C'est un champ de force qui affecte charges électriques et sur les corps en mouvement et possédant un moment magnétique, quel que soit l'état de leur mouvement. Le champ magnétique fait partie du champ électrique champ magnétique.

Le courant de particules chargées ou les moments magnétiques des électrons dans les atomes créent un champ magnétique. En outre, un champ magnétique apparaît à la suite de certains changements temporaires du champ électrique.

Le vecteur d'induction du champ magnétique B est la principale force caractéristique du champ magnétique. En mathématiques, B = B (X,Y,Z) est défini comme un champ vectoriel. Ce concept sert à définir et à préciser le champ magnétique physique. En science, le vecteur d’induction magnétique est souvent simplement, par souci de concision, appelé champ magnétique. Évidemment, une telle application permet une certaine liberté d’interprétation de ce concept.

Une autre caractéristique du champ magnétique du courant est le potentiel vectoriel.

DANS littérature scientifique vous pouvez souvent trouver cela comme un principales caractéristiques champ magnétique, en l'absence d'environnement magnétique (vide), le vecteur de l'intensité du champ magnétique est considéré. Formellement, cette situation est tout à fait acceptable, puisque dans le vide le vecteur intensité du champ magnétique H et le vecteur induction magnétique B coïncident. Dans le même temps, le vecteur de l'intensité du champ magnétique dans un milieu magnétique n'a pas la même signification physique et constitue une quantité secondaire. Partant de là, avec l'égalité formelle de ces approches pour le vide, le point de vue systématique considère le vecteur d'induction magnétique est la principale caractéristique du champ magnétique du courant.

Le champ magnétique est certainement look spécial matière. Grâce à cette matière, une interaction se produit entre ceux qui possèdent un moment magnétique et les particules ou corps chargés en mouvement.

La théorie de la relativité restreinte considère les champs magnétiques comme une conséquence de l'existence des champs électriques eux-mêmes.

Ensemble, les champs magnétiques et électriques forment un champ électromagnétique. Manifestations champ électromagnétique est la lumière et les ondes électromagnétiques.

La théorie quantique des champs magnétiques considère l’interaction magnétique comme un cas distinct d’interaction électromagnétique. Il est porté par un boson sans masse. Un boson est un photon, une particule qui peut être considérée comme une excitation quantique d’un champ électromagnétique.

Un champ magnétique est généré soit par un courant de particules chargées, soit par un champ électrique se transformant dans l’espace-temps, soit par les propres moments magnétiques des particules. Pour une perception uniforme, les moments magnétiques des particules sont formellement réduits à des courants électriques.

Calcul de la valeur du champ magnétique.

Des cas simples permettent de calculer les valeurs du champ magnétique d'un conducteur parcouru de courant en utilisant la loi de Biot-Savart-Laplace, ou en utilisant le théorème de circulation. De la même manière, la valeur du champ magnétique peut être trouvée pour un courant arbitrairement réparti dans un volume ou un espace. Évidemment, ces lois s’appliquent à des champs magnétiques et électriques constants ou à évolution relativement lente. Autrement dit, dans les cas de magnétostatique. Plus cas complexes exiger le calcul de la valeur courant de champ magnétique selon les équations de Maxwell.

Manifestation de la présence d'un champ magnétique.

La principale manifestation du champ magnétique est l'influence sur les moments magnétiques des particules et des corps, sur les particules chargées en mouvement. Par la force de Lorentz est la force qui agit sur une particule chargée électriquement se déplaçant dans un champ magnétique. Cette force a une direction perpendiculaire constamment exprimée aux vecteurs v et B. Elle a également une valeur proportionnelle à la charge de la particule q, composante de la vitesse v, qui est perpendiculaire à la direction du vecteur champ magnétique B, et la grandeur qui exprime l'induction du champ magnétique force de B. Lorentz selon le Système international d'unités a l'expression suivante : F = q, dans le système d'unités SGH : F=q/c

Le produit vectoriel est indiqué entre crochets.

