευτικό κύκλωμαπεριέχει αντίσταση. Οι δονήσεις σε αυτό λέγονται ξεθώριασμα.

Ο νόμος του Ohm θα έχει τη μορφή:

Με την προϋπόθεση ότι η απόσβεση είναι μικρή (το τετράγωνο της φυσικής συχνότητας των ταλαντώσεων είναι πολύ μεγαλύτερο από το τετράγωνο του συντελεστή απόσβεσης), η λογαριθμική μείωση της απόσβεσης είναι:

Με ισχυρή απόσβεση (το τετράγωνο της φυσικής συχνότητας ταλάντωσης είναι μικρότερο από το τετράγωνο του συντελεστή ταλάντωσης):

Αυτή η εξίσωση περιγράφει τη διαδικασία εκφόρτισης ενός πυκνωτή σε μια αντίσταση. Ελλείψει αυτεπαγωγής, δεν θα συμβούν ταλαντώσεις. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, αλλάζει και η τάση στις πλάκες πυκνωτών.

Ολική Ενέργειασε πραγματικό κύκλωμα μειώνεται, αφού η θερμότητα απελευθερώνεται στην αντίσταση R κατά τη διέλευση του ρεύματος.

Διαδικασία μετάβασης– μια διαδικασία που συμβαίνει σε ηλεκτρικά κυκλώματα κατά τη μετάβαση από τον έναν τρόπο λειτουργίας στον άλλο. Εκτιμώμενο με βάση το χρόνο ( ), κατά την οποία η παράμετρος που χαρακτηρίζει τη διαδικασία μετάβασης θα αλλάξει κατά e φορές.

Για κύκλωμα με πυκνωτή και αντίσταση:
.

Η θεωρία του Maxwell για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο:

1 θέση:

Οποιοδήποτε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο δίνης. Ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο ονομάστηκε ρεύμα μετατόπισης από τον Maxwell, καθώς, όπως ένα συνηθισμένο ρεύμα, προκαλεί ένα μαγνητικό πεδίο.

Για να ανιχνεύσετε το ρεύμα μετατόπισης, εξετάστε τη διέλευση του ρεύματος μέσω ενός συστήματος στο οποίο είναι συνδεδεμένος ένας πυκνωτής με ένα διηλεκτρικό.

Πυκνότητα ρεύματος μεροληψίας:
. Η πυκνότητα του ρεύματος κατευθύνεται προς την κατεύθυνση της αλλαγής της τάσης.

Η πρώτη εξίσωση του Maxwell:
- το μαγνητικό πεδίο της δίνης δημιουργείται τόσο από ρεύματα αγωγιμότητας (κινητά ηλεκτρικά φορτία) όσο και από ρεύματα μετατόπισης (εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο Ε).

2 θέση:

Οποιοδήποτε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο δίνης - ο βασικός νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Η δεύτερη εξίσωση του Maxwell:
- συνδέει τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής μέσω οποιασδήποτε επιφάνειας και την κυκλοφορία του διανύσματος έντασης ηλεκτρικού πεδίου που προκύπτει ταυτόχρονα.

Κάθε αγωγός που μεταφέρει ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο στο διάστημα. Εάν το ρεύμα είναι σταθερό (δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου), τότε το μαγνητικό πεδίο που σχετίζεται με αυτό είναι επίσης σταθερό. Ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Υπάρχει ένα ηλεκτρικό πεδίο μέσα σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα. Επομένως, ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.

Το μαγνητικό πεδίο είναι δίνη, αφού οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής είναι πάντα κλειστές. Το μέγεθος της έντασης του μαγνητικού πεδίου H είναι ανάλογο με το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου . Κατεύθυνση του διανύσματος έντασης μαγνητικού πεδίου σχετίζεται με αλλαγές στην ένταση του ηλεκτρικού πεδίου Κανόνας της δεξιάς βίδας: σφίξτε το δεξί σας χέρι σε γροθιά, στρέψτε τον αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση της αλλαγής της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και, στη συνέχεια, τα λυγισμένα 4 δάχτυλα θα υποδείξουν την κατεύθυνση των γραμμών έντασης του μαγνητικού πεδίου.

Οποιοδήποτε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο δίνης, των οποίων οι γραμμές τάσης είναι κλειστές και βρίσκονται σε επίπεδο κάθετο στην ένταση του μαγνητικού πεδίου.

