Gre za polje sile, ki vpliva električni naboji in na telesih, ki se gibljejo in imajo magnetni moment, ne glede na stanje njihovega gibanja. Magnetno polje je del električnega magnetno polje.

Tok nabitih delcev ali magnetni momenti elektronov v atomih ustvarjajo magnetno polje. Tudi magnetno polje nastane kot posledica določenih začasnih sprememb v električnem polju.

Vektor indukcije magnetnega polja B je glavna sila magnetnega polja. V matematiki je B = B (X,Y,Z) definiran kot vektorsko polje. Ta koncept služi za definiranje in določanje fizičnega magnetnega polja. V znanosti se vektor magnetne indukcije pogosto preprosto imenuje magnetno polje. Očitno takšna aplikacija omogoča nekaj proste interpretacije tega pojma.

Druga značilnost magnetnega polja toka je vektorski potencial.

IN znanstvena literatura lahko pogosto ugotovite, da kot a glavne značilnosti magnetnega polja, v odsotnosti magnetnega okolja (vakuum) se upošteva vektor jakosti magnetnega polja. Formalno je ta situacija povsem sprejemljiva, saj v vakuumu vektor magnetne poljske jakosti H in vektor magnetne indukcije B sovpadata. Hkrati pa vektor jakosti magnetnega polja v magnetnem mediju ni napolnjen z enakim fizičnim pomenom in je sekundarna količina. Na podlagi tega, ob formalni enakosti teh pristopov za vakuum, sistematično stališče upošteva Vektor magnetne indukcije je glavna značilnost magnetnega polja toka.

Magnetno polje je vsekakor poseben videz zadeva. S pomočjo te snovi pride do interakcije med tistimi z magnetnim momentom in premikajočimi se nabitimi delci ali telesi.

Posebna teorija relativnosti meni, da so magnetna polja posledica obstoja samih električnih polj.

Magnetno in električno polje skupaj tvorita elektromagnetno polje. Manifestacije elektromagnetno polje je svetloba in elektromagnetno valovanje.

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

Magnetno polje nastane bodisi s tokom nabitih delcev bodisi z električnim poljem, ki se transformira v časovnem prostoru, bodisi z lastnimi magnetnimi momenti delcev. Za enotno zaznavanje so magnetni momenti delcev formalno reducirani na električne tokove.

Izračun vrednosti magnetnega polja.

Preprosti primeri omogočajo izračun vrednosti magnetnega polja prevodnika s tokom po zakonu Biot-Savart-Laplace ali z uporabo izreka o cirkulaciji. Na enak način je mogoče najti vrednost magnetnega polja za tok, ki je poljubno porazdeljen v prostornini ali prostoru. Očitno so ti zakoni uporabni za konstantna ali razmeroma počasi spreminjajoča se magnetna in električna polja. To je v primerih magnetostatike. več zapleteni primeri zahtevajo izračun vrednosti tok magnetnega polja po Maxwellovih enačbah.

Manifestacija prisotnosti magnetnega polja.

Glavna manifestacija magnetnega polja je vpliv na magnetne momente delcev in teles, na nabite delce v gibanju. Z Lorentzovo silo je sila, ki deluje na električno nabit delec, ki se giblje v magnetnem polju. Ta sila ima konstantno izraženo pravokotno smer na vektorja v in B. Ima tudi sorazmerno vrednost z nabojem delca q, komponento hitrosti v, ki je pravokotna na smer vektorja magnetnega polja B in velikost, ki izraža indukcijo magnetnega polja B. Lorentzova sila ima po mednarodnem sistemu enot naslednji izraz: F = q, v sistemu enot GHS: F=q/c

Križni produkt je prikazan v oglatih oklepajih.

Zaradi vpliva Lorentzove sile na nabite delce, ki se gibljejo vzdolž prevodnika, lahko magnetno polje deluje na prevodnik s tokom. Amperova sila je sila, ki deluje na vodnik, po katerem teče tok. Komponente te sile veljajo za sile, ki delujejo na posamezne naboje, ki se gibljejo znotraj prevodnika.