En raison de l'influence de la force de Lorentz sur les particules chargées se déplaçant le long d'un conducteur, un champ magnétique peut agir sur un conducteur porteur de courant. La force ampère est la force agissant sur un conducteur porteur de courant. Les composantes de cette force sont considérées comme des forces agissant sur des charges individuelles qui se déplacent à l'intérieur du conducteur.

Le phénomène d'interaction entre deux aimants.

Le phénomène de champ magnétique que l'on peut rencontrer dans la vie quotidienne, appelée interaction de deux aimants. Elle s'exprime dans la répulsion des pôles semblables les uns par rapport aux autres et dans l'attraction des pôles opposés. D'un point de vue formel, décrire l'interaction entre deux aimants comme l'interaction de deux monopôles est une idée assez utile, réalisable et pratique. Dans le même temps, une analyse détaillée montre qu’en réalité il ne s’agit pas d’une description tout à fait correcte du phénomène. La principale question qui reste sans réponse dans un tel modèle est de savoir pourquoi les monopoles ne peuvent pas être séparés. En fait, il a été prouvé expérimentalement que tout corps isolé ne possède pas de charge magnétique. De plus, ce modèle ne peut pas être appliqué au champ magnétique créé par un courant macroscopique.

De notre point de vue, il est correct de supposer que la force agissant sur un dipôle magnétique situé dans un champ inhomogène tend à le faire tourner de telle sorte que le moment magnétique du dipôle ait la même direction que le champ magnétique. Cependant, aucun aimant n’est soumis à la force totale de courant de champ magnétique uniforme. La force qui agit sur un dipôle magnétique avec un moment magnétique m s'exprime par la formule suivante :

.

La force agissant sur un aimant à partir d'un champ magnétique non uniforme est exprimée par la somme de toutes les forces déterminées par cette formule et agissant sur les dipôles élémentaires qui composent l'aimant.

Induction électromagnétique.

Si le flux du vecteur induction magnétique à travers un circuit fermé change avec le temps, une force électromotrice d'induction électromagnétique se forme dans ce circuit. Si le circuit est stationnaire, il est généré par un champ électrique vortex, qui résulte d'une modification du champ magnétique au fil du temps. Lorsque le champ magnétique ne change pas avec le temps et qu'il n'y a aucun changement de flux dû au mouvement de la boucle conductrice, alors la FEM est générée par la force de Lorentz.

Tout comme une charge électrique au repos agit sur une autre charge à travers un champ électrique, un courant électrique agit sur un autre courant à travers champ magnétique. L'effet d'un champ magnétique sur les aimants permanents se réduit à son effet sur les charges se déplaçant dans les atomes d'une substance et créant des courants circulaires microscopiques.

La doctrine de électromagnétisme sur la base de deux dispositions :

• le champ magnétique agit sur les charges et les courants en mouvement ;
• un champ magnétique apparaît autour des courants et des charges en mouvement.

Interaction magnétique

Aimant permanent(ou aiguille magnétique) est orientée le long du méridien magnétique terrestre. L'extrémité qui pointe vers le nord s'appelle pôle Nord(N), et l’extrémité opposée est pôle Sud(S). En rapprochant deux aimants l'un de l'autre, on constate que leurs pôles semblables se repoussent, et que leurs pôles dissemblables s'attirent ( riz. 1 ).

Si nous séparons les pôles en coupant un aimant permanent en deux parties, nous constaterons que chacune d'elles aura également deux pôles, c'est-à-dire sera un aimant permanent ( riz. 2 ). Les deux pôles – nord et sud – sont indissociables l’un de l’autre et disposent de droits égaux.

Le champ magnétique créé par la Terre ou les aimants permanents est représenté, comme un champ électrique, par des lignes de force magnétiques. Une image des lignes de champ magnétique d’un aimant peut être obtenue en plaçant dessus une feuille de papier sur laquelle de la limaille de fer est saupoudrée en une couche uniforme. Une fois dans un champ magnétique, la sciure devient magnétisée - chacune d'elles a un nord et pôles sud. Les pôles opposés ont tendance à se rapprocher, mais cela est empêché par le frottement de la sciure sur le papier. Si vous tapotez le papier avec votre doigt, la friction diminuera et les limailles seront attirées les unes vers les autres, formant des chaînes représentant des lignes de champ magnétique.