Το μέγεθος της έντασης Ε του ηλεκτρικού πεδίου της δίνης εξαρτάται από τον ρυθμό μεταβολής του μαγνητικού πεδίου . Η κατεύθυνση του διανύσματος Ε σχετίζεται με την κατεύθυνση της αλλαγής στο μαγνητικό πεδίο H από τον κανόνα της αριστερής βίδας: σφίξτε το αριστερό σας χέρι σε μια γροθιά, στρέψτε τον αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση της αλλαγής στο μαγνητικό πεδίο, λυγισμένα τέσσερα δάχτυλα θα δείχνουν την κατεύθυνση των γραμμών έντασης του ηλεκτρικού πεδίου της δίνης.

Το σύνολο των διασυνδεδεμένων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων δίνης αντιπροσωπεύει ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δεν παραμένει στον τόπο προέλευσης, αλλά διαδίδεται στο χώρο με τη μορφή εγκάρσιου ηλεκτρομαγνητικού κύματος.

Ηλεκτρομαγνητικό κύμα– αυτή είναι η διάδοση στο χώρο των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που συνδέονται μεταξύ τους.

Συνθήκη για την εμφάνιση ηλεκτρομαγνητικού κύματος– κίνηση του φορτίου με επιτάχυνση.

Εξίσωση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων:

- κυκλική συχνότητα ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων

t– χρόνος από την έναρξη των ταλαντώσεων

l – απόσταση από την πηγή κύματος σε ένα δεδομένο σημείο στο χώρο

- ταχύτητα διάδοσης κύματος

Ο χρόνος που χρειάζεται ένα κύμα για να ταξιδέψει από την πηγή του σε ένα δεδομένο σημείο.

Τα διανύσματα Ε και Η σε ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι κάθετα μεταξύ τους και στην ταχύτητα διάδοσης του κύματος.

Πηγή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων– αγωγοί μέσω των οποίων ρέουν ταχέως εναλλασσόμενα ρεύματα (μακροπομποί), καθώς και διεγερμένα άτομα και μόρια (μικροπομποί). Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ταλάντωσης, τόσο καλύτερα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εκπέμπονται στο διάστημα.

Ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων:

Όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι εγκάρσιος

Σε ένα ομοιογενές μέσο, ​​ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται με σταθερή ταχύτητα, το οποίο εξαρτάται από τις ιδιότητες του περιβάλλοντος:

- σχετική διηλεκτρική σταθερά του μέσου

- διηλεκτρική σταθερά κενού,
F/m, Cl 2 /nm 2

- σχετική μαγνητική διαπερατότητα του μέσου

- μαγνητική σταθερά κενού,
N/A 2 ; Gn/m

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα αντανακλάται από εμπόδια, απορροφάται, διασκορπίζεται, διαθλάται, πολώνεται, διαθλάται, παρεμβάλλεται.

Ογκομετρική ενεργειακή πυκνότηταηλεκτρομαγνητικό πεδίοαποτελείται από ογκομετρικές ενεργειακές πυκνότητες ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων:

Πυκνότητα ροής ενέργειας κυμάτων - ένταση κύματος:

-Διάνυσμα Umov-Poynting.

Όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι διατεταγμένα σε μια σειρά συχνοτήτων ή μηκών κύματος (
). Αυτή η σειρά είναι κλίμακα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Δονήσεις χαμηλής συχνότητας. 0 – 10 4 Hz. Λαμβάνεται από γεννήτριες. Ακτινοβολούν ελάχιστα

Ραδιοκύματα. 10 4 – 10 13 Hz.

Εκπέμπονται από συμπαγείς αγωγούς που μεταφέρουν ταχέως εναλλασσόμενα ρεύματα.Υπέρυθρη ακτινοβολία

– κύματα που εκπέμπονται από όλα τα σώματα σε θερμοκρασίες πάνω από 0 K, λόγω ενδοατομικών και ενδομοριακών διεργασιών.Ορατό φως

– κύματα που δρουν στο μάτι, προκαλώντας οπτική αίσθηση. 380-760 nmΗ υπεριώδης ακτινοβολία

. 10 – 380 nm. Το ορατό φως και η υπεριώδης ακτινοβολία προκύπτουν όταν αλλάζει η κίνηση των ηλεκτρονίων στα εξωτερικά κελύφη ενός ατόμου.Ακτινοβολία ακτίνων Χ . 80 – 10 -5 nm. Εμφανίζεται όταν αλλάζει η κίνηση των ηλεκτρονίωνεσωτερικά κελύφη

άτομο.Ακτινοβολία γάμμα

1

. Εμφανίζεται κατά τη διάσπαση των ατομικών πυρήνων.

Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τα αποτελέσματα μελετών διανυσματικών και κλιμακωτών μαγνητικών πεδίων μόνιμων μαγνητών και τον προσδιορισμό της κατανομής τους.

μόνιμος μαγνήτης

ηλεκτρομαγνήτης

διανυσματικό μαγνητικό πεδίο

κλιμακωτό μαγνητικό πεδίο.

2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Διανυσματική ανάλυση και οι απαρχές του λογισμού τανυστών. – Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1966. 3. Kumpyak D.E. Ανάλυση διανύσματος και τανυστή:εκπαιδευτικό εγχειρίδιο κρατικό πανεπιστήμιο, 2007. – 158 σελ.

4. McConnell A.J. Εισαγωγή στην ανάλυση τανυστών με εφαρμογές στη γεωμετρία, τη μηχανική και τη φυσική. – Μ.: Fizmatlit, 1963. – 411 σελ.

5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Διανυσματική ανάλυση και οι απαρχές του λογισμού τανυστών. – 3η έκδ. – Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1966.

Μόνιμοι μαγνήτες. Σταθερό μαγνητικό πεδίο.

Μαγνήτης- πρόκειται για σώματα που έχουν την ικανότητα να έλκουν αντικείμενα από σίδηρο και χάλυβα και να απωθούν κάποια άλλα λόγω της δράσης του μαγνητικού τους πεδίου. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου περνούν από τον νότιο πόλο του μαγνήτη και εξέρχονται από τον βόρειο πόλο (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Γραμμές μαγνήτη και μαγνητικού πεδίου

Ένας μόνιμος μαγνήτης είναι ένα προϊόν κατασκευασμένο από σκληρό μαγνητικό υλικό με υψηλή υπολειμματική μαγνητική επαγωγή που διατηρεί την κατάσταση μαγνήτισής του για μεγάλο χρονικό διάστημα. Κατασκευάζονται μόνιμοι μαγνήτες διάφορα σχήματακαι χρησιμοποιούνται ως αυτόνομες (μη ενεργοβόρες) πηγές μαγνητικού πεδίου (Εικ. 2).

Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μια συσκευή που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο όταν περνά ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Συνήθως, ένας ηλεκτρομαγνήτης αποτελείται από μια περιέλιξη ενός σιδηρομαγνητικού πυρήνα, ο οποίος αποκτά τις ιδιότητες ενός μαγνήτη όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από την περιέλιξη.

Ρύζι. 2. Μόνιμος μαγνήτης

Οι ηλεκτρομαγνήτες, σχεδιασμένοι κυρίως για τη δημιουργία μηχανικής δύναμης, περιέχουν επίσης έναν οπλισμό (ένα κινούμενο μέρος του μαγνητικού κυκλώματος) που μεταδίδει δύναμη.

Οι μόνιμοι μαγνήτες από μαγνητίτη χρησιμοποιούνται στην ιατρική από την αρχαιότητα. Η βασίλισσα Κλεοπάτρα της Αιγύπτου φορούσε μαγνητικό φυλαχτό.

ΣΕ αρχαία ΚίναΤο «Imperial Book on Internal Medicine» ασχολήθηκε με το ζήτημα της χρήσης μαγνητικών λίθων για τη διόρθωση της ενέργειας Qi στο σώμα - «ζωντανή δύναμη».

Η θεωρία του μαγνητισμού αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο φυσικό Andre Marie Ampere. Σύμφωνα με τη θεωρία του, η μαγνήτιση του σιδήρου εξηγείται από την ύπαρξη ηλεκτρικών ρευμάτων που κυκλοφορούν μέσα στην ουσία. Ο Ampere έκανε τις πρώτες του αναφορές για τα αποτελέσματα των πειραμάτων του σε μια συνάντηση της Ακαδημίας Επιστημών του Παρισιού το φθινόπωρο του 1820. Η έννοια του «μαγνητικού πεδίου» εισήχθη στη φυσική από τον Άγγλο φυσικό Michael Faraday. Οι μαγνήτες αλληλεπιδρούν μέσω ενός μαγνητικού πεδίου και εισήγαγε επίσης την έννοια των μαγνητικών γραμμών δύναμης.

