Tas ir spēka lauks, kas ietekmē elektriskie lādiņi un uz ķermeņiem, kas atrodas kustībā un kuriem ir magnētiskais moments, neatkarīgi no to kustības stāvokļa. Magnētiskais lauks ir daļa no elektriskā magnētiskais lauks.

Uzlādētu daļiņu strāva vai elektronu magnētiskie momenti atomos rada magnētisko lauku. Arī magnētiskais lauks rodas noteiktu īslaicīgu elektriskā lauka izmaiņu rezultātā.

Magnētiskā lauka indukcijas vektors B ir galvenais spēks, kas raksturīgs magnētiskajam laukam. Matemātikā B = B (X,Y,Z) ir definēts kā vektoru lauks. Šis jēdziens kalpo fiziskā magnētiskā lauka definēšanai un precizēšanai. Zinātnē magnētiskās indukcijas vektoru bieži vien īsuma labad vienkārši sauc par magnētisko lauku. Acīmredzot šāda lietojumprogramma ļauj brīvi interpretēt šo jēdzienu.

Vēl viena strāvas magnētiskā lauka īpašība ir vektora potenciāls.

IN zinātniskā literatūra jūs bieži varat to atrast kā a galvenās īpašības magnētiskais lauks, ja nav magnētiskās vides (vakuuma), tiek ņemts vērā magnētiskā lauka intensitātes vektors. Formāli šī situācija ir diezgan pieņemama, jo vakuumā magnētiskā lauka intensitātes vektors H un magnētiskās indukcijas vektors B sakrīt. Tajā pašā laikā magnētiskā lauka intensitātes vektors magnētiskajā vidē nav piepildīts ar tādu pašu fizisko nozīmi un ir sekundārs lielums. Pamatojoties uz to, ar šo vakuuma pieeju formālu vienlīdzību, sistemātiskais viedoklis uzskata magnētiskās indukcijas vektors ir strāvas magnētiskā lauka galvenā īpašība.

Magnētiskais lauks noteikti ir īpašs izskats jautājums. Ar šīs vielas palīdzību notiek mijiedarbība starp tiem, kuriem ir magnētiskais moments, un kustīgām lādētām daļiņām vai ķermeņiem.

Speciālā relativitātes teorija uzskata, ka magnētiskie lauki ir pašu elektrisko lauku pastāvēšanas sekas.

Magnētiskais un elektriskais lauks kopā veido elektromagnētisko lauku. Manifestācijas elektromagnētiskais lauks ir gaismas un elektromagnētiskie viļņi.

Kvantu magnētiskā lauka teorija magnētisko mijiedarbību uzskata par atsevišķu elektromagnētiskās mijiedarbības gadījumu. To nes bezmasas bozons. Bozons ir fotons, daļiņa, ko var uzskatīt par elektromagnētiskā lauka kvantu ierosmi.

Magnētisko lauku ģenerē vai nu lādētu daļiņu strāva, vai elektriskais lauks, kas transformējas laiktelpā, vai daļiņu pašu magnētiskie momenti. Vienveidīgai uztverei daļiņu magnētiskie momenti formāli tiek reducēti līdz elektriskām strāvām.

Magnētiskā lauka vērtības aprēķins.

Vienkārši gadījumi ļauj aprēķināt strāvu nesoša vadītāja magnētiskā lauka vērtības, izmantojot Biota-Savarta-Laplasa likumu vai izmantojot cirkulācijas teorēmu. Tādā pašā veidā magnētiskā lauka vērtību var atrast strāvai, kas patvaļīgi sadalīta tilpumā vai telpā. Acīmredzot šie likumi ir piemērojami pastāvīgiem vai salīdzinoši lēni mainīgiem magnētiskajiem un elektriskajiem laukiem. Tas ir, magnetostatikas gadījumos. Vairāk sarežģīti gadījumi pieprasīt vērtības aprēķinu magnētiskā lauka strāva saskaņā ar Maksvela vienādojumiem.

Magnētiskā lauka klātbūtnes izpausme.

Galvenā magnētiskā lauka izpausme ir ietekme uz daļiņu un ķermeņu magnētiskajiem momentiem, uz lādētām daļiņām kustībā. Ar Lorenca spēku ir spēks, kas iedarbojas uz elektriski lādētu daļiņu, kas pārvietojas magnētiskajā laukā. Šim spēkam ir pastāvīgi izteikts perpendikulārs virziens vektoriem v un B. Tam ir arī proporcionāla vērtība daļiņas q lādiņam, ātruma komponentei v, kas ir perpendikulāra magnētiskā lauka vektora B virzienam, un Lielumam, kas izsaka magnētiskā lauka B. Lorenca spēka indukciju saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu, ir šāda izteiksme: F = q, GHS vienību sistēmā: F=q/c

Šķērsprodukts ir parādīts kvadrātiekavās.

