Далноводи магнетно поле

Магнетните полиња, исто како и електричните, може да се претстават графички со помош на линии на сила. Линија на магнетно поле, или линија за индукција на магнетно поле, е линија чија тангента во секоја точка се совпаѓа со насоката на векторот на индукција на магнетното поле.

А)	б)	В)

Ориз. 1.2. Линии на магнетно поле со директна струја (а),

кружна струја (б), соленоид (в)

Магнетни далноводиисто како и електричните, тие не се вкрстуваат. Тие се нацртани со таква густина што бројот на линии што ја преминуваат единицата површина нормално на нив е еднаков на (или пропорционален на) големината на магнетната индукција на магнетното поле на дадена локација.

На сл. 1.2, АПрикажани се теренските линии на директна струја, кои се концентрични кругови, чиј центар се наоѓа на тековната оска, а насоката се одредува со правилото на десната завртка (струјата во проводникот е насочена кон читачот).

Линиите за магнетна индукција може да се „откријат“ со помош на железни гребени, кои се магнетизираат во полето што се проучува и се однесуваат како мали магнетни игли. На сл. 1.2, бПрикажани се линии на магнетно поле со кружна струја. Магнетното поле на соленоидот е прикажано на сл. 1.2, В.

Линиите на магнетното поле се затворени. Се нарекуваат полиња со затворени линии на сила вителски полиња. Очигледно е дека магнетното поле е вителско поле. Ова е значајната разлика помеѓу магнетното поле и електростатското поле.

Во електростатско поле, линиите на сила се секогаш отворени: тие започнуваат и завршуваат со електрични полнежи. Магнетните линии на сила немаат ниту почеток ниту крај. Ова одговара на фактот дека во природата нема магнетни полнежи.

1.4. Законот Биот-Саварт-Лаплас

Француските физичари J. Biot и F. Savard спроведоа студија за магнетни полиња во 1820 година. создадени од струи, тече низ тенки жици различни форми. Лаплас ги анализирал експерименталните податоци добиени од Биот и Саварт и воспоставил врска која била наречена закон Биот-Саварт-Лаплас.

Според овој закон, индукцијата на магнетното поле на која било струја може да се пресмета како векторска сума (суперпозиција) на индукцијата на магнетното поле создадени од поединечни елементарни пресеци на струјата. За магнетна индукција на полето создадено од тековен елемент со должина, Лаплас ја доби формулата:

, (1.3)

каде е вектор, модуло еднаква на должинатапроводен елемент и се совпаѓа во насока со струјата (сл. 1.3); – вектор на радиус извлечен од елементот до точката во која е определен; – модул на векторот на радиусот.

Ајде да разбереме заедно што е магнетно поле. На крајот на краиштата, многу луѓе живеат на ова поле цел живот и не ни размислуваат за тоа. Време е да се поправи!

Магнетно поле

Магнетно поле- посебен вид материја. Се манифестира во дејството на подвижните електрични полнежи и тела кои имаат свој магнетен момент (постојани магнети).

Важно: магнетното поле не влијае на стационарни полнежи! Магнетно поле се создава и со движење на електрични полнежи, или со временски променливо електрично поле или со магнетни моменти на електроните во атомите. Односно, секоја жица низ која тече струја, исто така станува магнет!

Тело кое има свое магнетно поле.

Магнетот има столбови наречени север и југ. Ознаките „север“ и „југ“ се дадени само за погодност (како „плус“ и „минус“ во електричната енергија).

Магнетното поле е претставено со магнетни далноводи. Линиите на сила се континуирани и затворени, а нивната насока секогаш се совпаѓа со насоката на дејствување на силите на полето. Ако металните струготини се расфрлаат околу постојан магнет, металните честички ќе покажат јасна слика за линиите на магнетното поле кои излегуваат од северниот пол и влегуваат во јужниот пол. Графичка карактеристика на магнетно поле - линии на сила.

Карактеристики на магнетното поле

Главните карактеристики на магнетното поле се магнетна индукција, магнетен текИ магнетна пропустливост. Но, ајде да разговараме за сè по ред.

Веднаш да забележиме дека сите мерни единици се дадени во системот SI.

Магнетна индукција Б – векторска физичка величина, која е главната сила карактеристика на магнетното поле. Означено со буквата Б . Единица за мерење на магнетна индукција - Тесла (Т).

Магнетната индукција покажува колку е силно полето со одредување на силата што ја врши врз полнежот. Оваа сила се нарекува Лоренцова сила.

Еве q - наплата, v - неговата брзина во магнетно поле, Б - индукција, Ф - Лоренцова сила со која полето делува на полнежот.

