Magnetsko polje je poseban oblik materije koji stvaraju magneti, vodiči s strujom (pokretne nabijene čestice) i koje se mogu otkriti interakcijom magneta, vodiča sa strujom (pokretne nabijene čestice).

Oerstedovo iskustvo

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

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

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

Ampereovo iskustvo
Dva paralelna vodiča kroz koja teče struja, međusobno komuniciraju: privlače se ako su struje ko-usmjerene i odbijaju ako su struje suprotne. To je zbog interakcije magnetskih polja koja nastaju oko vodiča.

Svojstva magnetsko polje

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

2. Stvoreni od magneta, vodiča s strujom (pokretne nabijene čestice)

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

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

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

6. Razlog zbog kojeg su tijela magnetska pronašao je francuski znanstvenik Ampere. Ampere je iznio zaključak - magnetska svojstva bilo kojeg tijela određuju se zatvorenim električnim strujama unutar njega.

Te struje predstavljaju kretanje elektrona u orbitama u atomu.

Ako su ravnine u kojima te struje cirkuliraju slučajno raspoređene jedna u odnosu na drugu zbog toplinskog gibanja molekula koje čine tijelo, tada se njihove interakcije međusobno kompenziraju i tijelo ne pokazuje nikakva magnetska svojstva.

I obrnuto: ako su ravnine u kojima se elektroni okreću paralelne jedna s drugom i smjerovi normala tih ravnina podudaraju se, tada takve tvari pojačavaju vanjsko magnetsko polje.

7. Magnetske sile djeluju u magnetskom polju u određenim smjerovima, koji se nazivaju magnetske linije sile. Uz njihovu pomoć možete prikladno i jasno prikazati magnetsko polje u jednom ili drugom slučaju.

Kako bismo točnije prikazali magnetsko polje, dogovorili smo se na onim mjestima gdje je polje jače, prikazati linije sile smještene gušće, t.j. bliže jedni drugima. I obrnuto, na mjestima gdje je polje slabije, pokazuju linije sile u manjoj količini, tj. smještene rjeđe.

8. Magnetsko polje karakterizira vektor magnetske indukcije.

Vektor magnetske indukcije je vektorska veličina koja karakterizira magnetsko polje.

Smjer vektora magnetske indukcije podudara se sa smjerom sjevernog pola slobodne magnetske igle u ovoj točki.

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

ako je vijak zavijen u smjeru struje u vodiču, tada će se smjer brzine kretanja kraja njegove ručke u ovom trenutku podudarati sa smjerom vektora magnetske indukcije u ovoj točki.

Magnetsko polje je područje prostora u kojem je konfiguracija biona, odašiljača svih interakcija, dinamična, međusobno konzistentna rotacija.

Smjer djelovanja magnetskih sila podudara se s osi rotacije biona pomoću desnog pravila vijka. Karakteristika jakosti magnetskog polja određena je frekvencijom rotacije biona. Što je veća brzina, to jače polje... Ispravnije bi bilo nazvati magnetsko polje elektrodinamičkim, jer nastaje tek kad se nabijene čestice pomiču i djeluje samo na pokretne naboje.

Objasnimo zašto je magnetsko polje dinamičko. Da bi magnetsko polje moglo nastati, nužno je da se bioni počnu okretati, a samo pokretni naboj može ih natjerati da se okreću, što će privući jedan od polova biona. Ako se naboj ne pomakne, tada se ni bion neće okretati.

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

Svojstva magnetskog polja:

• Magnetsko polje nastaje pod utjecajem pogonskih naboja električne struje.
• U bilo kojoj točki, magnetsko polje karakterizira vektor fizičke veličine koja se naziva magnetska indukcija, a to je sila karakteristična za magnetsko polje.
• Magnetsko polje može djelovati samo na magnete, vodljive vodiče i pokretne naboje.
• Magnetsko polje može biti konstantnog i promjenjivog tipa
• Magnetsko polje mjeri se samo posebnim uređajima i ne može ga percipirati ljudska osjetila.
• Magnetsko polje je elektrodinamičko, jer se stvara samo kad se nabijene čestice pomiču i utječe samo na naboje koji su u pokretu.
• Nabijene čestice kreću se okomitim putem.