Sur riz. 3 montre l'emplacement de la sciure de bois et de petites flèches magnétiques dans le champ d'un aimant direct, indiquant la direction des lignes de champ magnétique. Cette direction est considérée comme la direction du pôle nord de l’aiguille magnétique.

L'expérience d'Oersted. Champ magnétique du courant

DANS début XIX V. scientifique danois Ørsted a fait découverte importante, ayant découvert action du courant électrique sur les aimants permanents . Il a placé un long fil près d'une aiguille magnétique. Lorsque le courant passait à travers le fil, la flèche tournait, essayant de se positionner perpendiculairement à celui-ci ( riz. 4 ). Cela pourrait s’expliquer par l’émergence d’un champ magnétique autour du conducteur.

Les lignes de champ magnétique créées par un conducteur droit transportant du courant sont des cercles concentriques situés dans un plan perpendiculaire à celui-ci, avec des centres au point par lequel passe le courant ( riz. 5 ). La direction des lignes est déterminée par la règle de la vis de droite :

Si la vis tourne dans le sens des lignes de champ, elle se déplacera dans le sens du courant dans le conducteur. .

La force caractéristique du champ magnétique est vecteur d'induction magnétique B . En chaque point, il est dirigé tangentiellement à la ligne de champ. Les lignes de champ électrique commencent par des charges positives et se terminent par des charges négatives, et la force agissant sur la charge dans ce champ est dirigée tangentiellement à la ligne en chaque point. Contrairement au champ électrique, les lignes du champ magnétique sont fermées, ce qui est dû à l’absence de « charges magnétiques » dans la nature.

Le champ magnétique d’un courant n’est fondamentalement pas différent du champ créé par un aimant permanent. En ce sens, un analogue d'un aimant plat est un long solénoïde - une bobine de fil dont la longueur est nettement supérieure à son diamètre. Le diagramme des lignes du champ magnétique créé par lui, présenté dans riz. 6 , est similaire à celui d'un aimant plat ( riz. 3 ). Les cercles indiquent les sections transversales du fil formant le bobinage du solénoïde. Les courants circulant dans le fil loin de l'observateur sont indiqués par des croix, et les courants dans la direction opposée - vers l'observateur - sont indiqués par des points. Les mêmes désignations sont également acceptées pour les lignes de champ magnétique lorsqu'elles sont perpendiculaires au plan du dessin ( riz. 7 une, b).

La direction du courant dans l'enroulement du solénoïde et la direction des lignes de champ magnétique à l'intérieur de celui-ci sont également liées par la règle de la vis droite, qui dans ce cas est formulée comme suit :

Si vous regardez le long de l'axe du solénoïde, le courant circulant dans le sens des aiguilles d'une montre y crée un champ magnétique dont la direction coïncide avec le sens de déplacement de la vis droite ( riz. 8 )

Sur la base de cette règle, il est facile de comprendre que le solénoïde illustré riz. 6 , le pôle nord est son extrémité droite et le pôle sud est sa gauche.

Le champ magnétique à l'intérieur du solénoïde est uniforme - le vecteur d'induction magnétique y a une valeur constante (B = const). À cet égard, le solénoïde est similaire à un condensateur à plaques parallèles, à l'intérieur duquel un champ électrique.

Force agissant dans un champ magnétique sur un conducteur porteur de courant

Il a été établi expérimentalement qu'une force agit sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique. Dans un champ uniforme, un conducteur droit de longueur l, traversé par un courant I, situé perpendiculairement au vecteur champ B, subit la force : F = je l B .

La direction de la force est déterminée règle de la main gauche:

Si les quatre doigts tendus de la main gauche sont placés dans le sens du courant dans le conducteur et que la paume est perpendiculaire au vecteur B, alors le doigt tendu pouce indique la direction de la force agissant sur le conducteur (riz. 9 ).