Ф- физичка количина, еднаков на производотмагнетна индукција на областа на контурата и косинус помеѓу индукцискиот вектор и нормалата на рамнината на контурата низ која минува флуксот. Магнетниот флукс е скаларна карактеристика на магнетното поле.

Можеме да кажеме дека магнетниот флукс го карактеризира бројот на линии на магнетна индукција што продираат во единица површина. Магнетниот флукс се мери во Веберах (ВБ).

Магнетна пропустливост– коефициент кој ги одредува магнетните својства на медиумот. Еден од параметрите од кој зависи магнетната индукција на полето е магнетната пропустливост.

Нашата планета е огромен магнет неколку милијарди години. Индукцијата на магнетното поле на Земјата варира во зависност од координатите. На екваторот е приближно 3,1 пати по 10 до минус петтата сила на Тесла. Покрај тоа, постојат магнетни аномалии каде што вредноста и насоката на полето значително се разликуваат од соседните области. Некои од најголемите магнетни аномалии на планетата - КурскИ Бразилски магнетни аномалии.

Потеклото на магнетното поле на Земјата сè уште останува мистерија за научниците. Се претпоставува дека изворот на полето е течното метално јадро на Земјата. Јадрото се движи, што значи дека се движи стопената легура на железо-никел, а движењето на наелектризираните честички е електричната струја што го генерира магнетното поле. Проблемот е што оваа теорија ( геодинамо) не објаснува како полето се одржува стабилно.

Земјата е огромен магнетен дипол.Магнетните полови не се совпаѓаат со географските, иако се во непосредна близина. Покрај тоа, магнетните полови на Земјата се движат. Нивното поместување е забележано од 1885 година. На пример, во текот на изминатите сто години, магнетниот пол на јужната хемисфера се помести речиси 900 километри и сега се наоѓа во јужниот океан. Полот на арктичката хемисфера се движи низ Арктичкиот Океан до источносибирската магнетна аномалија; неговата брзина на движење (според податоците од 2004 година) била околу 60 километри годишно. Сега има забрзување на движењето на половите - во просек брзината расте за 3 километри годишно.

Кое е значењето на магнетното поле на Земјата за нас?Пред сè, магнетното поле на Земјата ја штити планетата од космичките зраци и сончевиот ветер. Наелектризираните честички од длабоката вселена не паѓаат директно на земјата, туку се отклонуваат од џиновски магнет и се движат по неговите линии на сила. Така, сите живи суштества се заштитени од штетното зрачење.

Во текот на историјата на Земјата се случиле неколку настани. инверзии(промени) на магнетните полови. Инверзија на пол- ова е кога ги менуваат местата. Последен пат овој феномен се случил пред околу 800 илјади години, а вкупно во историјата на Земјата имало повеќе од 400 геомагнетни инверзии.Некои научници сметаат дека, со оглед на забележаното забрзување на движењето на магнетните полови, следниот пол инверзија треба да се очекува во следните неколку илјади години.

За среќа, во нашиот век сè уште не се очекува промена на полот. Ова значи дека можете да размислувате за пријатни работи и да уживате во животот во старото добро постојано поле на Земјата, имајќи ги предвид основните својства и карактеристики на магнетното поле. И за да можете да го направите ова, тука се нашите автори, на кои можете самоуверено да им доверите дел од образовните неволји! и други видови на работа што можете да ги нарачате користејќи ја врската.

При поврзување на два паралелни спроводници на електрична струја, тие ќе привлечат или одбиваат, во зависност од насоката (поларитетот) на поврзаната струја. Ова се објаснува со феноменот на појава на посебен вид материја околу овие спроводници. Оваа материја се нарекува магнетно поле (MF). Магнетна сила е силата со која спроводниците делуваат еден на друг.

Теоријата за магнетизам се појавила во античко време, во античката цивилизација на Азија. Во планините на Магнезија пронашле посебна карпа, чии парчиња можеле да се привлечат еден кон друг. Според името на местото, оваа карпа била наречена „магнетна“. Магнет со шипка содржи два пола. Неговите магнетни својства се особено изразени на половите.

Магнет кој виси на конец ќе ги прикаже страните на хоризонтот со своите столбови. Неговите столбови ќе бидат свртени кон север и југ. Уредот за компас работи на овој принцип. Спротивните полови на два магнети се привлекуваат, а како полови одбиваат.

Научниците открија дека магнетизираната игла која се наоѓа во близина на проводник се отклонува кога електрична струја поминува низ неа. Тоа укажува дека околу него се формира пратеник.

