Ელექტრო სადენები მაგნიტური ველი

მაგნიტური ველები, ისევე როგორც ელექტრული ველები, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გრაფიკულად გამოყენებით ელექტრო სადენები. მაგნიტური ველის ხაზი, ან მაგნიტური ველის ინდუქციის ხაზი, არის ხაზი, რომლის ტანგენტი თითოეულ წერტილში ემთხვევა მაგნიტური ველის ინდუქციური ვექტორის მიმართულებას.

ა)	ბ)	ვ)

ბრინჯი. 1.2. პირდაპირი დენის მაგნიტური ველის ხაზები (a),

წრიული დენი (ბ), სოლენოიდი (c)

ძალის მაგნიტური ხაზები, ისევე როგორც ელექტრული ხაზები, არ იკვეთება. ისინი შედგენილია ისეთი სიმკვრივით, რომ ხაზების რაოდენობა, რომლებიც გადაკვეთენ ერთეულ ზედაპირს მათზე პერპენდიკულარულად, უდრის (ან პროპორციულია) მაგნიტუდის მაგნიტუდის მაგნიტუდის მაგნიტუდის მოცემულ ადგილას.

ნახ. 1.2, ანაჩვენებია პირდაპირი დენის საველე ხაზები, რომლებიც წარმოადგენს კონცენტრულ წრეებს, რომელთა ცენტრი განლაგებულია დენის ღერძზე და მიმართულება განისაზღვრება მარჯვენა ხრახნიანი წესით (გამტარში დენი მიმართულია წამკითხველისკენ).

მაგნიტური ინდუქციური ხაზების „გამოვლენა“ შესაძლებელია რკინის ფილების გამოყენებით, რომლებიც მაგნიტიზდებიან შესასწავლ ველში და იქცევიან როგორც პატარა მაგნიტური ნემსები. ნახ. 1.2, ბნაჩვენებია წრიული დენის მაგნიტური ველის ხაზები. სოლენოიდის მაგნიტური ველი ნაჩვენებია ნახ. 1.2, ვ.

მაგნიტური ველის ხაზები დახურულია. ძალის დახურული ხაზების მქონე ველებს უწოდებენ მორევის ველები. აშკარაა, რომ მაგნიტური ველი არის მორევის ველი. ეს არის მნიშვნელოვანი განსხვავება მაგნიტურ ველსა და ელექტროსტატიკურ ველს შორის.

ელექტროსტატიკურ ველში ძალის ხაზები ყოველთვის ღიაა: ისინი იწყება და მთავრდება ელექტრული მუხტებით. ძალის მაგნიტურ ხაზებს არც დასაწყისი აქვთ და არც დასასრული. ეს შეესაბამება იმ ფაქტს, რომ ბუნებაში არ არსებობს მაგნიტური მუხტი.

1.4. ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონი

ფრანგმა ფიზიკოსებმა ჟ. ბიოტმა და ფ. სავარდმა 1820 წელს ჩაატარეს გამოკვლევა თხელ მავთულხლართებში გამავალი დენებისაგან შექმნილი მაგნიტური ველების შესახებ. სხვადასხვა ფორმები. ლაპლასმა გააანალიზა ბიოტისა და სავარტის მიერ მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემები და დაადგინა ურთიერთობა, რომელსაც ბიოტ-სავარტ-ლაპლასის კანონი ეწოდა.

ამ კანონის თანახმად, ნებისმიერი დენის მაგნიტური ველის ინდუქცია შეიძლება გამოითვალოს დენის ცალკეული ელემენტარული მონაკვეთებით შექმნილი მაგნიტური ველის ინდუქციების ვექტორული ჯამის (ზედაპირის) სახით. სიგრძის მიმდინარე ელემენტის მიერ შექმნილი ველის მაგნიტური ინდუქციისთვის ლაპლასმა მიიღო ფორმულა:

, (1.3)

სად არის ვექტორი, მოდული, რომელიც უდრის გამტარ ელემენტის სიგრძეს და ემთხვევა დენს მიმართულებით (ნახ. 1.3); – რადიუსის ვექტორი შედგენილი ელემენტიდან იმ წერტილამდე, სადაც ის განისაზღვრება; – რადიუსის ვექტორის მოდული.