Διάνυσμα μαγνητικό πεδίο

Ένα διανυσματικό πεδίο είναι μια αντιστοίχιση που συσχετίζει κάθε σημείο στον υπό εξέταση χώρο με ένα διάνυσμα με αρχή σε αυτό το σημείο. Για παράδειγμα, το διάνυσμα ταχύτητας ανέμου in αυτή τη στιγμήΟ χρόνος ποικίλλει από σημείο σε σημείο και μπορεί να περιγραφεί από ένα διανυσματικό πεδίο (Εικ. 3).

Κλιμωτό μαγνητικό πεδίο

Εάν κάθε σημείο M μιας δεδομένης περιοχής του χώρου (τις περισσότερες φορές της διάστασης 2 ή 3) σχετίζεται με έναν ορισμένο (συνήθως πραγματικό) αριθμό u, τότε λένε ότι ένα βαθμωτό πεδίο καθορίζεται σε αυτήν την περιοχή. Με άλλα λόγια, ένα κλιμακωτό πεδίο είναι μια συνάρτηση που αντιστοιχίζει το Rn στο R (κλιμακωτή συνάρτηση ενός σημείου στο χώρο).

Ο Gennady Vasilyevich Nikolaev λέει με απλό τρόπο, δείχνει και χρησιμοποιεί απλά πειράματα για να αποδείξει την ύπαρξη ενός δεύτερου τύπου μαγνητικού πεδίου, το οποίο η επιστήμη, για κάποιο περίεργο λόγο, δεν έχει βρει. Από την εποχή του Ampere υπήρχε ακόμα η υπόθεση ότι υπάρχει. Ονόμασε το πεδίο που ανακάλυψε ο Νικολάεφ, αλλά συχνά αποκαλείται με το όνομά του. Ο Νικολάεφ έφερε τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε πλήρη αναλογία με τα συνηθισμένα μηχανικά κύματα. Τώρα η φυσική θεωρεί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ως αποκλειστικά εγκάρσια, αλλά ο Nikolaev είναι σίγουρος και αποδεικνύει ότι είναι επίσης διαμήκη ή βαθμωτά και αυτό είναι λογικό, πώς μπορεί ένα κύμα να διαδίδεται προς τα εμπρός χωρίς να έχει άμεση πίεση, αυτό είναι απλά παράλογο. Σύμφωνα με τον επιστήμονα, το διαμήκη πεδίο κρύφτηκε από την επιστήμη επίτηδες, πιθανώς στη διαδικασία έκδοσης θεωριών και σχολικών βιβλίων. Αυτό έγινε με απλή πρόθεση και ήταν συνεπές με άλλες περικοπές.

Ρύζι. 3. Διανυσματικό μαγνητικό πεδίο

Η πρώτη περικοπή που έγινε ήταν η έλλειψη χρόνου ομιλίας. Γιατί;! Γιατί ο αιθέρας είναι ενέργεια, ή μέσο που βρίσκεται υπό πίεση. Και αυτή η πίεση, αν οργανωθεί σωστά η διαδικασία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δωρεάν πηγή ενέργειας!!! Η δεύτερη τομή είναι η αφαίρεση του διαμήκους κύματος, αυτό είναι συνέπεια ότι αν ο αιθέρας είναι πηγή πίεσης, δηλαδή ενέργειας, τότε αν προσθέσετε μόνο εγκάρσια κύματα, τότε δεν απαιτείται ελεύθερη ή ελεύθερη ενέργεια.

Τότε η αντίθετη υπέρθεση των κυμάτων καθιστά δυνατή την άντληση της πίεσης του αιθέρα. Αυτή η τεχνολογία ονομάζεται συχνά σημείο μηδέν, το οποίο είναι γενικά σωστό. Βρίσκεται στο όριο της σύνδεσης του συν και του πλην (αυξημένη και χαμηλή αρτηριακή πίεση), με την επερχόμενη κίνηση των κυμάτων, μπορείτε να πάρετε τη λεγόμενη ζώνη Bloch ή απλά μια βουτιά στο μέσο (αιθέρας), όπου θα προσελκύεται πρόσθετη ενέργεια του μέσου.

