To je polje sile, ki deluje na električni naboji in na telesih v gibanju in z magnetnim momentom, ne glede na stanje njihovega gibanja. Magnetno polje je del elektromagnetno polje.

Tok nabitih delcev ali magnetni momenti elektronov v atomih ustvarjajo magnetno polje. Tudi magnetno polje nastane kot posledica nekaterih začasnih sprememb električnega polja.

Indukcijski vektor magnetnega polja B je glavna sila, značilna za magnetno polje. V matematiki je B \u003d B (X, Y, Z) opredeljeno kot vektorsko polje. Ta koncept služi opredelitvi in \u200b\u200bkonkretizaciji fizičnega magnetnega polja. V znanosti vektor magnetne indukcije pogosto, za kratkost, imenujemo magnetno polje. Očitno je, da takšna aplikacija omogoča nekaj proste razlage tega koncepta.

Druga značilnost trenutnega magnetnega polja je vektorski potencial.

IN znanstvena literatura to lahko pogosto najdete kot glavne značilnosti magnetno polje, v odsotnosti magnetnega medija (vakuuma) se upošteva vektor jakosti magnetnega polja. Formalno je takšna situacija povsem sprejemljiva, saj v vakuumu vektor jakosti magnetnega polja H in vektor magnetne indukcije B sovpadata. Hkrati vektor jakosti magnetnega polja v magnetnem mediju ni napolnjen z enakim fizičnim pomenom in je sekundarna vrednost. Na tej podlagi glede na formalno enakost teh pristopov za vakuum upošteva sistematično stališče vektor magnetne indukcije je glavna značilnost magnetnega polja toka.

Magnetno polje je zagotovo poseben pogled zadeve. S pomočjo te snovi pride do interakcije med posedovanjem magnetnega momenta in gibanjem nabitih delcev ali teles.

Posebna teorija relativnosti obravnava magnetna polja kot posledico obstoja samih električnih polj.

Magnetno in električno polje skupaj tvorita elektromagnetno polje. Manifestacije elektromagnetnega polja so svetloba in elektromagnetni valovi.

Kvantna teorija magnetnega polja obravnava magnetno interakcijo kot ločen primer elektromagnetne interakcije. Nosi ga brezmasni bozon. Bozon je foton - delček, ki ga lahko predstavljamo kot kvantno vzbujanje elektromagnetnega polja.

Magnetno polje ustvarja bodisi tok napolnjenih delcev bodisi električno polje, ki se spreminja v časovnem prostoru, bodisi lastni magnetni momenti delcev. Za enakomerno zaznavanje se magnetni momenti delcev formalno zmanjšajo na električne tokove.

Izračun vrednosti magnetnega polja.

Preprosti primeri vam omogočajo izračun vrednosti magnetnega polja vodnika s tokom v skladu z zakonom Bio-Savart-Laplace ali s pomočjo izreka o obtoku. Na enak način lahko vrednost magnetnega polja najdemo za tok, poljubno porazdeljen v prostornino ali prostor. Očitno je, da ti zakoni veljajo za nenehna ali relativno počasi spreminjajoča se magnetna in električna polja. Se pravi v primerih, ko so prisotni magnetostatiki. Več težkih primerih zahtevajo izračun vrednosti tok magnetnega poljapo Maxwellovih enačbah.

Manifestacija prisotnosti magnetnega polja.

Glavna manifestacija magnetnega polja je vpliv na magnetne momente delcev in teles, na nabite delce v gibanju. Po Lorentzovi sili se imenuje sila, ki deluje na električno nabit delec, ki se giblje v magnetnem polju. Ta sila ima stalno izraženo pravokotno smer na vektorja v in B. Ima tudi sorazmerno vrednost naboja delca q, sestavnega dela hitrosti v, ki se izvaja pravokotno na smer vektorja magnetnega polja B , in vrednost, ki izraža indukcijo magnetnega polja B. Lorentzova sila po mednarodnem sistemu enot ima ta izraz: F \u003d q, v sistemu enot CGS: F \u003d q / c

Navzkrižni izdelek je prikazan v oglatih oklepajih.