1. მაგნიტური ველის, ისევე როგორც ელექტრული ველის თვისებების აღწერას ხშირად დიდად უწყობს ხელს ამ ველის ე.წ. ველის ხაზების გათვალისწინება. განმარტებით, ძალის მაგნიტური ხაზები არის ხაზები, რომელთა ტანგენტის მიმართულება ველის თითოეულ წერტილში ემთხვევა ველის სიძლიერის მიმართულებას იმავე წერტილში. ამ წრფეების დიფერენციალურ განტოლებას აშკარად ექნება ფორმის განტოლება (10.3)]

მაგნიტური ველის ხაზები, ისევე როგორც ელექტრული ხაზები, ჩვეულებრივ შედგენილია ისე, რომ ველის ნებისმიერ მონაკვეთში ხაზების რაოდენობა, რომლებიც კვეთენ მათზე პერპენდიკულარული ერთი ზედაპირის ფართობს, შეძლებისდაგვარად, პროპორციულია ამ ველის სიძლიერისა. ფართობი; თუმცა, როგორც ქვემოთ დავინახავთ, ეს მოთხოვნა ყოველთვის არ არის შესაძლებელი.

2 (3.6) განტოლების საფუძველზე

ჩვენ მივედით შემდეგ დასკვნამდე § 10: ძალის ელექტრული ხაზები შეიძლება დაიწყოს ან დასრულდეს მხოლოდ ველის იმ წერტილებში, სადაც განლაგებულია ელექტრული მუხტები. გაუსის თეორემის გამოყენებით (17 მაგნიტური ვექტორის ნაკადზე, ჩვენ, განტოლების (47.1) საფუძველზე ვიღებთ

ამრიგად, ნაკადისგან განსხვავებით ელექტრო ვექტორიმაგნიტური ვექტორის ნაკადი თვითნებურად დახურულ ზედაპირზე ყოველთვის ნულის ტოლია. ეს პოზიცია არის მათემატიკური გამოხატულება იმისა, რომ ელექტრული მუხტების მსგავსი მაგნიტური მუხტები არ არსებობს: მაგნიტური ველი აღგზნებულია არა მაგნიტური მუხტებით, არამედ ელექტრული მუხტების მოძრაობით (ანუ დენებით). ამ პოზიციიდან და (53.2) განტოლების (3.6) განტოლებასთან შედარების საფუძველზე, § 10-ში მოცემული მსჯელობით ადვილია იმის შემოწმება, რომ მაგნიტური ველის ხაზები არ შეიძლება დაიწყოს და დასრულდეს ველის რომელიმე წერტილში.

3. ამ გარემოებიდან ჩვეულებრივ გამოდის დასკვნა, რომ ძალის მაგნიტური ხაზები, ელექტრული ხაზებისგან განსხვავებით, უნდა იყოს დახურული ხაზები ან გადავიდეს უსასრულობიდან უსასრულობამდე.

მართლაც, ორივე ეს შემთხვევა შესაძლებელია. § 42-ის 25-ე ამოცანის ამოხსნის შედეგების მიხედვით, ძალის ხაზები უსასრულო მართკუთხა დენის ველში არის წრეები, რომლებიც პერპენდიკულარულია დენზე, ცენტრით მიმდინარე ღერძზე. მეორე მხრივ (იხ. ამოცანა 26), მაგნიტური ვექტორის მიმართულება წრიული დენის ველში მიმდინარე ღერძზე მდებარე ყველა წერტილში ემთხვევა ამ ღერძის მიმართულებას. ამრიგად, წრიული დენის ღერძი ემთხვევა უსასრულობიდან უსასრულობამდე მიმავალ ძალის ხაზს; ნახაზი ნაჩვენებია ნახ. 53, არის წრიული დენის მონაკვეთი მერიდიონალური სიბრტყით (ანუ სიბრტყე

დენის სიბრტყეზე პერპენდიკულარული და მის ცენტრში გამავალი), რომელზედაც ამ დენის ძალის ხაზები ნაჩვენებია წყვეტილი ხაზებით.

თუმცა შესაძლებელია მესამე შემთხვევაც, რომელსაც ყოველთვის არ აქცევენ ყურადღებას, კერძოდ: ძალის ხაზს შეიძლება ჰქონდეს არც დასაწყისი და არც დასასრული და ამავე დროს არ იყოს დახურული და არ გადავიდეს უსასრულობიდან უსასრულობაში. ეს ხდება იმ შემთხვევაში, თუ ველის ხაზი ავსებს გარკვეულ ზედაპირს და, უფრო მეტიც, იყენებს მათემატიკური ტერმინი, ყველგან მჭიდროდ ავსებს. ამის ახსნის ყველაზე მარტივი გზა არის კონკრეტული მაგალითი.

