자기장은 자석, 전류가 있는 도체(움직이는 하전 입자)에 의해 생성되고 자석, 전류가 있는 도체(움직이는 하전 입자)의 상호 작용에 의해 감지될 수 있는 특별한 형태의 물질입니다.

외르스테드의 경험

전기 현상과 자기 현상 사이에 깊은 연관성이 있음을 보여준 첫 번째 실험(1820년에 수행됨)은 덴마크 물리학자 H. Oersted의 실험이었습니다.

도체 근처에 있는 자침은 도체에 전류가 흐르면 일정 각도만큼 회전합니다. 회로가 열리면 화살표가 원래 위치로 돌아갑니다.

G. Oersted의 경험에 따르면 이 도체 주위에 자기장이 있다는 것이 밝혀졌습니다.

앙페르의 경험
운반하는 두 개의 평행 도체 전기, 서로 상호 작용합니다. 전류가 같은 방향이면 끌어 당기고 전류가 반대 방향이면 밀어냅니다. 이는 도체 주변에서 발생하는 자기장의 상호 작용으로 인해 발생합니다.

속성 자기장

1. 물질적으로, 즉 우리와 그에 대한 우리의 지식과는 별개로 존재합니다.

2. 자석, 전류가 흐르는 도체(하전 입자 이동)에 의해 생성됨

3. 자석, 도체와 전류(하전 입자 이동)의 상호 작용으로 감지됩니다.

4. 자석, 전류 운반 도체(하전 입자 이동)에 약간의 힘으로 작용합니다.

5. 자연에는 자기전하가 없습니다. 북극과 남극을 분리하여 하나의 극으로 이루어진 몸체를 얻을 수는 없습니다.

6. 신체가 자기적 특성을 갖는 이유는 프랑스 과학자 앙페르(Ampere)에 의해 발견되었습니다. 앙페르는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. 자기적 성질모든 신체의 내부 전류는 폐쇄 전류에 의해 결정됩니다.

이러한 전류는 원자 궤도 주위의 전자 이동을 나타냅니다.

이러한 전류가 순환하는 평면이 몸체를 구성하는 분자의 열 이동으로 인해 서로 무작위로 배치되면 상호 작용이 상호 보상되고 몸체는 자기 특성을 나타내지 않습니다.

그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 전자가 회전하는 평면이 서로 평행하고 이러한 평면의 법선 방향이 일치하면 이러한 물질은 외부 자기장을 강화합니다.

7. 자기력은 자기장에 특정 방향으로 작용하며 이를 자기력선이라고 합니다. 도움을 받으면 특정 경우에 자기장을 편리하고 명확하게 표시할 수 있습니다.

자기장을 더 정확하게 묘사하기 위해 자기장이 더 강한 곳에서는 자기장 선이 더 조밀하게 표시되어야 한다는 데 동의했습니다. 서로 더 가깝습니다. 그 반대의 경우도 자기장이 약한 곳에서는 자기장 선이 더 적게 표시됩니다. 덜 자주 위치합니다.

8. 자기장은 자기 유도 벡터를 특징으로 합니다.

자기 유도 벡터는 자기장의 특성을 나타내는 벡터량입니다.

자기 유도 벡터의 방향은 주어진 지점에서 자유 자기 바늘의 북극 방향과 일치합니다.

필드 유도 벡터의 방향과 전류 강도 I는 "오른쪽 나사(김렛) 규칙"과 관련됩니다.

도체의 전류 방향으로 송곳을 조이면 주어진 지점에서 손잡이 끝의 이동 속도 방향이 이 지점에서 자기 유도 벡터의 방향과 일치합니다.

자기장은 모든 상호 작용의 전달자인 바이오온의 구성이 역동적이고 상호 일관된 회전을 나타내는 공간 영역입니다.

자기력의 작용 방향은 오른쪽 나사 법칙을 사용하여 바이온의 회전축과 일치합니다. 자기장의 강도 특성은 바이오온의 회전 주파수에 의해 결정됩니다. 회전 속도가 높을수록 더 강한 분야. 자기장을 전기역학이라고 부르는 것이 더 정확할 것입니다. 왜냐하면 이는 하전 입자가 움직일 때만 발생하고 움직이는 전하에만 작용하기 때문입니다.

