Ia adalah medan daya yang mempengaruhi caj elektrik dan pada jasad yang sedang bergerak dan mempunyai momen magnet, tanpa mengira keadaan pergerakannya. Medan magnet adalah sebahagian daripada elektrik medan magnet.

Arus zarah bercas atau momen magnet elektron dalam atom mencipta medan magnet. Juga, medan magnet timbul akibat perubahan sementara tertentu dalam medan elektrik.

Vektor aruhan medan magnet B ialah ciri daya utama medan magnet. Dalam matematik, B = B (X,Y,Z) ditakrifkan sebagai medan vektor. Konsep ini berfungsi untuk menentukan dan menentukan medan magnet fizikal. Dalam sains, vektor aruhan magnet selalunya ringkas, dipanggil medan magnet. Jelas sekali, aplikasi sedemikian membenarkan beberapa tafsiran percuma tentang konsep ini.

Satu lagi ciri medan magnet arus ialah potensi vektor.

DALAM sastera saintifik anda sering dapati itu sebagai a ciri utama medan magnet, jika tiada persekitaran magnetik (vakum), vektor kekuatan medan magnet dipertimbangkan. Secara formal, keadaan ini agak boleh diterima, kerana dalam vakum vektor kekuatan medan magnet H dan vektor aruhan magnet B bertepatan. Pada masa yang sama, vektor kekuatan medan magnet dalam medium magnet tidak diisi dengan makna fizikal yang sama dan merupakan kuantiti sekunder. Berdasarkan ini, dengan persamaan formal pendekatan untuk vakum ini, sudut pandangan sistematik mempertimbangkan vektor aruhan magnet adalah ciri utama medan magnet semasa.

Medan magnet sudah tentu rupa istimewa perkara. Dengan bantuan perkara ini, interaksi berlaku antara mereka yang mempunyai momen magnet dan zarah atau jasad bercas yang bergerak.

Teori relativiti khas menganggap medan magnet sebagai akibat daripada kewujudan medan elektrik itu sendiri.

Bersama-sama, medan magnet dan elektrik membentuk medan elektromagnet. Manifestasi medan elektromagnet ialah gelombang cahaya dan elektromagnet.

Teori medan magnet kuantum menganggap interaksi magnetik sebagai kes berasingan interaksi elektromagnet. Ia dibawa oleh boson tak berjisim. Boson ialah foton, zarah yang boleh dianggap sebagai pengujaan kuantum medan elektromagnet.

Medan magnet dijana sama ada oleh arus zarah bercas, atau oleh medan elektrik yang berubah dalam ruang masa, atau oleh momen magnet zarah itu sendiri. Untuk persepsi seragam, momen magnet zarah secara rasmi dikurangkan kepada arus elektrik.

Pengiraan nilai medan magnet.

Kes mudah memungkinkan untuk mengira nilai medan magnet konduktor pembawa arus menggunakan hukum Biot-Savart-Laplace, atau menggunakan teorem edaran. Dengan cara yang sama, nilai medan magnet boleh didapati untuk arus yang diagihkan secara sewenang-wenangnya dalam isipadu atau ruang. Jelas sekali, undang-undang ini terpakai untuk medan magnet dan elektrik yang berubah secara malar atau agak perlahan. Iaitu, dalam kes magnetostatik. Lagi kes kompleks memerlukan pengiraan nilai arus medan magnet mengikut persamaan Maxwell.

Manifestasi kehadiran medan magnet.

Manifestasi utama medan magnet ialah pengaruh pada momen magnet zarah dan jasad, pada zarah bercas yang sedang bergerak. Dengan kuasa Lorentz ialah daya yang bertindak ke atas zarah bercas elektrik yang bergerak dalam medan magnet. Daya ini mempunyai arah serenjang yang sentiasa dinyatakan kepada vektor v dan B. Ia juga mempunyai nilai berkadar dengan cas zarah q, komponen halaju v, yang berserenjang dengan arah vektor medan magnet B, dan magnitud yang menyatakan aruhan medan magnet B. Daya Lorentz mengikut Sistem Unit Antarabangsa mempunyai ungkapan berikut: F = q, dalam sistem unit GHS: F=q/c

Hasil silang ditunjukkan dalam kurungan segi empat sama.

