Kokias žinote magnetinio lauko apraiškas? Nuolatiniai magnetai, jų aprašymas ir veikimo principas

Kas yra nuolatinis magnetas? Nuolatinis magnetas yra kūnas, kuris gali ilgam laikui išlaikyti įmagnetinimą. Dėl pakartotinių tyrimų ir daugybės eksperimentų galime teigti, kad tik trys medžiagos Žemėje gali būti nuolatiniais magnetais (1 pav.).

Ryžiai. 1. Nuolatiniai magnetai. ()

Tik šios trys medžiagos ir jų lydiniai gali būti nuolatiniais magnetais, tik jie gali būti įmagnetinti ir išlaikyti tokią būseną ilgą laiką.

Nuolatiniai magnetai buvo naudojami labai seniai ir pirmiausia tai yra prietaisai, skirti orientuotis erdvėje – pirmasis kompasas buvo išrastas Kinijoje, norint naršyti dykumoje. Šiandien niekas nesiginčija dėl magnetinių adatų ar nuolatinių magnetų, jie visur naudojami telefonuose ir radijo siųstuvuose ir tiesiog įvairiuose elektros gaminiuose. Jie gali būti skirtingi: yra juostiniai magnetai (2 pav.)

Ryžiai. 2. Juostelės magnetas ()

Ir yra magnetų, kurie vadinami lanko arba pasagos formos (3 pav.)

Ryžiai. 3. Lanko magnetas ()

Nuolatinių magnetų tyrimas yra susijęs tik su jų sąveika. Magnetinį lauką gali sukurti elektros srovė ir nuolatinis magnetas, todėl pirmiausia buvo atliktas tyrimas su magnetinėmis adatomis. Jei priartinsime magnetą prie rodyklės, pamatysime sąveiką – kaip poliai atstums, o skirtingai nei poliai pritrauks. Ši sąveika stebima su visais magnetais.

Išilgai juostelės magneto pastatykime mažas magnetines rodykles (4 pav.), pietų ašigalis sąveikaus su šiaure, o šiaurė trauks pietus. Magnetinės rodyklės bus išdėstytos išilgai linijos magnetinis laukas. Visuotinai pripažįstama, kad magnetinės linijos yra nukreiptos iš nuolatinio magneto išorėje iš šiaurinio poliaus į pietus ir magneto viduje iš pietų poliaus į šiaurę. Taigi magnetinės linijos uždaromos lygiai taip pat, kaip ir elektros srovė, tai yra koncentriniai apskritimai, jie užsidaro paties magneto viduje. Pasirodo, magneto išorėje magnetinis laukas nukreiptas iš šiaurės į pietus, o magneto viduje – iš pietų į šiaurę.

Ryžiai. 4. Juostinio magneto magnetinio lauko linijos ()

Norėdami stebėti juostinio magneto magnetinio lauko formą, lanko formos magneto magnetinio lauko formą, naudosime šiuos įrenginius ar dalis. Paimkime skaidrią plokštelę, geležies drožles ir atliksime eksperimentą. Ant juostelės magneto esančios plokštelės pabarstykime geležies drožlėmis (5 pav.):

Ryžiai. 5. Juostinio magneto magnetinio lauko forma ()

Matome, kad magnetinio lauko linijos išeina iš šiaurės poliaus ir patenka į pietų ašigalį, pagal linijų tankį galime spręsti apie magneto polius, o kur linijos storesnės, ten yra magneto poliai (6 pav.).

Ryžiai. 6. Lanko formos magneto magnetinio lauko forma ()

Panašų eksperimentą atliksime su lanko formos magnetu. Matome, kad magnetinės linijos prasideda šiaurėje ir baigiasi pietiniame poliuje visame magnete.

Jau žinome, kad magnetinis laukas susidaro tik aplink magnetus ir elektros sroves. Kaip galime nustatyti Žemės magnetinį lauką? Bet kokia adata, bet koks kompasas Žemės magnetiniame lauke yra griežtai orientuotas. Kadangi magnetinė adata yra griežtai orientuota erdvėje, todėl ją veikia magnetinis laukas, o tai yra Žemės magnetinis laukas. Galime daryti išvadą, kad mūsų Žemė yra didelis magnetas (7 pav.) ir atitinkamai šis magnetas sukuria gana galingą magnetinį lauką erdvėje. Kai žiūrime į magnetinio kompaso adatą, žinome, kad raudona rodyklė nukreipta į pietus, o mėlyna – į šiaurę. Kaip išsidėstę Žemės magnetiniai poliai? Šiuo atveju būtina atsiminti, kad pietinis magnetinis polius yra šiauriniame Žemės geografiniame ašigalyje, o šiaurinis Žemės magnetinis polius yra pietiniame geografiniame poliuje. Jei Žemę laikysime kūnu, esančiu erdvėje, tai galime sakyti, kad eidami į šiaurę pagal kompasą pateksime į pietinį magnetinį polių, o eidami į pietus atsidursime šiauriniame magnetiniame poliuje. Ties pusiauju kompaso adata bus beveik horizontaliai Žemės paviršiaus atžvilgiu, o kuo arčiau ašigalių, tuo adata bus vertikalesnė. Žemės magnetinis laukas galėjo keistis; buvo laikai, kai poliai keitėsi vienas kito atžvilgiu, tai yra, pietūs buvo ten, kur buvo šiaurė, ir atvirkščiai. Pasak mokslininkų, tai buvo pranašas didelių nelaimių ant žemės. To nebuvo pastebėta pastaruosius kelias dešimtis tūkstantmečių.

Ryžiai. 7. Žemės magnetinis laukas ()

Magnetiniai ir geografiniai poliai nesutampa. Pačios Žemės viduje taip pat yra magnetinis laukas, kuris, kaip ir nuolatiniame magnete, nukreiptas iš pietinio magnetinio poliaus į šiaurę.

Iš kur atsiranda nuolatinių magnetų magnetinis laukas? Atsakymą į šį klausimą pateikė prancūzų mokslininkas Andre-Marie Ampère. Jis išreiškė mintį, kad nuolatinių magnetų magnetinis laukas paaiškinamas elementariomis, paprasčiausiomis nuolatinių magnetų viduje tekančiomis srovėmis. Šios paprasčiausios elementarios srovės tam tikru būdu sustiprina viena kitą ir sukuria magnetinį lauką. Neigiamai įkrauta dalelė - elektronas - juda aplink atomo branduolį, šis judėjimas gali būti laikomas nukreiptu, todėl aplink tokį judantį krūvį sukuriamas magnetinis laukas. Bet kurio kūno viduje atomų ir elektronų skaičius yra tiesiog milžiniškas, todėl visos šios elementarios srovės eina tam tikra kryptimi ir gauname gana reikšmingą magnetinį lauką. Tą patį galime pasakyti ir apie Žemę, tai yra, Žemės magnetinis laukas labai panašus į nuolatinio magneto magnetinį lauką. Nuolatinis magnetas yra gana ryški bet kokio magnetinio lauko pasireiškimo charakteristika.

Be magnetinių audrų, yra ir magnetinių anomalijų. Jie yra susiję su saulės magnetiniu lauku. Kai Saulėje įvyksta pakankamai galingi sprogimai ar išmetimai, jie įvyksta ne be Saulės magnetinio lauko pasireiškimo pagalbos. Šis aidas pasiekia Žemę ir paveikia jos magnetinį lauką, todėl stebime magnetines audras. Magnetinės anomalijos siejamos su geležies rūdos telkiniais Žemėje, didžiulius telkinius ilgą laiką įmagnetina Žemės magnetinis laukas, o nuo šios anomalijos magnetinį lauką patirs visi aplinkiniai kūnai, kompaso rodyklės parodys neteisingą kryptį.

