Un champ magnétique est une forme particulière de matière créée par des aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement) et qui peut être détectée par l'interaction d'aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement).

L'expérience d'Oersted

Les premières expériences (réalisées en 1820) qui ont montré qu'il existe un lien profond entre les phénomènes électriques et magnétiques ont été celles du physicien danois H. Oersted.

Une aiguille magnétique située à proximité d'un conducteur tourne d'un certain angle lorsque le courant dans le conducteur est activé. Lorsque le circuit est ouvert, la flèche revient à sa position initiale.

De l'expérience de G. Oersted il résulte qu'il existe un champ magnétique autour de ce conducteur.

L'expérience d'Ampère
Deux conducteurs parallèles à travers lesquels circule courant électrique, interagissent les uns avec les autres : ils s'attirent si les courants sont dans le même sens, et se repoussent si les courants sont dans le sens opposé. Cela se produit en raison de l'interaction des champs magnétiques générés autour des conducteurs.

Propriétés champ magnétique

1. Matériellement, c'est-à-dire existe indépendamment de nous et de nos connaissances à son sujet.

2. Créé par des aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement)

3. Détecté par l'interaction des aimants, des conducteurs avec le courant (particules chargées en mouvement)

4. Agit sur les aimants, les conducteurs porteurs de courant (particules chargées en mouvement) avec une certaine force

5. Il n’y a pas de charges magnétiques dans la nature. Vous ne pouvez pas séparer les pôles nord et sud et obtenir un corps avec un seul pôle.

6. La raison pour laquelle les corps ont des propriétés magnétiques a été découverte par le scientifique français Ampère. Ampère a avancé la conclusion - propriétés magnétiques de tout corps sont déterminés par des courants électriques fermés à l’intérieur de celui-ci.

Ces courants représentent le mouvement des électrons autour des orbites d’un atome.

Si les plans dans lesquels circulent ces courants sont situés de manière aléatoire les uns par rapport aux autres en raison du mouvement thermique des molécules qui composent le corps, alors leurs interactions se compensent mutuellement et le corps ne présente aucune propriété magnétique.

Et vice versa : si les plans dans lesquels tournent les électrons sont parallèles les uns aux autres et que les directions des normales à ces plans coïncident, alors ces substances renforcent le champ magnétique externe.

7. Les forces magnétiques agissent dans un champ magnétique dans certaines directions, appelées lignes de force magnétiques. Avec leur aide, vous pouvez afficher facilement et clairement le champ magnétique dans un cas particulier.

Afin de représenter plus précisément le champ magnétique, il a été convenu qu'aux endroits où le champ est plus fort, les lignes de champ devraient être représentées plus denses, c'est-à-dire plus proches les uns des autres. Et vice versa, aux endroits où le champ est plus faible, moins de lignes de champ sont affichées, c'est-à-dire moins fréquemment localisés.

8. Le champ magnétique est caractérisé par le vecteur induction magnétique.

Le vecteur induction magnétique est une grandeur vectorielle caractérisant le champ magnétique.

La direction du vecteur induction magnétique coïncide avec la direction du pôle nord de l'aiguille magnétique libre en un point donné.

La direction du vecteur d'induction de champ et l'intensité du courant I sont liées par la « règle de la vis droite (vrille) » :

si vous vissez une vrille dans le sens du courant dans le conducteur, alors la direction de la vitesse de déplacement de l'extrémité de son manche en un point donné coïncidera avec la direction du vecteur induction magnétique en ce point.

Un champ magnétique est une région de l’espace dans laquelle la configuration des bions, émetteurs de toutes les interactions, représente une rotation dynamique et mutuellement cohérente.

La direction d'action des forces magnétiques coïncide avec l'axe de rotation des bions en utilisant la règle à vis droite. La force caractéristique du champ magnétique est déterminée par la fréquence de rotation des biones. Plus la vitesse de rotation est élevée, plus champ plus fort. Il serait plus correct d'appeler le champ magnétique électrodynamique, car il n'apparaît que lorsque des particules chargées se déplacent et n'agit que sur des charges en mouvement.