Hasil daripada pengaruh daya Lorentz pada zarah bercas yang bergerak di sepanjang konduktor, medan magnet boleh bertindak ke atas konduktor pembawa arus. Daya ampere ialah daya yang bertindak pada konduktor pembawa arus. Komponen daya ini dianggap sebagai daya yang bertindak ke atas cas individu yang bergerak di dalam konduktor.

Fenomena interaksi antara dua magnet.

Fenomena medan magnet yang boleh kita hadapi Kehidupan seharian, dipanggil interaksi dua magnet. Ia dinyatakan dalam tolakan kutub seperti antara satu sama lain dan tarikan kutub bertentangan. Dari sudut pandangan formal, menggambarkan interaksi antara dua magnet sebagai interaksi dua monopole adalah idea yang agak berguna, boleh dilaksanakan dan mudah. Pada masa yang sama, analisis terperinci menunjukkan bahawa sebenarnya ini bukanlah penerangan yang betul tentang fenomena itu. Persoalan utama yang masih belum terjawab dalam model sedemikian ialah mengapa monopole tidak boleh dipisahkan. Sebenarnya, ia telah terbukti secara eksperimen bahawa mana-mana badan terpencil tidak mempunyai cas magnet. Juga, model ini tidak boleh digunakan pada medan magnet yang dicipta oleh arus makroskopik.

Dari sudut pandangan kami, adalah betul untuk mengandaikan bahawa daya yang bertindak pada dipol magnet yang terletak dalam medan tidak homogen cenderung untuk memutarkannya sedemikian rupa sehingga momen magnet dipol mempunyai arah yang sama dengan medan magnet. Walau bagaimanapun, tiada magnet yang tertakluk kepada jumlah daya daripada arus medan magnet seragam. Daya yang bertindak pada dipol magnet dengan momen magnet m dinyatakan dengan formula berikut:

.

Daya yang bertindak pada magnet daripada medan magnet tidak seragam dinyatakan dengan jumlah semua daya yang ditentukan oleh formula ini dan bertindak pada dipol asas yang membentuk magnet.

Aruhan elektromagnet.

Jika fluks vektor aruhan magnet melalui litar tertutup berubah dari semasa ke semasa, emf aruhan elektromagnet terbentuk dalam litar ini. Jika litar pegun, ia dijana oleh medan elektrik pusaran, yang timbul akibat perubahan dalam medan magnet dari masa ke masa. Apabila medan magnet tidak berubah mengikut masa dan tiada perubahan fluks disebabkan oleh pergerakan gelung pengalir, maka EMF dijana oleh daya Lorentz.

Sama seperti cas elektrik pegun bertindak pada cas lain melalui medan elektrik, arus elektrik bertindak pada arus lain melalui medan magnet. Kesan medan magnet pada magnet kekal dikurangkan kepada kesannya pada cas yang bergerak dalam atom bahan dan mencipta arus bulat mikroskopik.

Doktrin tentang elektromagnetisme berdasarkan dua peruntukan:

• medan magnet bertindak pada cas dan arus yang bergerak;
• medan magnet timbul di sekeliling arus dan cas yang bergerak.

Interaksi magnet

Magnet kekal(atau jarum magnet) berorientasikan sepanjang meridian magnet Bumi. Hujung yang menghala ke utara dipanggil kutub utara(N), dan hujung yang bertentangan ialah kutub Selatan(S). Dengan mendekatkan dua magnet antara satu sama lain, kami perhatikan bahawa kutub serupa mereka menolak, dan kutub tidak serupa mereka menarik ( nasi. 1 ).

Jika kita memisahkan kutub dengan memotong magnet kekal kepada dua bahagian, kita akan mendapati bahawa setiap daripadanya juga akan mempunyai dua tiang, iaitu akan menjadi magnet kekal ( nasi. 2 ). Kedua-dua kutub - utara dan selatan - tidak dapat dipisahkan antara satu sama lain dan mempunyai hak yang sama.