Kitoje pamokoje pažvelgsime į kitus reiškinius, susijusius su magnetiniais veiksmais.

Bibliografija

1. Gendenšteinas L.E., Kaidalovas A.B., Koževnikovas V.B. Fizika 8 / Red. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010 m.
3. Fadeeva A.A., Zasovas A.V., Kiselevas D.F. Fizika 8. - M.: Švietimas.

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

Namų darbai

1. Kuris kompaso adatos galas traukia Žemės šiaurinį ašigalį?
2. Kurioje Žemės vietoje negalima pasitikėti magnetine adata?
3. Ką rodo linijų tankis ant magneto?

Magnetinis laukas ir jo charakteristikos

Paskaitos metmenys:

Magnetinis laukas, jo savybės ir charakteristikos.

Magnetinis laukas- judančius elektros krūvius supančios materijos egzistavimo forma (srovę nešantys laidininkai, nuolatiniai magnetai).

Šis pavadinimas atsirado dėl to, kad, kaip 1820 m. atrado danų fizikas Hansas Oerstedas, jis orientuojasi į magnetinę adatą. Oerstedo eksperimentas: magnetinė adata buvo padėta po srovę tekančiu laidu, sukasi ant adatos. Kai buvo įjungta srovė, ji buvo sumontuota statmenai laidui; pasikeitus srovės krypčiai, ji pasisuko priešinga kryptimi.

Pagrindinės magnetinio lauko savybės:

generuojami judantys elektros krūviai, srovės laidininkai, nuolatiniai magnetai ir kintamasis elektrinis laukas;

jėga veikia judančius elektros krūvius, srovės laidininkus ir įmagnetintus kūnus;

kintamasis magnetinis laukas sukuria kintamąjį elektrinį lauką.

Iš Oerstedo patirties matyti, kad magnetinis laukas yra kryptingas ir turi turėti vektorinę jėgos charakteristiką. Jis žymimas ir vadinamas magnetine indukcija.

Magnetinis laukas vaizduojamas grafiškai naudojant magnetines jėgos linijas arba magnetinės indukcijos linijas. Magnetinė galia linijos Tai yra linijos, išilgai kurių magnetiniame lauke išsidėstę geležies drožlės arba mažų magnetinių adatų ašys. Kiekviename tokios linijos taške vektorius nukreiptas išilgai liestinės.

Magnetinės indukcijos linijos visada yra uždaros, o tai rodo, kad gamtoje nėra magnetinių krūvių ir magnetinio lauko sūkurinį pobūdį.

Paprastai jie palieka šiaurinį magneto ašigalį ir patenka į pietus. Linijų tankis parenkamas taip, kad linijų skaičius ploto vienete, statmenai magnetiniam laukui, būtų proporcingas magnetinės indukcijos dydžiui.

N

Magnetinis solenoidas su srove

Linijų kryptis nustatoma pagal dešiniojo varžto taisyklę. Solenoidas yra ritė su srove, kurios posūkiai yra arti vienas kito, o posūkio skersmuo yra daug mažesnis už ritės ilgį.

Magnetinis laukas solenoido viduje yra vienodas. Magnetinis laukas vadinamas vienodu, jei vektorius yra pastovus bet kuriame taške.

Solenoido magnetinis laukas panašus į strypo magneto magnetinį lauką.

SU

Srovę nešantis solenoidas yra elektromagnetas.

Patirtis rodo, kad magnetiniam laukui, kaip ir elektriniam laukui, superpozicijos principas: kelių srovių arba judančių krūvių sukuriamo magnetinio lauko indukcija yra lygi kiekvienos srovės ar krūvio sukuriamų magnetinių laukų indukcijos vektorinei sumai:

Vektorius įvedamas vienu iš 3 būdų:

a) iš Ampero dėsnio;

b) magnetinio lauko poveikiu srovę nešančiam rėmui;

c) iš Lorenco jėgos išraiškos.

A mpper eksperimentiškai nustatė, kad jėga, kuria magnetinis laukas veikia laidininko elementą, kurio srovė I yra magnetiniame lauke, yra tiesiogiai proporcinga jėgai.

srovė I ir ilgio bei magnetinės indukcijos elemento vektorinė sandauga:

- Ampero dėsnis

N
vektoriaus kryptį galima rasti pagal bendrąsias vektoriaus sandaugos taisykles, kurios reiškia kairės rankos taisyklę: jei kairės rankos delnas yra taip, kad magnetinis elektros laidaiį jį įėjo, ir nukreipti 4 ištiestus pirštus palei srovę, tada sulenktą nykštys parodys jėgos kryptį.

Jėgą, veikiančią baigtinio ilgio laidą, galima rasti integruojant per visą ilgį.

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

Jei  =90 0, F = BIl

Magnetinio lauko indukcija- vektorinis fizikinis dydis, skaitiniu požiūriu lygus jėgai, veikiančiai vienodame magnetiniame lauke vienetinio ilgio laidininką su vienetine srove, esančiu statmenai magnetinėms jėgos linijoms.

1T yra vienodo magnetinio lauko indukcija, kurioje 1N jėga veikia 1 m ilgio laidininką, kurio srovė yra 1A, esantį statmenai magnetinėms jėgos linijoms.

Iki šiol mes svarstėme makrosroves, tekančias laidininkais. Tačiau, remiantis Ampere'o prielaida, bet kuriame kūne yra mikroskopinių srovių, kurias sukelia elektronų judėjimas atomuose. Šios mikroskopinės molekulinės srovės sukuria savo magnetinį lauką ir gali suktis makrosrovių laukuose, sukurdamos papildomą magnetinį lauką kūne. Vektorius charakterizuoja susidariusį magnetinį lauką, sukuriamą visų makro ir mikro srovių, t.y. esant tai pačiai makrosrovei, vektorius skirtingose ​​aplinkose turi skirtingas reikšmes.

Makrosrovių magnetinis laukas apibūdinamas magnetinio intensyvumo vektoriumi.

Vienalytei izotropinei terpei

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

 – terpės magnetinis pralaidumas, parodantis, kiek kartų makrosrovių magnetinis laukas pasikeičia dėl terpės mikrosrovių lauko.

Magnetinis srautas. Gauso teorema magnetiniam srautui.

Vektoriaus srautas(magnetinis srautas) per svetainę dS vadinamas skaliariniu dydžiu, lygiu

kur yra projekcija į normaliojo į vietą kryptį;

 yra kampas tarp vektorių ir.

Kryptinis paviršiaus elementas,

Vektorinis srautas yra algebrinis dydis,

Jeigu - paliekant paviršių;

Jeigu - patekus į paviršių.

Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per savavališką paviršių S lygus

Kad būtų vienodas magnetinis laukas = const,

1 Wb - magnetinis srautas, einantis per plokščią 1 m 2 ploto paviršių, esantį statmenai vienodam magnetiniam laukui, kurio indukcija yra 1 T.

Magnetinis srautas per paviršių S yra lygus magnetinio lauko linijų, kertančių šį paviršių, skaičiui.

Kadangi magnetinės indukcijos linijos visada yra uždaros, uždaram paviršiui į paviršių patenkančių linijų skaičius (Ф 0), todėl bendras magnetinės indukcijos srautas per uždarą paviršių yra lygus nuliui.

- Gauso teorema: Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui.

