Manyetik alan adı verilen şey. Manyetik alan ve elektromanyetizma

Bir manyetik alan- bu, iletkenler arasındaki akım veya hareketli yüklerle etkileşimin gerçekleştirildiği maddi bir ortamdır.

Manyetik alan özellikleri:

Manyetik alan özellikleri:

Manyetik alanı incelemek için akımlı bir test devresi kullanılır. Küçüktür ve içindeki akım, manyetik alanı oluşturan iletkendeki akımdan çok daha azdır. Manyetik alan tarafından akım olan devrenin karşıt taraflarında, kuvvetler eşit büyüklükte ancak zıt yönlerde hareket eder, çünkü kuvvetin yönü akımın yönüne bağlıdır. Bu kuvvetlerin uygulama noktaları tek bir düz çizgi üzerinde yer almaz. Bu tür kuvvetlere denir birkaç kuvvet. Bir çift kuvvetin etkisi sonucunda kontur ileri doğru hareket edemez, kendi ekseni etrafında döner. Dönme eylemi karakterize edilir tork.

, Nerede ben–bir çift kuvvetin kolu(kuvvetlerin uygulama noktaları arasındaki mesafe).

Bir test devresinde veya devre alanında akımın artmasıyla birlikte, bir çift kuvvetin momenti de orantılı olarak artacaktır. Akım taşıyan devreye etki eden maksimum kuvvet momentinin devredeki akımın büyüklüğüne ve devre alanına oranı, alanın belirli bir noktası için sabit bir değerdir. Buna denir manyetik indüksiyon.

, Nerede
-manyetik moment akımlı devreler.

Birim manyetik indüksiyon - Tesla [T].

Devrenin manyetik momenti- yönü devredeki akımın yönüne bağlı olan ve şu şekilde belirlenen vektör miktarı: sağ vida kuralı: sağ elinizi yumruk haline getirin, dört parmağınızı devredeki akımın yönüne doğrultun, ardından baş parmak manyetik moment vektörünün yönünü gösterecektir. Manyetik moment vektörü her zaman kontur düzlemine diktir.

Arka manyetik indüksiyon vektörünün yönü manyetik alana yönelik devrenin manyetik momentinin vektörünün yönünü alın.

Manyetik indüksiyon hattı- her noktada teğeti manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile çakışan bir çizgi. Manyetik indüksiyon çizgileri her zaman kapalıdır, asla kesişmez. Düz bir iletkenin manyetik indüksiyon çizgileri akım ile iletkene dik bir düzlemde bulunan daireler şeklindedir. Manyetik indüksiyon çizgilerinin yönü sağ vida kuralıyla belirlenir. Dairesel akımın manyetik indüksiyon hatları(akımlı bobin) ayrıca daire şeklindedir. Her bobin elemanı uzundur
kendi manyetik alanını oluşturan düz bir iletken gibi düşünülebilir. Manyetik alanlar için süperpozisyon (bağımsız toplama) ilkesi yerine getirilir. Dairesel akımın manyetik indüksiyonunun toplam vektörü, bu alanların sağ vida kuralına göre bobinin merkezine eklenmesi sonucu belirlenir.

Manyetik indüksiyon vektörünün büyüklüğü ve yönü uzaydaki her noktada aynıysa, manyetik alan denir. homojen. Manyetik indüksiyon vektörünün her noktadaki büyüklüğü ve yönü zamanla değişmiyorsa, böyle bir alana denir. kalıcı.

Değer manyetik indüksiyon Alanın herhangi bir noktasında, alanı oluşturan iletkendeki akım kuvveti ile doğru orantılıdır, iletkenin alandaki belirli bir noktaya olan uzaklığı ile ters orantılıdır, ortamın özelliklerine ve iletkenin şekline bağlıdır. alanı oluşturan iletken.

, Nerede
AÇIK 2; H/m vakum manyetik sabiti,

-ortamın bağıl manyetik geçirgenliği,

-ortamın mutlak manyetik geçirgenliği.

Manyetik geçirgenliğin büyüklüğüne bağlı olarak tüm maddeler üç sınıfa ayrılır:

Ortamın mutlak geçirgenliğinin artmasıyla alanın belirli bir noktasındaki manyetik indüksiyon da artar. Manyetik indüksiyonun ortamın mutlak manyetik geçirgenliğine oranı, poli'nin belirli bir noktası için sabit bir değerdir, e denir tansiyon.

.

Gerilim ve manyetik indüksiyon vektörleri aynı doğrultudadır. Manyetik alanın gücü ortamın özelliklerine bağlı değildir.

Amfi gücü- manyetik alanın akımlı bir iletkene etki ettiği kuvvet.

Nerede ben- iletkenin uzunluğu, - manyetik indüksiyon vektörü ile akımın yönü arasındaki açı.

Amper kuvvetinin yönü şu şekilde belirlenir: sol el kuralı: sol el Manyetik indüksiyon vektörünün iletkene dik bileşeni avuç içine girecek şekilde konumlandırılır, uzatılmış dört parmağı akım boyunca yönlendirir, ardından 90 0 bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterecektir.

Amper kuvvetinin etkisinin sonucu, iletkenin belirli bir yönde hareketidir.

e eğer = 90 0 ise F=max, eğer = 0 0, sonra F= 0.

Lorentz kuvveti- manyetik alanın hareketli yük üzerindeki kuvveti.

q yük, v ise hareketinin hızıdır, - gerilim ve hız vektörleri arasındaki açı.

Lorentz kuvveti her zaman manyetik indüksiyon ve hız vektörlerine diktir. Yön şu şekilde belirlenir: sol el kuralı(parmaklar - pozitif yükün hareketinde). Parçacık hızının yönü, düzgün bir manyetik alanın manyetik indüksiyon çizgilerine dikse, parçacık kinetik enerjisini değiştirmeden bir daire içinde hareket eder.

Lorentz kuvvetinin yönü yükün işaretine bağlı olduğundan yükleri ayırmak için kullanılır.

manyetik akı- manyetik indüksiyon hatlarına dik olarak yerleştirilmiş herhangi bir alandan geçen manyetik indüksiyon hatlarının sayısına eşit bir değer.

, Nerede - manyetik indüksiyon ile S alanına normal (dik) arasındaki açı.

Birim– Weber [Wb].

Manyetik akıyı ölçme yöntemleri:

Manyetik alanda sitenin yönünü değiştirme (açıyı değiştirme)

Manyetik alana yerleştirilen konturun alanındaki değişiklik

Manyetik alanı oluşturan akımın gücünün değiştirilmesi

Konturun manyetik alan kaynağından uzaklığının değiştirilmesi

Ortamın manyetik özelliklerinde değişiklik.

F Araday, kaynak içermeyen ancak kaynak içeren başka bir devrenin yanında bulunan bir devrede elektrik akımı olduğunu kaydetti. Dahası, birincil devredeki akım aşağıdaki durumlarda ortaya çıktı: A devresindeki akımda herhangi bir değişiklik olduğunda, devrelerin göreceli hareketiyle, A devresine bir demir çubuğun sokulmasıyla, kalıcı bir mıknatısın göreli hareketiyle. devre B. Serbest yüklerin (akım) yönlendirilmiş hareketi yalnızca bir elektrik alanında meydana gelir. Bu, değişen bir manyetik alanın, iletkenin serbest yüklerini harekete geçiren bir elektrik alanı ürettiği anlamına gelir. Bu elektrik alanına denir uyarılmış veya girdap.

Girdap elektrik alanı ile elektrostatik alan arasındaki farklar:

Girdap alanının kaynağı değişen bir manyetik alandır.

Girdap alan kuvvetinin çizgileri kapalıdır.

