Medan magnet ialah satu bentuk jirim khas yang dicipta oleh magnet, konduktor dengan arus (zarah bercas yang bergerak) dan yang boleh dikesan melalui interaksi magnet, konduktor dengan arus (zarah bercas yang bergerak).

Pengalaman Oersted

Eksperimen pertama (dijalankan pada tahun 1820) yang menunjukkan bahawa terdapat hubungan yang mendalam antara fenomena elektrik dan magnet adalah eksperimen ahli fizik Denmark H. Oersted.

Jarum magnet yang terletak berhampiran konduktor berputar melalui sudut tertentu apabila arus dalam konduktor dihidupkan. Apabila litar dibuka, anak panah kembali ke kedudukan asalnya.

Daripada pengalaman G. Oersted ia mengikuti bahawa terdapat medan magnet di sekeliling konduktor ini.

Pengalaman Ampere
Dua konduktor selari membawa elektrik, berinteraksi antara satu sama lain: mereka menarik jika arus berada dalam arah yang sama, dan menolak jika arus berada dalam arah yang bertentangan. Ini berlaku disebabkan oleh interaksi medan magnet yang timbul di sekeliling konduktor.

Hartanah medan magnet

1. Secara material, i.e. wujud secara bebas daripada kita dan pengetahuan kita tentangnya.

2. Dicipta oleh magnet, konduktor dengan arus (zarah bercas yang bergerak)

3. Dikesan oleh interaksi magnet, konduktor dengan arus (zarah bercas yang bergerak)

4. Bertindak pada magnet, konduktor pembawa arus (zarah bercas yang bergerak) dengan sedikit daya

5. Tiada cas magnet dalam alam semula jadi. Anda tidak boleh memisahkan kutub utara dan selatan dan mendapatkan badan dengan satu kutub.

6. Sebab mayat mempunyai sifat magnet ditemui oleh saintis Perancis Ampere. Ampere mengemukakan kesimpulan - sifat magnetik mana-mana badan ditentukan oleh arus elektrik tertutup di dalamnya.

Arus ini mewakili pergerakan elektron mengelilingi orbit dalam atom.

Jika satah di mana arus ini beredar terletak secara rawak berhubung antara satu sama lain disebabkan oleh pergerakan terma molekul yang membentuk badan, maka interaksi mereka saling dikompensasi dan badan tidak menunjukkan sebarang sifat magnetik.

Dan sebaliknya: jika satah di mana elektron berputar adalah selari antara satu sama lain dan arah normal ke satah ini bertepatan, maka bahan tersebut meningkatkan medan magnet luar.

7. Daya magnet bertindak dalam medan magnet dalam arah tertentu, yang dipanggil garis daya magnet. Dengan bantuan mereka, anda boleh dengan mudah dan jelas menunjukkan medan magnet dalam kes tertentu.

Untuk menggambarkan medan magnet dengan lebih tepat, telah dipersetujui bahawa di tempat-tempat di mana medan lebih kuat, garis medan harus ditunjukkan lebih padat, i.e. lebih rapat antara satu sama lain. Dan sebaliknya, di tempat di mana medan lebih lemah, lebih sedikit garisan medan ditunjukkan, i.e. kurang kerap terletak.

8. Medan magnet dicirikan oleh vektor aruhan magnet.

Vektor aruhan magnet ialah kuantiti vektor yang mencirikan medan magnet.

Arah vektor aruhan magnet bertepatan dengan arah kutub utara jarum magnet bebas pada titik tertentu.

Arah vektor aruhan medan dan kekuatan semasa I dikaitkan dengan "peraturan skru kanan (gimlet)":

jika anda skru dalam gimlet ke arah arus dalam konduktor, maka arah kelajuan pergerakan hujung pemegangnya pada titik tertentu akan bertepatan dengan arah vektor aruhan magnet pada titik itu.

Medan magnet ialah kawasan ruang di mana konfigurasi bion, penghantar semua interaksi, mewakili putaran yang dinamik dan konsisten.

Arah tindakan daya magnet bertepatan dengan paksi putaran bion menggunakan petua skru kanan. Ciri kekuatan medan magnet ditentukan oleh kekerapan putaran bion. Semakin tinggi kelajuan putaran, semakin tinggi medan yang lebih kuat. Adalah lebih tepat untuk memanggil medan magnet elektrodinamik, kerana ia timbul hanya apabila zarah bercas bergerak, dan bertindak hanya pada cas bergerak.

