Magnetsko polje je poseban oblik materije koji stvaraju magneti, vodiči sa strujom (pokretne nabijene čestice) i koji se može detektirati međudjelovanjem magneta, vodiča sa strujom (pokretne nabijene čestice).

Oerstedovo iskustvo

Prvi pokusi (izvedeni 1820.) koji su pokazali da postoji duboka veza između električnih i magnetskih pojava bili su pokusi danskog fizičara H. Oersteda.

Magnetska igla koja se nalazi u blizini vodiča okreće se za određeni kut kada se uključi struja u vodiču. Kada se krug otvori, strelica se vraća u prvobitni položaj.

Iz iskustva G. Oersteda proizlazi da oko ovog vodiča postoji magnetsko polje.

Amperovo iskustvo
Noseći dva paralelna vodiča struja, međusobno djeluju: privlače se ako su struje u istom smjeru, a odbijaju se ako su struje u suprotnom smjeru. To se događa zbog međudjelovanja magnetskih polja koja nastaju oko vodiča.

Svojstva magnetsko polje

1. Materijalno, t.j. postoji neovisno o nama i našem znanju o njemu.

2. Stvoreni magnetima, vodičima sa strujom (pokretne nabijene čestice)

3. Otkriveno interakcijom magneta, vodiča sa strujom (pokretne nabijene čestice)

4. Djeluje određenom silom na magnete, vodiče s strujom (pokretne nabijene čestice)

5. U prirodi nema magnetskih naboja. Ne možete odvojiti sjeverni i južni pol i dobiti tijelo s jednim polom.

6. Razlog zašto tijela imaju magnetska svojstva pronašao je francuski znanstvenik Ampere. Ampere je iznio zaključak - magnetska svojstva bilo kojeg tijela određuju zatvorene električne struje unutar njega.

Te struje predstavljaju kretanje elektrona oko orbita u atomu.

Ako su ravnine u kojima te struje cirkuliraju smještene nasumično jedna u odnosu na drugu zbog toplinskog kretanja molekula koje čine tijelo, tada su njihove interakcije međusobno kompenzirane i tijelo ne pokazuje nikakva magnetska svojstva.

I obrnuto: ako su ravnine u kojima rotiraju elektroni međusobno paralelne i pravci normala na te ravnine se podudaraju, tada takve tvari pojačavaju vanjsko magnetsko polje.

7. Magnetske silnice djeluju u magnetskom polju u određenim smjerovima koji se nazivaju magnetske silnice. Uz njihovu pomoć možete jednostavno i jasno prikazati magnetsko polje u određenom slučaju.

Radi točnijeg prikaza magnetskog polja, dogovoreno je da se na onim mjestima gdje je polje jače, linije polja prikažu gušće, tj. bliže jedno drugome. I obrnuto, na mjestima gdje je polje slabije prikazano je manje linija polja, tj. rjeđe lociran.

8. Magnetsko polje karakterizira vektor magnetske indukcije.

Vektor magnetske indukcije je vektorska veličina koja karakterizira magnetsko polje.

Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom sjevernog pola slobodne magnetske igle u danoj točki.

Smjer vektora indukcije polja i jakost struje I povezani su "pravilom desnog vijka (gimleta)":

ako zavrtite glet u smjeru struje u vodiču, tada će se smjer brzine kretanja kraja njegove ručke u danoj točki podudarati sa smjerom vektora magnetske indukcije u toj točki.

Magnetsko polje je područje prostora u kojem konfiguracija biona, prijenosnika svih interakcija, predstavlja dinamičnu, međusobno konzistentnu rotaciju.

Smjer djelovanja magnetskih sila poklapa se s osi rotacije biona pomoću pravila desnog vijka. Karakteristika jakosti magnetskog polja određena je frekvencijom rotacije biona. Što je veća brzina rotacije, to jače polje. Bilo bi točnije magnetsko polje nazvati elektrodinamičkim, budući da nastaje samo kada se nabijene čestice kreću i djeluje samo na pokretne naboje.