4. განვიხილოთ ორი დენის ველი - წრიული ბრტყელი დენი და უსასრულო სწორხაზოვანი დენი, რომელიც გადის დენის ღერძის გასწვრივ (სურ. 54). თუ არსებობდა მხოლოდ ერთი დენი, მაშინ ამ დენის ველის ხაზები განლაგებული იქნებოდა მერიდიონულ სიბრტყეში და ექნებოდა წინა ფიგურაში ნაჩვენები გარეგნობა. განვიხილოთ ერთ-ერთი ასეთი ხაზი, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 54 წყვეტილი ხაზი. მის მსგავსი ყველა წრფის ერთობლიობა, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნას მერიდიალური სიბრტყის ღერძის გარშემო ბრუნვით, ქმნის გარკვეული რგოლის ან ტორუსის ზედაპირს (სურ. 55).

მართკუთხა დენის ველის ხაზები კონცენტრული წრეებია. მაშასადამე, თითოეულ წერტილში ზედაპირი ორივე ტანგენსია ამ ზედაპირზე; მაშასადამე, მიღებული ველის სიძლიერის ვექტორიც მასზე ტანგენტია. ეს ნიშნავს, რომ თითოეული ველის ხაზი, რომელიც გადის ზედაპირის ერთ წერტილში, უნდა იყოს ამ ზედაპირზე ყველა წერტილით. ეს ხაზი აშკარად იქნება ხვეული ხაზი

ტორუსის ზედაპირი დამოკიდებული იქნება მიმდინარე სიძლიერეების თანაფარდობაზე და ზედაპირის პოზიციაზე და ფორმაზე. ზოგადად რომ ვთქვათ, როგორც ხაზი გრძელდება, მისი ახალი შემობრუნებები იქნება წინა მოხვევებს შორის. ხაზის შეუზღუდავი გაგრძელებით, ის მიახლოვდება ნებისმიერ წერტილს, როგორც სასურველია, მაგრამ აღარასოდეს დაუბრუნდება მას. და ეს ნიშნავს, რომ დახურული დარჩენით, ეს ხაზი მჭიდროდ შეავსებს ტორუსის ზედაპირს ყველგან.

5. იმისათვის, რომ მკაცრად დავამტკიცოთ ძალის ღია ხაზების არსებობის შესაძლებლობა, ტორუსის ზედაპირზე შემოგვაქვს ორთოგონალური მრუდი კოორდინატები y (მერიდული სიბრტყის აზიმუტი) და (პოლარული კუთხე მერიდიალურ სიბრტყეში წვეროსთან მდებარე ამ სიბრტყის კვეთა რგოლის ღერძთან - სურ. 54).

ველის სიძლიერე ტორუსის ზედაპირზე არის მხოლოდ ერთი კუთხის ფუნქცია, ვექტორი მიმართულია ამ კუთხის გაზრდის (ან კლების) მიმართულებით, ხოლო ვექტორი კუთხის გაზრდის (ან კლების) მიმართულებით. იყოს მოცემული ზედაპირის წერტილის მანძილი ტორუსის ცენტრალური ხაზიდან, მისი დაშორება დენის ვერტიკალური ღერძიდან, როგორც ადვილად ჩანს, ხაზის სიგრძის ელემენტი გამოიხატება ფორმულით.

შესაბამისად დიფერენციალური განტოლებაძალის ხაზები [იხ. განტოლება (53.1)] ზედაპირზე მიიღებს ფორმას

იმის გათვალისწინებით, რომ ისინი პროპორციულია მიმდინარე ძლიერებისა და ინტეგრირებულნი, ჩვენ ვიღებთ

სადაც არის კუთხის გარკვეული ფუნქცია .

იმისათვის, რომ ხაზი დაიხუროს, ანუ ის დაბრუნდეს საწყის წერტილში, აუცილებელია, რომ ტორუსის ირგვლივ წრფის ბრუნთა გარკვეული რიცხვი შეესაბამებოდეს ვერტიკალური ღერძის გარშემო შემობრუნებების მთელ რიცხვს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აუცილებელია ორი მთელი რიცხვის პოვნა ისეთი, რომ კუთხის ზრდა შეესაბამებოდეს კუთხის ზრდას.