Pojav interakcije med dvema magnetoma.

Pojav magnetnega polja, ki ga lahko srečamo v Vsakdanje življenje, ki se imenuje interakcija dveh magnetov. Izraža se v odbijanju enakih polov drug od drugega in privlačenju nasprotnih polov. S formalnega vidika je opis interakcije med dvema magnetoma kot interakcije dveh monopolov dokaj uporabna, izvedljiva in priročna ideja. Obenem podrobna analiza pokaže, da v resnici ne gre za povsem pravilen opis pojava. Glavno vprašanje, ki v takšnem modelu ostaja neodgovorjeno, je, zakaj monopolov ni mogoče ločiti. Pravzaprav je bilo eksperimentalno dokazano, da nobeno izolirano telo nima magnetnega naboja. Prav tako tega modela ni mogoče uporabiti za magnetno polje, ki ga ustvari 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 vrti tako, da ima magnetni moment dipola isto smer kot magnetno polje. Vendar pa ni magnetov, na katere bi delovala skupna sila tok enakomernega magnetnega polja. Sila, ki deluje na magnetni dipol z magnetnim momentom m je izražena z naslednjo formulo:

.

Sila, ki deluje na magnet iz neenotnega magnetnega polja, je izražena z vsoto vseh sil, ki jih določa ta formula in delujejo na elementarne dipole, ki sestavljajo magnet.

Elektromagnetna indukcija.

Če se tok vektorja magnetne indukcije skozi zaprto vezje s časom spreminja, se v tem vezju oblikuje emf elektromagnetne indukcije. Če vezje miruje, ga ustvarja vrtinčno električno polje, ki nastane kot posledica spremembe magnetnega polja skozi čas. Ko se magnetno polje s časom ne spreminja in ni sprememb v toku zaradi gibanja zanke prevodnika, potem EMF ustvarja Lorentzova sila.

Tako kot stacionarni električni naboj deluje na drug naboj skozi električno polje, električni tok deluje na drug tok skozi magnetno polje. Učinek magnetnega polja na trajne magnete se zmanjša na njegov učinek na naboje, ki se gibljejo v atomih snovi in ​​ustvarjajo mikroskopske krožne tokove.

Doktrina o elektromagnetizem temelji na dveh določbah:

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

Magnetna interakcija

Trajni magnet(ali magnetna igla) je usmerjen vzdolž zemeljskega magnetnega poldnevnika. Konec, ki kaže proti severu, se imenuje Severni pol(N), nasprotni konec pa je Južni pol(S). Če dva magneta približamo drug drugemu, opazimo, da se njuni podobni poli odbijajo, nasprotni pa privlačijo ( riž. 1 ).

Če pola ločimo tako, da trajni magnet razrežemo na dva dela, ugotovimo, da bo imel tudi vsak od njiju dva pola, tj. bo trajni magnet ( riž. 2 ). Oba pola - severni in južni - sta neločljiva drug od drugega in imata enake pravice.

Magnetno polje, ki ga ustvarja Zemlja ali trajni magneti, je tako kot električno polje predstavljeno z magnetnimi silnicami. Sliko magnetnih silnic magneta lahko dobimo tako, da nanj položimo list papirja, na katerega so v enakomernem sloju posuti železni opilki. Ko so v magnetnem polju, se žagovina magnetizira - vsak od njih ima sever in južni poli. Nasprotna pola se sicer rada približujeta, vendar to preprečuje trenje žagovine ob papir. Če s prstom potrkate po papirju, se bo trenje zmanjšalo in opilki se bodo medsebojno privlačili ter tvorili verige, ki predstavljajo črte magnetnega polja.

Vklopljeno riž. 3 prikazuje lokacijo žagovine in majhne magnetne puščice v polju direktnega magneta, ki označujejo smer silnic magnetnega polja. Ta smer se šteje za smer severnega pola magnetne igle.

