Określane jest pole magnetyczne. Stałe pole magnetyczne
Tak jak ładunek elektryczny w spoczynku działa na inny ładunek poprzez pole elektryczne, prąd elektryczny działa na inny prąd przez pole magnetyczne . Działanie pola magnetycznego na magnesy trwałe sprowadza się do oddziaływania na ładunki poruszające się w atomach substancji i tworzące mikroskopijne prądy kołowe.
Doktryna elektromagnetyzm w oparciu o dwa założenia:
- pole magnetyczne działa na poruszające się ładunki i prądy;
- wokół prądów i poruszających się ładunków powstaje pole magnetyczne.
Oddziaływanie magnesów
Trwały magnes(lub igła magnetyczna) jest zorientowana wzdłuż magnetycznego południka Ziemi. Koniec wskazujący północ nazywa się biegun północny(N) a przeciwny koniec to biegun południowy(S). Zbliżając do siebie dwa magnesy, zauważamy, że ich podobne bieguny odpychają się, a przeciwległe przyciągają ( Ryż. jeden ).
Jeśli rozdzielimy bieguny, przecinając magnes trwały na dwie części, okaże się, że każdy z nich również będzie miał dwa bieguny, czyli będzie magnesem trwałym ( Ryż. 2 ). Oba bieguny - północny i południowy - są nierozłączne, równe.
Pole magnetyczne wytworzone przez Ziemię lub magnesy trwałe jest przedstawiane, podobnie jak pole elektryczne, za pomocą magnetycznych linii sił. Obraz linii pola magnetycznego dowolnego magnesu można uzyskać, umieszczając na nim arkusz papieru, na który jednorodną warstwę wylewa się opiłki żelaza. Wchodząc w pole magnetyczne trociny są namagnesowane - każdy z nich ma biegun północny i południowy. Przeciwległe bieguny mają tendencję do zbliżania się do siebie, ale zapobiega temu tarcie trocin o papier. Jeśli dotkniesz papieru palcem, tarcie zmniejszy się, a opiłki będą przyciągane do siebie, tworząc łańcuchy reprezentujące linie pola magnetycznego.
Na Ryż. 3 pokazuje położenie w polu bezpośredniego magnesu trocin oraz małe strzałki magnetyczne wskazujące kierunek linii pola magnetycznego. W tym kierunku bierze się kierunek północnego bieguna igły magnetycznej.
Doświadczenie Oersteda. Prąd pola magnetycznego 
W początek XIX w. duński naukowiec Ersted zrobił ważne odkrycie, odkrywanie działanie prądu elektrycznego na magnesy trwałe . W pobliżu igły magnetycznej umieścił długi drut. Kiedy prąd przepływał przez drut, strzałka obracała się, starając się być do niego prostopadła ( Ryż. cztery ). Można to wytłumaczyć pojawieniem się pola magnetycznego wokół przewodnika.
Linie magnetyczne siły pola wytworzonego przez bezpośredni przewodnik z prądem są koncentrycznymi okręgami umieszczonymi w płaszczyźnie prostopadłej do niego, ze środkami w punkcie, przez który przepływa prąd ( Ryż. 5 ). Kierunek linii jest określony przez właściwą regułę śrubową:
Jeśli śruba zostanie obrócona w kierunku linii pola, przesunie się w kierunku prądu w przewodzie .
Charakterystyczna siła pola magnetycznego wynosi wektor indukcji magnetycznej B . W każdym punkcie jest skierowany stycznie do linii pola. Linie pola elektrycznego zaczynają się na ładunkach dodatnich i kończą na ładunkach ujemnych, a siła działająca w tym polu na ładunek jest skierowana stycznie do linii w każdym z jej punktów. W przeciwieństwie do pola elektrycznego linie pola magnetycznego są zamknięte, co wynika z braku „ładunków magnetycznych” w przyrodzie.
Pole magnetyczne prądu zasadniczo nie różni się od pola wytwarzanego przez magnes trwały. W tym sensie analogiem płaskiego magnesu jest długi solenoid - zwój drutu, którego długość jest znacznie większa niż jego średnica. Schemat linii stworzonego przez niego pola magnetycznego, przedstawiony na: Ryż. 6 , podobnie jak w przypadku magnesu płaskiego ( Ryż. 3 ). Kółka oznaczają odcinki drutu tworzące uzwojenie elektromagnesu. Prądy płynące przez przewód od obserwatora są oznaczone krzyżykami, a prądy w kierunku przeciwnym - w stronę obserwatora - kropkami. Te same oznaczenia są akceptowane dla linii pola magnetycznego, gdy są one prostopadłe do płaszczyzny rysunku ( Ryż. 7 a, b).