Yükü kapalı bir devre boyunca hareket ettirmek için bu alanın yaptığı iş sıfıra eşit değildir.

Girdap alanının enerji özelliği potansiyel değil, EMF indüksiyonu- bir yük biriminin kapalı bir devre boyunca hareket ettirilmesinde dış kuvvetlerin (elektrostatik kökenli olmayan kuvvetler) çalışmasına eşit bir değer.

.Volt cinsinden ölçülür[İÇİNDE].

İletken bir kapalı döngü olup olmadığına bakılmaksızın, manyetik alandaki herhangi bir değişiklikle bir girdap elektrik alanı ortaya çıkar. Kontur yalnızca girdap elektrik alanının tespit edilmesine izin verir.

Elektromanyetik indüksiyon- bu, yüzeyindeki manyetik akıda herhangi bir değişiklik olduğunda kapalı bir devrede bir indüksiyon EMF'sinin ortaya çıkmasıdır.

Kapalı bir devrede indüksiyonun EMF'si endüktif bir akım üretir.

.

İndüksiyon akımının yönü tarafından karar verildi Lenz'in kuralı: indüksiyon akımı öyle bir yöne sahiptir ki, yarattığı manyetik alan, bu akımı oluşturan manyetik akıdaki herhangi bir değişikliğe karşı koyar.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası: Kapalı bir döngüde indüksiyonun EMF'si, döngü tarafından sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının değişim hızıyla doğru orantılıdır.

T okie foucault- değişen bir manyetik alana yerleştirilen büyük iletkenlerde meydana gelen girdap indüksiyon akımları. Böyle bir iletkenin direnci küçüktür, çünkü büyük bir S kesitine sahiptir, bu nedenle Foucault akımlarının büyüklüğü büyük olabilir ve bunun sonucunda iletken ısınır.

öz indüksiyon- bu, içindeki akım gücü değiştiğinde bir iletkende bir EMF indüksiyonunun ortaya çıkmasıdır.

Akım taşıyan bir iletken manyetik alan oluşturur. Manyetik indüksiyon akımın gücüne bağlıdır, bu nedenle kendi manyetik akısı da akımın gücüne bağlıdır.

burada L orantılılık katsayısıdır, indüktans.

Birim endüktans - Henry [H].

İndüktansİletkenin büyüklüğü, şekli ve ortamın manyetik geçirgenliğine bağlıdır.

İndüktans iletkenin uzunluğuyla birlikte artar, bobinin endüktansı aynı uzunluktaki düz bir iletkenin endüktansından daha büyüktür, bobinin endüktansı (çok sayıda sarımlı bir iletken) bir sarımın endüktansından daha büyüktür içine bir demir çubuk sokulursa bobinin endüktansı artar.

Faraday'ın kendi kendine indüksiyon yasası:
.

EMF kendi kendine indüksiyon akımın değişim hızıyla doğru orantılıdır.

EMF kendi kendine indüksiyon devredeki akımın değişmesini her zaman önleyen bir öz-endüksiyon akımı üretir, yani akım arttığında öz-endüksiyon akımı ters yöne yönlendirilir, devredeki akım azaldığında ise kendi kendine endüksiyon akımı oluşur. indüksiyon akımı aynı yönde yönlendirilir. Bobinin endüktansı ne kadar büyük olursa, içinde o kadar fazla kendi kendine endüktans EMF oluşur.

Manyetik alan enerjisi akım sıfırdan maksimum değere yükselene kadar geçen süre boyunca akımın kendi kendine indüksiyon EMF'sini aşmak için yaptığı işe eşittir.

.

Elektromanyetik titreşimler- bunlar yükteki, akım gücündeki ve elektrik ve manyetik alanların tüm özelliklerindeki periyodik değişikliklerdir.

Elektrikli salınım sistemi(salınım devresi) bir kapasitör ve bir indüktörden oluşur.

Titreşimlerin oluşma koşulları:

Sistemin dengeden çıkarılması gerekir, bunun için kapasitöre bir yük verilir. Yüklü bir kapasitörün elektrik alanının enerjisi:

.

Sistem denge durumuna geri dönmelidir. Bir elektrik alanının etkisi altında yük, kapasitörün bir plakasından diğerine geçer, yani devrede bobinden akan bir elektrik akımı ortaya çıkar. İndüktördeki akımın artmasıyla birlikte, kendi kendine indüksiyon EMF'si ortaya çıkar, kendi kendine indüksiyon akımı ters yöne yönlendirilir. Bobindeki akım azaldığında, kendi kendine endüksiyon akımı aynı yöne yönlendirilir. Böylece, kendi kendine indüksiyon akımı sistemi denge durumuna döndürme eğilimindedir.

Devrenin elektrik direnci küçük olmalıdır.

İdeal salınım devresi direnci yoktur. İçindeki salınımlara denir özgür.

Herhangi bir elektrik devresi için, devrede etki eden EMF'nin devrenin tüm bölümlerindeki gerilimlerin toplamına eşit olduğu Ohm yasası yerine getirilir. Salınım devresinde bir akım kaynağı yoktur, ancak indüktörde kapasitör üzerindeki voltaja eşit olan kendi kendine indüksiyonlu EMF ortaya çıkar.

Sonuç: Kapasitörün yükü harmonik kanuna göre değişir.

Kapasitör voltajı:
.

Döngü akımı:
.

Değer
- mevcut gücün genliği.

Ücret farkı
.

Devredeki serbest salınımların periyodu:

Enerji Elektrik alanı kapasitör:

Bobin manyetik alan enerjisi:

Elektrik ve manyetik alanların enerjileri harmonik yasaya göre değişir, ancak salınımlarının aşamaları farklıdır: elektrik alanın enerjisi maksimum olduğunda, manyetik alanın enerjisi sıfırdır.

Salınım sisteminin toplam enerjisi:
.

İÇİNDE ideal kontur toplam enerji değişmez.

Salınım sürecinde, elektrik alanın enerjisi tamamen manyetik alanın enerjisine dönüştürülür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, herhangi bir andaki enerjinin ya elektrik alanın maksimum enerjisine ya da manyetik alanın maksimum enerjisine eşit olduğu anlamına gelir.

Gerçek salınım devresi direnç içerir. İçindeki salınımlara denir solma.

Ohm yasası şu şekli alır:

Sönümün küçük olması koşuluyla (doğal salınım frekansının karesi, sönümleme katsayısının karesinden çok daha büyüktür), logaritmik sönüm azalması:

Güçlü sönümleme ile (doğal salınım frekansının karesi, salınım katsayısının karesinden küçüktür):

Bu denklem, bir kapasitörün bir direnç üzerinden deşarj edilmesi sürecini açıklamaktadır. Endüktansın yokluğunda salınımlar meydana gelmez. Bu yasaya göre kapasitör plakaları üzerindeki voltaj da değişir.

toplam enerji gerçek bir devrede, akım geçtiğinde R direnci üzerinde ısı açığa çıktığı için azalır.

geçiş süreci meydana gelen bir süreçtir elektrik devreleri Bir çalışma modundan diğerine geçerken. Tahmini süresi ( ), bu sırada geçici süreci karakterize eden parametre e kez değişecektir.

İçin kapasitör ve dirençten oluşan devre:
.

Maxwell'in elektromanyetik alan teorisi:

1 konum:

Herhangi bir alternatif elektrik alanı girdap manyetik alanı oluşturur. Alternatif bir elektrik alanı, sıradan bir akım gibi bir manyetik alanı indüklediği için Maxwell tarafından yer değiştirme akımı olarak adlandırıldı.

Yer değiştirme akımını tespit etmek için, dielektrikli bir kapasitör içeren sistemden akımın geçişi dikkate alınır.

