Магнитното поле е същото. Свойства на електромагнитните вълни

Нека заедно разберем какво е магнитно поле. В крайна сметка много хора живеят в тази сфера през целия си живот и дори не мислят за това. Време е да го поправите!

Магнитно поле

Магнитно поле – специален видматерия. Проявява се в действие при движение електрически зарядии тела, които имат свой собствен магнитен момент (постоянни магнити).

Важно: магнитното поле не действа върху неподвижни заряди! Магнитно поле също се създава чрез преместване на електрически заряди или промяна във времето електрическо поле, или магнитни моменти на електрони в атомите. Тоест всеки проводник, през който протича ток, също става магнит!

Тяло, което има собствено магнитно поле.

Магнитът има полюси, наречени север и юг. Обозначенията "северен" и "южен" са дадени само за удобство (като "плюс" и "минус" в електричеството).

Магнитното поле е представено с силови магнитни линии. Силовите линии са непрекъснати и затворени, като посоката им винаги съвпада с посоката на силите на полето. Ако металните стърготини се разпръснат около постоянен магнит, металните частици ще покажат ясна картина. линии на силамагнитно поле, излизащо от север и навлизащо в южния полюс. Графична характеристика на магнитното поле - силови линии.

Характеристики на магнитното поле

Основните характеристики на магнитното поле са магнитна индукция, магнитен поток и магнитна пропускливост. Но нека поговорим за всичко по ред.

Веднага отбелязваме, че всички мерни единици са дадени в системата SI.

Магнитна индукция Б – вектор физическо количество, което е основната мощностна характеристика на магнитното поле. Обозначава се с буква Б . Единицата за измерване на магнитната индукция - Тесла (Tl).

Магнитната индукция показва колко силно е полето, като определя силата, с която действа върху заряда. Тази сила се нарича Сила на Лоренц.

Тук q - зареждане, v - скоростта му в магнитно поле, Б - индукция, Ф е силата на Лоренц, с която полето действа върху заряда.

Ф- физическа величина, равна на произведението на магнитната индукция от площта на контура и косинуса между индукционния вектор и нормалата към равнината на контура, през който преминава потокът. Магнитният поток е скаларна характеристика на магнитното поле.

Можем да кажем, че магнитният поток характеризира броя на магнитните индукционни линии, проникващи в единица площ. Магнитният поток се измерва в Веберах (СБ).

Магнитна пропускливосте коефициентът, който определя магнитните свойства на средата. Един от параметрите, от които зависи магнитната индукция на полето, е магнитната проницаемост.

Нашата планета е огромен магнит от няколко милиарда години. Индукцията на магнитното поле на Земята варира в зависимост от координатите. На екватора е около 3,1 пъти 10 на минус пета степен на Тесла. Освен това има магнитни аномалии, при които стойността и посоката на полето се различават значително от съседните области. Една от най-големите магнитни аномалии на планетата - Курски Бразилска магнитна аномалия.

Произходът на магнитното поле на Земята все още е загадка за учените. Предполага се, че източникът на полето е течнометалното ядро ​​на Земята. Ядрото се движи, което означава, че стопената желязо-никелова сплав се движи, а движението на заредените частици е електрическият ток, който генерира магнитното поле. Проблемът е, че тази теория геодинамо) не обяснява как полето се поддържа стабилно.

Земята е огромен магнитен дипол.Магнитните полюси не съвпадат с географските, въпреки че са в непосредствена близост. Освен това магнитните полюси на Земята се движат. Изместването им се записва от 1885 г. Например през последните сто години магнитният полюс в Южното полукълбо се е изместил с почти 900 километра и сега се намира в Южния океан. Полюсът на арктическото полукълбо се движи през Северния ледовит океан към Източносибирската магнитна аномалия, скоростта на движението му (по данни от 2004 г.) е около 60 километра годишно. Сега има ускорение на движението на стълбовете - средно скоростта нараства с 3 километра годишно.

Какво е значението на магнитното поле на Земята за нас?На първо място, магнитното поле на Земята предпазва планетата от космическите лъчи и слънчевия вятър. Заредените частици от дълбокия космос не падат директно на земята, а се отклоняват от гигантски магнит и се движат по силовите му линии. Така всички живи същества са защитени от вредни лъчения.

През историята на Земята е имало няколко инверсии(смени) на магнитните полюси. Обръщане на полюсае когато си сменят местата. Последният път, когато това явление се е случило преди около 800 хиляди години и в историята на Земята е имало повече от 400 геомагнитни обръщания. Някои учени смятат, че предвид наблюдаваното ускорение на движението на магнитните полюси, следващото обръщане на полюса трябва да бъде се очаква през следващите няколко хиляди години.