Ši teorema matematinė išraiška to fakto, kad gamtoje nėra magnetinių krūvių, ant kurių prasideda ar baigiasi magnetinės indukcijos linijos.

Biot-Savart-Laplace dėsnis ir jo taikymas skaičiuojant magnetinius laukus.

Įvairių formų nuolatinių srovių magnetinį lauką išsamiai ištyrė kun. mokslininkai Biotas ir Savardas. Jie nustatė, kad visais atvejais magnetinė indukcija savavališkame taške yra proporcinga srovės stiprumui ir priklauso nuo laidininko formos, dydžio, šio taško vietos laidininko atžvilgiu ir nuo aplinkos.

Šių eksperimentų rezultatus apibendrino kun. matematikas Laplasas, kuris atsižvelgė į vektorinę magnetinės indukcijos prigimtį ir iškėlė hipotezę, kad indukcija kiekviename taške pagal superpozicijos principą yra elementariųjų magnetinių laukų, sukurtų kiekvienos šio laidininko atkarpos, indukcijų vektorinė suma.

Laplasas 1820 m. suformulavo dėsnį, kuris buvo vadinamas Bioto-Savarto-Laplaso dėsniu: kiekvienas srovės laidininko elementas sukuria magnetinį lauką, kurio indukcijos vektorius kokiame nors savavališkame taške K nustatomas pagal formulę:

- Bioto-Savarto-Laplaso įstatymas.

Iš Biot-Sauvar-Laplace dėsnio išplaukia, kad vektoriaus kryptis sutampa su vektoriaus sandaugos kryptimi. Tą pačią kryptį suteikia dešiniojo varžto taisyklė.

Atsižvelgiant į tai,

Laidininko elementas, nukreiptas kartu su srove;

Spindulio vektorius, jungiantis su tašku K;

Biot-Savarto-Laplaso dėsnis turi praktinę reikšmę, nes leidžia tam tikrame erdvės taške rasti srovės, tekančios per baigtinių matmenų ir savavališkos formos laidininką, magnetinio lauko indukciją.

Savavališkos formos srovei toks skaičiavimas yra sudėtinga matematinė problema. Tačiau jei srovės pasiskirstymas turi tam tikrą simetriją, tai superpozicijos principo taikymas kartu su Biot-Savart-Laplace dėsniu leidžia palyginti paprastai apskaičiuoti specifinius magnetinius laukus.

Pažvelkime į keletą pavyzdžių.

A. Tiesiojo laidininko, nešančio srovę, magnetinis laukas.

riboto ilgio laidininkui:

begalinio ilgio laidininkui:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetinis laukas apskritimo srovės centre:

=90 0, nuodėmė=1,

1820 m. Oerstedas eksperimentiškai atrado, kad cirkuliacija uždaroje grandinėje, supančia makrosrovių sistemą, yra proporcinga šių srovių algebrinei sumai. Proporcingumo koeficientas priklauso nuo vienetų sistemos pasirinkimo ir SI lygus 1.

C
Vektoriaus cirkuliacija vadinama uždarojo ciklo integralu.

Ši formulė vadinama cirkuliacijos teorema arba visuminės srovės dėsnis:

Magnetinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija išilgai savavališkos uždaros grandinės yra lygi makrosrovių (arba bendros srovės), kurią apima ši grandinė, algebrinei sumai. jo charakteristikos Sroves ir nuolatinius magnetus supančioje erdvėje atsiranda jėga lauke, paskambino magnetinis. Prieinamumas magnetinis laukai yra atskleista...

Apie tikrąją elektromagneto struktūrą laukai Ir jo charakteristikos sklidimas plokščių bangų pavidalu.

Straipsnis >> Fizika

APIE TIKRĄJĄ ELEKTROMAGNETINĖS STRUKTŪRĄ LAUKAI IR JO CHARAKTERISTIKOS PLOKŠTUVŲ BANGŲ FORMA... kiti singlo komponentai laukai: elektromagnetinis lauke su vektoriniais komponentais ir elektriniais lauke su komponentais ir magnetinis lauke su komponentais...

Magnetinis lauke, grandinės ir indukcija

Santrauka >> Fizika

... laukai). Pagrindinis charakteristika magnetinis laukai yra jo jėga, kurią lemia vektorius magnetinis indukcija (indukcijos vektorius magnetinis laukai). SI magnetinis... turintis magnetinis momentas. Magnetinis lauke Ir jo Parametrų kryptis magnetinis linijos ir...

Magnetinis lauke (2)

Santrauka >> Fizika

Laidininko AB atkarpa su srove į magnetinis lauke statmenai jo magnetinis linijos. Kai parodyta paveiksle... reikšmė priklauso tik nuo magnetinis laukai ir gali tarnauti jo kiekybinis charakteristika. Ši vertė priimta...

Magnetinis medžiagos (2)

Santrauka >> Ekonomika

Medžiagos, kurios liečiasi su magnetinis lauke, išreikštas jo kaita, kaip ir kitose... ir nustojus veikti magnetinis laukai.1. Pagrindinis charakteristikos magnetinis medžiagos Magnetinės medžiagų savybės apibūdinamos...

Magnetinis laukas- tai yra materiali terpė, per kurią sąveikauja laidininkai su srovės ar judančiais krūviais.

Magnetinio lauko savybės:

Magnetinio lauko charakteristikos:

Norint ištirti magnetinį lauką, naudojama bandymo grandinė su srove. Jis yra mažo dydžio, o srovė jame yra daug mažesnė nei srovė laidininke, sukuriančiame magnetinį lauką. Priešingose ​​srovės tekėjimo grandinės pusėse magnetinio lauko jėgos veikia vienodo dydžio, bet nukreiptos priešingomis kryptimis, nes jėgos kryptis priklauso nuo srovės krypties. Šių jėgų taikymo taškai nėra toje pačioje tiesėje. Tokios jėgos vadinamos pora jėgų. Dėl jėgų poros veikimo grandinė negali judėti, ji sukasi aplink savo ašį. Būdingas sukimosi veiksmas sukimo momentas.

, Kur l–panaudoti porą jėgų(atstumas tarp jėgų taikymo taškų).

Didėjant srovei bandymo grandinėje arba grandinės plotui, proporcingai padidės ir jėgų poros sukimo momentas. Didžiausio jėgos momento, veikiančio grandinę su srove, santykis su srovės dydžiu grandinėje ir grandinės plotu yra pastovi tam tikro lauko taško vertė. Tai vadinama magnetinė indukcija.

, Kur
-magnetinis momentas grandinė su srove.

Vienetas magnetinė indukcija - Tesla [T].

Magnetinis grandinės momentas– vektorinis dydis, kurio kryptis priklauso nuo srovės krypties grandinėje ir nustatoma pagal dešiniojo varžto taisyklė: suspauskite dešinę ranką į kumštį, keturiais pirštais nukreipkite srovės kryptimi grandinėje, tada nykštys parodys magnetinio momento vektoriaus kryptį. Magnetinio momento vektorius visada yra statmenas kontūro plokštumai.

Už nugaros magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis paimkite grandinės magnetinio momento vektoriaus kryptį, orientuotą į magnetinį lauką.

