Medan magnet ditentukan. Medan magnet kekal
Sama seperti cas elektrik semasa diam bertindak pada cas lain melalui medan elektrik, arus elektrik bertindak pada arus lain melalui medan magnet . Tindakan medan magnet pada magnet kekal dikurangkan kepada tindakannya pada cas yang bergerak dalam atom bahan dan mencipta arus bulat mikroskopik.
Doktrin tentang elektromagnetisme berdasarkan dua andaian:
- medan magnet bertindak pada cas dan arus yang bergerak;
- medan magnet timbul di sekeliling arus dan cas yang bergerak.
Interaksi magnet
Magnet kekal(atau jarum magnet) berorientasikan sepanjang meridian magnet Bumi. Hujung yang menunjuk ke utara dipanggil kutub utara(N) dan hujung yang bertentangan ialah kutub Selatan(S). Menghampiri dua magnet antara satu sama lain, kita perhatikan bahawa kutub serupa mereka menolak, dan yang bertentangan menarik ( nasi. satu ).
Jika kita memisahkan kutub dengan memotong magnet kekal kepada dua bahagian, maka kita akan mendapati bahawa setiap daripadanya juga akan mempunyai dua tiang, iaitu akan menjadi magnet kekal ( nasi. 2 ). Kedua-dua kutub - utara dan selatan - tidak dapat dipisahkan antara satu sama lain, sama.
Medan magnet yang dicipta oleh Bumi atau magnet kekal digambarkan, seperti medan elektrik, oleh garis daya magnet. Gambar garis medan magnet mana-mana magnet boleh diperolehi dengan meletakkan sehelai kertas di atasnya, di mana pemfailan besi dituangkan dalam lapisan seragam. Masuk ke medan magnet, habuk papan dimagnetkan - setiap daripadanya mempunyai kutub utara dan selatan. Tiang bertentangan cenderung mendekati satu sama lain, tetapi ini dihalang oleh geseran habuk papan di atas kertas. Jika anda mengetuk kertas dengan jari anda, geseran akan berkurangan dan pemfailan akan tertarik antara satu sama lain, membentuk rantai yang mewakili garisan medan magnet.
Pada nasi. 3 menunjukkan lokasi dalam medan magnet langsung habuk papan dan anak panah magnet kecil yang menunjukkan arah garis medan magnet. Untuk arah ini, arah kutub utara jarum magnet diambil.
Pengalaman Oersted. Arus medan magnet 
AT awal XIX dalam. saintis Denmark Oersted lakukan penemuan penting, menemui tindakan arus elektrik pada magnet kekal . Dia meletakkan wayar panjang berhampiran jarum magnet. Apabila arus dialirkan melalui wayar, anak panah itu berpusing, cuba berserenjang dengannya ( nasi. empat ). Ini boleh dijelaskan dengan kemunculan medan magnet di sekeliling konduktor.
Garis daya magnet medan yang dicipta oleh konduktor langsung dengan arus adalah bulatan sepusat yang terletak dalam satah berserenjang dengannya, dengan pusat pada titik di mana arus melalui ( nasi. 5 ). Arah garisan ditentukan oleh peraturan skru kanan:
Jika skru diputar mengikut arah garis medan, ia akan bergerak mengikut arah arus dalam konduktor .
Ciri daya medan magnet ialah vektor aruhan magnetik B . Pada setiap titik, ia diarahkan secara tangen ke garisan medan. Garis medan elektrik bermula pada cas positif dan berakhir pada yang negatif, dan daya yang bertindak dalam medan ini pada cas diarahkan secara tangen ke garisan pada setiap titiknya. Tidak seperti medan elektrik, garisan medan magnet ditutup, yang disebabkan oleh ketiadaan "cas magnet" dalam alam semula jadi.
Medan magnet arus pada asasnya tidak berbeza dengan medan yang dicipta oleh magnet kekal. Dalam pengertian ini, analog magnet rata adalah solenoid panjang - gegelung wayar, yang panjangnya lebih besar daripada diameternya. Gambar rajah garis medan magnet yang diciptanya, digambarkan dalam nasi. 6 , serupa dengan magnet rata ( nasi. 3 ). Bulatan menunjukkan bahagian wayar yang membentuk belitan solenoid. Arus yang mengalir melalui wayar dari pemerhati ditunjukkan dengan salib, dan arus dalam arah yang bertentangan - ke arah pemerhati - ditunjukkan oleh titik. Penamaan yang sama diterima untuk garis medan magnet apabila ia berserenjang dengan satah lukisan ( nasi. 7 a, b).
