Este un câmp de forță care afectează sarcinile electrice și corpurile care sunt în mișcare și au un moment magnetic, indiferent de starea mișcării lor. Câmpul magnetic face parte din electric camp magnetic.
Curentul particulelor încărcate sau momentele magnetice ale electronilor din atomi creează un câmp magnetic. De asemenea, un câmp magnetic apare ca urmare a anumitor modificări temporare ale câmpului electric.
Vectorul de inducție a câmpului magnetic B este principala caracteristică a forței câmpului magnetic. În matematică, B = B (X,Y,Z) este definit ca un câmp vectorial. Acest concept servește la definirea și specificarea câmpului magnetic fizic. În știință, vectorul de inducție magnetică este adesea pur și simplu, pentru concizie, numit câmp magnetic. Evident, o astfel de aplicație permite o anumită interpretare liberă a acestui concept.
O altă caracteristică a câmpului magnetic al curentului este potențialul vectorial.
În literatura științifică se poate constata adesea că vectorul intensității câmpului magnetic este considerat principala caracteristică a câmpului magnetic, în absența unui mediu magnetic (vid). Formal, această situație este destul de acceptabilă, deoarece în vid vectorul intensității câmpului magnetic H și vectorul de inducție magnetică B coincid. În același timp, vectorul intensității câmpului magnetic într-un mediu magnetic nu este umplut cu același lucru sens fizic, și este o mărime secundară. Pe baza acestui fapt, cu egalitatea formală a acestor abordări pentru vid, punctul de vedere sistematic consideră vectorul de inducție magnetică este principala caracteristică a câmpului magnetic al curentului.
Câmpul magnetic este, desigur, un tip special de materie. Cu ajutorul acestei materii, interacțiunea are loc între cei cu un moment magnetic și particulele sau corpurile încărcate în mișcare.
Teoria specială a relativității consideră câmpurile magnetice ca fiind o consecință a existenței câmpurilor electrice în sine.
Împreună, câmpurile magnetice și electrice formează un câmp electromagnetic. Manifestări câmp electromagnetic este lumină și unde electromagnetice.
Teoria câmpului magnetic cuantic consideră interacțiunea magnetică ca caz izolat interacțiune electromagnetică. Este purtat de un boson fără masă. Un boson este un foton, o particulă care poate fi considerată ca o excitație cuantică a unui câmp electromagnetic.
Un câmp magnetic este generat fie de un curent de particule încărcate, fie de un câmp electric care se transformă în spațiul de timp, fie de momentele magnetice proprii ale particulelor. Pentru o percepție uniformă, momentele magnetice ale particulelor sunt reduse formal la curenți electrici.
Calculul valorii câmpului magnetic.
Cazurile simple fac posibilă calcularea valorilor câmpului magnetic al unui conductor purtător de curent folosind legea Biot-Savart-Laplace sau folosind teorema circulației. În același mod, valoarea câmpului magnetic poate fi găsită pentru un curent distribuit arbitrar într-un volum sau spațiu. Evident, aceste legi sunt aplicabile pentru câmpurile magnetice și electrice constante sau relativ lente în schimbare. Adică în cazurile de magnetostatice. Mai mult cazuri complexe necesită calculul valorii curent de câmp magnetic conform ecuaţiilor lui Maxwell.
Manifestarea prezenței unui câmp magnetic.
Principala manifestare a câmpului magnetic este influența asupra momentelor magnetice ale particulelor și corpurilor, asupra particulelor încărcate în mișcare. Prin forța Lorentz este forța care acționează asupra unei particule încărcate electric care se mișcă într-un câmp magnetic. Această forță are o direcție perpendiculară exprimată constant pe vectorii v și B. De asemenea, are o valoare proporțională cu sarcina particulei q, componenta vitezei v, care este perpendiculară pe direcția vectorului câmp magnetic B și mărimea care exprimă inducerea câmpului magnetic B. Forța Lorentz conform Sistemului Internațional de Unități are următoarea expresie: F = q, în sistemul de unități GHS: F=q/c
Produsul încrucișat este afișat între paranteze drepte.