Magnetinės indukcijos linija– tiesė, kurios liestinė kiekviename taške sutampa su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi. Magnetinės indukcijos linijos visada yra uždaros ir niekada nesikerta. Tiesiojo laidininko magnetinės indukcijos linijos su srove turi apskritimų, esančių plokštumoje, statmenoje laidininkui, formą. Magnetinės indukcijos linijų kryptis nustatoma pagal dešiniojo sraigto taisyklę. Apvalios srovės magnetinės indukcijos linijos(suka su srove) taip pat turi apskritimų formą. Kiekvienas ritės elementas yra ilgio
Galima įsivaizduoti kaip tiesų laidininką, kuris sukuria savo magnetinį lauką. Magnetiniams laukams taikomas superpozicijos (nepriklausomo pridėjimo) principas. Bendras žiedinės srovės magnetinės indukcijos vektorius nustatomas pridedant šiuos laukus posūkio centre pagal dešiniojo sraigto taisyklę.

Jei magnetinės indukcijos vektoriaus dydis ir kryptis yra vienodi kiekviename erdvės taške, tada magnetinis laukas vadinamas vienalytis. Jeigu kiekviename taške magnetinės indukcijos vektoriaus dydis ir kryptis laikui bėgant nekinta, tai toks laukas vadinamas nuolatinis.

Didumas magnetinė indukcija bet kuriame lauko taške yra tiesiogiai proporcingas srovės stiprumui lauką sukuriančiame laidininke, atvirkščiai proporcingas atstumui nuo laidininko iki tam tikro lauko taško, priklauso nuo terpės savybių ir sukuriančio laidininko formos. laukas.

, Kur
ĮJUNGTA 2; Gn/m – vakuumo magnetinė konstanta,

-santykinis magnetinis terpės pralaidumas,

-absoliutus magnetinis terpės pralaidumas.

Priklausomai nuo magnetinio pralaidumo vertės, visos medžiagos skirstomos į tris klases:

Didėjant absoliučiam terpės pralaidumui, didėja ir magnetinė indukcija tam tikrame lauko taške. Magnetinės indukcijos ir absoliutaus terpės magnetinio pralaidumo santykis yra pastovi tam tikro poli taško reikšmė, e vadinama įtampa.

.

Įtempimo ir magnetinės indukcijos vektoriai sutampa kryptimi. Magnetinio lauko stiprumas nepriklauso nuo terpės savybių.

Amperų galia– jėga, kuria magnetinis laukas veikia srovės laidininką.

Kur l- laidininko ilgis, - kampas tarp magnetinės indukcijos vektoriaus ir srovės krypties.

Ampero jėgos kryptis nustatoma pagal kairės rankos taisyklė: kairė ranka yra išdėstyta taip, kad magnetinės indukcijos vektoriaus dedamoji, statmena laidininkui, patektų į delną, keturi ištiesti pirštai nukreipti išilgai srovės, tada 90 0 sulenktas nykštys parodys Ampero jėgos kryptį.

Ampero jėgos rezultatas yra laidininko judėjimas tam tikra kryptimi.

E jeigu = 90 0 , tada F=max, jei = 0 0, tada F = 0.

Lorenco jėga– judančio krūvio magnetinio lauko jėga.

, kur q yra krūvis, v yra jo judėjimo greitis, - kampas tarp tempimo ir greičio vektorių.

Lorenco jėga visada yra statmena magnetinės indukcijos ir greičio vektoriams. Kryptis nustatoma pagal kairės rankos taisyklė(pirštai seka teigiamo krūvio judėjimą). Jei dalelės greičio kryptis yra statmena vienodo magnetinio lauko magnetinės indukcijos linijoms, tai dalelė juda ratu nekeisdama savo kinetinės energijos.

Kadangi Lorenco jėgos kryptis priklauso nuo krūvio ženklo, ji naudojama krūviams atskirti.

Magnetinis srautas– vertė, lygi magnetinės indukcijos linijų, einančių per bet kurią sritį, statmeną magnetinės indukcijos linijoms, skaičiui.

, Kur - kampas tarp magnetinės indukcijos ir normaliosios (statmenos) plotui S.

Vienetas– Weberis [Wb].

Magnetinio srauto matavimo metodai:

Svetainės orientacijos keitimas magnetiniame lauke (kampo keitimas)

Magnetiniame lauke esančios grandinės ploto keitimas

Srovės stiprumo pasikeitimas sukuria magnetinį lauką

Keičiant grandinės atstumą nuo magnetinio lauko šaltinio

Terpės magnetinių savybių pokyčiai.

F Aradėjus užfiksavo elektros srovę grandinėje, kurioje nebuvo šaltinio, bet kuri buvo šalia kitos grandinės, kurioje yra šaltinis. Be to, srovė pirmoje grandinėje atsirado šiais atvejais: bet kokiu būdu pasikeitus srovei grandinėje A, santykiniam grandinių judėjimui, įvedus geležinį strypą į grandinę A, nuolat judant nuolatiniam magnetui. į grandinę B. Laisvųjų krūvių (srovės) kryptingas judėjimas vyksta tik elektriniame lauke. Tai reiškia, kad besikeičiantis magnetinis laukas sukuria elektrinį lauką, kuris pajudina laisvuosius laidininko krūvius. Šis elektrinis laukas vadinamas sukeltas arba sūkurys.

Skirtumai tarp sūkurinio elektrinio lauko ir elektrostatinio lauko:

Sūkurio lauko šaltinis yra besikeičiantis magnetinis laukas.

Sūkurio lauko stiprumo linijos uždarytos.

Šio lauko darbas, norint perkelti krūvį uždaroje grandinėje, nėra lygus nuliui.

Sūkurio lauko energija yra ne potencialas, o sukeltas emf– reikšmė, lygi išorinių jėgų (neelektrostatinės kilmės jėgų) darbui, norint perkelti krūvio vienetą uždara grandine.

.Matuojama voltais[IN].

Sūkurinis elektrinis laukas atsiranda bet kokiu magnetinio lauko pasikeitimu, neatsižvelgiant į tai, ar yra laidžioji uždara grandinė, ar ne. Grandinė leidžia aptikti tik sūkurinį elektrinį lauką.

Elektromagnetinė indukcija- tai indukuotos emf atsiradimas uždaroje grandinėje, pasikeitus magnetiniam srautui per jos paviršių.

Indukuota emf uždaroje grandinėje sukuria indukuotą srovę.

.

Indukcinės srovės kryptis nustato Lenzo taisyklė: indukuota srovė yra tokios krypties, kad jos sukurtas magnetinis laukas neutralizuoja bet kokį magnetinio srauto, sukėlusio šią srovę, pokytį.

Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis: Indukuota emf uždaroje kilpoje yra tiesiogiai proporcinga magnetinio srauto kitimo greičiui per kilpos ribojamą paviršių.

T gerai fuko– sūkurinės indukcinės srovės, atsirandančios dideliuose laiduose, esančiuose kintančiame magnetiniame lauke. Tokio laidininko varža yra maža, nes jis turi didelį skerspjūvį S, todėl Foucault srovės gali būti didelės, todėl laidininkas įkaista.

Savęs indukcija- tai indukuoto emf atsiradimas laidininke, kai pasikeičia srovės stipris jame.

Srovę nešantis laidininkas sukuria magnetinį lauką. Magnetinė indukcija priklauso nuo srovės stiprio, todėl nuo srovės stiprumo priklauso ir vidinis magnetinis srautas.

, kur L yra proporcingumo koeficientas, induktyvumas.

Vienetas induktyvumas – Henris [H].

Induktyvumas laidininkas priklauso nuo jo dydžio, formos ir terpės magnetinio pralaidumo.

Induktyvumas didėja didėjant laidininko ilgiui, posūkio induktyvumas yra didesnis už tokio paties ilgio tiesiojo laidininko induktyvumą, ritės (laidininko, turinčio daug posūkių) induktyvumas yra didesnis nei vieno posūkio induktyvumas , ritės induktyvumas padidėja, jei į ją įkišamas geležinis strypas.