Arah arus dalam belitan solenoid dan arah garis medan magnet di dalamnya juga berkaitan dengan peraturan skru kanan, yang dalam kes ini dirumuskan seperti berikut:
Jika anda melihat sepanjang paksi solenoid, maka arus yang mengalir mengikut arah jam mencipta medan magnet di dalamnya, arah yang bertepatan dengan arah pergerakan skru kanan ( nasi. lapan )
Berdasarkan peraturan ini, mudah untuk mengetahui bahawa solenoid yang ditunjukkan dalam nasi. 6 , hujung kanannya ialah kutub utara, dan hujung kirinya ialah kutub selatan.
Medan magnet di dalam solenoid adalah homogen - vektor aruhan magnet mempunyai nilai malar di sana (B = const). Dalam hal ini, solenoid adalah serupa dengan kapasitor rata, di dalamnya medan elektrik seragam dicipta.
Daya yang bertindak dalam medan magnet pada konduktor dengan arus
Secara eksperimen telah ditubuhkan bahawa daya bertindak ke atas konduktor pembawa arus dalam medan magnet. Dalam medan seragam, konduktor rectilinear panjang l, yang melaluinya arus I mengalir, terletak berserenjang dengan vektor medan B, mengalami daya: F = I l B .
Arah daya ditentukan peraturan tangan kiri:
Jika empat jari terulur tangan kiri diletakkan ke arah arus dalam konduktor, dan tapak tangan berserenjang dengan vektor B, maka ketepikan ibu jari menunjukkan arah daya yang bertindak ke atas konduktor (nasi. 9 ).
Perlu diingatkan bahawa daya yang bertindak pada konduktor dengan arus dalam medan magnet tidak diarahkan secara tangensial kepada garis dayanya, seperti daya elektrik, tetapi berserenjang dengannya. Konduktor yang terletak di sepanjang garis daya tidak dipengaruhi oleh daya magnet.
Persamaan F = IlB membolehkan untuk memberikan ciri kuantitatif aruhan medan magnet.
Sikap 
tidak bergantung pada sifat konduktor dan mencirikan medan magnet itu sendiri.
Modul vektor aruhan magnet B secara berangka sama dengan daya yang bertindak pada konduktor dengan panjang unit yang terletak berserenjang dengannya, yang melaluinya arus satu ampere mengalir.
Dalam sistem SI, unit aruhan medan magnet ialah tesla (T):
Medan magnet. Jadual, rajah, formula
(Interaksi magnet, eksperimen Oersted, vektor aruhan magnet, arah vektor, prinsip superposisi. Perwakilan grafik medan magnet, garis aruhan magnet. Fluks magnet, ciri tenaga medan. Daya magnet, daya Ampere, daya Lorentz. Pergerakan zarah bercas dalam medan magnet. Sifat magnet jirim, hipotesis Ampère)
Jika rod keluli yang dikeraskan dimasukkan ke dalam gegelung pembawa arus, kemudian tidak seperti batang besi ia tidak demagnetize selepas itu matikan kuasa, dan masa yang lama mengekalkan kemagnetan.
Badan yang mengekalkan kemagnetan untuk masa yang lama dipanggil magnet kekal atau hanya magnet.
Saintis Perancis Ampère menjelaskan kemagnetan besi dan keluli oleh arus elektrik yang beredar di dalam setiap molekul bahan-bahan ini. Pada masa Ampere, tiada apa yang diketahui tentang struktur atom, jadi sifat arus molekul kekal tidak diketahui. Sekarang kita tahu bahawa dalam setiap atom terdapat zarah-elektron bercas negatif, yang, semasa pergerakannya, mencipta medan magnet, dan ia menyebabkan kemagnetan besi dan. menjadi.
Magnet boleh mempunyai pelbagai bentuk. Rajah 290 menunjukkan magnet arkuat dan jalur.
Tempat-tempat magnet yang paling kuat ditemui tindakan magnet dipanggil kutub magnet(Gamb. 291). Setiap magnet, seperti jarum magnet yang diketahui oleh kita, semestinya mempunyai dua kutub; utara (N) dan selatan (S).
Dengan membawa magnet ke objek yang diperbuat daripada pelbagai bahan, dapat dipastikan bahawa sangat sedikit daripada mereka yang tertarik kepada magnet. Baik besi tuang, keluli, besi ditarik oleh magnet dan beberapa aloi, jauh lebih lemah - nikel dan kobalt.
Magnet semulajadi terdapat di alam semula jadi (Rajah 292) - bijih besi (yang dipanggil bijih besi magnetik). deposit yang kaya kami mempunyai bijih besi magnet di Ural, di Ukraine, di Republik Sosialis Soviet Autonomi Karelian, wilayah Kursk dan di banyak tempat lain.