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

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

Magnetsko polje može se grafički prikazati pomoću linija magnetskog polja. Te su crte povučene u takvom smjeru da se smjer sila polja podudara sa smjerom same linije sile. Magnetske linije sile su istovremeno kontinuirane i zatvorene. Smjer magnetskog polja određuje se pomoću magnetske igle. Linije sile također određuju polaritet magneta, kraj s izlaskom linija sile je sjeverni pol, a kraj s ulaskom tih linija južni pol.

Vjerojatno ne postoji osoba koja barem jednom ne bi pomislila na pitanje što je magnetsko polje. Kroz povijest su se pokušavali objasniti eterični vrtlozi, čudovišta, magnetski monopoli i mnogi drugi.

Svi znamo da se magneti, okrenuti jedan prema drugom istoimenim polovima, odbijaju, a oni suprotni privlače. Ova snaga će

Razlikuju se ovisno o tome koliko su dva dijela međusobno udaljena. Ispada da opisani objekt stvara magnetski oreol oko sebe. Istodobno, kada se nalože dva naizmjenična polja s istom frekvencijom, kada se jedno pomakne u prostoru u odnosu na drugo, dobiva se efekt, koji se obično naziva "rotacijskim magnetskim poljem".

Veličina predmeta koji se proučava određuje se silom kojom magnet privlači drugi ili željezo. Sukladno tome, što je veća privlačnost, to je više polja... Sila se može izmjeriti uobičajenom, s jedne strane postavljen je mali komad željeza, a s druge - utezi dizajnirani za uravnoteženje metala protiv magneta.

Za točnije razumijevanje predmeta teme, trebali biste proučiti polja:

Odgovarajući na pitanje što je magnetsko polje, vrijedi reći da ga i osoba ima. Krajem 1960. stvorena je zahvaljujući intenzivnom razvoju fizike mjerni uređaj "LIGNJE". Njegovo djelovanje objašnjavaju zakoni kvantnih pojava. To je osjetljivi element magnetometara koji se koristi za proučavanje magnetskih polja i slično

količine, na primjer, kao

"LIGNJE" su se brzo počele koristiti za mjerenje polja koja generiraju živi organizmi i, naravno, ljudi. To je dalo poticaj razvoju novih područja istraživanja temeljenih na interpretaciji informacija koje pruža takav uređaj. Ovaj je smjer dobio naziv "biomagnetizam".

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

Oko živog organizma takav "oreol" nastaje iz tri glavna razloga. Prvo, zbog ionskih točaka koje se pojavljuju kao rezultat električne aktivnosti staničnih membrana. Drugo, zbog prisutnosti najmanjih ferimagnetskih čestica, slučajno ili unesenih u tijelo. Treće, kada se superponiraju vanjska magnetska polja, postoji nehomogena osjetljivost različitih organa, što iskrivljuje superponirane kugle.

Osnovna svojstva magnetskog polja

Svojstva magnetskog polja

Magnetni fenomeni poznati su od godine drevni svijet... Kompas je izumljen prije više od 4.500 godina. U Europi se pojavio oko 12. stoljeća. nova era... Međutim, tek u 19. stoljeću otkrivena je veza između elektriciteta i magnetizma i ideja o magnetsko polje .

Prvi pokusi (provedeni 1820.), koji su pokazali da postoji duboka veza između električnih i magnetskih pojava, bili su pokusi danskog fizičara H. Oersteda. Ti su eksperimenti pokazali da na magnetsku iglu smještenu u blizini vodiča s strujom djeluju sile koje ga teže okrenuti. Iste je godine francuski fizičar A. Ampere promatrao interakciju sila dva vodiča sa strujama i uspostavio zakon interakcije struja.

Prema modernim konceptima, vodiči s strujom djeluju međusobno silom 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 se provodi interakcija pokretnih električnih naboja.

Osnovna svojstva magnetskog polja

1. Magnetsko polje je stvoreno:

· Pokretni električni naboji (vodič s električnom strujom);

· Namagnetizirana tijela (magneti);

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

2. Magnetsko polje kontinuirano u svemiru.

3. Magnetsko polje otkriva se djelovanjem na pokretno električni naboji (električna struja) ili djelovanjem na magnetizirana tijela, bez obzira kreću li se ili miruju.