Faradėjaus saviindukcijos dėsnis:
.

Savęs sukeltas emf yra tiesiogiai proporcinga srovės kitimo greičiui.

Savęs sukeltas emf sukuria saviindukcijos srovę, kuri visada neleidžia bet kokiam srovės pokyčiui grandinėje, tai yra, jei srovė didėja, savaiminės indukcijos srovė nukreipiama priešinga kryptimi, o srovei grandinėje mažėjant, savaiminė srovė indukcijos srovė nukreipta ta pačia kryptimi. Kuo didesnė ritės induktyvumas, tuo didesnis joje atsirandantis savaiminis emf.

Magnetinio lauko energija yra lygus darbui, kurį srovė atlieka, kad įveiktų savaime sukeltą emf per tą laiką, kai srovė didėja nuo nulio iki didžiausios vertės.

.

Elektromagnetiniai virpesiai– tai periodiniai krūvio, srovės stiprumo ir visų elektrinių bei magnetinių laukų charakteristikų pokyčiai.

Elektrinė virpesių sistema(svyravimo grandinė) susideda iš kondensatoriaus ir induktoriaus.

Svyravimų atsiradimo sąlygos:

Sistema turi būti išvesta iš pusiausvyros; tam reikia įkrauti kondensatorių. Įkrauto kondensatoriaus elektrinio lauko energija:

.

Sistema turi grįžti į pusiausvyros būseną. Veikiant elektriniam laukui, krūvis pereina iš vienos kondensatoriaus plokštės į kitą, tai yra, grandinėje atsiranda elektros srovė, kuri teka per ritę. Didėjant srovei induktoriuje, atsiranda saviindukcijos emf; saviindukcijos srovė nukreipta priešinga kryptimi. Sumažėjus srovei ritėje, saviindukcijos srovė nukreipiama ta pačia kryptimi. Taigi savaiminės indukcijos srovė linkusi grąžinti sistemą į pusiausvyros būseną.

Elektros grandinės varža turi būti maža.

Ideali virpesių grandinė neturi pasipriešinimo. Jame esančios vibracijos vadinamos Laisvas.

Bet kuriai elektros grandinei yra įvykdytas Omo dėsnis, pagal kurį grandinėje veikiantis emf yra lygus visų grandinės atkarpų įtampų sumai. Virpesių grandinėje nėra srovės šaltinio, tačiau induktoryje atsiranda savaiminis indukcinis emf, kuris yra lygus kondensatoriaus įtampai.

Išvada: kondensatoriaus įkrova keičiasi pagal harmonikos dėsnį.

Kondensatoriaus įtampa:
.

Srovės stiprumas grandinėje:
.

Didumas
- srovės amplitudė.

Skirtumas nuo įkrovimo
.

Laisvųjų virpesių grandinėje laikotarpis:

Kondensatoriaus elektrinio lauko energija:

Ritės magnetinio lauko energija:

Elektrinio ir magnetinio lauko energijos kinta pagal harmoninį dėsnį, tačiau skiriasi jų virpesių fazės: kai elektrinio lauko energija didžiausia, magnetinio lauko energija lygi nuliui.

Suminė virpesių sistemos energija:
.

IN idealus kontūras bendra energija nekinta.

Virpesių proceso metu elektrinio lauko energija visiškai paverčiama magnetinio lauko energija ir atvirkščiai. Tai reiškia, kad energija bet kuriuo momentu yra lygi arba didžiausiai elektrinio lauko energijai, arba didžiausiai magnetinio lauko energijai.

Tikroji virpesių grandinė turi pasipriešinimą. Jame esančios vibracijos vadinamos išblukęs.

Omo dėsnis bus toks:

Jei slopinimas yra mažas (natūralaus virpesių dažnio kvadratas yra daug didesnis nei slopinimo koeficiento kvadratas), logaritminio slopinimo mažėjimas yra:

Esant stipriam slopinimui (natūralaus virpesių dažnio kvadratas yra mažesnis už virpesių koeficiento kvadratą):

Ši lygtis apibūdina kondensatoriaus iškrovimo į rezistorių procesą. Jei nėra induktyvumo, svyravimai neatsiras. Pagal šį dėsnį keičiasi ir kondensatoriaus plokščių įtampa.

Bendra energija realioje grandinėje mažėja, nes srovei praeinant į varžą R išsiskiria šiluma.

Perėjimo procesas– procesas, vykstantis elektros grandinėse pereinant iš vieno darbo režimo į kitą. Apskaičiuota pagal laiką ( ), kurio metu pereinamąjį procesą apibūdinantis parametras pasikeis e kartų.

Dėl grandinė su kondensatoriumi ir rezistoriumi:
.

Maksvelo elektromagnetinio lauko teorija:

1 pozicija:

Bet koks kintamasis elektrinis laukas sukuria sūkurinį magnetinį lauką. Kintamąjį elektrinį lauką Maxwell pavadino poslinkio srove, nes jis, kaip ir įprasta srovė, sukelia magnetinį lauką.

Norėdami nustatyti poslinkio srovę, apsvarstykite srovės praėjimą per sistemą, kurioje yra prijungtas kondensatorius su dielektriku.

Poslinkio srovės tankis:
. Srovės tankis nukreiptas įtampos kitimo kryptimi.

Pirmoji Maksvelo lygtis:
- sūkurinį magnetinį lauką sukuria ir laidumo srovės (judantys elektros krūviai), ir poslinkio srovės (kintamasis elektrinis laukas E).

2 pozicija:

Bet koks kintamasis magnetinis laukas sukuria sūkurinį elektrinį lauką – pagrindinį elektromagnetinės indukcijos dėsnį.

Antroji Maksvelo lygtis:
- jungia magnetinio srauto kitimo per bet kurį paviršių greitį ir tuo pačiu metu atsirandančią elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliaciją.

Bet kuris laidininkas, nešantis srovę, sukuria magnetinį lauką erdvėje. Jei srovė yra pastovi (nekeičiama laikui bėgant), tada su ja susijęs magnetinis laukas taip pat yra pastovus. Kintanti srovė sukuria besikeičiantį magnetinį lauką. Srovę nešančio laidininko viduje yra elektrinis laukas. Todėl kintantis elektrinis laukas sukuria kintantį magnetinį lauką.

Magnetinis laukas yra sūkurys, nes magnetinės indukcijos linijos visada yra uždaros. Magnetinio lauko stiprio H dydis yra proporcingas elektrinio lauko stiprumo kitimo greičiui . Magnetinio lauko stiprumo vektoriaus kryptis susiję su elektrinio lauko stiprumo pokyčiais dešiniojo varžto taisyklė: dešinę ranką suspauskite į kumštį, nykščiu nukreipkite elektrinio lauko stiprumo kitimo kryptimi, tada sulenkti 4 pirštai parodys magnetinio lauko stiprumo linijų kryptį.

Bet koks besikeičiantis magnetinis laukas sukuria sūkurinį elektrinį lauką, kurių įtempimo linijos yra uždaros ir išsidėsčiusios magnetinio lauko stiprumui statmenoje plokštumoje.

Sūkurio elektrinio lauko intensyvumo E dydis priklauso nuo magnetinio lauko kitimo greičio . Vektoriaus E kryptis yra susijusi su magnetinio lauko H kitimo kryptimi kairiojo sraigto taisykle: suspauskite kairę ranką į kumštį, nukreipkite nykštį magnetinio lauko kitimo kryptimi, sulenkti keturi pirštai parodys. sūkurio elektrinio lauko intensyvumo linijų kryptis.

