สิ่งที่เรียกว่าสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็ก- นี่คือสื่อวัสดุที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างตัวนำกับประจุกระแสหรือประจุเคลื่อนที่

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก:

ลักษณะของสนามแม่เหล็ก:

ในการศึกษาสนามแม่เหล็กจะใช้วงจรทดสอบที่มีกระแสไฟฟ้า มันมีขนาดเล็กและกระแสในนั้นน้อยกว่ากระแสในตัวนำที่สร้างสนามแม่เหล็กมาก ที่ด้านตรงข้ามของวงจรที่นำกระแส แรงจากสนามแม่เหล็กจะมีขนาดเท่ากัน แต่มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากทิศทางของแรงขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแส จุดที่ใช้แรงเหล่านี้ไม่ได้อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน กองกำลังดังกล่าวเรียกว่า กองกำลังสองสามอย่าง- อันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงคู่หนึ่ง วงจรจึงไม่สามารถเคลื่อนที่แบบแปลนได้ แต่วงจรจะหมุนรอบแกนของมัน การเคลื่อนไหวแบบหมุนมีลักษณะเฉพาะ แรงบิด.

, ที่ไหน ล–ใช้ประโยชน์จากพลังสองสามอย่าง(ระยะห่างระหว่างจุดที่ใช้แรง)

เมื่อกระแสในวงจรทดสอบหรือพื้นที่ของวงจรเพิ่มขึ้น แรงบิดของแรงคู่จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน อัตราส่วนของโมเมนต์แรงสูงสุดที่กระทำต่อวงจรกับกระแสต่อขนาดของกระแสในวงจรและพื้นที่ของวงจรเป็นค่าคงที่สำหรับจุดที่กำหนดในสนาม ก็เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก.

, ที่ไหน
-ช่วงเวลาแม่เหล็กวงจรกับกระแส

หน่วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก – เทสลา [T]

โมเมนต์แม่เหล็กของวงจร– ปริมาณเวกเตอร์ ทิศทางขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสในวงจรและกำหนดโดย กฎสกรูขวา: กำมือขวาเป็นกำปั้นแล้วชี้นิ้วสี่นิ้วไปตามทิศทางของกระแสในวงจรแล้ว นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของเวกเตอร์โมเมนต์แม่เหล็ก เวกเตอร์โมเมนต์แม่เหล็กจะตั้งฉากกับระนาบเส้นขอบเสมอ

ด้านหลัง ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กใช้ทิศทางของเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กของวงจรซึ่งวางตัวอยู่ในสนามแม่เหล็ก

เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก– เส้นที่แทนเจนต์ในแต่ละจุดตรงกับทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะปิดเสมอและไม่เคยตัดกัน เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของตัวนำตรงโดยกระแสจะมีรูปวงกลมอยู่ในระนาบตั้งฉากกับตัวนำ ทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กถูกกำหนดโดยกฎสกรูด้านขวา เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของกระแสวงกลม(หมุนตามกระแส) ก็มีรูปวงกลมเช่นกัน องค์ประกอบคอยล์แต่ละอันมีความยาว
สามารถจินตนาการได้ว่าเป็นตัวนำตรงที่สร้างสนามแม่เหล็กของตัวเอง สำหรับสนามแม่เหล็ก จะใช้หลักการของการซ้อน (การบวกอย่างอิสระ) เวกเตอร์รวมของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของกระแสวงกลมถูกกำหนดโดยเป็นผลมาจากการเพิ่มสนามเหล่านี้ที่ศูนย์กลางของวงเลี้ยวตามกฎสกรูด้านขวา

ถ้าขนาดและทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเท่ากันทุกจุดในอวกาศ สนามแม่เหล็กจะเรียกว่า เป็นเนื้อเดียวกัน- หากขนาดและทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กในแต่ละจุดไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป สนามดังกล่าวจะถูกเรียกว่า ถาวร.

ขนาด การเหนี่ยวนำแม่เหล็กณ จุดใดๆ ในสนามจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสในตัวนำที่สร้างสนาม ซึ่งแปรผกผันกับระยะห่างจากตัวนำถึงจุดที่กำหนดในสนาม ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางและรูปร่างของตัวนำที่สร้าง สนาม.

, ที่ไหน
วันที่ 2 ; Gn/ม – ค่าคงที่แม่เหล็กของสุญญากาศ,

-การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของตัวกลาง,

-การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์ของตัวกลาง.

ขึ้นอยู่กับค่าของการซึมผ่านของแม่เหล็ก สารทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท:

เมื่อความสามารถในการซึมผ่านสัมบูรณ์ของตัวกลางเพิ่มขึ้น การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ณ จุดที่กำหนดในสนามก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน อัตราส่วนของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กต่อการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมบูรณ์ของตัวกลางคือค่าคงที่สำหรับจุดโพลีที่กำหนด e เรียกว่า ความเครียด.

เวกเตอร์ของความตึงเครียดและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางเดียวกัน ความแรงของสนามแม่เหล็กไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง

กำลังแอมแปร์– แรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

ที่ไหน ล– ความยาวของตัวนำ - มุมระหว่างเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับทิศทางของกระแส

ทิศทางของแรงแอมแปร์ถูกกำหนดโดย กฎมือซ้าย: มือซ้ายวางตำแหน่งเพื่อให้ส่วนประกอบของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งตั้งฉากกับตัวนำเข้าสู่ฝ่ามือ นิ้วที่ยื่นออกมาสี่นิ้วชี้ไปตามกระแส จากนั้นนิ้วหัวแม่มืองอ 90 0 จะแสดงทิศทางของแรงแอมแปร์

ผลลัพธ์ของแรงแอมแปร์คือการเคลื่อนที่ของตัวนำในทิศทางที่กำหนด

อี ถ้า = 90 0 แล้ว F=สูงสุด ถ้า = 0 0 จากนั้น F = 0

ลอเรนซ์ ฟอร์ซ– แรงของสนามแม่เหล็กต่อประจุที่กำลังเคลื่อนที่

โดยที่ q คือประจุ v คือความเร็วของการเคลื่อนที่ - มุมระหว่างเวกเตอร์ของความตึงเครียดและความเร็ว

แรงลอเรนซ์ตั้งฉากกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กและความเร็วเสมอ ทิศทางถูกกำหนดโดย กฎมือซ้าย(นิ้วติดตามการเคลื่อนที่ของประจุบวก) ถ้าทิศทางความเร็วของอนุภาคตั้งฉากกับเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ อนุภาคจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมโดยไม่เปลี่ยนพลังงานจลน์

เนื่องจากทิศทางของแรงลอเรนซ์ขึ้นอยู่กับสัญลักษณ์ของประจุ จึงใช้เพื่อแยกประจุ

สนามแม่เหล็ก– ค่าเท่ากับจำนวนเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ใดๆ ที่ตั้งฉากกับเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

, ที่ไหน - มุมระหว่างการเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับเส้นปกติ (ตั้งฉาก) กับพื้นที่ S

หน่วย– เวเบอร์ [Wb].

วิธีการวัดฟลักซ์แม่เหล็ก:

การเปลี่ยนทิศทางของไซต์ในสนามแม่เหล็ก (เปลี่ยนมุม)

การเปลี่ยนพื้นที่ของวงจรที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก

การเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

การเปลี่ยนระยะห่างของวงจรจากแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของตัวกลาง

เอฟ อาราเดย์บันทึกกระแสไฟฟ้าในวงจรที่ไม่มีแหล่งกำเนิด แต่ตั้งอยู่ติดกับวงจรอื่นที่มีแหล่งกำเนิด ยิ่งไปกว่านั้น กระแสไฟฟ้าในวงจรแรกเกิดขึ้นในกรณีต่อไปนี้: เมื่อกระแสในวงจร A เปลี่ยนแปลง โดยมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวงจร ด้วยการนำแท่งเหล็กเข้าไปในวงจร A โดยมีการเคลื่อนที่ของสัมพัทธ์แม่เหล็กถาวร ไปยังวงจร B การเคลื่อนที่ตามทิศทางของประจุอิสระ (กระแส) เกิดขึ้นเฉพาะในสนามไฟฟ้าเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุอิสระของตัวนำ สนามไฟฟ้านี้เรียกว่า ชักนำหรือ กระแสน้ำวน.

ความแตกต่างระหว่างสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนและไฟฟ้าสถิต:

แหล่งกำเนิดของสนามกระแสน้ำวนคือสนามแม่เหล็กที่กำลังเปลี่ยนแปลง

เส้นความเข้มของสนามกระแสน้ำวนปิดอยู่

งานที่ทำโดยสนามนี้เพื่อย้ายประจุไปตามวงจรปิดไม่เป็นศูนย์

ลักษณะพลังงานของสนามกระแสน้ำวนไม่ใช่ศักยภาพ แต่เป็น แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ– ค่าเท่ากับการทำงานของแรงภายนอก (แรงที่มีต้นกำเนิดไม่ไฟฟ้าสถิต) เพื่อเคลื่อนหน่วยประจุไปตามวงจรปิด

.วัดเป็นโวลต์[ใน].

สนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในสนามแม่เหล็ก ไม่ว่าจะมีวงจรนำไฟฟ้าแบบปิดหรือไม่ก็ตาม วงจรนี้อนุญาตให้ตรวจจับสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนเท่านั้น

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- นี่คือการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรปิดโดยมีการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นผิว

แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรปิดจะสร้างกระแสเหนี่ยวนำ

ทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำกำหนดโดย กฎของเลนซ์: กระแสเหนี่ยวนำอยู่ในทิศทางที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจะต้านการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างกระแสนี้

กฎของฟาราเดย์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า: แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงปิดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นผิวที่ล้อมรอบด้วยวง

ต โอกิ ฟุโกะ– กระแสเหนี่ยวนำเอ็ดดี้ที่เกิดขึ้นในตัวนำขนาดใหญ่ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง ความต้านทานของตัวนำดังกล่าวต่ำเนื่องจากมีหน้าตัด S ขนาดใหญ่ ดังนั้นกระแส Foucault อาจมีค่ามากซึ่งเป็นผลมาจากการที่ตัวนำร้อนขึ้น

การเหนี่ยวนำตนเอง- นี่คือการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำเมื่อความแรงของกระแสในตัวนำเปลี่ยนแปลง

ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กขึ้นอยู่กับความแรงของกระแส ดังนั้นฟลักซ์แม่เหล็กภายในยังขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสด้วย

โดยที่ L คือสัมประสิทธิ์สัดส่วน ตัวเหนี่ยวนำ.

หน่วยตัวเหนี่ยวนำ – เฮนรี่ [H]

ตัวเหนี่ยวนำตัวนำขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และการซึมผ่านของแม่เหล็กของตัวกลาง

ตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นตามความยาวของตัวนำที่เพิ่มขึ้น ความเหนี่ยวนำของการหมุนมากกว่าความเหนี่ยวนำของตัวนำตรงที่มีความยาวเท่ากัน ความเหนี่ยวนำของขดลวด (ตัวนำที่มีจำนวนรอบมาก) มากกว่าความเหนี่ยวนำของการหมุนหนึ่งครั้ง ความเหนี่ยวนำของขดลวดจะเพิ่มขึ้นหากสอดแท่งเหล็กเข้าไป

กฎของฟาราเดย์สำหรับการเหนี่ยวนำตนเอง:
.

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเอง เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเองจะสร้างกระแสเหนี่ยวนำในตัวซึ่งจะป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรเสมอ กล่าวคือ ถ้ากระแสเพิ่มขึ้น กระแสเหนี่ยวนำในตัวจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อกระแสในวงจรลดลง กระแสไฟฟ้าในวงจรจะลดลง กระแสเหนี่ยวนำมีทิศทางไปในทิศทางเดียวกัน ยิ่งความเหนี่ยวนำของขดลวดมากขึ้นเท่าใด แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

พลังงานสนามแม่เหล็กเท่ากับงานที่กระแสไฟฟ้าทำเพื่อเอาชนะแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเองในช่วงเวลาหนึ่ง ในขณะที่กระแสเพิ่มขึ้นจากศูนย์เป็นค่าสูงสุด

การสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้า– สิ่งเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลงประจุ ความแรงของกระแสไฟฟ้า และคุณลักษณะทั้งหมดของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นระยะๆ

ระบบสั่นไฟฟ้า(วงจรสั่น) ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

เงื่อนไขในการเกิดความผันผวน:

ต้องนำระบบออกจากสมดุลเพื่อทำสิ่งนี้โดยชาร์จตัวเก็บประจุ พลังงานสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีประจุ:

ระบบจะต้องกลับสู่สภาวะสมดุล ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ประจุจะถ่ายโอนจากแผ่นหนึ่งของตัวเก็บประจุไปยังอีกแผ่นหนึ่งนั่นคือกระแสไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นในวงจรซึ่งไหลผ่านขดลวด เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นในตัวเหนี่ยวนำ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองจะเกิดขึ้น; เมื่อกระแสในขดลวดลดลง กระแสเหนี่ยวนำตัวเองจะถูกทิศทางไปในทิศทางเดียวกัน ดังนั้นกระแสเหนี่ยวนำตัวเองจึงมีแนวโน้มที่จะทำให้ระบบกลับสู่สภาวะสมดุล

ความต้านทานไฟฟ้าของวงจรควรต่ำ

วงจรการสั่นในอุดมคติไม่มีการต่อต้าน แรงสั่นสะเทือนในนั้นเรียกว่า ฟรี.

สำหรับวงจรไฟฟ้าใด ๆ กฎของโอห์มเป็นไปตามที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่กระทำในวงจรเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในทุกส่วนของวงจร ไม่มีแหล่งกำเนิดกระแสในวงจรออสซิลเลเตอร์ แต่แรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำตัวเองปรากฏในตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ

สรุป: ประจุของตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปตามกฎฮาร์มอนิก.

แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ:
.

ความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจร:
.

ขนาด
- แอมพลิจูดปัจจุบัน

ความแตกต่างจากการคิดค่าบริการ
.

คาบของการแกว่งอิสระในวงจร:

พลังงาน สนามไฟฟ้าตัวเก็บประจุ:

พลังงานสนามแม่เหล็กคอยล์:

พลังงานของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะแตกต่างกันไปตามกฎฮาร์มอนิก แต่ระยะของการแกว่งจะแตกต่างกัน: เมื่อพลังงานของสนามไฟฟ้ามีค่าสูงสุด พลังงานของสนามแม่เหล็กจะเป็นศูนย์

พลังงานทั้งหมดของระบบสั่น:
.

ใน รูปร่างในอุดมคติพลังงานทั้งหมดไม่เปลี่ยนแปลง

ในระหว่างกระบวนการออสซิลเลชัน พลังงานของสนามไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานของสนามแม่เหล็กโดยสมบูรณ์ และในทางกลับกัน ซึ่งหมายความว่าพลังงาน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจะเท่ากับพลังงานสูงสุดของสนามไฟฟ้าหรือพลังงานสูงสุดของสนามแม่เหล็ก

วงจรสั่นจริงประกอบด้วยความต้านทาน แรงสั่นสะเทือนในนั้นเรียกว่า ซีดจาง

กฎของโอห์มจะอยู่ในรูปแบบ:

โดยมีเงื่อนไขว่าการหน่วงมีค่าน้อย (กำลังสองของความถี่ธรรมชาติของการแกว่งมีค่ามากกว่ากำลังสองของสัมประสิทธิ์การหน่วง) การลดค่าการหน่วงแบบลอการิทึมคือ:

ด้วยการหน่วงที่รุนแรง (กำลังสองของความถี่ธรรมชาติของการสั่นน้อยกว่าค่ากำลังสองของสัมประสิทธิ์การสั่น):

สมการนี้อธิบายกระบวนการคายประจุตัวเก็บประจุลงในตัวต้านทาน หากไม่มีตัวเหนี่ยวนำ การแกว่งจะไม่เกิดขึ้น ตามกฎหมายนี้แรงดันไฟฟ้าบนแผ่นตัวเก็บประจุก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน

พลังงานทั้งหมดในวงจรจริงจะลดลงเนื่องจากความร้อนถูกปล่อยเข้าสู่ความต้านทาน R ในระหว่างที่กระแสไหลผ่าน

กระบวนการเปลี่ยนผ่าน- เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใน วงจรไฟฟ้าเมื่อเปลี่ยนจากโหมดการทำงานหนึ่งไปอีกโหมดหนึ่ง ประมาณตามเวลา ( ) ในระหว่างนั้นพารามิเตอร์ที่แสดงลักษณะของกระบวนการเปลี่ยนจะเปลี่ยนตามเวลา e

สำหรับ วงจรที่มีตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน:
.

ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์:

1 ตำแหน่ง:

สนามไฟฟ้ากระแสสลับใดๆ ก็ตามจะสร้างสนามแม่เหล็กกระแสน้ำวน สนามไฟฟ้ากระแสสลับเรียกว่ากระแสกระจัดโดย Maxwell เนื่องจากทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเช่นเดียวกับกระแสทั่วไป

ในการตรวจจับกระแสดิสเพลสเมนต์ ให้พิจารณาการผ่านของกระแสผ่านระบบที่เชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กทริกอยู่

ความหนาแน่นกระแสอคติ:
- ความหนาแน่นกระแสมุ่งไปในทิศทางของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า

สมการแรกของแมกซ์เวลล์:
- สนามแม่เหล็กกระแสน้ำวนถูกสร้างขึ้นจากทั้งกระแสการนำ (ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่) และกระแสการเคลื่อนที่ (สนามไฟฟ้ากระแสสลับ E)

2 ตำแหน่ง:

สนามแม่เหล็กสลับใดๆ จะสร้างสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน ซึ่งเป็นกฎพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

สมการที่สองของแมกซ์เวลล์:
- เชื่อมต่ออัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านพื้นผิวใด ๆ และการไหลเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน

ตัวนำใดๆ ที่มีกระแสไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็กในอวกาศ- หากกระแสคงที่ (ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา) สนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับมันจะคงที่เช่นกัน กระแสที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง มีสนามไฟฟ้าอยู่ภายในตัวนำที่ส่งกระแสไฟฟ้า ดังนั้นสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไป

สนามแม่เหล็กเป็นแบบกระแสน้ำวน เนื่องจากเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะปิดอยู่เสมอ ขนาดของความแรงของสนามแม่เหล็ก H เป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของความแรงของสนามไฟฟ้า - ทิศทางของเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามไฟฟ้า กฎสกรูขวา: กำมือขวาเป็นกำปั้น ชี้นิ้วหัวแม่มือไปในทิศทางของการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามไฟฟ้า จากนั้น 4 นิ้วที่งอจะระบุทิศทางของเส้นความแรงของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนซึ่งมีเส้นแรงดึงปิดและอยู่ในระนาบตั้งฉากกับความแรงของสนามแม่เหล็ก

ขนาดของความเข้ม E ของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก - ทิศทางของเวกเตอร์ E สัมพันธ์กับทิศทางการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก H ตามกฎสกรูซ้าย: กำมือซ้ายเป็นกำปั้น ชี้นิ้วโป้งไปในทิศทางของการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก งอสี่นิ้วจะระบุ ทิศทางของเส้นความเข้มของสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน

ชุดของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กกระแสน้ำวนที่เชื่อมต่อถึงกันแสดงถึง สนามแม่เหล็กไฟฟ้า- สนามแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้อยู่ที่แหล่งกำเนิด แต่แพร่กระจายในอวกาศในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามขวาง

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า– นี่คือการแพร่กระจายในอวกาศของกระแสน้ำวนของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกัน

สภาวะการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า– การเคลื่อนที่ของประจุด้วยความเร่ง

สมการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า:

- ความถี่วงจรของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า

t คือเวลาจากจุดเริ่มต้นของการสั่น

l คือระยะห่างจากแหล่งกำเนิดคลื่นไปยังจุดที่กำหนดในอวกาศ

- ความเร็วการแพร่กระจายคลื่น

เวลาที่คลื่นเดินทางจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดที่กำหนด

เวกเตอร์ E และ H ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งฉากกันกับความเร็วการแพร่กระจายของคลื่น

แหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า- ตัวนำที่กระแสสลับไหลอย่างรวดเร็ว (ตัวปล่อยขนาดใหญ่) รวมถึงอะตอมและโมเลกุลที่ถูกกระตุ้น (ตัวปล่อยไมโคร) ยิ่งความถี่การสั่นสูง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะถูกปล่อยออกมาในอวกาศได้ดีขึ้น

คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า:

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดนั้น ขวาง

ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นเนื้อเดียวกัน แพร่กระจายด้วยความเร็วคงที่ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อม:

- ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์ของตัวกลาง

- ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสุญญากาศ
F/m, Cl 2 /นาโนเมตร 2

- การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของตัวกลาง

- ค่าคงที่แม่เหล็กของสุญญากาศ
วันที่ 2 ; Gn/ม

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สะท้อนจากสิ่งกีดขวาง ซึมซับ กระจัดกระจาย หักเห โพลาไรซ์ เลี้ยวเบน แทรกแซง.

ความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตรสนามแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยความหนาแน่นพลังงานเชิงปริมาตรของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก:

ความหนาแน่นฟลักซ์พลังงานคลื่น - ความเข้มของคลื่น:

-เวกเตอร์จุด Umov.

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดจัดเรียงเป็นชุดความถี่หรือความยาวคลื่น (
- แถวนี้ก็. ระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า.

การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ- 0 – 10 4 เฮิรตซ์ ได้มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พวกมันแผ่รังสีได้ไม่ดี

คลื่นวิทยุ- 10 4 – 10 13 เฮิรตซ์ พวกมันถูกปล่อยออกมาจากตัวนำที่เป็นของแข็งซึ่งมีกระแสสลับอย่างรวดเร็ว

รังสีอินฟราเรด– คลื่นที่ปล่อยออกมาจากวัตถุทั้งหมดที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 K เนื่องจากกระบวนการภายในอะตอมและภายในโมเลกุล

แสงที่มองเห็น– คลื่นที่กระทำต่อดวงตา ทำให้เกิดความรู้สึกทางการมองเห็น 380-760 นาโนเมตร

รังสีอัลตราไวโอเลต- 10 – 380 นาโนเมตร แสงที่มองเห็นและรังสียูวีเกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในเปลือกนอกของอะตอมเปลี่ยนไป

รังสีเอกซ์- 80 – 10 -5 นาโนเมตร เกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเปลี่ยนไป เปลือกด้านในอะตอม.

รังสีแกมมา- เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม

สนามแม่เหล็กนี่เป็นเรื่องที่เกิดขึ้นรอบแหล่ง กระแสไฟฟ้าและรอบ ๆ แม่เหล็กถาวร- ในอวกาศ สนามแม่เหล็กจะแสดงเป็นส่วนผสมของแรงที่สามารถส่งผลต่อวัตถุที่ถูกแม่เหล็กได้ การกระทำนี้อธิบายได้จากการมีอยู่ของการปล่อยประจุในระดับโมเลกุล

สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นรอบๆ ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น นั่นคือสาเหตุที่สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบและก่อตัวรวมกัน สนามแม่เหล็กไฟฟ้า- ส่วนประกอบของสนามแม่เหล็กเชื่อมต่อกันและมีอิทธิพลต่อกัน ส่งผลให้คุณสมบัติเปลี่ยนแปลงไป

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก:
1. สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการขับประจุกระแสไฟฟ้า
2. ณ จุดใดก็ตาม สนามแม่เหล็กจะมีลักษณะเป็นเวกเตอร์ ปริมาณทางกายภาพมีสิทธิ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งเป็นลักษณะความแรงของสนามแม่เหล็ก
3. สนามแม่เหล็กสามารถส่งผลต่อแม่เหล็ก ตัวนำกระแสไฟ และประจุเคลื่อนที่เท่านั้น
4. สนามแม่เหล็กอาจเป็นแบบคงที่หรือแบบสลับก็ได้
5. สนามแม่เหล็กวัดได้ด้วยเครื่องมือพิเศษเท่านั้นและไม่สามารถรับรู้ได้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์
6. สนามแม่เหล็กเป็นแบบไฟฟ้าไดนามิก เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุเท่านั้น และส่งผลต่อประจุที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น
7. อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปตามวิถีตั้งฉาก

ขนาดของสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ตามคุณลักษณะนี้ มีสนามแม่เหล็กอยู่ 2 ประเภท: สนามแม่เหล็กแบบไดนามิกและ สนามแม่เหล็กโน้มถ่วง. สนามแม่เหล็กโน้มถ่วงเกิดขึ้นใกล้กับอนุภาคมูลฐานเท่านั้นและเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างของอนุภาคเหล่านี้

ช่วงเวลาแม่เหล็กเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กกระทำต่อกรอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเมนต์แม่เหล็กคือเวกเตอร์ที่อยู่บนเส้นที่ตั้งฉากกับเฟรม

สนามแม่เหล็กสามารถแสดงเป็นกราฟิกได้โดยใช้เส้นแรงแม่เหล็ก เส้นเหล่านี้ถูกลากไปในทิศทางที่ทิศทางของแรงสนามเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเส้นสนามนั่นเอง เส้นแรงแม่เหล็กมีความต่อเนื่องและปิดในเวลาเดียวกัน

ทิศทางของสนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยใช้เข็มแม่เหล็ก เส้นแรงยังกำหนดขั้วของแม่เหล็กด้วย โดยปลายด้านออกของเส้นแรงคือขั้วเหนือ และปลายด้านเข้าของเส้นเหล่านี้คือขั้วใต้

สะดวกมากในการประเมินสนามแม่เหล็กด้วยสายตาโดยใช้ตะไบเหล็กธรรมดาและกระดาษแผ่นหนึ่ง
หากเราวางกระดาษแผ่นหนึ่งลงบนแม่เหล็กถาวรและโรยขี้เลื่อยด้านบน อนุภาคเหล็กจะเรียงตัวกันตามเส้นสนามแม่เหล็ก