Το έργο είναι μια προσπάθεια να επαναληφθούν πρακτικά μερικά από τα πειράματα που περιγράφονται στο βιβλίο του G.V Nikolaev "Σύγχρονη ηλεκτροδυναμική και οι λόγοι της παράδοξης φύσης της" και να αναπαραχθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η γεννήτρια και ο κινητήρας του Stefan Marinov.

Εμπειρία G.V. Nikolaev με μαγνήτες: Χρησιμοποιήθηκαν δύο στρογγυλοί μαγνήτες από ηχεία

Δύο επίπεδοι μαγνήτες με αντίθετους πόλους που βρίσκονται σε ένα επίπεδο. Ελκύουν το ένα το άλλο (Εικ. 4), ενώ όταν είναι κάθετα (ανεξάρτητα από τον προσανατολισμό των πόλων), δεν υπάρχει δύναμη έλξης (υπάρχει μόνο ροπή) (Εικ. 5).

Τώρα ας κόψουμε τους μαγνήτες στη μέση και ας τους συνδέσουμε σε ζευγάρια με διαφορετικούς πόλους, σχηματίζοντας μαγνήτες του αρχικού μεγέθους (Εικ. 6).

Όταν αυτοί οι μαγνήτες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο (Εικ. 7), πάλι, για παράδειγμα, θα έλκονται μεταξύ τους, ενώ όταν τοποθετηθούν κάθετα θα απωθούνται ήδη (Εικ. 8). Στην τελευταία περίπτωση, οι διαμήκεις δυνάμεις που δρουν κατά μήκος της γραμμής κοπής ενός μαγνήτη είναι μια αντίδραση στις εγκάρσιες δυνάμεις που ασκούνται πλευρικές επιφάνειεςάλλος μαγνήτης και το αντίστροφο. Η ύπαρξη διαμήκους δύναμης έρχεται σε αντίθεση με τους νόμους της ηλεκτροδυναμικής. Αυτή η δύναμη είναι το αποτέλεσμα του βαθμωτού μαγνητικού πεδίου που υπάρχει στη θέση κοπής των μαγνητών. Ένας τέτοιος σύνθετος μαγνήτης ονομάζεται siberian colia.

Ένα μαγνητικό φρεάτιο είναι ένα φαινόμενο όταν ένα διανυσματικό μαγνητικό πεδίο απωθεί, και ένα βαθμωτό μαγνητικό πεδίο έλκεται και δημιουργείται απόσταση μεταξύ τους.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. ΜΟΝΙΜΟΙ ΜΑΓΝΗΤΕΣ ΚΑΙ ΜΟΝΙΜΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ // Πρόοδοι στη σύγχρονη φυσική επιστήμη. – 2015. – Αρ. 1-8. – Σ. 1355-1357;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (ημερομηνία πρόσβασης: 04/05/2019). Φέρνουμε στην προσοχή σας περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Ακαδημία Φυσικών Επιστημών"

Τα μαγνητικά πεδία εμφανίζονται στη φύση και μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητά. Ο άντρας τους παρατήρησε χρήσιμα χαρακτηριστικά, που έμαθα να χρησιμοποιώ καθημερινή ζωή. Ποια είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου;

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

μαγνητικό πεδίο της Γης

Πώς αναπτύχθηκε το δόγμα του μαγνητικού πεδίου

Οι μαγνητικές ιδιότητες ορισμένων ουσιών παρατηρήθηκαν στην αρχαιότητα, αλλά η μελέτη τους ξεκίνησε πραγματικά μεσαιωνική Ευρώπη. Χρησιμοποιώντας μικρές βελόνες από χάλυβα, ο Γάλλος επιστήμονας Peregrine ανακάλυψε τη διασταύρωση της δύναμης μαγνητικές γραμμέςσε ορισμένα σημεία - στύλους. Μόλις τρεις αιώνες αργότερα, με οδηγό αυτή την ανακάλυψη, ο Gilbert συνέχισε να τη μελετά και στη συνέχεια υπερασπίστηκε την υπόθεσή του ότι η Γη έχει το δικό της μαγνητικό πεδίο.