Zaradi vpliva Lorentzove sile na nabite delce, ki se gibljejo vzdolž vodnika, lahko magnetno polje deluje na vodnik s tokom. Amperska sila je sila, ki deluje na vodnik s tokom. Sestavni deli te sile so sile, ki delujejo na posamezne naboje, ki se gibljejo znotraj vodnika.

Pojav interakcije dveh magnetov.

Pojav magnetnega polja, v katerem se lahko srečamo vsakdanje življenje, se imenuje interakcija dveh magnetov. Izraža se v odbijanju istih polov med seboj in privlačnosti nasprotnih polov. S formalnega vidika je opis interakcije med dvema magnetoma kot interakcije dveh monopolov precej uporabna, uresničljiva in priročna ideja. Hkrati natančna analiza kaže, da v resnici to ni povsem pravilen opis pojava. Glavno vprašanje brez odgovora v tem modelu je, zakaj monopolov ni mogoče razdeliti. Pravzaprav je bilo eksperimentalno dokazano, da katero koli izolirano telo nima magnetnega naboja. Tudi tega modela ni mogoče uporabiti za magnetno polje, ki ga ustvarja makroskopski tok.

Z našega vidika je pravilno domnevati, da sila, ki deluje na magnetni dipol, ki se nahaja v nehomogenem polju, teži k temu, da ga obrača tako, da ima magnetni moment dipola isto smer kot magnetno polje. Vendar ni magnetov, ki bi bili izpostavljeni kumulativni sili od zunaj. enakomerni tok magnetnega polja... Sila, ki deluje na magnetni dipol z magnetnim momentom m izraženo z naslednjo formulo:

.

Sila, ki deluje na magnet s strani nehomogenega magnetnega polja, se izrazi z vsoto vseh sil, ki so določene s to formulo in delujejo na elementarne dipole, ki tvorijo magnet.

Elektromagnetna indukcija.

V primeru spremembe časa pretoka vektorja magnetne indukcije skozi zaprto zanko se v tej zanki tvori EMR elektromagnetne indukcije. Če vezje miruje, ga ustvari vrtinčno električno polje, ki nastane kot posledica sprememb magnetnega polja skozi čas. Kadar se magnetno polje s časom ne spremeni in ni sprememb toka zaradi gibanja prevodniške zanke, potem EMF ustvari Lorentzova sila.

Tako kot električni naboj v mirovanju deluje na drug naboj skozi električno polje, električni tok deluje na drug tok skozi magnetno polje... Delovanje magnetnega polja na trajne magnete se zmanjša na njegovo delovanje na naboje, ki se gibljejo v atomih snovi in \u200b\u200bustvarjajo mikroskopske krožne tokove.

Poučevanje o elektromagnetizem temelji na dveh določbah:

• magnetno polje deluje na gibljive naboje in tokove;
• magnetno polje nastane okoli tokov in gibljivih nabojev.

Interakcija magnetov

Stalni magnet (ali magnetna igla) je usmerjena vzdolž zemeljskega magnetnega poldnevnika. Kliče se konec, ki kaže na sever severni pol (N) in nasprotni konec je južni pol (S). Ko se približamo dvema magnetoma, opazimo, da se njuni podobni poli odbijajo, nasprotni pa privlačijo ( sl. eno ).

Če polove razdelimo tako, da trajni magnet razrežemo na dva dela, bomo ugotovili, da jih bo imel tudi vsak od njih dva pola, to je trajni magnet ( sl. 2. ). Oba pola - severni in južni - sta med seboj neločljiva, sta enaka.