Objasnimo zašto je magnetsko polje dinamično. Za nastanak magnetskog polja potrebno je da se bioni počnu okretati, a samo pokretni naboj koji će privući jedan od bionskih polova može ih natjerati na rotaciju. Ako se naboj ne miče, tada se bion neće okretati.

Magnetsko polje nastaje samo oko električnih naboja koji se gibaju. Zato magnetski i električno polje sastavni su i zajedno tvore elektromagnetsko polje. Komponente magnetskog polja su međusobno povezane i utječu jedna na drugu mijenjajući svoja svojstva.

Svojstva magnetskog polja:

• Pod utjecajem pogonskih naboja električne struje nastaje magnetsko polje.
• U bilo kojoj točki, magnetsko polje je karakterizirano vektorom fizička količina zove se magnetska indukcija, koja je sila karakteristična za magnetsko polje.
• Magnetsko polje može utjecati samo na magnete, vodiče s strujom i pokretne naboje.
• Magnetsko polje može biti konstantnog i promjenjivog tipa
• Magnetsko polje se mjeri samo posebnim instrumentima i ne može se percipirati ljudskim osjetilima.
• Magnetsko polje je elektrodinamičko, budući da nastaje samo kretanjem nabijenih čestica i utječe samo na naboje koji su u gibanju.
• Nabijene čestice kreću se okomitom putanjom.

Veličina magnetskog polja ovisi o brzini promjene magnetskog polja. Prema ovoj osobini, postoje dvije vrste magnetskog polja: dinamičko magnetsko polje i gravitacijsko magnetsko polje. Gravitacijsko magnetsko polje nastaje samo u blizini elementarnih čestica i formira se ovisno o strukturnim značajkama tih čestica.

Magnetski moment nastaje kada magnetsko polje djeluje na vodljivi okvir. Drugim riječima, magnetski moment je vektor koji se nalazi na liniji koja ide okomito na okvir.

Magnetsko polje može se grafički prikazati pomoću linija magnetskog polja. Te su linije povučene u takvom smjeru da se smjer silnica polja podudara sa smjerom same linije polja. Magnetske linije sile su kontinuirane i zatvorene u isto vrijeme. Smjer magnetskog polja određuje se pomoću magnetske igle. Linije sile određuju i polaritet magneta, kraj s izlazom silnica je sjeverni pol, a kraj s ulazom ovih linija je južni pol.

Vjerojatno ne postoji osoba koja nije barem jednom razmišljala o tome što je magnetsko polje. Kroz povijest su to pokušavali objasniti eteričnim vrtlozima, hirovima, magnetskim monopolima i još mnogo toga.

Svi znamo da se magneti koji su okrenuti s jednakim polovima odbijaju, a oni sa suprotnim polovima privlače. Ova moć će

Varirajte ovisno o tome koliko su dva dijela udaljena jedan od drugog. Ispostavilo se da objekt koji se opisuje stvara oko sebe magnetsku aureolu. U isto vrijeme, kada se dva izmjenična polja iste frekvencije superponiraju, kada se jedno pomakne u prostoru u odnosu na drugo, dobiva se učinak koji se obično naziva "rotirajuće magnetsko polje".

Veličina predmeta koji se proučava određena je silom kojom magnet privlači drugi magnet ili željezo. Prema tome, što je veća privlačnost, to više polja. Sila se može izmjeriti uobičajenim načinom stavljanja malog komada željeza s jedne strane i utega s druge strane, dizajniranih da uravnoteže metal s magnetom.

Za točnije razumijevanje materije, trebali biste proučiti polja:

Odgovarajući na pitanje o tome što je magnetsko polje, vrijedi reći da ga ljudi također imaju. Krajem 1960. Zahvaljujući intenzivnom razvoju fizike nastala je mjerni uređaj"LIGNJA." Njegovo djelovanje se objašnjava zakonima kvantnih pojava. To je osjetljivi element magnetometara koji se koriste za proučavanje magnetskog polja i slično

količine, na primjer, kao

“SQUID” se brzo počeo koristiti za mjerenje polja koja stvaraju živi organizmi i, naravno, ljudi. To je dalo poticaj za razvoj novih područja istraživanja koja se temelje na interpretaciji informacija koje pruža takav uređaj. Ovaj smjer se naziva "biomagnetizam".