Η ταχεία ανάπτυξη της θεωρίας του μαγνητισμού ξεκίνησε στις αρχές του 19ου αιώνα, όταν ο Ampere ανακάλυψε και περιέγραψε την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου στην εμφάνιση ενός μαγνητικού πεδίου και την ανακάλυψη του Faraday ηλεκτρομαγνητική επαγωγήδημιούργησε μια αντίστροφη σχέση.

Τι είναι μαγνητικό πεδίο

Το μαγνητικό πεδίο εκδηλώνεται με την επίδραση δύναμης σε ηλεκτρικά φορτία που βρίσκονται σε κίνηση ή σε σώματα που έχουν μαγνητική ροπή.

Πηγές μαγνητικού πεδίου:

1. Αγωγοί μέσω των οποίων διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα.
2. Μόνιμοι μαγνήτες;
3. Μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Πηγές μαγνητικού πεδίου

Η βασική αιτία της εμφάνισης ενός μαγνητικού πεδίου είναι πανομοιότυπη για όλες τις πηγές: τα ηλεκτρικά μικροφορτίσματα - ηλεκτρόνια, ιόντα ή πρωτόνια - έχουν τη δική τους μαγνητική ροπή ή βρίσκονται σε κατευθυντική κίνηση.

Σπουδαίος!Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία δημιουργούν αμοιβαία το ένα το άλλο, αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η σχέση καθορίζεται από τις εξισώσεις του Maxwell.

Χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου

Τα χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου είναι:

1. Μαγνητική ροή, μια κλιμακωτή ποσότητα που καθορίζει πόσες γραμμές μαγνητικού πεδίου διέρχονται από μια δεδομένη διατομή. Υποδηλώνεται με το γράμμα F. Υπολογίζεται με τον τύπο:

F = B x S x συνα,

όπου B είναι το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής, S είναι η τομή, α είναι η γωνία κλίσης του διανύσματος προς την κάθετο που σύρεται στο επίπεδο τομής. Μονάδα μέτρησης – webber (Wb);

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Μαγνητική ροή

1. Το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής (Β) δείχνει τη δύναμη που ασκείται στους φορείς φορτίου. Κατευθύνεται προς τον βόρειο πόλο, όπου δείχνει μια κανονική μαγνητική βελόνα. Η μαγνητική επαγωγή μετράται ποσοτικά σε Tesla (T).
2. Τάση MF (Ν). Καθορίζεται από τη μαγνητική διαπερατότητα διαφόρων μέσων. Στο κενό, η διαπερατότητα λαμβάνεται ως ενότητα. Η κατεύθυνση του διανύσματος τάσης συμπίπτει με την κατεύθυνση της μαγνητικής επαγωγής. Μονάδα μέτρησης – A/m.

Πώς να αναπαραστήσετε ένα μαγνητικό πεδίο

Είναι εύκολο να δούμε τις εκδηλώσεις ενός μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός μόνιμου μαγνήτη. Έχει δύο πόλους και ανάλογα με τον προσανατολισμό οι δύο μαγνήτες έλκονται ή απωθούνται. Το μαγνητικό πεδίο χαρακτηρίζει τις διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια αυτού:

1. Το MP περιγράφεται μαθηματικά ως διανυσματικό πεδίο. Μπορεί να κατασκευαστεί μέσω πολλών διανυσμάτων μαγνητικής επαγωγής Β, καθένα από τα οποία κατευθύνεται προς τον βόρειο πόλο της βελόνας της πυξίδας και έχει μήκος ανάλογα με τη μαγνητική δύναμη.
2. Ένας εναλλακτικός τρόπος αναπαράστασης αυτού είναι η χρήση γραμμών πεδίου. Αυτές οι γραμμές δεν τέμνονται ποτέ, δεν ξεκινούν ή σταματούν πουθενά, σχηματίζοντας κλειστούς βρόχους. Οι γραμμές MF συνδυάζονται σε περιοχές με πιο συχνή θέση, όπου το μαγνητικό πεδίο είναι το ισχυρότερο.

Σπουδαίος!Η πυκνότητα των γραμμών πεδίου δείχνει την ισχύ του μαγνητικού πεδίου.