Magnetno polje, ki ga ustvari Zemlja ali trajni magneti, je podobno kot električno polje upodobljeno z magnetnimi silami. Sliko sil sil magnetnega polja magneta lahko dobimo tako, da nad njo položimo list papirja, na katerega v enakomerno plast vlijemo železove opilke. Prihaja v magnetno polje, žagovina se namagneti - vsak od njih ima severno in južnih polov... Nasprotna pola se običajno približata drug drugemu, vendar to ovira trenje žagovine na papirju. Če s prstom tapnete papir, se bo trenje zmanjšalo in žaganje se bo privlačilo med seboj in tvorilo verige, ki predstavljajo črte magnetnega polja.

Vklopljeno sl. 3. prikazuje lokacijo na polju neposrednega magneta žagovine in majhne magnetne puščice, ki kažejo smer linij magnetnega polja. Ta smer je vzeta za smer severnega pola magnetne igle.

Oerstedove izkušnje. Tok magnetnega polja

IN v začetku XIX v. Danski znanstvenik Oersted je z odkritjem prišel do pomembnega odkritja električni tok, ki deluje na trajne magnete ... V bližini magnetne igle je položil dolgo žico. Pri prehodu toka skozi žico se je puščica obrnila in se poskušala postaviti pravokotno nanjo ( sl. štiri ). To bi lahko razložili s pojavom magnetnega polja okoli vodnika.

Magnetne silnice polja, ki jih ustvarja raven vodnik s tokom, so koncentrični krogi, ki se nahajajo v ravnini pravokotno nanj, s središči na točki, skozi katero tok teče ( sl. pet ). Smer linij določa desno pravilo vijaka:

Če se vijak zavrti v smeri poljskih linij, se bo premaknil v smeri toka v vodniku. .

Jakost magnetnega polja je vektor magnetne indukcije B ... Na vsaki točki je usmerjen tangencialno na linijo polja. Linije električnega polja se začnejo pri pozitivnih nabojih in končajo pri negativnih nabojih, sila, ki deluje v tem polju na naboj, pa je tangencialno usmerjena na črto na vsaki od njenih točk. V nasprotju z električnim so linije magnetnega polja zaprte, kar je posledica odsotnosti "magnetnih nabojev" v naravi.

Magnetno polje toka se v osnovi ne razlikuje od polja, ki ga ustvarja trajni magnet. V tem smislu je analog ploščatega magneta dolg solenoid - tuljava žice, katere dolžina je veliko večja od njegovega premera. Diagram linij magnetnega polja, ki ga je ustvaril, prikazan v sl. 6. , je podoben kot pri ravnem magnetu ( sl. 3. ). Krogi označujejo preseke žice, ki tvori magnetno navitje. Tokovi, ki tečejo skozi žico od opazovalca, so označeni s križci, tokovi v nasprotni smeri od opazovalca pa s pikami. Enake oznake so sprejete za črte magnetnega polja, kadar so pravokotne na ravnino risbe ( sl. 7. a, b).

Smer toka v elektromagnetnem navitju in smer magnetnih polj znotraj njega sta povezana tudi s pravilom desnega vijaka, ki je v tem primeru oblikovano tako:

Če pogledate vzdolž osi magnetnega ventila, tok, ki teče v smeri urnega kazalca, v njem ustvari magnetno polje, katerega smer sovpada s smerjo gibanja desnega vijaka ( sl. 8. )

Na podlagi tega pravila je enostavno ugotoviti, da je elektromagnet, prikazan na sl. 6. , severni pol je njegov desni konec, južni pol pa levi.

Magnetno polje znotraj solenoida je enakomerno - vektor magnetne indukcije ima tam konstantno vrednost (B \u003d const). V tem pogledu je solenoid podoben ploskovnemu kondenzatorju, znotraj katerega je homogen električno polje.

Sila, ki deluje v magnetnem polju na vodnik s tokom

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da sila deluje na vodnik s tokom v magnetnem polju. V enakomernem polju naravnost vodnik dolžine l, skozi katerega teče tok I, ki se nahaja pravokotno na vektor polja B, doživlja delovanje sile: F \u003d I l B .