자기장이 역동적인 이유를 설명해 보겠습니다. 자기장이 발생하려면 바이오온이 회전하기 시작해야 하며, 바이오온의 극 중 하나를 끌어당기는 이동 전하만이 바이오온을 회전시킬 수 있습니다. 전하가 움직이지 않으면 바이온은 회전하지 않습니다.

움직이는 전하 주위에만 자기장이 형성됩니다. 그렇기 때문에 자기와 전기장필수적이며 함께 전자기장을 형성합니다. 자기장의 구성 요소는 서로 연결되어 서로 영향을 미치며 특성을 변경합니다.

자기장의 특성:

• 전류의 구동 전하의 영향으로 자기장이 발생합니다.
• 어떤 지점에서든 자기장은 벡터로 특징지어집니다. 물리량자기장의 힘 특성을 자기 유도라고 합니다.
• 자기장은 자석, 전류가 흐르는 도체, 움직이는 전하에만 영향을 미칠 수 있습니다.
• 자기장은 일정하고 가변적인 유형이 될 수 있습니다.
• 자기장은 특수한 기구에 의해서만 측정되며 인간의 감각으로는 인식할 수 없습니다.
• 자기장은 하전 입자의 움직임에 의해서만 생성되고 움직이는 전하에만 영향을 미치기 때문에 전기 역학적입니다.
• 하전된 입자는 수직 궤도를 따라 이동합니다.

자기장의 크기는 자기장의 변화율에 따라 달라집니다. 이 특징에 따르면 자기장은 동적 자기장과 중력 자기장의 두 가지 유형이 있습니다.중력 자기장은 기본 입자 근처에서만 발생하며 이러한 입자의 구조적 특징에 따라 형성됩니다.

자기장이 전도성 프레임에 작용할 때 자기 모멘트가 발생합니다. 즉, 자기 모멘트는 프레임에 수직으로 이어지는 선에 위치한 벡터입니다.

자기장은 자기장선을 사용하여 그래픽으로 표현될 수 있습니다. 이 선은 자기력의 방향이 자기력선 자체의 방향과 일치하는 방향으로 그려집니다. 자기력선은 연속적이며 동시에 닫혀 있습니다. 자기장의 방향은 자기 바늘을 사용하여 결정됩니다. 자력선은 또한 자석의 극성을 결정하며, 자력선이 출력되는 끝은 북극이고 이 선이 입력되는 끝은 남극입니다.

자기장이 무엇인지 한 번이라도 생각해 보지 않은 사람은 없을 것입니다. 역사를 통틀어 그들은 천상의 소용돌이, 기이한 현상, 자기 독점 등으로 그것을 설명하려고 노력해 왔습니다.

우리는 같은 극을 가진 자석은 서로 밀어내고 반대 극을 가진 자석은 끌어당긴다는 것을 알고 있습니다. 이 힘은

두 부분이 서로 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 다릅니다. 설명되는 물체는 그 주위에 자기 후광을 생성하는 것으로 나타났습니다. 동시에, 동일한 주파수를 갖는 두 개의 교번 자기장이 중첩될 때, 하나가 다른 것에 대해 공간에서 이동하면 일반적으로 "회전 자기장"이라고 불리는 효과가 나타납니다.

연구 대상 물체의 크기는 자석이 다른 물체나 철에 끌어당기는 힘에 따라 결정됩니다. 따라서 매력이 클수록 더 많은 분야. 힘은 자석과 금속의 균형을 맞추도록 설계된 작은 철 조각을 한쪽에 놓고 다른 쪽에 추를 놓는 일반적인 방법을 사용하여 측정할 수 있습니다.

해당 주제를 보다 정확하게 이해하려면 다음 분야를 연구해야 합니다.

자기장이 무엇인지에 대한 질문에 대답하면 인간에게도 자기장이 있다고 말할 가치가 있습니다. 1960년 말 물리학의 집중적인 발전에 힘입어 탄생하게 되었습니다. 측정 장치"오징어." 그 작용은 양자 현상의 법칙으로 설명됩니다. 자기장 등을 연구하는 데 사용되는 자력계의 민감한 요소입니다.