Il convient de noter que la force agissant sur un conducteur avec un courant dans un champ magnétique n'est pas dirigée tangentiellement à ses lignes de force, comme une force électrique, mais perpendiculairement à celles-ci. Un conducteur situé le long des lignes de force n'est pas affecté par la force magnétique.

Équation F = IlB donnons caractéristiques quantitatives induction du champ magnétique.

Attitude ne dépend pas des propriétés du conducteur et caractérise le champ magnétique lui-même.

L'amplitude du vecteur d'induction magnétique B est numériquement égale à la force agissant sur un conducteur d'unité de longueur situé perpendiculairement à celui-ci, à travers lequel circule un courant d'un ampère.

Dans le système SI, l'unité d'induction du champ magnétique est le tesla (T) :

Champ magnétique. Tableaux, diagrammes, formules

(Interaction des aimants, expérience d'Oersted, vecteur induction magnétique, direction vectorielle, principe de superposition. Image graphique champs magnétiques, lignes d'induction magnétique. Flux magnétique, caractéristiques énergétiques du champ. Forces magnétiques, force Ampère, force de Lorentz. Mouvement de particules chargées dans un champ magnétique. Propriétés magnétiques de la matière, hypothèse d'Ampère)

Sujet : Champ magnétique

Préparé par : Baygarashev D.M.

Vérifié par : Gabdullina A.T.

Champ magnétique

Si deux conducteurs parallèles sont connectés à une source de courant de manière à ce qu'un courant électrique les traverse, alors, selon la direction du courant qui les traverse, les conducteurs se repoussent ou s'attirent.

Une explication de ce phénomène est possible à partir de la position de l'émergence d'un type particulier de matière autour des conducteurs - un champ magnétique.

Les forces avec lesquelles interagissent les conducteurs porteurs de courant sont appelées magnétique.

Champ magnétique- il s'agit d'un type particulier de matière dont la spécificité est l'effet sur une charge électrique en mouvement, des conducteurs porteurs de courant, des corps à moment magnétique, avec une force dépendant du vecteur vitesse de charge, du sens du courant dans le conducteur et la direction du moment magnétique du corps.

L’histoire du magnétisme remonte aux temps anciens, aux anciennes civilisations d’Asie Mineure. C'est sur le territoire de l'Asie Mineure, en Magnésie, que furent trouvées des roches dont les échantillons étaient attirés les uns vers les autres. En fonction du nom de la zone, ces échantillons ont commencé à être appelés « aimants ». Tout aimant en forme de barre ou de fer à cheval a deux extrémités appelées pôles ; c'est à cet endroit qu'il se manifeste le plus fortement propriétés magnétiques. Si vous accrochez un aimant à une ficelle, un pôle pointera toujours vers le nord. La boussole est basée sur ce principe. Le pôle nord d’un aimant suspendu est appelé pôle nord (N) de l’aimant. Le pôle opposé est appelé pôle sud (S).

Les pôles magnétiques interagissent les uns avec les autres : des pôles semblables se repoussent et des pôles différents s'attirent. Semblable au concept de champ électrique entourant une charge électrique, le concept de champ magnétique autour d’un aimant est introduit.

En 1820, Oersted (1777-1851) a découvert qu'une aiguille magnétique située à côté d'un conducteur électrique est déviée lorsque le courant traverse le conducteur, c'est-à-dire qu'un champ magnétique est créé autour du conducteur porteur de courant. Si nous prenons un cadre avec du courant, alors le champ magnétique externe interagit avec le champ magnétique du cadre et a un effet d'orientation sur celui-ci, c'est-à-dire qu'il existe une position du cadre dans laquelle le champ magnétique externe a un effet de rotation maximal sur lui. , et il existe une position où la force de couple est nulle.

Le champ magnétique en tout point peut être caractérisé par le vecteur B, appelé vecteur d'induction magnétique ou induction magnétique au point.