За щастие в нашия век не се очаква обръщане на полюсите. И така, можете да мислите за приятното и да се наслаждавате на живота в доброто старо постоянно поле на Земята, като разгледате основните свойства и характеристики на магнитното поле. И за да можете да направите това, има наши автори, на които с увереност в успеха може да се поверят някои от образователните проблеми! и други видове работа можете да поръчате на линка.

Магнитното поле на Земята

Магнитното поле е силово поле, което действа върху движещи се електрически заряди и върху тела, които имат магнитен момент, независимо от състоянието на тяхното движение.

Източниците на макроскопично магнитно поле са намагнетизирани тела, проводници с ток и движещи се електрически заредени тела. Природата на тези източници е една и съща: магнитното поле възниква в резултат на движението на заредени микрочастици (електрони, протони, йони), а също и поради наличието на собствен (спинов) магнитен момент в микрочастиците.

Променливо магнитно поле също възниква, когато електрическото поле се променя с течение на времето. От своя страна, когато магнитното поле се промени във времето, електрическо поле. Пълно описаниеелектрическите и магнитните полета в тяхната връзка дават уравненията на Максуел. За характеризиране на магнитното поле често се въвежда концепцията за силови линии (линии на магнитна индукция).

За измерване на характеристиките на магнитното поле и магнитни свойствасе използват вещества различни видовемагнитометри. Единицата за индукция на магнитното поле в CGS системата от единици е Гаус (Gs), инч международна системаединици (SI) - Тесла (T), 1 T = 104 Gs. Интензитетът се измерва съответно в ерстеди (Oe) и ампери на метър (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; енергия на магнитното поле - в Erg / cm 2 или J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Компасът реагира
към земното магнитно поле

Магнитните полета в природата са изключително разнообразни както по своя мащаб, така и по ефектите, които причиняват. Магнитното поле на Земята, което образува земната магнитосфера, се простира до разстояние от 70-80 хиляди км в посока на Слънцето и много милиони км в обратна посока. На земната повърхност магнитното поле е средно 50 μT, на границата на магнитосферата ~ 10 -3 G. Геомагнитното поле предпазва земната повърхност и биосферата от потока на заредени частици от слънчевия вятър и отчасти от космическите лъчи. Влиянието на самото геомагнитно поле върху жизнената дейност на организмите се изучава от магнитобиологията. В околоземното пространство магнитното поле образува магнитен капан за високоенергийно заредени частици – радиационния пояс на Земята. Частиците, съдържащи се в радиационния пояс, представляват значителна опасност по време на космически полети. Произходът на магнитното поле на Земята е свързан с конвективните движения на проводника течно веществов земното ядро.

Директните измервания с помощта на космически кораби показаха, че най-близките до Земята космически тела – Луната, планетите Венера и Марс нямат собствено магнитно поле, подобно на земното. От други планети слънчева системасамо Юпитер и, очевидно, Сатурн имат свои собствени магнитни полета, достатъчни за създаване на планетарни магнитни капани. На Юпитер са открити магнитни полета до 10 гауса и редица характерни явления (магнитни бури, синхротронно радиоизлъчване и други), което показва значителна роля на магнитното поле в планетарните процеси.

© Снимка: http://www.tesis.lebedev.ru
Снимка на Слънцето
в тесен спектър

Междупланетното магнитно поле е главно полето на слънчевия вятър (непрекъснато разширяваща се плазма на слънчевата корона). В близост до орбитата на Земята междупланетното поле е ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Редовността на междупланетното магнитно поле може да бъде нарушена поради развитието различни видовеплазмената нестабилност, преминаването на ударни вълни и разпространението на потоци от бързи частици, генерирани от слънчевите изригвания.

Във всички процеси на Слънцето – изригвания, поява на петна и изпъкналости, раждане на слънчеви космически лъчи, магнитното поле играе важна роля. Измерванията на базата на ефекта на Зееман показаха, че магнитното поле слънчеви петнадостига няколко хиляди гауса, изпъкналостта се задържа от полета от ~ 10-100 гауса (със средна стойност на общото магнитно поле на Слънцето ~ 1 гаус).

Магнитни бури

Магнитните бури са силни смущения на магнитното поле на Земята, които рязко нарушават плавния ежедневен ход на елементите на земния магнетизъм. Магнитните бури продължават от няколко часа до няколко дни и се наблюдават едновременно по цялата Земя.