예를 들어 다음과 같은 수량

"SQUID"는 살아있는 유기체는 물론 인간이 생성하는 장을 측정하는 데 빠르게 사용되기 시작했습니다. 이는 그러한 장치에서 제공되는 정보의 해석을 기반으로 하는 새로운 연구 분야의 개발을 촉진했습니다. 이 방향을 "생체 자기"라고합니다.

자기장이 무엇인지 결정할 때 왜 이전에는 이 분야에 대한 연구가 수행되지 않았습니까? 유기체에서는 매우 약한 것으로 밝혀졌으며 측정은 어려운 물리적 작업입니다. 이는 주변 공간에 엄청난 양의 자기 노이즈가 존재하기 때문입니다. 따라서 인간의 자기장이 무엇인지에 대한 질문에 대답하고 특별한 보호 조치를 사용하지 않고 이를 연구하는 것은 불가능합니다.

이러한 "후광"은 세 가지 주요 이유로 살아있는 유기체 주위에 나타납니다. 첫째, 세포막의 전기적 활동으로 인해 나타나는 이온점 덕분입니다. 둘째, 실수로 신체에 들어가거나 신체에 유입되는 페리자성 작은 입자의 존재 때문입니다. 셋째, 외부 자기장이 중첩되면 서로 다른 기관의 이질적인 감수성이 발생하여 중첩된 구체가 왜곡됩니다.

자기장의 기본 특성

자기장의 성질

자기 현상은 과거에 알려졌습니다. 고대 세계. 나침반은 4,500년 전에 발명되었습니다. 12세기경 유럽에 등장했다. 새로운 시대. 그러나 전기와 자기의 연관성이 발견된 것은 19세기에 이르러서야 자기장 .

전기 현상과 자기 현상 사이에 깊은 연관성이 있음을 보여준 첫 번째 실험(1820년에 수행됨)은 덴마크 물리학자 H. Oersted의 실험이었습니다. 이 실험은 전류가 흐르는 도체 근처에 위치한 자침이 그것을 돌리려는 경향이 있는 힘에 의해 작용한다는 것을 보여주었습니다. 같은 해 프랑스 물리학자 A. Ampere는 두 도체와 전류의 힘 상호 작용을 관찰하고 전류 상호 작용 법칙을 확립했습니다.

현대 개념에 따르면 전류가 흐르는 도체는 직접적으로가 아니라 주변의 자기장을 통해 서로에게 힘을 가합니다.

특별한 형태의 물질, 즉 하나의 전체가 있습니다 전자기장.

자기장-이동하는 전하의 상호 작용이 일어나는 물질의 일종입니다.

자기장의 기본 특성

1. 자기장생성됩니다:

· 이동하는 전하(전류가 흐르는 도체);

· 자화체(자석);

· 시간에 따라 변하는 전기장(자기장은 가변적입니다).

2. 자기장공간에서 연속적이다.

3. 자기장은 이동에 미치는 영향을 통해 감지됩니다. 전기 요금(전류) 또는 자화체에 대한 효과(움직이거나 정지 상태인지 여부)에 의해 발생합니다.

전기장다음과 같이 행동한다 움직이지 않는곧 움직이는전기 요금이 포함되어 있습니다. 자기장에만 적용됩니다 움직이는이 분야에는 전하가 있습니다.

19세기 과학자들은 소위 말하는 현상을 고려하여 정전기학과 유사하게 자기장 이론을 만들려고 했습니다. 자기 전하두 개의 기호(예: 북쪽 N그리고 남부 에스자기 바늘의 극). 그러나 경험에 따르면 고립된 자기 전하는 존재하지 않습니다.

시체, 장기외부 자기장을 제거한 후에도 자기적 특성을 유지하는 것을 '자기장'이라고 합니다. 영구 자석 . 자석의 끝 부분은 가장 큰 인력을 가지고 있는데, 이를 자석이라고 합니다. 자극 (N – 북부, S – 남부 및 중립 지역).

자기장을 연구하려면 다음을 사용하십시오.

· 테스트 회로(전류를 전달하는 도체의 작은 폐쇄 요소);

· 자침(소형 영구자석).

테스트 회로나 자기 바늘을 연구 중인 자기장에 배치하면 특정 방향으로 방향이 지정됩니다.