Expliquons pourquoi le champ magnétique est dynamique. Pour qu’un champ magnétique se forme, il est nécessaire que les bions commencent à tourner, et seule une charge en mouvement qui attirera l’un des pôles du bion pourra les faire tourner. Si la charge ne bouge pas, le bion ne tournera pas.

Un champ magnétique se forme uniquement autour de charges électriques en mouvement. C'est pourquoi magnétique et champ électrique sont solidaires et forment ensemble le champ électromagnétique.

Les composants du champ magnétique sont interconnectés et s’influencent mutuellement, modifiant ainsi leurs propriétés.

• Propriétés du champ magnétique :
• Un champ magnétique apparaît sous l’influence de charges motrices de courant électrique. En tout point, le champ magnétique est caractérisé par le vecteur grandeur physique
• appelée induction magnétique, qui est une force caractéristique d’un champ magnétique.
• Un champ magnétique ne peut affecter que les aimants, les conducteurs porteurs de courant et les charges en mouvement.
• Le champ magnétique peut être de type constant et variable
• Le champ magnétique est mesuré uniquement par des instruments spéciaux et ne peut être perçu par les sens humains.
• Le champ magnétique est électrodynamique, car il est généré uniquement par le mouvement de particules chargées et n'affecte que les charges en mouvement.

Les particules chargées se déplacent selon une trajectoire perpendiculaire. La taille du champ magnétique dépend de la vitesse de variation du champ magnétique. Selon cette caractéristique, il existe deux types de champ magnétique : le champ magnétique dynamique et le champ magnétique gravitationnel.

Le champ magnétique gravitationnel apparaît uniquement à proximité des particules élémentaires et se forme en fonction des caractéristiques structurelles de ces particules.

Un moment magnétique se produit lorsqu'un champ magnétique agit sur une trame conductrice. En d’autres termes, le moment magnétique est un vecteur situé sur la ligne perpendiculaire au repère.

Il n’y a probablement personne qui n’ait pas réfléchi au moins une fois à ce qu’est un champ magnétique. Tout au long de l’histoire, ils ont tenté de l’expliquer par des vortex éthérés, des bizarreries, des monopoles magnétiques et bien plus encore.

Nous savons tous que les aimants qui se font face et dont les pôles sont identiques se repoussent, tandis que ceux dont les pôles sont opposés s’attirent. Ce pouvoir

Varie en fonction de la distance entre les deux parties. Il s'avère que l'objet décrit crée un halo magnétique autour de lui. En même temps, lorsque deux champs alternatifs de même fréquence se superposent, lorsque l'un est décalé dans l'espace par rapport à l'autre, on obtient un effet communément appelé « champ magnétique tournant ».

La taille de l'objet étudié est déterminée par la force avec laquelle un aimant est attiré vers un autre ou vers le fer. En conséquence, plus l'attraction est grande, plus plus de champ. La force peut être mesurée en utilisant les moyens habituels consistant à placer un petit morceau de fer d'un côté et des poids de l'autre, conçus pour équilibrer le métal contre l'aimant.

Pour une compréhension plus précise du sujet, vous devez étudier les domaines :

En répondant à la question de savoir ce qu'est un champ magnétique, il convient de dire que les humains en possèdent également. Fin 1960, grâce au développement intensif de la physique, il est créé mètre"CALMAR." Son action s'explique par les lois des phénomènes quantiques. C'est un élément sensible des magnétomètres utilisés pour étudier le champ magnétique et autres

quantités, par exemple, comme

« SQUID » a rapidement commencé à être utilisé pour mesurer les champs générés par les organismes vivants et, bien sûr, par les humains. Cela a donné une impulsion au développement de nouveaux domaines de recherche basés sur l'interprétation des informations fournies par un tel dispositif. Cette direction est appelée « biomagnétisme ».