Določi se smer sile pravilo leve roke:

Če so štirje iztegnjeni prsti leve roke postavljeni v smeri toka v vodniku in je dlan pravokotna na vektor B, potem postavite na stran palec bo prikazal smer sile, ki deluje na vodnik (sl. 9. ).

Treba je opozoriti, da sila, ki deluje na vodnik s tokom v magnetnem polju, ni usmerjena tangencialno na njegove silnične črte, kot je električna sila, ampak je pravokotna nanje. Magnetna sila ne deluje na vodnik, ki se nahaja vzdolž silnic.

Enačba F \u003d IlB omogoča kvantificiranje indukcije magnetnega polja.

Odnos ni odvisna od lastnosti vodnika in je značilno samo magnetno polje.

Modul magnetnega indukcijskega vektorja B je številčno enak sili, ki deluje na vodnik enote dolžine, ki je pravokoten nanj, skozi katerega teče tok enega ampera.

V sistemu SI je enota indukcije magnetnega polja tesla (T):

Magnetno polje. Tabele, diagrami, formule

(Interakcija magnetov, Oerstedov poskus, vektor magnetne indukcije, smer vektorja, princip superpozicije. Grafična slika magnetna polja, črte magnetne indukcije. Magnetni tok, energijska značilnost polja. Magnetne sile, Amperova sila, Lorentzova sila. Gibanje nabitih delcev v magnetnem polju. Magnetne lastnosti snovi, Amperova hipoteza)

Tema: Magnetno polje

Pripravil: D.M.Baygarashev

Preverjal: A. T. Gabdullina

Magnetno polje

Če sta dva vzporedna vodnika priključena na vir toka, tako da skoznje prehaja električni tok, se vodniki bodisi odbijajo bodisi privlačijo, odvisno od smeri toka v njih.

Razlaga tega pojava je možna s stališča videza okoli vodnikov posebne vrste snovi - magnetnega polja.

Kličejo se sile, s katerimi delujejo prevodniki s tokom magnetno.

Magnetno polje - to je posebna vrsta snovi, katere posebnost je delovanje na gibljivi električni naboj, vodnike s tokom, telesa z magnetnim momentom, s silo, odvisno od vektorja hitrosti naboja, smer toka v vodnika in na smeri magnetnega momenta telesa.

Zgodovina magnetizma sega v globoko antiko, v starodavne maloazijske civilizacije. Na ozemlju Male Azije, v Magneziji, je bila najdena kamnina, katere vzorci so bili privlačni med seboj. Glede na ime območja so takšne vzorce začeli imenovati "magneti". Vsak magnet v obliki palice ali podkve ima dva konca, ki jih imenujemo palice; prav na tem mestu so njegove magnetne lastnosti najbolj izrazite. Če magnet obesite na vrvico, bo en pol vedno usmerjen proti severu. Kompas temelji na tem principu. Severni pol prosto visečega magneta se imenuje severni pol magneta (N). Nasprotni pol se imenuje južni pol (S).

Magnetni poli medsebojno delujejo: kot palice se odbijajo in za razliko od polov privlačijo. Podobno kot koncept električnega polja, ki obdaja električni naboj, je predstavljen tudi koncept magnetnega polja okoli magneta.

Leta 1820 je Oersted (1777-1851) odkril, da se magnetna igla, ki se nahaja poleg električnega vodnika, upogiba, ko tok teče skozi vodnik, to pomeni, da okoli vodnika s tokom nastane magnetno polje. Če vzamemo okvir s tokom, potem zunanje magnetno polje sodeluje z magnetnim poljem okvirja in nanj izvaja usmerjevalni učinek, to pomeni, da je položaj okvirja, v katerem ima zunanje magnetno polje največjo rotacijo učinek na to in obstaja položaj, ko so sile navora enake nič.

Magnetno polje na kateri koli točki lahko označimo z vektorjem B, ki se imenuje vektor magnetne indukcije ali magnetna indukcija na točki.