Önyargı akım yoğunluğu:
. Akım yoğunluğu, yoğunluktaki değişim yönünde yönlendirilir.

Maxwell'in ilk denklemi:
- girdap manyetik alanı hem iletim akımları (hareketli elektrik yükleri) hem de yer değiştirme akımları (alternatif elektrik alanı E) tarafından üretilir.

2 pozisyon:

Herhangi bir alternatif manyetik alan, elektromanyetik indüksiyonun temel yasası olan bir girdap elektrik alanı üretir.

Maxwell'in ikinci denklemi:
- herhangi bir yüzey boyunca manyetik akının değişim hızı ile bu durumda ortaya çıkan elektrik alan kuvveti vektörünün dolaşımı arasında ilişki kurar.

Akım taşıyan herhangi bir iletken uzayda manyetik alan oluşturur. Akım sabitse (zamanla değişmiyorsa), ilgili manyetik alan da sabittir. Değişen akım, değişen bir manyetik alan yaratır. Akım taşıyan bir iletkenin içinde bir elektrik alanı vardır. Bu nedenle değişen bir elektrik alanı, değişen bir manyetik alan yaratır.

Manyetik indüksiyon çizgileri her zaman kapalı olduğundan manyetik alan girdaptır. Manyetik alan kuvvetinin büyüklüğü H, elektrik alan kuvvetinin değişim hızıyla orantılıdır . Manyetik alan vektörünün yönü elektrik alan gücündeki bir değişiklikle ilişkili sağ vida kuralına göre: sağ elinizi yumruk haline getirin, başparmağınızı elektrik alan gücündeki değişim yönüne doğrultun, ardından bükülmüş 4 parmak manyetik alan gücü çizgilerinin yönünü gösterecektir.

Değişen herhangi bir manyetik alan girdap elektrik alanı yaratır kuvvet çizgileri kapalı ve manyetik alan kuvvetine dik bir düzlemde yer alan.

Girdap elektrik alanının yoğunluğunun E büyüklüğü, manyetik alanın değişim hızına bağlıdır . E vektörünün yönü, sol vida kuralına göre H manyetik alanındaki değişimin yönüyle ilişkilidir: sol elinizi yumruk haline getirin, başparmağınızı manyetik alandaki değişim yönüne doğrultun, bükün dört parmak girdap elektrik alanı çizgilerinin yönünü gösterecektir.

Birbirlerine bağlı girdap elektrik ve manyetik alanları kümesi şunları temsil eder: elektromanyetik alan. Elektromanyetik alan, kaynaklandığı yerde kalmaz, uzayda enine elektromanyetik dalga şeklinde yayılır.

elektromanyetik dalga- bu, birbiriyle bağlantılı girdap elektrik ve manyetik alanlarının uzaydaki dağılımıdır.

Elektromanyetik dalganın oluşma koşulu- yükün hızlanma ile hareketi.

Elektromanyetik dalga denklemi:

- elektromanyetik salınımların döngüsel frekansı

salınımların başlangıcından itibaren geçen süredir

l dalga kaynağından uzayda belirli bir noktaya olan mesafedir

- dalga yayılma hızı

Bir dalganın bir kaynaktan belirli bir noktaya ulaşması için geçen süre.

Bir elektromanyetik dalgadaki E ve H vektörleri birbirine ve dalga yayılma hızına diktir.

Elektromanyetik dalgaların kaynağı- hızlı alternatif akımların (makro yayıcılar) yanı sıra uyarılmış atomların ve moleküllerin (mikro yayıcılar) aktığı iletkenler. Salınım frekansı ne kadar yüksek olursa, elektromanyetik dalgalar uzayda o kadar iyi yayılır.

Elektromanyetik dalgaların özellikleri:

Tüm elektromanyetik dalgalar enine

Homojen bir ortamda elektromanyetik dalgalar sabit hızla yayılır ortamın özelliklerine bağlıdır:

- ortamın bağıl geçirgenliği

vakum dielektrik sabiti,
F/m, Cl2/nm2

- ortamın bağıl manyetik geçirgenliği

- vakum manyetik sabiti,
AÇIK 2; H/m

Elektromanyetik dalgalar engellerden yansıyan, soğurulan, saçılan, kırılan, kutuplaşan, kırılan, girişime uğrayan.

Hacimsel enerji yoğunluğuelektromanyetik alan elektrik ve manyetik alanların hacimsel enerji yoğunluklarının toplamıdır:

Dalga enerjisi akı yoğunluğu - dalga yoğunluğu:

-Umov-Poynting vektörü.

Tüm elektromanyetik dalgalar bir dizi frekans veya dalga boyunda düzenlenir (
). Bu satır elektromanyetik dalga ölçeği.

Düşük frekanslı titreşimler. 0 - 10 4 Hz. Jeneratörlerden elde edilir. İyi yayılmazlar.

Radyo dalgaları. 10 4 - 10 13 Hz. Hızlı alternatif akımların geçtiği katı iletkenler tarafından yayılır.

Kızılötesi radyasyon- atom içi ve molekül içi işlemler nedeniyle tüm cisimler tarafından 0 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda yayılan dalgalar.

görülebilir ışık- Göze etki eden ve görsel bir duyuma neden olan dalgalar. 380-760nm

Morötesi radyasyon. 10 - 380 nm. Görünür ışık ve UV, bir atomun dış kabuklarındaki elektronların hareketi değiştiğinde ortaya çıkar.

x-ışını radyasyonu. 80 - 10 -5 nm. Elektronların hareketi değiştiğinde meydana gelir iç kabuklar atom.

Gama radyasyonu. Atom çekirdeğinin bozunması sırasında meydana gelir.

Bir manyetik alan kaynakların etrafında ortaya çıkan bir konudur elektrik akımı ve ayrıca çevresinde kalıcı mıknatıslar. Uzayda manyetik alan, mıknatıslanmış cisimleri etkileyebilecek kuvvetlerin bir kombinasyonu olarak görüntülenir. Bu eylem, moleküler düzeyde tahrik edici deşarjların varlığıyla açıklanmaktadır.

Manyetik alan yalnızca hareket halindeki elektrik yüklerinin etrafında oluşur. Bu nedenle manyetik ve elektrik alanlar integraldir ve birlikte oluşurlar. elektromanyetik alan. Manyetik alanın bileşenleri birbirine bağlıdır ve birbirlerine etki ederek özelliklerini değiştirirler.

Manyetik alan özellikleri:
1. Manyetik alan, elektrik akımının tahrik yüklerinin etkisi altında ortaya çıkar.
2. Herhangi bir noktada manyetik alan vektör ile karakterize edilir fiziksel miktar hak sahibi manyetik indüksiyon manyetik alanın kuvvet karakteristiğidir.
3. Manyetik alan yalnızca mıknatısları, iletken iletkenleri ve hareketli yükleri etkileyebilir.
4. Manyetik alan sabit ve değişken tipte olabilir
5. Manyetik alan yalnızca özel cihazlarla ölçülür ve insan duyuları tarafından algılanamaz.
6. Manyetik alan elektrodinamiktir, çünkü yalnızca yüklü parçacıkların hareketi sırasında üretilir ve yalnızca hareket halindeki yükleri etkiler.
7. Yüklü parçacıklar dik bir yörünge boyunca hareket ederler.

Manyetik alanın büyüklüğü, manyetik alanın değişim hızına bağlıdır. Buna göre iki tür manyetik alan vardır: dinamik manyetik alan Ve yerçekimi manyetik alanı. Yerçekimi manyetik alanı yalnızca temel parçacıkların yakınında ortaya çıkar ve bu parçacıkların yapısal özelliklerine bağlı olarak oluşur.

Manyetik moment manyetik alan iletken bir çerçeveye etki ettiğinde meydana gelir. Başka bir deyişle manyetik moment, çerçeveye dik uzanan çizgi üzerinde yer alan bir vektördür.