ახლა გავითვალისწინოთ რა არის წერტილის მქონე კუთხის პერიოდული ფუნქციის ინტეგრალი, როგორც ცნობილია, ინტეგრალი

პერიოდული ფუნქციის ზოგად შემთხვევაში არის პერიოდული ფუნქციისა და წრფივი ფუნქციის ჯამი. ნიშნავს,

სადაც K არის გარკვეული მუდმივი, არის ფუნქცია წერტილით.

წინა განტოლებაში ამის შეყვანით, ჩვენ ვიღებთ პირობას ველის ხაზების დახურვისთვის ტორუსის ზედაპირზე.

აქ K არის სიდიდე, რომელიც არ არის დამოკიდებული. ცხადია, ამ პირობის დამაკმაყოფილებელი ქუსლების ორი მთელი რიცხვი შეიძლება მოიძებნოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ რაოდენობა - K არის რაციონალური რიცხვი (მთლიანი ან წილადი); ეს მოხდება მხოლოდ მიმდინარე ძალებს შორის გარკვეული ურთიერთობისთვის, ზოგადად, K იქნება ირაციონალური სიდიდე და, შესაბამისად, განსახილველი ტორუსის ზედაპირზე ძალის ხაზები ღია იქნება. თუმცა, ამ შემთხვევაშიც კი, ყოველთვის არის შესაძლებელი მთელი რიცხვის არჩევა ისე, რომ იგი არ განსხვავდებოდეს გარკვეული რიცხვისგან, რაც ნიშნავს, რომ ძალის ღია ხაზი, საკმარისი რაოდენობის რევოლუციების შემდეგ, მიუახლოვდება ველის ნებისმიერი წერტილი, რომელიც ერთხელ გაიარა. ანალოგიურად, შეიძლება აჩვენოს, რომ ეს ხაზი, საკმარისი რაოდენობის ბრუნვის შემდეგ, მიახლოვდება, როგორც სასურველია, ნებისმიერ წინასწარ განსაზღვრულ წერტილს ზედაპირზე, და ეს ნიშნავს, რომ იგი მჭიდროდ ავსებს ამ ზედაპირს ყველგან.

6. ძალის ღია მაგნიტური ხაზების არსებობა, რომლებიც ყველგან მჭიდროდ ავსებენ გარკვეულ ზედაპირს, აშკარად შეუძლებელს ხდის ზუსტად გრაფიკული გამოსახულებაველები ამ ხაზების გამოყენებით. კერძოდ, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი მოთხოვნის დაკმაყოფილება, რომ ხაზების რაოდენობა, რომლებიც კვეთენ მათზე პერპენდიკულარულ ერთეულ ფართობს, პროპორციული იყოს ამ არეზე ველის სიძლიერისა. ასე, მაგალითად, ახლახან განხილულ შემთხვევაში, იგივე ღია ხაზი გადაკვეთს ნებისმიერ სასრულ ფართობს, რომელიც კვეთს რგოლის ზედაპირს უსასრულოდ რამდენჯერმე.

თუმცა, სათანადო სიფრთხილით, ძალის ხაზების კონცეფციის გამოყენება, თუმცა მიახლოებითი, მაინც მოსახერხებელი და ვიზუალური გზაა მაგნიტური ველის აღსაწერად.

7. განტოლების (47.5) მიხედვით, მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორის მიმოქცევა მრუდის გასწვრივ, რომელიც არ ფარავს დენებს, ტოლია ნულის ტოლი, ხოლო მრუდის გასწვრივ ცირკულაცია, რომელიც ფარავს დენებს, ტოლია გამრავლებული სიძლიერეების ჯამზე. დაფარული დენები (აღებულია შესაბამისი ნიშნებით). ვექტორის ცირკულაცია ველის ხაზის გასწვრივ არ შეიძლება იყოს ნულის ტოლი (ველის ხაზისა და ვექტორის სიგრძის ელემენტის პარალელურობის გამო, მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად დადებითია). შესაბამისად, თითოეული დახურული მაგნიტური ველის ხაზი უნდა ფარავდეს დენის მატარებელ გამტარებელს მაინც. უფრო მეტიც, ძალის ღია ხაზები, რომლებიც მჭიდროდ ავსებენ გარკვეულ ზედაპირს (თუ ისინი არ გადადიან უსასრულობიდან უსასრულობამდე), ასევე უნდა შემოიფარგლოს დინებების გარშემო, ვექტორული ინტეგრალი ამ ხაზის თითქმის დახურულ შემობრუნებაზე არსებითად დადებითია. მაშასადამე, დახურული კონტურის გასწვრივ მიმოქცევა, რომელიც მიიღება ამ შემობრუნებიდან, თვითნებურად მცირე სეგმენტის დამატებით, რომელიც მას ხურავს, არის ნულოვანი. შესაბამისად, ამ წრეში უნდა შეაღწიოს დენი.