Besi, keluli, nikel, kobalt dan beberapa aloi lain memperoleh sifat magnetik dengan kehadiran bijih besi magnetik. Bijih besi magnet membolehkan orang ramai berkenalan buat kali pertama sifat magnetik tel.
Jika jarum magnet didekatkan kepada anak panah lain yang serupa, maka ia akan berpusing dan dipasangkan antara satu sama lain dengan kutub bertentangan (Gamb. 293). Anak panah juga berinteraksi dengan mana-mana magnet. Membawa magnet ke kutub jarum magnet, anda akan melihat bahawa kutub utara anak panah ditolak dari kutub utara magnet dan tertarik ke kutub selatan. Kutub selatan anak panah ditolak oleh kutub selatan magnet dan ditarik oleh kutub utara.
Berdasarkan pengalaman yang diterangkan, buat kesimpulan berikut; nama yang berbeza Kutub magnet menarik dan seperti kutub menolak.
Interaksi magnet dijelaskan oleh fakta bahawa di sekeliling setiap magnet terdapat medan magnet. Medan magnet satu magnet bertindak pada magnet lain, dan, sebaliknya, medan magnet magnet kedua bertindak pada magnet pertama.
Dengan bantuan pemfailan besi, seseorang boleh mendapatkan idea tentang medan magnet magnet kekal. Rajah 294 memberikan gambaran tentang medan magnet magnet bar. Kedua-dua garis magnet medan magnet arus dan garis magnet medan magnet magnet adalah garis tertutup. Di luar magnet, garis magnet keluar dari kutub utara magnet dan memasuki kutub selatan, menutup di dalam magnet.
Rajah 295, a menunjukkan magnet garis medan magnet dua magnet, berhadapan antara satu sama lain dengan kutub yang sama, dan dalam Rajah 295, b - dua magnet berhadapan antara satu sama lain dengan kutub bertentangan. Rajah 296 menunjukkan garis magnet medan magnet bagi magnet arkuat.
Semua gambar ini mudah untuk dialami.
Soalan. 1. Apakah perbezaan kemagnetan dengan arus sekeping besi dan sekeping keluli? 2, Badan apakah yang dipanggil magnet kekal? 3. Bagaimanakah Ampere menerangkan kemagnetan besi? 4. Bagaimanakah kita boleh menerangkan arus Ampere molekul? 5. Apakah yang dipanggil kutub magnet magnet? 6. Antara bahan yang anda tahu, yang manakah ditarik oleh magnet? 7. Bagaimanakah kutub magnet berinteraksi antara satu sama lain? 8. Bagaimanakah anda boleh menentukan kutub rod keluli bermagnet menggunakan jarum magnet? 9. Bagaimanakah seseorang boleh mendapatkan idea tentang medan magnet magnet? 10. Apakah garis magnet bagi medan magnet magnet?
Sumber medan magnet kekal (PMF) tempat kerja ialah magnet kekal, elektromagnet, sistem DC arus tinggi (talian penghantaran DC, mandian elektrolit, dsb.).
Magnet kekal dan elektromagnet digunakan secara meluas dalam instrumentasi, mesin basuh magnetik untuk kren, pemisah magnetik, peranti rawatan air magnetik, penjana magnetohidrodinamik (MHD), resonans magnetik nuklear (NMR) dan resonans paramagnet elektron (EPR), serta dalam amalan fisioterapi.
Parameter fizikal utama yang mencirikan PMF ialah kekuatan medan (N), fluks magnet (F) dan aruhan magnet (V). Dalam sistem SI, unit ukuran kekuatan medan magnet ialah ampere per meter (A/m), fluks magnet - Weber (Wb ), ketumpatan fluks magnet (aruhan magnet) - tesla (Tl ).
Perubahan dalam keadaan kesihatan orang yang bekerja dengan sumber PMF telah didedahkan. Selalunya, perubahan ini nyata dalam bentuk dystonia vegetatif, sindrom vasovegetatif asthenovegetatif dan periferal, atau gabungannya.
Mengikut piawaian yang berkuat kuasa di negara kita ("Tahap Pendedahan Maksimum Yang Dibenarkan kepada Medan Magnet Kekal Semasa Bekerja dengan Peranti Magnet dan Bahan Magnet" No. 1742-77), keamatan PMF di tempat kerja tidak boleh melebihi 8 kA / m (10 mT). Tahap yang dibenarkan PMF yang disyorkan oleh Jawatankuasa Antarabangsa mengenai Sinaran Tidak Mengion (1991) dibezakan oleh kontinjen, tempat pendedahan dan masa bekerja. Untuk profesional: 0.2 Tl - apabila terdedah kepada hari bekerja penuh (8 jam); 2 Tl - dengan kesan jangka pendek pada badan; 5 Tl - dengan kesan jangka pendek pada tangan. Bagi penduduk, tahap pendedahan berterusan kepada PMF tidak boleh melebihi 0.01 T.
