Магнитното поле е специална форма на материя, която се създава от магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици) и която може да бъде открита чрез взаимодействието на магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици).

Опитът на Ерстед

Първите експерименти (извършени през 1820 г.), които показват, че има дълбока връзка между електрическите и магнитните явления, са експериментите на датския физик Х. Ерстед.

Магнитна стрелка, разположена в близост до проводник, се върти под определен ъгъл, когато токът в проводника е включен. Когато веригата се отвори, стрелката се връща в първоначалното си положение.

От опита на G. Oersted следва, че около този проводник има магнитно поле.

Опитът на Ампер
Два успоредни проводника, през които тече електрически ток, взаимодействат помежду си: те се привличат, ако теченията са в една и съща посока, и се отблъскват, ако теченията са в противоположна посока. Това се дължи на взаимодействието на магнитните полета, възникващи около проводниците.

Свойства магнитно поле

1. Материално, т.е. съществува независимо от нас и нашето знание за него.

2. Създадени от магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици)

3. Открива се чрез взаимодействие на магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици)

4. Действа върху магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици) с известна сила

5. В природата няма магнитни заряди. Не можете да разделите северния и южния полюс и да получите тяло с един полюс.

6. Причината, поради която телата имат магнитни свойства, е открита от френския учен Ампер. Ампер изложи заключението - магнитни свойствана всяко тяло се определят от затворени електрически токове вътре в него.

Тези токове представляват движението на електрони около орбитите в атома.

Ако равнините, в които циркулират тези токове, са разположени произволно една спрямо друга поради топлинното движение на молекулите, които изграждат тялото, тогава техните взаимодействия са взаимно компенсирани и тялото не проявява никакви магнитни свойства.

И обратно: ако равнините, в които се въртят електроните, са успоредни една на друга и посоките на нормалите към тези равнини съвпадат, тогава такива вещества усилват външното магнитно поле.

7. В магнитно поле действат магнитни сили в определени посоки, които се наричат ​​магнитни силови линии. С тяхна помощ можете удобно и ясно да покажете магнитното поле в конкретен случай.

За да се изобрази по-точно магнитното поле, беше договорено, че в онези места, където полето е по-силно, силовите линии трябва да бъдат показани по-плътни, т.е. по-близо един до друг. И обратно, на места, където полето е по-слабо, се показват по-малко полеви линии, т.е. по-рядко разположени.

8. Магнитното поле се характеризира с вектора на магнитната индукция.

Векторът на магнитната индукция е векторна величина, характеризираща магнитното поле.

Посоката на вектора на магнитната индукция съвпада с посоката на северния полюс на свободната магнитна стрелка в дадена точка.

Посоката на вектора на индукция на полето и силата на тока I са свързани с "правилото на десния винт (гимлет)":

ако завиете гилза по посока на тока в проводника, тогава посоката на скоростта на движение на края на дръжката му в дадена точка ще съвпадне с посоката на вектора на магнитната индукция в тази точка.

Магнитното поле е област от пространството, в която конфигурацията на бионите, предаватели на всички взаимодействия, представлява динамично, взаимно последователно въртене.

Посоката на действие на магнитните сили съвпада с оста на въртене на бионите, като се използва правилото на десния винт. Силовата характеристика на магнитното поле се определя от честотата на въртене на бионите. Колкото по-висока е скоростта на въртене, толкова по-силно поле. По-правилно би било магнитното поле да се нарече електродинамично, тъй като то възниква само при движение на заредени частици и действа само върху движещи се заряди.

Нека обясним защо магнитното поле е динамично. За да възникне магнитно поле, е необходимо бионите да започнат да се въртят и само движещ се заряд, който ще привлече един от полюсите на биона, може да ги накара да се въртят. Ако зарядът не се движи, тогава бионът няма да се върти.

Магнитно поле се образува само около електрически заряди, които са в движение. Ето защо магнитни и електрическо полеса едно цяло и заедно образуват електромагнитното поле.

Компонентите на магнитното поле са взаимосвързани и си влияят, като променят свойствата си.

• Свойства на магнитното поле:
• Възниква магнитно поле под въздействието на задвижващи заряди на електрически ток. Във всяка точка магнитното поле се характеризира с векторафизическо количество
• наречена магнитна индукция, която е сила, характерна за магнитно поле.
• Магнитното поле може да въздейства само върху магнити, проводници с ток и движещи се заряди.
• Магнитното поле може да бъде постоянно и променливо
• Магнитното поле се измерва само със специални инструменти и не може да се възприеме от човешките сетива.
• Магнитното поле е електродинамично, тъй като се генерира само от движението на заредени частици и засяга само зарядите, които са в движение.