Električno polje djeluje poput nepomična tako dalje krećući se u njemu su električni naboji. Magnetsko polje djeluje samo na krećući se u ovom polju postoje električni naboji.

Znanstvenici XIX 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 pol magnetske igle). Međutim, iskustvo pokazuje da izolirani magnetski naboji ne postoje.

Tijela, dugo vrijeme zadržavajući magnetska svojstva nakon uklanjanja iz vanjskog polja nazivaju se trajni magneti ... Krajevi magneta, koji se zovu magnetski polovi (S - sjever, S - jug i neutralna zona).

Za proučavanje magnetskog polja koristite:

· Ispitni krug (mali zatvoreni element vodiča s strujom);

· Magnetska igla (mali trajni magnet).

Kada se ispitni krug ili magnetska igla stave u ispitivano magnetsko polje, on ih orijentira na određeni način.

Iskustvo pokazuje da je maksimalna vrijednost momenta sila M m koje okreću ispitni krug proporcionalna površini S kruga i struji I u njemu: M m ~ IS.

Količina p m \u003d IS je modul tzv magnetski moment krug sa strujom.

Sam magnetski moment je vektor :, gdje je jedinični normalni vektor na ravninu konture, povezan sa smjerom struje u konturi pravilom desnog vijka.

Omjer u određenoj točki polja ostaje konstantan i predstavlja karakteristiku sile polja, naziva magnetska indukcija .

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

Karakteristika sile magnetskog polja, analogna za električno polje.

Slično kao silnice u elektrostatikama, možete graditi magnetske indukcijske linije , u svakoj je točki vektora tangencijalno usmjeren.

Linije magnetske indukcije polja trajnog magneta i zavojnice sa strujom.

Primijetite analogiju između magnetskih polja trajnog magneta i zavojnice struje.

Magnetsko polje ravnog vodiča sa strujom

Linije magnetske indukcije uvijek su zatvorene, nigdje se ne prekidaju. To znači da magnetsko polje nema izvore - magnetske naboje. Pozovu se polja sile s ovim svojstvom vrtlog .

Za magnetsko polje to je istina princip superpozicije: magnetska indukcija polja stvorenog od nekoliko struja jednaka je vektorskom zbroju indukcija polja svake od struja zasebno:

Za magnetska polja trajnih magneta ovo je pitanje složenije jer uvođenje drugog jak magnet ne samo da dodaje, već i iskrivljuje magnetsko polje prvog magneta.

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

Snaga magnetskog polja ne ovisi o svojstvima medija.

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

Moduli ovih karakteristika povezani su omjerom.

Izvori magnetskog polja su krećući se električni naboji (struje) ... Magnetsko polje nastaje u prostoru koji okružuje vodiče s strujom, baš kao što električno polje nastaje u prostoru koji okružuje stacionarne električne naboje. Magnetsko polje stalnih magneta također stvaraju električne mikrostruje koje cirkuliraju unutar molekula tvari (Ampereova hipoteza).

Za opis magnetskog polja potrebno je uvesti silu karakterističnu za polje, slično vektoru napetosti električno polje. Ova karakteristika je vektor magnetske indukcije Vektor magnetske indukcije određuje sile koje djeluju na struje ili pokretne naboje u magnetskom polju.
Pravac od južni pol S do sjevernog pola N magnetske igle, slobodno postavljene u magnetsko polje. Dakle, ispitivanjem magnetskog polja stvorenog strujom ili stalnim magnetom, pomoću male magnetske strelice, moguće je u svakoj točki u prostoru

Da bi se kvantitativno opisalo magnetsko polje, potrebno je naznačiti metodu ne samo određivanja
smjer vektora ali i njegov modul Modul magnetskog indukcijskog vektora jednak je omjeru maksimalna vrijednost
Amperska sila koja djeluje na ravni vodič sa strujom do trenutne jakosti Ja u vodiču i njegova duljina Δ l :

Amperova sila usmjerena je okomito na vektor magnetske indukcije i smjer struje koja teče kroz vodič. Obično upotrijebite za određivanje smjera Amperove sile pravilo lijeve ruke : ako smjestite lijeva ruka tako da indukcijske linije ulaze u dlan, a ispruženi prsti usmjereni su uz struju, a zatim uvučeni palac označit će smjer sile koja djeluje na vodič.