По правило магнитните бури се състоят от предварителна, начална и основна фаза, както и фаза на възстановяване. В предварителната фаза се наблюдават незначителни изменения в геомагнитното поле (главно на високи географски ширини), както и възбуждане на характерни краткопериодни колебания на полето. Началната фаза се характеризира с внезапна промяна на отделните компоненти на полето по цялата Земя, а основната фаза се характеризира с големи колебания на полето и силно намаляване на хоризонталната компонента. Във фазата на възстановяване на магнитната буря полето се връща към нормалната си стойност.

Влияние на слънчевия вятър
към земната магнитосфера

Магнитните бури се причиняват от потоци слънчева плазма от активни области на Слънцето, насложени върху спокоен слънчев вятър. Следователно магнитните бури се наблюдават по-често близо до максимумите на 11-годишния цикъл на слънчева активност. Достигайки до Земята, слънчевите плазмени потоци увеличават компресията на магнитосферата, причинявайки началната фаза на магнитна буря и частично проникват в земната магнитосфера. Навлизането на високоенергийни частици в горната атмосфера на Земята и въздействието им върху магнитосферата водят до генериране и усилване на електрически токове в нея, достигайки най-висока интензивност в полярните области на йоносферата, което е причина за наличие на зона на магнитна активност с висока ширина. Промените в магнитосферно-йоносферните токови системи се проявяват на земната повърхност под формата на неправилни магнитни смущения.

В феномените на микрокосмоса ролята на магнитното поле е също толкова важна, колкото и в космически мащаб. Това се дължи на съществуването на всички частици - структурните елементи на материята (електрони, протони, неутрони), магнитен момент, както и действието на магнитно поле върху движещи се електрически заряди.

Приложение на магнитните полета в науката и технологиите. Магнитните полета обикновено се подразделят на слаби (до 500 Gs), средни (500 Gs - 40 kGs), силни (40 kGs - 1 MGs) и суперсилни (над 1 MGs). Практически цялата електротехника, радиотехника и електроника се основават на използването на слаби и средни магнитни полета. Слаби и средни магнитни полета се получават с помощта на постоянни магнити, електромагнити, неохладени соленоиди, свръхпроводящи магнити.

Източници на магнитно поле

Всички източници на магнитни полета могат да бъдат разделени на изкуствени и естествени. Основните естествени източници на магнитно поле са собственото магнитно поле на Земята и слънчевият вятър. Всички изкуствени източници електромагнитни полетас които нашите съвременен святи в частност нашите къщи. Прочетете повече за и прочетете на нашия.

Електрическият транспорт е мощен източник на магнитно поле в диапазона от 0 до 1000 Hz. Железопътен транспортизползва променлив ток. Градският транспорт е постоянен. Максималните стойности на индукцията на магнитното поле в крайградския електрически транспорт достигат 75 µT, средните стойности са около 20 µT. Средни стойности за управлявани превозни средства постоянен токфиксиран на 29 μT. При трамваите, където връщащият проводник е релсов, магнитните полета се компенсират взаимно на много по-голямо разстояние от проводниците на тролейбуса, а вътре в тролейбуса флуктуациите на магнитното поле са малки дори при ускорение. Но най-големите колебания в магнитното поле са в метрото. Когато съставът се изпраща, магнитудът на магнитното поле на платформата е 50-100 μT и повече, надвишавайки геомагнитното поле. Дори когато влакът отдавна е изчезнал в тунела, магнитното поле не се връща към предишната си стойност. Едва след като съставът премине следващата точка на свързване към контактната шина, магнитното поле ще се върне към старата стойност. Вярно е, че понякога няма време: следващият влак вече се приближава до платформата и когато се забави, магнитното поле отново се променя. В самия вагон магнитното поле е още по-силно - 150-200 μT, тоест десет пъти повече, отколкото в конвенционален влак.

Стойностите на индукцията на магнитните полета, в които най-често срещаме Ежедневиетопоказано на диаграмата по-долу. Разглеждайки тази диаграма, става ясно, че сме изложени на магнитни полета през цялото време и навсякъде. Според някои учени магнитните полета с индукция над 0,2 µT се считат за вредни. Естествено, трябва да се вземат определени предпазни мерки, за да се предпазим от вредното въздействие на полетата около нас. Правя само няколко прости правилаМожете значително да намалите излагането на тялото си на магнитни полета.

Действащият SanPiN 2.1.2.2801-10 „Промени и допълнения № 1 към SanPiN 2.1.2.2645-10 „Санитарни и епидемиологични изисквания за условията на живот в жилищни сгради и помещения“ казва следното: „Максимален допустимо нивоотслабване на геомагнитното поле в помещенията жилищни сградие настроен на 1,5". Също така се задават максимално допустимите стойности на интензитета и силата на магнитното поле с честота 50 Hz:

• в жилищни помещения - 5 μTили 4 A/m;
• в нежилищни помещенияжилищни сгради, в жилищната зона, включително на територията на градински парцели - 10 μTили 8 часа сутринта.