L'induction magnétique B est un vecteur grandeur physique, qui est la force caractéristique du champ magnétique en un point. Il est égal au rapport du moment mécanique maximum des forces agissant sur un cadre avec un courant placé dans un champ uniforme au produit de l'intensité du courant dans le cadre et sa surface :

La direction du vecteur induction magnétique B est considérée comme la direction de la normale positive au cadre, qui est liée au courant dans le cadre par la règle de la vis droite, avec un couple mécanique égal à zéro.

De la même manière que les lignes d’intensité du champ électrique ont été représentées, les lignes d’induction du champ magnétique sont représentées. La ligne de champ magnétique est une ligne imaginaire dont la tangente coïncide avec la direction B en un point.

Les directions du champ magnétique en un point donné peuvent également être définies comme la direction qui indique

le pôle nord de l'aiguille de la boussole placée à cet endroit. On pense que les lignes de champ magnétique sont dirigées du pôle nord vers le sud.

La direction des lignes d'induction magnétique du champ magnétique créé choc électrique, qui s'écoule le long d'un conducteur droit, est déterminé par la règle de la vrille ou de la vis droite. La direction des lignes d'induction magnétique est considérée comme le sens de rotation de la tête de vis, ce qui assurerait son mouvement de translation dans le sens du courant électrique (Fig. 59).

où n01 = 4 Pi 10 -7 Vs/(A·m). - constante magnétique, R - distance, I - intensité du courant dans le conducteur.

Contrairement aux lignes d'intensité du champ électrostatique, qui commencent à charge positive et se terminant par un négatif, les lignes d'induction du champ magnétique sont toujours fermées. Aucune charge magnétique similaire à une charge électrique n’a été détectée.

Un tesla (1 T) est considéré comme unité d'induction - l'induction d'un champ magnétique aussi uniforme dans lequel un couple mécanique maximum de 1 N m agit sur un cadre d'une superficie de 1 m2, à travers lequel un courant de 1 A coule.

L'induction du champ magnétique peut également être déterminée par la force agissant sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique.

Un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique est soumis à une force ampère dont l'amplitude est déterminée par l'expression suivante :

où I est l'intensité du courant dans le conducteur, je- la longueur du conducteur, B est la grandeur du vecteur d'induction magnétique et est l'angle entre le vecteur et la direction du courant.

La direction de la force Ampère peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique entrent dans la paume, on place quatre doigts dans le sens du courant dans le conducteur, puis le plié le pouce montre la direction de la force ampère.

En tenant compte du fait que I = q 0 nSv, et en substituant cette expression dans (3.21), nous obtenons F = q 0 nSh/B sin un. Le nombre de particules (N) dans un volume donné d'un conducteur est N = nSl, alors F = q 0 NvB sin un.

Déterminons la force exercée par le champ magnétique sur une particule chargée individuelle se déplaçant dans un champ magnétique :

Cette force est appelée force de Lorentz (1853-1928). La direction de la force de Lorentz peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la paume, quatre doigts montrent la direction de déplacement de la charge positive, le grand le doigt plié montre la direction de la force de Lorentz.

La force d'interaction entre deux conducteurs parallèles transportant des courants I 1 et I 2 est égale à :

Où je- partie d'un conducteur située dans un champ magnétique. Si les courants sont dans le même sens, alors les conducteurs s'attirent (Fig. 60), s'ils sont dans le sens opposé, ils se repoussent. Les forces agissant sur chaque conducteur sont de même ampleur et de direction opposée. La formule (3.22) constitue la base pour déterminer l'unité de courant 1 ampère (1 A).

Les propriétés magnétiques d'une substance sont caractérisées par une grandeur physique scalaire - la perméabilité magnétique, qui montre combien de fois l'induction B du champ magnétique dans une substance qui remplit complètement le champ diffère en ampleur de l'induction B 0 du champ magnétique dans un vide :

Selon leurs propriétés magnétiques, toutes les substances sont divisées en diamagnétique, paramagnétique Et ferromagnétique.

Considérons la nature des propriétés magnétiques des substances.