Magnetna indukcija B je vektorska fizikalna veličina, ki je sila, značilna za magnetno polje v točki. Enako je razmerju med največjim mehanskim momentom sil, ki delujejo na okvir s tokom, nameščenim v enakomernem polju, in zmnožkom toka v okvirju na njegovo površino:

Smer vektorja magnetne indukcije B je vzeta kot smer pozitivne normale na okvir, ki je s pravilom desnega vijaka povezan s tokom v okvirju, z mehanskim momentom, enakim nič.

Tako kot so prikazane črte jakosti električnega polja, so prikazane tudi črte magnetnega polja. Linija indukcije magnetnega polja je namišljena črta, na katero tangenta sovpada s smerjo B v točki.

Smer magnetnega polja na določeni točki lahko definiramo tudi kot smer, ki kaže

severni pol igle kompasa, nameščene na tej točki. Menijo, da so indukcijske črte magnetnega polja usmerjene od severnega pola proti jugu.

Smer linij magnetne indukcije ustvarjenega magnetnega polja električni šokki teče po ravnem vodniku, določa pravilo kardanske palice ali desnega vijaka. Smer vrtenja glave vijaka je vzeta za smer vrstic magnetne indukcije, ki bi zagotovila njeno translacijsko gibanje v smeri električnega toka (slika 59).

kjer je n 01 \u003d 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - magnetna konstanta, R - razdalja, I - tok v vodniku.

Za razliko od elektrostatičnih vodov, ki se začnejo pri pozitiven naboj in se končajo z negativnimi, indukcijske črte magnetnega polja so vedno zaprte. Magnetnega naboja, podobnega električnemu, ni bilo mogoče najti.

Za enoto indukcije se vzame ena tesla (1 T) - indukcija tako enakomernega magnetnega polja, pri katerem na okvir s površino 1 m 2 deluje največji vrtljivi mehanski moment sil, enakih 1 N m , skozi katero teče tok 1 A.

Indukcijo magnetnega polja lahko določimo tudi s silo, ki deluje na vodnik s tokom v magnetnem polju.

Amperska sila deluje na vodnik toka, nameščen v magnetnem polju, katerega velikost se določi z naslednjim izrazom:

kjer sem I tok v vodniku, l -dolžina vodnika, V je modul vektorja magnetne indukcije in je kot med vektorjem in smerjo toka.

Smer amperske sile lahko določimo v skladu s pravilom leve roke: dlan leve roke je postavljena tako, da črte magnetne indukcije vstopijo v dlan, štirje prsti so nameščeni v smeri toka v vodniku, nato upognjeni palec kaže smer Amperove sile.

Ob upoštevanju, da je I \u003d q 0 nSv, in nadomestitvi tega izraza v (3.21) dobimo F \u003d q 0 nSh / B sin a... Število delcev (N) v dani prostornini vodnika je enako N \u003d nSl, potem je F \u003d q 0 NvB sin a.

Določimo silo, ki deluje s strani magnetnega polja na posamezen nabit delec, ki se giblje v magnetnem polju:

Ta sila se imenuje Lorentzova sila (1853-1928). Smer Lorentzove sile lahko določimo s pravilom leve roke: dlan leve roke je postavljena tako, da črte magnetne indukcije vstopijo v dlan, štirje prsti kažejo smer gibanja pozitivnega naboja, velik upognjen prst bo pokazal smer Lorentzove sile.

Sila interakcije med dvema vzporednima vodnikoma, skozi katero tečeta toka I 1 in I 2, je enaka:

kje l -del vodnika v magnetnem polju. Če so tokovi ene smeri, potem se vodniki privlačijo (slika 60), če so v nasprotni smeri, pa jih odbijejo. Sile, ki delujejo na vsak vodnik, so enake velikosti, nasprotne smeri. Formula (3.22) je osnova za določanje enote trenutne jakosti 1 amper (1 A).