Manyetik alan grafiksel olarak gösterilebilir Manyetik kuvvet çizgilerini kullanarak. Bu çizgiler, alan kuvvetlerinin yönü, alan çizgisinin yönü ile çakışacak şekilde çizilir. Manyetik alan çizgileri sürekli ve aynı zamanda kapalıdır.

Manyetik alanın yönü manyetik bir iğne kullanılarak belirlenir. Kuvvet çizgileri aynı zamanda mıknatısın polaritesini de belirler, kuvvet çizgilerinin çıkış noktası kuzey kutbu, bu çizgilerin giriş noktası ise güney kutbudur.

Sıradan demir talaşı ve bir parça kağıt kullanarak manyetik alanı görsel olarak değerlendirmek çok uygundur.
Kalıcı bir mıknatısın üzerine bir parça kağıt koyarsak ve üzerine talaş serpersek, demir parçacıkları manyetik alan çizgilerine göre sıralanacaktır.

İletken için kuvvet çizgilerinin yönü ünlü tarafından uygun bir şekilde belirlenir. burgu kuralı veya sağ el kuralı. Başparmağımız akım yönüne (eksiden artıya) bakacak şekilde iletkeni elimizle tutarsak, kalan 4 parmak bize manyetik alan çizgilerinin yönünü gösterecektir.

Ve Lorentz kuvvetinin yönü - manyetik alanın yüklü bir parçacık veya akımlı iletken üzerinde etki ettiği kuvvet, buna göre sol el kuralı.
Sol eli, 4 parmak iletkendeki akımın yönüne bakacak şekilde ve kuvvet çizgileri avuç içine girecek şekilde manyetik bir alana yerleştirirsek, o zaman başparmak, iletkene etki eden kuvvet olan Lorentz kuvvetinin yönünü gösterecektir. iletken manyetik alana yerleştirilir.

İşte bu kadar. Yorumlarda herhangi bir soru sormayı unutmayın.

Manyetik alanın belirlenmesi. Kaynakları

Tanım

Manyetik alan, hareketlerinden bağımsız olarak yalnızca elektrik yüküne sahip hareketli cisimlere veya mıknatıslanmış cisimlere etki eden elektromanyetik alanın biçimlerinden biridir.

Bu alanın kaynakları doğrudan elektrik akımları, hareketli elektrik yükleri (cisimler ve parçacıklar), mıknatıslanmış cisimler, alternatif elektrik alanlarıdır. Sabit bir manyetik alanın kaynakları doğru akımlardır.

Manyetik alan özellikleri

Manyetik olaylarla ilgili çalışmaların henüz yeni başladığı bir dönemde, araştırmacılar mıknatıslanmış çubuklardaki kutupların varlığına özel önem verdiler. Onlarda manyetik özelliklerözellikle belirgindi. Mıknatısın kutuplarının farklı olduğu açıkça görüldü. Zıt kutuplar birbirini çekiyor, aynı kutuplar da birbirini itiyordu. Hilbert, "manyetik yüklerin" varlığı fikrini dile getirdi. Bu temsiller Coulomb tarafından desteklendi ve geliştirildi. Coulomb'un deneylerine dayanarak, manyetik alanın kuvvet karakteristiği, manyetik alanın birliğe eşit bir manyetik yüke etki ettiği kuvvet haline geldi. Coulomb, elektrik ve manyetizma olguları arasındaki temel farklılıklara dikkat çekti. Fark, elektrik yüklerinin bölünebilmesi ve aşırı pozitif veya negatif yük Oysa bir mıknatısın kuzey ve güney kutuplarını ayırıp tek kutuplu bir gövde elde etmek mümkün değildir. Mıknatısı yalnızca "kuzey" veya "güney" olarak ayırmanın imkansızlığından dolayı Coulomb, bu iki tür yükün birbirinden ayrılamayacağına karar verdi. temel parçacık mıknatıslayıcı madde Böylece maddenin her bir parçacığının (bir atomun, bir molekülün veya bunların bir grubunun) iki kutuplu bir mikro mıknatısa benzer olduğu anlaşıldı. Bu durumda vücudun mıknatıslanması, temel mıknatıslarının harici bir manyetik alanın etkisi altında (dielektriklerin polarizasyonuna benzer) yönlendirilme sürecidir.

Akımların etkileşimi manyetik alanlar vasıtasıyla gerçekleştirilir. Oersted, manyetik alanın bir akım tarafından uyarıldığını ve manyetik iğne üzerinde yönlendirici bir etkiye sahip olduğunu keşfetti. Oersted'in akım iletkeni dönebilen manyetik iğnenin üzerinde bulunuyordu. İletkenden akım geçtiğinde ok tele dik olarak dönüyordu. Akımın yönündeki bir değişiklik okun yönünün değişmesine neden oldu. Oersted'in deneyinden, manyetik alanın bir yönü olduğu ve bir vektör miktarıyla karakterize edilmesi gerektiği sonucu çıktı. Bu miktara manyetik indüksiyon adı verildi ve şu şekilde gösterildi: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$, elektrik alanının yoğunluk vektörüne benzer ($\overrightarrow(E)$). Manyetik alan için $\overrightarrow(D)\$ yer değiştirme vektörünün analoğu, manyetik alan kuvvetinin vektörü olarak adlandırılan $\overrightarrow(H)$ vektörüdür.

Manyetik alan yalnızca hareketli bir elektrik yükünü etkiler. Hareket eden elektrik yükleri tarafından bir manyetik alan oluşturulur.

Hareketli bir yükün manyetik alanı. Akımlı bir bobinin manyetik alanı. Üstüste binme ilkesi

Birlikte hareket eden bir elektrik yükünün manyetik alanı sabit hız, şuna benziyor:

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

burada $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(H)(m)(v\SI)$ manyetik sabittir, $\overrightarrow(v)$ hızdır yük hareketi, $\overrightarrow(r)$ yükün yerini belirleyen yarıçap vektörüdür, q yük değeridir, $\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right]$ vektör çarpımıdır .

SI sisteminde akımla bir elemanın manyetik indüksiyonu:

burada $\ \overrightarrow(r)$ mevcut elemandan söz konusu noktaya çizilen yarıçap vektörüdür, $\overrightarrow(dl)$ iletkenin akımlı elemanıdır (yön, akımın yönü ile verilir) ), $\vartheta$ $ \overrightarrow(dl)$ ile $\overrightarrow(r)$ arasındaki açıdır. $\overrightarrow(dB)$ vektörünün yönü, $\overrightarrow(dl)$ ve $\overrightarrow(r)$'ı içeren düzleme diktir. Sağ vida kuralına göre belirlenir.

Manyetik alan için süperpozisyon ilkesi geçerlidir:

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

burada $(\overrightarrow(B)_i$ hareketli yüklerin oluşturduğu bireysel alanlar, $\overrightarrow(B)$ ise manyetik alanın toplam indüksiyonudur.

örnek 1

Görev: Paralel olarak aynı $v$ hızıyla hareket eden iki elektronun manyetik ve Coulomb etkileşim kuvvetlerinin oranını bulun. Parçacıklar arasındaki mesafe sabittir.

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

İkinci hareketli elektronun oluşturduğu alan:

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

Elektronlar arasındaki mesafe $a=r\ (sabit)$ olsun. Vektör çarpımının cebirsel özelliğini kullanırız (Lagrange kimliği ($\left[\overrightarrow(a)\left[\overrightarrow(b)\overrightarrow(c)\right]\right]=\overrightarrow(b)\left) (\overrightarrow(a )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

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

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

Kuvvet modülü $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $q=q_e=1.6\cdot 10^( -19)Cl $.