Oerstedova izkušnja. Magnetno polje toka

IN začetku XIX V. danski znanstvenik Ørsted naredil pomembno odkritje, ko je odkril delovanje električnega toka na trajne magnete . Blizu magnetne igle je postavil dolgo žico. Ko je skozi žico tekel tok, se je puščica vrtela in poskušala postaviti pravokotno nanjo ( riž. 4 ). To bi lahko razložili s pojavom magnetnega polja okoli prevodnika.

Magnetne silnice, ki jih ustvari ravni prevodnik, po katerem teče tok, so koncentrični krogi, ki se nahajajo v ravnini, pravokotni nanj, s središči v točki, skozi katero teče tok ( riž. 5 ). Smer črt je določena s pravilom desnega vijaka:

Če zavrtimo vijak v smeri silnic polja, se bo premikal v smeri toka v vodniku .

Jakostna značilnost magnetnega polja je vektor magnetne indukcije B . V vsaki točki je usmerjen tangencialno na poljsko črto. Silnice električnega polja se začnejo na pozitivnih nabojih in končajo na negativnih, sila, ki deluje na naboj v tem polju, pa je v vsaki točki usmerjena tangencialno na črto. Za razliko od električnega polja so magnetne silnice zaprte, kar je posledica odsotnosti "magnetnih nabojev" v naravi.

Magnetno polje toka se v bistvu ne razlikuje od polja, ki ga ustvari trajni magnet. V tem smislu je analog ravnega magneta dolg solenoid - tuljava žice, katere dolžina je bistveno večja od njenega premera. Diagram črt magnetnega polja, ki ga je ustvaril, prikazan v riž. 6 , je podoben tistemu za ploščati magnet ( riž. 3 ). Krogi označujejo preseke žice, ki tvori navitje solenoida. Tokovi, ki tečejo po žici stran od opazovalca, so označeni s križci, tokovi v nasprotni smeri - proti opazovalcu - pa s pikami. Enaki zapisi so sprejeti za magnetne silnice, ko so pravokotne na risalno ravnino ( riž. 7 a, b).

Smer toka v navitju solenoida in smer magnetnih silnic znotraj njega sta povezana tudi s pravilom desnega vijaka, ki je v tem primeru formulirano takole:

Če pogledate vzdolž osi solenoida, tok, ki teče v smeri urinega kazalca, ustvari v njem magnetno polje, katerega smer sovpada s smerjo gibanja desnega vijaka ( riž. 8 )

Na podlagi tega pravila je enostavno razumeti, da je solenoid, prikazan v riž. 6 , severni pol je njen desni konec, južni pol pa levi.

Magnetno polje znotraj solenoida je enakomerno - vektor magnetne indukcije ima konstantno vrednost (B = const). V tem pogledu je solenoid podoben kondenzatorju z vzporednimi ploščami, znotraj katerega je homogena električno polje.

Sila, ki deluje v magnetnem polju na vodnik, po katerem teče tok

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

Smer sile je določena pravilo leve roke:

Če so štirje iztegnjeni prsti leve roke postavljeni v smeri toka v vodniku, dlan pa je pravokotna na vektor B, potem je iztegnjen palec označuje smer sile, ki deluje na vodnik (riž. 9 ).

Upoštevati je treba, da sila, ki deluje na prevodnik s tokom v magnetnem polju, ni usmerjena tangencialno na njegove silnice, kot je električna sila, ampak pravokotno nanje. Magnetna sila ne vpliva na prevodnik, ki se nahaja vzdolž silnic.

Enačba F = IlB dajmo kvantitativne značilnosti indukcija magnetnega polja.

Odnos ni odvisna od lastnosti prevodnika in označuje samo magnetno polje.

Velikost vektorja magnetne indukcije B je numerično enaka sili, ki deluje na prevodnik enote dolžine, ki je pravokoten nanj, skozi katerega teče tok enega ampera.