Međuplanetarno magnetsko polje

Da je međuplanetarni prostor vakuum, tada bi jedino magnetsko polje u njemu moglo biti samo polje Sunca i planeta, kao i polje galaktičkog podrijetla, koje se proteže duž spiralnih grana naše Galaksije. U ovom bi slučaju Sunčeva polja i planeti u međuplanetarnom svemiru bili izuzetno slabi.
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 da je temperatura korone 2 × 10 6 K).
sunčan vjetar - odljev sunčeve koronske plazme u međuplanetarni prostor. Na razini Zemljine orbite prosječna brzina čestica sunčevog vjetra (protona i elektrona) je oko 400 km / s, broj čestica je nekoliko desetaka u 1 cm 3.

Engleski znanstvenik William Hilbert, dvorski liječnik kraljice Elizabete, pokazao je prvi put 1600. godine da je Zemlja magnet, čija se os ne podudara s osi rotacije Zemlje. Slijedom toga, oko Zemlje, kao i oko bilo kojeg magneta, postoji magnetsko polje. 1635. Gellibrand je otkrio da se polje zemljinog magneta polako mijenja, a Edmund Halley proveo je prvo magnetsko istraživanje oceana na svijetu i stvorio prve magnetske karte na svijetu (1702). 1835. Gauss je izveo sfernu harmonijsku analizu Zemljinog magnetskog polja. Stvorio je prvu magnetsku zvjezdarnicu na svijetu u Göttingenu.

Nekoliko riječi o magnetnim karticama. Obično se svakih 5 godina raspodjela magnetskog polja na površini Zemlje prikazuje magnetskim kartama tri ili više magnetskih elemenata. Na svakoj od ovih mapa iscrtane su konture uz koje zadani element ima konstantnu vrijednost. Linije jednake deklinacije D nazivaju se izogonima, nagibi I nazivaju se izoklinama, a veličine ukupne sile B nazivaju se izodinamičke crte ili izodini. Izomagnetske linije elemenata H, Z, X i Y nazivaju se vodoravne, okomite, sjeverne ili istočne konture komponenata.

Vratimo se slici. Prikazuje krug kutnog radijusa od 90 ° - d, koji opisuje položaj Sunca na zemljinoj površini. Veliki luk kruga provučen kroz točku P i geomagnetski pol B presijeca ovu kružnicu u točkama H 'n i H' m, što ukazuje na položaj Sunca u trenucima geomagnetskog podneva i geomagnetske ponoći točke P. Ti momenti ovise o geografskoj širini točke P. Položaji Sunce u lokalno točno podne i ponoć označene su točkama H n, odnosno H m. Kad je d pozitivno (ljeto na sjevernoj hemisferi), tada jutarnja polovina geomagnetskog dana nije jednaka večernjoj. Na velikim geografskim širinama, geomagnetsko vrijeme se može razlikovati od stvarnog ili prosječnog vremena veći dio dana.
Govoreći o vremenu i koordinatnim sustavima, recimo i o uzimanju u obzir ekscentričnosti magnetskog dipola. Ekscentrični dipol polako se spušta prema van (sjever i zapad) od 1836. Je li se prebacio preko Ekvatorijalne ravni? oko 1862. Njegova radijalna putanja nalazi se u blizini otoka Gilbert u Tihom oceanu

DJELOVANJE MAGNETNOG POLJA NA STRUJU

Unutar svakog sektora, brzina solarnog vjetra i gustoća čestica sustavno se mijenjaju. Promatranja raketa pokazuju da se oba parametra dramatično povećavaju na granici sektora. Na kraju drugog dana nakon prolaska granice sektora, gustoća vrlo brzo, a zatim, nakon dva ili tri dana, polako počinje rasti. Brzina sunčevog vjetra polako se smanjuje drugi ili treći dan nakon dostizanja vrhunca. Sektorska struktura i uočene varijacije brzine i gustoće usko su povezane s magnetosferskim poremećajima. Sektorska struktura je prilično stabilna, pa se cijela struja struje okreće sa Suncem barem nekoliko solarnih revolucija, prelazeći Zemlju otprilike svakih 27 dana.