Kierunek prądu w uzwojeniu elektromagnesu i kierunek linii pola magnetycznego w jego wnętrzu są również powiązane prawą regułą śrubową, która w tym przypadku jest sformułowana w następujący sposób:
Jeśli spojrzysz wzdłuż osi elektrozaworu, to prąd płynący w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wytwarza w nim pole magnetyczne, którego kierunek pokrywa się z kierunkiem ruchu prawej śruby ( Ryż. osiem )
Opierając się na tej zasadzie, łatwo się domyślić, że elektrozawór pokazany na Ryż. 6 , jego prawy koniec to biegun północny, a jego lewy koniec to biegun południowy.
Pole magnetyczne wewnątrz elektrozaworu jest jednorodne - wektor indukcji magnetycznej ma tam stałą wartość (B = const). Pod tym względem elektrozawór jest podobny do płaskiego kondensatora, wewnątrz którego powstaje równomierne pole elektryczne.
Siła działająca w polu magnetycznym na przewodnik z prądem
Ustalono eksperymentalnie, że w polu magnetycznym na przewodnik przewodzący prąd działa siła. W polu jednorodnym prostoliniowy przewodnik o długości l, przez który przepływa prąd I, umieszczony prostopadle do wektora pola B, doświadcza siły: F = I l B .
Kierunek siły jest określony zasada lewej ręki:
Jeśli cztery wyciągnięte palce lewej ręki są umieszczone w kierunku prądu w przewodzie, a dłoń jest prostopadła do wektora B, to odłóż na bok kciuk wskazuje kierunek siły działającej na przewodnik (Ryż. 9 ).
Należy zauważyć, że siła działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym nie jest skierowana stycznie do jego linii sił, jak siła elektryczna, ale prostopadle do nich. Na przewodnik znajdujący się wzdłuż linii siły nie ma wpływu siła magnetyczna.
Równanie F = IlB pozwala podać ilościową charakterystykę indukcji pola magnetycznego.
Nastawienie 
nie zależy od właściwości przewodnika i charakteryzuje samo pole magnetyczne.
Moduł wektora indukcji magnetycznej B jest liczbowo równy sile działającej na umieszczony prostopadle do niego przewód o jednostkowej długości, przez który płynie prąd o natężeniu jednego ampera.
W układzie SI jednostką indukcji pola magnetycznego jest tesla (T):
Pole magnetyczne. Tabele, wykresy, wzory
(Oddziaływanie magnesów, doświadczenie Oersteda, wektor indukcji magnetycznej, kierunek wektora, zasada superpozycji. Graficzna reprezentacja pól magnetycznych, linie indukcji magnetycznej. Strumień magnetyczny, charakterystyka energetyczna pola. Siły magnetyczne, siła Ampera, siła Lorentza. Ruch naładowanych cząstek w polu magnetycznym Własności magnetyczne materii, hipoteza Ampère'a)
Jeśli do cewki przewodzącej prąd zostanie włożony utwardzony pręt stalowy, wtedy inaczej Żelazny pręt nie rozmagnesowuje się po wyłącz i długi czas zachowuje namagnesowanie.
Ciała, które utrzymują namagnesowanie przez długi czas, nazywane są magnesami trwałymi lub po prostu magnesami.
Francuski naukowiec Ampère wyjaśnił magnetyzację żelaza i stali prądami elektrycznymi, które krążą wewnątrz każdej cząsteczki tych substancji. W czasach Ampere nic nie było wiadomo o budowie atomu, więc natura prądów molekularnych pozostawała nieznana. Teraz wiemy, że w każdym atomie znajdują się ujemnie naładowane cząstki-elektrony, które podczas swojego ruchu wytwarzają pola magnetyczne i powodują namagnesowanie żelaza i. stać się.
Magnesy mogą mieć różnorodne kształty. Rysunek 290 przedstawia magnesy łukowe i paskowe.
Te miejsca magnesu, w których znajdują się najsilniejsze działania magnetyczne nazywane są biegunami magnesu(ryc. 291). Każdy magnes, jak znana nam igła magnetyczna, z konieczności ma dwa bieguny; północna (N) i południowa (S).
Przybliżając magnes do przedmiotów wykonanych z różnych materiałów, można stwierdzić, że magnes przyciąga bardzo niewiele z nich. Dobrze żeliwo, stal, żelazo przyciąga magnes oraz niektóre stopy, znacznie słabsze - nikiel i kobalt.
Magnesy naturalne występują w przyrodzie (ryc. 292) - ruda żelaza (tzw. magnetyczna ruda żelaza). bogate depozyty na Uralu mamy magnetyczną rudę żelaza, na Ukrainie, w Karelskiej Autonomicznej Socjalistycznej Republice Radzieckiej, obwodzie kurskim iw wielu innych miejscach.