Ca rezultat al influenței forței Lorentz asupra particulelor încărcate care se deplasează de-a lungul unui conductor, un câmp magnetic poate acționa asupra unui conductor care poartă curent. Forța amperului este forța care acționează asupra unui conductor care transportă curent. Componentele acestei forțe sunt considerate a fi forțe care acționează asupra sarcinilor individuale care se mișcă în interiorul conductorului.
Fenomenul de interacțiune între doi magneți.
Fenomenul unui câmp magnetic în care îl putem întâlni Viata de zi cu zi, numită interacțiunea a doi magneți. Se exprimă prin respingerea polilor asemănători unul față de celălalt și atracția polilor opuși. Din punct de vedere formal, descrierea interacțiunii dintre doi magneți ca interacțiune a doi monopoli este o idee destul de utilă, implementabilă și convenabilă. În același timp, analiză detaliată indică faptul că, în realitate, aceasta nu este o descriere complet corectă a fenomenului. Principala întrebare care rămâne fără răspuns în cadrul unui astfel de model este de ce monopolurile nu pot fi separate. De fapt, s-a dovedit experimental că orice corp izolat nu are o sarcină magnetică. De asemenea, acest model nu poate fi aplicat câmpului magnetic creat de un curent macroscopic.
Din punctul nostru de vedere, este corect să presupunem că forța care acționează asupra unui dipol magnetic situat într-un câmp neomogen tinde să-l rotească în așa fel încât momentul magnetic al dipolului să aibă aceeași direcție ca și câmpul magnetic. Cu toate acestea, nu există magneți care să fie supuși forței totale de la curent de câmp magnetic uniform. Forța care acționează asupra unui dipol magnetic cu un moment magnetic m se exprimă prin următoarea formulă:
.
Forța care acționează asupra unui magnet dintr-un câmp magnetic neuniform este exprimată prin suma tuturor forțelor care sunt determinate de această formulă și care acționează asupra dipolilor elementari care alcătuiesc magnetul.
Inductie electromagnetica.
Dacă fluxul vectorului de inducție magnetică printr-un circuit închis se modifică în timp, în acest circuit se formează o fem. inductie electromagnetica. Dacă circuitul este staționar, acesta este generat de un câmp electric vortex, care apare ca urmare a unei modificări a câmpului magnetic în timp. Când câmpul magnetic nu se modifică în timp și nu există modificări ale fluxului datorită mișcării buclei conductorului, atunci EMF este generată de forța Lorentz.
Câmpul magnetic a ridicat de multă vreme multe întrebări la om, dar și acum rămâne un fenomen puțin cunoscut. Mulți oameni de știință au încercat să-i studieze caracteristicile și proprietățile, deoarece beneficiile și potențialul utilizării domeniului erau fapte de netăgăduit.
Să privim totul în ordine. Deci, cum funcționează și se formează orice câmp magnetic? Așa e, din curent electric. Și curentul, conform manualelor de fizică, este un flux direcțional de particule încărcate, nu-i așa? Deci, atunci când un curent trece prin orice conductor, un anumit tip de materie începe să acționeze în jurul lui - un câmp magnetic. Un câmp magnetic poate fi creat de un curent de particule încărcate sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi. Acum acest câmp și materia au energie, o vedem în forțe electromagnetice care pot afecta curentul și sarcinile sale. Câmpul magnetic începe să influențeze fluxul particulelor încărcate și schimbă direcția inițială de mișcare perpendiculară pe câmpul însuși.