Medan magnet yang dicipta oleh Bumi atau magnet kekal diwakili, seperti medan elektrik, oleh garis daya magnet. Gambar garis medan magnet magnet boleh diperolehi dengan meletakkan sehelai kertas di atasnya, di mana pemfailan besi ditaburkan dalam lapisan yang sekata. Masuk ke medan magnet, habuk papan menjadi magnet - setiap daripada mereka mempunyai utara dan kutub selatan. Kutub bertentangan cenderung untuk bergerak lebih dekat antara satu sama lain, tetapi ini dihalang oleh geseran habuk papan pada kertas. Jika anda mengetuk kertas dengan jari anda, geseran akan berkurangan dan pemfailan akan tertarik antara satu sama lain, membentuk rantai yang menggambarkan garis medan magnet.

hidup nasi. 3 menunjukkan lokasi habuk papan dan anak panah magnet kecil dalam medan magnet langsung, menunjukkan arah garis medan magnet. Arah ini diambil sebagai arah kutub utara jarum magnet.

Pengalaman Oersted. Medan magnet arus

DALAM awal XIX V. saintis Denmark Ørsted lakukan penemuan penting, setelah menemui tindakan arus elektrik pada magnet kekal . Dia meletakkan wayar panjang berhampiran jarum magnet. Apabila arus dialirkan melalui wayar, anak panah berputar, cuba meletakkan dirinya berserenjang dengannya ( nasi. 4 ). Ini boleh dijelaskan dengan kemunculan medan magnet di sekeliling konduktor.

Garis medan magnet yang dicipta oleh konduktor lurus yang membawa arus adalah bulatan sepusat yang terletak dalam satah berserenjang dengannya, dengan pusat pada titik di mana arus melalui ( nasi. 5 ). Arah garisan ditentukan oleh peraturan skru kanan:

Jika skru diputar mengikut arah garis medan, ia akan bergerak mengikut arah arus dalam konduktor .

Ciri kekuatan medan magnet ialah vektor aruhan magnetik B . Pada setiap titik ia diarahkan secara tangen ke garisan medan. Garisan medan elektrik bermula pada cas positif dan berakhir pada yang negatif, dan daya yang bertindak pada cas dalam medan ini diarahkan secara tangen ke garisan pada setiap titik. Tidak seperti medan elektrik, garisan medan magnet ditutup, yang disebabkan oleh ketiadaan "cas magnet" dalam alam semula jadi.

Medan magnet arus pada asasnya tidak berbeza dengan medan yang dicipta oleh magnet kekal. Dalam pengertian ini, analog magnet rata adalah solenoid panjang - gegelung wayar, panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya. Gambar rajah garisan medan magnet yang dicipta olehnya, ditunjukkan dalam nasi. 6 , adalah serupa dengan magnet rata ( nasi. 3 ). Bulatan menunjukkan keratan rentas wayar yang membentuk belitan solenoid. Arus yang mengalir melalui wayar dari pemerhati ditunjukkan dengan salib, dan arus dalam arah yang bertentangan - ke arah pemerhati - ditunjukkan dengan titik. Tatatanda yang sama diterima untuk garis medan magnet apabila ia berserenjang dengan satah lukisan ( nasi. 7 a, b).

Arah arus dalam belitan solenoid dan arah garis medan magnet di dalamnya juga berkaitan dengan peraturan skru kanan, yang dalam kes ini dirumuskan seperti berikut:

Jika anda melihat di sepanjang paksi solenoid, arus yang mengalir mengikut arah jam mencipta medan magnet di dalamnya, arah yang bertepatan dengan arah pergerakan skru kanan ( nasi. 8 )

Berdasarkan peraturan ini, adalah mudah untuk memahami bahawa solenoid yang ditunjukkan dalam nasi. 6 , kutub utara adalah hujung kanannya, dan kutub selatan adalah kirinya.

Medan magnet di dalam solenoid adalah seragam - vektor aruhan magnet mempunyai nilai malar di sana (B = const). Dalam hal ini, solenoid adalah serupa dengan kapasitor plat selari, di dalamnya sebuah kapasitor homogen medan elektrik.

Daya yang bertindak dalam medan magnet pada konduktor pembawa arus

Secara eksperimen telah ditubuhkan bahawa daya bertindak ke atas konduktor pembawa arus dalam medan magnet. Dalam medan seragam, konduktor lurus panjang l, yang melaluinya arus I mengalir, terletak berserenjang dengan vektor medan B, mengalami daya: F = I l B .

Arah daya ditentukan peraturan tangan kiri:

Jika empat jari terulur tangan kiri diletakkan ke arah arus dalam konduktor, dan tapak tangan berserenjang dengan vektor B, maka terulur ibu jari menunjukkan arah daya yang bertindak ke atas konduktor (nasi. 9 ).