Lorenca spēka ietekmes rezultātā uz lādētām daļiņām, kas pārvietojas pa vadītāju, magnētiskais lauks var iedarboties uz strāvu nesošo vadītāju. Ampērspēks ir spēks, kas iedarbojas uz strāvu nesošo vadītāju. Šī spēka sastāvdaļas tiek uzskatītas par spēkiem, kas iedarbojas uz atsevišķiem lādiņiem, kas pārvietojas vadītāja iekšpusē.

Divu magnētu mijiedarbības fenomens.

Magnētiskā lauka parādība, ar kuru mēs varam saskarties Ikdiena, ko sauc par divu magnētu mijiedarbību. Tas izpaužas līdzīgu polu atgrūšanā viens no otra un pretējo polu piesaistē. No formālā viedokļa divu magnētu mijiedarbības raksturošana kā divu monopolu mijiedarbība ir diezgan noderīga, īstenojama un ērta ideja. Tajā pašā laikā detalizēta analīze parāda, ka patiesībā tas nav pilnīgi pareizs parādības apraksts. Galvenais jautājums, kas šāda modeļa ietvaros paliek neatbildēts, ir tas, kāpēc monopolus nevar atdalīt. Faktiski ir eksperimentāli pierādīts, ka nevienam izolētam ķermenim nav magnētiskā lādiņa. Arī šo modeli nevar attiecināt uz magnētisko lauku, ko rada makroskopiskā strāva.

No mūsu viedokļa ir pareizi pieņemt, ka spēks, kas iedarbojas uz magnētisko dipolu, kas atrodas nehomogēnā laukā, mēdz to pagriezt tā, ka dipola magnētiskajam momentam ir tāds pats virziens kā magnētiskajam laukam. Tomēr nav magnētu, kas būtu pakļauti kopējam spēkam no vienmērīga magnētiskā lauka strāva. Spēks, kas iedarbojas uz magnētisko dipolu ar magnētisko momentu m tiek izteikts ar šādu formulu:

.

Spēku, kas iedarbojas uz magnētu no nevienmērīga magnētiskā lauka, izsaka ar visu spēku summu, kas noteikta pēc šīs formulas un iedarbojas uz elementārajiem dipoliem, kas veido magnētu.

Elektromagnētiskā indukcija.

Ja magnētiskās indukcijas vektora plūsma caur slēgtu ķēdi laika gaitā mainās, šajā ķēdē veidojas elektromagnētiskās indukcijas emf. Ja ķēde ir nekustīga, to ģenerē virpuļelektriskais lauks, kas rodas magnētiskā lauka izmaiņu rezultātā laika gaitā. Ja magnētiskais lauks laika gaitā nemainās un plūsmas izmaiņas vadītāja cilpas kustības dēļ nemainās, tad EMF ģenerē Lorenca spēks.

Tāpat kā stacionārs elektriskais lādiņš iedarbojas uz citu lādiņu caur elektrisko lauku, elektriskā strāva iedarbojas uz citu strāvu cauri magnētiskais lauks. Magnētiskā lauka ietekme uz pastāvīgajiem magnētiem tiek samazināta līdz tā ietekmei uz lādiņiem, kas pārvietojas vielas atomos un rada mikroskopiskas apļveida strāvas.

Mācība par elektromagnētisms pamatojoties uz diviem noteikumiem:

• magnētiskais lauks iedarbojas uz kustīgiem lādiņiem un strāvām;
• ap strāvām un kustīgiem lādiņiem rodas magnētiskais lauks.

Magnētu mijiedarbība

Pastāvīgais magnēts(vai magnētiskā adata) ir orientēta pa Zemes magnētisko meridiānu. Tā galu, kas norāda uz ziemeļiem, sauc Ziemeļpols(N), un pretējais gals ir dienvidpols(S). Pietuvinot divus magnētus vienu otram, mēs atzīmējam, ka to līdzīgie stabi atgrūž un atšķirīgie stabi piesaista ( rīsi. 1 ).

Ja mēs atdalīsim stabus, sagriežot pastāvīgo magnētu divās daļās, mēs atklāsim, ka katram no tiem arī būs divi stabi, t.i., būs pastāvīgais magnēts ( rīsi. 2 ). Abi poli – ziemeļu un dienvidu – nav atdalāmi viens no otra un tiem ir vienādas tiesības.