Mari kita terangkan mengapa medan magnet adalah dinamik. Untuk timbulnya medan magnet, bion perlu mula berputar, dan hanya cas bergerak yang akan menarik salah satu kutub bion boleh membuat ia berputar. Jika cas tidak bergerak, maka bion tidak akan berputar.

Medan magnet terbentuk hanya di sekitar cas elektrik yang sedang bergerak. Itulah sebabnya magnet dan medan elektrik adalah integral dan bersama-sama membentuk medan elektromagnet. Komponen medan magnet saling berkaitan dan mempengaruhi satu sama lain, mengubah sifatnya.

Sifat medan magnet:

• Medan magnet timbul di bawah pengaruh cas pemacu arus elektrik.
• Pada sebarang titik, medan magnet dicirikan oleh vektor kuantiti fizikal dipanggil aruhan magnet, yang merupakan ciri daya medan magnet.
• Medan magnet hanya boleh menjejaskan magnet, konduktor pembawa arus dan cas bergerak.
• Medan magnet boleh menjadi jenis malar dan berubah-ubah
• Medan magnet diukur hanya dengan instrumen khas dan tidak dapat dirasakan oleh deria manusia.
• Medan magnet adalah elektrodinamik, kerana ia hanya dihasilkan oleh pergerakan zarah bercas dan hanya mempengaruhi cas yang sedang bergerak.
• Zarah bercas bergerak sepanjang trajektori serenjang.

Saiz medan magnet bergantung kepada kadar perubahan medan magnet. Menurut ciri ini, terdapat dua jenis medan magnet: medan magnet dinamik dan medan magnet graviti. Medan magnet graviti timbul hanya berhampiran zarah asas dan terbentuk bergantung kepada ciri struktur zarah ini.

Momen magnet berlaku apabila medan magnet bertindak pada bingkai konduktif. Dalam erti kata lain, momen magnet ialah vektor yang terletak pada garisan yang berjalan berserenjang dengan bingkai.

Medan magnet boleh diwakili secara grafik menggunakan garis medan magnet. Garisan ini dilukis dalam arah sedemikian sehingga arah daya medan bertepatan dengan arah garis medan itu sendiri. Garis daya magnet adalah berterusan dan tertutup pada masa yang sama. Arah medan magnet ditentukan menggunakan jarum magnet. Garisan daya juga menentukan kekutuban magnet, hujung dengan keluaran garis daya ialah kutub utara, dan hujung dengan input garisan ini ialah kutub selatan.

Mungkin tidak ada orang yang tidak sekurang-kurangnya sekali memikirkan apa itu medan magnet. Sepanjang sejarah, mereka telah cuba menjelaskannya dengan vorteks halus, kebiasaan, monopoli magnetik dan banyak lagi.

Kita semua tahu bahawa magnet yang berhadapan antara satu sama lain dengan kutub yang sama menolak, dan magnet yang mempunyai kutub bertentangan menarik. Kuasa ini akan

Berbeza bergantung pada sejauh mana kedua-dua bahagian itu antara satu sama lain. Ternyata objek yang diterangkan mencipta halo magnet di sekelilingnya. Pada masa yang sama, apabila dua medan berselang-seli yang mempunyai frekuensi yang sama ditindih, apabila satu dialihkan dalam ruang berbanding yang lain, kesan diperoleh yang biasanya dipanggil "medan magnet berputar."

Saiz objek yang dikaji ditentukan oleh daya tarikan magnet kepada yang lain atau kepada besi. Sehubungan itu, semakin besar tarikan, semakin lebih banyak bidang. Daya boleh diukur menggunakan cara biasa meletakkan sekeping kecil besi pada satu sisi, dan pemberat pada sisi yang lain, direka untuk mengimbangi logam terhadap magnet.

Untuk pemahaman yang lebih tepat tentang subjek, anda harus mempelajari bidang:

Menjawab soalan tentang apa itu medan magnet, patut dikatakan bahawa manusia juga memilikinya. Pada akhir tahun 1960, terima kasih kepada pembangunan intensif fizik, ia dicipta alat pengukur"SOtong." Tindakannya dijelaskan oleh undang-undang fenomena kuantum. Ia adalah unsur sensitif magnetometer yang digunakan untuk mengkaji medan magnet dan sebagainya

kuantiti, contohnya, seperti

"SOtong" dengan cepat mula digunakan untuk mengukur medan yang dihasilkan oleh organisma hidup dan, sudah tentu, manusia. Ini memberi dorongan kepada pembangunan bidang penyelidikan baharu berdasarkan tafsiran maklumat yang dibekalkan oleh peranti sedemikian. Arah ini dipanggil "biomagnetisme".