Pourquoi, lors de la détermination de ce qu'est un champ magnétique, aucune étude n'a-t-elle été réalisée dans ce domaine auparavant ? Il s’est avéré qu’il est très faible dans les organismes et que sa mesure est une tâche physique difficile. Cela est dû à la présence d’une énorme quantité de bruit magnétique dans l’espace environnant. Par conséquent, il n'est tout simplement pas possible de répondre à la question de savoir ce qu'est le champ magnétique humain et de l'étudier sans recourir à des mesures de protection spécialisées.

Un tel « halo » apparaît autour d’un organisme vivant pour trois raisons principales. Tout d’abord, grâce aux points ioniques qui apparaissent suite à l’activité électrique des membranes cellulaires. Deuxièmement, en raison de la présence de minuscules particules ferrimagnétiques qui pénètrent accidentellement ou sont introduites dans le corps. Troisièmement, lorsque des champs magnétiques externes se superposent, il en résulte une susceptibilité hétérogène des différents organes, ce qui déforme les sphères superposées.

Propriétés de base d'un champ magnétique

Propriétés du champ magnétique

Les phénomènes magnétiques étaient connus dès monde antique. La boussole a été inventée il y a plus de 4 500 ans. Il est apparu en Europe vers le XIIe siècle. nouvelle ère. Cependant, ce n'est qu'au XIXe siècle que le lien entre l'électricité et le magnétisme a été découvert et que l'idée de champ magnétique .

Les premières expériences (réalisées en 1820) qui ont montré qu'il existe un lien profond entre les phénomènes électriques et magnétiques ont été celles du physicien danois H. Oersted. Ces expériences ont montré qu'une aiguille magnétique située à proximité d'un conducteur porteur de courant est soumise à des forces qui tendent à la faire tourner. La même année, le physicien français A. Ampère observe l'interaction de force de deux conducteurs avec des courants et établit la loi d'interaction des courants.

Selon les concepts modernes, les conducteurs porteurs de courant exercent une force les uns sur les autres, non pas directement, mais à travers les champs magnétiques qui les entourent.

Il existe une forme particulière de matière, un tout unique champ électromagnétique.

Champ magnétique- c'est un type de matière à travers lequel se produit l'interaction de charges électriques en mouvement.

Propriétés de base d'un champ magnétique

1. Champ magnétique est créé :

· charges électriques en mouvement (conducteur avec courant électrique) ;

· corps magnétisés (aimants) ;

· un champ électrique variable dans le temps (le champ magnétique sera variable).

2. Champ magnétique continue dans l'espace.

3. Le champ magnétique est détecté par son effet sur le mouvement charges électriques(courant électrique) ou par effet sur des corps magnétisés, qu'ils soient en mouvement ou au repos.

Champ électrique agit comme immobile bientôt mobile il contient des charges électriques. Champ magnétique ne s'applique qu'à mobile Il existe des charges électriques dans ce domaine.

Les scientifiques du XIXe siècle ont tenté de créer une théorie du champ magnétique par analogie avec l'électrostatique, en introduisant ce qu'on appelle charges magnétiques deux signes (par exemple, nord N et du sud S pôles de l'aiguille magnétique). Cependant, l’expérience montre qu’il n’existe pas de charges magnétiques isolées.

des corps, longue durée conservant les propriétés magnétiques après retrait du champ externe sont appelés aimants permanents . Les extrémités de l'aimant ont la plus grande force d'attraction, appelée pôles magnétiques (N – nord, S – sud et zone neutre).

Pour étudier le champ magnétique, utilisez :

· circuit de test (petit élément fermé d'un conducteur transportant du courant) ;

· aiguille magnétique (petit aimant permanent).

Lorsqu'un circuit de test ou une aiguille magnétique est placé dans le champ magnétique étudié, il les oriente d'une certaine manière.

L'expérience montre que la valeur maximale du moment de force M m faisant tourner le circuit d'essai est proportionnelle à la surface S du circuit et à l'intensité du courant I qu'il contient : M m ~ IS.

La quantité p m = IS est le module de ce qu'on appelle moment magnétique circuit avec courant.

Le moment magnétique lui-même est un vecteur : , où est le vecteur unitaire normal au plan du circuit, associé à la direction du courant dans le circuit par la règle de la vis droite.