Żelazo, stal, nikiel, kobalt i niektóre inne stopy uzyskują właściwości magnetyczne w obecności magnetycznej rudy żelaza. Magnetyczna ruda żelaza pozwoliła ludziom po raz pierwszy zapoznać się z właściwości magnetyczne tel.
Jeśli igła magnetyczna zostanie zbliżona do innej podobnej strzałki, obrócą się i zostaną ustawione przeciwnie do siebie biegunami (ryc. 293). Strzała oddziałuje również z dowolnym magnesem. Przyciągając magnes do biegunów igły magnetycznej, zauważysz, że północny biegun strzały jest odpychany od północnego bieguna magnesu i przyciągany do bieguna południowego. Biegun południowy strzały jest odpychany przez biegun południowy magnesu i przyciągany przez biegun północny.
Na podstawie opisanych doświadczeń, wyciągnij następujący wniosek; różne nazwy Bieguny magnetyczne przyciągają i podobnie jak bieguny odpychają.
Oddziaływanie magnesów tłumaczy się tym, że wokół każdego magnesu znajduje się pole magnetyczne. Pole magnetyczne jednego magnesu działa na inny magnes i odwrotnie, pole magnetyczne drugiego magnesu działa na pierwszy magnes.
Za pomocą opiłków żelaza można zorientować się w polu magnetycznym magnesów trwałych. Rysunek 294 daje wyobrażenie o polu magnetycznym magnesu sztabkowego. Zarówno linie magnetyczne pola magnetycznego prądu, jak i linie magnetyczne pola magnetycznego magnesu są liniami zamkniętymi. Na zewnątrz magnesu linie magnetyczne wychodzą z bieguna północnego magnesu i wchodzą na biegun południowy, zamykając się wewnątrz magnesu.
Rysunek 295, a pokazuje magnetyczne linie pola magnetycznego dwóch magnesów, zwrócone do siebie tymi samymi biegunami, a na rysunku 295, b - dwa magnesy skierowane do siebie przeciwległymi biegunami. Rysunek 296 przedstawia linie magnetyczne pola magnetycznego magnesu łukowatego.
Wszystkie te zdjęcia są łatwe do przeżycia.
Pytania. 1. Jaka jest różnica w namagnesowaniu prądem kawałka żelaza i kawałka stali? 2, Jakie ciała są nazywane magnesami trwałymi? 3. Jak Ampere wyjaśnił magnetyzację żelaza? 4. Jak teraz możemy wyjaśnić molekularne prądy Ampère? 5. Jak nazywa się bieguny magnetyczne magnesu? 6. Którą ze znanych Ci substancji przyciąga magnes? 7. Jak oddziałują ze sobą bieguny magnesów? 8. Jak określić bieguny namagnesowanego pręta stalowego za pomocą igły magnetycznej? 9. Jak można zorientować się w polu magnetycznym magnesu? 10. Jakie są linie magnetyczne pola magnetycznego magnesu?
Źródła stałe pola magnetyczne (PMF) miejsca pracy to magnesy trwałe, elektromagnesy, wysokoprądowe systemy prądu stałego (linie przesyłowe prądu stałego, wanny elektrolityczne itp.).
Magnesy trwałe i elektromagnesy są szeroko stosowane w oprzyrządowaniu, podkładkach magnetycznych do dźwigów, separatorach magnetycznych, magnetycznych urządzeniach do uzdatniania wody, generatorach magnetohydrodynamicznych (MHD), jądrowym rezonansie magnetycznym (NMR) i elektronowym rezonansie paramagnetycznym (EPR), a także w praktyce fizjoterapeutycznej.
Główne parametry fizyczne charakteryzujące PMF to natężenie pola (N), strumień magnetyczny (F) i indukcja magnetyczna (V). W układzie SI jednostką miary natężenia pola magnetycznego jest amper na metr (A/m), strumień magnetyczny - Weber (Wb ), indukcja magnetyczna (indukcja magnetyczna) - tesla (Tl ).
Ujawniono zmiany w stanie zdrowia osób pracujących ze źródłami PMF. Najczęściej zmiany te objawiają się w postaci dystonii wegetatywnej, zespołów astenowegetatywnych i obwodowych wazowegetatywnych lub ich kombinacji.
Zgodnie z normą obowiązującą w naszym kraju („Maksymalne dopuszczalne poziomy ekspozycji na stałe pola magnetyczne podczas pracy z urządzeniami magnetycznymi i materiałami magnetycznymi” nr 1742-77) natężenie PMF w miejscach pracy nie powinno przekraczać 8 kA / m (10 mT). Dopuszczalne poziomy PMF zalecane przez Międzynarodowy Komitet ds. Promieniowania Niejonizującego (1991) są zróżnicowane w zależności od przypadku, miejsca narażenia i czasu pracy. Dla profesjonalistów: 0,2 Tl - przy ekspozycji na cały dzień pracy (8 godzin); 2 Tl - o krótkotrwałym działaniu na organizm; 5 Tl - z krótkotrwałym wpływem na dłonie. Dla populacji poziom ciągłej ekspozycji na PMF nie powinien przekraczać 0,01 T.