> მაგნიტური ველის ხაზები

როგორ განვსაზღვროთ მაგნიტური ველის ხაზები: მაგნიტური ველის ხაზების სიძლიერისა და მიმართულებების დიაგრამა, კომპასის გამოყენებით მაგნიტური პოლუსების დასადგენად, ნახაზი.

მაგნიტური ველის ხაზებისასარგებლოა მაგნიტური ველის სიძლიერისა და მიმართულების ვიზუალურად ჩვენებისთვის.

სასწავლო მიზანი

• დაუკავშირეთ მაგნიტური ველის სიძლიერე მაგნიტური ველის ხაზების სიმკვრივეს.

ძირითადი პუნქტები

• მაგნიტური ველის მიმართულება აჩვენებს კომპასის ნემსებს, რომლებიც ეხება მაგნიტური ველის ხაზებს ნებისმიერ მითითებულ წერტილში.
• B ველის სიძლიერე უკუპროპორციულია ხაზებს შორის მანძილის მიმართ. ის ასევე ზუსტად პროპორციულია ხაზების რაოდენობის ერთეულ ფართობზე. ერთი ხაზი არასოდეს კვეთს მეორეს.
• მაგნიტური ველი უნიკალურია სივრცის ყველა წერტილში.
• ხაზები არ წყდება და ქმნის დახურულ მარყუჟებს.
• ხაზები გადაჭიმულია ჩრდილოეთიდან სამხრეთ პოლუსამდე.

Ვადები

• მაგნიტური ველის ხაზები არის მაგნიტური ველის სიდიდისა და მიმართულების გრაფიკული გამოსახულება.
• B ველი არის მაგნიტური ველის სინონიმი.

მაგნიტური ველის ხაზები

ამბობენ, რომ ბავშვობაში ალბერტ აინშტაინს უყვარდა კომპასის ყურება და ფიქრობდა იმაზე, თუ როგორ გრძნობდა ნემსი ძალას პირდაპირი ფიზიკური კონტაქტის გარეშე. ღრმა ფიქრმა და სერიოზულმა ინტერესმა განაპირობა ის, რომ ბავშვი გაიზარდა და შექმნა საკუთარი რევოლუციური თეორიაფარდობითობა.

ვინაიდან მაგნიტური ძალები გავლენას ახდენენ დისტანციებზე, ჩვენ ვიანგარიშებთ მაგნიტურ ველებს ამ ძალების წარმოსადგენად. ხაზოვანი გრაფიკა სასარგებლოა მაგნიტური ველის სიძლიერისა და მიმართულების ვიზუალიზაციისთვის. ხაზების გახანგრძლივება მიუთითებს კომპასის ნემსის ჩრდილოეთ ორიენტაციაზე. მაგნიტურს უწოდებენ B ველს.

(ა) - თუ პატარა კომპასი გამოიყენება მაგნიტური ველის შესადარებლად მაგნიტის გარშემო, ის აჩვენებს სწორ მიმართულებას ჩრდილოეთ პოლუსიდან სამხრეთ პოლუსამდე. (ბ) – ისრების დამატება ქმნის მაგნიტური ველის უწყვეტ ხაზებს. სიძლიერე პროპორციულია ხაზების სიახლოვის. (გ) - თუ თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ მაგნიტის შიდა მხარე, ხაზები გამოჩნდება დახურული მარყუჟების სახით

არაფერია რთული საგნის მაგნიტური ველის შედარებაში. პირველ რიგში, გამოთვალეთ მაგნიტური ველის სიძლიერე და მიმართულება რამდენიმე ადგილას. მონიშნეთ ეს წერტილები ვექტორებით, რომლებიც მიუთითებენ ადგილობრივი მაგნიტური ველის მიმართულებით მისი სიძლიერის პროპორციული სიდიდით. თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ ისრები მაგნიტური ველის ხაზების შესაქმნელად. მიმართულება ნებისმიერ წერტილში იქნება უახლოესი ველის ხაზების მიმართულების პარალელურად, ხოლო ადგილობრივი სიმკვრივე შეიძლება იყოს სიძლიერის პროპორციული.