Магнетното поле влијае на:

Подвижни електрични полнежи.
Супстанции наречени феромагнети: железо, леано железо, нивни легури.

Постојани магнети се тела кои имаат заеднички магнетен момент на наелектризираните честички (електрони).

1 - Јужен пол на магнетот
2 - Северен пол на магнетот
3 - MP користејќи го примерот на метални поднесоци
4 - Насока на магнетно поле

Линии на сила се појавуваат кога постојан магнет се приближува до лист хартија на кој се истура слој од железни фолии. Сликата јасно ги прикажува локациите на столбовите со ориентирани линии на сила.

Извори на магнетно поле

• Електричното поле се менува со текот на времето.
• Мобилни трошоци.
• Постојани магнети.

Постојаните магнети ни се познати уште од детството. Тие се користеле како играчки кои привлекувале различни метални делови. Тие беа прицврстени за фрижидерот, беа вградени во разни играчки.

Електричните полнежи кои се во движење најчесто имаат повеќе магнетна енергија во споредба со постојаните магнети.

Својства

• Главна белега својството на магнетното поле е релативност. Ако оставите наелектризирано тело неподвижно во одредена референтна рамка и поставите магнетна игла во близина, тогаш тоа ќе покажува кон север и во исто време нема да „чувствува“ туѓо поле, освен полето на земјата. . И ако почнете да движите наелектризирано тело во близина на стрелката, тогаш околу телото ќе се појави пратеник. Како резултат на тоа, станува јасно дека MF се формира само кога се движи одредено полнење.
• Магнетното поле може да влијае и да влијае на електричната струја. Може да се открие со следење на движењето на наелектризираните електрони. Во магнетно поле, честичките со полнеж ќе се оттргнат, ќе се движат проводниците со струја што тече. Рамката со приклучена струја ќе почне да се ротира, а магнетизираните материјали ќе се движат на одредено растојание. Иглата на компасот е најчесто обоена Сина боја. Тоа е лента од магнетизиран челик. Компасот секогаш покажува кон север, бидејќи Земјата има магнетно поле. Целата планета е како голем магнет со свои полови.

Магнетното поле не се согледува човечки органи, и може да се снима само со специјални уреди и сензори. Доаѓа во променливи и постојани типови. Наизменичното поле обично се создава со специјални индуктори кои работат на наизменична струја. Константно поле се формира со постојано електрично поле.

Правила

Да ги разгледаме основните правила за прикажување на магнетното поле за различни проводници.

Правило на Гимлет

Линијата на силата е прикажана во рамнина, која се наоѓа под агол од 90 0 до патеката на протокот на струја, така што во секоја точка силата е насочена тангенцијално на линијата.

За да ја одредите насоката на магнетните сили, треба да го запомните правилото на гимлет со десната нишка.

Гимлетот мора да биде поставен по истата оска со тековниот вектор, рачката мора да се ротира така што гајтанот се движи во насока на нејзината насока. Во овој случај, ориентацијата на линиите се одредува со вртење на рачката на гимлетот.

Правило за прстенести жици

Транслаторното движење на гимлетот во проводник направен во форма на прстен покажува како е ориентирана индукцијата; ротацијата се совпаѓа со протокот на струјата.

Линиите на сила имаат свое продолжение во магнетот и не можат да бидат отворени.

Магнетното поле на различни извори се додава еден на друг. Притоа тие создаваат заедничко поле.

Магнетите со исти полови одбиваат, а магнетите со различни полови привлекуваат. Вредноста на силата на интеракцијата зависи од растојанието меѓу нив. Како што се приближуваат столбовите, силата се зголемува.

Параметри на магнетното поле

• Спојување на проток ( Ψ ).
• Вектор на магнетна индукција ( ВО).
• Магнетен тек ( Ф).

Интензитетот на магнетното поле се пресметува со големината на векторот на магнетната индукција, кој зависи од силата F, а се формира од струјата I долж проводникот кој има должина l: B = F / (I * l).

Магнетната индукција се мери во Тесла (Т), во чест на научникот кој ги проучувал феномените на магнетизмот и работел на нивните методи за пресметување. 1 T е еднаква на силата на индукција на магнетниот тек 1 Нво должина 1мправ проводник под агол 90 0 во насока на полето, со струја од еден ампер:

1 T = 1 x H / (A x m).

Правило на левата рака

Правилото ја наоѓа насоката на векторот на магнетната индукција.

Ако дланката на левата рака е поставена во полето така што линиите на магнетното поле влегуваат во дланката од северниот пол на 90 0, а 4 прсти се поставени долж тековниот тек, палецотќе го покаже правецот на магнетната сила.