Źródła RF EMP są szeroko stosowane w wielu różnych branżach Gospodarka narodowa. Służą do przesyłania informacji na odległość (nadawanie, łączność radiotelefoniczna, telewizja, radar itp.). W przemyśle promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu fal radiowych wykorzystywane jest do nagrzewania indukcyjnego i dielektrycznego materiałów (hartowanie, topienie, lutowanie, spawanie, natryskiwanie metali, nagrzewanie wewnętrznych części metalowych urządzeń elektropróżniowych podczas pompowania, suszenie drewna, podgrzewanie tworzyw sztucznych, klejenie tworzywa sztuczne, obróbka cieplna produkty żywieniowe itd.). EMR jest szeroko stosowany w badania naukowe(radiospektroskopia, radioastronomia) i medycyna (fizjoterapia, chirurgia, onkologia). W wielu przypadkach promieniowanie elektromagnetyczne występuje jako boczny niewykorzystany czynnik, na przykład w pobliżu napowietrznych linii energetycznych (OL), podstacji transformatorowych, urządzeń elektrycznych, w tym domowych. Główne źródła promieniowania EMF RF w środowisko służą jako systemy antenowe stacji radarowych (RLS), radiostacji i stacji radiowych, w tym mobilnych systemów radiowych i napowietrznych linii energetycznych.
Organizm ludzki i zwierzęcy jest bardzo wrażliwy na działanie RF EMF.
Narządy i układy krytyczne obejmują: centralny system nerwowy, oczy, gonady, a według niektórych autorów układ krwiotwórczy. Efekt biologiczny tych promieniowania zależy od długości fali (lub częstotliwości promieniowania), trybu generowania (ciągły, pulsacyjny) oraz warunków ekspozycji organizmu (stała, przerywana; ogólna, lokalna; intensywność; czas trwania). Należy zauważyć, że aktywność biologiczna zmniejsza się wraz ze wzrostem długości fali (lub malejącą częstotliwością) promieniowania. Najbardziej aktywne są pasma centi-, decy- i metrowe. Urazy spowodowane RF EMR mogą być ostre lub przewlekłe. Ostre powstają pod działaniem znacznych natężeń promieniowania cieplnego. Są niezwykle rzadkie - w razie wypadku lub rażącego naruszenia przepisów bezpieczeństwa na radarze. Do profesjonalne warunki bardziej charakterystyczne są zmiany przewlekłe, które wykrywa się z reguły po kilku latach pracy z mikrofalowymi źródłami EMR.
Główny dokumenty normatywne które regulują dopuszczalne poziomy narażenia na RF EMR to: GOST 12.1.006 - 84 „SSBT. Pola elektromagnetyczne częstotliwości radiowych.
Dopuszczalne poziomy "i SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" promieniowanie elektromagnetyczne pasmo częstotliwości radiowej”. Normalizują one ekspozycję energetyczną (EE) dla pól elektrycznych (E) i magnetycznych (H) oraz gęstość strumienia energii (PEF) dla dnia roboczego (tabela 5.11).
Tabela 5.11.
Maksymalne dopuszczalne poziomy (MPL) na dzień roboczy dla pracowników
Z EMI RF
| Parametr | Pasma częstotliwości, MHz | ||||
| Nazwa | jednostka miary | 0,003-3 | 3-30 | 30-300 | 300-300000 |
| EE E | (W/m) 2 *h | - | |||
| uh nie | (A/m) 2 *h | - | - | - | |
| ppe | (μW/cm2) * h | - | - | - |
Dla całej populacji poddanej ciągłej ekspozycji ustalono następujące MP dla natężenia pola elektrycznego V/m:
Zakres częstotliwości MHz
0,03-0,30........................................................... 25
0,3-3,0.............................................................. 15
3-30.................................................................. 10
30-300............................................................... 3*
300-300000...................................................... 10
* Z wyjątkiem stacji telewizyjnych, których piloty różnią się w zależności od
w zależności od częstotliwości od 2,5 do 5 V/m.
Liczba urządzeń pracujących w zakresie częstotliwości radiowych obejmuje wyświetlacze wideo terminali komputerów osobistych. Obecnie komputery osobiste (PC) są szerokie zastosowanie w produkcji, w badaniach naukowych, w placówkach medycznych, w domu, na uniwersytetach, w szkołach, a nawet przedszkolach. Wykorzystywane do produkcji komputerów osobistych, w zależności od zadań technologicznych, mogą oddziaływać na organizm człowieka przez długi czas (w ciągu dnia roboczego). W warunkach domowych czas korzystania z komputera nie jest w ogóle kontrolowany.