Alandaki bir elektrona etki eden Coulomb kuvvetinin modülü şuna eşittir:

$\frac(F_m)(F_q)$ kuvvetlerinin oranını bulalım:

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

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

Örnek 2

Görev: I kuvvetine sahip bir doğru akım, R yarıçaplı bir daire biçiminde akıma sahip bir bobin boyunca dolaşır. Çemberin merkezindeki manyetik indüksiyonu bulun.

Akım taşıyan bir iletken üzerinde temel bir bölüm seçiyoruz (Şekil 1), sorunu çözmek için temel olarak, bir bobin elemanının akımla indüksiyonu için formülü kullanıyoruz:

burada $\ \overrightarrow(r)$ mevcut elemandan söz konusu noktaya çizilen yarıçap vektörüdür, $\overrightarrow(dl)$ iletkenin akımlı elemanıdır (yön, akımın yönü ile verilir) ), $\vartheta$ $ \overrightarrow(dl)$ ile $\overrightarrow(r)$ arasındaki açıdır. Şek. 1 $\vartheta=90()^\circ $, dolayısıyla (2.1) basitleştirilecek, ayrıca iletken elemanın dairenin merkezinden (manyetik alanı aradığımız nokta) akımla uzaklığı da basitleştirilecektir. sabittir ve bobinin (R) yarıçapına eşittir, dolayısıyla elimizde:

Mevcut tüm elemanlar, x ekseni boyunca yönlendirilen manyetik alanlar üretecektir. Bu, ortaya çıkan manyetik alan indüksiyon vektörünün, bireysel $\ \ \overrightarrow(dB) vektörlerinin izdüşümlerinin toplamı olarak bulunabileceği anlamına gelir. Daha sonra, süperpozisyon ilkesine göre, toplam manyetik alan indüksiyonu, şu şekilde elde edilebilir: integral:

(2.2)'yi (2.3) yerine koyarsak şunu elde ederiz:

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

Dünyanın manyetik alanı

Manyetik alan, hareket durumlarına bakılmaksızın, hareketli elektrik yüklerine ve manyetik momenti olan cisimlere etki eden bir kuvvet alanıdır.

Makroskobik manyetik alanın kaynakları mıknatıslanmış cisimler, akım taşıyan iletkenler ve hareketli elektrik yüklü cisimlerdir. Bu kaynakların doğası aynıdır: manyetik alan, yüklü mikropartiküllerin (elektronlar, protonlar, iyonlar) hareketinin bir sonucu olarak ve ayrıca mikropartiküllerde kendi (spin) manyetik momentlerinin varlığından dolayı ortaya çıkar.

Alternatif bir manyetik alan, elektrik alanı zamanla değiştiğinde de ortaya çıkar. Buna karşılık, manyetik alan zamanla değiştiğinde, bir elektrik alanı ortaya çıkar. Tam tanım elektrik ve manyetik alanlar arasındaki ilişki Maxwell denklemlerini verir. Manyetik alanı karakterize etmek için, alan kuvvet çizgileri (manyetik indüksiyon çizgileri) kavramı sıklıkla tanıtılır.

Manyetik alanın özelliklerini ve maddelerin manyetik özelliklerini ölçmek için çeşitli manyetometre türleri kullanılır. CGS sisteminde manyetik alan indüksiyonunun birimi Gauss'tur (Gs), Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Yoğunluk sırasıyla oersteds (Oe) ve metre başına amper cinsinden ölçülür (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; manyetik alan enerjisi - Erg / cm2 veya J / m2, 1 J / m2 cinsinden) \u003d 10 erg/cm2.

Pusula tepki veriyor
dünyanın manyetik alanına

Doğadaki manyetik alanlar hem ölçekleri hem de sebep oldukları etkiler bakımından son derece çeşitlidir. Dünyanın manyetosferini oluşturan Dünya'nın manyetik alanı, Güneş yönünde 70-80 bin km, ters yönde ise milyonlarca km mesafeye kadar uzanır. Dünya yüzeyinde manyetik alan ortalama 50 μT, manyetosfer sınırında ~ 10 -3 G'dir. Jeomanyetik alan, Dünya yüzeyini ve biyosferi güneş rüzgarından gelen yüklü parçacıkların akışından ve kısmen kozmik ışınlardan korur. Jeomanyetik alanın organizmaların hayati aktivitesi üzerindeki etkisi manyetobiyoloji tarafından incelenmektedir. Dünya'ya yakın uzayda manyetik alan, yüksek enerjili yüklü parçacıklar için manyetik bir tuzak (Dünya'nın radyasyon kuşağı) oluşturur. Radyasyon kuşağının içerdiği parçacıklar uzay uçuşları sırasında önemli bir tehlike oluşturmaktadır. Dünyanın manyetik alanının kökeni, Dünya'nın çekirdeğindeki iletken bir sıvı maddenin konvektif hareketleriyle ilişkilidir.

Uzay aracının yardımıyla yapılan doğrudan ölçümler, Dünya'ya en yakın kozmik cisimlerin (Ay, Venüs gezegenleri ve Mars) Dünya'nınkine benzer kendi manyetik alanlarına sahip olmadığını göstermiştir. Diğer gezegenlerden Güneş Sistemi yalnızca Jüpiter ve görünüşe göre Satürn'ün, gezegensel manyetik tuzaklar oluşturmaya yetecek kendi manyetik alanları var. Jüpiter'de 10 gauss'a kadar manyetik alanlar ve bir dizi karakteristik olay (manyetik fırtınalar, sinkrotron radyo emisyonu ve diğerleri) bulunmuştur; bu, manyetik alanın gezegensel süreçlerde önemli bir rolü olduğunu gösterir.

© Fotoğraf: http://www.tesis.lebedev.ru
Güneşin Fotoğrafı
dar bir spektrumda

Gezegenlerarası manyetik alan esas olarak güneş rüzgarının alanıdır (güneş koronasının sürekli genişleyen plazması). Dünyanın yörüngesine yakın gezegenler arası alan ~ 10 -4 -10 -5 Gs'dir. Gezegenler arası manyetik alanın düzenliliği, gelişme nedeniyle bozulabilir Çeşitli türler plazma kararsızlığı, geçiş şok dalgaları ve güneş patlamaları tarafından üretilen hızlı parçacık akışlarının yayılması.

Güneş üzerindeki tüm süreçlerde patlamalar, lekelerin ve çıkıntıların ortaya çıkması, güneş kozmik ışınlarının doğuşu, manyetik alan önemli bir rol oynar. Zeeman etkisine dayanan ölçümler, güneş lekelerinin manyetik alanının birkaç bin gauss'a ulaştığını, çıkıntıların ~ 10-100 gauss'luk alanlar tarafından tutulduğunu gösterdi (Güneş'in toplam manyetik alanının ortalama değeri ~ 1 gauss).

Manyetik fırtınalar

Manyetik fırtınalar, Dünya'nın manyetik alanında meydana gelen güçlü rahatsızlıklardır ve karasal manyetizma unsurlarının günlük düzgün akışını keskin bir şekilde bozar. Manyetik fırtınalar birkaç saatten birkaç güne kadar sürer ve Dünya'nın her yerinde aynı anda gözlemlenir.

Kural olarak, manyetik fırtınalar ön, başlangıç ​​ve ana aşamaların yanı sıra bir iyileşme aşamasından oluşur. Ön aşamada, jeomanyetik alanda (çoğunlukla yüksek enlemlerde) önemsiz değişikliklerin yanı sıra karakteristik kısa süreli alan salınımlarının uyarılması da gözlemlenir. Başlangıç ​​aşaması, Dünya genelinde bireysel alan bileşenlerinde ani bir değişiklik ile karakterize edilir ve ana aşama, büyük alan dalgalanmaları ve yatay bileşende güçlü bir azalma ile karakterize edilir. Manyetik fırtınadan kurtulma aşamasında alan normal değerine döner.