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

Magnetno polje. Tabele, diagrami, formule

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

Tema: Magnetno polje

Pripravil: Baygarashev D.M.

Preveril: Gabdullina A.T.

Magnetno polje

Če sta dva vzporedna vodnika povezana z virom toka, tako da skoznje teče električni tok, se vodnika glede na smer toka v njiju odbijata ali privlačita.

Razlaga tega pojava je mogoča s stališča nastanka posebne vrste snovi okoli prevodnikov - magnetnega polja.

Sile, s katerimi medsebojno delujejo vodniki s tokom, se imenujejo magnetni.

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

Zgodovina magnetizma sega v pradavnino, v starodavne civilizacije Male Azije. Na ozemlju Male Azije, v Magneziji, so našli kamnine, katerih vzorci so se med seboj privlačili. Glede na ime območja so takšne vzorce začeli imenovati "magneti". Vsak magnet v obliki palice ali podkve ima dva konca, imenovana poli; na tem mestu se najmočneje manifestira magnetne lastnosti. Če magnet obesite na vrvico, bo en pol vedno kazal 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 delujejo med seboj: enaki poli se odbijajo in nasprotno privlačijo. Podobno kot koncept električnega polja, ki obkroža električni naboj, je uveden koncept magnetnega polja okoli magneta.

Leta 1820 je Oersted (1777-1851) odkril, da se magnetna igla, ki se nahaja ob električnem prevodniku, odkloni, ko skozi vodnik teče tok, to pomeni, da se okoli vodnika, po katerem teče tok, ustvari magnetno polje. Če vzamemo okvir s tokom, potem zunanje magnetno polje interagira z magnetnim poljem okvirja in ima nanj orientacijski učinek, tj. Obstaja položaj okvirja, pri katerem ima zunanje magnetno polje največji vrtilni učinek nanj. , in obstaja položaj, ko je sila navora enaka nič.

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

Magnetna indukcija B je vektorska fizikalna količina, ki je značilnost jakosti magnetnega polja v točki. Enak je razmerju med največjim mehanskim momentom sil, ki delujejo na okvir s tokom, nameščenim v enakomernem polju, in produktu jakosti toka v okvirju in njegove površine:

Smer vektorja magnetne indukcije B je vzeta kot smer pozitivne normale na okvir, ki je s tokom v okvirju povezana po pravilu desnega vijaka, z mehanskim navorom, ki je enak nič.

Enako kot so bile upodobljene črte električne poljske jakosti, so upodobljene indukcijske črte magnetnega polja. Magnetna silnica je namišljena črta, katere tangenta v točki sovpada s smerjo B.

Smeri magnetnega polja v dani točki lahko definiramo tudi kot smer, ki kaže

severni pol igle kompasa, postavljen na to točko. Menijo, da so črte magnetnega polja usmerjene od severnega proti južnemu tečaju.

Smer črt magnetne indukcije ustvarjenega magnetnega polja električni šok, ki teče po ravnem vodniku, se določi s pravilom gimleta ali desnega vijaka. Smer magnetnih indukcijskih linij je vzeta za smer vrtenja glave vijaka, ki bi zagotovila njeno translacijsko gibanje v smeri električnega toka (slika 59).

kjer je n01 = 4 Pi 10 -7 V s/(A m). - magnetna konstanta, R - razdalja, I - jakost toka v prevodniku.

Za razliko od črt elektrostatične poljske jakosti, ki se začnejo pri pozitivni naboj in se konča z negativno, so indukcijske črte magnetnega polja vedno zaprte. Zaznan ni bil noben magnetni naboj, podoben električnemu.

Za enoto indukcije je vzeta ena tesla (1 T) - indukcija takšnega enakomernega magnetnega polja, pri katerem največji mehanski navor 1 Nm deluje na okvir s površino 1 m2, skozi katerega teče tok 1 A teče.