Les électrons dans la coquille des atomes d’une substance se déplacent sur différentes orbites. Pour simplifier, on considère que ces orbites sont circulaires, et chaque électron en orbite autour d’un noyau atomique peut être considéré comme un courant électrique circulaire. Chaque électron, comme un courant circulaire, crée un champ magnétique, que nous appelons orbital. De plus, un électron dans un atome possède son propre champ magnétique, appelé champ de spin.

Si, lorsqu'il est introduit dans un champ magnétique externe avec induction B 0, une induction B est créée à l'intérieur de la substance< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

DANS diamagnétique Dans les matériaux, en l'absence de champ magnétique externe, les champs magnétiques des électrons sont compensés et lorsqu'ils sont introduits dans un champ magnétique, l'induction du champ magnétique de l'atome devient dirigée contre le champ externe. Le matériau diamagnétique est poussé hors du champ magnétique externe.

U paramagnétique matériaux, l'induction magnétique des électrons dans les atomes n'est pas complètement compensée et l'atome dans son ensemble s'avère être comme un petit aimant permanent. Habituellement, dans une substance, tous ces petits aimants sont orientés de manière aléatoire et l'induction magnétique totale de tous leurs champs est nulle. Si vous placez un para-aimant dans un champ magnétique externe, alors tous les petits aimants - les atomes tourneront dans le champ magnétique externe comme les aiguilles d'une boussole et le champ magnétique dans la substance augmentera ( n >= 1).

Ferromagnétique sont les matériaux dans lesquels n" 1. Dans les matériaux ferromagnétiques, ce qu'on appelle des domaines sont créés, des régions macroscopiques d'aimantation spontanée.

Dans différents domaines, les inductions de champ magnétique ont des directions différentes (Fig. 61) et dans un grand cristal

se compensent mutuellement. Lorsqu'un échantillon ferromagnétique est introduit dans un champ magnétique externe, les limites des domaines individuels se déplacent de sorte que le volume des domaines orientés le long du champ externe augmente.

Avec une augmentation de l'induction du champ externe B 0, l'induction magnétique de la substance magnétisée augmente. A certaines valeurs de B 0 l'induction s'arrête forte hausse. Ce phénomène est appelé saturation magnétique.

Un trait caractéristique des matériaux ferromagnétiques est le phénomène d'hystérésis, qui consiste en la dépendance ambiguë de l'induction dans le matériau à l'induction du champ magnétique externe lorsqu'il change.

La boucle d'hystérésis magnétique est une courbe fermée (cdc`d`c), exprimant la dépendance de l'induction dans le matériau sur l'amplitude de l'induction du champ extérieur avec une évolution périodique assez lente de ce dernier (Fig. 62).

La boucle d'hystérésis est caractérisée par les valeurs suivantes : B s, Br, B c. B s - valeur maximale de l'induction matérielle à B 0s ; In r est l'induction résiduelle, égale à la valeur d'induction dans le matériau lorsque l'induction du champ magnétique externe diminue de B 0s à zéro ; -B c et B c - force coercitive - une valeur égale à l'induction du champ magnétique externe nécessaire pour faire passer l'induction dans le matériau de résiduelle à zéro.

Pour chaque ferromagnétique il existe une température (point de Curie (J. Curie, 1859-1906), au-dessus de laquelle le ferromagnétique perd ses propriétés ferromagnétiques.

Il existe deux manières d'amener un ferromagnétique magnétisé dans un état démagnétisé : a) chauffer au-dessus du point de Curie et refroidir ; b) magnétiser le matériau avec un champ magnétique alternatif d'amplitude lentement décroissante.

Les ferromagnétiques à faible induction résiduelle et force coercitive sont appelés magnétiques doux. Ils trouvent une application dans les appareils où les ferromagnétiques doivent souvent être remagnétisés (noyaux de transformateurs, générateurs, etc.).

Des ferromagnétiques magnétiquement durs, dotés d’une force coercitive élevée, sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents.