Güneş rüzgarının etkisi
dünyanın manyetosferine

Manyetik fırtınalar, Güneş'in aktif bölgelerinden gelen güneş plazmasının sakin bir güneş rüzgarı üzerine bindirilmesiyle oluşur. Bu nedenle manyetik fırtınalar, güneş aktivitesinin 11 yıllık döngüsünün maksimum noktasına yakın yerlerde daha sık gözlemlenir. Dünya'ya ulaşan güneş plazması akışları manyetosferin sıkışmasını artırarak manyetik bir fırtınanın başlangıç ​​aşamasına neden olur ve kısmen Dünya'nın manyetosferine nüfuz eder. Yüksek enerjili parçacıkların Dünya'nın üst atmosferine girişi ve bunların manyetosfer üzerindeki etkisi, burada elektrik akımlarının oluşmasına ve artmasına neden olur ve iyonosferin kutup bölgelerinde en yüksek yoğunluğa ulaşır, bu da varlığının nedenidir. manyetik aktivitenin yüksek enlem bölgesi. Manyetosferik-iyonosferik akım sistemlerindeki değişiklikler, kendilerini Dünya yüzeyinde düzensiz manyetik bozulmalar şeklinde gösterir.

Mikrokozmos olgusunda manyetik alanın rolü, kozmik ölçekte olduğu kadar önemlidir. Bunun nedeni, tüm parçacıkların - maddenin yapısal elemanlarının (elektronlar, protonlar, nötronlar), manyetik momentin yanı sıra manyetik alanın hareketli elektrik yükleri üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır.

Manyetik alanların bilim ve teknolojide uygulanması. Manyetik alanlar genellikle zayıf (500 Gs'ye kadar), orta (500 Gs - 40 kGs), güçlü (40 kGs - 1 MGs) ve süper güçlü (1 MG'nin üzerinde) olarak alt bölümlere ayrılır. Pratik olarak tüm elektrik mühendisliği, radyo mühendisliği ve elektronik, zayıf ve orta manyetik alanların kullanımına dayanmaktadır. Zayıf ve orta manyetik alanlar, kalıcı mıknatıslar, elektromıknatıslar, soğutulmamış solenoidler, süper iletken mıknatıslar kullanılarak elde edilir.

Manyetik alan kaynakları

Tüm manyetik alan kaynakları yapay ve doğal olarak ayrılabilir. Ana doğal Kaynaklar Manyetik alan dünyanın kendi manyetik alanı ve güneş rüzgarıdır. Yapay kaynaklar, vücudumuzda bol miktarda bulunan tüm elektromanyetik alanları içerir. modern dünya ve özellikle evlerimiz. Hakkında daha fazlasını okuyun ve bizimkileri okuyun.

Elektrikli ulaşım, 0 ila 1000 Hz aralığında güçlü bir manyetik alan kaynağıdır. Demiryolu taşımacılığı alternatif akım kullanır. Şehir içi ulaşım kalıcıdır. Maksimum değerler banliyö elektrikli taşımacılığında manyetik alan indüksiyonu 75 μT'ye ulaşır, ortalama değerler yaklaşık 20 μT'dir. DC tahrikli araçlar için ortalama değerler 29 µT'de sabitlenmiştir. Dönüş telinin ray olduğu tramvaylarda, manyetik alanlar troleybüsün tellerinden çok daha büyük bir mesafede birbirini telafi eder ve troleybüs içinde manyetik alan dalgalanmaları hızlanma sırasında bile küçüktür. Ancak manyetik alandaki en büyük dalgalanmalar metroda yaşanıyor. Kompozisyon gönderildiğinde platformdaki manyetik alanın büyüklüğü 50-100 μT ve üzerinde olup jeomanyetik alanı aşmaktadır. Tren tünelin içinde çoktan kaybolsa bile manyetik alan eski değerine dönmüyor. Ancak bileşim bir sonraki bağlantı noktasını kontak rayına geçtikten sonra manyetik alan eski değere dönecektir. Doğru, bazen zamanı olmuyor: Bir sonraki tren zaten platforma yaklaşıyor ve yavaşladığında manyetik alan yeniden değişiyor. Arabanın kendisinde manyetik alan daha da güçlüdür - 150-200 μT, yani geleneksel bir trenden on kat daha fazladır.

En sık karşılaştığımız manyetik alanların indüksiyon değerleri Gündelik Yaşam aşağıdaki şemada gösterilmiştir. Bu diyagrama bakıldığında her zaman ve her yerde manyetik alanlara maruz kaldığımız açıkça görülmektedir. Bazı bilim adamlarına göre 0,2 µT'nin üzerinde indüksiyona sahip manyetik alanlar zararlı olarak kabul ediliyor. Doğal olarak etrafımızdaki alanların zararlı etkilerinden korunmak için bir takım önlemlerin alınması gerekmektedir. Sadece birkaç basit kurala uyarak manyetik alanların vücudunuz üzerindeki etkisini önemli ölçüde azaltabilirsiniz.

Mevcut SanPiN 2.1.2.2801-10 “SanPiN 2.1.2.2645-10'daki 1 No.lu Değişiklikler ve İlaveler” “Konut binalarında ve tesislerde yaşam koşulları için sıhhi ve epidemiyolojik gereklilikler” şunları belirtmektedir: “Jeomanyetik maddenin izin verilen maksimum zayıflama seviyesi konut binalarındaki alan 1,5" e eşit olarak ayarlanmıştır. Ayrıca sınırı ayarla izin verilen değerler 50 Hz frekanslı manyetik alanın yoğunluğu ve yoğunluğu:

• yaşam alanlarında - 5 μT veya sabah 4;
• konut binalarının konut dışı binalarında, bahçe arazileri de dahil olmak üzere yerleşim alanlarında - 10 uT veya sabah 8.

Bu standartlara dayanarak herkes, her bir odada kaç tane elektrikli cihazın açık ve bekleme durumunda olabileceğini veya yaşam alanının normalleştirilmesine ilişkin hangi önerilerin yayınlanacağını hesaplayabilir.

İlgili videolar

Referanslar

1. Büyük Sovyet Ansiklopedisi.

Herkes uzun zamandır mıknatıs gibi bir nesneye alışmıştır. Bunda özel bir şey görmüyoruz. Bunu genellikle fizik dersleriyle veya okul öncesi çocuklar için mıknatısın özelliklerinin püf noktaları şeklinde bir gösteriyle ilişkilendiririz. Ve nadiren kimse günlük yaşamda bizi kaç tane mıknatısın çevrelediğini düşünüyor. Herhangi bir dairede düzinelerce var. Her hoparlörün, kayıt cihazının, elektrikli tıraş makinesinin, saatin cihazında bir mıknatıs bulunur. Bir kavanoz çivi bile bir tanedir.

Başka ne?

Biz insanlar istisna değiliz. Vücutta akan biyoakımlar sayesinde, onun kuvvet çizgilerinin etrafımızda görünmez bir düzeni vardır. Dünya çok büyük bir mıknatıstır. Ve daha da görkemlisi, güneşin plazma topu. Galaksilerin ve bulutsuların insan aklının anlayamadığı boyutları, bunların hepsinin aynı zamanda mıknatıs olduğu fikrine nadiren izin verir.

Modern bilim, uygulama alanları termonükleer füzyon, elektrik enerjisi üretimi, senkrotronlardaki yüklü parçacıkların hızlandırılması ve batık gemilerin kaldırılmasıyla ilişkili yeni büyük ve süper güçlü mıknatısların yaratılmasını gerektirir. Kullanarak süper güçlü bir alan yaratmak modern fiziğin görevlerinden biridir.