Za magnetne lastnosti snovi je značilna skalarna fizikalna količina - magnetna prepustnost, ki prikazuje, kolikokrat se indukcija B magnetnega polja v snovi, ki polno polni polje, po velikosti razlikuje od indukcije B 0 magnetnega polja v vakuum:

Glede na njihove magnetne lastnosti so vse snovi razdeljene na diamagnetično, paramagnetno in feromagnetna.

Upoštevajte naravo magnetnih lastnosti snovi.

Elektroni v lupini atomov snovi se gibljejo v različnih orbitah. Zaradi enostavnosti te orbite štejemo za krožne in vsak elektron, ki se vrti okoli atomskega jedra, lahko štejemo za krožni električni tok. Vsak elektron kot krožni tok ustvari magnetno polje, ki ga bomo imenovali orbitalno. Poleg tega ima elektron v atomu svoje magnetno polje, imenovano spin.

Če se pri vnosu v zunanje magnetno polje z indukcijo B 0 v snovi ustvari indukcija B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (št< 1).

IN diamagnetno materialov v odsotnosti zunanjega magnetnega polja se magnetna polja elektronov kompenzirajo in ko jih vnesemo v magnetno polje, postane indukcija magnetnega polja atoma usmerjena proti zunanje polje... Diamagnet je potisnjen iz zunanjega magnetnega polja.

Imajo paramagnetno materialov, magnetna indukcija elektronov v atomih ni popolnoma kompenzirana in atom kot celota se izkaže kot majhen trajni magnet. Običajno so v snovi vsi ti majhni magneti naključno usmerjeni in skupna magnetna indukcija vseh njihovih polj je enaka nič. Če postavite paramagnet v zunanje magnetno polje, se bodo vsi majhni magneti - atomi obračali v zunanjem magnetnem polju kot puščice kompasa in magnetno polje v snovi se ojača ( n >= 1).

Feromagnetna taki materiali se imenujejo v katerih n "1. V feromagnetnih materialih nastanejo tako imenovane domene, makroskopska območja spontane magnetizacije.

V različnih področjih imajo indukcije magnetnih polj različne smeri (slika 61) in v velikem kristalu

medsebojno kompenzirajo. Ko se feromagnetni vzorec vnese v zunanje magnetno polje, se meje posameznih domen premaknejo, tako da se obseg domen, usmerjenih vzdolž zunanjega polja, poveča.

S povečanjem indukcije zunanjega polja B 0 se poveča magnetna indukcija magnetizirane snovi. Pri nekaterih vrednostih B 0 se indukcija ustavi močan porast... Ta pojav se imenuje magnetna nasičenost.

Značilnost feromagnetnih materialov je pojav histereze, ki je sestavljen iz dvoumne odvisnosti indukcije v materialu od indukcije zunanjega magnetnega polja, ko se spremeni.

Magnetna histerezna zanka je zaprta krivulja (cdc`d`c), ki izraža odvisnost indukcije v materialu od amplitude indukcije zunanjega polja s periodičnim dokaj počasnim spreminjanjem slednjega (slika 62) .

Za histerezno zanko so značilne naslednje vrednosti B s, B r, B c. B s - največja vrednost indukcije materiala pri B 0s; V r - preostala indukcija, enaka vrednosti indukcije v materialu z zmanjšanjem indukcije zunanjega magnetnega polja z B 0s na nič; -B c in B c - prisilna sila - vrednost, enaka indukciji zunanjega magnetnega polja, ki je potrebna za spremembo indukcije v materialu iz preostalega na nič.

Za vsak feromagnet obstaja taka temperatura (Curiejeva točka (J. Curie, 1859-1906), nad katero feromagnet izgubi svoje feromagnetne lastnosti.

Magnetizirani feromagnet lahko razmagnetiziramo na dva načina: a) segrejemo nad točko Curie in ohladimo; b) material namagnete z izmeničnim magnetnim poljem s počasi padajočo amplitudo.

Feromagneti z nizko preostalo indukcijo in prisilno silo se imenujejo mehki magnetni. Uporabo najdejo v napravah, kjer je treba feromagnete pogosto ponovno magnetizirati (jedra transformatorjev, generatorjev itd.).