Nous nous souvenons encore du champ magnétique de l’école, mais ce qu’il représente n’est pas quelque chose qui « surgit » dans la mémoire de chacun. Actualisons ce que nous avons couvert et peut-être vous disons quelque chose de nouveau, utile et intéressant.

Détermination du champ magnétique

Un champ magnétique est un champ de force qui affecte les charges électriques en mouvement (particules). Grâce à ce champ de force, les objets sont attirés les uns vers les autres. Il existe deux types de champs magnétiques :

1. Gravitationnel - se forme exclusivement à proximité de particules élémentaires et sa force varie en fonction des caractéristiques et de la structure de ces particules.
2. Dynamique, produit dans des objets avec des charges électriques en mouvement (transmetteurs de courant, substances magnétisées).

La désignation du champ magnétique a été introduite pour la première fois par M. Faraday en 1845, bien que sa signification soit un peu erronée, car on pensait que l'influence et l'interaction électriques et magnétiques s'effectuaient sur la base du même champ matériel. Plus tard en 1873, D. Maxwell « présenta » théorie des quanta, dans lequel ces concepts ont commencé à être séparés, et le champ de force précédemment dérivé était appelé champ électromagnétique.

Comment apparaît un champ magnétique ?

Les champs magnétiques de divers objets ne sont pas perçus par l'œil humain et seuls des capteurs spéciaux peuvent les détecter. La source de l'apparition du magnétique champ de forceà l'échelle microscopique se trouve le mouvement des microparticules magnétisées (chargées), qui sont :

• des ions ;
• des électrons ;
• protons.

Leur mouvement est dû au moment magnétique de spin présent dans chaque microparticule.

Champ magnétique, où peut-on le trouver ?

Aussi étrange que cela puisse paraître, presque tous les objets qui nous entourent possèdent leur propre champ magnétique. Bien que dans le concept de beaucoup, seul un caillou appelé aimant possède un champ magnétique qui attire les objets en fer vers lui. En fait, la force d’attraction existe dans tous les objets, seulement elle se manifeste avec moins de valence.

Il convient également de préciser qu’un champ de force, dit magnétique, n’apparaît que lorsque des charges électriques ou des corps sont en mouvement.

Les charges stationnaires ont un champ de force électrique (il peut également être présent dans les charges en mouvement). Il s'avère que les sources du champ magnétique sont :

• aimants permanents;
• frais de déménagement.

Instructions

Création d'un champ magnétique de courant Prenez un conducteur et connectez-le à une source de courant, en vous assurant que le conducteur ne surchauffe pas. Apportez-y une fine aiguille magnétique, qui peut tourner librement. Lorsque vous l'installez à différents points de l'espace autour du conducteur, assurez-vous qu'il est orienté le long des lignes de champ magnétique.

Magnétique champ Aimant permanentPrenez un aimant permanent et tenez-le près d'un objet contenant une grande quantité de . Une force magnétique apparaîtra immédiatement, attirant l'aimant et le corps en fer - c'est la principale preuve du champ magnétique. Placez un aimant permanent sur une feuille de papier et saupoudrez de fines limaille de fer autour. Après un certain temps, un symbole apparaîtra sur une feuille de papier, illustrant la présence de lignes de champ magnétique. On les appelle lignes d’induction magnétique.

Création d'un champ magnétique par une bobine d'électro-aimant avec fil isolé se connecter à une source de courant électrique via . Pour éviter l'épuisement des fils, réglez le rhéostat sur la résistance maximale. Placez un circuit magnétique dans la bobine. Il peut s'agir d'un morceau de fer doux ou. Si vous avez l'intention d'obtenir un aimant champ, le noyau de fer (noyau magnétique) doit être assemblé à partir de plaques isolées les unes des autres afin d'éviter les courants de Foucault, qui viendraient perturber la génération d'un champ magnétique. Après avoir connecté le circuit à la source de courant, commencez à déplacer lentement le curseur du rhéostat, en vous assurant que l'enroulement de la bobine ne surchauffe pas. Dans ce cas, le circuit magnétique se transformera en un puissant aimant, attirant et retenant des objets en fer massifs.