ทิศทางของสายไฟสำหรับตัวนำนั้นถูกกำหนดโดยผู้มีชื่อเสียงอย่างสะดวก กฎของ gimletหรือ กฎมือขวา- หากเราพันมือรอบตัวนำโดยให้นิ้วหัวแม่มือชี้ไปในทิศทางของกระแส (จากลบถึงบวก) นิ้วที่เหลือทั้ง 4 นิ้วจะแสดงทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กให้เราทราบ

และทิศทางของแรงลอเรนซ์คือแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุหรือตัวนำที่มีกระแสตาม กฎมือซ้าย.
ถ้าเราวางมือซ้ายไว้ในสนามแม่เหล็กโดยให้ 4 นิ้วมองไปในทิศทางของกระแสในตัวนำและมีเส้นแรงเข้าสู่ฝ่ามือ จากนั้นนิ้วหัวแม่มือจะระบุทิศทางของแรงลอเรนซ์ซึ่งเป็นแรงที่กระทำต่อ ตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก

นั่นคือทั้งหมดที่ อย่าลืมถามคำถามที่คุณมีในความคิดเห็น

การหาค่าสนามแม่เหล็ก แหล่งที่มาของเขา

คำนิยาม

สนามแม่เหล็กเป็นรูปแบบหนึ่งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เฉพาะกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งมีประจุไฟฟ้าหรือวัตถุที่มีแม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวของพวกมัน

แหล่งที่มาของสนามนี้คือกระแสไฟฟ้าคงที่ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ (วัตถุและอนุภาค) วัตถุที่มีแม่เหล็ก สนามไฟฟ้ากระแสสลับ แหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กคงที่คือกระแสตรง

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก

ในช่วงเวลาที่การศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กเพิ่งเริ่มต้น นักวิจัยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่ามีขั้วอยู่ในแท่งแม่เหล็ก ในนั้น คุณสมบัติทางแม่เหล็กปรากฏชัดเจนเป็นพิเศษ ขณะเดียวกันก็เห็นได้ชัดเจนว่าขั้วของแม่เหล็กแตกต่างกัน ขั้วตรงข้ามถูกดึงดูด และเหมือนขั้วถูกผลัก กิลเบิร์ตเสนอแนวคิดเรื่องการมีอยู่ของ "ประจุแม่เหล็ก" แนวคิดเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนและพัฒนาโดยคูลอมบ์ จากการทดลองของคูลอมบ์ ลักษณะแรงของสนามแม่เหล็กกลายเป็นแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุแม่เหล็กเท่ากับความสามัคคี คูลอมบ์ดึงความสนใจไปที่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ความแตกต่างปรากฏชัดอยู่แล้วในความจริงที่ว่าประจุไฟฟ้าสามารถแยกออกและรับวัตถุที่มีประจุบวกหรือมากเกินไป ประจุลบในขณะที่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็กและได้ตัวแม่เหล็กที่มีขั้วเดียวเท่านั้น จากความเป็นไปไม่ได้ที่จะแบ่งแม่เหล็กออกเป็น "ภาคเหนือ" หรือ "ภาคใต้" โดยเฉพาะ คูลอมบ์ตัดสินใจว่าประจุทั้งสองประเภทนี้แยกกันไม่ออกในแต่ละประจุ อนุภาคมูลฐานสารแม่เหล็ก ดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับว่าทุกอนุภาคของสสาร ไม่ว่าจะเป็นอะตอม โมเลกุล หรือกลุ่มของพวกมัน ก็เป็นเหมือนแม่เหล็กขนาดเล็กที่มีขั้วสองขั้ว ในกรณีนี้ การดึงดูดของร่างกายเป็นกระบวนการวางแนวของแม่เหล็กพื้นฐานภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก (คล้ายกับโพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริก)

ปฏิสัมพันธ์ของกระแสเกิดขึ้นผ่านสนามแม่เหล็ก เออร์สเตดค้นพบว่าสนามแม่เหล็กถูกกระแสกระตุ้นและส่งผลต่อการวางแนวเข็มแม่เหล็ก เออร์สเตดมีตัวนำกระแสไฟฟ้าอยู่เหนือเข็มแม่เหล็ก ซึ่งสามารถหมุนได้ เมื่อกระแสไหลในตัวนำ ลูกศรจะหมุนตั้งฉากกับเส้นลวด การเปลี่ยนแปลงทิศทางของกระแสทำให้เข็มเปลี่ยนทิศทาง จากการทดลองของเออร์สเตด พบว่าสนามแม่เหล็กมีทิศทางและควรมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณเวกเตอร์ ปริมาณนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก และเขียนแทนด้วย: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$ คล้ายกับเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ($\overrightarrow(E)$) ความคล้ายคลึงของเวกเตอร์การกระจัด $\overrightarrow(D)\ $ สำหรับสนามแม่เหล็กได้กลายเป็นเวกเตอร์ $\overrightarrow(H)$ - เรียกว่าเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กส่งผลต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กของประจุเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กของขดลวดกับกระแส หลักการซ้อนทับ

สนามแม่เหล็กของประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปด้วย ความเร็วคงที่มีรูปแบบ:

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

โดยที่ $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(H)(m)(in\SI)$ คือค่าคงที่แม่เหล็ก $\overrightarrow(v)$ คือความเร็ว การเคลื่อนที่ของประจุ, $\overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่กำหนดตำแหน่งของประจุ, q คือขนาดของประจุ, $\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right]$ คือผลคูณเวกเตอร์

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กขององค์ประกอบด้วยกระแสในระบบ SI:

โดยที่ $\ \overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่ดึงจากองค์ประกอบปัจจุบันไปยังจุดที่กำลังพิจารณา $\overrightarrow(dl)$ คือองค์ประกอบของตัวนำที่มีกระแส (ระบุทิศทางของกระแส), $ \vartheta$ คือมุมระหว่าง $ \overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ ทิศทางของเวกเตอร์ $\overrightarrow(dB)$ ตั้งฉากกับระนาบโดยที่ $\overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ อยู่ กำหนดโดยกฎสกรูที่ถูกต้อง

สำหรับสนามแม่เหล็ก หลักการซ้อนทับถือเป็น:

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

โดยที่ $(\overrightarrow(B))_i$ คือแต่ละช่องที่สร้างขึ้นจากประจุที่เคลื่อนที่ ส่วน $\overrightarrow(B)$ คือการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กทั้งหมด

ตัวอย่างที่ 1

ภารกิจ: ค้นหาอัตราส่วนของแรงแม่เหล็กและอันตรกิริยาคูลอมบ์ของอิเล็กตรอนสองตัวที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน $v$ ขนานกัน ระยะห่างระหว่างอนุภาคคงที่

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

สนามที่สร้างอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตัวที่สองมีค่าเท่ากับ:

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

ให้ระยะห่างระหว่างอิเล็กตรอนเท่ากับ $a=r\ (คงที่)$ เราใช้คุณสมบัติพีชคณิตของผลิตภัณฑ์เวกเตอร์ (เอกลักษณ์ของลากรองจ์ ($\left[\overrightarrow(a)\left[\overrightarrow(b)\overrightarrow(c)\right]\right]=\overrightarrow(b)\left( \overrightarrow(a )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

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

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

โมดูลัสแรง $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $โดยที่ $q=q_e=1.6\cdot 10^( -19 )KL$

โมดูลัสของแรงคูลอมบ์ซึ่งกระทำต่ออิเล็กตรอนในสนามเท่ากับ:

มาหาอัตราส่วนแรง $\frac(F_m)(F_q)$:

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

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

ตัวอย่างที่ 2

ภารกิจ: แรงกระแสตรงที่ฉันไหลเวียนไปตามขดลวดโดยมีกระแสอยู่ในรูปวงกลมรัศมี R ค้นหาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของวงกลม

ให้เราเลือกส่วนเบื้องต้นบนตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 1) เราใช้สูตรการเหนี่ยวนำสำหรับองค์ประกอบคอยล์ที่มีกระแสไฟฟ้าเป็นพื้นฐาน:

โดยที่ $\ \overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่ดึงจากองค์ประกอบปัจจุบันไปยังจุดที่กำลังพิจารณา $\overrightarrow(dl)$ คือองค์ประกอบของตัวนำที่มีกระแส (ระบุทิศทางของกระแส), $ \vartheta$ คือมุมระหว่าง $ \overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ ขึ้นอยู่กับรูป 1 $\vartheta=90()^\circ $ ดังนั้น (2.1) จะถูกทำให้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ระยะห่างจากศูนย์กลางของวงกลม (จุดที่เรากำลังมองหาสนามแม่เหล็ก) ขององค์ประกอบตัวนำที่มีกระแส มีค่าคงที่และเท่ากับรัศมีการเลี้ยว (R) ดังนั้นเราจึงได้:

องค์ประกอบปัจจุบันทั้งหมดจะสร้างสนามแม่เหล็กที่พุ่งไปตามแกน x ซึ่งหมายความว่าเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่ได้นั้นสามารถหาได้จากผลรวมของเส้นโครงของเวกเตอร์แต่ละตัว$\ \ \overrightarrow(dB)$ จากนั้น ตามหลักการของการซ้อนทับ สามารถหาสนามแม่เหล็กทั้งหมดได้โดยการส่งผ่าน ถึงอินทิกรัล:

เมื่อแทน (2.2) ลงใน (2.3) เราจะได้:

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

สนามแม่เหล็กโลก

สนามแม่เหล็กคือสนามแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่และบนวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงสถานะการเคลื่อนที่ของพวกมัน

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กขนาดมหภาคคือวัตถุที่เป็นแม่เหล็ก ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน และวัตถุที่มีประจุไฟฟ้ากำลังเคลื่อนที่ ลักษณะของแหล่งกำเนิดเหล่านี้จะเหมือนกัน: สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กที่มีประจุ (อิเล็กตรอน โปรตอน ไอออน) รวมถึงเนื่องจากการมีอยู่ของโมเมนต์แม่เหล็ก (หมุน) ของอนุภาคขนาดเล็กเอง

สนามแม่เหล็กสลับยังเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ในทางกลับกัน เมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตามเวลา สนามไฟฟ้าจะปรากฏขึ้น คำอธิบายแบบเต็มสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในความสัมพันธ์ทำให้เกิดสมการของแมกซ์เวลล์ เพื่อระบุลักษณะของสนามแม่เหล็ก มักใช้แนวคิดเรื่องเส้นสนาม (เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก)

แมกนีโตมิเตอร์ประเภทต่างๆ ใช้ในการวัดคุณลักษณะของสนามแม่เหล็กและคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร หน่วยของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในระบบ CGS ของหน่วยคือ Gauss (G) ในระบบหน่วยสากล (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 G ความเข้มจะวัดตามลำดับ ในหน่วยเออร์สเตด (Oe) และแอมแปร์ต่อเมตร (A/m, 1 A/m = 0.01256 Oe; พลังงานสนามแม่เหล็ก - เป็น Erg/cm2 หรือ J/m2, 1 J/m2 = 10 erg/ ซม2.

เข็มทิศตอบสนอง
สู่สนามแม่เหล็กโลก

สนามแม่เหล็กในธรรมชาติมีความหลากหลายอย่างมากทั้งในระดับและผลกระทบที่มันเกิดขึ้น สนามแม่เหล็กของโลกซึ่งก่อตัวเป็นสนามแม่เหล็กโลกแผ่ขยายออกไปเป็นระยะทาง 70-80,000 กิโลเมตรในทิศทางของดวงอาทิตย์ และอีกหลายล้านกิโลเมตรในทิศทางตรงกันข้าม ที่พื้นผิวโลก สนามแม่เหล็กเฉลี่ยอยู่ที่ 50 μT ที่ขอบเขตของแมกนีโตสเฟียร์ ~ 10 -3 G สนามแม่เหล็กโลกช่วยปกป้องพื้นผิวโลกและชีวมณฑลจากการไหลของอนุภาคที่มีประจุของลมสุริยะและรังสีคอสมิกบางส่วน Magnetobiology ศึกษาอิทธิพลของสนามแม่เหล็กโลกต่อกิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิต ในอวกาศใกล้โลก สนามแม่เหล็กจะก่อตัวเป็นกับดักแม่เหล็กสำหรับอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูง ซึ่งก็คือแถบรังสีของโลก อนุภาคที่อยู่ในแถบรังสีก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากเมื่อบินไปในอวกาศ ต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กโลกสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่แบบพาความร้อนของสสารของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในแกนโลก

การวัดโดยตรงโดยใช้ยานอวกาศแสดงให้เห็นว่าวัตถุในจักรวาลที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด เช่น ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ดาวศุกร์ และดาวอังคาร ไม่มีสนามแม่เหล็กของตัวเองคล้ายกับโลก จากดาวเคราะห์ดวงอื่น ระบบสุริยะมีเพียงดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เท่านั้นที่มีสนามแม่เหล็กของตัวเองเพียงพอที่จะสร้างกับดักแม่เหล็กของดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กสูงถึง 10 G และปรากฏการณ์ลักษณะเฉพาะหลายประการ (พายุแม่เหล็ก การแผ่คลื่นวิทยุซินโครตรอน และอื่นๆ) ถูกค้นพบบนดาวพฤหัสบดี ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทที่สำคัญของสนามแม่เหล็กในกระบวนการของดาวเคราะห์

สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ส่วนใหญ่เป็นสนามของลมสุริยะ (พลาสมาที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่องของโคโรนาสุริยะ) ใกล้กับวงโคจรของโลก สนามระหว่างดาวเคราะห์อยู่ที่ ~ 10 -4 -10 -5 Gs ความสม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์อาจถูกรบกวนเนื่องจากการพัฒนา หลากหลายชนิดความไม่แน่นอนของพลาสมา, ทางเดิน คลื่นกระแทกและการแพร่กระจายของกระแสอนุภาคเร็วที่เกิดจากเปลวสุริยะ

ในกระบวนการทั้งหมดบนดวงอาทิตย์ - แสงแฟลร์, การปรากฏตัวของจุดและความโดดเด่น, การเกิดของรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์, สนามแม่เหล็กมีบทบาทสำคัญ การวัดโดยอาศัยผลของ Zeeman แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กของจุดดับบนดวงอาทิตย์สูงถึงหลายพันเกาส์ ความโดดเด่นนั้นอยู่ที่สนามประมาณ ~ 10-100 เกาส์ (โดยมีค่าเฉลี่ยของสนามแม่เหล็กทั้งหมดของดวงอาทิตย์ ~ 1 เกาส์)

พายุแม่เหล็ก

พายุแม่เหล็กเป็นการรบกวนอย่างรุนแรงในสนามแม่เหล็กของโลก ซึ่งรบกวนอย่างรุนแรงต่อวงจรรายวันที่ราบรื่นขององค์ประกอบของแม่เหล็กโลก พายุแม่เหล็กกินเวลานานหลายชั่วโมงไปจนถึงหลายวัน และเกิดขึ้นพร้อมกันทั่วโลก

ตามกฎแล้ว พายุแม่เหล็กประกอบด้วยระยะเบื้องต้น ระยะเริ่มต้น และระยะหลัก ตลอดจนระยะฟื้นตัว ในระยะเบื้องต้น จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสนามแม่เหล็กโลก (ส่วนใหญ่ที่ละติจูดสูง) เช่นเดียวกับการกระตุ้นของการสั่นของสนามแม่เหล็กคาบสั้นที่มีลักษณะเฉพาะ ระยะเริ่มแรกมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในแต่ละองค์ประกอบของสนามทั่วโลก และระยะหลักมีลักษณะเฉพาะคือความผันผวนของสนามขนาดใหญ่และการลดลงอย่างมากในองค์ประกอบแนวนอน ในระหว่างขั้นตอนการฟื้นตัวของพายุแม่เหล็ก สนามจะกลับสู่ค่าปกติ

อิทธิพลของลมสุริยะ
สู่ชั้นแมกนีโตสเฟียร์ของโลก

พายุแม่เหล็กมีสาเหตุมาจากกระแสพลาสมาสุริยะจากบริเวณที่มีพลังของดวงอาทิตย์ซ้อนทับกับลมสุริยะที่สงบ ดังนั้น พายุแม่เหล็กจึงมักถูกพบเห็นใกล้กับจุดสูงสุดของวัฏจักรสุริยะในรอบ 11 ปี เมื่อมาถึงโลก กระแสพลาสมาของแสงอาทิตย์จะเพิ่มการบีบอัดของสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดระยะเริ่มต้นของพายุแม่เหล็ก และทะลุเข้าไปในสนามแม่เหล็กของโลกบางส่วน การเข้ามาของอนุภาคพลังงานสูงในชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกและผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กนำไปสู่การสร้างและความเข้มข้นของกระแสไฟฟ้าในนั้นถึงความเข้มข้นสูงสุดในบริเวณขั้วโลกของไอโอโนสเฟียร์ซึ่งสัมพันธ์กับการมีอยู่ ของเขตละติจูดสูงของกิจกรรมแม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลงของระบบกระแสแม่เหล็ก-ไอโอโนสเฟียร์ปรากฏบนพื้นผิวโลกในรูปแบบของการรบกวนทางแม่เหล็กที่ผิดปกติ

ในปรากฏการณ์ของโลกใบเล็ก บทบาทของสนามแม่เหล็กมีความสำคัญพอๆ กับในระดับจักรวาล สิ่งนี้อธิบายได้จากการมีอยู่ของโมเมนต์แม่เหล็กในอนุภาคทั้งหมด - องค์ประกอบโครงสร้างของสสาร (อิเล็กตรอน, โปรตอน, นิวตรอน) รวมถึงผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่

