Magnetinis laukas, būdingas magnetiniam laukui. Magnetinis laukas. Magnetinio lauko savybės

Magnetiniai laukai atsiranda natūraliai ir gali būti sukurti dirbtinai. Vyriškis juos pastebėjo naudingų savybių kurie išmoko taikytis Kasdienybė. Kas yra šaltinis magnetinis laukas?

Jpg?.jpg 600w https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w

Žemės magnetinis laukas

Kaip vystėsi magnetinio lauko doktrina

Kai kurių medžiagų magnetinės savybės buvo pastebėtos senovėje, tačiau jų tyrimas iš tikrųjų prasidėjo viduramžių Europoje. Naudodamas mažas plienines adatas, mokslininkas iš Prancūzijos Peregrine atrado magnetinių jėgos linijų susikirtimą tam tikruose taškuose – poliuose. Tik po trijų šimtmečių, vadovaudamasis šio atradimo, Gilbertas toliau jį tyrinėjo ir vėliau apgynė savo hipotezę, kad Žemė turi savo magnetinį lauką.

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

Kas yra magnetinis laukas

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

Magnetinio lauko šaltiniai:

1. laidininkai, kuriais teka elektros srovė;
2. Nuolatiniai magnetai;
3. besikeičiantis elektrinis laukas.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" sizes="(maks. plotis: 600px) 100vw, 600px">

Magnetinio lauko šaltiniai

Pagrindinė magnetinio lauko atsiradimo priežastis yra identiška visiems šaltiniams: elektriniai mikrokrūviai - elektronai, jonai ar protonai - turi savo magnetinį momentą arba yra nukreiptame judėjime.

Svarbu! Abipusiai generuoja vienas kitam elektrinius ir magnetinius laukus, kurie laikui bėgant kinta. Šį ryšį nustato Maksvelo lygtys.

Magnetinio lauko charakteristikos

Magnetinio lauko charakteristikos yra šios:

1. Magnetinis srautas – skaliarinis dydis, nurodantis, kiek magnetinio lauko linijų praeina per tam tikrą atkarpą. Pažymėta raide F. Apskaičiuota pagal formulę:

F = B x S x cos α,

čia B – magnetinės indukcijos vektorius, S – pjūvis, α – vektoriaus pasvirimo kampas į pjūvio plokštumai nubrėžtą statmeną. Matavimo vienetas – weberis (Wb);

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. en/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(maks. plotis: 600 piks.) 100vw, 600px">

magnetinis srautas

1. Magnetinės indukcijos vektorius (B) rodo jėgą, veikiančią krūvininkus. Jis nukreiptas į šiaurinį ašigalį, kur rodo įprasta magnetinė adata. Kiekybiškai magnetinė indukcija matuojama teslomis (Tl);
2. MP įtempimas (N). Jį lemia įvairių terpių magnetinis pralaidumas. Vakuume pralaidumas laikomas vienybe. Intensyvumo vektoriaus kryptis sutampa su magnetinės indukcijos kryptimi. Matavimo vienetas - A / m.

Kaip pavaizduoti magnetinį lauką

Nuolatinio magneto pavyzdyje nesunku pastebėti magnetinio lauko apraiškas. Jis turi du polius ir, priklausomai nuo orientacijos, du magnetai pritraukia arba atstumia. Magnetinis laukas apibūdina šiuo atveju vykstančius procesus:

1. MP matematiškai apibūdinamas kaip vektorinis laukas. Jis gali būti sudarytas naudojant daugybę magnetinės indukcijos B vektorių, kurių kiekvienas yra nukreiptas į šiaurinį kompaso adatos polių ir kurio ilgis priklauso nuo magnetinės jėgos;
2. Alternatyvus vaizdavimo būdas yra jėgos linijų naudojimas. Šios linijos niekada nesusikerta, niekur neprasideda ir nesustoja, sudarydamos uždaras kilpas. MF linijos derinamos dažnesniuose regionuose, kur magnetinis laukas stipriausias.