Perlu diingatkan bahawa daya yang bertindak pada konduktor dengan arus dalam medan magnet tidak diarahkan secara tangensial kepada garis dayanya, seperti daya elektrik, tetapi berserenjang dengannya. Konduktor yang terletak di sepanjang garis daya tidak dipengaruhi oleh daya magnet.

Persamaan F = IlB mari beri ciri kuantitatif aruhan medan magnet.

Sikap tidak bergantung pada sifat konduktor dan mencirikan medan magnet itu sendiri.

Magnitud vektor aruhan magnet B secara berangka sama dengan daya yang bertindak pada konduktor dengan panjang unit yang terletak berserenjang dengannya, yang melaluinya arus satu ampere mengalir.

Dalam sistem SI, unit aruhan medan magnet ialah tesla (T):

Medan magnet. Jadual, rajah, formula

(Interaksi magnet, eksperimen Oersted, vektor aruhan magnet, arah vektor, prinsip superposisi. Imej grafik medan magnet, garis aruhan magnet. Fluks magnet, ciri tenaga medan. Daya magnet, daya Ampere, daya Lorentz. Pergerakan zarah bercas dalam medan magnet. Sifat magnet jirim, hipotesis Ampere)

Topik: Medan magnet

Disediakan oleh: Baygarashev D.M.

Disemak oleh: Gabdullina A.T.

Medan magnet

Jika dua konduktor selari disambungkan kepada sumber arus supaya arus elektrik melaluinya, maka, bergantung kepada arah arus di dalamnya, konduktor sama ada menolak atau menarik.

Penjelasan tentang fenomena ini adalah mungkin dari kedudukan kemunculan jenis bahan khas di sekeliling konduktor - medan magnet.

Daya yang berinteraksi dengan konduktor pembawa arus dipanggil magnetik.

Medan magnet- ini adalah jenis jirim yang istimewa, ciri khususnya ialah kesan pada cas elektrik yang bergerak, konduktor pembawa arus, jasad dengan momen magnet, dengan daya bergantung pada vektor halaju cas, arah arus dalam konduktor dan arah momen magnet badan.

Sejarah kemagnetan kembali ke zaman purba, kepada tamadun purba Asia Kecil. Di wilayah Asia Minor, di Magnesia, batu-batu ditemui, sampel yang tertarik antara satu sama lain. Berdasarkan nama kawasan itu, sampel sedemikian mula dipanggil "magnet". Mana-mana bar atau magnet berbentuk ladam mempunyai dua hujung yang dipanggil tiang; ia adalah di tempat ini yang menunjukkan dirinya paling kuat sifat magnetik. Jika anda menggantung magnet pada tali, satu tiang akan sentiasa menghala ke utara. Kompas adalah berdasarkan prinsip ini. Kutub yang menghadap utara magnet yang tergantung bebas dipanggil kutub utara magnet (N). Kutub bertentangan dipanggil kutub selatan (S).

Kutub magnet berinteraksi antara satu sama lain: seperti kutub menolak, dan tidak seperti kutub menarik. Sama seperti konsep medan elektrik yang mengelilingi cas elektrik, konsep medan magnet di sekeliling magnet diperkenalkan.

Pada tahun 1820, Oersted (1777-1851) mendapati bahawa jarum magnet yang terletak di sebelah konduktor elektrik terpesong apabila arus mengalir melalui konduktor, iaitu, medan magnet tercipta di sekeliling konduktor pembawa arus. Jika kita mengambil bingkai dengan arus, maka medan magnet luaran berinteraksi dengan medan magnet bingkai dan mempunyai kesan orientasi padanya, iaitu terdapat kedudukan bingkai di mana medan magnet luaran mempunyai kesan putaran maksimum padanya. , dan terdapat kedudukan apabila daya tork adalah sifar.

Medan magnet pada mana-mana titik boleh dicirikan oleh vektor B, yang dipanggil vektor aruhan magnetik atau aruhan magnet pada titik.

Aruhan magnetik B ialah vektor kuantiti fizikal, yang merupakan ciri kekuatan medan magnet pada satu titik. Ia sama dengan nisbah momen mekanikal maksimum daya yang bertindak pada bingkai dengan arus diletakkan dalam medan seragam kepada hasil kekuatan semasa dalam bingkai dan kawasannya:

Arah vektor aruhan magnetik B diambil sebagai arah normal positif kepada bingkai, yang berkaitan dengan arus dalam bingkai mengikut peraturan skru kanan, dengan tork mekanikal sama dengan sifar.