Mengapa, semasa menentukan apakah medan magnet, tiada kajian dijalankan di kawasan ini sebelum ini? Ternyata ia sangat lemah dalam organisma, dan pengukurannya adalah tugas fizikal yang sukar. Ini disebabkan oleh kehadiran sejumlah besar bunyi magnet di ruang sekeliling. Oleh itu, adalah mustahil untuk menjawab persoalan tentang medan magnet manusia dan mengkajinya tanpa menggunakan langkah perlindungan khusus.

"halo" sedemikian muncul di sekeliling organisma hidup untuk tiga sebab utama. Pertama, terima kasih kepada titik ionik yang muncul akibat aktiviti elektrik membran sel. Kedua, disebabkan oleh kehadiran zarah-zarah kecil ferrimagnetik yang masuk ke dalam badan secara tidak sengaja atau dimasukkan ke dalam badan. Ketiga, apabila medan magnet luar ditindih, hasilnya adalah kerentanan heterogen bagi organ yang berbeza, yang memesongkan sfera yang bertindih.

Sifat asas medan magnet

Sifat medan magnet

Fenomena magnet telah diketahui semula dunia purba. Kompas dicipta lebih 4,500 tahun dahulu. Ia muncul di Eropah sekitar abad ke-12. era baru. Walau bagaimanapun, hanya pada abad ke-19 bahawa hubungan antara elektrik dan kemagnetan ditemui, dan idea medan magnet .

Eksperimen pertama (dijalankan pada tahun 1820) yang menunjukkan bahawa terdapat hubungan yang mendalam antara fenomena elektrik dan magnet adalah eksperimen ahli fizik Denmark H. Oersted. Eksperimen ini menunjukkan bahawa jarum magnet yang terletak berhampiran konduktor pembawa arus digerakkan oleh daya yang cenderung untuk memutarkannya. Pada tahun yang sama, ahli fizik Perancis A. Ampere memerhatikan interaksi daya dua konduktor dengan arus dan menetapkan undang-undang interaksi arus.

Menurut konsep moden, konduktor pembawa arus mengenakan daya antara satu sama lain bukan secara langsung, tetapi melalui medan magnet yang mengelilinginya.

Terdapat satu bentuk jirim yang istimewa, satu keseluruhan medan elektromagnet.

Medan magnet- ini adalah sejenis bahan yang melaluinya interaksi cas elektrik yang bergerak berlaku.

Sifat asas medan magnet

1. Medan magnet dicipta:

· menggerakkan cas elektrik (konduktor dengan arus elektrik);

· badan bermagnet (magnet);

· medan elektrik yang berubah-ubah masa (medan magnet akan berubah-ubah).

2. Medan magnet berterusan di angkasa.

3. Medan magnet dikesan melalui kesannya terhadap pergerakan caj elektrik(arus elektrik) atau dengan kesan pada badan bermagnet, tidak kira sama ada ia bergerak atau dalam keadaan rehat.

Medan elektrik bertindak seperti tidak bergerak seterusnya bergerak ia mengandungi cas elektrik. Medan magnet hanya berlaku untuk bergerak Terdapat cas elektrik dalam bidang ini.

Para saintis abad ke-19 cuba mencipta teori medan magnet dengan analogi dengan elektrostatik, memperkenalkan kepada pertimbangan apa yang dipanggil caj magnet dua tanda (contohnya, utara N dan selatan S kutub jarum magnet). Walau bagaimanapun, pengalaman menunjukkan bahawa cas magnet terpencil tidak wujud.

badan, masa yang lama mengekalkan sifat magnet selepas penyingkiran dari medan luar dipanggil magnet kekal . Hujung magnet mempunyai daya tarikan yang paling besar, yang dipanggil kutub magnet (N - utara, S - zon selatan dan neutral).

Untuk mengkaji penggunaan medan magnet:

· litar ujian (elemen tertutup kecil konduktor yang membawa arus);

· jarum magnet (magnet kekal kecil).

Apabila litar ujian atau jarum magnet diletakkan dalam medan magnet yang dikaji, ia mengarahkannya dengan cara tertentu.