Un câmp magnetic poate fi numit și electrodinamic, deoarece se formează în apropierea particulelor în mișcare și afectează doar particulele în mișcare. Ei bine, este dinamic datorită faptului că are o structură specială în rotația de bioni într-o regiune a spațiului. O sarcină electrică obișnuită în mișcare le poate face să se rotească și să se miște. Bionii transmit orice posibile interacțiuniîn această regiune a spațiului. Prin urmare, o sarcină în mișcare atrage un pol din toți bionii și îi face să se rotească. Numai el îi poate scoate din starea de odihnă, nimic altceva, pentru că alte forțe nu îi vor putea influența.
Într-un câmp electric există particule încărcate care se mișcă foarte repede și pot parcurge 300.000 km într-o secundă. Lumina are aceeași viteză. Un câmp magnetic nu poate exista fără o sarcină electrică. Aceasta înseamnă că particulele sunt incredibil de strâns legate între ele și există într-un câmp electromagnetic comun. Adică, dacă există modificări în câmpul magnetic, atunci vor exista modificări în cel electric. Această lege este și inversă.
Vorbim mult despre câmpul magnetic aici, dar cum ne putem imagina? Nu o putem vedea cu ochiul nostru liber uman. Mai mult, din cauza propagării incredibil de rapide a câmpului, nu avem timp să-l detectăm folosind diverse dispozitive. Dar pentru a studia ceva, trebuie să ai măcar o idee despre asta. De asemenea, este adesea necesar să se înfățișeze un câmp magnetic în diagrame. Pentru a fi mai ușor de înțeles, sunt trasate linii de câmp condiționat. De unde le-au luat? Au fost inventate cu un motiv.
Să încercăm să vedem câmpul magnetic folosind pilitura metalică mică și un magnet obișnuit. Să turnăm acest rumeguș pe o suprafață plană și să le expunem la un câmp magnetic. Apoi vom vedea că se vor mișca, se vor roti și se vor alinia într-un model sau model. Imaginea rezultată va arăta efectul aproximativ al forțelor în câmpul magnetic. Toate forțele și, în consecință, liniile de forță sunt continue și închise în acest loc.
Un ac magnetic are caracteristici și proprietăți similare cu o busolă și este folosit pentru a determina direcția liniilor de forță. Dacă intră în zona de acțiune a unui câmp magnetic, putem vedea direcția de acțiune a forțelor de la polul său nord. Atunci să evidențiem câteva concluzii de aici: vârful obișnuitului magnet permanent, din care emană liniile de câmp, este desemnat polul nord al magnetului. În timp ce polul sudic indică punctul în care forțele sunt închise. Ei bine, liniile de forță din interiorul magnetului nu sunt evidențiate în diagramă.
Câmpul magnetic, proprietățile și caracteristicile sale au o aplicație destul de largă, deoarece în multe probleme trebuie luat în considerare și studiat. Acesta este cel mai important fenomen din știința fizicii. Lucruri mai complexe, cum ar fi permeabilitatea magnetică și inducția, sunt indisolubil legate de aceasta. Pentru a explica toate motivele apariției unui câmp magnetic, trebuie să ne bazăm pe real fapte științificeși confirmări. Altfel in mai mult sarcini complexe abordarea greșită poate distruge integritatea teoriei.
Acum să dăm exemple. Cu toții ne cunoaștem planeta. Veți spune că nu are câmp magnetic? Poate ai dreptate, dar oamenii de știință spun că procesele și interacțiunile din interiorul nucleului Pământului dau naștere unui câmp magnetic uriaș care se întinde pe mii de kilometri. Dar în orice câmp magnetic trebuie să existe polii lui. Și există, sunt doar situate puțin departe de polul geografic. Cum o simțim? De exemplu, păsările au dezvoltat abilități de navigare și navighează, în special, prin câmpul magnetic. Așa că, cu ajutorul lui, gâștele ajung cu bine în Laponia. Dispozitivele speciale de navigație folosesc și ele acest fenomen.
Încă ne amintim despre câmpul magnetic de la școală, dar ceea ce reprezintă acesta nu este ceva care „apare” în amintirile tuturor. Să reîmprospătăm ceea ce am acoperit și, poate, să vă spunem ceva nou, util și interesant.