Kavramları açıklayalım

Manyetik alan, yüklü ve hareket halindeki bir cisme etki eden bir kuvvettir. Sabit nesnelerle (veya yüksüz) "çalışmaz" ve daha genel bir kavram olarak var olan elektromanyetik alanın biçimlerinden biri olarak hizmet eder.

Eğer cisimler kendi etraflarında manyetik bir alan oluşturabiliyor ve bunun etkisinin gücünü kendileri hissedebiliyorlarsa bunlara mıknatıs denir. Yani bu nesneler mıknatıslanmıştır (karşılık gelen momente sahiptir).

Farklı malzemeler dış alana farklı tepki verir. Kendi içlerindeki etkisini zayıflatanlara paramıknatıs, güçlendirenlere ise diamıknatıs denir. Bireysel malzemeler, harici bir manyetik alanı bin kat güçlendirme özelliğine sahiptir. Bunlar ferromıknatıslardır (kobalt, demirli nikel, gadolinyum ve ayrıca adı geçen metallerin bileşikleri ve alaşımları). Güçlü bir dış alanın etkisi altına giren, kendileri manyetik özellikler kazananlara manyetik olarak sert denir. Yalnızca alanın doğrudan etkisi altında mıknatıs gibi davranabilen ve alanın ortadan kaybolmasıyla bu durum sona eren diğerleri manyetik olarak yumuşaktır.

Biraz tarih

İnsanlar çok çok eski zamanlardan beri kalıcı mıknatısların özelliklerini inceliyorlar. Bilim adamlarının eserlerinde bahsediliyor Antik Yunan hatta çağımızdan 600 yıl önce. Doğal (doğal kökenli) mıknatıslar, manyetik cevher yataklarında bulunabilir. Büyük doğal mıknatısların en ünlüsü Tartu Üniversitesi'nde tutuluyor. Ağırlığı 13 kilogram olup, yardımıyla kaldırılabilen yük 40 kg'dır.

İnsanoğlu çeşitli ferromıknatısları kullanarak yapay mıknatıslar yaratmayı öğrendi. Toz haline getirilmiş olanların (kobalt, demir vb.) değeri, kendi ağırlığının 5000 katı kadar bir yükü taşıyabilme yeteneğinde yatmaktadır. Yapay numuneler kalıcı olabilir (malzemesi manyetik olarak yumuşak demir olan bir çekirdeğe sahip elektromıknatıslardan veya elektromıknatıslardan elde edilir. İçlerindeki voltaj alanı, çekirdeği çevreleyen sargı tellerinden elektrik akımının geçmesi nedeniyle ortaya çıkar.

Girişimleri içeren ilk ciddi kitap bilimsel araştırma Bir mıknatısın özellikleri - Londralı doktor Gilbert'in 1600'de yayınlanan çalışması. Bu çalışma, yazarın deneylerinin yanı sıra, manyetizma ve elektrikle ilgili o dönemde mevcut olan bilgilerin tamamını içermektedir.

Kişi mevcut olaylardan herhangi birini pratik hayata uyarlamaya çalışır. Elbette mıknatıs bir istisna değildir.

Mıknatıslar nasıl kullanılır?

İnsanlık mıknatısın hangi özelliklerini benimsemiştir? Uygulama alanı o kadar geniştir ki, bu dikkat çekici konunun ana, en ünlü cihazlarına ve uygulama alanlarına ancak kısaca değinebiliriz.

Pusula, yerdeki yönleri belirlemek için iyi bilinen bir cihazdır. Onun sayesinde uçak ve gemilerin, kara taşımacılığının, yaya trafiği hedeflerinin önünü açıyorlar. Bu cihazlar turistler ve topograflar tarafından kullanılan manyetik (işaretçi tipi) veya manyetik olmayan (radyo ve hidro pusulalar) olabilir.

İlk pusulalar 11. yüzyılda yapılmış ve navigasyon için kullanılmıştır. Hareketleri, eksen üzerinde dengelenmiş, manyetik malzemeden yapılmış uzun bir iğnenin yatay düzlemdeki serbest dönüşüne dayanmaktadır. Bir ucu daima güneye, diğeri kuzeye bakar. Böylece, ana noktalara ilişkin ana yönleri her zaman doğru bir şekilde bulabilirsiniz.

Ana bölgeler

Mıknatısın özelliklerinin ana uygulama alanı bulduğu alanlar radyo ve elektrik mühendisliği, enstrümantasyon, otomasyon ve telemekaniktir. Röleler, manyetik devreler vb. Elde edilir.1820'de akım taşıyan bir iletkenin mıknatısın okuna etki ederek onu dönmeye zorlama özelliği keşfedildi. Aynı zamanda, başka bir keşif daha yapıldı - içinden aynı yönde bir akımın geçtiği bir çift paralel iletken, karşılıklı çekim özelliğine sahiptir.

Bu sayede mıknatısın özelliklerinin nedeni hakkında bir varsayımda bulunuldu. Bu tür olayların tümü, içeride dolaşanlar da dahil olmak üzere, akımlarla bağlantılı olarak ortaya çıkar. manyetik malzemeler. Bilimdeki modern fikirler bu varsayımla tamamen örtüşmektedir.

Motorlar ve jeneratörler hakkında

Buna dayanarak, birçok çeşit elektrik motoru ve elektrik jeneratörü, yani çalışma prensibi mekanik enerjinin elektrik enerjisine (jeneratörler hakkında konuşuyoruz) veya elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanan döner tip makineler oluşturulmuştur. Enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülmesi (motorlar hakkında). Herhangi bir jeneratör prensipte çalışır elektromanyetik indüksiyon yani manyetik alanda hareket eden bir telde bir EMF (elektromotor kuvvet) meydana gelir. Elektrik motoru, enine alana yerleştirilen akımla bir telde kuvvet oluşması olgusu temelinde çalışır.

Alanın etkileşim kuvvetini, hareketli parçalarının sargılarının dönüşlerinden geçen akımla kullanan cihazlara manyetoelektrik iş denir. İndüksiyonlu elektrik sayacı, iki sargılı yeni ve güçlü bir AC motor görevi görür. Sargılar arasında bulunan iletken bir disk, gücü tüketilen güçle orantılı olan bir torkla dönmeye tabi tutulur.

Peki günlük hayatta?

Minyatür bir pille çalışan, elektrikli kol saati herkese tanıdık geliyor. Bir çift mıknatıs, bir çift indüktör ve bir transistörün kullanılması sayesinde cihazları, mevcut parça sayısı açısından mekanik bir saatten çok daha basittir.

Elektromanyetik tip kilitler veya manyetik elemanlarla donatılmış silindir kilitler giderek daha fazla kullanılmaktadır. İçlerinde hem anahtar hem de kilit bir kombinasyon seti ile donatılmıştır. Doğru anahtar kilide girdiğinde istenilen konuma çekilirler. iç elemanlar açmanıza izin veren manyetik kilit.

Mıknatısların hareketi, dinamometre cihazına ve bir galvanometreye (zayıf akımların ölçüldüğü oldukça hassas bir cihaz) dayanmaktadır. Mıknatısın özellikleri aşındırıcıların üretiminde uygulama alanı bulmuştur. Bu, çeşitli nesne ve malzemelerin mekanik işlenmesi (taşlama, cilalama, kaba işleme) için gerekli olan keskin, küçük ve çok sert parçacıkların adıdır. Üretimleri sırasında karışımın bileşiminde gerekli olan ferrosilikon kısmen fırınların tabanına çöker ve kısmen aşındırıcının bileşimine dahil edilir. Onu oradan çıkarmak için mıknatıslara ihtiyaç vardır.