Svarbu! Lauko linijų tankis rodo magnetinio lauko stiprumą.

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

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w

Magnetinio lauko linijos

Magnetinio lauko matavimas

Kadangi tai yra vektorinis dydis, yra du parametrai MF matuoti: jėga ir kryptis. Kryptį lengva išmatuoti su prie lauko prijungtu kompasu. Pavyzdys – Žemės magnetiniame lauke įtaisytas kompasas.

Išmatuoti kitas charakteristikas yra daug sunkiau. Praktiški magnetometrai pasirodė tik XIX a. Dauguma jų veikia naudodami jėgą, kurią jaučia elektronas judėdamas magnetiniu lauku.

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

Magnetometras

Labai tikslus mažų magnetinių laukų matavimas tapo praktiškas nuo tada, kai 1988 m. buvo atrasta milžiniška sluoksniuotų medžiagų magnetinė varža. Šis fundamentinės fizikos atradimas buvo greitai pritaikytas magnetinėms technologijoms. kietasis diskas duomenų saugojimui kompiuteriuose, todėl vos per kelerius metus saugojimo talpa padidės tūkstantį kartų.

Visuotinai priimtose matavimo sistemose MF matuojamas bandymais (T) arba gaussu (G). 1 T = 10000 gausų. Gausas dažnai naudojamas, nes Tesla yra per didelis laukas.

Įdomus. Mažas šaldytuvo magnetas sukuria MF, lygų 0,001 T, o Žemės magnetinis laukas vidutiniškai yra 0,00005 T.

Magnetinio lauko prigimtis

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

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

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

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w

Ampero dėsnis

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

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

Norėdami naudoti taisyklę, turite įsivaizduoti, kad viela yra apvyniota dešinė ranka, a nykštys nurodo srovės kryptį. Tada kiti keturi pirštai parodys magnetinės indukcijos vektoriaus kryptį aplink laidininką.

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w

Dešinės rankos taisyklė

Antrasis būdas sukurti MF yra panaudoti tai, kad elektronai atsiranda kai kuriose medžiagose, turinčiose savo magnetinį momentą. Štai kaip veikia nuolatiniai magnetai:

1. Nors atomai dažnai turi daug elektronų, jie dažniausiai yra sujungti taip, kad bendras poros magnetinis laukas panaikinamas. Sakoma, kad tokiu būdu suporuoti du elektronai turi priešingus sukinius. Todėl, norint ką nors įmagnetinti, reikia atomų, turinčių vieną ar daugiau elektronų su tuo pačiu sukiniu. Pavyzdžiui, geležis turi keturis tokius elektronus ir tinka magnetams gaminti;
2. Milijardai elektronų atomuose gali būti atsitiktinai orientuoti, ir nebus bendro magnetinio lauko, nesvarbu, kiek nesuporuotų elektronų turi medžiaga. Jis turi būti stabilus žemoje temperatūroje, kad būtų užtikrinta bendra pageidaujama elektronų orientacija. Didelis magnetinis pralaidumas sukelia tokių medžiagų įmagnetinimą tam tikromis sąlygomis, kurios nepriklauso nuo magnetinio lauko poveikio. Tai feromagnetai;
3. Kitos medžiagos gali turėti magnetinių savybių, kai yra išorinis magnetinis laukas. Išorinis laukas padeda išlyginti visus elektronų sukinius, kurie išnyksta pašalinus MF. Šios medžiagos yra paramagnetinės. Metalinės šaldytuvo durelės yra paramagneto pavyzdys.

Žemės magnetinis laukas

Žemę galima pavaizduoti kondensatorių plokščių pavidalu, kurių įkrova turi priešingą ženklą: „minusas“ – žemės paviršiuje ir „pliusas“ – jonosferoje. Tarp jų yra atmosferos oras kaip izoliacinė tarpinė. Milžiniškas kondensatorius išlaiko pastovų krūvį dėl žemės magnetinio lauko įtakos. Pasinaudojus šiomis žiniomis galima sukurti elektros energijos gavimo iš Žemės magnetinio lauko schemą. Tiesa, rezultatas bus žemos įtampos vertės.