Sumber RF EMP digunakan secara meluas dalam pelbagai jenis industri ekonomi negara. Ia digunakan untuk menghantar maklumat pada jarak jauh (penyiaran, komunikasi telefon radio, televisyen, radar, dll.). Dalam industri, sinaran elektromagnet julat gelombang radio digunakan untuk induksi dan pemanasan dielektrik bahan (pengerasan, lebur, pematerian, kimpalan, penyemburan logam, pemanasan bahagian logam dalaman peranti elektrovakum semasa mengepam, mengeringkan kayu, pemanasan plastik, gam sebatian plastik, rawatan haba produk makanan dan lain-lain). EMR digunakan secara meluas dalam kajian saintifik(radiospektroskopi, astronomi radio) dan perubatan (fisioterapi, pembedahan, onkologi). Dalam beberapa kes, sinaran elektromagnet berlaku sebagai faktor sampingan yang tidak digunakan, contohnya, berhampiran talian kuasa atas (OL), pencawang pengubah, peralatan elektrik, termasuk rumah. Sumber utama sinaran RF EMF dalam persekitaran berfungsi sebagai sistem antena stesen radar (RLS), radio dan stesen televisyen dan radio, termasuk sistem radio mudah alih dan talian kuasa atas.
Tubuh manusia dan haiwan sangat sensitif terhadap kesan RF EMF.
Organ dan sistem kritikal termasuk: pusat sistem saraf, mata, gonad, dan menurut beberapa pengarang, sistem hematopoietik. Kesan biologi sinaran ini bergantung pada panjang gelombang (atau frekuensi sinaran), mod penjanaan (berterusan, berdenyut) dan keadaan pendedahan kepada badan (malar, terputus-putus; umum, setempat; intensiti; tempoh). Adalah diperhatikan bahawa aktiviti biologi berkurangan dengan peningkatan panjang gelombang (atau penurunan frekuensi) sinaran. Yang paling aktif ialah jalur centi-, deci-, dan meter-gelombang. Kecederaan yang disebabkan oleh RF EMR boleh menjadi akut atau kronik. Yang akut timbul di bawah tindakan intensiti sinaran haba yang ketara. Ia amat jarang berlaku - sekiranya berlaku kemalangan atau pelanggaran peraturan keselamatan yang teruk di radar. Untuk syarat profesional lebih ciri adalah lesi kronik, yang dikesan, sebagai peraturan, selepas beberapa tahun bekerja dengan sumber EMR gelombang mikro.
Utama dokumen normatif yang mengawal tahap pendedahan yang dibenarkan kepada RF EMR ialah: GOST 12.1.006 - 84 “SSBT. Medan elektromagnet frekuensi radio.
Tahap yang dibenarkan "dan SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" radiasi elektromagnetik jalur frekuensi radio". Mereka menormalkan pendedahan tenaga (EE) untuk medan elektrik (E) dan magnet (H), serta ketumpatan fluks tenaga (PEF) untuk hari bekerja (Jadual 5.11).
Jadual 5.11.
Tahap Maksimum Yang Dibenarkan (MPL) setiap hari bekerja untuk pekerja
Dengan EMI RF
| Parameter | Jalur frekuensi, MHz | ||||
| Nama | unit ukuran | 0,003-3 | 3-30 | 30-300 | 300-300000 |
| EE E | (W/m) 2 *j | - | |||
| eh n | (A/m) 2 *j | - | - | - | |
| ppe | (μW / cm 2) * h | - | - | - |
Bagi seluruh penduduk di bawah pendedahan berterusan, Ahli Parlimen berikut untuk kekuatan medan elektrik, V/m, telah ditubuhkan:
Julat frekuensi MHz
0,03-0,30........................................................... 25
0,3-3,0.............................................................. 15
3-30.................................................................. 10
30-300............................................................... 3*
300-300000...................................................... 10
* Kecuali stesen TV, alat kawalan jauh dibezakan mengikut
bergantung pada frekuensi dari 2.5 hingga 5 V/m.
Bilangan peranti yang beroperasi dalam julat frekuensi radio termasuk paparan video terminal komputer peribadi. Hari ini, komputer peribadi (PC) adalah aplikasi yang luas dalam pengeluaran, dalam penyelidikan saintifik, di institusi perubatan, di rumah, di universiti, sekolah dan juga tadika. Apabila digunakan dalam pengeluaran PC, bergantung kepada tugas teknologi, ia boleh menjejaskan tubuh manusia untuk masa yang lama (dalam satu hari bekerja). Dalam keadaan domestik, masa menggunakan PC tidak boleh dikawal sama sekali.