Zašto pri utvrđivanju što je magnetsko polje prije nisu provedena istraživanja na ovom području? Pokazalo se da je vrlo slab u organizmima, a njegovo mjerenje težak je fizički zadatak. To je zbog prisutnosti ogromne količine magnetskog šuma u okolnom prostoru. Stoga jednostavno nije moguće odgovoriti na pitanje što je ljudsko magnetsko polje i proučavati ga bez upotrebe specijaliziranih zaštitnih mjera.

Takav "halo" pojavljuje se oko živog organizma iz tri glavna razloga. Prije svega, zahvaljujući ionskim točkama koje nastaju kao rezultat električne aktivnosti staničnih membrana. Drugo, zbog prisutnosti ferimagnetskih sitnih čestica koje slučajno ulaze u tijelo ili su unesene u tijelo. Treće, kada se vanjska magnetska polja superponiraju, rezultat je heterogena osjetljivost različitih organa, što iskrivljuje superponirane sfere.

Osnovna svojstva magnetskog polja

Svojstva magnetskog polja

Magnetski fenomeni bili su poznati još u drevni svijet. Kompas je izumljen prije više od 4500 godina. U Europi se pojavio oko 12. stoljeća. nova era. Međutim, tek je u 19. stoljeću otkrivena veza između elektriciteta i magnetizma, a ideja o magnetsko polje .

Prvi pokusi (izvedeni 1820.) koji su pokazali da postoji duboka veza između električnih i magnetskih pojava bili su pokusi danskog fizičara H. Oersteda. Ovi pokusi su pokazali da na magnetsku iglu koja se nalazi u blizini vodiča kroz koji teče struja djeluju sile koje je teže okrenuti. Iste godine francuski fizičar A. Ampere promatra silno međudjelovanje dvaju vodiča sa strujama i utvrđuje zakon međudjelovanja struja.

Prema modernim konceptima, vodiči s strujom djeluju silom jedan na drugoga ne izravno, već kroz magnetska polja koja ih okružuju.

Postoji poseban oblik materije, jedinstvena cjelina elektromagnetsko polje.

Magnetsko polje- ovo je vrsta materije kroz koju dolazi do interakcije pokretnih električnih naboja.

Osnovna svojstva magnetskog polja

1. Magnetsko polje nastaje:

· pokretni električni naboji (vodič s električnom strujom);

· magnetizirana tijela (magneti);

· vremenski promjenjivo električno polje (magnetsko polje će biti promjenjivo).

2. Magnetsko polje kontinuirano u prostoru.

3. Magnetsko polje se detektira po njegovom učinku na kretanje električni naboji(električna struja) ili djelovanjem na magnetizirana tijela, bez obzira gibaju li se ili miruju.

Električno polje ponaša se kao nepomična tako dalje kreće se sadrži električne naboje. Magnetsko polje odnosi se samo na kreće se U ovom polju postoje električni naboji.

Znanstvenici 19. stoljeća pokušali su stvoriti teoriju magnetskog polja po analogiji s elektrostatikom, uvodeći u razmatranje tzv. magnetski naboji dva znaka (na primjer, sjever N i južni S polovi magnetske igle). Međutim, iskustvo pokazuje da izolirani magnetski naboji ne postoje.

tijela, Dugo vrijeme zadržavanje magnetskih svojstava nakon uklanjanja iz vanjskog polja nazivaju se stalni magneti . Najveću privlačnu silu imaju krajevi magneta koji su tzv magnetski polovi (N – sjeverna, S – južna i neutralna zona).

Za proučavanje magnetskog polja koristite:

· ispitni krug (mali zatvoreni element vodiča kroz koji teče struja);

· magnetna igla (mali stalni magnet).

Kada se ispitni krug ili magnetska igla stave u magnetsko polje koje se proučava, ono ih usmjerava na određeni način.

Iskustvo pokazuje da je najveća vrijednost momenta sile M m koji okreće ispitni krug proporcionalna površini S kruga i jakosti struje I u njemu: M m ~ IS.

