To, co nazywa się polem magnetycznym. Pole magnetyczne i elektromagnetyzm

Pole magnetyczne- jest to ośrodek materialny, przez który odbywa się interakcja między przewodnikami z prądem lub poruszającymi się ładunkami.

Właściwości pola magnetycznego:

Charakterystyka pola magnetycznego:

Do badania pola magnetycznego stosuje się obwód testowy z prądem. Jest mały, a prąd w nim jest znacznie mniejszy niż prąd w przewodniku, który wytwarza pole magnetyczne. Po przeciwnych stronach obwodu z prądem od strony pola magnetycznego działają siły równe co do wielkości, ale skierowane w przeciwnych kierunkach, ponieważ kierunek siły zależy od kierunku prądu. Punkty przyłożenia tych sił nie leżą na jednej prostej. Takie siły nazywają się kilka sił. W wyniku działania pary sił kontur nie może poruszać się do przodu, obraca się wokół własnej osi. Charakteryzuje się działanie obrotowe moment obrotowy.

, gdzie ja–ramię pary sił(odległość między punktami przyłożenia sił).

Wraz ze wzrostem prądu w obwodzie testowym lub obszarze obwodu, moment pary sił wzrośnie proporcjonalnie. Stosunek maksymalnego momentu sił działających na obwód przewodzący prąd do wielkości prądu w obwodzie i powierzchni obwodu jest wartością stałą dla danego punktu pola. To jest nazwane Indukcja magnetyczna.

, gdzie
-Moment magnetyczny obwody z prądem.

jednostka miary Indukcja magnetyczna - Tesli [T].

Moment magnetyczny obwodu- wielkość wektorowa, której kierunek zależy od kierunku prądu w obwodzie i jest określony przez prawidłowa reguła śrubowa: zaciśnij prawą rękę w pięść, skieruj cztery palce w kierunku prądu w obwodzie, a następnie kciuk wskaże kierunek wektora momentu magnetycznego. Wektor momentu magnetycznego jest zawsze prostopadły do ​​płaszczyzny konturu.

Za kierunek wektora indukcji magnetycznej weź kierunek wektora momentu magnetycznego obwodu zorientowanego w polu magnetycznym.

Linia indukcji magnetycznej- prostą, do której styczna w każdym punkcie pokrywa się z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej. Linie indukcji magnetycznej są zawsze zamknięte, nigdy się nie przecinają. Linie indukcji magnetycznej przewodu prostego z prądem mają postać okręgów umieszczonych w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika. Kierunek linii indukcji magnetycznej określa reguła prawej śruby. Linie indukcji magnetycznej prądu kołowego(cewka z prądem) mają również formę okręgów. Każdy element cewki jest długi
można traktować jako prosty przewodnik, który wytwarza własne pole magnetyczne. W przypadku pól magnetycznych spełniona jest zasada superpozycji (dodawania niezależnego). Całkowity wektor indukcji magnetycznej prądu kołowego jest wyznaczany w wyniku dodawania tych pól w środku cewki zgodnie z regułą prawej śruby.

Jeśli wielkość i kierunek wektora indukcji magnetycznej są takie same w każdym punkcie przestrzeni, wówczas nazywa się pole magnetyczne jednorodny. Jeśli wielkość i kierunek wektora indukcji magnetycznej w każdym punkcie nie zmieniają się w czasie, to takie pole nazywa się stały.

Wartość Indukcja magnetyczna w każdym punkcie pola jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu w przewodniku tworzącym pole, jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od przewodnika do danego punktu w polu, zależy od właściwości medium i kształtu pola przewodnik, który tworzy pole.

, gdzie
WŁ 2 ; H/m jest stała magnetyczna próżni?,

-względna przenikalność magnetyczna ośrodka,

-absolutna przenikalność magnetyczna ośrodka.

W zależności od wielkości przenikalności magnetycznej wszystkie substancje dzielą się na trzy klasy:

Wraz ze wzrostem bezwzględnej przepuszczalności ośrodka wzrasta również indukcja magnetyczna w danym punkcie pola. Stosunek indukcji magnetycznej do bezwzględnej przenikalności magnetycznej ośrodka jest wartością stałą dla danego punktu poli, e nazywa się napięcie.

.

Wektory napięcia i indukcji magnetycznej pokrywają się w kierunkach. Siła pola magnetycznego nie zależy od właściwości medium.

Moc wzmacniacza- siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem.

Gdzie ja- długość przewodu, - kąt między wektorem indukcji magnetycznej a kierunkiem prądu.

Kierunek siły Ampera jest określony przez zasada lewej ręki: lewa ręka ustawione tak, aby składowa wektora indukcji magnetycznej, prostopadła do przewodnika, wchodziła do dłoni, skieruj cztery wyciągnięte palce wzdłuż prądu, a następnie kciuk zgięty o 90 0 wskaże kierunek siły Ampère.

Wynikiem działania siły Ampera jest ruch przewodnika w określonym kierunku.

mi jeśli = 90 0 , to F=max, jeśli = 0 0 , następnie F= 0.

Siła Lorentza- siła pola magnetycznego na poruszający się ładunek.

, gdzie q to ładunek, v to prędkość jego ruchu, - kąt między wektorami naprężenia i prędkości.

Siła Lorentza jest zawsze prostopadła do wektorów indukcji magnetycznej i prędkości. Kierunek jest określony przez zasada lewej ręki(palce - w ruchu ładunku dodatniego). Jeżeli kierunek prędkości cząstki jest prostopadły do ​​linii indukcji magnetycznej jednorodnego pola magnetycznego, to cząstka porusza się po okręgu bez zmiany energii kinetycznej.

Ponieważ kierunek siły Lorentza zależy od znaku ładunku, służy on do rozdzielania ładunków.

strumień magnetyczny- wartość równa liczbie linii indukcji magnetycznej, które przechodzą przez dowolny obszar położony prostopadle do linii indukcji magnetycznej.

, gdzie - kąt między indukcją magnetyczną a normalną (prostopadłą) do obszaru S.

jednostka miary– Webera [Wb].

Metody pomiaru strumienia magnetycznego:

Zmiana orientacji terenu w polu magnetycznym (zmiana kąta)

Zmiana obszaru konturu umieszczonego w polu magnetycznym

Zmiana siły prądu, który wytwarza pole magnetyczne

Zmiana odległości konturu od źródła pola magnetycznego

Zmiana właściwości magnetycznych ośrodka.

F Araday zarejestrował prąd elektryczny w obwodzie, który nie zawierał źródła, ale znajdował się obok innego obwodu zawierającego źródło. Ponadto prąd w obwodzie pierwotnym powstał w następujących przypadkach: przy każdej zmianie prądu w obwodzie A, przy względnym ruchu obwodów, przy wprowadzeniu pręta żelaznego do obwodu A, przy ruchu magnesu trwałego względem obwód B. Ukierunkowany ruch swobodnych ładunków (prądu) występuje tylko w polu elektrycznym. Oznacza to, że zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne, które wprawia w ruch swobodne ładunki przewodnika. To pole elektryczne nazywa się wywołany lub wir.

Różnice między polem elektrycznym wirowym a elektrostatycznym:

Źródłem pola wirowego jest zmienne pole magnetyczne.

Linie natężenia pola wirowego są zamknięte.

Praca wykonana przez to pole w celu przemieszczenia ładunku po obwodzie zamkniętym nie jest równa zeru.