Determinarea câmpului magnetic
Un câmp magnetic este un câmp de forță care afectează sarcinile electrice în mișcare (particule). Datorită acestui câmp de forță, obiectele sunt atrase unele de altele. Există două tipuri de câmpuri magnetice:
- Gravitațional – format exclusiv în apropiere particule elementareși variază în puterea sa în funcție de caracteristicile și structura acestor particule.
- Dinamic, produs în obiecte cu sarcini electrice în mișcare (transmițătoare de curent, substanțe magnetizate).
Denumirea câmpului magnetic a fost introdusă pentru prima dată de M. Faraday în 1845, deși semnificația sa era puțin eronată, deoarece se credea că atât influența și interacțiunea electrică, cât și magnetică sunt efectuate pe baza aceluiași câmp material. Mai târziu, în 1873, D. Maxwell a „prezentat” teoria cuantică, în care aceste concepte au început să fie separate, iar câmpul de forță derivat anterior a fost numit câmp electromagnetic.
Cum apare un câmp magnetic?
Nu este perceput de ochiul uman câmpurile magnetice ale diferitelor obiecte și numai senzorii speciali îl pot detecta. Sursa apariției magnetice Câmp de forță la scară microscopică este mișcarea microparticulelor magnetizate (încărcate), care sunt:
- ioni;
- electroni;
- protoni.
Mișcarea lor are loc datorită momentului magnetic de spin care este prezent în fiecare microparticulă.
Câmp magnetic, unde poate fi găsit?
Oricât de ciudat ar suna, aproape toate obiectele din jurul nostru au propriul lor câmp magnetic. Deși în conceptul multora, doar o pietricică numită magnet are un câmp magnetic, care atrage obiectele de fier la sine. De fapt, forța de atracție există în toate obiectele, dar se manifestă cu o valență mai mică.
De asemenea, trebuie clarificat faptul că un câmp de forță, numit magnetic, apare doar atunci când sarcinile electrice sau corpurile se mișcă.
Sarcinile staționare au un câmp de forță electric (poate fi prezent și în sarcinile în mișcare). Rezultă că sursele câmpului magnetic sunt:
- magneți permanenți;
- taxe de mutare.
O zi buna, astazi vei afla ce este un câmp magnetic si de unde vine.
Fiecare persoană de pe planetă a ținut măcar o dată magnetîn mână. Începând de la magneți de frigider pentru suveniruri, sau magneți de lucru pentru colectarea polenului de fier și multe altele. În copilărie, era o jucărie amuzantă care se lipește de metal feros, dar nu de alte metale. Deci, care este secretul magnetului și al acestuia camp magnetic.
Ce este un câmp magnetic
În ce moment începe să atragă un magnet? În jurul fiecărui magnet există un câmp magnetic, care intră în care obiecte încep să fie atrase de el. Dimensiunea unui astfel de câmp poate varia în funcție de mărimea magnetului și de propriile sale proprietăți.
Termen Wikipedia:
Câmpul magnetic este un câmp de forță care acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor cu moment magnetic, indiferent de starea mișcării lor, componenta magnetică a câmpului electromagnetic.
De unde vine câmpul magnetic?
Un câmp magnetic poate fi creat de curentul particulelor încărcate sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi, precum și de momentele magnetice ale altor particule, deși într-o măsură semnificativ mai mică.
Manifestarea câmpului magnetic
Câmpul magnetic se manifestă prin efectul asupra momentelor magnetice ale particulelor și corpurilor, asupra particulelor încărcate în mișcare sau conductoarelor cu. Forța care acționează asupra unei particule încărcate electric care se mișcă într-un câmp magnetic este numită forţa Lorentz, care este întotdeauna direcționat perpendicular pe vectorii v și B. Este proporțional cu sarcina particulei q, componenta vitezei v perpendiculară pe direcția vectorului de câmp magnetic B și mărimea inducției câmpului magnetic B.