Reikia paimti:

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

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. en/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(maksimalus plotis: 592px) 100vw, 592px">

Tesla ritė

Tesla ritė veiks kaip elektronų emiteris. Visa konstrukcija sujungta kartu, o norint užtikrinti pakankamą potencialų skirtumą, transformatorius turi būti pakeltas į nemažą aukštį. Taip bus sukurta elektros grandinė, per kurią tekės nedidelė srovė. Gauti didelis skaičius elektros energija naudojant šį įrenginį neįmanoma.

Elektra ir magnetizmas dominuoja daugelyje žmogų supančių pasaulių: nuo svarbiausių gamtoje vykstančių procesų iki pažangiausių elektroninių prietaisų.

Vaizdo įrašas

Ilgą laiką magnetinis laukas žmonėms kėlė daug klausimų, tačiau ir dabar jis lieka mažai žinomas reiškinys. Daugelis mokslininkų bandė ištirti jo ypatybes ir savybes, nes šios srities nauda ir potencialas buvo neginčijami faktai.

Paimkime viską iš eilės. Taigi, kaip veikia ir susidaro bet koks magnetinis laukas? Teisingai, elektros srovė. O srovė, anot fizikos vadovėlių, yra įkrautų dalelių srautas, turintis kryptį, ar ne? Taigi, kai srovė praeina per bet kurį laidininką, aplink jį pradeda veikti tam tikra medžiaga - magnetinis laukas. Magnetinį lauką gali sukurti įkrautų dalelių srovė arba elektronų magnetiniai momentai atomuose. Dabar šis laukas ir materija turi energiją, matome ją elektromagnetinėse jėgose, kurios gali paveikti srovę ir jos krūvius. Magnetinis laukas pradeda veikti įkrautų dalelių srautą, ir jos pakeičia pradinę judėjimo kryptį statmenai pačiam laukui.

Kitas magnetinis laukas gali būti vadinamas elektrodinaminiu, nes jis susidaro šalia judančių dalelių ir veikia tik judančias daleles. Na, jis yra dinamiškas dėl to, kad jis turi ypatingą struktūrą besisukančiuose bionuose erdvės regione. Įprastas judantis elektrinis krūvis gali priversti juos suktis ir judėti. Bionai perduoda bet kokią galimą sąveiką šioje erdvės srityje. Todėl judantis krūvis pritraukia vieną visų bionų polių ir priverčia juos suktis. Tik jis gali juos išvesti iš ramybės būsenos, nieko daugiau, nes kitos jėgos negalės jų paveikti.

Elektriniame lauke yra įkrautos dalelės, kurios juda labai greitai ir gali nuvažiuoti 300 000 km vos per sekundę. Šviesa turi tą patį greitį. Magnetinio lauko be elektros krūvio nėra. Tai reiškia, kad dalelės yra neįtikėtinai glaudžiai susijusios viena su kita ir egzistuoja bendrame elektromagnetiniame lauke. Tai yra, jei yra kokių nors magnetinio lauko pokyčių, tada bus ir elektrinio lauko. Šis įstatymas taip pat yra apverstas.

Mes čia daug kalbame apie magnetinį lauką, bet kaip jūs galite tai įsivaizduoti? Žmogaus plika akimi to nematome. Be to, dėl neįtikėtinai greito lauko plitimo nespėjame jo sutvarkyti įvairių prietaisų pagalba. Tačiau norint ką nors studijuoti, reikia bent šiek tiek apie tai suprasti. Taip pat dažnai reikia diagramose pavaizduoti magnetinį lauką. Kad būtų lengviau jį suprasti, nubrėžiamos sąlyginės lauko linijos. Iš kur jie juos gavo? Jie buvo sugalvoti dėl priežasties.