Charakterystyczną cechą energetyczną pola wirowego nie jest potencjał, ale Indukcja EMF- wartość równa pracy sił zewnętrznych (sił pochodzenia nieelektrostatycznego) podczas przemieszczania jednostki ładunku po obwodzie zamkniętym.

.Mierzone w woltach[W].

Wirowe pole elektryczne powstaje przy każdej zmianie pola magnetycznego, niezależnie od tego, czy istnieje przewodząca zamknięta pętla, czy nie. Kontur pozwala jedynie wykryć wirowe pole elektryczne.

Indukcja elektromagnetyczna- jest to wystąpienie pola elektromagnetycznego indukcji w obwodzie zamkniętym z jakąkolwiek zmianą strumienia magnetycznego przez jego powierzchnię.

Sem indukcji w obwodzie zamkniętym generuje prąd indukcyjny.

.

Kierunek prądu indukcyjnego zdeterminowany przez Zasada Lenza: prąd indukcyjny ma taki kierunek, że wytworzone przez niego pole magnetyczne przeciwstawia się wszelkim zmianom strumienia magnetycznego, który wygenerował ten prąd.

Prawo Faradaya dla indukcji elektromagnetycznej: SEM indukcji w zamkniętej pętli jest wprost proporcjonalna do szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez powierzchnię ograniczoną przez pętlę.

T okie foucault- prądy wirowe indukcyjne występujące w dużych przewodnikach umieszczonych w zmiennym polu magnetycznym. Rezystancja takiego przewodnika jest niewielka, ponieważ ma duży przekrój S, więc prądy Foucaulta mogą być duże, w wyniku czego przewodnik się nagrzewa.

samoindukcja- jest to występowanie pola elektromagnetycznego indukcji w przewodniku, gdy zmienia się w nim siła prądu.

Przewodnik przewodzący prąd wytwarza pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna zależy od natężenia prądu, dlatego też własny strumień magnetyczny zależy również od natężenia prądu.

, gdzie L jest współczynnikiem proporcjonalności, indukcyjność.

jednostka miary indukcyjność - Henry [H].

Indukcyjność przewodnik zależy od jego wielkości, kształtu i przepuszczalności magnetycznej medium.

Indukcyjność rośnie wraz z długością przewodu, indukcyjność cewki jest większa niż indukcyjność prostego przewodu o tej samej długości, indukcyjność cewki (przewodu o dużej liczbie zwojów) jest większa niż indukcyjność jednego zwoju , indukcyjność cewki wzrasta po włożeniu do niej żelaznego pręta.

Prawo Faradaya dla samoindukcji:
.

Samoindukcja EMF wprost proporcjonalna do szybkości zmian prądu.

Samoindukcja EMF generuje prąd samoindukcyjny, który zawsze zapobiega jakiejkolwiek zmianie prądu w obwodzie, to znaczy, gdy prąd wzrasta, prąd samoindukcyjny jest kierowany w przeciwnym kierunku, gdy prąd w obwodzie maleje, samo- prąd indukcyjny jest kierowany w tym samym kierunku. Im większa indukcyjność cewki, tym więcej pola elektromagnetycznego samoindukcyjnego występuje w nim.

Energia pola magnetycznego jest równa pracy, jaką prąd wykonuje w celu pokonania pola elektromagnetycznego indukcji własnej w czasie, aż prąd wzrośnie od zera do wartości maksymalnej.

.

Wibracje elektromagnetyczne- są to okresowe zmiany ładunku, natężenia prądu oraz wszystkich charakterystyk pól elektrycznych i magnetycznych.

Elektryczny system oscylacyjny(obwód oscylacyjny) składa się z kondensatora i cewki indukcyjnej.

Warunki występowania drgań:

Układ musi zostać wytrącony z równowagi, w tym celu do kondensatora przekazywany jest ładunek. Energia pola elektrycznego naładowanego kondensatora:

.

System musi powrócić do stanu równowagi. Pod wpływem pola elektrycznego ładunek przechodzi z jednej płytki kondensatora na drugą, to znaczy w obwodzie powstaje prąd elektryczny, który przepływa przez cewkę. Wraz ze wzrostem prądu w cewce indukcyjnej powstaje pole elektromagnetyczne samoindukcji, prąd samoindukcyjny jest kierowany w przeciwnym kierunku. Gdy prąd w cewce maleje, prąd samoindukcyjny jest kierowany w tym samym kierunku. W ten sposób prąd samoindukcyjny ma tendencję do przywracania układu do stanu równowagi.

Rezystancja elektryczna obwodu musi być mała.

Idealny obwód oscylacyjny nie ma oporu. Oscylacje w nim nazywane są darmowy.

Dla dowolnego obwodu elektrycznego spełnione jest prawo Ohma, zgodnie z którym siła elektromotoryczna działająca w obwodzie jest równa sumie napięć we wszystkich odcinkach obwodu. W obwodzie oscylacyjnym nie ma źródła prądu, ale w cewce indukcyjnej powstaje pole elektromagnetyczne, które jest równe napięciu na kondensatorze.

Wniosek: ładunek kondensatora zmienia się zgodnie z prawem harmonicznym.

Napięcie kondensatora:
.

Prąd pętli:
.

Wartość
- amplituda aktualnej siły.

Różnica od opłaty w dniu
.

Okres swobodnych oscylacji w obwodzie:

Energia pola elektrycznego kondensatora:

Energia pola magnetycznego cewki:

Energie pól elektrycznych i magnetycznych zmieniają się zgodnie z prawem harmonicznym, ale fazy ich oscylacji są różne: gdy energia pola elektrycznego jest maksymalna, energia pola magnetycznego wynosi zero.

Całkowita energia układu oscylacyjnego:
.

W idealny kontur całkowita energia się nie zmienia.

W procesie oscylacji energia pola elektrycznego jest całkowicie przekształcana w energię pola magnetycznego i odwrotnie. Oznacza to, że energia w dowolnym momencie jest równa albo maksymalnej energii pola elektrycznego, albo maksymalnej energii pola magnetycznego.

Prawdziwy obwód oscylacyjny zawiera odporność. Oscylacje w nim nazywane są zblakły.

Prawo Ohma przyjmuje postać:

Zakładając, że tłumienie jest małe (kwadrat częstotliwości drgań własnych jest znacznie większy od kwadratu współczynnika tłumienia), logarytmiczny dekrement tłumienia:

Przy silnym tłumieniu (kwadrat częstotliwości drgań własnych jest mniejszy od kwadratu współczynnika drgań):

To równanie opisuje proces rozładowywania kondensatora przez rezystor. W przypadku braku indukcyjności oscylacje nie wystąpią. Zgodnie z tym prawem zmienia się również napięcie na płytkach kondensatora.

całkowita energia w rzeczywistym obwodzie zmniejsza się, ponieważ ciepło jest uwalniane na rezystancji R, gdy przepływa prąd.

proces przejścia to proces, który zachodzi w obwody elektryczne przy zmianie z jednego trybu pracy na inny. Szacowany czas ( ), podczas której parametr charakteryzujący proces przejściowy zmieni się e razy.

Do obwód z kondensatorem i rezystorem:
.

Teoria pola elektromagnetycznego Maxwella:

1 pozycja:

Każde zmienne pole elektryczne generuje wirowe pole magnetyczne. Przemienne pole elektryczne zostało nazwane przez Maxwella prądem przesunięcia, ponieważ podobnie jak zwykły prąd indukuje pole magnetyczne.