Zemes vai pastāvīgo magnētu radītais magnētiskais lauks, tāpat kā elektriskais lauks, tiek attēlots ar magnētiskām spēka līnijām. Magnēta magnētiskā lauka līniju attēlu var iegūt, uzliekot tam virsū papīra lapu, uz kuras vienmērīgā kārtā uzkaisa dzelzs vīles. Nokļūstot magnētiskajā laukā, zāģskaidas kļūst magnetizētas - katrai no tām ir ziemeļu un dienvidu polus. Pretpoli mēdz virzīties tuvāk viens otram, taču to novērš zāģu skaidu berze uz papīra. Piesitot papīram ar pirkstu, berze samazināsies un vīles tiks pievilktas viena pie otras, veidojot ķēdes, kas attēlo magnētiskā lauka līnijas.

Ieslēgts rīsi. 3 parāda zāģu skaidu un mazu magnētisko bultiņu atrašanās vietu tiešā magnēta laukā, norādot magnētiskā lauka līniju virzienu. Šis virziens tiek uzskatīts par magnētiskās adatas ziemeļpola virzienu.

Orsteda pieredze. Strāvas magnētiskais lauks

IN XIX sākums V. Dāņu zinātnieks Ørsted izdarīja svarīgs atklājums, atklājot elektriskās strāvas iedarbība uz pastāvīgajiem magnētiem . Viņš novietoja garu vadu pie magnētiskās adatas. Kad strāva tika izlaista caur vadu, bultiņa griezās, mēģinot novietoties tai perpendikulāri ( rīsi. 4 ). To varētu izskaidrot ar magnētiskā lauka rašanos ap vadītāju.

Magnētiskā lauka līnijas, ko rada taisns vadītājs, kas nes strāvu, ir koncentriski apļi, kas atrodas tai perpendikulārā plaknē, ar centriem punktā, caur kuru iet strāva ( rīsi. 5 ). Līniju virzienu nosaka labās skrūves noteikums:

Ja skrūve tiek pagriezta lauka līniju virzienā, tā pārvietosies vadītāja strāvas virzienā .

Magnētiskā lauka stipruma raksturlielums ir magnētiskās indukcijas vektors B . Katrā punktā tas ir vērsts tangenciāli lauka līnijai. Elektriskā lauka līnijas sākas ar pozitīviem lādiņiem un beidzas ar negatīviem, un spēks, kas iedarbojas uz lādiņu šajā laukā, tiek virzīts tangenciāli uz līniju katrā punktā. Atšķirībā no elektriskā lauka, magnētiskā lauka līnijas ir slēgtas, kas ir saistīts ar to, ka dabā nav “magnētisko lādiņu”.

Strāvas magnētiskais lauks būtībā neatšķiras no lauka, ko rada pastāvīgs magnēts. Šajā ziņā plakana magnēta analogs ir garš solenoīds - stieples spole, kuras garums ir ievērojami lielāks par tā diametru. Viņa izveidotā magnētiskā lauka līniju diagramma, kas parādīta attēlā rīsi. 6 , ir līdzīgs plakanam magnētam ( rīsi. 3 ). Apļi norāda stieples šķērsgriezumus, kas veido solenoīda tinumu. Strāvas, kas plūst caur vadu prom no novērotāja, ir apzīmētas ar krustiņiem, bet pretējā virzienā - pret novērotāju - ir apzīmētas ar punktiem. Tie paši apzīmējumi tiek pieņemti magnētiskā lauka līnijām, ja tās ir perpendikulāras zīmēšanas plaknei ( rīsi. 7 a, b).

Strāvas virziens solenoīda tinumā un magnētiskā lauka līniju virziens tajā ir saistīts arī ar labās skrūves likumu, kas šajā gadījumā ir formulēts šādi:

Ja paskatās gar solenoīda asi, strāva, kas plūst pulksteņrādītāja virzienā, rada tajā magnētisko lauku, kura virziens sakrīt ar labās skrūves kustības virzienu ( rīsi. 8 )

Pamatojoties uz šo noteikumu, ir viegli saprast, ka solenoīds, kas parādīts rīsi. 6 , ziemeļpols ir tā labais gals, un dienvidu pols ir tā kreisais gals.

Magnētiskais lauks solenoīda iekšpusē ir vienmērīgs - magnētiskās indukcijas vektoram tur ir nemainīga vērtība (B = const). Šajā ziņā solenoīds ir līdzīgs paralēlās plāksnes kondensatoram, kura iekšpusē ir viendabīgs elektriskais lauks.

Spēks, kas iedarbojas magnētiskajā laukā uz strāvu nesošo vadītāju

Eksperimentāli tika noskaidrots, ka spēks iedarbojas uz strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā. Vienmērīgā laukā taisns vadītājs ar garumu l, caur kuru plūst strāva I, kas atrodas perpendikulāri lauka vektoram B, piedzīvo spēku: F = I l B .