Αν και το MP δεν μπορεί να φανεί στην πραγματικότητα, οι γραμμές πεδίου μπορούν εύκολα να απεικονιστούν στον πραγματικό κόσμο τοποθετώντας ρινίσματα σιδήρου στο MP. Κάθε σωματίδιο συμπεριφέρεται σαν ένας μικροσκοπικός μαγνήτης με βόρειο και νότιο πόλο. Το αποτέλεσμα είναι ένα σχέδιο παρόμοιο με τις γραμμές δύναμης. Ένα άτομο δεν είναι σε θέση να νιώσει τον αντίκτυπο του MP.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Γραμμές μαγνητικού πεδίου

Μέτρηση μαγνητικού πεδίου

Εφόσον πρόκειται για διανυσματική ποσότητα, υπάρχουν δύο παράμετροι για τη μέτρηση του MF: δύναμη και κατεύθυνση. Η κατεύθυνση μπορεί εύκολα να μετρηθεί χρησιμοποιώντας μια πυξίδα συνδεδεμένη στο πεδίο. Ένα παράδειγμα είναι μια πυξίδα που τοποθετείται στο μαγνητικό πεδίο της Γης.

Η μέτρηση άλλων χαρακτηριστικών είναι πολύ πιο δύσκολη. Τα πρακτικά μαγνητόμετρα εμφανίστηκαν μόλις τον 19ο αιώνα. Τα περισσότερα από αυτά λειτουργούν χρησιμοποιώντας τη δύναμη που αισθάνεται το ηλεκτρόνιο καθώς κινείται κατά μήκος του MP.

Jpg?x15027" alt="Μαγνητόμετρο" width="414" height="600">!}

Μαγνητόμετρο

Η πολύ ακριβής μέτρηση μικρών μαγνητικών πεδίων έχει καταστεί πρακτικά εφικτή από την ανακάλυψη της γιγαντιαίας μαγνητοαντίστασης σε στρωματοποιημένα υλικά το 1988. Αυτή η ανακάλυψη στη θεμελιώδη φυσική εφαρμόστηκε γρήγορα στη μαγνητική τεχνολογία σκληρό δίσκογια την αποθήκευση δεδομένων σε υπολογιστές, οδηγώντας σε χιλιοπλάσια αύξηση της χωρητικότητας αποθήκευσης μέσα σε λίγα μόλις χρόνια.

Σε γενικά αποδεκτά συστήματα μέτρησης, το MP μετριέται σε δοκιμές (T) ή gauss (G). 1 T = 10000 Gs. Το Gauss χρησιμοποιείται συχνά επειδή ο Tesla είναι πολύ μεγάλο πεδίο.

Ενδιαφέρων.Ένας μικρός μαγνήτης σε ένα ψυγείο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο ίσο με 0,001 Tesla και το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι κατά μέσο όρο 0,00005 Tesla.

Η φύση του μαγνητικού πεδίου

Ο μαγνητισμός και τα μαγνητικά πεδία είναι εκδηλώσεις ηλεκτρομαγνητικής δύναμης. Υπάρχουν δύο πιθανούς τρόπους, πώς να οργανώσετε το ενεργειακό φορτίο σε κίνηση και, κατά συνέπεια, το μαγνητικό πεδίο.

Το πρώτο είναι να συνδέσετε το καλώδιο σε μια πηγή ρεύματος, σχηματίζεται ένα MF γύρω από αυτό.

Σπουδαίος!Καθώς το ρεύμα (ο αριθμός των φορτίσεων σε κίνηση) αυξάνεται, το MP αυξάνεται αναλογικά. Καθώς απομακρύνεστε από το καλώδιο, το πεδίο μειώνεται ανάλογα με την απόσταση. Αυτό περιγράφεται από τον νόμο του Ampere.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Ο νόμος του Ampere

Ορισμένα υλικά που έχουν υψηλότερη μαγνητική διαπερατότητα είναι ικανά να συγκεντρώνουν μαγνητικά πεδία.

Δεδομένου ότι το μαγνητικό πεδίο είναι διάνυσμα, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η κατεύθυνσή του. Για συνηθισμένο ρεύμα που διαρρέει ένα ευθύ σύρμα, η κατεύθυνση μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χεριού.

Για να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα, πρέπει να φανταστείτε ότι το σύρμα είναι τυλιγμένο δεξιόστροφοςκαι ο αντίχειρας δείχνει την κατεύθυνση του ρεύματος. Στη συνέχεια, τα τέσσερα υπόλοιπα δάχτυλα θα δείξουν την κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής γύρω από τον αγωγό.