Aby wykryć prąd przesunięcia, bierze się pod uwagę przepływ prądu przez układ, który zawiera kondensator z dielektrykiem.

Gęstość prądu polaryzacji:
. Gęstość prądu jest skierowana w kierunku zmiany natężenia.

Pierwsze równanie Maxwella:
- wirowe pole magnetyczne jest generowane zarówno przez prądy przewodzenia (ruchome ładunki elektryczne), jak i prądy przemieszczania (przemienne pole elektryczne E).

2 pozycja:

Każde zmienne pole magnetyczne generuje wirowe pole elektryczne - podstawowe prawo indukcji elektromagnetycznej.

Drugie równanie Maxwella:
- odnosi się do szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez dowolną powierzchnię i cyrkulacji wektora natężenia pola elektrycznego, które w tym przypadku powstaje.

Każdy przewodnik z prądem wytwarza pole magnetyczne w przestrzeni. Jeżeli prąd jest stały (nie zmienia się w czasie), to związane z nim pole magnetyczne jest również stałe. Zmieniający się prąd wytwarza zmieniające się pole magnetyczne. Wewnątrz przewodnika przewodzącego prąd występuje pole elektryczne. Dlatego zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmieniające się pole magnetyczne.

Pole magnetyczne jest wirowe, ponieważ linie indukcji magnetycznej są zawsze zamknięte. Wielkość natężenia pola magnetycznego H jest proporcjonalna do szybkości zmian natężenia pola elektrycznego . Kierunek wektora pola magnetycznego związane ze zmianą natężenia pola elektrycznego zgodnie z zasadą prawej śruby: zaciśnij prawą rękę w pięść, skieruj kciuk w kierunku zmiany natężenia pola elektrycznego, następnie zgięte 4 palce wskażą kierunek linii natężenia pola magnetycznego.

Każde zmieniające się pole magnetyczne tworzy wirowe pole elektryczne, którego linie siły są zamknięte i znajdują się w płaszczyźnie prostopadłej do natężenia pola magnetycznego.

Wielkość natężenia E pola elektrycznego wiru zależy od szybkości zmian pola magnetycznego . Kierunek wektora E jest powiązany z kierunkiem zmiany pola magnetycznego H zasadą lewej śruby: zaciśnij lewą rękę w pięść, kciuk skieruj w kierunku zmiany pola magnetycznego, zgięty cztery palce wskażą kierunek linii wirowego pola elektrycznego.

Zbiór wirowych pól elektrycznych i magnetycznych połączonych ze sobą reprezentuje pole elektromagnetyczne. Pole elektromagnetyczne nie pozostaje w miejscu powstania, lecz rozchodzi się w przestrzeni w postaci poprzecznej fali elektromagnetycznej.

fala elektromagnetyczna- jest to rozkład w przestrzeni wirowej połączonych ze sobą pól elektrycznych i magnetycznych.

Warunek wystąpienia fali elektromagnetycznej- ruch ładunku z przyspieszeniem.

Równanie fal elektromagnetycznych:

- cykliczna częstotliwość oscylacji elektromagnetycznych

t to czas od początku oscylacji

l jest odległością od źródła fali do danego punktu w przestrzeni

- prędkość propagacji fali

Czas potrzebny fali na podróż od źródła do danego punktu.

Wektory E i H w fali elektromagnetycznej są prostopadłe do siebie i do prędkości propagacji fali.

Źródło fal elektromagnetycznych- przewodniki, przez które przepływają szybko zmienne prądy (makroemitery) oraz wzbudzone atomy i cząsteczki (mikroemitery). Im wyższa częstotliwość drgań, tym lepiej promieniują w przestrzeni fale elektromagnetyczne.

Właściwości fal elektromagnetycznych:

Wszystkie fale elektromagnetyczne poprzeczny

W jednorodnym ośrodku fale elektromagnetyczne rozprzestrzeniać się ze stałą prędkością, który zależy od właściwości środowiska:

- przenikalność względna ośrodka

jest stałą dielektryczną próżni,
F/m, Cl 2 /nm 2

- względna przenikalność magnetyczna ośrodka

- podciśnieniowa stała magnetyczna,
WŁ 2 ; H/m

Fale elektromagnetyczne odbite od przeszkód, pochłonięte, rozproszone, załamane, spolaryzowane, ugięte, zakłócone.

Objętościowa gęstość energiipole elektromagnetyczne jest sumą objętościowych gęstości energii pól elektrycznych i magnetycznych:

Gęstość strumienia energii fal - intensywność fali:

-Wektor Umov-Poynting.

Wszystkie fale elektromagnetyczne są ułożone w szereg częstotliwości lub długości fal (
). Ten wiersz to skala fal elektromagnetycznych.

Drgania o niskiej częstotliwości. 0 - 10 4 Hz. Uzyskiwany z generatorów. Nie promieniują dobrze.

fale radiowe. 10 4 - 10 13 Hz. Promieniowane przez stałe przewodniki, przez które przepływają szybko przemienne prądy.

Promieniowanie podczerwone- fale emitowane przez wszystkie ciała w temperaturach powyżej 0 K w wyniku procesów wewnątrzatomowych i wewnątrzcząsteczkowych.

widzialne światło- fale, które działają na oko, powodując wrażenie wizualne. 380-760 nm

Promieniowanie ultrafioletowe. 10 - 380 nm. Światło widzialne i UV powstają, gdy zmienia się ruch elektronów w zewnętrznych powłokach atomu.

promieniowanie rentgenowskie. 80-10-5 nm. Występuje, gdy zmienia się ruch elektronów powłoki wewnętrzne atom.

Promieniowanie gamma. Występuje podczas rozpadu jąder atomowych.

Pole magnetyczne to materia, która powstaje wokół źródeł prąd elektryczny a także okolice magnesy trwałe. W kosmosie pole magnetyczne jest wyświetlane jako kombinacja sił, które mogą wpływać na namagnesowane ciała. To działanie tłumaczy się obecnością wyładowań napędowych na poziomie molekularnym.

Pole magnetyczne powstaje tylko wokół poruszających się ładunków elektrycznych. Dlatego pola magnetyczne i elektryczne są integralne i razem tworzą pole elektromagnetyczne. Składniki pola magnetycznego są ze sobą połączone i oddziałują na siebie, zmieniając swoje właściwości.

Właściwości pola magnetycznego:
1. Pole magnetyczne powstaje pod wpływem napędzających ładunków prądu elektrycznego.
2. W dowolnym momencie pole magnetyczne charakteryzuje wektor wielkość fizyczna zatytułowany Indukcja magnetyczna, która jest siłą charakterystyczną pola magnetycznego.
3. Pole magnetyczne może wpływać tylko na magnesy, przewodniki przewodzące i poruszające się ładunki.
4. Pole magnetyczne może być typu stałego i zmiennego
5. Pole magnetyczne jest mierzone tylko za pomocą specjalnych urządzeń i nie może być postrzegane przez ludzkie zmysły.
6. Pole magnetyczne jest elektrodynamiczne, ponieważ powstaje tylko podczas ruchu naładowanych cząstek i oddziałuje tylko na ładunki będące w ruchu.
7. Naładowane cząstki poruszają się po prostopadłej trajektorii.