Tiek noteikts spēka virziens kreisās rokas likums:

Ja kreisās rokas četri izstieptie pirksti ir novietoti strāvas virzienā vadītājā un plauksta ir perpendikulāra vektoram B, tad izstieptais īkšķis norāda spēka virzienu, kas iedarbojas uz vadītāju (rīsi. 9 ).

Jāņem vērā, ka spēks, kas iedarbojas uz vadītāju ar strāvu magnētiskajā laukā, nav vērsts tangenciāli tā spēka līnijām, piemēram, elektriskais spēks, bet gan perpendikulāri tām. Magnētiskais spēks neietekmē vadītāju, kas atrodas gar spēka līnijām.

Vienādojums F = IlBļauj dot kvantitatīvās īpašības magnētiskā lauka indukcija.

Attieksme nav atkarīgs no vadītāja īpašībām un raksturo pašu magnētisko lauku.

Magnētiskās indukcijas vektora B lielums ir skaitliski vienāds ar spēku, kas iedarbojas uz vienības garuma vadītāju, kas atrodas tam perpendikulāri un caur kuru plūst viena ampēra strāva.

SI sistēmā magnētiskā lauka indukcijas mērvienība ir tesla (T):

Magnētiskais lauks. Tabulas, diagrammas, formulas

(Magnētu mijiedarbība, Orsteda eksperiments, magnētiskās indukcijas vektors, vektora virziens, superpozīcijas princips. Grafiskais attēls magnētiskie lauki, magnētiskās indukcijas līnijas. Magnētiskā plūsma, lauka enerģijas raksturlielumi. Magnētiskie spēki, Ampere spēks, Lorenca spēks. Lādētu daļiņu kustība magnētiskajā laukā. Vielas magnētiskās īpašības, Ampera hipotēze)

Tēma: Magnētiskais lauks

Sagatavoja: Baygarashev D.M.

Pārbaudīja: Gabdullina A.T.

Magnētiskais lauks

Ja divi paralēli vadītāji ir savienoti ar strāvas avotu tā, lai caur tiem izietu elektriskā strāva, tad atkarībā no strāvas virziena tajos vadītāji vai nu atgrūž, vai piesaista.

Šīs parādības skaidrojums ir iespējams no īpaša veida vielas rašanās ap vadītājiem - magnētiskā lauka.

Tiek saukti spēki, ar kuriem mijiedarbojas strāvu nesošie vadītāji magnētisks.

Magnētiskais lauks- tas ir īpašs matērijas veids, kura īpatnība ir ietekme uz kustīgu elektrisko lādiņu, strāvu nesošiem vadītājiem, ķermeņiem ar magnētisko momentu, ar spēku atkarībā no lādiņa ātruma vektora, strāvas virziena vadītājs un ķermeņa magnētiskā momenta virziens.

Magnētisma vēsture sniedzas senos laikos, senajās Mazāzijas civilizācijās. Tieši Mazāzijas teritorijā Magnēzijā tika atrasti ieži, kuru paraugi tika piesaistīti viens otram. Pamatojoties uz apgabala nosaukumu, šādus paraugus sāka saukt par "magnētiem". Jebkuram stieņa vai pakava formas magnētam ir divi gali, ko sauc par poliem; tieši šajā vietā tas izpaužas visspēcīgāk magnētiskās īpašības. Ja jūs piekarat magnētu pie auklas, viens stabs vienmēr būs vērsts uz ziemeļiem. Kompass ir balstīts uz šo principu. Brīvi piekārtā magnēta ziemeļu polu sauc par magnēta ziemeļpolu (N). Pretpolu sauc par dienvidu polu (S).

Magnētiskie stabi mijiedarbojas viens ar otru: līdzīgi stabi atgrūž un atšķirībā no stabiem piesaista. Līdzīgi kā elektriskā lauka jēdziens, kas aptver elektrisko lādiņu, tiek ieviests magnētiskā lauka jēdziens ap magnētu.

1820. gadā Oersteds (1777-1851) atklāja, ka magnētiskā adata, kas atrodas blakus elektrības vadītājam, tiek novirzīta, strāvai plūstot caur vadītāju, t.i., ap strāvu nesošo vadītāju tiek izveidots magnētiskais lauks. Ja ņemam rāmi ar strāvu, tad ārējais magnētiskais lauks mijiedarbojas ar rāmja magnētisko lauku un iedarbojas uz to orientējoši, t.i., ir rāmja pozīcija, kurā ārējam magnētiskajam laukam ir maksimāla rotējoša ietekme uz to. , un ir pozīcija, kad griezes momenta spēks ir nulle.

Magnētisko lauku jebkurā punktā var raksturot ar vektoru B, ko sauc magnētiskās indukcijas vektors vai magnētiskā indukcija punktā.