Dengan cara yang sama seperti garisan kekuatan medan elektrik digambarkan, garis aruhan medan magnet digambarkan. Garis medan magnet ialah garis khayalan, tangen kepadanya bertepatan dengan arah B pada satu titik.

Arah medan magnet pada titik tertentu juga boleh ditakrifkan sebagai arah yang menunjukkan

kutub utara jarum kompas diletakkan pada titik ini. Adalah dipercayai bahawa garis medan magnet diarahkan dari kutub utara ke selatan.

Arah garis aruhan magnet medan magnet dicipta kejutan elektrik, yang mengalir sepanjang konduktor lurus, ditentukan oleh peraturan gimlet atau skru kanan. Arah garis aruhan magnet dikira sebagai arah putaran kepala skru, yang akan memastikan pergerakan translasinya mengikut arah arus elektrik (Rajah 59).

di mana n01 = 4 Pi 10 -7 V s/(A m). - pemalar magnet, R - jarak, I - kekuatan semasa dalam konduktor.

Tidak seperti garisan kekuatan medan elektrostatik, yang bermula pada caj positif dan berakhir dengan negatif, garis aruhan medan magnet sentiasa ditutup. Tiada cas magnet yang serupa dengan cas elektrik dikesan.

Satu tesla (1 T) diambil sebagai unit aruhan - aruhan medan magnet seragam sedemikian di mana tork mekanikal maksimum 1 N m bertindak pada bingkai dengan keluasan 1 m2, yang melaluinya arus sebanyak 1 A mengalir.

Aruhan medan magnet juga boleh ditentukan oleh daya yang bertindak ke atas konduktor pembawa arus dalam medan magnet.

Konduktor pembawa arus yang diletakkan dalam medan magnet digerakkan oleh daya Ampere, yang magnitudnya ditentukan oleh ungkapan berikut:

di mana saya adalah kekuatan semasa dalam konduktor, l - panjang konduktor, B ialah magnitud vektor aruhan magnet, dan ialah sudut antara vektor dan arah arus.

Arah daya Ampere boleh ditentukan oleh peraturan tangan kiri: kami meletakkan tapak tangan kiri supaya garis aruhan magnet memasuki telapak tangan, kami meletakkan empat jari ke arah arus dalam konduktor, kemudian ibu jari yang dibengkokkan menunjukkan arah daya Ampere.

Dengan mengambil kira bahawa I = q 0 nSv, dan menggantikan ungkapan ini kepada (3.21), kita memperoleh F = q 0 nSh/B sin a. Bilangan zarah (N) dalam isipadu tertentu konduktor ialah N = nSl, maka F = q 0 NvB sin a.

Mari kita tentukan daya yang dikenakan oleh medan magnet pada zarah bercas individu yang bergerak dalam medan magnet:

Daya ini dipanggil kuasa Lorentz (1853-1928). Arah daya Lorentz boleh ditentukan oleh peraturan tangan kiri: kami meletakkan tapak tangan kiri supaya garis aruhan magnet memasuki tapak tangan, empat jari menunjukkan arah pergerakan cas positif, besar jari yang dibengkokkan menunjukkan arah daya Lorentz.

Daya interaksi antara dua konduktor selari yang membawa arus I 1 dan I 2 adalah sama dengan:

di mana l - sebahagian daripada konduktor yang terletak dalam medan magnet. Jika arus berada dalam arah yang sama, maka konduktor menarik (Rajah 60), jika ia berada dalam arah yang bertentangan, ia menolak. Daya yang bertindak pada setiap konduktor adalah sama besarnya dan bertentangan arah. Formula (3.22) ialah asas untuk menentukan unit arus 1 ampere (1 A).

Sifat magnet suatu bahan dicirikan oleh kuantiti fizik skalar - kebolehtelapan magnet, yang menunjukkan berapa kali aruhan B medan magnet dalam bahan yang mengisi sepenuhnya medan berbeza dalam magnitud daripada aruhan B 0 medan magnet dalam vakum:

Mengikut sifat magnetnya, semua bahan dibahagikan kepada diamagnetik, paramagnet Dan feromagnetik.