Wielkość pola magnetycznego zależy od szybkości zmian pola magnetycznego. W związku z tym istnieją dwa rodzaje pola magnetycznego: dynamiczne pole magnetyczne oraz grawitacyjne pole magnetyczne. Grawitacyjne pole magnetyczne powstaje tylko w pobliżu cząstek elementarnych i powstaje w zależności od cech strukturalnych tych cząstek.

Moment magnetyczny występuje, gdy pole magnetyczne działa na przewodzącą ramkę. Innymi słowy, moment magnetyczny to wektor, który znajduje się na linii biegnącej prostopadle do ramy.

Pole magnetyczne można przedstawić graficznie za pomocą magnetycznego linie siły. Linie te są rysowane w takim kierunku, aby kierunek sił pola pokrywał się z kierunkiem samej linii pola. Linie pola magnetycznego są jednocześnie ciągłe i zamknięte.

Kierunek pola magnetycznego określa się za pomocą igły magnetycznej. Linie siły określają również biegunowość magnesu, koniec z wyjściem linii siły to biegun północny, a koniec z wejściem tych linii to biegun południowy.

Bardzo wygodna jest wizualna ocena pola magnetycznego za pomocą zwykłych opiłków żelaza i kartki papieru.
Jeśli umieścimy kartkę papieru na magnesie trwałym, a na wierzchu posypiemy trocinami, cząsteczki żelaza ułożą się zgodnie z liniami pola magnetycznego.

Kierunek linii siły dla przewodnika jest dogodnie określany przez słynne zasada świderka lub zasada prawej ręki. Jeśli chwycimy przewodnik ręką tak, aby kciuk patrzył w kierunku prądu (od minusa do plusa), to pozostałe 4 palce wskażą nam kierunek linii pola magnetycznego.

A kierunek siły Lorentza - siła, z jaką pole magnetyczne działa na naładowaną cząstkę lub przewodnik z prądem, zgodnie z zasada lewej ręki.
Jeśli umieścimy lewą rękę w polu magnetycznym tak, aby 4 palce patrzyły w kierunku prądu w przewodniku, a linie siły weszły w dłoń, to kciuk wskaże kierunek siły Lorentza, siły działającej na przewodnik umieszczony w polu magnetycznym.

O to chodzi. Pamiętaj, aby zadać wszelkie pytania w komentarzach.

Wyznaczanie pola magnetycznego. Jego źródła

Definicja

Pole magnetyczne to jedna z form pola elektromagnetycznego, która działa tylko na poruszające się ciała posiadające ładunek elektryczny lub ciała namagnesowane, niezależnie od ich ruchu.

Źródłami tego pola są stałe prądy elektryczne, poruszające się ładunki elektryczne (ciała i cząstki), ciała namagnesowane, zmienne pola elektryczne. Źródłem stałego pola magnetycznego są prądy stałe.

Właściwości pola magnetycznego

W czasach, gdy badania zjawisk magnetycznych dopiero się rozpoczęły, badacze zwracali szczególną uwagę na istnienie biegunów w namagnesowanych prętach. W nich właściwości magnetyczne były szczególnie wyraźne. Wyraźnie widać było, że bieguny magnesu są różne. Przyciągały się przeciwne bieguny i jak bieguny odpychały. Hilbert wyraził ideę istnienia „ładunków magnetycznych”. Te reprezentacje były wspierane i rozwijane przez Coulomba. Na podstawie doświadczeń Coulomba siła charakterystyczna pola magnetycznego stała się siłą, z jaką pole magnetyczne działa na ładunek magnetyczny równy jedności. Coulomb zwrócił uwagę na zasadnicze różnice między zjawiskami w elektryczności i magnetyzmie. Różnica przejawia się już w tym, że ładunki elektryczne można podzielić i uzyskać ciała z nadmiarem dodatnim lub ładunek ujemny, podczas gdy niemożliwe jest oddzielenie biegunów północnego i południowego magnesu i uzyskanie ciała z tylko jednym biegunem. Z niemożliwości podziału magnesu na wyłącznie „północny” lub „południowy” Coulomb uznał, że te dwa rodzaje ładunków są nierozłączne w każdym cząstka elementarnaśrodek magnesujący. Uznano więc, że każda cząsteczka materii – atom, cząsteczka lub ich grupa – jest czymś w rodzaju mikromagnesu z dwoma biegunami. Namagnesowanie ciała jest w tym przypadku procesem orientacji jego magnesów elementarnych pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego (analogicznie do polaryzacji dielektryków).

Oddziaływanie prądów realizowane jest za pomocą pól magnetycznych. Oersted odkrył, że pole magnetyczne jest wzbudzane przez prąd i orientuje igłę magnetyczną. Przewodnik Oersteda z prądem znajdował się nad igłą magnetyczną, która mogła się obracać. Kiedy prąd płynął w przewodniku, strzałka obracała się prostopadle do drutu. Zmiana kierunku prądu spowodowała reorientację strzały. Z doświadczenia Oersteda wynika, że ​​pole magnetyczne ma kierunek i musi być scharakteryzowane przez wielkość wektorową. Wielkość tę nazwano indukcją magnetyczną i oznaczono: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$ jest podobna do wektora natężenia pola elektrycznego ($\overrightarrow(E)$). Analogiem wektora przemieszczenia $\overrightarrow(D)\$ dla pola magnetycznego jest wektor $\overrightarrow(H)$, zwany wektorem natężenia pola magnetycznego.

Pole magnetyczne wpływa tylko na poruszający się ładunek elektryczny. Pole magnetyczne jest generowane przez poruszające się ładunki elektryczne.

Pole magnetyczne poruszającego się ładunku. Pole magnetyczne cewki z prądem. Zasada superpozycji

Pole magnetyczne ładunku elektrycznego poruszającego się ze stałą prędkością ma postać:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1\prawo),\]

gdzie $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(H)(m)(v\SI)$ to stała magnetyczna, $\overrightarrow(v)$ to prędkość ruch ładunku, $\overrightarrow(r)$ to wektor promienia określający położenie ładunku, q to wartość ładunku, $\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right]$ to iloczyn wektorowy .

Indukcja magnetyczna elementu z prądem w układzie SI:

gdzie $\ \overrightarrow(r)$ to wektor promienia ciągnięty od bieżącego elementu do rozważanego punktu, $\overrightarrow(dl)$ to element przewodnika z prądem (kierunek określa kierunek prądu ), $\vartheta$ to kąt między $ \overrightarrow(dl)$ a $\overrightarrow(r)$. Kierunek wektora $\overrightarrow(dB)$ jest prostopadły do ​​płaszczyzny zawierającej $\overrightarrow(dl)$ i $\overrightarrow(r)$. Określony przez właściwą regułę śrubową.

Dla pola magnetycznego obowiązuje zasada superpozycji:

\[\overrightarrow(B)=\sum((\overrightarrow(B))_i\left(3\right),)\]

gdzie $(\overrightarrow(B))_i$ to pojedyncze pola generowane przez poruszające się ładunki, $\overrightarrow(B)$ to całkowita indukcja pola magnetycznego.