Créer de l'électricité puissante aimants- Il s'agit d'une tâche technique complexe. Dans l’industrie comme dans la vie quotidienne, des aimants de grande puissance sont nécessaires. Dans plusieurs pays, des trains à sustentation magnétique fonctionnent déjà. Les voitures à moteur électromagnétique apparaîtront bientôt en grande quantité dans notre pays sous la marque Yo-mobile. Mais comment sont créés les aimants de haute puissance ?

Instructions

Dans l’industrie, des électro-aimants puissants sont utilisés partout. Leur conception est beaucoup plus complexe que celle des permanents aimants. Pour créer un électro-aimant puissant, vous avez besoin d'une bobine constituée d'un enroulement de fil de cuivre, ainsi qu'un noyau de fer. Force dans dans ce cas dépend uniquement de l'intensité du courant traversant les bobines, ainsi que du nombre de tours de fil sur l'enroulement. Il convient de noter qu’à une certaine intensité de courant, la magnétisation du noyau de fer subit une saturation. C’est pourquoi les aimants industriels les plus puissants sont fabriqués sans lui. Au lieu de cela, du fil supplémentaire est ajouté. Dans les aimants industriels en fer les plus puissants, le nombre de tours de fil dépasse rarement dix par mètre et le courant utilisé est de deux ampères.

Un champ magnétique peut être créé par le mouvement de particules chargées, un champ électrique alternatif ou les moments magnétiques des particules (dans les aimants permanents). Magnétique et champ électrique sont des manifestations d’un champ commun – électromagnétique.

Mouvement ordonné des particules chargées

Le mouvement ordonné des particules chargées dans les conducteurs est appelé courant électrique. Pour l'obtenir, vous devez créer un champ électrique à l'aide de sources de courant qui fonctionnent pour séparer les charges - positives et négatives. L'énergie mécanique, interne ou toute autre énergie présente dans la source est convertie en énergie électrique.

Quels phénomènes peuvent être utilisés pour juger de la présence de courant dans un circuit ?

Le mouvement des particules chargées dans un conducteur n’est pas visible. Cependant, la présence de courant dans un circuit peut être jugée par des signes indirects. De tels phénomènes incluent, par exemple, les effets thermiques, chimiques et magnétiques du courant, ces derniers étant observés dans tous les conducteurs – solides, liquides et gazeux.

Comment apparaît un champ magnétique ?

Il existe un champ magnétique autour de tout conducteur transportant du courant. Il est créé en déplaçant des objets. Si les charges sont stationnaires, elles ne produisent qu'un champ électrique autour d'elles, mais dès qu'un courant apparaît, un champ magnétique du courant apparaît également.

Comment détecter l’existence d’un champ magnétique ?

L'existence d'un champ magnétique peut être détectée de différentes manières. Par exemple, vous pouvez utiliser de la petite limaille de fer à cet effet. Dans un champ magnétique, ils sont magnétisés et se transforment en flèches magnétiques (comme une boussole). L'axe de chacune de ces flèches est défini dans la direction d'action des forces du champ magnétique.

L’expérience elle-même ressemble à ceci. Placer sur du carton couche mince limaille de fer, faites-y passer un conducteur droit et allumez le courant. Vous verrez comment, sous l'influence du champ magnétique du courant, la sciure va se répartir autour du conducteur en cercles concentriques. Ces lignes, le long desquelles se trouvent les aiguilles magnétiques, sont appelées lignes de champ magnétique magnétique. Le « pôle Nord » de la flèche en chaque point du terrain est considéré comme la direction.

Que sont les lignes magnétiques d’un champ magnétique créé par un courant ?

Les lignes magnétiques du champ magnétique d'un courant sont des courbes fermées qui entourent un conducteur. Avec leur aide, il est pratique de représenter les champs magnétiques. Et comme il existe un champ magnétique en tous points de l’espace autour du conducteur, une ligne magnétique peut être tracée à travers n’importe quel point de cet espace. La direction des lignes magnétiques dépend du sens du courant dans le conducteur.