Заредените частици се движат по перпендикулярна траектория.Размерът на магнитното поле зависи от скоростта на изменение на магнитното поле. Според тази характеристика има два вида магнитно поле: динамично магнитно поле и гравитационно магнитно поле.

Гравитационното магнитно поле възниква само в близост до елементарни частици и се формира в зависимост от структурните характеристики на тези частици.

Магнитен момент възниква, когато магнитно поле действа върху проводяща рамка. С други думи, магнитният момент е вектор, който се намира на линията, която минава перпендикулярно на рамката.

Вероятно няма човек, който поне веднъж да не се е замислял какво е магнитно поле. През цялата история те са се опитвали да го обяснят с ефирни вихри, странности, магнитни монополи и много други.

Всички знаем, че магнитите, обърнати един към друг с еднакви полюси, се отблъскват, а тези с противоположни полюси се привличат. Тази власт ще

Варирайте в зависимост от това колко далеч са двете части една от друга. Оказва се, че описваният обект създава около себе си магнетичен ореол. В същото време, когато две редуващи се полета с една и съща честота се наслагват, когато едното е изместено в пространството спрямо другото, се получава ефект, който обикновено се нарича "въртящо се магнитно поле".

Размерът на обекта, който се изследва, се определя от силата, с която един магнит се привлича към друг или към желязо. Съответно, колкото по-голямо е привличането, толкова повече поле. Силата може да се измери с помощта на обичайните средства за поставяне на малко парче желязо от едната страна и тежести от другата, предназначени да балансират метала срещу магнита.

За по-точно разбиране на темата трябва да проучите полетата:

Отговаряйки на въпроса какво е магнитно поле, струва си да кажем, че хората също го имат. В края на 1960 г. благодарение на интензивното развитие на физиката е създадена метър"САЛМАРИ". Действието му се обяснява със законите на квантовите явления. Това е чувствителен елемент на магнитометрите, използвани за изследване на магнитното поле и други

количества, например като

„SQUID“ бързо започва да се използва за измерване на полета, генерирани от живи организми и, разбира се, хора. Това даде тласък на развитието на нови области на изследване, основаващи се на интерпретацията на информацията, предоставена от такова устройство. Тази посока се нарича "биомагнетизъм".

Защо, когато се определя какво е магнитно поле, не са провеждани изследвания в тази област преди? Оказа се, че той е много слаб в организмите и измерването му е трудна физическа задача. Това се дължи на наличието на огромно количество магнитен шум в околното пространство. Поради това просто не е възможно да се отговори на въпроса какво представлява човешкото магнитно поле и да се изследва без използването на специализирани защитни мерки.

Такъв „ореол“ се появява около живия организъм поради три основни причини. Първо, благодарение на йонните точки, които се появяват в резултат на електрическата активност на клетъчните мембрани. Второ, поради наличието на феримагнитни малки частици, които попадат в тялото случайно или се въвеждат в тялото. Трето, когато външните магнитни полета се наслагват, резултатът е хетерогенна чувствителност на различни органи, което изкривява насложените сфери.

Основни свойства на магнитното поле

Свойства на магнитното поле

Магнитните явления са били известни още през древен свят. Компасът е изобретен преди повече от 4500 години. В Европа се появява около 12 век. нова ера. Въпреки това, едва през 19 век е открита връзката между електричеството и магнетизма и идеята за магнитно поле .

Първите експерименти (извършени през 1820 г.), които показват, че има дълбока връзка между електрическите и магнитните явления, са експериментите на датския физик Х. Ерстед. Тези експерименти показаха, че върху магнитна игла, разположена близо до проводник с ток, действат сили, които се стремят да я завъртят. През същата година френският физик А. Ампер наблюдава силовото взаимодействие на два проводника с токове и установява закона за взаимодействие на токовете.

Според съвременните концепции проводниците с ток упражняват сила един върху друг не пряко, а чрез заобикалящите ги магнитни полета.

Има специална форма на материята, единно цяло електромагнитно поле.

Магнитно поле- това е вид материя, чрез която се осъществява взаимодействието на движещи се електрически заряди.

Основни свойства на магнитното поле

1. Магнитно полесе създава:

· движещи се електрически заряди (проводник с електрически ток);

· намагнетизирани тела (магнити);

· променящо се във времето електрическо поле (магнитното поле ще бъде променливо).