Przykład 1

Zadanie: Znajdź stosunek sił oddziaływania magnetycznego i kulombowskiego dwóch elektronów poruszających się równolegle z tą samą prędkością $v$. Odległość między cząstkami jest stała.

\[\overrightarrow(F_m)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\left(1.1\right).\]

Pole, które tworzy drugi poruszający się elektron to:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1.2\prawo).\]

Niech odległość między elektronami będzie $a=r\ (stała)$. Używamy właściwości algebraicznej iloczynu wektorowego (tożsamość Lagrange'a ($\left[\overrightarrow(a)\left[\overrightarrow(b)\overrightarrow(c)\right]\right]=\overrightarrow(b)\left) (\overrightarrow(a )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

\[(\overrightarrow(F))_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2)(a^3)\left[\overrightarrow(v)\left[\overrightarrow (v)\overrightarrow(a)\right]\right]=\left(\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)-\overrightarrow(a)\left(\overrightarrow (v)\overrightarrow(v)\right)\right)=-\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2\overrightarrow(a)v^2)(a^3) \ ,\]

$\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)=0$ ponieważ $\overrightarrow(v\bot )\overrightarrow(a)$.

Moduł siły $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $where $q=q_e=1.6\cdot 10^( -19 )Ul$.

Moduł siły kulombowskiej działającej na elektron w polu wynosi:

Znajdźmy stosunek sił $\frac(F_m)(F_q)$:

\[\frac(F_m)(F_q)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2):\frac(q^2)((4 \pi (\varepsilon )_0a)^2)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.\]

Odpowiedź: $\frac(F_m)(F_q)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.$

Przykład 2

Zadanie: Prąd stały o sile I krąży po cewce z prądem w postaci okręgu o promieniu R. Znajdź indukcję magnetyczną w środku okręgu.

Wybieramy elementarną sekcję na przewodzie przewodzącym prąd (ryc. 1), jako podstawę do rozwiązania problemu używamy wzoru na indukcję elementu cewki prądem:

gdzie $\ \overrightarrow(r)$ to wektor promienia ciągnięty od bieżącego elementu do rozważanego punktu, $\overrightarrow(dl)$ to element przewodnika z prądem (kierunek określa kierunek prądu ), $\vartheta$ to kąt między $ \overrightarrow(dl)$ a $\overrightarrow(r)$. Na podstawie ryc. 1 $\vartheta=90()^\circ $, zatem (2.1) uproszczona zostanie dodatkowo odległość od środka okręgu (punktu, w którym szukamy pola magnetycznego) elementu przewodnika z prądem jest stała i równa promieniowi cewki (R), dlatego mamy:

Wszystkie obecne elementy będą generować pola magnetyczne skierowane wzdłuż osi x. Oznacza to, że otrzymany wektor indukcji pola magnetycznego można znaleźć jako sumę rzutów poszczególnych wektorów $\ \ \overrightarrow(dB).$ Następnie, zgodnie z zasadą superpozycji, całkowitą indukcję pola magnetycznego można uzyskać przechodząc do całka:

Zastępując (2.2) do (2.3), otrzymujemy:

Odpowiedź: $B$=$\frac((\mu )_0)(2)\frac(I)(R).$

Pole magnetyczne Ziemi

Pole magnetyczne to pole siłowe, które działa na poruszające się ładunki elektryczne oraz na ciała posiadające moment magnetyczny, niezależnie od stanu ich ruchu.

Źródłami makroskopowego pola magnetycznego są ciała namagnesowane, przewodniki przewodzące prąd i poruszające się ciała naładowane elektrycznie. Charakter tych źródeł jest taki sam: pole magnetyczne powstaje w wyniku ruchu naładowanych mikrocząstek (elektronów, protonów, jonów), a także w wyniku obecności w mikrocząstkach ich własnego (spinowego) momentu magnetycznego.

Zmienne pole magnetyczne występuje również, gdy pole elektryczne zmienia się w czasie. Z kolei, gdy pole magnetyczne zmienia się w czasie, powstaje pole elektryczne. Pełny opis pola elektryczne i magnetyczne w ich związku dają równania Maxwella. Aby scharakteryzować pole magnetyczne, często wprowadza się pojęcie linii pola sił (linie indukcji magnetycznej).

Do pomiaru charakterystyki pola magnetycznego i właściwości magnetycznych substancji stosuje się różne typy magnetometrów. Jednostką indukcji pola magnetycznego w systemie CGS jest Gauss (Gs), w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intensywność mierzy się odpowiednio w erstedach (Oe) i amperach na metr (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energia pola magnetycznego - w Erg / cm 2 lub J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompas reaguje
do ziemskiego pola magnetycznego

Pola magnetyczne w przyrodzie są niezwykle zróżnicowane zarówno pod względem skali, jak i powodowanych przez nie skutków. Pole magnetyczne Ziemi, które tworzy magnetosferę Ziemi, rozciąga się na odległość 70-80 tys. km w kierunku Słońca i na wiele milionów km w kierunku przeciwnym. Na powierzchni Ziemi pole magnetyczne wynosi średnio 50 μT, na granicy magnetosfery ~ 10 -3 G. Pole geomagnetyczne osłania powierzchnię Ziemi i biosferę przed przepływem naładowanych cząstek z wiatru słonecznego i częściowo przed promieniowaniem kosmicznym. Wpływ samego pola geomagnetycznego na życiową aktywność organizmów bada magnetobiologia. W kosmosie bliskim Ziemi pole magnetyczne tworzy pułapkę magnetyczną dla naładowanych cząstek o wysokiej energii - pas radiacyjny Ziemi. Cząstki zawarte w pasie radiacyjnym stanowią poważne zagrożenie podczas lotów kosmicznych. Pochodzenie pola magnetycznego Ziemi jest związane z ruchami konwekcyjnymi przewodzącej ciekłej substancji w jądrze Ziemi.

Bezpośrednie pomiary za pomocą sondy kosmicznej wykazały, że ciała kosmiczne najbliższe Ziemi - Księżyc, planety Wenus i Mars nie mają własnego pola magnetycznego, podobnego do ziemskiego. Z innych planet Układ Słoneczny tylko Jowisz i najwyraźniej Saturn mają własne pola magnetyczne, wystarczające do stworzenia planetarnych pułapek magnetycznych. Na Jowiszu odkryto pola magnetyczne do 10 gausów oraz szereg charakterystycznych zjawisk (burze magnetyczne, emisja radiowa synchrotronowa i inne), co wskazuje na istotną rolę pola magnetycznego w procesach planetarnych.

© Zdjęcie: http://www.tesis.lebedev.ru
Zdjęcie Słońca
w wąskim spektrum

Międzyplanetarne pole magnetyczne to głównie pole wiatru słonecznego (ciągle rozszerzająca się plazma korony słonecznej). W pobliżu orbity Ziemi pole międzyplanetarne wynosi ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Regularność międzyplanetarnego pola magnetycznego może zostać zakłócona w wyniku rozwoju różnego rodzaju niestabilność plazmy, przechodzenie fal uderzeniowych i propagacja strumieni szybkich cząstek generowanych przez rozbłyski słoneczne.

We wszystkich procesach na Słońcu - rozbłyskach, pojawianiu się plam i protuberancji, narodzinach słonecznych promieni kosmicznych, ważną rolę odgrywa pole magnetyczne. Pomiary oparte na efekcie Zeemana wykazały, że pole magnetyczne plam słonecznych sięga kilku tysięcy gausów, protuberancje są utrzymywane przez pola ~10-100 gausów (przy średniej wartości całkowitego pola magnetycznego Słońca ~1 gaus).

burze magnetyczne

Burze magnetyczne to silne zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, które gwałtownie zakłócają płynny dobowy przebieg elementów ziemskiego magnetyzmu. Burze magnetyczne trwają od kilku godzin do kilku dni i są obserwowane jednocześnie na całej Ziemi.