Pabandykime pamatyti magnetinį lauką mažų metalinių drožlių ir įprasto magneto pagalba. Šias pjuvenas supilsime ant lygaus paviršiaus ir įvesime į magnetinio lauko veikimą. Tada pamatysime, kad jie judės, suksis ir išsirikiuos pagal raštą ar raštą. Gautas vaizdas parodys apytikslį jėgų poveikį magnetiniame lauke. Visos jėgos ir atitinkamai jėgos linijos šioje vietoje yra ištisinės ir uždaros.

Magnetinė adata turi panašias charakteristikas ir savybes kaip kompasas ir naudojama jėgos linijų krypčiai nustatyti. Jei jis patenka į magnetinio lauko veikimo zoną, jėgų veikimo kryptį galime matyti pagal jo šiaurinį ašigalį. Tada iš čia išskirsime keletą išvadų: įprasto nuolatinio magneto viršus, iš kurio sklinda jėgos linijos, žymimas magneto šiauriniu ašigaliu. Tuo tarpu pietinis ašigalis žymi tašką, kuriame jėgos yra uždarytos. Na, magneto viduje esančios jėgos linijos diagramoje nėra paryškintos.

Magnetinis laukas, jo savybės ir charakteristikos yra gana plačiai naudojami, nes sprendžiant daugelį problemų tenka į jį atsižvelgti ir ištirti. Tai svarbiausias reiškinys fizikos moksle. Su ja neatsiejamai susiję sudėtingesni dalykai, tokie kaip magnetinis pralaidumas ir indukcija. Norint paaiškinti visas magnetinio lauko atsiradimo priežastis, reikia remtis tikrais moksliniais faktais ir patvirtinimais. Priešingu atveju daugiau sunkių užduočių neteisingas požiūris gali sugriauti teorijos vientisumą.

Dabar pateikime pavyzdžių. Mes visi žinome savo planetą. Sakote, kad jis neturi magnetinio lauko? Galbūt esate teisus, tačiau mokslininkai teigia, kad procesai ir sąveika Žemės šerdyje sukuria didžiulį magnetinį lauką, besitęsiantį tūkstančius kilometrų. Bet bet koks magnetinis laukas turi turėti savo polius. Ir jie egzistuoja, tik šiek tiek toliau nuo geografinio ašigalio. Kaip mes tai jaučiame? Pavyzdžiui, paukščiai išsiugdė navigacijos gebėjimus ir orientuojasi, ypač pagal magnetinį lauką. Taigi, jo padedamos, žąsys saugiai atvyksta į Laplandiją. Specialūs navigacijos įrenginiai taip pat naudoja šį reiškinį.

MAGNETINIS LAUKAS

Magnetinis laukas yra ypatinga materijos rūšis, nematoma ir neapčiuopiama žmonėms,
egzistuojantys nepriklausomai nuo mūsų sąmonės.
Net senovėje mokslininkai mąstytojai spėjo, kad aplink magnetą kažkas egzistuoja.

Magnetinė adata.

Magnetinė adata yra prietaisas, reikalingas elektros srovės magnetiniam poveikiui tirti.
Tai mažas magnetukas, montuojamas ant adatos galo, turi du polius: šiaurinį ir pietinį.Magnetinė adata gali laisvai suktis ant adatos galo.
Šiaurinis magnetinės adatos galas visada nukreiptas į šiaurę.
Linija, jungianti magnetinės adatos polius, vadinama magnetinės adatos ašimi.
Panaši magnetinė adata yra bet kuriame kompase – įrenginyje, skirtame orientuotis ant žemės.

Kur atsiranda magnetinis laukas?

Oerstedo eksperimentas (1820 m.) – parodo, kaip sąveikauja laidininkas su srove ir magnetine adata.

Kai elektros grandinė uždaroma, magnetinė adata nukrypsta nuo pradinės padėties, atidarius grandinę magnetinė adata grįžta į pradinę padėtį.