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

Na prevodnik, po katerem teče tok, postavljen v magnetno polje, deluje Amperova sila, katere velikost je določena z naslednjim izrazom:

kjer je I jakost toka v vodniku, l - dolžina vodnika, B je velikost vektorja magnetne indukcije in je kot med vektorjem in smerjo toka.

Smer Amperove sile lahko določimo s pravilom leve roke: dlan leve roke postavimo tako, da črte magnetne indukcije vstopijo v dlan, štiri prste postavimo v smeri toka v vodniku, nato upognjen palec kaže smer Amperove sile.

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

Določimo silo, s katero deluje magnetno polje 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 postavimo tako, da črte magnetne indukcije vstopijo v dlan, štirje prsti kažejo smer gibanja pozitivnega naboja, veliki upognjen prst kaže smer Lorentzove sile.

Interakcijska sila med dvema vzporednima vodnikoma, po katerih tečeta toka I 1 in I 2, je enaka:

Kje l - del prevodnika, ki se nahaja v magnetnem polju. Če sta toka istosmerna, se vodnika privlačita (slika 60), če sta nasprotna, se odbijata. Sile, ki delujejo na vsak vodnik, so enake po velikosti in nasprotne smeri. Formula (3.22) je osnovna za določanje enote toka 1 amper (1 A).

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

Glede na magnetne lastnosti delimo vse snovi na diamagnetic, paramagnetic in feromagnetni.

Razmislimo o naravi magnetnih lastnosti snovi.

Elektroni v lupini atomov snovi se gibljejo po različnih orbitah. Če poenostavimo, menimo, da so te orbite krožne in vsak elektron, ki kroži okoli atomskega jedra, lahko obravnavamo kot krožni električni tok. Vsak elektron tako kot krožni tok ustvarja magnetno polje, ki ga imenujemo orbitalno. Poleg tega ima elektron v atomu lastno magnetno polje, imenovano spinsko polje.

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

IN diamagnetno V materialih v odsotnosti zunanjega magnetnega polja se magnetna polja elektronov kompenzirajo in ko so vneseni v magnetno polje, postane indukcija magnetnega polja atoma usmerjena proti zunanjemu polju. Diamagnetni material je potisnjen iz zunanjega magnetnega polja.

U paramagnetni 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 nič. Če postavite paramagnet v zunanje magnetno polje, potem se bodo vsi majhni magneti - atomi vrteli v zunanjem magnetnem polju kot igle kompasa in magnetno polje v snovi se bo povečalo ( n >= 1).

Feromagnetna so tisti materiali, pri katerih n" 1. V feromagnetnih materialih se ustvarijo tako imenovane domene, makroskopska področja spontane magnetizacije.

V različnih domenah imajo indukcije magnetnega polja različne smeri (slika 61) in v velikem kristalu

medsebojno kompenzirajo. Ko feromagnetni vzorec vnesemo v zunanje magnetno polje, se meje posameznih domen premaknejo tako, da se volumen 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 močno povečanje. Ta pojav imenujemo magnetna nasičenost.

Značilnost feromagnetnih materialov je pojav histereze, ki je dvoumna odvisnost 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 periodično precej počasno spremembo slednjega (slika 62).

Histerezno zanko označujejo naslednje vrednosti: B s, Br, B c. B s - največja vrednost materialne indukcije pri B 0s; V r je preostala indukcija, enaka vrednosti indukcije v materialu, ko se indukcija zunanjega magnetnega polja zmanjša od B 0s do nič; -B c in B c - prisilna sila - vrednost, ki je enaka indukciji zunanjega magnetnega polja, ki je potrebna za spremembo indukcije v materialu iz preostale na nič.

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

Obstajata dva načina, kako magnetiziran feromagnet prenesti v razmagneteno stanje: a) segrejemo nad Curiejevo točko in ohladimo; b) magnetizirajte material z izmeničnim magnetnim poljem s počasi padajočo amplitudo.

Feromagneti z nizko preostalo indukcijo in koercitivno silo se imenujejo mehki magneti. Uporabljajo se v napravah, kjer je treba feromagnete pogosto ponovno magnetizirati (jedra transformatorjev, generatorjev itd.).