Z reguły burze magnetyczne składają się z fazy wstępnej, początkowej i głównej oraz fazy regeneracji. W fazie wstępnej obserwuje się nieznaczne zmiany pola geomagnetycznego (głównie na dużych szerokościach geograficznych), a także wzbudzanie charakterystycznych krótkookresowych oscylacji pola. Faza początkowa charakteryzuje się nagłą zmianą poszczególnych składowych pola na całej Ziemi, a faza główna charakteryzuje się dużymi fluktuacjami pola i silnym spadkiem składowej poziomej. W fazie regeneracji po burzy magnetycznej pole powraca do swojej normalnej wartości.

Wpływ wiatru słonecznego
do ziemskiej magnetosfery

Burze magnetyczne są wywoływane przez przepływy plazmy słonecznej z aktywnych obszarów Słońca, nałożonej na spokojny wiatr słoneczny. Dlatego burze magnetyczne są częściej obserwowane w pobliżu maksimów 11-letniego cyklu aktywności słonecznej. Docierając do Ziemi, przepływy plazmy słonecznej zwiększają kompresję magnetosfery, powodując początkową fazę burzy magnetycznej i częściowo wnikają w magnetosferę Ziemi. Wnikanie wysokoenergetycznych cząstek w górną warstwę atmosfery Ziemi i ich oddziaływanie na magnetosferę prowadzi do powstania i wzmocnienia w niej prądów elektrycznych, osiągających największe natężenie w rejonach polarnych jonosfery, co jest przyczyną obecności strefa aktywności magnetycznej o dużej szerokości geograficznej. Zmiany w układach prądów magnetosferyczno-jonosferycznych objawiają się na powierzchni Ziemi w postaci nieregularnych zaburzeń magnetycznych.

W zjawiskach mikrokosmosu rola pola magnetycznego jest tak samo istotna, jak w skali kosmicznej. Wynika to z istnienia wszystkich cząstek - elementów strukturalnych materii (elektronów, protonów, neutronów), momentu magnetycznego, a także działania pola magnetycznego na poruszające się ładunki elektryczne.

Zastosowanie pól magnetycznych w nauce i technice. Pola magnetyczne są zwykle podzielone na słabe (do 500 Gs), średnie (500 Gs - 40 kGs), silne (40 kGs - 1 MGs) i supersilne (powyżej 1 MG). Praktycznie cała elektrotechnika, radiotechnika i elektronika opierają się na wykorzystaniu słabych i średnich pól magnetycznych. Słabe i średnie pola magnetyczne uzyskuje się za pomocą magnesów trwałych, elektromagnesów, niechłodzonych elektromagnesów, magnesów nadprzewodzących.

Źródła pola magnetycznego

Wszystkie źródła pól magnetycznych można podzielić na sztuczne i naturalne. Głównymi naturalnymi źródłami pola magnetycznego są własne pole magnetyczne Ziemi i wiatr słoneczny. Sztuczne źródła obejmują wszystkie pola elektromagnetyczne, które tak obfitują w nasze nowoczesny świat a w szczególności nasze domy. Przeczytaj więcej i przeczytaj na naszym.

Transport elektryczny jest potężnym źródłem pola magnetycznego w zakresie od 0 do 1000 Hz. Transport kolejowy wykorzystuje prąd zmienny. Transport miejski jest stały. Maksymalne wartości Indukcja pola magnetycznego w podmiejskim transporcie elektrycznym sięga 75 μT, średnie wartości to około 20 μT. Średnie wartości dla pojazdów napędzanych prądem stałym są ustalone na 29 µT. W tramwajach, gdzie przewodem powrotnym są szyny, pola magnetyczne kompensują się na znacznie większej odległości niż przewody trolejbusu, a wewnątrz trolejbusu wahania pola magnetycznego są niewielkie nawet podczas przyspieszania. Ale największe wahania pola magnetycznego występują w metrze. Gdy kompozycja jest wysyłana, wielkość pola magnetycznego na platformie wynosi 50-100 μT i więcej, przekraczając pole geomagnetyczne. Nawet gdy pociąg już dawno zniknął w tunelu, pole magnetyczne nie wraca do swojej poprzedniej wartości. Dopiero po tym, jak kompozycja przejdzie przez kolejny punkt połączenia z szyną stykową, pole magnetyczne powróci do starej wartości. To prawda, że ​​czasami nie ma czasu: następny pociąg już zbliża się do peronu, a kiedy zwalnia, pole magnetyczne ponownie się zmienia. W samym samochodzie pole magnetyczne jest jeszcze silniejsze - 150-200 μT, czyli dziesięciokrotnie więcej niż w konwencjonalnym pociągu.

Wartości indukcji pól magnetycznych, z którymi najczęściej spotykamy się w Życie codzienne pokazano na poniższym schemacie. Patrząc na ten diagram, staje się jasne, że cały czas i wszędzie jesteśmy narażeni na działanie pól magnetycznych. Według niektórych naukowców pola magnetyczne o indukcji powyżej 0,2 μT są uważane za szkodliwe. Oczywiście należy podjąć pewne środki ostrożności, aby chronić się przed szkodliwym wpływem otaczających nas pól. Wystarczy przestrzegać kilku prostych zasad, aby znacznie zmniejszyć wpływ pól magnetycznych na organizm.

Obecny SanPiN 2.1.2.2801-10 „Zmiany i uzupełnienia nr 1 do SanPiN 2.1.2.2645-10 „Wymagania sanitarno-epidemiologiczne dotyczące warunków życia w budynkach mieszkalnych i lokalach” stwierdza: „Maksymalny dopuszczalny poziom osłabienia geomagnetycznego pole na terenie budynków mieszkalnych jest ustawione na 1,5". Ustaw również limit dozwolone wartości natężenie i natężenie pola magnetycznego o częstotliwości 50 Hz:

• w pomieszczeniach mieszkalnych - 5 μT lub 4 rano;
• w pomieszczeniach niemieszkalnych budynków mieszkalnych, na obszarach mieszkalnych, w tym na terenie działek ogrodowych - 10 μT lub 8 godz.

Na podstawie tych norm każdy może obliczyć, ile urządzeń elektrycznych może być włączonych iw stanie czuwania w każdym konkretnym pomieszczeniu lub na podstawie których zostaną wydane zalecenia dotyczące normalizacji przestrzeni życiowej.

Powiązane wideo

Bibliografia

1. Wielka radziecka encyklopedia.

Wszyscy od dawna są przyzwyczajeni do takiego obiektu jak magnes. Nie widzimy w tym nic specjalnego. Zwykle kojarzy nam się to z lekcjami fizyki lub pokazem w formie trików właściwości magnesu dla przedszkolaków. I rzadko kto myśli o tym, ile magnesów otacza nas w codziennym życiu. W każdym mieszkaniu są ich dziesiątki. W urządzeniu każdego głośnika, magnetofonu, elektrycznej maszynki do golenia, zegarka znajduje się magnes. Nawet słoik z gwoździami to jeden.

Co jeszcze?