Dla terminali wideo PC (VDT) instalowane są następujące piloty EMI (SanPiN 2.2.2.542-96 „Wymagania higieniczne dla terminali wideo, komputerów osobistych i organizacji pracy”) - tabela. 5.12.
Tabela 5.12. Maksymalne dopuszczalne poziomy EMP generowane przez VDT
1W artykule przedstawiono wyniki badań wektorowych i skalarnych pól magnetycznych magnesów trwałych oraz definicję ich propagacji.
trwały magnes
elektromagnes
wektorowe pole magnetyczne
skalarne pole magnetyczne.
2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analiza wektorowa i początki rachunku tensorowego. - M .: Wyższa Szkoła, 1966.
3. Kumpyak D.E. Analiza wektorowa i tensorowa: instruktaż. - Twer: Twer Uniwersytet stanowy, 2007. - 158 s.
4. McConnell A.J. Wprowadzenie do analizy tensorowej z zastosowaniami w geometrii, mechanice i fizyce. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 s.
5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analiza wektorowa i początki rachunku tensorowego. - 3 wyd. - M .: Szkoła Wyższa, 1966.
magnesy trwałe. Stałe pole magnetyczne.
Magnes- są to ciała, które mają zdolność przyciągania przedmiotów z żelaza i stali oraz odpychania innych dzięki działaniu ich pola magnetycznego. Linie pola magnetycznego przechodzą od bieguna południowego magnesu i wychodzą z bieguna północnego (ryc. 1).
Ryż. 1. Linie magnesu i pola magnetycznego
Magnes trwały to produkt wykonany z materiału magnetycznie twardego o wysokiej szczątkowej indukcji magnetycznej, który długo utrzymuje stan namagnesowania. Magnesy trwałe są produkowane w różnych kształtach i są wykorzystywane jako autonomiczne (nie zużywające energii) źródła pola magnetycznego (rys. 2).
Elektromagnes to urządzenie, które wytwarza pole magnetyczne, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny. Zazwyczaj elektromagnes składa się z uzwojenia rdzenia inferromagnetycznego, który uzyskuje właściwości magnesu, gdy przez uzwojenie przepływa prąd elektryczny.
Ryż. 2. Magnes trwały
W elektromagnesach zaprojektowanych głównie do wytwarzania siły mechanicznej znajduje się również zwora (ruchoma część obwodu magnetycznego), która przenosi siłę.
Magnesy trwałe wykonane z magnetytu były stosowane w medycynie od czasów starożytnych. Królowa Egiptu Kleopatra nosiła magnetyczny amulet.
W starożytnych Chinach, w Cesarskiej Księdze medycyna wewnętrzna„Poruszono kwestię wykorzystania kamieni magnetycznych do korekcji energii Qi w ciele – „żywej siły”.
Teoria magnetyzmu została po raz pierwszy opracowana przez francuskiego fizyka André Marie Ampère. Zgodnie z jego teorią, namagnesowanie żelaza tłumaczy się istnieniem prądów elektrycznych, które krążą wewnątrz substancji. Ampere sporządził swoje pierwsze raporty o wynikach eksperymentów na spotkaniu Paryskiej Akademii Nauk jesienią 1820 roku. Pojęcie „pola magnetycznego” zostało wprowadzone do fizyki przez: angielski fizyk Michael Faraday. Magnesy oddziałują poprzez pole magnetyczne, wprowadził też pojęcie magnetycznych linii siły.
Wektorowe pole magnetyczne
Pole wektorowe to odwzorowanie, które wiąże każdy punkt rozważanej przestrzeni z wektorem z początkiem w tym punkcie. Na przykład wektor prędkości wiatru w ten moment czas zmienia się w zależności od punktu i można go opisać polem wektorowym (rys. 3).
Skalarne pole magnetyczne
Jeśli każdy punkt M danego obszaru przestrzeni (najczęściej wymiaru 2 lub 3) jest powiązany z jakąś (zwykle rzeczywistą) liczbą u, to mówimy, że w tym obszarze dane jest pole skalarne. Innymi słowy, pole skalarne to funkcja, która odwzorowuje Rn na R (funkcja skalarna punktu w przestrzeni).