การประยุกต์สนามแม่เหล็กในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สนามแม่เหล็กมักจะแบ่งออกเป็นระดับอ่อน (มากถึง 500 Gs), ปานกลาง (500 Gs - 40 kGs), แรง (40 kGs - 1 MGs) และแรงมากเป็นพิเศษ (มากกว่า 1 MGs) วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมวิทยุ และอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากการใช้สนามแม่เหล็กอ่อนและปานกลาง สนามแม่เหล็กอ่อนและปานกลางได้มาจากแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กไฟฟ้า โซลินอยด์ที่ไม่มีการระบายความร้อน และแม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวด

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นประดิษฐ์และเป็นธรรมชาติ หลัก แหล่งธรรมชาติสนามแม่เหล็กคือสนามแม่เหล็กของโลกและลมสุริยะ แหล่งกำเนิดประดิษฐ์ประกอบด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดซึ่งมีอยู่มากมาย โลกสมัยใหม่และบ้านของเราโดยเฉพาะ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับและอ่านเกี่ยวกับเรา

ยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเป็นแหล่งสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 1,000 เฮิรตซ์ การขนส่งทางรางใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ การคมนาคมในเมืองมีความคงที่ ค่าสูงสุดการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในการขนส่งไฟฟ้าชานเมืองถึง 75 μT ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 20 μT ค่าเฉลี่ยของยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วย DC จะถูกบันทึกไว้ที่ 29 µT ในรถราง โดยที่ลวดย้อนกลับคือราง สนามแม่เหล็กจะหักล้างกันในระยะทางที่ไกลกว่าสายไฟโทรลลี่บัส และภายในโทรลลี่ย์บัส สนามแม่เหล็กจะผันผวนเล็กน้อยแม้ในระหว่างการเร่งความเร็ว แต่ความผันผวนที่ใหญ่ที่สุดในสนามแม่เหล็กอยู่ที่รถไฟใต้ดิน เมื่อรถไฟออกเดินทาง สนามแม่เหล็กบนชานชาลาจะอยู่ที่ 50-100 µT หรือมากกว่า ซึ่งเกินกว่าสนามแม่เหล็กโลก แม้ว่ารถไฟจะหายไปในอุโมงค์มานานแล้ว สนามแม่เหล็กก็ไม่กลับคืนสู่ค่าเดิม หลังจากที่รถไฟผ่านจุดเชื่อมต่อถัดไปไปยังรางสัมผัสแล้ว สนามแม่เหล็กจะกลับคืนสู่ค่าเดิม จริงอยู่ที่บางครั้งไม่มีเวลา รถไฟขบวนถัดไปกำลังเข้าใกล้ชานชาลาแล้ว และเมื่อรถไฟช้าลง สนามแม่เหล็กก็จะเปลี่ยนไปอีกครั้ง ในตู้โดยสารนั้นสนามแม่เหล็กจะแรงยิ่งขึ้น - 150-200 µT ซึ่งมากกว่ารถไฟธรรมดาถึงสิบเท่า

ค่าการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่เราพบบ่อยที่สุด ชีวิตประจำวันดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง เมื่อพิจารณาจากแผนภาพนี้ จะเห็นได้ชัดว่าเราต้องเผชิญกับสนามแม่เหล็กตลอดเวลาและทุกที่ ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวไว้ สนามแม่เหล็กที่มีการเหนี่ยวนำมากกว่า 0.2 µT ถือเป็นอันตราย เป็นเรื่องปกติที่ควรใช้ความระมัดระวังบางประการเพื่อป้องกันตนเองจากผลกระทบที่เป็นอันตรายจากทุ่งนารอบตัวเรา เพียงทำตามกฎง่ายๆ ไม่กี่ข้อ ก็สามารถลดผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อร่างกายของคุณได้อย่างมาก

SanPiN 2.1.2.2801-10 ปัจจุบัน “การเปลี่ยนแปลงและการเพิ่มเติมหมายเลข 1 เป็น SanPiN 2.1.2.2645-10 “ข้อกำหนดด้านสุขอนามัยและระบาดวิทยาสำหรับสภาพความเป็นอยู่ในอาคารที่พักอาศัยและสถานที่” กล่าวดังต่อไปนี้: “ระดับการลดทอนของสนามแม่เหล็กโลกที่อนุญาตสูงสุด สนามในบริเวณอาคารพักอาศัยมีขนาดเท่ากับ 1.5" กำหนดขีดจำกัดไว้ด้วย ค่าที่ถูกต้องความเข้มและความแรงของสนามแม่เหล็กที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์:

ในสถานที่อยู่อาศัย - 5 µTหรือ 4 โมงเช้า;
ในสถานที่ที่ไม่ใช่ที่อยู่อาศัยของอาคารพักอาศัยในพื้นที่พักอาศัยรวมถึงในอาณาเขตของแปลงสวน - 10 µTหรือ 8 โมงเช้า.

ตามมาตรฐานเหล่านี้ทุกคนสามารถคำนวณจำนวนเครื่องใช้ไฟฟ้าที่สามารถเปิดได้และอยู่ในสถานะสแตนด์บายในแต่ละห้องหรือตามคำแนะนำที่จะออกเพื่อทำให้พื้นที่อยู่อาศัยเป็นปกติ

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

ภาพยนตร์วิทยาศาสตร์สั้นเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กโลก

อ้างอิง

1. สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

ทุกคนคุ้นเคยกับวัตถุเช่นแม่เหล็กมานานแล้ว เราไม่เห็นอะไรพิเศษในตัวเขา เรามักจะเชื่อมโยงมันกับบทเรียนฟิสิกส์หรือการสาธิตในรูปแบบของกลเม็ดคุณสมบัติของแม่เหล็กสำหรับเด็กก่อนวัยเรียน และแทบไม่มีใครคิดว่าในชีวิตประจำวันมีแม่เหล็กล้อมรอบเราอยู่กี่ตัว มีหลายสิบคนในอพาร์ตเมนต์ใดก็ได้ มีแม่เหล็กอยู่ในลำโพง เครื่องบันทึกเทป มีดโกนหนวดไฟฟ้า และนาฬิกาทุกตัว แม้แต่ขวดตะปูก็ยังเป็นเช่นนั้น

อะไรอีก?

คนเราก็ไม่เว้น ต้องขอบคุณกระแสน้ำชีวภาพที่ไหลในร่างกาย ทำให้มีรูปแบบของเส้นพลังที่มองไม่เห็นอยู่รอบตัวเรา Planet Earth เป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ และที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นคือลูกบอลพลาสมาของดวงอาทิตย์ ขนาดของกาแลคซีและเนบิวลาซึ่งจิตใจมนุษย์ไม่อาจเข้าใจได้ แทบจะไม่ยอมให้แนวคิดที่ว่าสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดเป็นแม่เหล็กด้วย

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่จำเป็นต้องสร้างแม่เหล็กขนาดใหญ่และทรงพลังยิ่งยวดชนิดใหม่ ขอบเขตการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์แสนสาหัส การสร้างพลังงานไฟฟ้า การเร่งความเร็วของอนุภาคที่มีประจุในซินโครตรอน และการฟื้นตัวของเรือที่จม การสร้างสนามที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษโดยใช้เป็นหนึ่งในภารกิจของฟิสิกส์ยุคใหม่

มาชี้แจงแนวคิดกัน

สนามแม่เหล็กคือแรงที่กระทำต่อวัตถุที่มีประจุซึ่งกำลังเคลื่อนที่ มัน "ใช้งานไม่ได้" กับวัตถุที่อยู่นิ่ง (หรือวัตถุที่ไม่มีประจุ) และทำหน้าที่เป็นรูปแบบหนึ่งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีอยู่ในแนวคิดทั่วไป

หากร่างกายสามารถสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวเองและตัวเองได้รับอิทธิพลจากอิทธิพลของมัน พวกมันจะเรียกว่าแม่เหล็ก นั่นคือวัตถุเหล่านี้ถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็ก (มีช่วงเวลาที่สอดคล้องกัน)

วัสดุที่แตกต่างกันตอบสนองต่อสนามภายนอกแตกต่างกัน พวกที่ทำให้การกระทำภายในอ่อนแอลงเรียกว่าพาราแมกเนติก และพวกที่ทำให้การกระทำของมันแข็งแกร่งขึ้นเรียกว่าไดอะแมกเนติก วัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติในการขยายสนามแม่เหล็กภายนอกได้เป็นพันเท่า เหล่านี้คือเฟอร์ริกแม่เหล็ก (โคบอลต์, นิกเกิลพร้อมเหล็ก, แกโดลิเนียมรวมถึงสารประกอบและโลหะผสมของโลหะดังกล่าว) สิ่งเหล่านั้นที่เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอกที่รุนแรง ตัวเองได้รับคุณสมบัติทางแม่เหล็กเรียกว่าแม่เหล็กแข็ง แม่เหล็กชนิดอื่นที่มีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กได้ก็ต่อเมื่อได้รับอิทธิพลโดยตรงของสนามแม่เหล็กและจะไม่เป็นเช่นนั้นเมื่อมันหายไป ถือเป็นแม่เหล็กอ่อน