Za izdelavo trajnih magnetov se uporabljajo magnetno trdi feromagneti, ki imajo veliko koercitivno silo.

Magnetnega polja se še spomnimo iz šole, a to, kar predstavlja, ni nekaj, kar bi vsakomur »vskočilo« v spomin. Osvežimo, kar smo obravnavali, in vam morda povemo kaj novega, uporabnega in zanimivega.

Določanje magnetnega polja

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

1. Gravitacijski - nastane izključno v bližini elementarnih delcev in se razlikuje po svoji moči glede na lastnosti in strukturo teh delcev.
2. Dinamično, proizvedeno v objektih z gibljivimi električnimi naboji (oddajniki toka, magnetizirane snovi).

Oznako za magnetno polje je prvi uvedel M. Faraday leta 1845, čeprav je bil njen pomen nekoliko zmoten, saj je veljalo, da se tako električni kot magnetni vpliv in interakcija izvajata na podlagi istega materialnega polja. Kasneje leta 1873 je D. Maxwell "predstavil" kvantna teorija, v kateri so se ti pojmi začeli ločevati, prej izpeljano polje sil pa so poimenovali elektromagnetno polje.

Kako se pojavi magnetno polje?

Človeško oko ne zazna magnetnih polj različnih predmetov in jih lahko zaznajo le posebni senzorji. Vir videza magnetnega zaščitno polje na mikroskopskem merilu je gibanje magnetiziranih (nabitih) mikrodelcev, ki so:

• ioni;
• elektroni;
• protoni.

Njihovo gibanje nastane zaradi spinskega magnetnega momenta, ki je prisoten v vsakem mikrodelcu.

Magnetno polje, kje ga najti?

Ne glede na to, kako čudno se sliši, imajo skoraj vsi predmeti okoli nas svoje magnetno polje. Čeprav ima v pojmovanju mnogih samo kamenček, imenovan magnet, magnetno polje, ki nase privlači železne predmete. Pravzaprav sila privlačnosti obstaja v vseh predmetih, le da se kaže v manjši valenci.

Prav tako je treba pojasniti, da se polje sile, imenovano magnetno, pojavi le, ko se električni naboji ali telesa gibljejo.

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

• trajni magneti;
• premikajoče se naboje.

Navodila

Ustvarjanje magnetnega polja toka Vzemite prevodnik in ga povežite z virom toka ter pazite, da se prevodnik ne pregreje. Približajte mu tanko magnetno iglo, ki se lahko prosto vrti. Ko ga nameščate na različnih točkah v prostoru okoli prevodnika, se prepričajte, da je usmerjen vzdolž silnic magnetnega polja.

Magnetna polje trajni magnet. Vzemite trajni magnet in ga držite blizu predmeta, ki vsebuje veliko količino . Takoj se bo pojavila magnetna sila, ki bo pritegnila magnet in železno telo - to je glavni dokaz magnetnega polja. Trajni magnet položite na kos papirja in okoli njega potresite fine železne opilke. Čez nekaj časa se bo na listu papirja pojavil simbol, ki ponazarja prisotnost magnetnih silnic. Imenujejo se črte magnetne indukcije.

Ustvarjanje magnetnega polja z elektromagnetom Tuljava z izolirana žica priključite na vir električnega toka preko. Da preprečite izgorevanje žice, nastavite reostat na največji upor. V tuljavo postavite magnetno vezje. Lahko je kos mehkega železa oz. Če nameravate pridobiti magnetno polje, mora biti železno jedro (magnetno jedro) sestavljeno iz plošč, ki so med seboj izolirane, da se izognemo Foucaultovim tokovom, ki bodo motili ustvarjanje magnetnega polja. Po priključitvi tokokroga na vir toka začnite počasi premikati drsnik reostata, pri čemer pazite, da se navitje tuljave ne pregreje. V tem primeru se bo magnetno vezje spremenilo v močan magnet, ki bo privlačil in držal masivne železne predmete.