Tarpusavyje sujungtų sūkurinių elektrinių ir magnetinių laukų rinkinys elektromagnetinis laukas. Elektromagnetinis laukas nelieka pradžios taške, o sklinda erdvėje skersinės elektromagnetinės bangos pavidalu.

Elektromagnetinė banga– tai sūkurinių elektrinių ir magnetinių laukų, sujungtų tarpusavyje, sklidimas erdvėje.

Elektromagnetinės bangos atsiradimo sąlyga– krūvio judėjimas su pagreičiu.

Elektromagnetinių bangų lygtis:

- ciklinis elektromagnetinių virpesių dažnis

t – laikas nuo svyravimų pradžios

l – atstumas nuo bangos šaltinio iki tam tikro erdvės taško

- bangos sklidimo greitis

Laikas, per kurį banga nukeliauja nuo šaltinio iki tam tikro taško.

Vektoriai E ir H elektromagnetinėje bangoje yra statmeni vienas kitam ir bangos sklidimo greičiui.

Elektromagnetinių bangų šaltinis– laidininkai, kuriais teka greitai kintamos srovės (makroemiteriai), taip pat sužadinti atomai ir molekulės (mikroemiteriai). Kuo didesnis virpesių dažnis, tuo geresnės elektromagnetinės bangos skleidžiamos erdvėje.

Elektromagnetinių bangų savybės:

Visos elektromagnetinės bangos yra skersinis

Vienalytėje terpėje elektromagnetinės bangos sklinda pastoviu greičiu, kuris priklauso nuo aplinkos savybių:

- santykinė terpės dielektrinė konstanta

- vakuumo dielektrinė konstanta,
F/m, Cl2/nm2

- santykinis magnetinis terpės pralaidumas

- vakuumo magnetinė konstanta,
ĮJUNGTA 2; Gn/m

Elektromagnetinės bangos atsispindi nuo kliūčių, absorbuojamas, išsklaidytas, lūžęs, poliarizuotas, išsklaidytas, trukdytas.

Tūrinis energijos tankiselektromagnetinis laukas susideda iš elektrinių ir magnetinių laukų tūrinių energijos tankių:

Bangos energijos srauto tankis – bangos intensyvumas:

-Umov-Poynting vektorius.

Visos elektromagnetinės bangos yra išdėstytos dažnių arba bangų ilgių serijomis (
). Ši eilutė yra elektromagnetinių bangų skalė.

Žemo dažnio vibracijos. 0–10 4 Hz. Gauta iš generatorių. Jie prastai spinduliuoja

Radio bangos. 10 4 – 10 13 Hz. Juos skleidžia kietieji laidininkai, pernešantys greitai kintamą srovę.

Infraraudonoji spinduliuotė– visų kūnų skleidžiamos bangos aukštesnėje nei 0 K temperatūroje dėl atominių ir molekulinių procesų.

Matoma šviesa– bangos, veikiančios akį, sukeliančios regėjimo pojūtį. 380-760 nm

Ultravioletinė radiacija. 10 – 380 nm. Matoma šviesa ir UV atsiranda, kai pasikeičia elektronų judėjimas išoriniuose atomo apvalkaluose.

Rentgeno spinduliuotė. 80 – 10 –5 nm. Atsiranda, kai keičiasi elektronų judėjimas vidiniai apvalkalai atomas.

Gama spinduliuotė. Atsiranda irstant atominiams branduoliams.

1

Šiame straipsnyje pateikiami nuolatinių magnetų vektorinių ir skaliarinių magnetinių laukų tyrimų ir jų pasiskirstymo nustatymo rezultatai.

nuolatinis magnetas

elektromagnetas

vektorinis magnetinis laukas

skaliarinis magnetinis laukas.

2. Borisenko A.I., Tarapovas I.E. Vektorinė analizė ir tenzorinio skaičiavimo pradžia. – M.: Aukštoji mokykla, 1966 m.

3. Kumpyak D.E. Vektorių ir tenzorių analizė: pamoka. – Tverės: Tverskojus Valstijos universitetas, 2007. – 158 p.

4. McConnell A.J. Įvadas į tenzorinę analizę, taikant geometriją, mechaniką ir fiziką. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 p.

5. Borisenko A.I., Tarapovas I.E. Vektorinė analizė ir tenzorinio skaičiavimo pradžia. – 3 leidimas. – M.: Aukštoji mokykla, 1966 m.

Nuolatiniai magnetai. Nuolatinis magnetinis laukas.

Magnetas- tai kūnai, kurie dėl savo magnetinio lauko veikimo gali pritraukti geležinius ir plieninius daiktus ir atstumti kai kuriuos kitus. Magnetinio lauko linijos praeina iš pietinio magneto poliaus ir išeina iš šiaurinio poliaus (1 pav.).

Ryžiai. 1. Magnetas ir magnetinio lauko linijos

Nuolatinis magnetas yra gaminys, pagamintas iš kietos magnetinės medžiagos, turinčios didelę liekamąją magnetinę indukciją, kuri ilgą laiką išlaiko savo įmagnetinimo būseną. Gaminami nuolatiniai magnetai įvairių formų ir naudojami kaip autonominiai (energijos nevartojantys) magnetinio lauko šaltiniai (2 pav.).

Elektromagnetas yra prietaisas, sukuriantis magnetinį lauką, kai praeina elektros srovė. Paprastai elektromagnetas susideda iš feromagnetinės šerdies apvijos, kuri įgyja magneto savybes, kai per apviją praeina elektros srovė.

Ryžiai. 2. Nuolatinis magnetas

Elektromagnetai, pirmiausia skirti sukurti mechaninei jėgai, taip pat turi armatūrą (judančią magnetinės grandinės dalį), kuri perduoda jėgą.

Nuo seniausių laikų magnetai, pagaminti iš magnetito, buvo naudojami medicinoje nuo seniausių laikų. Egipto karalienė Kleopatra nešiojo magnetinį amuletą.

IN senovės Kinija„Imperatoriškoje vidaus medicinos knygoje“ buvo nagrinėjamas magnetinių akmenų panaudojimas Qi energijai organizme koreguoti – „gyvoji jėga“.

Magnetizmo teoriją pirmasis sukūrė prancūzų fizikas Andre Marie Ampere. Pagal jo teoriją, geležies įmagnetinimas paaiškinamas elektros srovių, kurios cirkuliuoja medžiagoje, buvimu. Ampere'as pirmuosius pranešimus apie savo eksperimentų rezultatus pateikė Paryžiaus mokslų akademijos posėdyje 1820 m. rudenį. „magnetinio lauko“ sąvoką į fiziką įvedė anglų fizikas Michaelas Faradėjus. Magnetai sąveikauja per magnetinį lauką, jis taip pat pristatė magnetinių jėgos linijų koncepciją.

Vektorinis magnetinis laukas

Vektorinis laukas yra atvaizdas, susiejantis kiekvieną nagrinėjamos erdvės tašką su vektoriumi, kurio pradžia tame taške. Pavyzdžiui, vėjo greičio vektorius in Šis momentas laikas skiriasi nuo taško iki taško ir gali būti aprašytas vektoriniu lauku (3 pav.).