Trdi magnetni feromagneti z visoko prisilno silo se uporabljajo za izdelavo trajnih magnetov.

Še vedno se spominjamo magnetnega polja iz šole, le to je, "se pojavi" v spominu ne vseh. Osvežimo, kar smo prestali, in vam morda povemo kaj novega, uporabnega in zanimivega.

Določanje magnetnega polja

Magnetno polje je polje sile, ki deluje na gibljive električne naboje (delce). Zahvaljujoč temu polju sile si predmeti privlačijo drug drugega. Obstajata dve vrsti magnetnih polj:

1. Gravitacijski - nastane izključno v bližini osnovnih delcev in se glede na značilnosti in strukturo teh delcev spreminja v svoji jakosti.
2. Dinamična, ustvarjena v predmetih z gibljivimi električnimi naboji (oddajniki toka, magnetizirane snovi).

Oznako magnetnega polja je prvič uvedel M. Faraday leta 1845, čeprav je bil njegov pomen nekoliko napačen, saj so verjeli, da se tako električni kot magnetni učinki in interakcije izvajajo iz istega materialnega polja. Kasneje leta 1873 je D. Maxwell "predstavil" kvantna teorija, v katerem so se ti koncepti začeli ločevati, prej izpeljano polje sile pa se je imenovalo elektromagnetno polje.

Kako se pojavi magnetno polje?

Človeško oko ne zazna magnetnih polj različnih predmetov, zabeležijo pa jih lahko samo posebni senzorji. Vir videza magnetnega polja sile na mikroskopski lestvici je gibanje namagnjenih (nabitih) mikrodelcev, ki so:

• ioni;
• elektroni;
• protoni.

Njihovo gibanje se zgodi zaradi vrtljivega magnetnega momenta, ki je prisoten v vsakem mikrodelcu.

Magnetno polje, kje ga najdeš?

Naj se še tako čudno sliši, skoraj vsi predmeti okoli nas imajo svoje magnetno polje. Čeprav ima koncept mnogih magnetno polje le kamenček, imenovan magnet, ki nase privlači železne predmete. Dejansko je sila privlačnosti v vseh predmetih, le da se kaže v manjši valenci.

Pojasniti je treba tudi, da se polje sile, imenovano magnetno, pojavi le pod pogojem, da se gibljejo električni naboji ali telesa.

Nepremični naboji imajo električno polje sile (lahko je tudi v gibljivih nabojih). Izkazalo se je, da so viri magnetnega polja:

• trajni magneti;
• mobilni stroški.

Navodila

Ustvarjanje magnetnega tokovnega polja Vzemite vodnik in ga priključite na vir toka, pri čemer se prepričajte, da se vodnik ne pregreje. Prinesite tanko magnetno puščico, ki se lahko prosto vrti. Ko ga nameščate na različne točke prostora okoli vodnika, se prepričajte, da je usmerjen vzdolž silovitih linij magnetnega polja.

Magnetno polje Trajni magnet Vzemite trajni magnet in ga primite blizu predmeta, ki vsebuje veliko količino. Takoj se bo pojavila magnetna sila, ki privlači magnet in železno telo - to je glavni dokaz magnetnega polja. Trajni magnet položite na list papirja in ga potresite z drobnimi železnimi ostružki. Čez nekaj časa se prikaže list papirja, ki ponazarja prisotnost linij magnetnega polja. Imenujejo se črte magnetne indukcije.

Ustvarjanje magnetnega polja elektromagneta izolirana žica priključite na vir električnega toka skozi. Da se izognete izgorevanju žice, nastavite reostat na največjo odpornost. Magnetno jedro vstavite v tuljavo. Lahko je kos mehkega železa oz. Če nameravate pridobiti magnetno polje, železno jedro (magnetno vezje) je treba zbrati s plošč, izoliranih drug od drugega, da se izognemo Foucaultovim tokovom, ki bodo preprečili nastanek magnetnega polja. Po priključitvi vezja na trenutni vir začnite počasi premikati drsnik reostata in pazite, da se navitje tuljave ne pregreje. V tem primeru se bo magnetno vezje spremenilo v močan magnet, privabilo in zadržalo masivne železne predmete.