2. Магнитно поленепрекъснато в пространството.

3. Магнитното поле се открива по ефекта му върху движението електрически заряди(електрически ток) или чрез въздействие върху намагнитизирани тела, независимо дали се движат или са в покой.

Електрическо поледейства като неподвижентака нататък движещи сесъдържа електрически заряди. Магнитно полеважи само за движещи сеВ това поле има електрически заряди.

Учените от 19 век се опитват да създадат теория на магнитното поле по аналогия с електростатиката, като въведат в внимание т.нар. магнитни зарядидва знака (например север Ни южна Сполюсите на магнитната стрелка). Опитът обаче показва, че изолирани магнитни заряди не съществуват.

тела, дълго времезапазващи магнитните свойства след отстраняване от външното поле се наричат постоянни магнити . Най-голяма притегателна сила имат краищата на магнита, които се наричат магнитни полюси (N – северна, S – южна и неутрална зона).

За изследване на магнитното поле използвайте:

· изпитвателна верига (малък затворен елемент от проводник, по който тече ток);

· магнитна игла (малък постоянен магнит).

Когато тестова верига или магнитна игла се поставят в изследваното магнитно поле, тя ги ориентира по определен начин.

Опитът показва, че максималната стойност на момента на сила M m, завъртаща тестовата верига, е пропорционална на площта S на веригата и силата на тока I в нея: M m ~ IS.

Величината p m = IS е модулът на т.нар магнитен моментверига с ток.

Самият магнитен момент е вектор: , където е единичният вектор, нормален към равнината на веригата, свързан с посоката на тока във веригата по правилото на десния винт.

Съотношението в дадена точка на полето остава постоянно и е силова характеристика на полето, наречена магнитна индукция .

Магнитната индукция е вектор, чиято посока съвпада с посоката на нормалата към равнината на изпитвателната верига с тока в положение на нейното стабилно равновесие или с посоката S → N на магнитната стрелка.

Силова характеристика на магнитното поле, аналог за електрическо поле.

Подобно на силовите линии в електростатиката може да се конструира линии на магнитна индукция , във всяка точка на който векторът е насочен по допирателна.

Линии на магнитна индукция на полета на постоянен магнит и намотка с ток.

Обърнете внимание на аналогията между магнитните полета на постоянен магнит и намотка с ток.

Магнитно поле на прав проводник, по който тече ток

Линиите на магнитната индукция са винаги затворени; Това означава, че магнитното поле няма източници - магнитни заряди. Силови полетапритежаващи това свойство се наричат вихър .

За магнитното поле е вярно принцип на суперпозиция: магнитната индукция на полето, създадено от няколко тока, е равна на векторната сума на индукционните полета на всеки от токовете поотделно:

За магнитните полета на постоянните магнити този въпрос е по-сложен, защото добавяне на втори силен магнитне само добавя, но и изкривява магнитното поле на първия магнит.

За характеризиране на магнитното поле във вакуум се въвежда още една величина, т.нар напрежение магнитно поле.

Силата на магнитното поле не зависи от свойствата на средата.

Силата на магнитното поле е векторно количество, което съвпада в хомогенна среда с посоката на вектора на магнитната индукция

Модулите на тези характеристики са свързани с релацията.

Източниците на магнитното поле са движещи се електрически заряди (токове) . В пространството около проводниците с ток възниква магнитно поле, точно както възниква електрическо поле в пространството около неподвижните електрически заряди. Магнитното поле на постоянните магнити също се създава от електрически микротокове, циркулиращи вътре в молекулите на веществото (хипотезата на Ампер).

За да се опише магнитното поле, е необходимо да се въведе силова характеристика на полето, подобна на вектора напреженияелектрическо поле. Тази характеристика е вектор на магнитна индукцияВекторът на магнитната индукция определя силите, действащи върху токове или движещи се заряди в магнитно поле.
Положителната посока на вектора се приема за посока от южен полюс S към северния полюс N на магнитна стрелка, разположена свободно в магнитно поле. По този начин, чрез изследване на магнитното поле, създадено от ток или постоянен магнит с помощта на малка магнитна игла, е възможно във всяка точка на пространството

За да се опише количествено магнитното поле, е необходимо да се посочи метод за определяне не само
посока на вектора, но и неговия модул Модулът на вектора на магнитната индукция е равен на отношението максимална стойност
Сила на Ампер, действаща върху прав проводник с ток, до силата на тока азв проводника и неговата дължина Δ л :

Силата на Ампер е насочена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция и посоката на тока, протичащ през проводника. За определяне на посоката на силата на Ампер обикновено се използва правило на лявата ръка: ако е поставен лява ръкатака че индукционните линии влизат в дланта, а протегнатите пръсти са насочени по течението, след това прибраните палецпоказва посоката на силата, действаща върху проводника.