Magnētiskā indukcija B ir vektors fiziskais daudzums, kas ir magnētiskā lauka stipruma raksturlielums punktā. Tas ir vienāds ar maksimālo mehānisko spēku, kas iedarbojas uz rāmi ar strāvu vienmērīgā laukā, attiecību pret strāvas stipruma reizinājumu rāmī un tā laukumā:

Magnētiskās indukcijas vektora B virziens tiek pieņemts kā rāmja pozitīvās normālās virziens, kas ir saistīts ar strāvu rāmī ar labās skrūves likumu, ar mehānisko griezes momentu, kas vienāds ar nulli.

Tādā pašā veidā, kā tika attēlotas elektriskā lauka intensitātes līnijas, ir attēlotas magnētiskā lauka indukcijas līnijas. Magnētiskā lauka līnija ir iedomāta līnija, kuras pieskare kādā punktā sakrīt ar virzienu B.

Magnētiskā lauka virzienus noteiktā punktā var definēt arī kā virzienu, kas norāda

šajā punktā novietotās kompasa adatas ziemeļpols. Tiek uzskatīts, ka magnētiskā lauka līnijas ir vērstas no ziemeļpola uz dienvidiem.

Radītā magnētiskā lauka magnētiskās indukcijas līniju virziens elektrošoks, kas plūst pa taisnu vadītāju, nosaka spārna vai labās skrūves noteikums. Magnētiskās indukcijas līniju virziens tiek pieņemts par skrūves galvas griešanās virzienu, kas nodrošinātu tās translācijas kustību elektriskās strāvas virzienā (59. att.).

kur n01 = 4 Pi 10 -7 V s/(A m). - magnētiskā konstante, R - attālums, I - strāvas stiprums vadītājā.

Atšķirībā no elektrostatiskā lauka stipruma līnijām, kas sākas plkst pozitīvs lādiņš un beidzas ar negatīvu, magnētiskā lauka indukcijas līnijas vienmēr ir slēgtas. Netika konstatēts magnētiskajam lādiņam līdzīgs elektriskajam lādiņam.

Viena tesla (1 T) tiek ņemta par indukcijas vienību - tāda vienmērīga magnētiskā lauka indukciju, kurā maksimālais mehāniskais griezes moments 1 Nm iedarbojas uz rāmi ar laukumu 1 m2, caur kuru plūst strāva 1 A plūst.

Magnētiskā lauka indukciju var noteikt arī pēc spēka, kas iedarbojas uz strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā.

Uz magnētiskajā laukā novietotu strāvu nesošo vadītāju iedarbojas ampērspēks, kura lielumu nosaka šāda izteiksme:

kur es ir strāvas stiprums diriģentā, l - vadītāja garums, B ir magnētiskās indukcijas vektora lielums un leņķis starp vektoru un strāvas virzienu.

Ampēra spēka virzienu var noteikt pēc kreisās rokas noteikuma: novietojam kreisās rokas plaukstu tā, lai magnētiskās indukcijas līnijas ieiet plaukstā, novietojam četrus pirkstus strāvas virzienā vadītājā, tad saliektais īkšķis parāda ampēra spēka virzienu.

Ņemot vērā, ka I = q 0 nSv, un aizstājot šo izteiksmi ar (3.21), iegūstam F = q 0 nSh/B sin a. Daļiņu (N) skaits noteiktā vadītāja tilpumā ir N = nSl, tad F = q 0 NvB sin a.

Nosakīsim spēku, ko magnētiskais lauks iedarbojas uz atsevišķu uzlādētu daļiņu, kas pārvietojas magnētiskajā laukā:

Šo spēku sauc par Lorenca spēku (1853-1928). Lorenca spēka virzienu var noteikt pēc kreisās rokas likuma: kreisās rokas plaukstu novietojam tā, lai plaukstā ieietu magnētiskās indukcijas līnijas, četri pirksti parāda pozitīvā lādiņa kustības virzienu, lielais saliekts pirksts parāda Lorenca spēka virzienu.

Mijiedarbības spēks starp diviem paralēliem vadītājiem, kuriem ir strāvas I 1 un I 2, ir vienāds ar:

Kur l - vadītāja daļa, kas atrodas magnētiskajā laukā. Ja strāvas ir vienā virzienā, tad vadītāji pievelk (60. att.), ja tie ir pretējā virzienā, tie atgrūž. Spēki, kas iedarbojas uz katru vadītāju, ir vienādi pēc lieluma un pretēji virzienam. Formula (3.22) ir pamats strāvas 1 ampēra (1 A) mērvienības noteikšanai.