Untuk terminal paparan video PC (VDT), alat kawalan jauh EMI berikut dipasang (SanPiN 2.2.2.542-96 "Keperluan kebersihan untuk terminal paparan video, komputer elektronik peribadi dan organisasi kerja") - jadual. 5.12.
Jadual 5.12. Tahap maksimum EMP yang dibenarkan yang dijana oleh VDT
1Artikel ini membentangkan hasil kajian vektor dan medan magnet skalar bagi magnet kekal dan definisi perambatannya.
magnet kekal
elektromagnet
medan magnet vektor
medan magnet skalar.
2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analisis vektor dan permulaan kalkulus tensor. - M .: Sekolah tinggi, 1966.
3. Kumpyak D.E. Analisis vektor dan tensor: tutorial. - Tver: Tver Universiti Negeri, 2007. - 158 p.
4. McConnell A.J. Pengenalan kepada analisis tensor dengan aplikasi kepada geometri, mekanik dan fizik. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 hlm.
5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analisis vektor dan permulaan kalkulus tensor. - ed ke-3. - M .: Sekolah Tinggi, 1966.
magnet kekal. Medan magnet kekal.
Magnet- ini adalah badan yang mempunyai keupayaan untuk menarik objek besi dan keluli dan menolak beberapa yang lain disebabkan oleh tindakan medan magnet mereka. Garisan medan magnet melepasi dari kutub selatan magnet, dan keluar dari kutub utara (Rajah 1).
nasi. 1. Garisan medan magnet dan medan magnet
Magnet kekal ialah produk yang diperbuat daripada bahan magnet keras dengan aruhan magnet sisa tinggi yang mengekalkan keadaan kemagnetan untuk masa yang lama. Magnet kekal dihasilkan dalam pelbagai bentuk dan digunakan sebagai sumber medan magnet autonomi (tidak menggunakan tenaga) (Rajah 2).
Elektromagnet ialah peranti yang mencipta medan magnet apabila arus elektrik dilalui. Biasanya, elektromagnet terdiri daripada belitan teras inferromagnetik, yang memperoleh sifat magnet apabila arus elektrik melalui belitan.
nasi. 2. Magnet kekal
Dalam elektromagnet yang direka terutamanya untuk mencipta daya mekanikal, terdapat juga angker (bahagian litar magnet yang bergerak) yang menghantar daya.
Magnet kekal yang diperbuat daripada magnetit telah digunakan dalam perubatan sejak zaman purba. Ratu Cleopatra Mesir memakai azimat magnetik.
Di China purba, dalam Buku Imperial perubatan dalaman"Persoalan penggunaan batu magnet untuk pembetulan tenaga Qi dalam badan - "daya hidup" telah disentuh.
Teori kemagnetan pertama kali dikembangkan oleh ahli fizik Perancis André Marie Ampère. Menurut teorinya, kemagnetan besi dijelaskan oleh kewujudan arus elektrik yang beredar di dalam bahan tersebut. Ampere membuat laporan pertamanya mengenai hasil eksperimen pada mesyuarat Akademi Sains Paris pada musim luruh tahun 1820. Konsep "medan magnet" telah diperkenalkan ke dalam fizik oleh ahli fizik Inggeris Michael Faraday. Magnet berinteraksi melalui medan magnet, beliau juga memperkenalkan konsep garis magnet daya.
Medan magnet vektor
Medan vektor ialah pemetaan yang mengaitkan setiap titik ruang yang dipertimbangkan dengan vektor dengan permulaan pada titik itu. Sebagai contoh, vektor kelajuan angin dalam masa ini masa berbeza dari satu titik ke satu titik dan boleh diterangkan oleh medan vektor (Rajah 3).
Medan magnet skalar
Jika setiap titik M bagi kawasan ruang tertentu (paling kerap dimensi 2 atau 3) dikaitkan dengan beberapa (biasanya nyata) nombor u, maka kita katakan bahawa medan skalar diberikan di rantau ini. Dalam erti kata lain, medan skalar ialah fungsi yang memetakan Rn kepada R (fungsi skalar bagi titik dalam ruang).