Междупланетно магнитно поле

Ако междупланетното пространство беше вакуум, тогава единствените магнитни полета в него биха могли да бъдат само тези на Слънцето и планетите, както и поле от галактически произход, което се простира по спиралните ръкави на нашата Галактика. В този случай полетата на Слънцето и планетите в междупланетното пространство биха били изключително слаби.
Всъщност междупланетното пространство не е вакуум, а е изпълнено с йонизиран газ, излъчван от Слънцето (слънчев вятър). Концентрацията на този газ е 1-10 cm -3, типичните скорости са между 300 и 800 km/s, температурата е близо до 10 5 K (напомняме, че температурата на короната е 2 × 10 6 K).
слънчев вятър– изтичане на плазма от слънчевата корона в междупланетното пространство. На нивото на земната орбита средната скорост на частиците на слънчевия вятър (протони и електрони) е около 400 km/s, броят на частиците е няколко десетки на 1 cm3.

Английският учен Уилям Гилбърт, придворен лекар на кралица Елизабет, пръв през 1600 г. показва, че Земята е магнит, чиято ос не съвпада с оста на въртене на Земята. Следователно около Земята, както около всеки магнит, има магнитно поле. През 1635 г. Гелибранд открива, че магнитното поле на Земята се променя бавно, а Едмънд Халей провежда първото в света магнитно изследване на океаните и създава първите в света магнитни карти (1702 г.). През 1835 г. Гаус извършва сферичен хармоничен анализ на магнитното поле на Земята. Той създава първата в света магнитна обсерватория в Гьотинген.

Няколко думи за магнитните карти. Обикновено на всеки 5 години разпределението на магнитното поле на земната повърхност се представя чрез магнитни карти на три или повече магнитни елемента. На всяка от тези карти са начертани изолинии, по които даден елемент има постоянна стойност. Линиите с еднаква деклинация D се наричат ​​изогони, наклоните I се наричат ​​изоклини, а величините с обща сила B се наричат ​​изодинамични линии или изодини. Изомагнитните линии на елементите H, Z, X и Y се наричат ​​съответно изолинии на хоризонталните, вертикалните, северните или източните компоненти.

Да се ​​върнем към чертежа. Той показва кръг с ъглов радиус 90° - d, който описва положението на Слънцето върху земната повърхност. Дъгата на голямата окръжност, начертана през точка P и геомагнитния полюс B, пресича тази окръжност в точките H' n и H' m, които показват съответно позицията на Слънцето в моментите на геомагнитно пладне и геомагнитна полунощ на точка P. Тези моментите зависят от географската ширина на точка P. Позиции Слънцето в местния истински пладне и полунощ са обозначени съответно с точки H n и H m. Когато d е положителен (лято в северното полукълбо), тогава сутрешната половина на геомагнитния ден не е равна на вечерта. На високи географски ширини геомагнитното време може да бъде много различно от истинското или средното време през по-голямата част от деня.
Говорейки за времето и координатните системи, нека поговорим и за отчитането на ексцентричността на магнитния дипол. Ексцентричният дипол се движи бавно навън (на север и запад) от 1836 г. Пресякъл ли е екваториалната равнина? около 1862 г. Радиалната му траектория се намира в района на остров Гилбърт в Тихия океан

ДЕЙСТВИЕ НА МАГНИТНОТО ПОЛЕ ВЪРХУ ТОК

Във всеки сектор скоростта на слънчевия вятър и плътността на частиците варират систематично. Наблюденията на ракетите показват, че и двата параметъра рязко нарастват на границата на сектора. В края на втория ден след преминаване на границата на сектора, плътността много бързо, а след това, след два-три дни, бавно започва да се увеличава. Скоростта на слънчевия вятър бавно намалява на втория или третия ден след достигане на своя пик. Секторната структура и отбелязаните вариации в скоростта и плътността са тясно свързани с магнитосферните смущения. Секторната структура е доста стабилна, така че цялата структура на потока се върти със Слънцето за поне няколко слънчеви оборота, преминавайки над Земята приблизително на всеки 27 дни.