Въз основа на тези стандарти всеки може да изчисли колко електрически уреди могат да бъдат включени и в състояние на готовност във всяка отделна стая или въз основа на какви препоръки ще бъдат дадени препоръки за нормализиране на жилищното пространство.

Подобни видеа

Малък научен филм за магнитното поле на Земята

Препратки

1. Голяма съветска енциклопедия.

Добре известно е, че магнитното поле се използва широко в ежедневието, на работното място и в научно изследване. Достатъчно е да назовем такива устройства като генератори променлив ток, електродвигатели, релета, ускорители елементарни частиции различни сензори. Нека разгледаме по-подробно какво е магнитно поле и как се образува.

Какво е магнитно поле - определение

Магнитното поле е силово поле, действащо върху движещи се заредени частици. Размерът на магнитното поле зависи от скоростта на неговото изменение. Според тази характеристика се разграничават два вида магнитно поле: динамично и гравитационно.

Гравитационното магнитно поле възниква само в близост до елементарни частици и се формира в зависимост от особеностите на тяхната структура. Източниците на динамично магнитно поле са движещи се електрически заряди или заредени тела, проводници с ток, както и намагнетизирани вещества.

Свойства на магнитното поле

Великият френски учен Андре Ампер успява да открие две основни свойства на магнитното поле:

1. Основната разлика между магнитно поле и електрическо поле и основното му свойство е, че е относително. Ако вземете заредено тяло, оставите го неподвижно във всяка референтна система и поставите магнитна стрелка наблизо, тя, както обикновено, ще сочи на север. Тоест няма да открие друго поле освен земното. Ако започнете да движите това заредено тяло спрямо стрелката, тогава то ще започне да се върти - това показва, че когато зареденото тяло се движи, освен електрическото възниква и магнитно поле. По този начин, магнитно поле се появява, ако и само ако има движещ се заряд.
2. Магнитното поле действа върху друг електрически ток. Така че можете да го откриете, като проследите движението на заредените частици - в магнитно поле те ще се отклонят, проводниците с ток ще се движат, рамката с ток ще се завърти, намагнетизираните вещества ще се изместят. Тук трябва да си припомним стрелката на магнитния компас, обикновено боядисана син цвят- това е просто парче магнетизирано желязо. Винаги сочи на север, защото Земята има магнитно поле. Цялата ни планета е огромен магнит: Южният магнитен пояс се намира на Северния полюс, а Северният магнитен полюс се намира на Южния географски полюс.

В допълнение, свойствата на магнитното поле включват следните характеристики:

1. Силата на магнитното поле се описва чрез магнитна индукция - това е векторна величина, която определя силата, с която магнитното поле влияе на движещи се заряди.
2. Магнитното поле може да бъде от постоянен и променлив тип. Първият се генерира от електрическо поле, което не се променя във времето, индукцията на такова поле също е непроменена. Вторият най-често се генерира с помощта на индуктори, захранвани от променлив ток.
3. Магнитното поле не може да бъде възприето от човешките сетива и се записва само от специални сензори.

При свързване към два успоредни проводника електрически ток, те ще привличат или отблъскват, в зависимост от посоката (полярността) на свързания ток. Това се обяснява с появата на специален вид материя около тези проводници. Тази материя се нарича магнитно поле (МП). Магнитната сила е силата, с която проводниците действат един върху друг.

Теорията за магнетизма възниква в древността, в древната цивилизация на Азия. В Магнезия, в планините, те открили специална скала, парчета от която можели да се привличат едно към друго. По името на мястото тази порода беше наречена "магнити". Пръчковият магнит съдържа два полюса. Неговите магнитни свойства са особено изразени при полюсите.

Магнит, висящ на конец, ще покаже страните на хоризонта с полюсите си. Полюсите му ще бъдат обърнати на север и на юг. Компасът работи на този принцип. Противоположните полюси на два магнита се привличат и подобни полюси се отблъскват.

Учените са открили, че намагнетизирана игла, разположена близо до проводника, се отклонява, когато електрически ток преминава през нея. Това предполага, че около него се образува MF.

Магнитното поле засяга:

Движещи се електрически заряди.
Вещества, наречени феромагнети: желязо, чугун, техните сплави.

Постоянните магнити са тела, които имат общ магнитен момент на заредени частици (електрони).

1 - Южен полюс на магнита
2 - Северен полюс на магнита
3 - МП на примера на метални стърготини
4 - Посока на магнитното поле

Полевите линии се появяват, когато постоянен магнит се приближи до хартиен лист, върху който е излят слой железни стърготини. Фигурата ясно показва местата на стълбовете с ориентирани силови линии.