Erdvėje aplink laidininką su srove (ir apskritai aplink bet kokį judantį elektros krūvį) atsiranda magnetinis laukas.
Šio lauko magnetinės jėgos veikia adatą ir ją pasuka.

Apskritai galima sakyti
kad aplink judančius elektros krūvius susidaro magnetinis laukas.
Elektros srovė ir magnetinis laukas yra neatsiejami vienas nuo kito.

ĮDOMU KAS...

Daugelis dangaus kūnų – planetų ir žvaigždžių – turi savo magnetinius laukus.
Tačiau artimiausi mūsų kaimynai – Mėnulis, Venera ir Marsas – neturi magnetinio lauko,
panašus į žemę.
___

Gilbertas atrado, kad kai prie vieno magneto poliaus priartinamas geležies gabalas, kitas polius pradeda traukti stipriau. Ši idėja buvo užpatentuota tik praėjus 250 metų po Hilberto mirties.

90-ųjų pirmoje pusėje, kai pasirodė naujos Gruzijos monetos - lari,
vietiniai kišenvagiai gavo magnetus,
nes metalą, iš kurio buvo pagamintos šios monetos, gerai traukė magnetas!

Jei paimsite dolerio banknotą už kampo ir atnešite jį prie galingo magneto
(pavyzdžiui, pasaga), sukuriant nevienodą magnetinį lauką, popieriaus lapą
nukrypti link vieno iš polių. Pasirodo, dolerio banknoto rašalu yra geležies druskų,
turintys magnetines savybes, todėl doleris traukiamas prie vieno iš magneto polių.

Jei į staliaus burbulo lygį atnešite didelį magnetą, burbulas pajudės.
Faktas yra tas, kad burbulo lygis užpildytas diamagnetiniu skysčiu. Tokį skystį patalpinus į magnetinį lauką, jo viduje sukuriamas priešingos krypties magnetinis laukas ir jis išstumiamas iš lauko. Todėl skystyje esantis burbulas artėja prie magneto.

TURĖTĖTE APIE JUOS ŽINOTI!

Magnetinių kompasų verslo organizatorius Rusijos kariniame jūrų laivyne buvo gerai žinomas mokslininkas deviatorius,
1 laipsnio kapitonas, mokslinių darbų apie kompaso teoriją autorius I.P. Belavanas.
Dalyvis pasaulio kelionės ant fregatos „Pallada“ ir 1853–1856 m. Krymo karo dalyvis. jis pirmasis pasaulyje išmagnetino laivą (1863 m.)
ir išsprendė kompasų įrengimo geležinio povandeninio laivo viduje problemą.
1865 m. jis buvo paskirtas pirmosios šalyje kompaso observatorijos Kronštate vadovu.

Magnetinis laukas – tai ypatinga materijos forma, kurią sukuria magnetai, laidininkai su srove (judančios įkrautos dalelės) ir kurią galima aptikti sąveikaujant magnetams, laidininkams su srove (judančiomis įkrautomis dalelėmis).

Oerstedo patirtis

Pirmieji eksperimentai (atlikti 1820 m.), kurie parodė, kad tarp elektrinių ir magnetinių reiškinių yra gilus ryšys, buvo danų fiziko H. Oerstedo eksperimentai.

Magnetinė adata, esanti šalia laidininko, sukasi tam tikru kampu, kai laidininke įjungiama srovė. Kai grandinė atidaroma, rodyklė grįžta į pradinę padėtį.

Iš G. Oerstedo patirties matyti, kad aplink šį laidininką yra magnetinis laukas.

Ampero patirtis
Du lygiagretus laidininkas, kuriuo teka elektros srovė, sąveikauja tarpusavyje: pritraukia, jei srovės nukreiptos kartu, ir atstumia, jei srovės nukreiptos priešingai. Taip yra dėl magnetinių laukų, atsirandančių aplink laidininkus, sąveikos.