Giennadij Wasiljewicz Nikołajew opowiada w prosty sposób, pokazuje i udowadnia na prostych eksperymentach istnienie drugiego rodzaju pola magnetycznego, którego nauka z dziwnego powodu nie znalazła. Od czasów Ampère istnieje założenie, że istnieje. Pole odkryte przez Nikołajewa nazwał polem skalarnym, ale nadal często nazywa się je jego imieniem. Nikołajew przyniósł fale elektromagnetyczne do pełnej analogii ze zwykłymi falami mechanicznymi. Teraz fizyka uważa fale elektromagnetyczne za wyłącznie poprzeczne, ale Nikołajew jest pewien i udowadnia, że są one również podłużne lub skalarne, co jest logiczne, ponieważ fala może rozchodzić się do przodu bez bezpośredniego nacisku, jest to po prostu absurd. Według naukowca pole podłużne zostało celowo ukryte przez naukę, być może w trakcie redagowania teorii i podręczników. Zostało to zrobione z prostym zamiarem i zgodne z innymi cięciami.
Ryż. 3. Wektorowe pole magnetyczne
Pierwszym wykonanym cięciem był brak eteru. Czemu?! Ponieważ eter jest energią lub medium znajdującym się pod ciśnieniem. A to ciśnienie, jeśli proces jest odpowiednio zorganizowany, może być wykorzystane jako darmowe źródło energii!!! Drugim cięciem było usunięcie fali podłużnej, w wyniku tego, że jeśli eter jest źródłem ciśnienia, czyli energii, to jeśli doda się do niego tylko fale poprzeczne, to nie może być żadnej energii swobodnej ani swobodnej. uzyskana, wymagana jest fala podłużna.
Wtedy przeciwnałożenie fal umożliwia wypompowanie ciśnienia eteru. Często ta technologia nazywana jest punktem zerowym, co jest ogólnie poprawne. Znajduje się na granicy połączenia plusa i minusa (wzrost i obniżone ciśnienie), wraz z nadchodzącym ruchem fal można uzyskać tzw. strefę Blocha lub proste zanurzenie ośrodka (eteru), gdzie zostanie przyciągnięta dodatkowa energia ośrodka.
Praca jest próbą praktycznego powtórzenia niektórych eksperymentów opisanych w książce G.V. Nikołajewa „Współczesna elektrodynamika i przyczyny jej paradoksalności” oraz odtworzenia generatora i silnika Stefana Marinova, w miarę możliwości w domu.
Doświadczenie G.V. Nikolaev z magnesami: Użyliśmy dwóch okrągłych magnesów z głośników
Dwa płaskie magnesy umieszczone na płaszczyźnie o przeciwnych biegunach. Są one przyciągane do siebie (rys. 4), natomiast gdy są prostopadłe (niezależnie od orientacji biegunów), nie ma siły przyciągania (obecny jest tylko moment obrotowy) (rys. 5).
Teraz przetnijmy magnesy w środku i połączmy je parami o różnych biegunach, tworząc magnesy oryginalnej wielkości (rys. 6).
Gdy magnesy te znajdują się w tej samej płaszczyźnie (rys. 7), ponownie będą się np. przyciągać do siebie, podczas gdy w układzie prostopadłym będą już odpychane (rys. 8). W tym drugim przypadku siły wzdłużne działające wzdłuż linii cięcia jednego magnesu są reakcją na działające na niego siły poprzeczne powierzchnie boczne kolejny magnes i odwrotnie. Istnienie siły podłużnej jest sprzeczne z prawami elektrodynamiki. Siła ta jest wynikiem działania skalarnego pola magnetycznego występującego w miejscu przecięcia magnesów. Taki magnes kompozytowy nazywa się colia syberyjska.
Studnia magnetyczna to zjawisko, w którym wektorowe pole magnetyczne odpycha się, a skalarne pole magnetyczne przyciąga i powstaje między nimi odległość.
Link bibliograficzny
Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. MAGNESY TRWAŁE I TRWAŁE POLA MAGNETYCZNE // Sukcesy współczesnych nauk przyrodniczych. - 2015 r. - nr 1-8. - S. 1355-1357;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (data dostępu: 04.05.2019). Zwracamy uwagę na czasopisma wydawane przez wydawnictwo „Akademia Historii Naturalnej”
Co to jest magnes stały
Produkt ferromagnetyczny zdolny do zachowania znacznego namagnesowania szczątkowego po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego nazywany jest magnesem trwałym. Magnesy trwałe wykonywane są z różnych metali, takich jak: kobalt, żelazo, nikiel, stopy metali ziem rzadkich (do magnesów neodymowych), a także z naturalnych minerałów, takich jak magnetyty.
Zakres magnesów trwałych jest dziś bardzo szeroki, ale ich przeznaczenie jest zasadniczo takie samo wszędzie - jako źródło stałego pola magnetycznego bez zasilania. Tak więc magnes jest ciałem, które ma swoje własne.