Ustvarjanje močnega elektro magneti Je zapleten tehnični izziv. V industriji, pravzaprav v vsakdanjem življenju, so potrebni magneti velike moči. V številnih državah že obratujejo vlaki z magnetno levitacijo. Avtomobili z elektromagnetnim motorjem se bodo kmalu pojavili v velikih količinah pod blagovno znamko Yo-mobile. Kako pa nastajajo magneti velike moči?

Navodila

V industriji se povsod uporabljajo močni elektromagneti. Njihova zasnova je veliko bolj zapletena kot trajna magneti... Za ustvarjanje močnega elektromagneta je potrebna tuljava, sestavljena iz navitja bakrena žicapa tudi železno jedro. Moč v ta primer je odvisna samo od jakosti toka, ki se prevaja skozi tuljave, pa tudi od števila zavojev žice na navitju. Omeniti velja, da je pri določeni trenutni jakosti magnetizacija železovega jedra nasičena. Zato so najmočnejši industrijski magneti izdelani brez njega. Namesto tega je dodano še nekaj žic. Pri najmočnejših industrijskih magnetih z železom število zavojev žic redko preseže deset na meter, trenutni tok pa je dva ampera.

Magnetno polje lahko ustvari gibanje nabitih delcev, izmenično električno polje ali magnetni momenti delcev (v trajnih magnetih). Magnetni in električno polje so manifestacije enega skupnega polja - elektromagnetnega.

Urejeno gibanje nabitih delcev

Urejeno gibanje nabitih delcev v vodnikih se imenuje električni tok. Če ga želite pridobiti, morate ustvariti električno polje z uporabo tokovnih virov, ki ločujejo naboje - pozitivne in negativne. Mehanska, notranja ali katera koli druga energija v viru se pretvori v električno.

Katere pojave lahko uporabimo za presojo prisotnosti toka v vezju

Gibanja nabitih delcev v vodniku ni mogoče videti. Prisotnost toka v vezju pa je mogoče oceniti po posrednih znakih. Takšni pojavi vključujejo na primer toplotne, kemijske in magnetne učinke toka, slednje pa opazimo pri vseh vodnikih - trdnih, tekočih in plinastih.

Kako nastane magnetno polje

Okoli katerega koli vodnika toka je magnetno polje. Ustvarjajo ga gibljivi. Če so naboji mirujoči, tvorijo okoli sebe le električno polje, a takoj, ko se pojavi tok, obstaja tudi magnetno polje toka.

Kako lahko zaznate obstoj magnetnega polja

Obstoj magnetnega polja je mogoče zaznati različne poti... V ta namen lahko na primer uporabimo majhne železne opilke. V magnetnem polju se magnetizirajo in spremenijo v magnetne puščice (kot kompas). Os vsake takšne puščice je nastavljena v smeri sil magnetnega polja.

Sama izkušnja je videti takole. Nalijte na karton tanka plast železne opilke, skozenj speljite raven vodnik in vklopite tok. Videli boste, kako se bodo žaganje pod vplivom magnetnega polja toka nahajale okoli vodnika v koncentričnih krogih. Te črte, vzdolž katerih so magnetne puščice, se imenujejo magnetne črte magnetnega polja. Puščica "Severni pol" na vsaki točki polja velja za smer.

Kakšne so magnetne črte magnetnega polja, ki jih ustvarja tok

Magnetne črte magnetnega polja toka so zaprte krivulje, ki obdajajo vodnik. Z njihovo pomočjo je priročno prikazati magnetna polja. In ker je na vseh točkah prostora okoli vodnika magnetno polje, lahko magnetno črto potegnemo skozi katero koli točko v tem prostoru. Smer magnetnih linij je odvisna od smeri toka v vodniku.