Mari kita pertimbangkan sifat sifat magnet bahan.

Elektron dalam kulit atom sesuatu bahan bergerak dalam orbit yang berbeza. Untuk memudahkan, kami menganggap orbit ini sebagai bulat, dan setiap elektron yang mengorbit nukleus atom boleh dianggap sebagai arus elektrik bulat. Setiap elektron, seperti arus bulat, mencipta medan magnet, yang kita panggil orbital. Di samping itu, elektron dalam atom mempunyai medan magnetnya sendiri, dipanggil medan putaran.

Jika, apabila dimasukkan ke dalam medan magnet luar dengan aruhan B 0, aruhan B tercipta di dalam bahan< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

DALAM diamagnet Dalam bahan, jika tiada medan magnet luar, medan magnet elektron diberi pampasan, dan apabila ia dimasukkan ke dalam medan magnet, aruhan medan magnet atom menjadi terarah terhadap medan luar. Bahan diamagnet ditolak keluar dari medan magnet luaran.

U paramagnet bahan, aruhan magnet elektron dalam atom tidak dikompensasi sepenuhnya, dan atom secara keseluruhannya menjadi seperti magnet kekal yang kecil. Biasanya dalam bahan semua magnet kecil ini berorientasikan secara rawak, dan jumlah aruhan magnet semua medannya adalah sifar. Jika anda meletakkan paramagnet dalam medan magnet luar, maka semua magnet kecil - atom akan bertukar dalam medan magnet luar seperti jarum kompas dan medan magnet dalam bahan akan meningkat ( n >= 1).

Ferromagnetik adalah bahan-bahan di mana n" 1. Dalam bahan feromagnetik, domain yang dipanggil dicipta, kawasan makroskopik magnetisasi spontan.

Dalam domain yang berbeza, aruhan medan magnet mempunyai arah yang berbeza (Rajah 61) dan dalam kristal besar

saling mengimbangi antara satu sama lain. Apabila sampel feromagnetik dimasukkan ke dalam medan magnet luar, sempadan domain individu beralih supaya volum domain berorientasikan sepanjang medan luaran meningkat.

Dengan peningkatan dalam aruhan medan luar B 0, aruhan magnet bahan bermagnet meningkat. Pada beberapa nilai B 0 induksi berhenti peningkatan mendadak. Fenomena ini dipanggil ketepuan magnetik.

Ciri ciri bahan feromagnetik ialah fenomena histerisis, yang terdiri daripada pergantungan samar-samar aruhan dalam bahan pada aruhan medan magnet luar apabila ia berubah.

Gelung histerisis magnet ialah lengkung tertutup (cdc`d`c), menyatakan pergantungan aruhan dalam bahan pada amplitud aruhan medan luar dengan perubahan berkala yang agak perlahan pada yang terakhir (Rajah 62).

Gelung histerisis dicirikan oleh nilai berikut: B s, Br, B c. B s - nilai maksimum aruhan bahan pada B 0s; Dalam r ialah aruhan baki, sama dengan nilai aruhan dalam bahan apabila aruhan medan magnet luar berkurangan daripada B 0s kepada sifar; -B c dan B c - daya paksaan - nilai yang sama dengan aruhan medan magnet luar yang diperlukan untuk menukar aruhan dalam bahan daripada sisa kepada sifar.

Bagi setiap feromagnet terdapat suhu (titik Curie (J. Curie, 1859-1906), di atasnya feromagnet kehilangan sifat feromagnetnya.

Terdapat dua cara untuk membawa ferromagnet bermagnet ke dalam keadaan nyahmagnet: a) haba di atas titik Curie dan sejuk; b) mengmagnetkan bahan dengan medan magnet berselang-seli dengan amplitud yang berkurangan secara perlahan.

Ferromagnet dengan aruhan sisa rendah dan daya paksaan dipanggil magnet lembut. Mereka menemui aplikasi dalam peranti di mana feromagnet selalunya perlu dimagnetkan semula (teras transformer, penjana, dll.).

Ferromagnet keras secara magnetik, yang mempunyai daya paksaan yang tinggi, digunakan untuk membuat magnet kekal.

Kami masih ingat tentang medan magnet dari sekolah, tetapi apa yang diwakilinya bukanlah sesuatu yang "muncul" dalam ingatan semua orang. Mari segarkan semula perkara yang telah kami bincangkan, dan mungkin memberitahu anda sesuatu yang baharu, berguna dan menarik.