Vielas magnētiskās īpašības raksturo skalārs fizikālais lielums - magnētiskā caurlaidība, kas parāda, cik reižu magnētiskā lauka indukcija B vielā, kas pilnībā aizpilda lauku, atšķiras pēc lieluma no magnētiskā lauka indukcijas B 0 vakuums:

Pēc to magnētiskajām īpašībām visas vielas iedala diamagnētisks, paramagnētisks Un feromagnētisks.

Apskatīsim vielu magnētisko īpašību raksturu.

Vielas atomu apvalkā esošie elektroni pārvietojas pa dažādām orbītām. Vienkāršojot, mēs uzskatām, ka šīs orbītas ir apļveida, un katru elektronu, kas riņķo ap atoma kodolu, var uzskatīt par apļveida elektrisko strāvu. Katrs elektrons, tāpat kā apļveida strāva, rada magnētisko lauku, ko mēs saucam par orbitālu. Turklāt elektronam atomā ir savs magnētiskais lauks, ko sauc par spin lauku.

Ja, ievadot ārējā magnētiskajā laukā ar indukciju B 0, vielas iekšpusē tiek radīta indukcija B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

IN diamagnētisks Materiālos, ja nav ārējā magnētiskā lauka, elektronu magnētiskie lauki tiek kompensēti, un, tos ievadot magnētiskajā laukā, atoma magnētiskā lauka indukcija tiek vērsta pret ārējo lauku. Diamagnētiskais materiāls tiek izstumts no ārējā magnētiskā lauka.

U paramagnētisks materiāliem, elektronu magnētiskā indukcija atomos nav pilnībā kompensēta, un atoms kopumā izrādās kā mazs pastāvīgais magnēts. Parasti vielā visi šie mazie magnēti ir orientēti nejauši, un visu to lauku kopējā magnētiskā indukcija ir nulle. Ja jūs novietojat paramagnētu ārējā magnētiskajā laukā, tad visi mazie magnēti - atomi ārējā magnētiskajā laukā griezīsies kā kompasa adatas un magnētiskais lauks vielā palielināsies ( n >= 1).

Feromagnētisks ir tie materiāli, kuros n" 1. Feromagnētiskajos materiālos tiek izveidoti tā sauktie domēni, spontānas magnetizācijas makroskopiski apgabali.

Dažādos domēnos magnētiskā lauka indukcijām ir dažādi virzieni (61. att.) un lielā kristālā

savstarpēji kompensē viens otru. Kad feromagnētiskais paraugs tiek ievadīts ārējā magnētiskajā laukā, atsevišķu domēnu robežas mainās tā, ka palielinās to domēnu apjoms, kas orientēti gar ārējo lauku.

Palielinoties ārējā lauka B 0 indukcijai, palielinās magnetizētās vielas magnētiskā indukcija. Pie dažām vērtībām B 0 indukcija apstājas straujš pieaugums. Šo parādību sauc par magnētisko piesātinājumu.

Feromagnētisko materiālu raksturīga iezīme ir histerēzes fenomens, kas sastāv no materiālā esošās indukcijas neviennozīmīgas atkarības no ārējā magnētiskā lauka indukcijas, kad tā mainās.

Magnētiskā histerēzes cilpa ir slēgta līkne (cdc`d`c), kas izsaka materiālā esošās indukcijas atkarību no ārējā lauka indukcijas amplitūdas ar periodiskām diezgan lēnām izmaiņām pēdējā (62. att.).

Histerēzes cilpu raksturo šādas vērtības: B s, Br, B c. B s - materiāla indukcijas maksimālā vērtība pie B 0s; r ir atlikušā indukcija, kas vienāda ar indukcijas vērtību materiālā, kad ārējā magnētiskā lauka indukcija samazinās no B 0s līdz nullei; -B c un B c - piespiedu spēks - vērtība, kas vienāda ar ārējā magnētiskā lauka indukciju, kas nepieciešama, lai mainītu indukciju materiālā no atlikuma uz nulli.

Katram feromagnētam ir noteikta temperatūra (Kirī punkts (J. Curie, 1859-1906), virs kuras feromagnēts zaudē savas feromagnētiskās īpašības.

Ir divi veidi, kā pārvērst magnetizētu feromagnētu demagnetizētā stāvoklī: a) sildīt virs Kirī punkta un atdzesēt; b) magnetizēt materiālu ar mainīgu magnētisko lauku ar lēni sarūkošu amplitūdu.

Feromagnētus ar zemu atlikušo indukciju un koercitīvo spēku sauc par mīkstajiem magnētiskajiem. Tie atrod pielietojumu ierīcēs, kur feromagnēti bieži ir jāpārmagnetizē (transformatoru serdeņi, ģeneratori utt.).