Източници на магнитно поле

• Електрическо поле, което се променя с времето.
• мобилни такси.
• постоянни магнити.

Ние познаваме постоянните магнити от детството. Те са били използвани като играчки, които привличат различни метални части към себе си. Те бяха прикрепени към хладилника, бяха вградени в различни играчки.

Електрическите заряди, които са в движение, често имат повече магнитна енергия от постоянните магнити.

Имоти

• главен отличителен белега свойството на магнитното поле е относителност. Ако заредено тяло бъде оставено неподвижно в определена референтна система и магнитна стрелка е поставена наблизо, тогава то ще сочи на север и в същото време няма да „усеща“ външно поле, с изключение на земното поле . И ако зареденото тяло започне да се движи близо до стрелката, тогава около тялото ще се появи магнитно поле. В резултат на това става ясно, че MF се образува само когато се движи определен заряд.
• Магнитното поле е в състояние да влияе и влияе върху електрическия ток. Тя може да бъде открита чрез наблюдение на движението на заредените електрони. В магнитно поле частиците със заряд ще се отклонят, проводниците с протичащ ток ще се движат. Захранваната с ток рамка ще се върти и намагнетизираните материали ще се преместят на определено разстояние. Стрелката на компаса най-често е оцветена в синьо. Това е лента от магнетизирана стомана. Компасът винаги е ориентиран на север, тъй като Земята има магнитно поле. Цялата планета е като голям магнит със своите полюси.

Магнитното поле не се възприема от човешките органи и може да бъде засечено само от специални устройства и сензори. Тя е променлива и постоянна. Променливо поле обикновено се създава от специални индуктори, които работят на променлив ток. Постоянно поле се образува от постоянно електрическо поле.

правила

Помислете за основните правила за изображението на магнитно поле за различни проводници.

правило на гимлета

Силовата линия е изобразена в равнина, която е разположена под ъгъл от 90 0 спрямо текущия път, така че във всяка точка силата е насочена тангенциално към линията.

За да определите посоката на магнитните сили, трябва да запомните правилото на джоба с дясна резба.

Двигателят трябва да бъде разположен по същата ос като текущия вектор, дръжката трябва да се завърти така, че дръжката да се движи в посоката на нейната посока. В този случай ориентацията на линиите се определя чрез завъртане на дръжката на гиллета.

Правило за пръстен джимлет

Транслационното движение на колелото в проводника, направено под формата на пръстен, показва как е ориентирана индукцията, въртенето съвпада с текущия поток.

Силовите линии имат своето продължение вътре в магнита и не могат да бъдат отворени.

Магнитно поле различни източнициобобщени помежду си. По този начин те създават общо поле.

Магнитите с един и същ полюс се отблъскват, докато тези с различни полюси се привличат. Стойността на силата на взаимодействието зависи от разстоянието между тях. С приближаването на полюсите силата се увеличава.

Параметри на магнитното поле

• Верижно свързване на потоци ( Ψ ).
• Вектор на магнитна индукция ( AT).
• Магнитен поток ( Ф).

Интензитетът на магнитното поле се изчислява от размера на вектора на магнитната индукция, който зависи от силата F и се формира от тока I през проводник с дължина l: V \u003d F / (I * l).

Магнитната индукция се измерва в Тесла (Tl), в чест на учения, който изучава явленията на магнетизма и се занимава с техните методи за изчисление. 1 T е равно на индукцията на магнитния поток от силата 1 Nпо дължина 1мправ проводник под ъгъл 90 0 към посоката на полето, с протичащ ток от един ампер:

1 T = 1 x H / (A x m).

правило на лявата ръка

Правилото намира посоката на вектора на магнитната индукция.

Ако дланта на лявата ръка се постави в полето така, че линиите на магнитното поле да влязат в дланта от северния полюс при 90 0 и 4 пръста се поставят по протежение на тока, палецпоказва посоката на магнитната сила.

Ако проводникът е под различен ъгъл, тогава силата ще зависи пряко от тока и проекцията на проводника върху равнина под прав ъгъл.

Силата не зависи от вида на материала на проводника и неговото напречно сечение. Ако няма проводник и зарядите се движат в друга среда, тогава силата няма да се промени.

Когато посоката на вектора на магнитното поле в една посока от една величина, полето се нарича равномерно. Различните среди влияят на размера на индукционния вектор.

магнитен поток

Магнитната индукция, преминаваща през определена област S и ограничена от тази област, е магнитен поток.