Ако проводникот е под различен агол, тогаш силата директно ќе зависи од струјата и од проекцијата на проводникот на рамнината под прав агол.

Силата не зависи од видот на спроводниот материјал и неговиот пресек. Ако нема проводник, а полнежите се движат во различен медиум, тогаш силата нема да се промени.

Кога векторот на магнетното поле е насочен во една насока со една величина, полето се нарекува еднообразно. Различни средини влијаат на големината на индукцискиот вектор.

Магнетен флукс

Магнетната индукција што минува низ одредена област S и ограничена со оваа област е магнетен флукс.

Ако областа е наклонета под одреден агол α на индукциската линија, магнетниот флукс се намалува за големината на косинусот на овој агол. Неговата најголема вредност се формира кога областа е под прав агол на магнетната индукција:

F = B * S.

Магнетниот тек се мери во единица како на пр "вебер", што е еднакво на протокот на индукција на големината 1 Тпо површина во 1 м2.

Флуксна врска

Овој концепт се користи за создавање општо значењемагнетен флукс, кој се создава од одреден број проводници лоцирани помеѓу магнетните полови.

Во случај кога истата струја Јастече низ ликвидација со бројни вртења n, вкупниот магнетен флукс формиран од сите свиоци е флуксната врска.

Флуксна врска Ψ мерено во Веберс и е еднакво на: Ψ = n * Ф.

Магнетни својства

Магнетната пропустливост одредува колку магнетното поле во одреден медиум е пониско или повисоко од индукцијата на полето во вакуум. Супстанцијата се нарекува магнетизирана ако произведува сопствено магнетно поле. Кога супстанцијата се става во магнетно поле, таа се магнетизира.

Научниците ја утврдија причината зошто телата добиваат магнетни својства. Според хипотезата на научниците, внатре има супстанции електрични струимикроскопска големина. Електронот има свој магнетен момент, кој е од квантна природа и се движи по одредена орбита во атомите. Токму овие мали струи ги одредуваат магнетните својства.

Ако струите се движат случајно, тогаш магнетните полиња предизвикани од нив се самокомпензирачки. Надворешното поле ги прави струите подредени, па се формира магнетно поле. Ова е магнетизација на супстанцијата.

Различни супстанции може да се поделат според својствата на нивната интеракција со магнетните полиња.

Тие се поделени во групи:

Парамагнети– супстанции кои имаат својства на магнетизација во насока на надворешно поле и имаат низок потенцијал за магнетизам. Тие имаат позитивна јачина на полето. Таквите супстанции вклучуваат железен хлорид, манган, платина итн.
Феримагнети– супстанции со магнетни моменти неурамнотежени во насока и вредност. Тие се карактеризираат со присуство на некомпензиран антиферомагнетизам. Јачината на полето и температурата влијаат на нивната магнетна подложност (различни оксиди).
Феромагнети– супстанции со зголемена позитивна чувствителност, во зависност од напнатоста и температурата (кристали на кобалт, никел и сл.).
Дијамагнети– имаат својство на магнетизирање во спротивна насока од надворешното поле, т.е. негативно значењемагнетна подложност, независно од напнатоста. Во отсуство на поле, оваа супстанца нема да има магнетни својства. Овие супстанции вклучуваат: сребро, бизмут, азот, цинк, водород и други супстанции.
Антиферомагнети – имаат избалансиран магнетски момент, што резултира со низок степен на магнетизација на супстанцијата. Кога се загрева, се јавува фазна транзиција на супстанцијата, при што се појавуваат парамагнетни својства. Кога температурата ќе падне под одредена граница, таквите својства нема да се појават (хром, манган).

Разгледаните магнети исто така се класифицирани во уште две категории:

Меки магнетни материјали . Имаат ниска принуда. Во магнетни полиња со мала моќност тие можат да станат заситени. За време на процесот на враќање на магнетизацијата, тие доживуваат мали загуби. Како резултат на тоа, таквите материјали се користат за производство на јадра на електрични уреди кои работат на наизменичен напон (, генератор,).
Тврдо магнетноматеријали. Имаат зголемена сила на принуда. За да се ремагнетизираат, потребно е силно магнетно поле. Таквите материјали се користат во производството на постојани магнети.

Магнетните својства на различни супстанции ја наоѓаат нивната употреба во инженерски проекти и пронајдоци.

Магнетни кола

Комбинацијата од неколку магнетни супстанции се нарекува магнетно коло. Тие се слични и се одредени со слични математички закони.