Pengalaman menunjukkan bahawa nilai maksimum momen daya M m memutar litar ujian adalah berkadar dengan luas S litar dan kekuatan arus I di dalamnya: M m ~ IS.

Kuantiti p m = IS ialah modul yang dipanggil momen magnetik litar dengan arus.

Momen magnet itu sendiri ialah vektor: , di manakah vektor unit normal kepada satah litar, dikaitkan dengan arah arus dalam litar dengan peraturan skru kanan.

Nisbah pada titik tertentu dalam medan kekal malar dan merupakan ciri daya medan, dipanggil aruhan magnetik .

Aruhan magnet ialah vektor yang arahnya bertepatan dengan arah normal ke satah litar ujian dengan arus dalam kedudukan keseimbangannya yang stabil, atau dengan arah S → N jarum magnet.

Ciri kekuatan medan magnet, analog untuk medan elektrik.

Sama seperti garis daya dalam elektrostatik, seseorang boleh membina garis aruhan magnetik , pada setiap titik yang vektor diarahkan sepanjang tangen.

Garis aruhan magnet bagi medan magnet kekal dan gegelung dengan arus.

Beri perhatian kepada analogi antara medan magnet magnet kekal dan gegelung dengan arus.

Medan magnet konduktor lurus yang membawa arus

Talian aruhan magnet sentiasa tertutup; Ini bermakna bahawa medan magnet tidak mempunyai sumber - caj magnet. Medan paksa mempunyai harta ini dipanggil pusaran .

Bagi medan magnet ia adalah benar prinsip superposisi: aruhan magnet medan yang dicipta oleh beberapa arus adalah sama dengan jumlah vektor medan aruhan bagi setiap arus secara berasingan:

Untuk medan magnet magnet kekal, soalan ini lebih rumit kerana menambah satu saat magnet yang kuat bukan sahaja menambah, tetapi juga memesongkan medan magnet magnet pertama.

Untuk mencirikan medan magnet dalam vakum, kuantiti lain diperkenalkan, dipanggil ketegangan medan magnet.

Kekuatan medan magnet tidak bergantung pada sifat medium.

Kekuatan medan magnet ialah kuantiti vektor yang bertepatan dalam medium homogen dengan arah vektor aruhan magnet.

Modul ciri-ciri ini dikaitkan dengan hubungan.

Sumber medan magnet ialah bergerak cas elektrik (arus) . Medan magnet timbul dalam ruang yang mengelilingi konduktor pembawa arus, sama seperti medan elektrik timbul dalam ruang yang mengelilingi cas elektrik pegun. Medan magnet magnet kekal juga dicipta oleh arus mikro elektrik yang beredar di dalam molekul bahan (hipotesis Ampere).

Untuk menerangkan medan magnet, adalah perlu untuk memperkenalkan ciri daya medan, serupa dengan vektor ketegangan medan elektrik. Ciri ini adalah vektor aruhan magnet Vektor aruhan magnet menentukan daya yang bertindak ke atas arus atau cas yang bergerak dalam medan magnet.
Arah positif vektor diambil sebagai arah dari kutub Selatan S ke kutub utara N jarum magnet yang diletakkan bebas dalam medan magnet. Oleh itu, dengan memeriksa medan magnet yang dicipta oleh arus atau magnet kekal menggunakan jarum magnet kecil, ia adalah mungkin di setiap titik di angkasa.

Untuk menerangkan secara kuantitatif medan magnet, adalah perlu untuk menunjukkan kaedah untuk menentukan bukan sahaja
arah vektor tetapi dan modulnyaModul vektor aruhan magnet adalah sama dengan nisbah nilai maksimum
Daya ampere yang bertindak pada konduktor lurus dengan arus, kepada kekuatan semasa saya dalam konduktor dan panjangnya Δ l :

Daya Ampere diarahkan berserenjang dengan vektor aruhan magnet dan arah arus yang mengalir melalui konduktor. Untuk menentukan arah daya Ampere biasanya digunakan peraturan tangan kiri: jika diletakkan Tangan kiri supaya garis aruhan memasuki telapak tangan, dan jari terulur diarahkan sepanjang arus, kemudian ditarik balik ibu jari menunjukkan arah daya yang bertindak ke atas konduktor.