ประวัติเล็กน้อย

ผู้คนได้ศึกษาคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวรมาตั้งแต่สมัยโบราณ พวกเขาถูกกล่าวถึงในผลงานของนักวิทยาศาสตร์ กรีกโบราณเร็วที่สุดเท่าที่ 600 ปีก่อนคริสตกาล แม่เหล็กธรรมชาติ (เกิดขึ้นตามธรรมชาติ) สามารถพบได้ในแหล่งสะสมแร่แม่เหล็ก แม่เหล็กธรรมชาติขนาดใหญ่ที่มีชื่อเสียงที่สุดถูกเก็บไว้ที่มหาวิทยาลัยทาร์ทู มันมีน้ำหนัก 13 กิโลกรัม และน้ำหนักที่สามารถยกได้ด้วยความช่วยเหลือคือ 40 กิโลกรัม

มนุษยชาติได้เรียนรู้ที่จะสร้างแม่เหล็กประดิษฐ์โดยใช้เฟอร์โรแมกเนติกต่างๆ มูลค่าของผง (ทำจากโคบอลต์ เหล็ก ฯลฯ) อยู่ที่ความสามารถในการรับน้ำหนักที่มีน้ำหนัก 5,000 เท่าของน้ำหนักตัวมันเอง ชิ้นงานประดิษฐ์อาจเป็นแบบถาวร (ได้มาจากหรือแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแกนซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นเหล็กแม่เหล็กอ่อนสนามแรงดันไฟฟ้าในนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากการผ่านของกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟของขดลวดซึ่งล้อมรอบแกนกลาง

หนังสือเล่มจริงจังเล่มแรกที่มีความพยายาม การวิจัยทางวิทยาศาสตร์คุณสมบัติของแม่เหล็ก - ผลงานของแพทย์กิลเบิร์ตแพทย์ชาวลอนดอนตีพิมพ์ในปี 1600 งานนี้ประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ในขณะนั้นเกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้า รวมถึงการทดลองของผู้เขียน

มนุษย์พยายามที่จะปรับปรากฏการณ์ใดๆ ที่มีอยู่ให้เข้ากับชีวิตจริง แน่นอนว่าแม่เหล็กก็ไม่มีข้อยกเว้น

แม่เหล็กใช้งานอย่างไร?

มนุษยชาติได้นำคุณสมบัติใดของแม่เหล็กมาใช้? ขอบเขตการใช้งานนั้นกว้างมากจนเรามีโอกาสที่จะสัมผัสอุปกรณ์หลักที่มีชื่อเสียงที่สุดและขอบเขตการใช้งานของไอเท็มที่ยอดเยี่ยมนี้เพียงชั่วครู่เท่านั้น

เข็มทิศเป็นอุปกรณ์ที่รู้จักกันดีในการระบุทิศทางบนพื้น ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถวางเส้นทางสำหรับเครื่องบินและเรือ การขนส่งทางบก และวัตถุประสงค์ในการสัญจรทางเท้าได้ อุปกรณ์เหล่านี้อาจเป็นแม่เหล็ก (ชนิดตัวชี้) ใช้โดยนักท่องเที่ยวและนักสำรวจแผนที่ หรือไม่เป็นแม่เหล็ก (วิทยุและไฮโดรคอมพาส)

วงเวียนวงแรกถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 11 และใช้ในการเดินเรือ การกระทำของพวกเขาขึ้นอยู่กับการหมุนอย่างอิสระในระนาบแนวนอนของเข็มยาวที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กซึ่งสมดุลบนแกน ปลายด้านหนึ่งหันหน้าไปทางทิศใต้เสมอ และอีกด้านหนึ่งหันไปทางทิศเหนือ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถค้นหาทิศทางหลักเกี่ยวกับจุดสำคัญได้อย่างแม่นยำเสมอ

พื้นที่หลัก

พื้นที่ที่คุณสมบัติของแม่เหล็กพบว่าการใช้งานหลักคือวิศวกรรมวิทยุและไฟฟ้า การสร้างเครื่องมือ ระบบอัตโนมัติ และเทเลเมคานิกส์ รีเลย์ วงจรแม่เหล็ก ฯลฯ ถูกสร้างขึ้นจากสิ่งนี้ ในปี 1820 คุณสมบัติของตัวนำที่มีกระแสถูกค้นพบว่ามีอิทธิพลต่อเข็มของแม่เหล็กและบังคับให้มันหมุน ในเวลาเดียวกันก็มีการค้นพบอีกครั้ง - ตัวนำคู่ขนานคู่หนึ่งซึ่งกระแสในทิศทางเดียวกันไหลผ่านนั้นมีคุณสมบัติในการดึงดูดซึ่งกันและกัน

ด้วยเหตุนี้ จึงมีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับเหตุผลของคุณสมบัติของแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดเกิดขึ้นจากกระแสน้ำ รวมถึงกระแสน้ำที่ไหลเวียนอยู่ภายในด้วย วัสดุแม่เหล็ก- แนวคิดทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่สอดคล้องกับสมมติฐานนี้อย่างสมบูรณ์

เกี่ยวกับเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จากนั้นจึงมีการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภทนั่นคือเครื่องจักรแบบโรตารี่หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า (เรากำลังพูดถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือพลังงานไฟฟ้า เป็นพลังงานกล (เรากำลังพูดถึงเครื่องยนต์) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ ทำงานบนหลักการ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านั่นคือ EMF (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) เกิดขึ้นในเส้นลวดที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์แรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดที่นำกระแสไฟฟ้าวางอยู่ในสนามขวาง

อุปกรณ์ที่เรียกว่าแมกนีโตอิเล็กทริกทำงานโดยใช้แรงปฏิสัมพันธ์ของสนามกับกระแสที่ไหลผ่านการหมุนของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว มิเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับอันทรงพลังตัวใหม่ที่มีขดลวดสองเส้น จานนำไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ระหว่างขดลวดอาจมีการหมุนด้วยแรงบิดซึ่งมีแรงเป็นสัดส่วนกับการใช้พลังงาน

แล้วในชีวิตประจำวันล่ะ?

พร้อมกับแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบไฟฟ้า นาฬิกาข้อมือคุ้นเคยกับทุกคน ต้องขอบคุณการใช้แม่เหล็กคู่ ตัวเหนี่ยวนำหนึ่งคู่ และทรานซิสเตอร์ การออกแบบจึงง่ายกว่ามากในแง่ของจำนวนชิ้นส่วนที่มีอยู่มากกว่านาฬิกากลไกจักรกล

ล็อคแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหรือล็อคกระบอกสูบที่มีองค์ประกอบแม่เหล็กมีการใช้กันมากขึ้น ทั้งกุญแจและตัวล็อคมีปุ่มหมุนแบบผสม เมื่อใส่กุญแจที่ถูกต้องเข้าไปในรูล็อค กุญแจเหล่านั้นจะถูกดึงดูดไปยังตำแหน่งที่ต้องการ องค์ประกอบภายในล็อคแม่เหล็กที่ช่วยให้สามารถเปิดได้

อุปกรณ์ของไดนาโมมิเตอร์และกัลวาโนมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่มีความไวสูงในการวัดกระแสอ่อน) ขึ้นอยู่กับการกระทำของแม่เหล็ก คุณสมบัติของแม่เหล็กถูกนำมาใช้ในการผลิตสารกัดกร่อน นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับอนุภาคที่มีความคม ขนาดเล็ก และแข็งมาก ซึ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลทางกล (การบด การขัด การขูด) ของวัตถุและวัสดุหลากหลายประเภท ในระหว่างการผลิต เฟอร์โรซิลิกอนที่จำเป็นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมจะตกตะกอนบางส่วนที่ด้านล่างของเตาเผา และถูกรวมเข้ากับองค์ประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางส่วน ต้องใช้แม่เหล็กเพื่อถอดออกจากที่นั่น

วิทยาศาสตร์และการสื่อสาร

ด้วยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสารทำให้วิทยาศาสตร์มีโอกาสศึกษาโครงสร้างได้มากที่สุด ร่างกายที่แตกต่างกัน- เราคงได้แค่พูดถึงแมกนีโตเคมีหรือ (วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องโดยศึกษาการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กในบางพื้นที่ของผลิตภัณฑ์)