მაგნიტური ველის ხაზები ჰგავს კონტურულ ხაზებს ტოპოგრაფიული რუკები, რადგან ისინი რაღაც უწყვეტს აჩვენებენ. მაგნეტიზმის მრავალი კანონი შეიძლება ჩამოყალიბდეს გამოყენებით მარტივი ცნებები, ისევე როგორც ველის ხაზების რაოდენობა ზედაპირზე.

მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულება წარმოდგენილია მაგნიტის ზოლის ზემოთ მოთავსებულ ქაღალდზე რკინის ნარჩენების გასწორებით

ხაზების ჩვენებაზე გავლენას ახდენს სხვადასხვა ფენომენი. მაგალითად, მაგნიტური ველის ხაზზე რკინის ნარჩენები ქმნის ხაზებს, რომლებიც შეესაბამება მაგნიტურ ხაზებს. ისინი ასევე ვიზუალურად არიან გამოსახული ავრორაში.

ველში გაგზავნილი პატარა კომპასი მოერგება ველის ხაზის პარალელურად, ჩრდილოეთ პოლუსზე მიმართული E.

მინიატურული კომპასები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ველების დემონსტრირებისთვის. (ა) - წრიული დენის მარყუჟის მაგნიტური ველი მაგნიტურს წააგავს. (ბ) - გრძელი და სწორი მავთული ქმნის ველს მაგნიტური ველის ხაზებით, რომლებიც ქმნის წრიულ მარყუჟებს. (გ) - როდესაც მავთული ქაღალდის სიბრტყეშია, ველი ქაღალდის პერპენდიკულურად გამოდის. გაითვალისწინეთ რომელი სიმბოლოებია გამოყენებული ყუთისთვის, რომელიც მიუთითებს შიგნით და გარეთ

მაგნიტური ველების დეტალური შესწავლა დაეხმარა რამდენიმე მნიშვნელოვანი წესის გამოყვანას:

• მაგნიტური ველის მიმართულება ეხება ველის ხაზს სივრცის ნებისმიერ წერტილში.
• ველის სიძლიერე პროპორციულია ხაზის სიახლოვის. ის ასევე ზუსტად პროპორციულია ხაზების რაოდენობის ერთეულ ფართობზე.
• მაგნიტური ველის ხაზები არასოდეს ეჯახება, რაც ნიშნავს, რომ სივრცის ნებისმიერ წერტილში მაგნიტური ველი უნიკალური იქნება.
• ხაზები რჩება უწყვეტი და მიემართება ჩრდილოეთიდან სამხრეთ პოლუსამდე.

ბოლო წესი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ბოძები არ შეიძლება განცალკევდეს. და ეს განსხვავდება ელექტრული ველის ხაზებისგან, რომლებშიც დასასრული და დასაწყისი აღინიშნება დადებითი და უარყოფითი მუხტებით.

ეჭვგარეშეა, მაგნიტური ველის ხაზები ახლა ყველასთვის ცნობილია. სკოლაში მაინც მათი გამოვლინება ფიზიკის გაკვეთილებზე ვლინდება. გახსოვთ, როგორ მოათავსა მასწავლებელმა ფურცლის ქვეშ მუდმივი მაგნიტი (ან თუნდაც ორი, რომელიც აერთიანებდა მათი ბოძების ორიენტაციას) და ზემოდან დაასხა შრომის მომზადების კლასიდან ამოღებული ლითონის ნარჩენები? სავსებით გასაგებია, რომ ლითონი ფურცელზე უნდა ეჭირა, მაგრამ რაღაც უცნაური შეიმჩნევა - აშკარად ჩანდა ხაზები, რომლებზეც ნახერხი იყო გაწყობილი. გთხოვთ გაითვალისწინოთ - არა თანაბრად, არამედ ზოლებით. ეს არის მაგნიტური ველის ხაზები. უფრო სწორად, მათი გამოვლინება. რა მოხდა მაშინ და როგორ შეიძლება ამის ახსნა?

დავიწყოთ შორიდან. ჩვენთან თანაარსებობს ფიზიკურ და ხილულ სამყაროში. განსაკუთრებული სახისმატერია - მაგნიტური ველი. ის უზრუნველყოფს გადაადგილების ურთიერთქმედებას ელემენტარული ნაწილაკებიან უფრო დიდი სხეულები, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი ან ბუნებრივი ელექტრო და არა მხოლოდ ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული, არამედ ხშირად წარმოქმნიან საკუთარ თავს. მაგალითად, მავთული, რომლის მეშვეობითაც მიედინება ელექტროობა, ქმნის მაგნიტური ველის ხაზებს თავის გარშემო. ასევე საპირისპიროა: მაგნიტური ველების ალტერნატიული ველის ეფექტი დახურულ გამტარ წრეზე ქმნის მასში მუხტის მატარებლების მოძრაობას. ეს უკანასკნელი ქონება გამოიყენება გენერატორებში, რომლებიც ელექტროენერგიას აწვდიან ყველა მომხმარებელს. თვალსაჩინო მაგალითიელექტრომაგნიტური ველები - სინათლე.