Veličina p m = IS je modul tzv magnetski moment krug sa strujom.

Sam magnetski moment je vektor: , gdje je jedinični vektor normalan na ravninu kruga, povezan sa smjerom struje u krugu pravilom desnog vijka.

Omjer u danoj točki polja ostaje konstantan i karakteristika je sile polja, zove se magnetska indukcija .

Magnetska indukcija je vektor čiji se smjer podudara sa smjerom normale na ravninu ispitnog kruga sa strujom u položaju njegove stabilne ravnoteže, odnosno sa smjerom S → N magnetske igle.

Karakteristika jakosti magnetskog polja, analogna za električno polje.

Slično linijama sile u elektrostatici, može se konstruirati linije magnetske indukcije , u čijoj je svakoj točki vektor usmjeren duž tangente.

Linije magnetske indukcije polja trajnog magneta i zavojnice sa strujom.

Obratite pozornost na analogiju između magnetskih polja trajnog magneta i zavojnice s strujom.

Magnetsko polje ravnog vodiča kroz koji teče struja

Vodovi magnetske indukcije uvijek su zatvoreni, nigdje se ne prekidaju. To znači da magnetsko polje nema izvora – magnetskih naboja. Polja sila koji imaju ovo svojstvo nazivaju se vrtlog .

Za magnetsko polje to vrijedi princip superpozicije: magnetska indukcija polja koju stvara nekoliko struja jednaka je vektorskom zbroju polja indukcije svake od struja zasebno:

Za magnetska polja stalnih magneta ovo je pitanje kompliciranije jer dodajući sekundu jak magnet ne samo da dodaje, već i iskrivljuje magnetsko polje prvog magneta.

Za karakterizaciju magnetskog polja u vakuumu uvodi se još jedna veličina, tzv napetost magnetsko polje.

Jakost magnetskog polja ne ovisi o svojstvima medija.

Jakost magnetskog polja je vektorska veličina koja se u homogenom mediju podudara sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Moduli ovih karakteristika povezani su relacijom.

Izvori magnetskog polja su kreće se električni naboji (struje) . U prostoru koji okružuje vodiče kroz koje teče struja nastaje magnetsko polje, kao što se električno polje javlja u prostoru koji okružuje stacionarne električne naboje. Magnetsko polje permanentnih magneta stvaraju i električne mikrostruje koje kolaju unutar molekula tvari (Ampereova hipoteza).

Za opis magnetskog polja potrebno je uvesti karakteristiku sile polja, sličnu vektorskoj napetosti električno polje. Ova karakteristika je vektor magnetske indukcije Vektor magnetske indukcije određuje sile koje djeluju na struje ili pokretne naboje u magnetskom polju.
Pozitivni smjer vektora uzima se kao smjer od Južni pol S prema sjevernom polu N magnetske igle slobodno postavljene u magnetskom polju. Dakle, ispitivanjem magnetskog polja koje stvara struja ili stalni magnet pomoću male magnetske igle, moguće je u svakoj točki prostora

Da bi se kvantitativno opisalo magnetsko polje, potrebno je navesti metodu za određivanje ne samo
smjer vektora ali i njegov modulModul vektora magnetske indukcije jednak je omjeru maksimalna vrijednost
Amperova sila koja djeluje na ravni vodič s strujom, na jakost struje ja u vodiču i njegovu duljinu Δ l :

Amperova sila je usmjerena okomito na vektor magnetske indukcije i smjer struje koja teče kroz vodič. Za određivanje smjera Amperove sile obično se koristi pravilo lijeve ruke: ako je postavljen lijeva ruka tako da indukcijske linije ulaze u dlan, a ispruženi prsti su usmjereni duž struje, zatim povučeni palac označava smjer sile koja djeluje na vodič.