Samo słowo „magnes” pochodzi od greckiego wyrażenia, które tłumaczy się jako „kamień z Magnezji”, od nazwy azjatyckiego miasta, w którym w starożytności odkryto złoża magnetytu, magnetycznej rudy żelaza. Z fizycznego punktu widzenia magnes elementarny jest elektronem, a właściwości magnetyczne magnesów są na ogół określane przez momenty magnetyczne elektronów tworzących namagnesowany materiał.
Charakterystyki sekcji demagnetyzującej materiału, z którego wykonany jest magnes trwały, określają właściwości magnesu trwałego: im większa siła koercji Hc i im wyższa szczątkowa indukcja magnetyczna Br, tym silniejszy i stabilniejszy magnes.
Siła przymusu (dosłownie przetłumaczona z łaciny - „siła trzymająca”) - jest niezbędna do całkowitego rozmagnesowania substancji ferro- lub ferrimagnetycznej. Zatem im większą siłę przymusu ma dany magnes, tym bardziej jest odporny na czynniki demagnetyzujące.
Jednostką miary siły przymusu jest Amper/metr. A, jak wiesz, jest wielkością wektorową, która jest charakterystyką mocy pola magnetycznego. Charakterystyczna wartość szczątkowej indukcji magnetycznej magnesów trwałych wynosi około 1 Tesli.
Rodzaje i właściwości magnesów trwałych
ferryt
Magnesy ferrytowe, choć kruche, mają dobrą odporność na korozję, co przy niskiej cenie czyni je najbardziej powszechnymi. Takie magnesy są wykonane ze stopu tlenku żelaza z ferrytem baru lub strontu. Taka kompozycja pozwala materiałowi zachować swoje właściwości magnetyczne w szerokim zakresie temperatur - od -30°C do +270°C.
Produkty magnetyczne w postaci pierścieni ferrytowych, prętów i podków znajdują szerokie zastosowanie zarówno w przemyśle, jak iw życiu codziennym, w technice i elektronice. Stosowane są w systemach akustycznych, w generatorach, m.in. W przemyśle motoryzacyjnym magnesy ferrytowe są instalowane w rozrusznikach, elektrycznych szybach, układach chłodzenia i wentylatorach.
Magnesy ferrytowe charakteryzują się siłą koercji około 200 kA/m i szczątkową indukcją magnetyczną około 0,4 Tesli. Średnio magnes ferrytowy może trwać od 10 do 30 lat.
Alnico (aluminium-nikiel-kobalt)
Magnesy trwałe na bazie stopu aluminium, niklu i kobaltu charakteryzują się niezrównaną odpornością na temperaturę i stabilnością: są w stanie utrzymać swoje właściwości magnetyczne w temperaturach do +550 ° C, chociaż charakterystyczna dla nich siła koercji jest stosunkowo niewielka. Pod wpływem stosunkowo niewielkiego pola magnetycznego magnesy takie stracą swoje pierwotne właściwości magnetyczne.
Oceń sam: typowa siła przymusu wynosi około 50 kA/m przy szczątkowym namagnesowaniu około 0,7 Tesli. Jednak pomimo tej cechy magnesy Alnico są niezbędne do niektórych badań naukowych.
Typowa zawartość wysoce magnetycznych stopów alnico wynosi od 7 do 10% aluminium, od 12 do 15% niklu, od 18 do 40% kobaltu i od 3 do 4% miedzi.
Im więcej kobaltu, tym wyższa indukcja nasycenia i energia magnetyczna stopu. Dodatki w postaci od 2 do 8% tytanu i tylko 1% niobu przyczyniają się do uzyskania większej siły koercji - do 145 kA/m. Dodatek 0,5 do 1% krzemu zapewnia izotropię właściwości magnetycznych.
Samariaceae
Jeśli potrzebujesz wyjątkowej odporności na korozję, utlenianie i temperatury do +350 ° C, to potrzebujesz magnetycznego stopu samaru i kobaltu.
Pod względem kosztów magnesy samarowo-kobaltowe są droższe niż magnesy neodymowe ze względu na rzadsze i drogi metal- kobalt. Wskazane jest jednak korzystanie z nich w razie potrzeby minimalne wymiary i waga produktów końcowych.
Jest to najbardziej celowe w statkach kosmicznych, lotnictwie i technologii komputerowej, miniaturowych silnikach elektrycznych i sprzężeniach magnetycznych, w urządzeniach i urządzeniach do noszenia (zegarki, słuchawki, telefony komórkowe itp.)