Pastāvīgo magnētu izgatavošanai izmanto magnētiski cietus feromagnētus, kuriem ir liels piespiedu spēks.

Mēs joprojām atceramies par magnētisko lauku no skolas laikiem, taču tas, ko tas pārstāv, nav nekas tāds, kas "uznirst" ikviena atmiņā. Atsvaidzināsim to, ko esam apskatījuši, un, iespējams, pastāstīsim kaut ko jaunu, noderīgu un interesantu.

Magnētiskā lauka noteikšana

Magnētiskais lauks ir spēka lauks, kas ietekmē kustīgus elektriskos lādiņus (daļiņas). Pateicoties šim spēka laukam, objekti tiek piesaistīti viens otram. Ir divu veidu magnētiskie lauki:

1. Gravitācijas - veidojas tikai pie elementārdaļiņām, un tās stiprums mainās atkarībā no šo daļiņu īpašībām un struktūras.
2. Dinamisks, ražots objektos ar kustīgiem elektriskiem lādiņiem (strāvas raidītāji, magnetizētas vielas).

Magnētiskā lauka apzīmējumu pirmo reizi ieviesa M. Faradejs 1845. gadā, lai gan tā nozīme bija nedaudz kļūdaina, jo tika uzskatīts, ka gan elektriskā, gan magnētiskā ietekme un mijiedarbība notiek uz viena materiāla lauka pamata. Vēlāk 1873. gadā D. Maksvels "prezentēja" kvantu teorija, kurā šos jēdzienus sāka atdalīt, un iepriekš iegūto spēka lauku sauca par elektromagnētisko lauku.

Kā parādās magnētiskais lauks?

Cilvēka acs neuztver dažādu objektu magnētiskos laukus, un to var noteikt tikai īpaši sensori. Magnētiskā parādīšanās avots spēka lauks mikroskopiskā mērogā ir magnetizētu (uzlādētu) mikrodaļiņu kustība, kas ir:

• joni;
• elektroni;
• protoni.

To kustība notiek griešanās magnētiskā momenta dēļ, kas atrodas katrā mikrodaļiņā.

Magnētiskais lauks, kur to var atrast?

Lai cik dīvaini tas neizklausītos, gandrīz visiem mums apkārt esošajiem objektiem ir savs magnētiskais lauks. Lai gan daudzu jēdzienā tikai akmenim, ko sauc par magnētu, ir magnētiskais lauks, kas pievelk sev dzelzs priekšmetus. Faktiski pievilkšanās spēks pastāv visos objektos, tikai tas izpaužas mazākā valence.

Ir arī jāprecizē, ka spēka lauks, ko sauc par magnētisko, parādās tikai tad, kad pārvietojas elektriskie lādiņi vai ķermeņi.

Stacionāriem lādiņiem ir elektriskais spēka lauks (var būt arī kustīgos lādiņos). Izrādās, ka magnētiskā lauka avoti ir:

• pastāvīgie magnēti;
• kustīgi lādiņi.

Instrukcijas

Strāvas magnētiskā lauka izveide Paņemiet vadītāju un pievienojiet to strāvas avotam, pārliecinoties, ka vadītājs nepārkarst. Pievelciet tai plānu magnētisku adatu, kas var brīvi griezties. Uzstādot to dažādos punktos telpā ap vadītāju, pārliecinieties, ka tas ir orientēts gar magnētiskā lauka līnijām.

Magnētisks lauks Pastāvīgais magnēts Paņemiet pastāvīgo magnētu un turiet to pie objekta, kurā ir liels daudzums . Tūlīt parādīsies magnētisks spēks, kas piesaistīs magnētu un dzelzs ķermeni - tas ir galvenais magnētiskā lauka pierādījums. Novietojiet pastāvīgo magnētu uz papīra lapas un apkaisiet to ar smalkām dzelzs vīlēm. Pēc kāda laika uz papīra lapas parādīsies simbols, kas ilustrē magnētiskā lauka līniju klātbūtni. Tos sauc par magnētiskās indukcijas līnijām.

Magnētiskā lauka izveide ar elektromagnētu Spole ar izolēts vads savienojiet ar elektriskās strāvas avotu, izmantojot . Lai izvairītos no stieples izdegšanas, iestatiet reostatu uz maksimālo pretestību. Ievietojiet spolē magnētisko ķēdi. Tas varētu būt mīksta dzelzs gabals vai. Ja plānojat iegūt magnētisko lauks, dzelzs serdenis (magnētiskais kodols) ir jāsamontē no plāksnēm, kas izolētas viena no otras, lai izvairītos no Fuko strāvām, kas traucēs magnētiskā lauka veidošanos. Pēc ķēdes pievienošanas strāvas avotam sāciet lēnām pārvietot reostata slīdni, pārliecinoties, ka spoles tinums nepārkarst. Šajā gadījumā magnētiskā ķēde pārvērtīsies par spēcīgu magnētu, kas piesaista un notur masīvus dzelzs priekšmetus.