მაგნიტური ველის ხაზები დირიჟორის გარშემო ბრუნავს ან, რაც ასევე მართალია, ხასიათდება მაგნიტური ინდუქციის მიმართული ვექტორით. ბრუნვის მიმართულება განისაზღვრება გიმლეტის წესით. მითითებული ხაზები კონვენციურია, რადგან ველი თანაბრად ვრცელდება ყველა მიმართულებით. საქმე ის არის, რომ ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს უსასრულო რაოდენობის ხაზების სახით, რომელთაგან ზოგიერთს უფრო გამოხატული დაძაბულობა აქვს. ამიტომაც გარკვეული „ხაზები“ აშკარად ჩანს ნახერხში. საინტერესოა, რომ მაგნიტური ველის ხაზები არასოდეს წყდება, ამიტომ შეუძლებელია ცალსახად თქმა სად არის დასაწყისი და სად დასასრული.

Როდესაც მუდმივი მაგნიტი(ან მსგავსი ელექტრომაგნიტი), ყოველთვის არის ორი პოლუსი, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ ჩრდილოეთს და სამხრეთს. ამ შემთხვევაში ნახსენები ხაზები არის რგოლები და ოვალები, რომლებიც აკავშირებს ორივე ბოძს. ზოგჯერ ეს აღწერილია ურთიერთქმედების მონოპოლების თვალსაზრისით, მაგრამ შემდეგ წარმოიქმნება წინააღმდეგობა, რომლის მიხედვითაც მონოპოლების გამიჯვნა შეუძლებელია. ანუ, მაგნიტის გაყოფის ნებისმიერი მცდელობა გამოიწვევს რამდენიმე ბიპოლარული ნაწილის გამოჩენას.

ველის ხაზების თვისებები დიდ ინტერესს იწვევს. ჩვენ უკვე ვისაუბრეთ უწყვეტობაზე, მაგრამ პრაქტიკული ინტერესია გამტარში ელექტრული დენის შექმნის შესაძლებლობა. ამის მნიშვნელობა შემდეგია: თუ გამტარი კონტური გადაკვეთილია ხაზებით (ან თავად გამტარი მოძრაობს მაგნიტურ ველში), მაშინ დამატებითი ენერგია მიეწოდება ელექტრონებს მასალის ატომების გარე ორბიტებში, რაც მათ საშუალებას აძლევს დაიწყეთ დამოუკიდებელი მიმართული მოძრაობა. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მაგნიტური ველი თითქოს „აოკებს“ დამუხტულ ნაწილაკებს ბროლის გისოსი. ეს ფენომენიმიიღო სახელი ელექტრომაგნიტური ინდუქციადა ამჟამად არის პირველადი ელექტროენერგიის მიღების მთავარი გზა. იგი ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა ინგლისელმა ფიზიკოსმა მაიკლ ფარადეიმ 1831 წელს.

მაგნიტური ველების შესწავლა ჯერ კიდევ 1269 წელს დაიწყო, როდესაც პ. პერეგრინუსმა აღმოაჩინა სფერული მაგნიტის ურთიერთქმედება ფოლადის ნემსებთან. თითქმის 300 წლის შემდეგ, W. G. Colchester ვარაუდობს, რომ ის იყო უზარმაზარი მაგნიტი ორი პოლუსით. გარდა ამისა, მაგნიტური ფენომენები შეისწავლეს ისეთი ცნობილი მეცნიერების მიერ, როგორებიცაა ლორენცი, მაქსველი, ამპერი, აინშტაინი და ა.შ.

მაგნიტური ველი - ძალა ველი , მოქმედებს მოძრავ ელექტრული მუხტებზე და სხეულებზე მაგნიტური მომენტი, მიუხედავად მათი მოძრაობის მდგომარეობისა;მაგნიტური ელექტრომაგნიტური კომპონენტი ველები .

მაგნიტური ველის ხაზები წარმოსახვითი ხაზებია, რომელთა ტანგენტები ველის თითოეულ წერტილში ემთხვევა მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს.