Ако областта има наклон под някакъв ъгъл α спрямо индукционната линия, магнитният поток се намалява с размера на косинуса на този ъгъл. Най-голямата му стойност се образува, когато площта е под прав ъгъл спрямо магнитната индукция:

F \u003d B * S.

Магнитният поток се измерва в единица като "вебер", което е равно на потока на индукция по стойността 1 тпо площ в 1 м 2.

Връзка на потока

Тази концепция се използва за създаване общ смисълмагнитен поток, който се създава от определен брой проводници, разположени между магнитните полюси.

Когато същият ток азпротича през намотката с броя на завоите n, общият магнитен поток, образуван от всички завои, е връзката на потока.

Връзка на потока Ψ измерено в webers и е равно на: Ψ = n * F.

Магнитни свойства

Пропускливостта определя колко магнитното поле в определена среда е по-ниско или по-високо от индукцията на полето във вакуум. За дадено вещество се казва, че е намагнетизирано, ако има собствено магнитно поле. Когато веществото е поставено в магнитно поле, то се намагнетизира.

Учените са установили причината, поради която телата придобиват магнитни свойства. Според хипотезата на учените вътре в веществата има електрически токове с микроскопична величина. Електронът има свой собствен магнитен момент, който има квантова природа, движи се по определена орбита в атомите. Именно тези малки токове определят магнитните свойства.

Ако токовете се движат произволно, тогава причинените от тях магнитни полета са самокомпенсиращи. Външното поле прави токовете подредени, така че се образува магнитно поле. Това е намагнитването на веществото.

Различни вещества могат да бъдат разделени според свойствата на взаимодействие с магнитни полета.

Те са разделени на групи:

Парамагнити- вещества, които имат свойства на намагнитване по посока на външното поле, с ниска възможност за магнетизъм. Те имат положителна сила на полето. Тези вещества включват железен хлорид, манган, платина и др.
Феримагнити- вещества с магнитни моменти, които са небалансирани по посока и стойност. Те се характеризират с наличието на некомпенсиран антиферомагнетизъм. Силата на полето и температурата влияят на тяхната магнитна чувствителност (различни оксиди).
феромагнети- вещества с повишена положителна чувствителност, в зависимост от интензитета и температурата (кристали на кобалт, никел и др.).
Диамагнити– имат свойството да намагнитват в посока, обратна на външното поле, т.е. отрицателно значениемагнитна чувствителност, независима от интензитета. При липса на поле това вещество няма да има магнитни свойства. Тези вещества включват: сребро, бисмут, азот, цинк, водород и други вещества.
Антиферомагнети - имат балансиран магнитен момент, което води до образуването ниска степенмагнетизиране на материята. При нагряване те претърпяват фазов преход на веществото, при което възникват парамагнитни свойства. Когато температурата падне под определена граница, такива свойства няма да се появят (хром, манган).

Разглежданите магнити също са класифицирани в още две категории:

Меки магнитни материали . Те имат ниска принудителна сила. В слаби магнитни полета те могат да се насищат. По време на процеса на обръщане на намагнитването те имат незначителни загуби. В резултат на това такива материали се използват за производството на сърцевини. електрически устройстваработещи на променливо напрежение ( , генератор, ).
твърд магнитенматериали. Те имат повишена стойност на принудителната сила. За да ги ремагнетизирате, е необходимо силно магнитно поле. Такива материали се използват при производството на постоянни магнити.

Магнитни свойства различни веществанамират използването им в технически проекти и изобретения.

Магнитни вериги

Комбиниране на множество магнитни веществанаречена магнитна верига. Те са прилики и се определят от аналогични закони на математиката.

На базата на магнитни вериги електрически устройства, индуктивност, . При работещ електромагнит потокът протича през магнитна верига, направена от феромагнитен материал и въздух, който не е феромагнит. Комбинацията от тези компоненти е магнитна верига. Много електрически устройства съдържат магнитни вериги в своя дизайн.

За да се разбере каква е характеристиката на магнитното поле, трябва да се дефинират много явления. В същото време трябва да запомните предварително как и защо се появява. Разберете каква е мощностната характеристика на магнитното поле. Също така е важно, че такова поле може да се появи не само в магнитите. В тази връзка не пречи да споменем характеристиките на земното магнитно поле.

Появата на полето

За начало е необходимо да се опише външният вид на полето. След това можете да опишете магнитното поле и неговите характеристики. Появява се по време на движението на заредени частици. Може да засегне особено проводими проводници. Взаимодействието между магнитно поле и движещи се заряди или проводници, през които протича ток, възниква поради сили, наречени електромагнитни.

Интензитетът или мощностната характеристика на магнитното поле в определена пространствена точка се определя с помощта на магнитна индукция. Последното се обозначава със символа B.