Le rapport en un point donné du champ reste constant et constitue une force caractéristique du champ, appelée induction magnétique .

L'induction magnétique est un vecteur dont la direction coïncide avec la direction de la normale au plan du circuit de test avec le courant dans la position de son équilibre stable, ou avec la direction S → N de l'aiguille magnétique.

Caractéristique d'intensité du champ magnétique, analogique pour champ électrique.

Semblable aux lignes de force en électrostatique, on peut construire lignes d'induction magnétique , en chaque point duquel le vecteur est dirigé selon une tangente.

Lignes d'induction magnétique des champs d'un aimant permanent et d'une bobine avec courant.

Faites attention à l'analogie entre les champs magnétiques d'un aimant permanent et une bobine avec courant.

Champ magnétique d'un conducteur droit transportant du courant

Les lignes d'induction magnétique sont toujours fermées ; elles ne se cassent nulle part. Cela signifie que le champ magnétique n'a pas de sources - de charges magnétiques. Champs de force ayant cette propriété sont appelés vortex .

Pour le champ magnétique c'est vrai principe de superposition: l'induction magnétique du champ créé par plusieurs courants est égale à la somme vectorielle des champs d'induction de chacun des courants séparément :

Pour les champs magnétiques des aimants permanents, cette question est plus compliquée car en ajoutant une seconde aimant puissant non seulement ajoute, mais déforme également le champ magnétique du premier aimant.

Pour caractériser le champ magnétique dans le vide, une autre grandeur est introduite, appelée tension champ magnétique.

L'intensité du champ magnétique ne dépend pas des propriétés du milieu.

L'intensité du champ magnétique est une quantité vectorielle qui coïncide dans un milieu homogène avec la direction du vecteur induction magnétique

Les modules de ces caractéristiques sont liés par la relation.

Les sources du champ magnétique sont mobile charges électriques (courants) . Un champ magnétique apparaît dans l’espace entourant les conducteurs porteurs de courant, tout comme un champ électrique apparaît dans l’espace entourant les charges électriques stationnaires. Le champ magnétique des aimants permanents est également créé par des microcourants électriques circulant à l'intérieur des molécules d'une substance (hypothèse d'Ampère).

Pour décrire le champ magnétique, il faut introduire une force caractéristique du champ, similaire au vecteur tensions champ électrique. Cette caractéristique est vecteur d'induction magnétique Le vecteur induction magnétique détermine les forces agissant sur les courants ou les charges en mouvement dans un champ magnétique.
La direction positive du vecteur est considérée comme la direction de pôle Sud S au pôle nord N d'une aiguille magnétique librement positionnée dans un champ magnétique. Ainsi, en examinant le champ magnétique créé par un courant ou un aimant permanent à l'aide d'une petite aiguille magnétique, il est possible en tout point de l'espace

Afin de décrire quantitativement le champ magnétique, il est nécessaire d'indiquer une méthode permettant de déterminer non seulement
direction du vecteur mais aussi son moduleLe module du vecteur induction magnétique est égal au rapport valeur maximale
Force ampère agissant sur un conducteur droit avec courant, à l'intensité du courant je dans le conducteur et sa longueur Δ je :

La force Ampère est dirigée perpendiculairement au vecteur d’induction magnétique et à la direction du courant circulant dans le conducteur. Pour déterminer la direction de la force Ampère, on utilise généralement règle de la main gauche: si placé main gauche de sorte que les lignes d'induction pénètrent dans la paume et que les doigts tendus soient dirigés le long du courant, puis les rétractés pouce indique la direction de la force agissant sur le conducteur.