Magnetinio lauko savybės

1. Materialiai, t.y. egzistuoja nepriklausomai nuo mūsų ir mūsų žinių apie tai.

2. Sukurtas magnetų, laidininkų su srove (judančių įkrautų dalelių)

3. Aptinkama magnetų, laidininkų sąveikos su srove (judančios įkrautos dalelės)

4. Su tam tikra jėga veikia magnetus, laidininkus srove (judina įkrautas daleles).

5. Gamtoje magnetinių krūvių nėra. Negalite atskirti šiaurės ir pietų ašigalių ir gauti kūno su vienu poliu.

6. Priežastį, kodėl kūnai turi magnetinių savybių, nustatė prancūzų mokslininkas Ampère'as. Amperas padarė išvadą, kad bet kurio kūno magnetines savybes lemia uždaras elektros srovės jo viduje.

Šios srovės rodo elektronų judėjimą atomo orbitose.

Jei plokštumos, kuriose šios srovės cirkuliuoja, yra atsitiktinai išsidėsčiusios viena kitos atžvilgiu dėl kūną sudarančių molekulių šiluminio judėjimo, tai jų sąveika yra abipusiai kompensuojama ir nėra magnetines savybes kūnas neaptinkamas.

Ir atvirkščiai: jei plokštumos, kuriose sukasi elektronai, yra lygiagrečios viena kitai ir normalių kryptys į šias plokštumas sutampa, tai tokios medžiagos sustiprina išorinį magnetinį lauką.

7. Magnetinės jėgos veikia magnetiniame lauke tam tikromis kryptimis, kurios vadinamos magnetinėmis jėgos linijomis. Jų pagalba galite patogiai ir aiškiai parodyti magnetinį lauką konkrečiu atveju.

Kad magnetinis laukas būtų pavaizduotas tiksliau, sutarėme tose vietose, kur laukas stipresnis, tankiau išsidėsčiusias jėgos linijas, t.y. arčiau vienas kito. Ir atvirkščiai, vietose, kur laukas silpnesnis, lauko linijos rodomos mažesniu skaičiumi, t.y. rečiau esantys.

8. Magnetinis laukas apibūdina magnetinės indukcijos vektorių.

Magnetinės indukcijos vektorius yra vektorinis dydis, apibūdinantis magnetinį lauką.

Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis tam tikrame taške sutampa su laisvos magnetinės adatos šiaurinio poliaus kryptimi.

Lauko indukcijos vektoriaus kryptis ir srovės stipris I yra susietos pagal „dešiniojo varžto (įvorės) taisyklę“:

jei prisukite antgalį srovės kryptimi laidininke, tada jo rankenos galo judėjimo greičio kryptis tam tikrame taške sutaps su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi šiame taške.

Magnetinis laukas ir jo charakteristikos

Paskaitos planas:

Magnetinis laukas, jo savybės ir charakteristikos.

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

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

Pagrindinės magnetinio lauko savybės:

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

jėga veikia judančius elektros krūvius, laidininkus su srove, įmagnetintus kūnus;

kintamasis magnetinis laukas sukuria kintamąjį elektrinį lauką.

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

Magnetinis laukas pavaizduotas grafiškai naudojant magnetines jėgos linijas arba magnetinės indukcijos linijas. magnetinė jėga linijos vadinamos linijomis, išilgai kurių magnetiniame lauke yra geležinės drožlės arba mažų magnetinių strėlių ašys. Kiekviename tokios tiesės taške vektorius nukreiptas tangentiškai.

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

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

H

Magnetinis solenoidas su srove

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

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

Solenoido magnetinis laukas panašus į strypo magneto magnetinį lauką.

SU

Olenoidas su srove yra elektromagnetas.

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

Vektorius įvedamas vienu iš 3 būdų:

a) iš Ampero dėsnio;

b) veikiant magnetiniam laukui kilpoje su srove;

c) iš Lorenco jėgos išraiškos.