Графично представяне на полето

Магнитното поле и неговите характеристики могат да бъдат представени графично с помощта на индукционни линии. Това определение се нарича линии, допирателните към които във всяка точка ще съвпадат с посоката на вектора y на магнитната индукция.

Тези линии са включени в характеристиките на магнитното поле и се използват за определяне на неговата посока и интензитет. Колкото по-висок е интензитетът на магнитното поле, толкова повече линии за данни ще бъдат начертани.

Какво представляват магнитните линии

Магнитните линии на прави проводници с ток имат формата на концентричен кръг, чийто център е разположен върху оста на този проводник. Посоката на магнитните линии в близост до проводниците с ток се определя от правилото на колелото, което звучи така: ако колелото е разположено така, че ще бъде завинтено в проводника по посока на тока, тогава посоката на въртенето на дръжката съответства на посоката на магнитните линии.

За намотка с ток посоката на магнитното поле също ще бъде определена от правилото на гимлета. Също така е необходимо да завъртите дръжката по посока на тока в завоите на соленоида. Посоката на линиите на магнитна индукция ще съответства на посоката на транслационното движение на гиллета.

Това е основната характеристика на магнитното поле.

Създадено от един ток, при равни условия, полето ще се различава по своята интензивност в различните среди поради различните магнитни свойства в тези вещества. Магнитните свойства на средата се характеризират с абсолютна магнитна проницаемост. Измерва се в хенри на метър (g/m).

Характеристиката на магнитното поле включва абсолютната магнитна проницаемост на вакуума, наречена магнитна константа. Стойността, която определя колко пъти абсолютната магнитна проницаемост на средата ще се различава от константата, се нарича относителна магнитна проницаемост.

Магнитна пропускливост на веществата

Това е безразмерна величина. Веществата със стойност на пропускливост по-малка от единица се наричат ​​диамагнитни. В тези вещества полето ще бъде по-слабо, отколкото във вакуум. Тези свойства присъстват във водород, вода, кварц, сребро и др.

Среди с магнитна проницаемост, по-голяма от единица, се наричат ​​парамагнитни. В тези вещества полето ще бъде по-силно, отколкото във вакуум. Тези среди и вещества включват въздух, алуминий, кислород, платина.

В случай на парамагнитни и диамагнитни вещества, стойността на магнитната проницаемост няма да зависи от напрежението на външното, намагнетизиращо поле. Това означава, че стойността е постоянна за определено вещество.

Феромагнитите принадлежат към специална група. За тези вещества магнитната пропускливост ще достигне няколко хиляди или повече. Тези вещества, които имат свойството да се намагнитват и да усилват магнитното поле, намират широко приложение в електротехниката.

Сила на полето

За определяне на характеристиките на магнитното поле, заедно с вектора на магнитната индукция, може да се използва стойност, наречена сила на магнитното поле. Този термин определя интензитета на външното магнитно поле. Посоката на магнитното поле в среда с същите свойствавъв всички посоки векторът на интензитета ще съвпада с вектора на магнитната индукция в точката на полето.

Силите на феромагнитите се обясняват с наличието в тях на произволно намагнетизирани малки части, които могат да бъдат представени като малки магнити.

При липса на магнитно поле феромагнитното вещество може да няма изразени магнитни свойства, тъй като полетата на домейна придобиват различна ориентация и общото им магнитно поле е нула.

Според основната характеристика на магнитното поле, ако феромагнит се постави във външно магнитно поле, например в намотка с ток, тогава под въздействието на външното поле домейните ще се обърнат в посоката на външното поле . Освен това магнитното поле в намотката ще се увеличи и магнитната индукция ще се увеличи. Ако външното поле е достатъчно слабо, тогава само част от всички домейни, чиито магнитни полета се доближават до посоката на външното поле, ще се преобърнат. С увеличаване на силата на външното поле броят на завъртените домейни ще се увеличава и като определена стойностнапрежение на външното поле, почти всички части ще бъдат разгърнати така, че магнитните полета да са разположени по посока на външното поле. Това състояние се нарича магнитно насищане.

Връзка между магнитната индукция и интензитета

Връзката между магнитната индукция на феромагнитно вещество и силата на външно поле може да бъде изобразена с помощта на графика, наречена крива на намагнитване. При завоя на графиката на кривата скоростта на нарастване на магнитната индукция намалява. След огъване, където напрежението достига определена стойност, настъпва насищане и кривата леко се издига, като постепенно придобива формата на права линия. В този участък индукцията все още расте, но доста бавно и само поради увеличаване на силата на външното поле.