Gennady Vasilyevich Nikolaev memberitahu dengan cara yang mudah, menunjukkan dan membuktikan pada eksperimen mudah kewujudan jenis kedua medan magnet, yang sains, atas sebab yang aneh, tidak dijumpai. Sejak zaman Ampère, terdapat andaian bahawa ia wujud. Dia memanggil medan yang ditemui oleh Nikolaev sebagai medan skalar, tetapi ia masih sering dipanggil dengan namanya. Nikolaev membawa gelombang elektromagnet kepada analogi lengkap dengan gelombang mekanikal biasa. Sekarang fizik menganggap gelombang elektromagnet sebagai melintang secara eksklusif, tetapi Nikolaev pasti dan membuktikan bahawa ia juga membujur atau skalar, dan ini adalah logik, kerana gelombang boleh merambat ke hadapan tanpa tekanan langsung, ia hanya tidak masuk akal. Menurut saintis itu, medan longitudinal disembunyikan oleh sains dengan sengaja, mungkin dalam proses penyuntingan teori dan buku teks. Ini dilakukan dengan niat yang mudah dan konsisten dengan potongan lain.
nasi. 3. Medan magnet vektor
Pemotongan pertama yang dibuat ialah kekurangan eter. Kenapa?! Kerana eter adalah tenaga, atau medium yang berada di bawah tekanan. Dan tekanan ini, jika proses itu disusun dengan betul, boleh digunakan sebagai sumber tenaga percuma!!! Pemotongan kedua ialah penyingkiran gelombang membujur, sebagai akibat daripada fakta bahawa jika eter adalah sumber tekanan, iaitu tenaga, maka jika hanya gelombang melintang ditambah di dalamnya, maka tiada tenaga bebas atau bebas boleh diperoleh, gelombang longitudinal diperlukan.
Kemudian pengenaan balas gelombang memungkinkan untuk mengepam keluar tekanan eter. Selalunya teknologi ini dipanggil titik sifar, yang secara amnya betul. Ia berada di sempadan sambungan tambah dan tolak (meningkat dan tekanan berkurangan), dengan pergerakan gelombang yang akan datang, anda boleh mendapatkan zon Bloch yang dipanggil atau penurunan sederhana medium (eter), di mana tenaga tambahan medium akan tertarik.
Kerja ini adalah percubaan untuk secara praktikal mengulangi beberapa eksperimen yang diterangkan dalam buku oleh G.V. Nikolaev "Elektrodinamik moden dan sebab-sebab paradoksnya" dan untuk menghasilkan semula penjana dan motor Stefan Marinov, sejauh mungkin di rumah.
Pengalaman G.V. Nikolaev dengan magnet: Kami menggunakan dua magnet bulat dari pembesar suara
Dua magnet rata yang terletak pada satah dengan kutub bertentangan. Mereka tertarik antara satu sama lain (Rajah 4), sementara itu, apabila mereka berserenjang (tanpa mengira orientasi kutub), tiada daya tarikan (hanya tork yang ada) (Rajah 5).
Sekarang mari kita potong magnet di tengah dan sambungkannya secara berpasangan dengan kutub yang berbeza, membentuk magnet saiz asal (Rajah 6).
Apabila magnet ini terletak dalam satah yang sama (Rajah 7), ia sekali lagi, sebagai contoh, akan tertarik antara satu sama lain, manakala dengan susunan berserenjang ia akan ditolak (Rajah 8). Dalam kes kedua, daya membujur yang bertindak di sepanjang garis potong satu magnet adalah tindak balas kepada daya melintang yang bertindak pada permukaan sisi magnet lain dan sebaliknya. Kewujudan daya longitudinal bercanggah dengan undang-undang elektrodinamik. Daya ini adalah hasil daripada tindakan medan magnet skalar yang terdapat di tempat di mana magnet dipotong. Magnet komposit sedemikian dipanggil siberian colia.
Telaga magnet ialah fenomena apabila medan magnet vektor menolak, dan medan magnet skalar menarik, dan jarak lahir di antara mereka.
Pautan bibliografi
Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. MAGNET KEKAL DAN MEDAN MAGNET KEKAL // Kejayaan sains semula jadi moden. - 2015. - No. 1-8. - S. 1355-1357;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (tarikh akses: 04/05/2019). Kami membawa perhatian anda kepada jurnal yang diterbitkan oleh rumah penerbitan "Academy of Natural History"
Apakah magnet kekal
Produk feromagnetik yang mampu mengekalkan kemagnetan sisa yang ketara selepas penyingkiran medan magnet luar dipanggil magnet kekal. Magnet kekal diperbuat daripada pelbagai logam, seperti: kobalt, besi, nikel, aloi logam nadir bumi (untuk magnet neodymium), serta daripada mineral semula jadi seperti magnetit.
Skop magnet kekal hari ini sangat luas, tetapi tujuannya pada asasnya sama di mana-mana - sebagai sumber medan magnet berterusan tanpa bekalan kuasa. Oleh itu, magnet adalah badan yang mempunyai sendiri.
Perkataan "magnet" berasal dari frasa Yunani, yang diterjemahkan sebagai "batu dari Magnesia", selepas nama kota Asia, di mana deposit magnetit, bijih besi magnetik, ditemui pada zaman dahulu. Dari sudut pandangan fizikal, magnet asas ialah elektron, dan sifat magnetik magnet biasanya ditentukan oleh momen magnet elektron yang membentuk bahan bermagnet.