My, ludzie, nie jesteśmy wyjątkiem. Dzięki bioprądom płynącym w ciele wokół nas powstaje niewidoczny wzór jego linii sił. Ziemia jest ogromnym magnesem. A jeszcze bardziej okazała - kula plazmowa słońca. Niezrozumiałe dla ludzkiego umysłu wymiary galaktyk i mgławic rzadko pozwalają sądzić, że to wszystko również jest magnesem.

Współczesna nauka wymaga stworzenia nowych dużych i superpotężnych magnesów, których pola zastosowań są związane z fuzją termojądrową, wytwarzaniem energii elektrycznej, przyspieszaniem naładowanych cząstek w synchrotronach i podnoszeniem zatopionych statków. Stworzenie supersilnego pola przy użyciu jest jednym z zadań współczesnej fizyki.

Wyjaśnijmy pojęcia

Pole magnetyczne to siła działająca na ciało, które ma ładunek i jest w ruchu. „Nie działa” z obiektami stacjonarnymi (lub pozbawionymi ładunku) i służy jako jedna z form pola elektromagnetycznego, które istnieje jako pojęcie bardziej ogólne.

Jeśli ciała potrafią wytworzyć wokół siebie pole magnetyczne i same doświadczyć siły jego oddziaływania, nazywa się je magnesami. Oznacza to, że obiekty te są namagnesowane (mają odpowiedni moment).

Różne materiały w różny sposób reagują na pole zewnętrzne. Te, które osłabiają w sobie jego działanie, nazywane są paramagnesami, a te, które je wzmacniają, nazywane są diamagnesami. Poszczególne materiały mają właściwość tysiąckrotnego wzmacniania zewnętrznego pola magnetycznego. Są to ferromagnetyki (kobalt, nikiel z żelazem, gadolin, a także związki i stopy wymienionych metali). Te z nich, które pod wpływem silnego pola zewnętrznego same nabierają właściwości magnetycznych, nazywane są magnetycznie twardymi. Inne, zdolne do zachowywania się jak magnesy tylko pod bezpośrednim wpływem pola i przestające nim być wraz z jego zanikiem, są magnetycznie miękkie.

Trochę historii

Ludzie badali właściwości magnesów trwałych od bardzo, bardzo dawnych czasów. Wspominają o nich prace naukowców Starożytna Grecja nawet 600 lat przed naszą erą. Magnesy naturalne (pochodzenia naturalnego) można znaleźć w złożach rudy magnetycznej. Najsłynniejszy z dużych magnesów naturalnych jest przechowywany na Uniwersytecie w Tartu. Waży 13 kilogramów, a ładunek, który można za jego pomocą podnieść to 40 kg.

Ludzkość nauczyła się tworzyć sztuczne magnesy za pomocą różnych ferromagnetyków. Wartość sproszkowanych (z kobaltu, żelaza itp.) polega na zdolności do utrzymania ładunku o masie 5000 razy większej od jego masy. Sztuczne okazy mogą być trwałe (uzyskiwane z elektromagnesów lub elektromagnesów posiadających rdzeń, którego materiałem jest magnetycznie miękkie żelazo. Pole napięciowe w nich powstaje w wyniku przepływu prądu elektrycznego przez otaczające rdzeń druty nawojowe.

Pierwsza poważna książka zawierająca próby badania naukowe właściwości magnesu, - praca londyńskiego lekarza Gilberta, opublikowana w 1600 roku. Praca ta zawiera całość dostępnych wówczas informacji dotyczących magnetyzmu i elektryczności oraz eksperymentów autora.

Osoba stara się dostosować dowolne z istniejących zjawisk do praktycznego życia. Oczywiście magnes nie jest wyjątkiem.

Jak używane są magnesy

Jakie właściwości magnesu przyjęła ludzkość? Zakres jego zastosowania jest tak szeroki, że możemy jedynie krótko poruszyć główne, najbardziej znane urządzenia i obszary zastosowań tego niezwykłego tematu.

Kompas to dobrze znane urządzenie do wyznaczania kierunków na ziemi. Dzięki niemu torują drogę samolotom i statkom, transportowi lądowemu i celom ruchu pieszego. Mogą to być urządzenia magnetyczne (wskaźnik), używane przez turystów i topografów, lub niemagnetyczne (radio i hydrokompasy).

Pierwsze kompasy powstały w XI wieku i służyły do ​​nawigacji. Ich działanie polega na swobodnym obrocie w płaszczyźnie poziomej długiej igły wykonanej z materiału magnetycznego, wyważonej na osi. Jeden jej koniec jest zawsze skierowany na południe, drugi na północ. W ten sposób zawsze możesz dokładnie poznać główne kierunki dotyczące punktów kardynalnych.

Główne rejony

Dziedziny, w których właściwości magnesu znalazły swoje główne zastosowanie to inżynieria radiowa i elektryczna, oprzyrządowanie, automatyka i telemechanika. Pozyskuje się z niego przekaźniki, obwody magnetyczne itp. W 1820 r. Odkryto właściwość przewodnika przewodzącego prąd, który działa na strzałkę magnesu, zmuszając go do obracania się. W tym samym czasie dokonano innego odkrycia - para równoległych przewodników, przez które przepływa prąd o tym samym kierunku, ma właściwość wzajemnego przyciągania.

Dzięki temu przyjęto założenie o przyczynie właściwości magnesu. Wszystkie takie zjawiska powstają w związku z prądami, także tymi krążącymi wewnątrz materiały magnetyczne. Współczesne idee w nauce całkowicie pokrywają się z tym założeniem.

O silnikach i generatorach

Na jej podstawie powstało wiele odmian silników elektrycznych i generatorów elektrycznych, czyli maszyn typu rotacyjnego, których zasada działania opiera się na zamianie energii mechanicznej na energię elektryczną (mówimy o generatorach) lub elektryczną energia na energię mechaniczną (o silnikach). Każdy generator działa na zasadzie Indukcja elektromagnetyczna, czyli EMF (siła elektromotoryczna) występuje w drucie poruszającym się w polu magnetycznym. Silnik elektryczny działa w oparciu o zjawisko występowania siły w przewodzie z prądem umieszczonym w polu poprzecznym.

Wykorzystując siłę oddziaływania pola z prądem, który przepływa przez zwoje uzwojeń ich ruchomych części, urządzenia zwane pracą magnetoelektryczną. Licznik energii indukcyjnej działa jak nowy, mocny silnik prądu przemiennego z dwoma uzwojeniami. Dysk przewodzący znajdujący się pomiędzy uzwojeniami jest obracany przez moment obrotowy, którego siła jest proporcjonalna do pobieranej mocy.

A w życiu codziennym?

Wyposażone w miniaturową baterię elektryczne zegarki na rękę są znane każdemu. Ich urządzenie, dzięki zastosowaniu pary magnesów, pary cewek indukcyjnych i tranzystora, jest znacznie prostsze pod względem ilości dostępnych części niż zegarek mechaniczny.

Coraz częściej stosuje się zamki typu elektromagnetycznego lub zamki bębenkowe wyposażone w elementy magnetyczne. W nich zarówno klucz, jak i zamek wyposażone są w zestaw szyfrowy. Gdy prawidłowy klucz dobrze wejdzie do zamka, przyciągają ich do pożądanej pozycji elementy wewnętrzne zamek magnetyczny umożliwiający jego otwarcie.