พวกเขายังใช้ในการผลิตอุปกรณ์ช่วงความถี่สูงพิเศษ ระบบสื่อสารวิทยุ (วัตถุประสงค์ทางทหารและในเชิงพาณิชย์) ในระหว่างการรักษาความร้อน ทั้งที่บ้านและใน อุตสาหกรรมอาหารสินค้า(ใครๆก็คุ้นเคย. ไมโครเวฟ- ภายในกรอบของบทความเดียว แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแสดงรายการอุปกรณ์ทางเทคนิคที่มีความซับซ้อนสูงทั้งหมดและพื้นที่การใช้งานซึ่งคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารถูกนำมาใช้ในปัจจุบัน

ด้านการแพทย์

สาขาวิชาการวินิจฉัยและการบำบัดทางการแพทย์ก็ไม่มีข้อยกเว้น ขอบคุณที่สร้าง การฉายรังสีเอกซ์เครื่องเร่งเชิงเส้นแบบอิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการบำบัดเนื้องอก ลำแสงโปรตอนถูกสร้างขึ้นในไซโคลตรอนหรือซินโครตรอน ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือรังสีเอกซ์ในการกำหนดทิศทางเฉพาะที่ และเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาเนื้องอกในดวงตาและสมอง

สำหรับวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ก่อนกลางศตวรรษที่แล้ว หน้าที่สำคัญของร่างกายไม่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กแต่อย่างใด วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ได้รับการเติมเต็มเป็นครั้งคราวด้วยรายงานที่แยกออกมาเกี่ยวกับผลทางการแพทย์อย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ตั้งแต่อายุหกสิบเศษ สิ่งตีพิมพ์เกี่ยวกับคุณสมบัติทางชีวภาพของแม่เหล็กก็หลั่งไหลเข้าสู่หิมะถล่ม

เมื่อก่อนและตอนนี้

อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะปฏิบัติต่อผู้คนด้วยมันนั้นเกิดขึ้นโดยนักเล่นแร่แปรธาตุย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 16 มีการพยายามรักษาอาการปวดฟันที่ประสบความสำเร็จหลายครั้ง ความผิดปกติของประสาทนอนไม่หลับและปัญหามากมาย อวัยวะภายใน- ดูเหมือนว่าแม่เหล็กจะพบว่ามีการใช้ในทางการแพทย์ไม่ช้ากว่าในการนำทาง

ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา กำไลแม่เหล็กถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย และได้รับความนิยมในหมู่คนไข้ที่มีความบกพร่องด้านความดันโลหิต นักวิทยาศาสตร์เชื่ออย่างจริงจังในความสามารถของแม่เหล็กในการเพิ่มความต้านทานของร่างกายมนุษย์ พวกเขาเรียนรู้ที่จะวัดความเร็วของการไหลเวียนของเลือด หยิบตัวอย่าง หรือจ่ายยาที่จำเป็นจากแคปซูลโดยใช้อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กใช้เพื่อขจัดอนุภาคโลหะขนาดเล็กที่เข้าตา งานของเซ็นเซอร์ไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับการกระทำของมัน (พวกเราคนใดคนหนึ่งคุ้นเคยกับขั้นตอนการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ) ทุกวันนี้การทำงานร่วมกันของนักฟิสิกส์กับนักชีววิทยาเพื่อศึกษากลไกเชิงลึกของอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีต่อร่างกายมนุษย์เริ่มมีความใกล้ชิดและจำเป็นมากขึ้น

แม่เหล็กนีโอไดเมียม: คุณสมบัติและการใช้งาน

แม่เหล็กนีโอไดเมียมถือว่ามีผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์มากที่สุด ประกอบด้วยนีโอไดเมียม เหล็ก และโบรอน สูตรเคมีพวกเขาคือ NdFeB ข้อได้เปรียบหลักของแม่เหล็กดังกล่าวคือการกระแทกที่รุนแรงของสนามแม่เหล็กในขนาดที่ค่อนข้างเล็ก ดังนั้น น้ำหนักของแม่เหล็กที่มีแรง 200 เกาส์จะอยู่ที่ประมาณ 1 กรัม สำหรับการเปรียบเทียบ แม่เหล็กเหล็กที่มีความแข็งแรงเท่ากันจะมีน้ำหนักมากกว่าประมาณ 10 เท่า

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยอีกประการหนึ่งของแม่เหล็กที่กล่าวถึงคือความเสถียรที่ดีและความสามารถในการรักษาคุณสมบัติที่จำเป็นเป็นเวลาหลายร้อยปี ตลอดระยะเวลาหนึ่งศตวรรษ แม่เหล็กจะสูญเสียคุณสมบัติไปเพียง 1% เท่านั้น

พวกเขาได้รับการบำบัดด้วยแม่เหล็กนีโอไดเมียมอย่างไร?

ช่วยเพิ่มการไหลเวียนโลหิต รักษาความดันโลหิต และต่อสู้กับไมเกรน

คุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเริ่มถูกนำมาใช้ในการรักษาเมื่อประมาณ 2,000 ปีที่แล้ว การกล่าวถึงการบำบัดประเภทนี้มีอยู่ในต้นฉบับ จีนโบราณ- จากนั้นจึงทำการรักษาโดยใช้หินที่มีแม่เหล็กติดบนร่างกายมนุษย์

การบำบัดยังมีอยู่ในรูปแบบของการยึดติดกับร่างกาย ตำนานเล่าว่าคลีโอพัตรามีสุขภาพที่ดีเยี่ยมและความงามอันน่าพิศวงด้วยการสวมผ้าพันแผลแม่เหล็กบนศีรษะของเธอตลอดเวลา ในศตวรรษที่ 10 นักวิทยาศาสตร์ชาวเปอร์เซียได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับผลประโยชน์ของคุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมในร่างกายมนุษย์ในกรณีที่กำจัดการอักเสบและกล้ามเนื้อกระตุก จากหลักฐานที่ยังมีชีวิตอยู่ในช่วงเวลานั้น เราสามารถตัดสินได้ว่าการใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ ความแข็งแรงของกระดูก และลดอาการปวดข้อ

จากทุกโรคภัยไข้เจ็บ...

หลักฐานของประสิทธิผลของผลกระทบนี้ถูกตีพิมพ์ในปี 1530 โดย Paracelsus แพทย์ชาวสวิสผู้โด่งดัง ในงานเขียนของเขา แพทย์บรรยายถึงคุณสมบัติมหัศจรรย์ของแม่เหล็กที่สามารถกระตุ้นพลังของร่างกายและทำให้สามารถรักษาตัวเองได้ โรคจำนวนมากในสมัยนั้นเริ่มที่จะเอาชนะได้โดยใช้แม่เหล็ก

การใช้ยาด้วยตนเองด้วยวิธีการรักษานี้แพร่หลายในสหรัฐอเมริกามา ปีหลังสงคราม(พ.ศ. 2404-2408) เมื่อเกิดการขาดแคลนยาอย่างเด็ดขาด มันถูกใช้เป็นทั้งยาและเป็นยาแก้ปวด

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 สรรพคุณทางยามีแม่เหล็ก พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์- ในปี 1976 แพทย์ชาวญี่ปุ่น Nikagawa ได้แนะนำแนวคิดเกี่ยวกับกลุ่มอาการสนามแม่เหล็กบกพร่อง การวิจัยได้ระบุอาการที่แน่นอนแล้ว ประกอบด้วยความอ่อนแอ ความเหนื่อยล้า ประสิทธิภาพลดลง และการรบกวนการนอนหลับ นอกจากนี้ยังมีอาการปวดไมเกรน ปวดข้อ กระดูกสันหลัง ปัญหาเรื่องการย่อยอาหารและ ระบบหัวใจและหลอดเลือดในรูปแบบของความดันเลือดต่ำหรือความดันโลหิตสูง กลุ่มอาการนี้เกี่ยวข้องกับทั้งด้านนรีเวชวิทยาและการเปลี่ยนแปลงของผิวหนัง การใช้การบำบัดด้วยแม่เหล็กสามารถทำให้สภาวะเหล่านี้เป็นปกติได้ค่อนข้างสำเร็จ

วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่ง

นักวิทยาศาสตร์ยังคงทดลองกับสนามแม่เหล็กต่อไป การทดลองดำเนินการทั้งกับสัตว์ นก และแบคทีเรีย สภาพสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอจะลดความสำเร็จ กระบวนการเผาผลาญในนกและหนูทดลอง แบคทีเรียหยุดแพร่พันธุ์กะทันหัน เนื่องจากการขาดสนามเป็นเวลานาน เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้

เป็นการต่อสู้กับปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดและปรากฏการณ์ต่างๆ มากมายที่เกิดจากปรากฏการณ์เหล่านั้น ผลกระทบด้านลบมีการใช้การบำบัดด้วยแม่เหล็กเช่นนี้ ดูเหมือนว่าในปัจจุบันทุกอย่าง คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์แม่เหล็กยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ แพทย์มีการค้นพบที่น่าสนใจมากมายและมีการพัฒนาใหม่ๆ รออยู่ข้างหน้า