Ustvarjanje močne električne energije magneti- To je zapletena tehnična naloga. V industriji, pa tudi v vsakdanjem življenju, so potrebni magneti visoke moči. V številnih državah že obratujejo magnetni levitacijski vlaki. Avtomobili z elektromagnetnim motorjem se bodo pod blagovno znamko Yo-mobile kmalu pojavili v velikih količinah tudi pri nas. Kako pa nastanejo magneti visoke moči?

Navodila

V industriji se močni elektromagneti uporabljajo povsod. Njihova zasnova je veliko bolj zapletena kot pri trajnih magneti. Če želite ustvariti močan elektromagnet, potrebujete tuljavo, sestavljeno iz navitja bakrena žica, kot tudi železno jedro. Moč v v tem primeru odvisno le od jakosti toka, ki poteka skozi tuljave, kot tudi od števila obratov žice na navitju. Omeniti velja, da je pri določeni jakosti toka magnetizacija železnega jedra podvržena nasičenju. Zato so najmočnejši industrijski magneti izdelani brez njega. Namesto tega se doda še nekaj žice. Pri najmočnejših industrijskih magnetih z železom število ovojev žice redko presega deset na meter, uporabljeni tok pa je dva ampera.

Magnetno polje lahko nastane zaradi gibanja nabitih delcev, izmeničnega električnega polja ali magnetnih momentov delcev (pri trajnih magnetih). Magnetni in električno polje so manifestacije enega skupnega polja – elektromagnetnega.

Urejeno gibanje nabitih delcev

Urejeno gibanje nabitih delcev v prevodnikih imenujemo električni tok. Če ga želite pridobiti, morate ustvariti električno polje z uporabo tokovnih virov, ki delajo za ločevanje nabojev - pozitivnih in negativnih. Mehanska, notranja ali katera koli druga energija v viru se pretvori v električno energijo.

Po katerih pojavih lahko ocenimo prisotnost toka v tokokrogu?

Gibanja nabitih delcev v prevodniku ni mogoče videti. Vendar pa lahko prisotnost toka v tokokrogu ocenimo s posrednimi znaki. Takšni pojavi vključujejo na primer toplotne, kemične in magnetne učinke toka, slednje opazimo v vseh prevodnikih - trdnih, tekočih in plinastih.

Kako nastane magnetno polje?

Okrog vsakega prevodnika, po katerem teče tok, je magnetno polje. Nastane s premikanjem stvari. Če naboji mirujejo, proizvajajo okoli sebe le električno polje, takoj ko nastane tok, pa se pojavi tudi magnetno polje toka.

Kako lahko ugotovite obstoj magnetnega polja?

Zaznati je mogoče obstoj magnetnega polja različne poti. V ta namen lahko na primer uporabite majhne železne opilke. V magnetnem polju se namagnetijo in spremenijo v magnetne puščice (kot kompas). Os vsake take puščice je nastavljena v smeri delovanja sil magnetnega polja.

Sama izkušnja je videti takole. Postavite na karton tanek slojželezne opilke, skozenj napeljite ravni vodnik in vklopite tok. Videli boste, kako se pod vplivom magnetnega polja toka žagovina nahaja okoli prevodnika v koncentričnih krogih. Te črte, vzdolž katerih se nahajajo magnetne igle, imenujemo magnetne magnetne silnice. Za smer se šteje "severni pol" puščice na vsaki točki polja.

Kaj so magnetne linije magnetnega polja, ki jih ustvarja tok?

Magnetne linije magnetnega polja toka so zaprte krivulje, ki obdajajo prevodnik. Z njihovo pomočjo je priročno prikazati magnetna polja. In ker obstaja magnetno polje na vseh točkah prostora okoli prevodnika, lahko skozi katero koli točko v tem prostoru narišemo magnetno črto. Smer magnetnih linij je odvisna od smeri toka v prevodniku.