Međuplanetarno magnetsko polje

Kad bi međuplanetarni prostor bio vakuum, onda bi jedina magnetska polja u njemu mogla biti samo polja Sunca i planeta, kao i polje galaktičkog porijekla koje se proteže duž spiralnih ogranaka naše Galaksije. U tom slučaju bi polja Sunca i planeta u međuplanetarnom prostoru bila izrazito slaba.
Zapravo, međuplanetarni prostor nije vakuum, već je ispunjen ioniziranim plinom koji emitira Sunce (solarni vjetar). Koncentracija ovog plina je 1-10 cm -3, tipične brzine su između 300 i 800 km/s, temperatura je blizu 10 5 K (podsjetimo se da je temperatura korone 2×10 6 K).
sunčan vjetar– otjecanje plazme iz Sunčeve korone u međuplanetarni prostor. Na razini Zemljine orbite prosječna brzina čestica sunčevog vjetra (protona i elektrona) je oko 400 km/s, a broj čestica je nekoliko desetaka po 1 cm3.

Engleski znanstvenik William Gilbert, dvorski liječnik kraljice Elizabete, prvi je 1600. godine pokazao da je Zemlja magnet čija se os ne poklapa s osi rotacije Zemlje. Prema tome, oko Zemlje, kao i oko svakog magneta, postoji magnetsko polje. Godine 1635. Gellibrand je otkrio da se Zemljino magnetsko polje polagano mijenja, a Edmund Halley je proveo prvo magnetsko istraživanje oceana na svijetu i izradio prve magnetske karte na svijetu (1702.). Godine 1835. Gauss je izvršio sfernu harmonijsku analizu Zemljinog magnetskog polja. U Göttingenu je stvorio prvu svjetsku magnetsku zvjezdarnicu.

Nekoliko riječi o magnetskim karticama. Obično se svakih 5 godina raspodjela magnetskog polja na Zemljinoj površini prikazuje magnetskim kartama triju ili više magnetskih elemenata. Na svakoj od tih karata ucrtane su izolinije duž kojih određeni element ima konstantnu vrijednost. Pravci jednake deklinacije D nazivaju se izogonima, nagibi I izoklinama, a veličine ukupne jakosti B izodinamičkim pravcima ili izodinama. Izomagnetske linije elemenata H, Z, X i Y nazivaju se izolinije vodoravne, okomite, sjeverne odnosno istočne komponente.

Vratimo se na crtež. Prikazuje krug s kutnim radijusom od 90° - d, koji opisuje položaj Sunca na zemljinoj površini. Veliki kružni luk povučen kroz točku P i geomagnetski pol B siječe ovu kružnicu u točkama H' n i H' m, koje označavaju položaj Sunca, odnosno u trenucima geomagnetskog podneva i geomagnetske ponoći točke P. Ove momenti ovise o zemljopisnoj širini točke P. Položaji Sunce u lokalno pravo podne i ponoć označeni su točkama H n odnosno H m. Kada je d pozitivan (ljeto na sjevernoj hemisferi), tada jutarnja polovica geomagnetskog dana nije jednaka večernjoj. Na velikim geografskim širinama geomagnetsko vrijeme može biti vrlo različito od pravog ili srednjeg vremena veći dio dana.
Govoreći o vremenu i koordinatnim sustavima, govorimo io uzimanju u obzir ekscentriciteta magnetskog dipola. Ekscentrični dipol polako se kreće prema van (sjever i zapad) od 1836. Je li prešao ekvatorijalnu ravninu? oko 1862. Njegova radijalna putanja nalazi se u području otoka Gilbert u Tihom oceanu

DJELOVANJE MAGNETSKOG POLJA NA STRUJU

Unutar svakog sektora, brzina solarnog vjetra i gustoća čestica sustavno variraju. Raketna promatranja pokazuju da se oba parametra naglo povećavaju na granici sektora. Na kraju drugog dana nakon prolaska granice sektora, gustoća se vrlo brzo, a zatim, nakon dva-tri dana, polako počinje povećavati. Brzina Sunčevog vjetra polako se smanjuje drugog ili trećeg dana nakon što je dosegla svoj vrhunac. Sektorska struktura i zabilježene varijacije u brzini i gustoći usko su povezane s magnetosferskim poremećajima. Sektorska struktura je prilično stabilna, tako da se cijela struktura toka okreće sa Suncem najmanje nekoliko solarnih okretaja, prolazeći iznad Zemlje otprilike svakih 27 dana.