Medan magnet antara planet

Jika ruang antara planet adalah vakum, maka satu-satunya medan magnet di dalamnya hanya boleh menjadi medan Matahari dan planet, serta medan asal galaksi yang memanjang di sepanjang cabang lingkaran Galaxy kita. Dalam kes ini, medan Matahari dan planet dalam ruang antara planet akan menjadi sangat lemah.
Sebenarnya, ruang antara planet bukanlah vakum, tetapi dipenuhi dengan gas terion yang dipancarkan oleh Matahari (angin suria). Kepekatan gas ini ialah 1-10 cm -3, halaju tipikal adalah antara 300 dan 800 km/s, suhu menghampiri 10 5 K (ingat bahawa suhu korona ialah 2×10 6 K).
angin cerah– aliran keluar plasma dari korona suria ke ruang antara planet. Pada tahap orbit Bumi, kelajuan purata zarah angin suria (proton dan elektron) adalah kira-kira 400 km/s, bilangan zarah adalah beberapa puluh setiap 1 cm 3.

Saintis Inggeris William Gilbert, doktor mahkamah kepada Ratu Elizabeth, adalah yang pertama menunjukkan pada tahun 1600 bahawa Bumi adalah magnet, paksinya tidak bertepatan dengan paksi putaran Bumi. Akibatnya, di sekeliling Bumi, seperti di sekeliling magnet mana-mana, terdapat medan magnet. Pada tahun 1635, Gellibrand mendapati bahawa medan magnet bumi perlahan-lahan berubah, dan Edmund Halley menjalankan tinjauan magnetik pertama di dunia di lautan dan mencipta peta magnetik pertama di dunia (1702). Pada tahun 1835, Gauss menjalankan analisis harmonik sfera medan magnet Bumi. Dia mencipta balai cerap magnet pertama di dunia di Göttingen.

Beberapa perkataan tentang kad magnetik. Lazimnya, setiap 5 tahun, taburan medan magnet di permukaan Bumi diwakili oleh peta magnet tiga atau lebih unsur magnet. Pada setiap peta ini, isolin dilukis bersama-sama unsur tertentu mempunyai nilai tetap. Garisan yang sama deklinasi D dipanggil isogon, kecondongan I dipanggil isoclines, dan magnitud jumlah kekuatan B dipanggil garis isodinamik atau isodin. Garis isomagnet unsur H, Z, X dan Y dipanggil isolin bagi komponen mendatar, menegak, utara atau timur, masing-masing.

Mari kita kembali kepada lukisan. Ia menunjukkan bulatan dengan jejari sudut 90° - d, yang menerangkan kedudukan Matahari di permukaan bumi. Lengkok bulatan besar yang dilukis melalui titik P dan kutub geomagnet B bersilang bulatan ini pada titik H' n dan H' m, yang masing-masing menunjukkan kedudukan Matahari, pada saat tengah hari geomagnet dan tengah malam geomagnet titik P. Ini momen bergantung pada latitud titik P. Kedudukan Matahari pada tengah hari sebenar tempatan dan tengah malam masing-masing ditunjukkan oleh titik H n dan H m. Apabila d positif (musim panas di hemisfera utara), maka separuh pagi hari geomagnet tidak sama dengan petang. Pada latitud tinggi, masa geomagnet boleh sangat berbeza daripada masa sebenar atau min untuk kebanyakan hari.
Bercakap tentang masa dan sistem koordinat, mari kita bincangkan juga tentang mengambil kira kesipian dipol magnetik. Dipol sipi telah perlahan-lahan hanyut ke luar (utara dan barat) sejak 1836. Adakah ia melintasi satah khatulistiwa? sekitar tahun 1862. Trajektori jejarinya terletak di kawasan Pulau Gilbert di Lautan Pasifik

KESAN MEDAN MAGNET TERHADAP SEMASA

Dalam setiap sektor, kelajuan angin suria dan ketumpatan zarah berbeza-beza secara sistematik. Pemerhatian roket menunjukkan bahawa kedua-dua parameter meningkat secara mendadak di sempadan sektor. Pada penghujung hari kedua selepas melepasi sempadan sektor, ketumpatan sangat cepat, dan kemudian, selepas dua atau tiga hari, ia perlahan-lahan mula meningkat. Kelajuan angin suria berkurangan secara perlahan pada hari kedua atau ketiga selepas mencapai kemuncaknya. Struktur sektor dan variasi ketara dalam halaju dan ketumpatan berkait rapat dengan gangguan magnetosfera. Struktur sektor agak stabil, jadi keseluruhan struktur aliran berputar dengan Matahari untuk sekurang-kurangnya beberapa revolusi suria, melewati Bumi kira-kira setiap 27 hari.