Penentuan medan magnet

Medan magnet ialah medan daya yang mempengaruhi cas elektrik (zarah) yang bergerak. Terima kasih kepada medan daya ini, objek tertarik antara satu sama lain. Terdapat dua jenis medan magnet:

1. Graviti - terbentuk secara eksklusif berhampiran zarah asas dan berbeza dalam kekuatannya berdasarkan ciri dan struktur zarah ini.
2. Dinamik, dihasilkan dalam objek dengan cas elektrik yang bergerak (pemancar semasa, bahan bermagnet).

Penamaan untuk medan magnet pertama kali diperkenalkan oleh M. Faraday pada tahun 1845, walaupun maknanya sedikit tersilap, kerana dipercayai bahawa pengaruh dan interaksi elektrik dan magnetik dilakukan berdasarkan medan bahan yang sama. Kemudian pada tahun 1873, D. Maxwell "membentangkan" teori kuantum, di mana konsep-konsep ini mula dipisahkan, dan medan daya yang diperoleh sebelum ini dipanggil medan elektromagnet.

Bagaimanakah medan magnet muncul?

Medan magnet pelbagai objek tidak dapat dilihat oleh mata manusia, dan hanya penderia khas yang dapat mengesannya. Sumber kemunculan magnet bidang kuasa pada skala mikroskopik ialah pergerakan zarah bermagnet (bercas), iaitu:

• ion;
• elektron;
• proton.

Pergerakan mereka berlaku disebabkan oleh momen magnet putaran yang terdapat dalam setiap mikrozarah.

Medan magnet, di mana ia boleh didapati?

Tidak kira betapa peliknya bunyinya, hampir semua objek di sekeliling kita mempunyai medan magnetnya sendiri. Walaupun dalam konsep banyak, hanya kerikil yang dipanggil magnet mempunyai medan magnet, yang menarik objek besi kepada dirinya sendiri. Malah, daya tarikan wujud dalam semua objek, tetapi ia menunjukkan dirinya dalam kurang valens.

Ia juga harus dijelaskan bahawa medan daya, dipanggil magnet, muncul hanya apabila cas atau jasad elektrik bergerak.

Caj pegun mempunyai medan daya elektrik (ia juga boleh hadir dalam cas bergerak). Ternyata sumber medan magnet adalah:

• magnet kekal;
• caj bergerak.

Arahan

Mencipta medan magnet arus Ambil konduktor dan sambungkannya ke sumber arus, pastikan konduktor tidak terlalu panas. Bawa jarum magnet nipis kepadanya, yang boleh berputar dengan bebas. Apabila memasangnya pada titik berbeza dalam ruang di sekeliling konduktor, pastikan ia berorientasikan sepanjang garis medan magnet.

Magnet padang Magnet KekalAmbil magnet kekal dan pegang dekat objek yang mengandungi sejumlah besar . Daya magnet akan muncul serta-merta, menarik magnet dan badan besi - ini adalah bukti utama medan magnet. Letakkan magnet kekal pada sekeping kertas dan taburkan pemfailan besi halus di sekelilingnya. Selepas beberapa lama, simbol akan muncul pada sekeping kertas, menggambarkan kehadiran garis medan magnet. Ia dipanggil garis aruhan magnetik.

Penciptaan medan magnet oleh Gegelung elektromagnet dengan wayar berpenebat menyambung kepada sumber arus elektrik melalui . Untuk mengelakkan keletihan wayar, tetapkan reostat kepada rintangan maksimum. Letakkan litar magnet dalam gegelung. Ia boleh menjadi sekeping besi lembut atau. Jika anda berhasrat untuk mendapatkan magnet padang, teras besi (teras magnet) mesti dipasang daripada plat yang diasingkan antara satu sama lain untuk mengelakkan arus Foucault, yang akan mengganggu penjanaan medan magnet. Setelah menyambungkan litar ke sumber arus, mula perlahan-lahan gerakkan peluncur reostat, pastikan belitan gegelung tidak terlalu panas. Dalam kes ini, litar magnet akan bertukar menjadi magnet yang kuat, menarik dan memegang objek besi besar-besaran.