Графичната зависимост на тези показатели не е пряка, което означава, че съотношението им не е постоянно, а магнитната пропускливост на материала не е постоянен индикатор, а зависи от външното поле.

Промени в магнитните свойства на материалите

С увеличаване на силата на тока до пълно насищане в намотка с феромагнитна сърцевина и последващото й намаляване, кривата на намагнитване няма да съвпада с кривата на размагнитване. При нулев интензитет магнитната индукция няма да има същата стойност, но ще придобие някакъв индикатор, наречен остатъчна магнитна индукция. Ситуацията с изоставането на магнитната индукция от силата на намагнитване се нарича хистерезис.

За пълно демагнетизиране на феромагнитното ядро ​​в намотката е необходимо да се даде обратен ток, който ще създаде необходимото напрежение. За различни феромагнитни вещества е необходим сегмент с различна дължина. Колкото по-голям е той, толкова повече енергия е необходима за размагнитване. Стойността, при която материалът е напълно размагнитизиран, се нарича коерцитивна сила.

При по-нататъшно увеличаване на тока в намотката, индукцията отново ще се увеличи до индекса на насищане, но с различна посока на магнитните линии. При размагнитване в обратна посока ще се получи остатъчна индукция. Феноменът остатъчен магнетизъм се използва за създаване на постоянни магнити от вещества с висок остатъчен магнетизъм. От вещества, които имат способността да се премагнетизират, се създават ядра за електрически машини и устройства.

правило на лявата ръка

Силата, действаща върху проводник с ток, има посока, определена от правилото на лявата ръка: когато дланта на девствената ръка е разположена по такъв начин, че магнитни линиивъведете го и четири пръста се изпъват по посока на тока в проводника, огънатият палец ще покаже посоката на силата. Тази сила е перпендикулярна на индукционния вектор и тока.

Проводник с ток, движещ се в магнитно поле, се счита за прототип на електрически двигател, който се променя електрическа енергияв механични.

Правило на дясната ръка

По време на движението на проводника в магнитно поле вътре в него се индуцира електродвижеща сила, която има стойност, пропорционална на магнитната индукция, дължината на участващия проводник и скоростта на неговото движение. Тази зависимост се нарича електромагнитна индукция. При определяне на посоката на индуцираната ЕДС в проводника се използва правилото дясна ръка: когато дясната ръка е позиционирана по същия начин, както в примера отляво, магнитните линии влизат в дланта, а палецът показва посоката на движение на проводника, разперените пръсти показват посоката на индуцираната ЕМП. Движение в магнитен поток под въздействието на външно механична силаПроводникът е най-простият пример за електрически генератор, в който механичната енергия се преобразува в електрическа.

Може да се формулира по различен начин: в затворена верига се индуцира EMF, при всяка промяна в магнитния поток, покрит от тази верига, EDE във веригата е числено равен на скоростта на промяна на магнитния поток, който покрива тази верига.

Тази форма осигурява среден индикатор за ЕМП и показва зависимостта на ЕМП не от магнитния поток, а от скоростта на неговото изменение.

Законът на Ленц

Трябва също да запомните закона на Ленц: токът, предизвикан от промяна в магнитното поле, преминаващ през веригата, с нейното магнитно поле, предотвратява тази промяна. Ако завоите на намотката са пронизани от магнитни потоци с различна величина, тогава EMF, индуцирана върху цялата намотка, е равна на сумата от EMF в различни завои. Сумата от магнитните потоци на различните завои на намотката се нарича връзка на потоците. Единицата за измерване на това количество, както и на магнитния поток, е weber.

Когато електрическият ток във веригата се промени, магнитният поток, създаден от него, също се променя. Въпреки това, според закона електромагнитна индукция, вътре в проводника се индуцира ЕМП. Появява се във връзка с промяна в тока в проводника, следователно това явление се нарича самоиндукция, а ЕМП, индуцирана в проводника, се нарича ЕМП на самоиндукция.

Връзката на потока и магнитният поток зависят не само от силата на тока, но и от размера и формата на даден проводник, както и от магнитната пропускливост на заобикалящото вещество.

индуктивност на проводника

Коефициентът на пропорционалност се нарича индуктивност на проводника. Означава способността на проводника да създава връзка на потока, когато електричеството преминава през него. Това е един от основните параметри на електрическите вериги. За определени вериги индуктивността е константа. Това ще зависи от размера на контура, неговата конфигурация и магнитната пропускливост на средата. В този случай силата на тока във веригата и магнитният поток няма да имат значение.

Горните дефиниции и явления дават обяснение за това какво е магнитно поле. Дадени са и основните характеристики на магнитното поле, с помощта на които е възможно да се дефинира това явление.