Ciri-ciri bahagian penyahmagnetan bahan dari mana magnet kekal dibuat menentukan sifat magnet kekal: semakin tinggi daya paksaan Hc, dan semakin tinggi aruhan magnet sisa Br, semakin kuat dan lebih stabil magnet.
Daya paksaan (diterjemahkan secara literal daripada bahasa Latin - "daya pegangan") - ini diperlukan untuk penyahmagnetan lengkap bahan ferro atau ferrimagnetik. Oleh itu, lebih besar daya paksaan magnet tertentu, lebih tahan ia terhadap faktor penyahmagnetan.
Unit ukuran untuk daya paksaan ialah Ampere/meter. Dan, seperti yang anda ketahui, adalah kuantiti vektor, yang merupakan ciri kuasa medan magnet. Nilai ciri aruhan magnet sisa magnet kekal adalah kira-kira 1 Tesla.
Jenis dan sifat magnet kekal
ferit
Magnet ferit, walaupun rapuh, mempunyai rintangan kakisan yang baik, yang, pada harga yang rendah, menjadikannya yang paling biasa. Magnet sedemikian dibuat daripada aloi oksida besi dengan barium atau strontium ferit. Komposisi ini membolehkan bahan mengekalkan sifat magnetnya pada julat suhu yang luas - dari -30°C hingga +270°C.
Produk magnetik dalam bentuk cincin ferit, bar dan ladam digunakan secara meluas dalam industri dan dalam kehidupan seharian, dalam teknologi dan elektronik. Ia digunakan dalam sistem akustik, dalam penjana, dalam. Dalam industri automotif, magnet ferit dipasang di pemula, tingkap kuasa, sistem penyejukan dan kipas.
Magnet ferit dicirikan oleh daya paksaan kira-kira 200 kA/m dan aruhan magnet sisa kira-kira 0.4 Tesla. Secara purata, magnet ferit boleh bertahan dari 10 hingga 30 tahun.
Alnico (aluminium-nikel-kobalt)
Magnet kekal berdasarkan aloi aluminium, nikel dan kobalt dicirikan oleh rintangan suhu dan kestabilan yang tiada tandingan: mereka dapat mengekalkan sifat magnetnya pada suhu sehingga +550 ° C, walaupun ciri daya paksaan mereka agak kecil. Di bawah tindakan medan magnet yang agak kecil, magnet tersebut akan kehilangan sifat magnet asalnya.
Nilailah sendiri: daya paksaan biasa ialah kira-kira 50 kA/m dengan baki magnetisasi kira-kira 0.7 Tesla. Walau bagaimanapun, walaupun ciri ini, magnet Alnico sangat diperlukan untuk beberapa penyelidikan saintifik.
Kandungan tipikal aloi alnico yang sangat magnetik berkisar antara 7 hingga 10% aluminium, 12 hingga 15% nikel, 18 hingga 40% kobalt, dan 3 hingga 4% tembaga.
Lebih banyak kobalt, lebih tinggi aruhan tepu dan tenaga magnet aloi. Bahan tambahan dalam bentuk 2 hingga 8% titanium dan hanya 1% niobium menyumbang untuk mendapatkan daya paksaan yang lebih besar - sehingga 145 kA/m. Penambahan silikon 0.5 hingga 1% memastikan isotropi sifat magnetik.
Samariaceae
Jika anda memerlukan rintangan yang luar biasa terhadap kakisan, pengoksidaan dan suhu sehingga +350 ° C, maka aloi magnetik samarium dan kobalt adalah yang anda perlukan.
Dari segi kos, magnet samarium-kobalt lebih mahal daripada magnet neodymium kerana lebih terhad dan logam mahal- kobalt. Walau bagaimanapun, adalah dinasihatkan untuk menggunakannya sekiranya perlu dimensi minimum dan berat produk akhir.
Ini paling sesuai dalam kapal angkasa, teknologi penerbangan dan komputer, motor elektrik kecil dan gandingan magnet, dalam peranti dan peranti boleh pakai (jam tangan, fon kepala, telefon bimbit dan lain-lain.)
Oleh kerana rintangan kakisan khasnya, ia adalah magnet samarium yang digunakan dalam pembangunan strategik dan aplikasi ketenteraan. Motor elektrik, penjana, sistem pengangkat, kenderaan bermotor – magnet aloi samarium-kobalt yang kuat adalah sesuai untuknya persekitaran yang agresif dan keadaan operasi yang sukar. Daya paksaan adalah kira-kira 700 kA/m dengan aruhan magnet sisa kira-kira 1 Tesla.
neodymium
Magnet neodymium sangat diminati hari ini dan nampaknya paling menjanjikan. Aloi neodymium-besi-boron membolehkan anda mencipta magnet super untuk pelbagai kawasan daripada selak dan mainan kepada mesin angkat berkuasa.