Ze względu na szczególną odporność na korozję, to właśnie magnesy samaru są wykorzystywane w strategicznym rozwoju i zastosowaniach wojskowych. Silniki elektryczne, generatory, systemy podnoszenia, pojazdy silnikowe – silny magnes ze stopu samarowo-kobaltowego jest idealny do agresywne środowiska i trudnych warunkach eksploatacyjnych. Siła koercji wynosi około 700 kA/m przy szczątkowej indukcji magnetycznej około 1 Tesli.
neodym
Magnesy neodymowe są dziś bardzo poszukiwane i wydają się być najbardziej obiecujące. Stop neodymowo-żelazowo-borowy umożliwia tworzenie super magnesów dla różne obszary od zatrzasków i zabawek po potężne maszyny do podnoszenia.
Wysoka siła koercji rzędu 1000 kA/m oraz namagnesowanie szczątkowe rzędu 1,1 Tesli pozwalają na przetrwanie magnesu przez wiele lat, przez 10 lat magnes neodymowy traci tylko 1% swojego namagnesowania, jeśli jego temperatura podczas pracy warunki nie przekraczają +80°C (dla niektórych gatunków do +200°C). Magnesy neodymowe mają więc tylko dwie wady - kruchość i niską temperaturę pracy.
Proszek magnetyczny wraz ze składnikiem wiążącym tworzy miękki, elastyczny i lekki magnes. Magnesy umożliwiają spoiwa takie jak winyl, guma, plastik czy akryl różne formy i rozmiary.
Siła magnetyczna jest oczywiście gorsza od czystego materiału magnetycznego, ale czasami takie rozwiązania są konieczne, aby osiągnąć pewne niezwykłe cele magnesów: w produkcji produktów reklamowych, w produkcji usuwalnych naklejek na samochody, a także w produkcja różnego rodzaju artykułów papierniczych i pamiątek.
Jak bieguny magnesów odpychają się, a przeciwne bieguny przyciągają. Oddziaływanie magnesów tłumaczy się tym, że każdy magnes ma pole magnetyczne, a te pola magnetyczne oddziałują ze sobą. Jaki jest na przykład powód namagnesowania żelaza?
Zgodnie z hipotezą francuskiego naukowca Ampère'a w substancji znajdują się elementy elementarne. prądy elektryczne(prądy amperowe), które powstają w wyniku ruchu elektronów wokół jąder atomów i wokół własnej osi.
Kiedy elektrony się poruszają, powstają elementarne pola magnetyczne. A jeśli kawałek żelaza zostanie wprowadzony w zewnętrzne pole magnetyczne, wówczas wszystkie elementarne pola magnetyczne w tym żelazie są zorientowane w ten sam sposób w zewnętrznym polu magnetycznym, formując własne pole magnetyczne kawałka żelaza. Tak więc, jeśli przyłożone zewnętrzne pole magnetyczne było wystarczająco silne, to po jego wyłączeniu kawałek żelaza stanie się magnesem trwałym.
Znajomość kształtu i namagnesowania magnesu trwałego pozwala w obliczeniach zastąpić go równoważnym układem prądów magnesujących. Taka zamiana jest możliwa zarówno przy obliczaniu charakterystyki pola magnetycznego, jak i przy obliczaniu sił działających na magnes z pola zewnętrznego. Na przykład obliczymy siłę oddziaływania dwóch magnesów trwałych.
Niech magnesy mają kształt cienkich walców, oznaczmy ich promienie jako r1 i r2, grubości h1, h2, osie magnesów pokrywają się, oznaczmy odległość między magnesami z, przyjmiemy, że jest znacząca więcej rozmiarów magnesy.
Wyjaśnienie pojawienia się siły oddziaływania między magnesami tradycyjny sposób: jeden magnes wytwarza pole magnetyczne, które oddziałuje na drugi magnes.
Aby obliczyć siłę oddziaływania, zastąpmy w myślach magnesy o równomiernym namagnesowaniu J1 i J2 kołowymi prądami płynącymi wzdłuż bocznej powierzchni cylindrów. Siła tych prądów będzie wyrażona w postaci namagnesowania magnesów, a ich promienie będą uważane za równe promieniom magnesów.
Rozłóżmy wektor indukcji B pola magnetycznego wytworzonego przez pierwszy magnes w położeniu drugiego na dwie składowe: osiową, skierowaną wzdłuż osi magnesu i promieniową, prostopadłą do niego.
Aby obliczyć całkowitą siłę działającą na pierścień, należy mentalnie podzielić go na małe elementy IΔl i zsumować działające na każdy taki element.
Stosując regułę lewej ręki, łatwo wykazać, że składowa osiowa pola magnetycznego prowadzi do pojawienia się sił Ampère'a, które mają tendencję do rozciągania (lub ściskania) pierścienia - suma wektorowa tych sił wynosi zero.
Obecność składowej promieniowej pola prowadzi do pojawienia się sił Ampera skierowanych wzdłuż osi magnesów, czyli do ich przyciągania lub odpychania. Pozostaje obliczyć siły Ampera - będą to siły oddziaływania między dwoma magnesami.