경험에 따르면 테스트 회로를 회전시키는 힘 M m의 순간의 최대값은 회로의 면적 S와 회로의 전류 강도 I에 비례합니다. M m ~ IS.

수량 p m = IS는 소위 모듈입니다. 자기 모멘트전류가 있는 회로.

자기 모멘트 자체는 벡터입니다. 여기서 는 오른쪽 나사의 법칙에 따라 회로의 전류 방향과 관련된 회로 평면에 수직인 단위 벡터입니다.

필드의 특정 지점에서의 비율은 일정하게 유지되며 필드의 힘 특성입니다. 자기 유도라고 불리는 .

자기 유도는 전류가 안정된 평형 위치에 있거나 자기 바늘의 S → N 방향과 테스트 회로 평면의 법선 방향과 방향이 일치하는 벡터입니다.

자기장 강도 특성, 아날로그 전기장.

정전기의 자력선과 유사하게 다음을 구성할 수 있습니다. 자기 유도 라인 , 벡터가 접선을 따라 향하는 각 지점에서.

영구자석과 전류가 흐르는 코일의 자기유도선.

영구 자석의 자기장과 전류가 흐르는 코일 사이의 비유에 주목하십시오.

전류가 흐르는 직선 도체의 자기장

자기 유도 라인은 항상 닫혀 있으며 어느 곳에서도 파손되지 않습니다. 이는 자기장에 소스, 즉 자기 전하가 없음을 의미합니다. 역장이 속성을 갖는 것을 호출합니다. 와동 .

자기장의 경우 이는 사실입니다. 중첩 원리: 여러 전류에 의해 생성된 자기장의 자기 유도는 각 전류의 유도 자기장의 벡터 합과 같습니다.

영구 자석의 자기장의 경우 이 질문은 더 복잡합니다. 두 번째 추가 강한 자석첫 번째 자석의 자기장을 추가할 뿐만 아니라 왜곡합니다.

진공에서의 자기장을 특성화하기 위해 또 다른 양이 도입됩니다. 긴장 자기장.

자기장의 강도는 매체의 특성에 의존하지 않습니다.

자기장 강도는 균질한 매질에서 자기 유도 벡터의 방향과 일치하는 벡터량입니다.

이러한 특성의 모듈은 관계에 의해 연관됩니다.

자기장의 근원은 다음과 같다. 움직이는 전하(전류) . 정지 전하 주변 공간에서 전기장이 발생하는 것처럼 전류가 흐르는 도체 주변 공간에서 자기장이 발생합니다. 영구 자석의 자기장은 물질의 분자 내부를 순환하는 미세 전류에 의해서도 생성됩니다(암페어의 가설).

자기장을 설명하려면 벡터와 유사한 자기장의 힘 특성을 도입해야 합니다. 긴장전기장. 이 특성은 자기 유도 벡터자기 유도 벡터는 자기장에서 전류 또는 이동 전하에 작용하는 힘을 결정합니다.
벡터의 양의 방향은 다음 방향으로 간주됩니다. 남극자기장에 자유롭게 위치하는 자침의 북극 N에 대한 S. 따라서 전류나 영구자석에 의해 생성되는 자기장을 작은 자침을 이용하여 조사함으로써 우주의 모든 지점에서 가능하다.

자기장을 정량적으로 표현하기 위해서는 자기장을 측정하는 방법뿐만 아니라
벡터의 방향과 그 모듈자기 유도 벡터의 모듈은 비율과 같습니다 최대값
전류가 흐르는 직선 도체에 작용하는 암페어 힘, 전류 강도 나도체와 길이 Δ 엘 :

암페어력은 자기 유도 벡터와 도체를 통해 흐르는 전류의 방향에 수직으로 향합니다. 암페어 힘의 방향을 결정하는 데 일반적으로 사용됩니다. 왼손 법칙: 배치된 경우 왼손유도 선이 손바닥에 들어가고 뻗은 손가락이 전류를 따라 향하게 된 다음 철회됩니다. 무지도체에 작용하는 힘의 방향을 나타낸다.