Daya paksaan yang tinggi pada urutan 1000 kA/m dan kemagnetan baki tertib 1.1 Tesla membolehkan magnet kekal selama bertahun-tahun; selama 10 tahun, magnet neodymium kehilangan hanya 1% daripada kemagnetannya jika suhunya tidak beroperasi. keadaan tidak melebihi +80°C (untuk sesetengah gred sehingga +200°C). Oleh itu, magnet neodymium hanya mempunyai dua kelemahan - kerapuhan dan suhu operasi yang rendah.
Serbuk magnet bersama komponen pengikat membentuk magnet yang lembut, fleksibel dan ringan. Pengikat seperti vinil, getah, plastik atau akrilik membolehkan magnet pelbagai bentuk dan saiz.
Daya magnet, tentu saja, lebih rendah daripada bahan magnet tulen, tetapi kadangkala penyelesaian sedemikian diperlukan untuk mencapai matlamat luar biasa tertentu untuk magnet: dalam pengeluaran produk pengiklanan, dalam pembuatan pelekat boleh tanggal pada kereta, serta dalam pembuatan pelbagai alat tulis dan cenderamata.
Seperti kutub magnet menolak, dan kutub bertentangan menarik. Interaksi magnet dijelaskan oleh fakta bahawa mana-mana magnet mempunyai medan magnet, dan medan magnet ini berinteraksi antara satu sama lain. Apakah, sebagai contoh, sebab kemagnetan besi?
Menurut hipotesis saintis Perancis Ampère, terdapat unsur-unsur asas di dalam bahan tersebut. arus elektrik(Arus ampere), yang terbentuk kerana pergerakan elektron mengelilingi nukleus atom dan mengelilingi paksinya sendiri.
Apabila elektron bergerak, medan magnet asas timbul. Dan jika sekeping besi dimasukkan ke dalam medan magnet luar, maka semua medan magnet asas dalam besi ini berorientasikan dengan cara yang sama dalam medan magnet luar, membentuk medan magnet mereka sendiri sekeping besi. Jadi, jika medan magnet luaran yang digunakan cukup kuat, maka selepas ia dimatikan, sekeping besi akan menjadi magnet kekal.
Mengetahui bentuk dan kemagnetan magnet kekal membolehkan pengiraan menggantikannya dengan sistem arus magnetisasi elektrik yang setara. Penggantian sedemikian mungkin apabila mengira ciri-ciri medan magnet, dan apabila mengira daya yang bertindak pada magnet dari medan luar. Sebagai contoh, kita akan mengira daya interaksi dua magnet kekal.
Biarkan magnet mempunyai bentuk silinder nipis, mari kita nyatakan jejarinya sebagai r1 dan r2, ketebalan h1, h2, paksi magnet bertepatan, nyatakan jarak antara magnet z, kita akan menganggap bahawa ia adalah signifikan lebih banyak saiz magnet.
Kemunculan daya interaksi antara magnet dijelaskan cara tradisional: satu magnet mencipta medan magnet yang mempengaruhi magnet kedua.
Untuk mengira daya interaksi, marilah kita menggantikan magnet secara mental dengan kemagnetan seragam J1 dan J2 dengan arus bulat yang mengalir di sepanjang permukaan sisi silinder. Kekuatan arus ini akan dinyatakan dari segi kemagnetan magnet, dan jejarinya akan dianggap sama dengan jejari magnet.
Marilah kita menguraikan vektor aruhan B bagi medan magnet yang dicipta oleh magnet pertama di lokasi yang kedua kepada dua komponen: paksi, diarahkan sepanjang paksi magnet, dan jejari, berserenjang dengannya.
Untuk mengira jumlah daya yang bertindak pada gelang, adalah perlu untuk membahagikannya secara mental kepada elemen kecil IΔl dan merumuskan bertindak pada setiap elemen tersebut.
Menggunakan peraturan sebelah kiri, mudah untuk menunjukkan bahawa komponen paksi medan magnet membawa kepada kemunculan daya Ampère yang cenderung untuk meregangkan (atau memampatkan) cincin - jumlah vektor daya ini adalah sifar.
Kehadiran komponen jejari medan membawa kepada kemunculan daya Ampere yang diarahkan di sepanjang paksi magnet, iaitu, kepada tarikan atau tolakan mereka. Ia kekal untuk mengira daya Ampere - ini akan menjadi daya interaksi antara dua magnet.