Bilim ve iletişim

Maddelerin manyetik özellikleri sayesinde bilim, çoğu maddenin yapısını inceleme fırsatına sahiptir. farklı bedenler. Sadece manyetokimyadan veya (ürünlerin belirli alanlarındaki manyetik alanın distorsiyonunu inceleyerek kusurları tespit etmeye yönelik bir yöntem) bahsedebiliriz.

Mikrodalga ekipmanlarının üretiminde, radyo iletişim sistemlerinde (askeri ve ticari hatlar), ısıl işlem sırasında hem evde hem de işyerlerinde kullanılırlar. Gıda endüstrisiürünler (herkes tanıdıktır) mikrodalgalar). Günümüzde maddelerin manyetik özelliklerinin kullanıldığı en karmaşık teknik cihaz ve uygulamaların tamamını tek bir makale çerçevesinde sıralamak neredeyse imkansızdır.

Tıp alanında

Teşhis ve tıbbi tedavi alanı bir istisna değildi. Üretmek sayesinde röntgen elektronik doğrusal hızlandırıcılar tümör tedavisinde kullanılır, siklotronlarda veya sinkrotronlarda proton ışınları üretilir, bunlar lokal yönde X ışınlarına göre avantajlara sahiptir ve göz ve beyin tümörlerinin tedavisinde verimliliği arttırır.

Biyoloji bilimine gelince, geçen yüzyılın ortasından önce bile vücudun hayati fonksiyonlarının manyetik alanların varlığıyla hiçbir şekilde ilişkisi yoktu. Bilimsel literatür zaman zaman bunların tıbbi etkilerinden biri veya diğeri hakkında tek mesajlarla dolduruluyordu. Ancak altmışlı yıllardan bu yana mıknatısın biyolojik özelliklerine ilişkin yayınlar çığ gibi aktı.

Önce ve şimdi

Ancak simyacılar tarafından 16. yüzyılın başlarında insanları tedavi etmeye yönelik girişimlerde bulunuldu. Diş ağrısını tedavi etmek için birçok başarılı girişimde bulunulmuştur. sinir bozuklukları uykusuzluk ve birçok sorun iç organlar. Mıknatısın tıptaki uygulamasını navigasyondan daha geç bulamadığı anlaşılıyor.

Geçtiğimiz yarım yüzyıl boyunca, kan basıncı bozukluğu olan hastalar arasında popüler olan manyetik bilezikler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilim adamları, bir mıknatısın insan vücudunun direncini artırma yeteneğine ciddi şekilde inanıyorlardı. Elektromanyetik cihazların yardımıyla kan akış hızını ölçmeyi, örnek almayı veya gerekli ilaçları kapsüllerden enjekte etmeyi öğrendiler.

Göze düşen küçük metal parçacıkları mıknatıs yardımıyla uzaklaştırılır. Elektrik sensörlerinin çalışması, eylemine dayanmaktadır (herhangi birimiz elektrokardiyogram alma prosedürünü biliyoruz). Günümüzde, manyetik alanın insan vücudu üzerindeki etkisinin altında yatan mekanizmaları incelemek için fizikçilerin biyologlarla işbirliği giderek daha yakın ve gerekli hale geliyor.

Neodimyum mıknatıs: özellikleri ve uygulamaları

Neodimyum mıknatısların insan sağlığı üzerinde maksimum etkiye sahip olduğu düşünülmektedir. Neodimyum, demir ve bordan oluşurlar. Kimyasal formül onlarınki NdFeB'dir. Böyle bir mıknatısın ana avantajı, nispeten küçük boyutlu alanının güçlü etkisidir. Yani 200 gauss kuvvete sahip bir mıknatısın ağırlığı yaklaşık 1 gramdır. Karşılaştırma için, eşit güçteki bir demir mıknatısın ağırlığı yaklaşık 10 kat daha fazladır.

Bahsedilen mıknatısların bir diğer şüphesiz avantajı, iyi bir stabilite ve istenen nitelikleri yüzlerce yıl koruyabilme yeteneğidir. Bir yüzyıl içinde mıknatıs, özelliklerini yalnızca %1 oranında kaybeder.

Neodimyum mıknatısla tam olarak nasıl işlenir?

Yardımı ile kan dolaşımını iyileştirir, kan basıncını dengeler ve migrenle savaşırlar.

Neodim mıknatısların özellikleri yaklaşık 2000 yıl önce tedavi amacıyla kullanılmaya başlandı. Bu tür terapiye ilişkin referanslar el yazmalarında bulunur. Antik Çin. Daha sonra tedavi, mıknatıslanmış taşların insan vücuduna uygulanmasıydı.

Terapi aynı zamanda bunların vücuda yapıştırılması şeklinde de mevcuttu. Efsane, Kleopatra'nın mükemmel sağlığını ve doğaüstü güzelliğini başına sürekli olarak manyetik bir bandaj takılmasına borçlu olduğunu iddia ediyor. 10. yüzyılda İranlı bilim adamları, neodim mıknatısların özelliklerinin, iltihaplanma ve kas spazmlarının ortadan kaldırılması durumunda insan vücudu üzerindeki yararlı etkisini ayrıntılı olarak anlattılar. O zamanın hayatta kalan kanıtlarına göre, bunların kas gücünü, kemik dokusu gücünü artırmak ve eklem ağrısını azaltmak için kullanıldığına karar verilebilir.

Tüm rahatsızlıklar için...

Böyle bir etkinin etkinliğinin kanıtı 1530'da İsviçreli ünlü doktor Paracelsus tarafından yayınlandı. Doktor yazılarında, bir mıknatısın vücudun kuvvetlerini uyarabilen ve kendi kendini iyileştirmesine neden olabilecek büyülü özelliklerini anlattı. O günlerde mıknatıs kullanılarak çok sayıda hastalığın üstesinden gelinmeye başlandı.

Bu ilaçla kendi kendine tedavi Amerika Birleşik Devletleri'nde yaygınlaştı. savaş sonrası yıllar(1861-1865), ilaçların kategorik olarak eksik olduğu zaman. Hem ilaç hem de ağrı kesici olarak kullanılmıştır.

20. yüzyıldan beri Tıbbi özellikler mıknatıs alındı bilimsel mantık. 1976 yılında Japon doktor Nikagawa manyetik alan eksikliği sendromu kavramını ortaya attı. Araştırma bunun kesin semptomlarını ortaya çıkardı. Zayıflık, yorgunluk, performans azalması ve uyku bozukluklarından oluşurlar. Ayrıca migren, eklem ve omurga ağrıları, sindirim sorunları ve kardiyovasküler sistemler Hipotansiyon veya hipertansiyon gibi. Sendromu ve jinekoloji alanını ve cilt değişikliklerini ilgilendirir. Manyetoterapi kullanımıyla bu koşullar oldukça başarılı bir şekilde normalleştirilebilir.

Bilim yerinde durmuyor

Bilim insanları manyetik alanlarla deneyler yapmaya devam ediyor. Hem hayvanlar hem de kuşlar üzerinde ve bakteriler üzerinde deneyler yapılmaktadır. Zayıf manyetik alan koşulları başarıyı azaltır metabolik süreçler deney kuşlarında ve farelerde bakterilerin çoğalması aniden durur. Uzun bir alan açığı ile canlı dokular geri dönüşü olmayan değişikliklere uğrar.

Bütün bu fenomenlerle ve çok sayıda olayla mücadele etmektir. Olumsuz sonuçlar Manyetik terapi bu şekilde kullanılır. Görünüşe göre şu anda hepsi faydalı özellikler mıknatıslar henüz yeterince araştırılmamıştır. Doktorların önünde pek çok ilginç keşif ve yeni gelişme var.