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Κανόνας του δεξιού χεριού

Ο δεύτερος τρόπος για να δημιουργήσετε ένα μαγνητικό πεδίο είναι να χρησιμοποιήσετε το γεγονός ότι σε ορισμένες ουσίες εμφανίζονται ηλεκτρόνια που έχουν τη δική τους μαγνητική ροπή. Έτσι λειτουργούν οι μόνιμοι μαγνήτες:

1. Αν και τα άτομα έχουν συχνά πολλά ηλεκτρόνια, ως επί το πλείστον συνδέονται έτσι ώστε το συνολικό μαγνητικό πεδίο του ζεύγους να ακυρώνεται. Δύο ηλεκτρόνια που ζευγαρώνονται με αυτόν τον τρόπο λέγεται ότι έχουν αντίθετο σπιν. Επομένως, για να μαγνητίσετε κάτι, χρειάζεστε άτομα που έχουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια με το ίδιο σπιν. Για παράδειγμα, ο σίδηρος έχει τέσσερα τέτοια ηλεκτρόνια και είναι κατάλληλος για την κατασκευή μαγνητών.
2. Τα δισεκατομμύρια ηλεκτρονίων που βρίσκονται στα άτομα μπορούν να προσανατολιστούν τυχαία και δεν θα υπάρχει συνολική MF, ανεξάρτητα από το πόσα ασύζευκτα ηλεκτρόνια έχει το υλικό. Πρέπει να είναι σταθερό σε χαμηλές θερμοκρασίες για να παρέχει έναν γενικό προτιμώμενο προσανατολισμό των ηλεκτρονίων. Η υψηλή μαγνητική διαπερατότητα προκαλεί τη μαγνήτιση τέτοιων ουσιών υπό ορισμένες συνθήκες εκτός της επίδρασης των μαγνητικών πεδίων. Αυτά είναι σιδηρομαγνητικά.
3. Άλλα υλικά ενδέχεται να εκτίθενται μαγνητικές ιδιότητεςπαρουσία εξωτερικού βουλευτή. Το εξωτερικό πεδίο χρησιμεύει για την ευθυγράμμιση όλων των σπιν ηλεκτρονίων, τα οποία εξαφανίζονται μετά την αφαίρεση του MF. Αυτές οι ουσίες είναι παραμαγνητικές. Το μέταλλο μιας πόρτας ψυγείου είναι ένα παράδειγμα παραμαγνητικού υλικού.

μαγνητικό πεδίο της Γης

Η γη μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή πλακών πυκνωτών, το φορτίο των οποίων έχει το αντίθετο πρόσημο: "μείον" - στο επιφάνεια της γηςκαι «συν» – στην ιονόσφαιρα. Ανάμεσά τους είναι ατμοσφαιρικός αέραςως μονωτικό παρέμβυσμα. Ο γιγαντιαίος πυκνωτής διατηρεί σταθερό φορτίο λόγω της επίδρασης του MF της γης. Χρησιμοποιώντας αυτή τη γνώση, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα σχέδιο για τη λήψη ηλεκτρικής ενέργειας από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Είναι αλήθεια ότι το αποτέλεσμα θα είναι τιμές χαμηλής τάσης.

Πρέπει να πάρετε:

• συσκευή γείωσης?
• σύρμα;
• Μετασχηματιστής Tesla ικανός να παράγει ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας και να δημιουργεί εκκένωση κορώνας, ιονίζοντας τον αέρα.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">

Πηνίο Tesla

Το πηνίο Tesla θα λειτουργεί ως εκπομπός ηλεκτρονίων. Ολόκληρη η κατασκευή είναι συνδεδεμένη μεταξύ τους και για να εξασφαλιστεί επαρκής διαφορά δυναμικού, ο μετασχηματιστής πρέπει να ανυψωθεί σε σημαντικό ύψος. Έτσι, θα δημιουργηθεί ηλεκτρικό κύκλωμα, μέσω του οποίου θα ρέει μικρό ρεύμα. Παίρνω μεγάλο αριθμόδεν είναι δυνατή η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιώντας αυτήν τη συσκευή.

Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός κυριαρχούν σε πολλούς από τους κόσμους γύρω μας, από τις πιο θεμελιώδεις διαδικασίες στη φύση έως τις ηλεκτρονικές συσκευές αιχμής.

Βίντεο