Skaliarinis magnetinis laukas

Jei kiekvienas tam tikros erdvės srities (dažniausiai 2 arba 3 matmenų) taškas M yra susietas su tam tikru (dažniausiai realiu) skaičiumi u, tada jie sako, kad šioje srityje nurodytas skaliarinis laukas. Kitaip tariant, skaliarinis laukas yra funkcija, kuri susieja Rn su R (erdvės taško skaliarinė funkcija).

Genadijus Vasiljevičius Nikolajevas pasakoja paprastai, rodo ir naudoja paprastus eksperimentus, kad įrodytų antro tipo magnetinio lauko egzistavimą, kurio mokslas dėl kažkokių keistų priežasčių nerado. Nuo Ampero laikų vis dar buvo manoma, kad jis egzistuoja. Nikolajevo atrastą lauką jis pavadino skaliariu, bet vis dar dažnai vadinamas jo vardu. Nikolajevas priartino elektromagnetines bangas į visišką analogiją su įprastomis mechaninėmis bangomis. Dabar fizika elektromagnetines bangas laiko išskirtinai skersinėmis, tačiau Nikolajevas įsitikinęs, kad jos taip pat yra išilginės arba skaliarinės, ir tai logiška, kaip banga gali sklisti į priekį be tiesioginis spaudimas, tai tiesiog absurdas. Mokslininko teigimu, išilginį lauką mokslas slėpė tyčia, galbūt redaguodamas teorijas ir vadovėlius. Tai buvo padaryta paprastai ir atitiko kitus pjūvius.

Ryžiai. 3. Vektorinis magnetinis laukas

Pirmasis pjūvis buvo eterio laiko trūkumas. Kodėl?! Nes eteris yra energija arba terpė, kuri yra spaudžiama. Ir šis spaudimas, jei procesas teisingai organizuojamas, gali būti naudojamas kaip nemokamas energijos šaltinis!!! Antrasis pjūvis yra išilginės bangos pašalinimas, tai yra pasekmė, kad jei eteris yra slėgio šaltinis, tai yra energija, tada jei pridėsite tik skersinės bangos, tada negalima gauti laisvos ar laisvos energijos; reikalinga išilginė banga.

Tada priešpriešinė bangų superpozicija leidžia išpumpuoti eterio slėgį. Ši technologija dažnai vadinama nuliniu tašku, o tai paprastai yra teisinga. Jis yra ties pliuso ir minuso jungties riba (padidėjęs ir žemas kraujo spaudimas), su priešingai judančiomis bangomis galite gauti vadinamąją Blocho zoną arba tiesiog panirimą į terpę (eterį), kur bus pritraukta papildoma terpės energija.

Darbas yra bandymas praktiškai pakartoti kai kuriuos eksperimentus, aprašytus G.V.Nikolajevo knygoje „Šiuolaikinė elektrodinamika ir jos paradoksalios prigimties priežastys“ bei kiek įmanoma namuose atkurti Stefano Marinovo generatorių ir variklį.

Patirtis G.V. Nikolajevas su magnetais: Buvo naudojami du apvalūs magnetai iš garsiakalbių

Du plokšti magnetai su priešingais poliais, išdėstyti plokštumoje. Jie traukia vienas kitą (4 pav.), o kai yra statmenai (nepriklausomai nuo polių orientacijos), traukos jėgos nėra (yra tik sukimo momentas) (5 pav.).

Dabar nupjaukime magnetus per vidurį ir sujungkime juos poromis su skirtingais poliais, suformuodami pradinio dydžio magnetus (6 pav.).

Kai šie magnetai yra vienoje plokštumoje (7 pav.), jie vėl, pavyzdžiui, trauks vienas kitą, o statmenai išsidėstę jau atstums (8 pav.). Pastaruoju atveju išilginės jėgos, veikiančios išilgai vieno magneto pjūvio linijos, yra reakcija į skersines jėgas, veikiančias šoniniai paviršiai kitas magnetas ir atvirkščiai. Išilginės jėgos egzistavimas prieštarauja elektrodinamikos dėsniams. Ši jėga yra skaliarinio magnetinio lauko, esančio magnetų pjūvio vietoje, rezultatas. Toks sudėtinis magnetas vadinamas Sibiro kolija.

Magnetinis šulinys – tai reiškinys, kai vektorinis magnetinis laukas atstumia, o skaliarinis magnetinis laukas traukia ir tarp jų susidaro atstumas.

Bibliografinė nuoroda

Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. NUOLATINIAI MAGNETAI IR NUOLATINIAI MAGNETINIAI LAUKAI // Šiuolaikinio gamtos mokslo pažanga. – 2015. – Nr.1-8. – P. 1355-1357;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (prieigos data: 2019-05-04). Atkreipiame jūsų dėmesį į leidyklos „Gamtos mokslų akademija“ leidžiamus žurnalus

Magnetiniai laukai atsiranda gamtoje ir gali būti sukurti dirbtinai. Vyriškis juos pastebėjo naudingos savybės, kuriuo išmokau naudotis Kasdienybė. Kas yra magnetinio lauko šaltinis?

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

Žemės magnetinis laukas

Kaip vystėsi magnetinio lauko doktrina

Kai kurių medžiagų magnetinės savybės buvo pastebėtos senovėje, tačiau jų tyrimas iš tikrųjų prasidėjo m viduramžių Europa. Prancūzų mokslininkas Peregrine'as, naudodamas mažas plienines adatas, atrado jėgos sankirtą magnetinės linijos tam tikruose taškuose – polius. Tik po trijų šimtmečių, vadovaudamasis šio atradimo, Gilbertas toliau jį tyrinėjo ir vėliau apgynė savo hipotezę, kad Žemė turi savo magnetinį lauką.

Spartus magnetizmo teorijos vystymasis prasidėjo XIX amžiaus pradžioje, kai Ampere'as atrado ir aprašė elektrinio lauko įtaką magnetinio lauko atsiradimui ir Faradėjaus atradimą. elektromagnetinė indukcija nustatė atvirkštinį ryšį.

Kas yra magnetinis laukas

Magnetinis laukas pasireiškia jėgos poveikiu judantiems elektros krūviams arba kūnams, turintiems magnetinį momentą.

Magnetinio lauko šaltiniai:

1. Laidininkai, kuriais teka elektros srovė;
2. Nuolatiniai magnetai;
3. Keičiantis elektrinis laukas.

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="(maks. plotis: 600px) 100vw, 600px">

Magnetinio lauko šaltiniai

Pagrindinė magnetinio lauko atsiradimo priežastis yra identiška visiems šaltiniams: elektriniai mikrokrūviai – elektronai, jonai ar protonai – turi savo magnetinį momentą arba juda kryptingai.

Svarbu! Elektriniai ir magnetiniai laukai generuoja vienas kitą, laikui bėgant keičiasi. Šį ryšį nustato Maksvelo lygtys.

Magnetinio lauko charakteristikos

Magnetinio lauko charakteristikos yra šios:

1. Magnetinis srautas – skaliarinis dydis, nustatantis, kiek magnetinio lauko linijų praeina tam tikrą skerspjūvį. Žymi raide F. Apskaičiuota pagal formulę:

F = B x S x cos α,

čia B – magnetinės indukcijos vektorius, S – pjūvis, α – vektoriaus pasvirimo kampas į pjūvio plokštumai nubrėžtą statmeną. Matavimo vienetas – Weber (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="(maks. plotis: 600px) 100vw, 600px">

Magnetinis srautas

1. Magnetinės indukcijos vektorius (B) rodo jėgą, veikiančią krūvininkus. Jis nukreiptas į šiaurės ašigalį, kur rodo taisyklinga magnetinė adata. Magnetinė indukcija kiekybiškai matuojama Tesla (T);
2. MF įtempimas (N). Lemia įvairių terpių magnetinis pralaidumas. Vakuume pralaidumas laikomas vienybe. Įtempimo vektoriaus kryptis sutampa su magnetinės indukcijos kryptimi. Matavimo vienetas – A/m.