Ce obiecte au un câmp magnetic
De multe ori nu ne gândim la asta, dar multe (dacă nu toate) obiectele din jurul nostru sunt magneți. Suntem obișnuiți cu faptul că un magnet este o pietricică cu o forță pronunțată de atracție față de sine, dar, de fapt, aproape totul are o forță de atracție, este doar mult mai mică. Să luăm planeta noastră, de exemplu - nu zburăm în spațiu, deși nu ne ținem de suprafață cu nimic. Câmpul Pământului este mult mai slab decât câmpul unui magnet de pietricele, așa că ne ține doar datorită dimensiunii sale enorme - dacă ați văzut vreodată cum oamenii merg pe Lună (al cărei diametru este de patru ori mai mic), veți în mod clar intelegi despre ce vorbim. Gravitația Pământului se bazează în mare parte pe componentele metalice ale scoarței și nucleului său - au un câmp magnetic puternic. Poate ați auzit că în apropierea depozitelor mari de minereu de fier, busolele nu mai indică corect spre nord - asta pentru că principiul busolei se bazează pe interacțiunea câmpurilor magnetice, iar minereul de fier își atrage acul.
În secolul trecut, diverși oameni de știință au prezentat mai multe ipoteze despre câmpul magnetic al Pământului. Potrivit unuia dintre ei, câmpul apare ca urmare a rotației planetei în jurul axei sale.
Se bazează pe curiosul efect Barnett-Einstein, care este că atunci când orice corp se rotește, apare un câmp magnetic. Atomii în acest efect au propriul lor moment magnetic în timp ce se rotesc în jurul axei lor. Așa apare câmpul magnetic al Pământului. Cu toate acestea, această ipoteză nu a rezistat testării experimentale. S-a dovedit că câmpul magnetic obținut într-un mod atât de nebanal este de câteva milioane de ori mai slab decât cel real.
O altă ipoteză se bazează pe apariția unui câmp magnetic datorită mișcării circulare a particulelor încărcate (electroni) de pe suprafața planetei. De asemenea, s-a dovedit a fi în insolvență. Mișcarea electronilor poate provoca apariția unui câmp foarte slab, iar această ipoteză nu explică inversarea câmpului magnetic al Pământului. Se știe că polul nord magnetic nu coincide cu polul nord geografic.
Vântul solar și curenții de manta
Mecanismul de formare a câmpului magnetic al Pământului și al altor planete sistem solar nu a fost studiat pe deplin și rămâne încă un mister pentru oamenii de știință. Cu toate acestea, o ipoteză propusă explică destul de bine inversiunea și mărimea inducției câmpului real. Se bazează pe activitatea curenților interni ai Pământului și a vântului solar.
Curenții interni ai Pământului curg în manta, care constă din substanțe cu o conductivitate foarte bună. Sursa de curent este miezul. Energia de la miez la suprafața pământului este transferată prin convecție. Astfel, în manta există o mișcare constantă a materiei, care formează un câmp magnetic după binecunoscuta lege a mișcării particulelor încărcate. Dacă asociem aspectul său doar cu curenții interni, se dovedește că toate planetele a căror direcție de rotație coincide cu direcția de rotație a Pământului ar trebui să aibă un câmp magnetic identic. Cu toate acestea, nu este. Polul geografic nord al lui Jupiter coincide cu polul său magnetic nordic.
Nu numai curenții interni participă la formarea câmpului magnetic al Pământului. Se știe de mult timp că acesta răspunde la vântul solar, un flux de particule de mare energie care vine de la Soare ca urmare a reacțiilor care au loc pe suprafața sa.
Vântul solar prin natura sa este electricitate(mișcarea particulelor încărcate). Dus de rotația Pământului, creează un curent circular, care duce la apariția câmpului magnetic al Pământului.