Електричните уреди, индуктивностите итн. работат врз основа на магнетни кола. Во функционален електромагнет, флуксот тече низ магнетно коло направено од феромагнетен материјал и воздух, кој не е феромагнетен. Комбинацијата на овие компоненти е магнетно коло. Многу електрични уреди содржат магнетни кола во нивниот дизајн.

> Линии на магнетно поле

Како да се одреди линии на магнетното поле: дијаграм на јачината и насоките на линиите на магнетното поле, со помош на компас за одредување на магнетните полови, цртање.

Линии на магнетно полеКорисно за визуелно прикажување на јачината и насоката на магнетното поле.

Цел на учењето

• Поврзете ја јачината на магнетното поле со густината на линиите на магнетното поле.

Главни точки

• Насоката на магнетното поле ги прикажува иглите на компасот кои ги допираат линиите на магнетното поле во која било одредена точка.
• Јачината на полето Б е обратно пропорционална на растојанието помеѓу линиите. Исто така е точно пропорционален на бројот на линии по единица површина. Една линија никогаш не преминува друга.
• Магнетното поле е единствено во секоја точка во вселената.
• Линиите не се прекинуваат и создаваат затворени јамки.
• Линиите се протегаат од северот кон јужниот пол.

Услови

• Линиите на магнетното поле се графички приказ на големината и насоката на магнетното поле.
• Б-полето е синоним за магнетно поле.

Линии на магнетно поле

Се вели дека како дете, Алберт Ајнштајн сакал да гледа во компас, размислувајќи за тоа како иглата чувствува сила без директен физички контакт. Длабокото размислување и сериозниот интерес доведоа до тоа детето да порасне и да создаде своја револуционерна теорија на релативноста.

Бидејќи магнетните сили влијаат на растојанијата, ние ги пресметуваме магнетните полиња за да ги претставуваат овие сили. Линиската графика е корисна за визуелизација на јачината и насоката на магнетното поле. Издолжувањето на линиите укажува на северната ориентација на иглата на компасот. Магнетното се нарекува Б-поле.

(а) – Ако се користи мал компас за споредување на магнетното поле околу магнет со шипка, тој ќе ја покаже правилната насока од северниот до јужниот пол. (б) – Додавањето стрелки создава континуирани линии на магнетно поле. Јачината е пропорционална со близината на линиите. (в) - Ако можете да ја испитате внатрешноста на магнетот, линиите ќе се појават како затворени јамки

Нема ништо тешко во споредувањето на магнетното поле на објектот. Прво, пресметајте ја јачината и насоката на магнетното поле на неколку локации. Обележете ги овие точки со вектори насочени во насока на локалното магнетно поле со големина пропорционална на неговата сила. Можете да ги комбинирате стрелките за да формирате линии на магнетното поле. Насоката во која било точка ќе биде паралелна со насоката на најблиските линии на полето, а локалната густина може да биде пропорционална на јачината.

Линиите на магнетното поле личат на контурни линии топографски карти, бидејќи тие покажуваат нешто континуирано. Многу од законите на магнетизмот може да се формулираат користејќи едноставни концепти, како што е бројот на линии на поле низ површината.

Насока на линиите на магнетното поле претставена со порамнување на железните филови на хартија поставена над шипка магнет

Приказот на линиите е под влијание на различни феномени. На пример, железните филови на линијата на магнетното поле создаваат линии кои одговараат на магнетните. Тие се визуелно прикажани и во поларните зраци.

Мал компас испратен во поле ќе се порамни паралелно со линијата на полето, а северниот пол покажува E.

Минијатурните компаси може да се користат за демонстрација на полиња. (а) - Магнетното поле на кружна струјна јамка наликува на магнетно поле. (б) - Долга и права жица формира поле со линии на магнетно поле создавајќи кружни јамки. (в) – Кога жицата е во рамнината на хартијата, полето излегува нормално на хартијата. Забележете кои симболи се користат за полето кое покажува внатре и надвор

Деталната студија на магнетните полиња помогна да се извлечат голем број важни правила:

• Насоката на магнетното поле ја допира линијата на полето во која било точка во вселената.
• Јачината на полето е пропорционална на близината на линијата. Исто така е точно пропорционален на бројот на линии по единица површина.
• Линиите на магнетното поле никогаш не се судираат, што значи дека во која било точка во вселената магнетното поле ќе биде единствено.
• Линиите остануваат континуирани и се движат од северот кон јужниот пол.

Последното правило се заснова на фактот дека столбовите не можат да се одвојат. И тоа е различно од линиите електрично поле, во која крајот и почетокот се означени со позитивни и негативни полнежи.