მაგნიტური ველისთვის, სუპერპოზიციის პრინციპი მოქმედებს: სივრცის თითოეულ წერტილში მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი ბ∑ → B∑→ამ მომენტში შექმნილი მაგნიტური ველის ყველა წყაროს ტოლია მაგნიტური ინდუქციის ვექტორების ვექტორული ჯამი ბკ→ ბქ→შექმნილი ამ ეტაპზე მაგნიტური ველის ყველა წყაროს მიერ:

28. ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონი. მთლიანი დენის კანონი.

ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონის ფორმულირება ასეთია: როდესაც პირდაპირი დენი გადის ვაკუუმში მდებარე დახურულ მარყუჟში, მარყუჟიდან r0 მანძილზე მდებარე წერტილისთვის, მაგნიტური ინდუქცია ექნება ფორმას.

სადაც მე არის დენი წრეში

გამა კონტური, რომლის გასწვრივ ხდება ინტეგრაცია

r0 თვითნებური წერტილი

სულ მოქმედი კანონი ეს არის კანონი, რომელიც აკავშირებს მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორისა და დენის მიმოქცევას.

მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორის მიმოქცევა წრედის გასწვრივ უდრის ამ წრედის მიერ დაფარული დენების ალგებრული ჯამის.

29. დენის გამტარის მაგნიტური ველი. წრიული დენის მაგნიტური მომენტი.

30. მაგნიტური ველის მოქმედება დენის გამტარ გამტარზე. ამპერის კანონი. დენების ურთიერთქმედება .

F = B I l sinα ,

სად α - კუთხე მაგნიტურ ინდუქციასა და დენის ვექტორებს შორის,ბ - მაგნიტური ველის ინდუქცია,მე - მიმდინარე სიძლიერე დირიჟორში,ლ - დირიჟორის სიგრძე.

დენების ურთიერთქმედება. თუ ორი მავთული უკავშირდება DC წრეს, მაშინ: სერიულად დაკავშირებული პარალელური, მჭიდროდ განლაგებული დირიჟორები ერთმანეთს უგდებენ ერთმანეთს. პარალელურად დაკავშირებული დირიჟორები იზიდავენ ერთმანეთს.

31. ელექტრული და მაგნიტური ველების მოქმედება მოძრავ მუხტზე. ლორენცის ძალა.

ლორენცის ძალა - ძალა, რომლითაც ელექტრომაგნიტური ველი კლასიკური (არაკვანტური) მიხედვით ელექტროდინამიკა მოქმედებს წერტილი დამუხტულია ნაწილაკი. ზოგჯერ ლორენცის ძალას უწოდებენ ძალას, რომელიც მოქმედებს მოძრავ ობიექტზე სიჩქარით დააკისროს მხოლოდ გარედან მაგნიტური ველი, ხშირად სრული სიძლიერე - ზოგადად ელექტრომაგნიტური ველიდან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გარედან ელექტრო და მაგნიტური ველები.

32. მაგნიტური ველის გავლენა მატერიაზე. დია-, პარა- და ფერომაგნიტები. მაგნიტური ჰისტერეზი.

ბ= ბ 0 + ბ 1

სად ბ⃗ B→ - მაგნიტური ველის ინდუქცია მატერიაში; ბ⃗ 0 B→0 - მაგნიტური ველის ინდუქცია ვაკუუმში, ბ⃗ 1 B→1 - ველის მაგნიტური ინდუქცია, რომელიც წარმოიქმნება ნივთიერების მაგნიტიზაციის გამო.

ნივთიერებები, რომელთა მაგნიტური გამტარიანობა ოდნავ ნაკლებია ერთიანობაზე (μ< 1), называются დიამაგნიტური მასალები, ოდნავ აღემატება ერთიანობას (μ > 1) - პარამაგნიტური.

ფერომაგნიტი - ნივთიერება ან მასალა, რომელშიც ფენომენი შეინიშნება ფერომაგნეტიზმი, ანუ სპონტანური მაგნიტიზაციის გამოჩენა კიურის ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე.

მაგნიტური ჰისტერეზი - ფენომენი დამოკიდებულებები ვექტორი მაგნიტიზაცია და ვექტორი მაგნიტური სიძლიერე ველები ვ ნივთიერება არა მხოლოდ საწყისი მიმაგრებული გარე ველები, მაგრამ და საწყისი ფონი ამ ნიმუშის