행성간 자기장

행성 간 공간이 진공이라면 그 안에 있는 유일한 자기장은 태양과 행성의 장뿐 아니라 우리 은하의 나선형 가지를 따라 확장되는 은하 기원의 장일 수 있습니다. 이 경우, 행성 간 공간에 있는 태양과 행성의 자기장은 극도로 약해질 것입니다.
실제로 행성간 공간은 진공이 아니라 태양(태양풍)이 방출하는 이온화된 가스로 채워져 있다. 이 가스의 농도는 1-10cm-3이고, 일반적인 속도는 300~800km/s이며, 온도는 105K에 가깝습니다(코로나의 온도는 2×106K임을 기억하세요).
맑은 바람– 태양 코로나에서 행성 간 공간으로 플라즈마가 유출됩니다. 지구 궤도 수준에서 태양풍 입자(양성자와 전자)의 평균 속도는 약 400km/s이고, 입자 수는 1cm 3 당 수십 개입니다.

엘리자베스 여왕의 궁정의사였던 영국의 과학자 윌리엄 길버트(William Gilbert)는 1600년에 지구가 자전축과 지구의 자전축과 일치하지 않는 자석이라는 사실을 처음으로 밝혔습니다. 결과적으로 지구 주변에는 자석 주변과 마찬가지로 자기장이 있습니다. 1635년 겔리브랜드(Gellibrand)는 지구 자기장이 서서히 변화하고 있음을 발견했고, 에드먼드 핼리(Edmund Halley)는 세계 최초의 해양 자기 조사를 실시하고 세계 최초의 자기 지도를 만들었습니다(1702). 1835년에 가우스는 지구 자기장의 구형 조화 분석을 수행했습니다. 그는 괴팅겐에 세계 최초의 자기 관측소를 만들었습니다.

자기 카드에 대한 몇 마디. 일반적으로 5년마다 지구 표면의 자기장의 분포는 3개 이상의 자기 요소로 구성된 자기 지도로 표시됩니다. 각 맵에는 주어진 요소가 일정한 값을 갖는 등각선이 그려집니다. 등위선 D를 등위선이라고 하고, 기울기 I를 등경선이라고 하며, 총 강도 B를 등위선 또는 등위선이라고 합니다. H, Z, X, Y 요소의 등자기선을 각각 수평, 수직, 북쪽 또는 동쪽 구성 요소의 등치선이라고 합니다.

그림으로 돌아가 보겠습니다. 이것은 지구 표면에서 태양의 위치를 ​​나타내는 각도 반경 90° - d의 원을 보여줍니다. 지점 P와 지자기극 B를 통해 그려진 대원호는 지점 P의 지자기 정오와 지자기 자정의 순간에 각각 태양의 위치를 ​​나타내는 지점 H'n과 H'm에서 이 원과 교차합니다. 순간은 점 P의 위도에 따라 달라집니다. 위치 현지 정오와 자정의 태양은 각각 점 Hn과 Hm으로 표시됩니다. d가 양수이면(북반구의 여름) 지자기일의 아침 절반은 저녁과 같지 않습니다. 고위도 지역에서는 지자기 시간이 하루 중 대부분의 실제 시간이나 평균 시간과 매우 다를 수 있습니다.
시간과 좌표계에 관해 이야기하면서 자기 쌍극자의 이심률을 고려하는 방법에 대해서도 이야기해 보겠습니다. 편심 쌍극자는 1836년 이래 천천히 바깥쪽(북쪽과 서쪽)으로 표류해 왔습니다. 적도면을 통과했습니까? 1862년경. 그 방사형 궤적은 태평양의 길버트 섬 지역에 위치한다.

전류에 대한 자기장의 영향

각 부문 내에서 태양풍 속도와 입자 밀도는 체계적으로 다릅니다. 로켓 관측에 따르면 두 매개변수 모두 섹터 경계에서 급격히 증가하는 것으로 나타났습니다. 구역 경계를 통과한 후 2일이 지나면 밀도가 매우 빠르게 증가하다가 2~3일이 지나면 서서히 증가하기 시작합니다. 태양풍의 속도는 최고점에 도달한 후 2~3일째에 서서히 감소합니다. 섹터 구조와 속도 및 밀도의 주목되는 변화는 자기권 교란과 밀접한 관련이 있습니다. 섹터 구조는 매우 안정적이므로 전체 스트림 구조는 태양과 함께 최소한 몇 차례의 태양 회전을 하며 대략 27일마다 지구 위를 지나갑니다.