Champ magnétique interplanétaire

Si l’espace interplanétaire était un vide, alors les seuls champs magnétiques qui s’y trouvent pourraient être ceux du Soleil et des planètes, ainsi qu’un champ d’origine galactique qui s’étend le long des bras spiraux de notre Galaxie. Dans ce cas, les champs du Soleil et des planètes dans l’espace interplanétaire seraient extrêmement faibles.
En fait, l’espace interplanétaire n’est pas un vide, mais est rempli de gaz ionisé émis par le Soleil (vent solaire). La concentration de ce gaz est de 1-10 cm -3, les vitesses typiques sont comprises entre 300 et 800 km/s, la température est proche de 10 5 K (rappelons que la température de la couronne est de 2×10 6 K).
vent solaire– sortie de plasma de la couronne solaire vers l'espace interplanétaire. Au niveau de l'orbite terrestre, la vitesse moyenne des particules du vent solaire (protons et électrons) est d'environ 400 km/s, le nombre de particules est de plusieurs dizaines pour 1 cm 3.

Le scientifique anglais William Gilbert, médecin de la cour de la reine Elizabeth, fut le premier à démontrer en 1600 que la Terre est un aimant dont l'axe ne coïncide pas avec l'axe de rotation de la Terre. Par conséquent, autour de la Terre, comme autour de tout aimant, il existe un champ magnétique. En 1635, Gellibrand découvrit que le champ magnétique terrestre changeait lentement et Edmund Halley réalisa la première étude magnétique des océans au monde et créa les premières cartes magnétiques du monde (1702). En 1835, Gauss réalisa une analyse harmonique sphérique du champ magnétique terrestre. Il a créé le premier observatoire magnétique au monde à Göttingen.

Quelques mots sur les cartes magnétiques. Généralement, tous les 5 ans, la répartition du champ magnétique à la surface de la Terre est représentée par des cartes magnétiques de trois éléments magnétiques ou plus. Sur chacune de ces cartes sont tracées des isolignes le long desquelles un élément donné a une valeur constante. Les lignes de déclinaison égale D sont appelées isogones, les inclinaisons I sont appelées isoclines et les grandeurs de force totale B sont appelées lignes isodynamiques ou isodines. Les lignes isomagnétiques des éléments H, Z, X et Y sont appelées respectivement isolignes des composantes horizontale, verticale, nord ou est.

Revenons au dessin. Il montre un cercle d'un rayon angulaire de 90° - d, qui décrit la position du Soleil sur la surface de la Terre. L'arc de grand cercle passant par le point P et le pôle géomagnétique B coupe ce cercle aux points H' n et H' m, qui indiquent respectivement la position du Soleil aux instants de midi géomagnétique et de minuit géomagnétique du point P. Ces derniers les instants dépendent de la latitude du point P. Positions Le soleil à midi et minuit vrais locaux sont indiqués respectivement par les points H n et H m. Lorsque d est positif (l'été dans l'hémisphère nord), alors la moitié du matin de la journée géomagnétique n'est pas égale à la moitié du soir. Aux hautes latitudes, l’heure géomagnétique peut être très différente de l’heure réelle ou moyenne pendant la majeure partie de la journée.
Parlant de systèmes de temps et de coordonnées, parlons aussi de la prise en compte de l'excentricité du dipôle magnétique. Le dipôle excentrique dérive lentement vers l’extérieur (nord et ouest) depuis 1836. A-t-il traversé le plan équatorial ? vers 1862. Sa trajectoire radiale se situe dans la zone de l'île Gilbert dans l'océan Pacifique

EFFET DU CHAMP MAGNÉTIQUE SUR LE COURANT

Au sein de chaque secteur, la vitesse du vent solaire et la densité des particules varient systématiquement. Les observations de fusées montrent que les deux paramètres augmentent fortement à la limite du secteur. A la fin du deuxième jour après le passage de la limite du secteur, la densité augmente très rapidement, puis, au bout de deux ou trois jours, elle commence lentement à augmenter. La vitesse du vent solaire diminue lentement le deuxième ou le troisième jour après avoir atteint son apogée. La structure du secteur et les variations constatées de vitesse et de densité sont étroitement liées aux perturbations magnétosphériques. La structure du secteur est assez stable, de sorte que la structure entière du cours d'eau tourne avec le Soleil pendant au moins plusieurs révolutions solaires, passant au-dessus de la Terre environ tous les 27 jours.