Kaip pavaizduoti magnetinį lauką

Naudojant nuolatinio magneto pavyzdį lengva pamatyti magnetinio lauko apraiškas. Jis turi du polius ir, priklausomai nuo orientacijos, du magnetai pritraukia arba atstumia. Magnetinis laukas apibūdina procesus, vykstančius jo metu:

1. MP matematiškai apibūdinamas kaip vektorinis laukas. Jis gali būti sudarytas naudojant daugybę magnetinės indukcijos B vektorių, kurių kiekvienas yra nukreiptas į šiaurinį kompaso adatos polių ir kurio ilgis priklauso nuo magnetinės jėgos;
2. Alternatyvus būdas tai pavaizduoti yra naudoti lauko linijas. Šios linijos niekada nesusikerta, niekur neprasideda ir nesustoja, sudarydamos uždaras kilpas. MF linijos sujungiamos į dažnesnes vietas, kuriose magnetinis laukas yra stipriausias.

Svarbu! Lauko linijų tankis rodo magnetinio lauko stiprumą.

Nors MP realybėje nematyti, lauko linijas galima lengvai vizualizuoti realiame pasaulyje, į MP įdėjus geležines drožles. Kiekviena dalelė elgiasi kaip mažas magnetas su šiaurės ir pietų poliais. Rezultatas yra modelis, panašus į jėgos linijas. Žmogus nesugeba pajusti MP poveikio.

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

Magnetinio lauko linijos

Magnetinio lauko matavimas

Kadangi tai yra vektorinis dydis, MF matuoti yra du parametrai: jėga ir kryptis. Kryptį galima nesunkiai išmatuoti naudojant prie lauko prijungtą kompasą. Pavyzdys – Žemės magnetiniame lauke įtaisytas kompasas.

Išmatuoti kitas charakteristikas yra daug sunkiau. Praktiški magnetometrai atsirado tik XIX a. Dauguma jų veikia naudodami jėgą, kurią jaučia elektronas judėdamas išilgai MP.

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

Magnetometras

Labai tiksliai matuoti mažus magnetinius laukus tapo praktiškai įmanoma nuo tada, kai 1988 m. buvo atrasta milžiniška sluoksniuotų medžiagų magnetinė varža. Šis fundamentinės fizikos atradimas buvo greitai pritaikytas magnetinėms technologijoms kietasis diskas duomenų saugojimui kompiuteriuose, todėl vos per kelerius metus saugojimo talpa padidės tūkstantį kartų.

Visuotinai priimtose matavimo sistemose MP matuojamas bandymais (T) arba gausu (G). 1 T = 10 000 Gs. Gausas dažnai naudojamas, nes Tesla yra per didelis laukas.

Įdomus. Mažas magnetas ant šaldytuvo sukuria magnetinį lauką, lygų 0,001 teslos, o Žemės magnetinis laukas vidutiniškai yra 0,00005 teslos.

Magnetinio lauko prigimtis

Magnetizmas ir magnetiniai laukai yra elektromagnetinės jėgos apraiškos. Yra du galimi būdai, kaip organizuoti energijos krūvį judant ir atitinkamai magnetinį lauką.

Pirmasis yra prijungti laidą prie srovės šaltinio, aplink jį susidaro MF.

Svarbu! Didėjant srovei (judančių įkrovimų skaičiui), MP proporcingai didėja. Tolstant nuo laido, laukas mažėja priklausomai nuo atstumo. Tai apibūdina Ampero dėsnis.

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

Ampero dėsnis

Kai kurios medžiagos, turinčios didesnį magnetinį laidumą, gali sutelkti magnetinius laukus.

Kadangi magnetinis laukas yra vektorius, būtina nustatyti jo kryptį. Įprastos srovės, tekančios tiesiu laidu, kryptį galima rasti naudojant dešinės rankos taisyklę.

Norėdami naudoti taisyklę, turite įsivaizduoti, kad viela yra apvyniota dešinė ranka, o nykštis rodo srovės kryptį. Tada keturi likę pirštai parodys magnetinės indukcijos vektoriaus kryptį aplink laidininką.

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

Dešinės rankos taisyklė

Antrasis būdas sukurti magnetinį lauką yra panaudoti tai, kad kai kuriose medžiagose atsiranda elektronų, kurie turi savo magnetinį momentą. Štai kaip veikia nuolatiniai magnetai:

1. Nors atomai dažnai turi daug elektronų, jie dažniausiai jungiasi taip, kad bendras poros magnetinis laukas panaikinamas. Sakoma, kad tokiu būdu suporuoti du elektronai turi priešingą sukinį. Todėl, norint ką nors įmagnetinti, reikia atomų, turinčių vieną ar daugiau elektronų su tuo pačiu sukiniu. Pavyzdžiui, geležis turi keturis tokius elektronus ir tinka magnetams gaminti;
2. Milijardai elektronų, randami atomuose, gali būti atsitiktinai orientuoti, ir nebus bendro MF, nesvarbu, kiek nesuporuotų elektronų turi medžiaga. Jis turi būti stabilus žemoje temperatūroje, kad būtų užtikrinta bendra pageidaujama elektronų orientacija. Didelis magnetinis pralaidumas sukelia tokių medžiagų įmagnetinimą tam tikromis sąlygomis, kurios nėra magnetinių laukų įtakos. Jie yra feromagnetiniai;
3. Gali būti eksponuojamos kitos medžiagos magnetines savybes dalyvaujant išoriniam parlamentarui. Išorinis laukas yra skirtas visiems elektronų sukiniams išlyginti, kurie išnyksta pašalinus MF. Šios medžiagos yra paramagnetinės. Šaldytuvo durelių metalas yra paramagnetinės medžiagos pavyzdys.

Žemės magnetinis laukas

Žemė gali būti pavaizduota kondensatoriaus plokštelių pavidalu, kurių įkrova turi priešingą ženklą: „minusas“ - esant žemės paviršiaus o „pliusas“ – jonosferoje. Tarp jų yra atmosferos oras kaip izoliacinis tarpiklis. Milžiniškas kondensatorius palaiko nuolatinį įkrovimą dėl žemės MF įtakos. Naudodamiesi šiomis žiniomis, galite sukurti elektros energijos gavimo iš Žemės magnetinio lauko schemą. Tiesa, rezultatas bus žemos įtampos vertės.

Reikia paimti:

• įžeminimo įrenginys;
• viela;
• Tesla transformatorius, galintis generuoti aukšto dažnio virpesius ir sukurti vainikinę iškrovą, jonizuojantis orą.

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="(maks. plotis: 592px) 100vw, 592px">

Tesla ritė

Tesla ritė veiks kaip elektronų emiteris. Visa konstrukcija sujungta kartu, o norint užtikrinti pakankamą potencialų skirtumą, transformatorius turi būti pakeltas į nemažą aukštį. Taigi jis bus sukurtas elektros grandinė, kuriuo tekės nedidelė srovė. Gauk didelis skaičius naudojant šį įrenginį elektros tiekimas neįmanomas.

Elektra ir magnetizmas dominuoja daugelyje mus supančių pasaulių – nuo ​​svarbiausių gamtoje vykstančių procesų iki pažangiausių elektroninių prietaisų.

Vaizdo įrašas