Mencipta elektrik yang berkuasa magnet- Ini adalah tugas teknikal yang kompleks. Dalam industri, serta dalam kehidupan seharian, magnet berkuasa tinggi diperlukan. Di beberapa negara, kereta api pengangkatan magnet telah beroperasi. Kereta dengan enjin elektromagnet tidak lama lagi akan muncul dalam kuantiti yang banyak di negara kita di bawah jenama Yo-mobile. Tetapi bagaimanakah magnet berkuasa tinggi dicipta?

Arahan

Dalam industri, elektromagnet berkuasa digunakan di mana-mana. Reka bentuk mereka jauh lebih kompleks daripada reka bentuk kekal magnet. Untuk mencipta elektromagnet yang berkuasa, anda memerlukan gegelung yang terdiri daripada penggulungan dawai tembaga, serta teras besi. Kekuatan dalam dalam kes ini bergantung hanya pada kekuatan arus yang melalui gegelung, serta bilangan lilitan wayar pada belitan. Perlu diingat bahawa pada kekuatan semasa tertentu, kemagnetan teras besi mengalami ketepuan. Oleh itu, magnet perindustrian yang paling berkuasa dibuat tanpanya. Sebaliknya, beberapa wayar lagi ditambah. Dalam kebanyakan magnet industri yang berkuasa dengan besi, bilangan lilitan wayar jarang melebihi sepuluh per meter, dan arus yang digunakan ialah dua ampere.

Medan magnet boleh dicipta melalui pergerakan zarah bercas, medan elektrik berselang-seli, atau momen magnet zarah (dalam magnet kekal). Magnet dan medan elektrik adalah manifestasi satu medan biasa - elektromagnet.

Pergerakan tertib zarah bercas

Pergerakan tertib zarah bercas dalam konduktor dipanggil arus elektrik. Untuk mendapatkannya, anda perlu mencipta medan elektrik menggunakan sumber arus yang berfungsi untuk memisahkan cas - positif dan negatif. Tenaga mekanikal, dalaman atau mana-mana tenaga lain dalam sumber ditukar kepada tenaga elektrik.

Apakah fenomena yang boleh digunakan untuk menilai kehadiran arus dalam litar?

Pergerakan zarah bercas dalam konduktor tidak dapat dilihat. Walau bagaimanapun, kehadiran arus dalam litar boleh dinilai dengan tanda tidak langsung. Fenomena sedemikian termasuk, sebagai contoh, kesan haba, kimia dan magnet semasa, yang terakhir diperhatikan dalam mana-mana konduktor - pepejal, cecair dan gas.

Bagaimanakah medan magnet timbul?

Terdapat medan magnet di sekeliling mana-mana konduktor yang membawa arus. Ia dicipta dengan menggerakkan benda. Jika cas adalah pegun, ia hanya menghasilkan medan elektrik di sekelilingnya, tetapi sebaik sahaja arus timbul, medan magnet arus juga muncul.

Bagaimanakah anda dapat mengesan kewujudan medan magnet?

Kewujudan medan magnet dapat dikesan cara yang berbeza. Sebagai contoh, anda boleh menggunakan pemfailan besi kecil untuk tujuan ini. Dalam medan magnet, mereka dimagnetkan dan bertukar menjadi anak panah magnetik (seperti kompas). Paksi setiap anak panah tersebut ditetapkan dalam arah tindakan daya medan magnet.

Pengalaman itu sendiri kelihatan seperti ini. Letakkan pada kadbod lapisan nipis pemfailan besi, lalukan konduktor lurus melaluinya dan hidupkan arus. Anda akan melihat bagaimana, di bawah pengaruh medan magnet arus, habuk papan akan terletak di sekeliling konduktor dalam bulatan sepusat. Garisan ini, di mana jarum magnet terletak, dipanggil garis medan magnet magnet. "Kutub Utara" anak panah pada setiap titik di padang dianggap sebagai arah.

Apakah garis magnet bagi medan magnet yang dicipta oleh arus?

Garis magnet medan magnet arus ialah lengkung tertutup yang mengelilingi konduktor. Dengan bantuan mereka adalah mudah untuk menggambarkan medan magnet. Dan, oleh kerana terdapat medan magnet di semua titik dalam ruang di sekeliling konduktor, garis magnet boleh ditarik melalui mana-mana titik dalam ruang ini. Arah garis magnet bergantung kepada arah arus dalam konduktor.