A mper eksperimentiškai nustatyta, kad jėga, kuria magnetinis laukas veikia I srovės laidininko elementą, esantį magnetiniame lauke, yra tiesiogiai proporcinga jėgai.

srovė I ir ilgio elemento bei magnetinės indukcijos vektorinė sandauga:

- Ampero dėsnis

H
vektoriaus kryptį galima rasti pagal bendrąsias vektorinės sandaugos taisykles, iš kurių seka kairės rankos taisyklė: jei kairės rankos delnas yra taip, kad į jį patektų magnetinės jėgos linijos, ir 4 ištiestos. pirštai nukreipti išilgai srovės, tada sulenktas nykštys parodys jėgos kryptį.

Jėga, veikianti baigtinio ilgio laidą, gali būti aptikta integruojant per visą ilgį.

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

Jei  =90 0 , F = BIl

Magnetinio lauko indukcija- vektorinis fizinis dydis, skaitmeninis lygus jėgai veikiantis vienodame magnetiniame lauke vienetinio ilgio laidininką su vienetine srove, esančiu statmenai magnetinio lauko linijoms.

1Tl yra vienalyčio magnetinio lauko indukcija, kurioje 1N jėga veikia 1m ilgio laidininką 1A srove, esantį statmenai magnetinio lauko linijoms.

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

Makrosrovių magnetinis laukas apibūdinamas magnetinio intensyvumo vektoriumi .

Vienalyčiai izotropinei terpei

,

 0 \u003d 410 -7 H / m - magnetinė konstanta,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - terpės magnetinis pralaidumas, parodantis, kiek kartų makrosrovių magnetinis laukas pakinta dėl terpės mikrosrovių lauko.

magnetinis srautas. Gauso magnetinio srauto teorema.

vektoriaus srautas(magnetinis srautas) per trinkelę dS vadinama skalialine verte, lygia

kur yra projekcija į normaliojo į vietą kryptį;

 - kampas tarp vektorių ir .

kryptinis paviršiaus elementas,

Vektoriaus srautas yra algebrinis dydis,

jeigu - paliekant paviršių;

jeigu - prie įėjimo į paviršių.

Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per savavališką paviršių S lygus

Kad būtų vienodas magnetinis laukas = const,

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

Magnetinis srautas per paviršių S yra lygus magnetinių jėgos linijų, kertančių duotąjį paviršių, skaičiui.

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

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

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

Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis ir jo taikymas skaičiuojant magnetinius laukus.

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

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

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

- Bioto-Savarto-Laplaso įstatymas.

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

Turint omenyje ,

Laidininko elementas kartu su srove;

Spindulio vektorius, jungiantis su tašku K;

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

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

Pažvelkime į keletą pavyzdžių.

A. Tiesiaeigio laidininko su srove magnetinis laukas.

riboto ilgio laidininkui:

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

B. Magnetinis laukas apskritimo srovės centre:

=90 0, nuodėmė=1,

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

C
vektoriaus cirkuliacija vadinama uždarojo ciklo integralu.

Ši formulė vadinama cirkuliacijos teorema arba visuminės srovės dėsnis:

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

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

Straipsnis >> Fizika

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

Magnetinis lauke, grandinės ir indukcija

Santrauka >> Fizika

... laukai). Pagrindinis charakteristika magnetinis laukai yra jo vektorinė jėga magnetinis indukcija (indukcijos vektorius magnetinis laukai). SI magnetinis... su magnetinis momentas. Magnetinis lauke ir jo parametrai Kryptis magnetinis linijos ir...

Magnetinis lauke (2)

Santrauka >> Fizika

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

Magnetinis medžiagos (2)

Santrauka >> Ekonomika

Medžiagos, kurios sąveikauja su magnetinis lauke išreikšta jo pokytis, taip pat ir kitose... ir po poveikio nutraukimo magnetinis laukai.vienas. Pagrindinis specifikacijas magnetinis medžiagosMedžiagų magnetines savybes apibūdina...