Działanie magnesów opiera się na urządzeniu dynamometrów i galwanometrze (bardzo czułe urządzenie, za pomocą którego mierzone są słabe prądy). Właściwości magnesu znalazły zastosowanie w produkcji materiałów ściernych. Jest to nazwa ostrych małych i bardzo twardych cząstek, które są potrzebne do obróbki mechanicznej (szlifowanie, polerowanie, zdzieranie) różnych przedmiotów i materiałów. Podczas ich produkcji niezbędny w składzie mieszanki żelazokrzem częściowo osadza się na dnie pieców, a częściowo jest wprowadzany do składu ścierniwa. Aby go stamtąd usunąć, potrzebne są magnesy.

Nauka i komunikacja

Dzięki właściwościom magnetycznym substancji nauka ma możliwość badania struktury najbardziej różne ciała. Możemy tylko wspomnieć o magnetochemii lub (metodzie wykrywania defektów poprzez badanie zniekształceń pola magnetycznego w niektórych obszarach produktów).

Wykorzystywane są również w produkcji urządzeń mikrofalowych, systemów komunikacji radiowej (linie wojskowe i komercyjne), podczas obróbki cieplnej, zarówno w domu, jak i w Przemysł spożywczy produkty (wszyscy są zaznajomieni) mikrofale). Wyliczenie w ramach jednego artykułu wszystkich najbardziej skomplikowanych urządzeń technicznych i zastosowań, w których wykorzystuje się dziś właściwości magnetyczne substancji, jest prawie niemożliwe.

Dziedzina medycyny

Dziedzina diagnostyki i terapii medycznej nie była wyjątkiem. Dzięki generowaniu promienie rentgenowskie elektroniczne akceleratory liniowe są wykorzystywane do terapii nowotworów, wiązki protonów są generowane w cyklotronach lub synchrotronach, które mają przewagę nad promieniami rentgenowskimi w kierunku lokalnym i zwiększoną skuteczność w leczeniu guzów oka i mózgu.

Jeśli chodzi o nauki biologiczne, jeszcze przed połową ubiegłego wieku funkcje życiowe organizmu nie były w żaden sposób związane z istnieniem pól magnetycznych. Literatura naukowa była od czasu do czasu uzupełniana pojedynczymi wiadomościami o tym czy innym ich skutkach medycznych. Ale od lat sześćdziesiątych publikacje o biologicznych właściwościach magnesu płynęły jak lawina.

Wcześniej i teraz

Jednak próby leczenia nią ludzi podejmowali alchemicy już w XVI wieku. Podjęto wiele udanych prób leczenia bólu zęba, zaburzenia nerwowe, bezsenność i wiele problemów narządy wewnętrzne. Wydaje się, że magnes znalazł zastosowanie w medycynie nie później niż w nawigacji.

Przez ostatnie pół wieku szeroko stosowane były bransoletki magnetyczne, popularne wśród pacjentów z obniżonym ciśnieniem krwi. Naukowcy poważnie wierzyli w zdolność magnesu do zwiększania odporności ludzkiego ciała. Za pomocą urządzeń elektromagnetycznych nauczyli się mierzyć prędkość przepływu krwi, pobierać próbki lub wstrzykiwać niezbędne leki z kapsułek.

Małe drobinki metalu, które wpadły do ​​oka, są usuwane za pomocą magnesu. Działanie czujników elektrycznych opiera się na jego działaniu (każdy z nas zna procedurę wykonywania elektrokardiogramu). W naszych czasach coraz ściślejsza i konieczna staje się współpraca fizyków z biologami w badaniu mechanizmów leżących u podstaw oddziaływania pola magnetycznego na organizm człowieka.

Magnes neodymowy: właściwości i zastosowania

Uważa się, że magnesy neodymowe mają maksymalny wpływ na zdrowie człowieka. Składają się z neodymu, żelaza i boru. Wzór chemiczny ich jest NdFeB. Główną zaletą takiego magnesu jest silne działanie jego pola przy stosunkowo niewielkich rozmiarach. Tak więc waga magnesu o sile 200 gausów wynosi około 1 g. Dla porównania magnes żelazny o jednakowej sile ma masę około 10 razy większą.

Kolejną niewątpliwą zaletą wspomnianych magnesów jest dobra stabilność i możliwość zachowania pożądanych właściwości przez setki lat. W ciągu stulecia magnes traci swoje właściwości tylko o 1%.

Jak dokładnie traktuje się magnes neodymowy?

Z jego pomocą poprawiają krążenie krwi, stabilizują ciśnienie krwi i zwalczają migreny.

Właściwości magnesów neodymowych zaczęto wykorzystywać w leczeniu około 2000 lat temu. Odniesienia do tego typu terapii znajdują się w rękopisach. Starożytne Chiny. Leczenie polegało wówczas na przyłożeniu namagnesowanych kamieni do ludzkiego ciała.

Terapia istniała również w formie przyklejania ich do ciała. Legenda głosi, że doskonałe zdrowie i nieziemską urodę Kleopatra zawdzięczała ciągłemu noszeniu na głowie bandaża magnetycznego. W X wieku perscy naukowcy szczegółowo opisali korzystny wpływ właściwości magnesów neodymowych na organizm ludzki w przypadku likwidacji stanów zapalnych i skurczów mięśni. Zgodnie z zachowanymi dowodami z tamtych czasów można oceniać ich zastosowanie w celu zwiększenia siły mięśni, siły tkanki kostnej i zmniejszenia bólu stawów.

Na wszystkie dolegliwości...

Dowody na skuteczność takiego oddziaływania opublikował w 1530 roku słynny szwajcarski lekarz Paracelsus. W swoich pismach doktor opisał magiczne właściwości magnesu, który może stymulować siły organizmu i powodować samoleczenie. Ogromną liczbę chorób w tamtych czasach zaczęto przezwyciężać za pomocą magnesu.

Samoleczenie tym lekiem stało się powszechne w Stanach Zjednoczonych w lata powojenne(1861-1865), kiedy kategorycznie brakowało lekarstw. Jest stosowany zarówno jako lek, jak i środek przeciwbólowy.

Od XX wieku zyskały lecznicze właściwości magnesu naukowe uzasadnienie. W 1976 roku japoński lekarz Nikagawa wprowadził koncepcję zespołu niedoboru pola magnetycznego. Badania ustaliły dokładne objawy tego. Polegają na osłabieniu, zmęczeniu, obniżonej wydajności i zaburzeniach snu. Są też migreny, bóle stawów i kręgosłupa, problemy z trawieniem i układy sercowo-naczyniowe jak niedociśnienie lub nadciśnienie. Dotyczy syndromu i dziedziny ginekologii oraz zmian skórnych. Za pomocą magnetoterapii stany te można z powodzeniem znormalizować.

Nauka nie stoi w miejscu

Naukowcy nadal eksperymentują z polami magnetycznymi. Eksperymenty przeprowadzane są zarówno na zwierzętach i ptakach, jak i na bakteriach. Słabe warunki pola magnetycznego zmniejszają sukces procesy metaboliczne u ptaków i myszy doświadczalnych bakterie nagle przestają się namnażać. Przy dużym deficycie pola żywe tkanki ulegają nieodwracalnym zmianom.

Ma na celu zwalczanie wszystkich takich zjawisk i licznych negatywne konsekwencje Magnetoterapia jest stosowana jako taka. Wygląda na to, że obecnie wszyscy korzystne cechy magnesy nie zostały jeszcze odpowiednio zbadane. Lekarze mają przed sobą wiele ciekawych odkryć i nowych rozwiązań.