Radīt jaudīgu elektrisko magnēti– Tas ir sarežģīts tehnisks uzdevums. Rūpniecībā, kā arī ikdienā ir nepieciešami lieljaudas magnēti. Vairākās valstīs jau darbojas magnētiskās levitācijas vilcieni. Automašīnas ar elektromagnētisko dzinēju drīzumā mūsu valstī parādīsies lielos daudzumos ar Yo-mobile zīmolu. Bet kā tiek radīti lieljaudas magnēti?

Instrukcijas

Rūpniecībā visur tiek izmantoti spēcīgi elektromagnēti. To dizains ir daudz sarežģītāks nekā pastāvīgā magnēti. Lai izveidotu spēcīgu elektromagnētu, jums ir nepieciešama spole, kas sastāv no tinuma vara stieple, kā arī dzelzs kodols. Spēks iekšā šajā gadījumā ir atkarīgs tikai no strāvas stipruma, kas iziet cauri spolēm, kā arī no stieples apgriezienu skaita uz tinuma. Ir vērts atzīmēt, ka pie noteikta strāvas stipruma dzelzs serdes magnetizācija tiek piesātināta. Tāpēc jaudīgākie rūpnieciskie magnēti tiek izgatavoti bez tā. Tā vietā tiek pievienots vēl kāds vads. Vairumā jaudīgo rūpniecisko magnētu ar dzelzi stieples apgriezienu skaits reti pārsniedz desmit uz metru, un izmantotā strāva ir divi ampēri.

Magnētisko lauku var radīt lādētu daļiņu kustība, mainīgs elektriskais lauks vai daļiņu magnētiskie momenti (pastāvīgajos magnētos). Magnētiskās un elektriskais lauks ir viena kopīga lauka – elektromagnētiskā – izpausmes.

Lādētu daļiņu sakārtota kustība

Lādētu daļiņu sakārtotu kustību vadītājos sauc par elektrisko strāvu. Lai to iegūtu, jums ir jāizveido elektriskais lauks, izmantojot strāvas avotus, kas atdala lādiņus - pozitīvos un negatīvos. Mehāniskā, iekšējā vai jebkura cita enerģija avotā tiek pārveidota par elektroenerģiju.

Kādas parādības var izmantot, lai spriestu par strāvas klātbūtni ķēdē?

Nevar redzēt uzlādētu daļiņu kustību vadītājā. Tomēr strāvas klātbūtni ķēdē var spriest pēc netiešām pazīmēm. Šādas parādības ietver, piemēram, strāvas termisko, ķīmisko un magnētisko ietekmi, pēdējo novēro jebkuros vadītājos - cietā, šķidrā un gāzveida.

Kā rodas magnētiskais lauks?

Ap jebkuru vadītāju, kas nes strāvu, ir magnētiskais lauks. To rada kustīgas lietas. Ja lādiņi ir stacionāri, tie ap sevi rada tikai elektrisko lauku, bet, tiklīdz rodas strāva, parādās arī strāvas magnētiskais lauks.

Kā noteikt magnētiskā lauka esamību?

Var noteikt magnētiskā lauka esamību Dažādi ceļi. Piemēram, šim nolūkam varat izmantot mazus dzelzs vīles. Magnētiskajā laukā tie tiek magnetizēti un pārvēršas magnētiskās bultiņās (piemēram, kompass). Katras šādas bultiņas ass ir iestatīta magnētiskā lauka spēku virzienā.

Pati pieredze izskatās šādi. Novietojiet uz kartona plāns slānis dzelzs vīles, izlaiž cauri taisnu vadītāju un ieslēdz strāvu. Jūs redzēsiet, kā strāvas magnētiskā lauka ietekmē zāģskaidas koncentriskos apļos izvietosies ap vadītāju. Šīs līnijas, pa kurām atrodas magnētiskās adatas, sauc par magnētiskā magnētiskā lauka līnijām. Bultas “ziemeļpols” katrā lauka punktā tiek uzskatīts par virzienu.

Kas ir strāvas radītā magnētiskā lauka magnētiskās līnijas?

Strāvas magnētiskā lauka magnētiskās līnijas ir slēgtas līknes, kas aptver vadītāju. Ar to palīdzību ir ērti attēlot magnētiskos laukus. Un, tā kā visos telpas punktos ap vadītāju ir magnētiskais lauks, magnētisko līniju var novilkt caur jebkuru šīs telpas punktu. Magnētisko līniju virziens ir atkarīgs no strāvas virziena vadītājā.