Qu'est-ce qu'une ligne de champ magnétique. Lignes de champ magnétique

Thèmes UTILISER le codeur : interaction des aimants, champ magnétique d'un conducteur avec le courant.

Les propriétés magnétiques de la matière sont connues depuis longtemps. Les aimants tirent leur nom de l'ancienne ville de Magnésie : un minéral (appelé plus tard minerai de fer magnétique ou magnétite) était répandu dans ses environs, dont les morceaux attiraient les objets en fer.

Interaction des aimants

Sur deux côtés de chaque aimant se trouvent pôle Nord et pôle Sud. Deux aimants sont attirés l'un vers l'autre par des pôles opposés et se repoussent par des pôles identiques. Les aimants peuvent agir les uns sur les autres même à travers le vide ! Tout cela rappelle l'interaction des charges électriques, cependant l'interaction des aimants n'est pas électrique. Ceci est démontré par les faits expérimentaux suivants.

La force magnétique s'affaiblit lorsque l'aimant est chauffé. La force de l'interaction des charges ponctuelles ne dépend pas de leur température.

La force magnétique est affaiblie en secouant l'aimant. Rien de semblable ne se produit avec des corps chargés électriquement.

Les charges électriques positives peuvent être séparées des charges négatives (par exemple, lorsque les corps sont électrifiés). Mais il est impossible de séparer les pôles de l'aimant : si vous coupez l'aimant en deux parties, alors des pôles apparaissent également au point de coupure, et l'aimant se décompose en deux aimants aux pôles opposés aux extrémités (orientés exactement dans le même comme les pôles de l'aimant d'origine).

Alors les aimants toujours bipolaires, ils n'existent que sous la forme dipôles. Pôles magnétiques isolés (appelés monopôles magnétiques- analogues de charge électrique) dans la nature n'existent pas (en tout cas, ils n'ont pas encore été détectés expérimentalement). C'est peut-être l'asymétrie la plus impressionnante entre l'électricité et le magnétisme.

Comme les corps chargés électriquement, les aimants agissent sur les charges électriques. Cependant, l'aimant n'agit que sur en mouvement charger; Si la charge est au repos par rapport à l'aimant, alors aucune force magnétique n'agit sur la charge. Au contraire, un corps électrisé agit sur n'importe quelle charge, qu'il soit au repos ou en mouvement.

Selon les concepts modernes de la théorie de l'action à courte portée, l'interaction des aimants s'effectue à travers champ magnétique A savoir, un aimant crée un champ magnétique dans l'espace environnant, qui agit sur un autre aimant et provoque une attraction ou une répulsion visible de ces aimants.

Un exemple d'aimant est aiguille magnétique boussole. A l'aide d'une aiguille magnétique, on peut juger de la présence d'un champ magnétique dans une région donnée de l'espace, ainsi que de la direction du champ.

Notre planète Terre est un aimant géant. Non loin du pôle nord géographique de la Terre se trouve le pôle sud magnétique. Par conséquent, l'extrémité nord de l'aiguille de la boussole, tournée vers le pôle magnétique sud de la Terre, pointe vers le nord géographique. D'où, en fait, le nom de "pôle nord" de l'aimant.

Lignes de champ magnétique

Le champ électrique, rappelons-le, est étudié à l'aide de petites charges d'essai, par l'action sur laquelle on peut juger de l'amplitude et de la direction du champ. Un analogue d'une charge de test dans le cas d'un champ magnétique est une petite aiguille magnétique.

Par exemple, vous pouvez avoir une idée géométrique du champ magnétique si vous placez dans points différents les espaces sont de très petites aiguilles de boussole. L'expérience montre que les flèches s'aligneront le long de certaines lignes - la soi-disant lignes de champ magnétique. Définissons ce concept sous la forme les trois suivants points.

1. Lignes de champ magnétique, ou magnétique lignes de force- ce sont des lignes dirigées dans l'espace qui ont la propriété suivante : une petite aiguille de boussole placée en chaque point d'une telle ligne est orientée tangentiellement à cette ligne.

2. La direction de la ligne de champ magnétique est la direction des extrémités nord des aiguilles de la boussole situées aux points de cette ligne.

3. Plus les lignes sont épaisses, plus le champ magnétique est fort dans une région donnée de l'espace..

Le rôle des aiguilles de boussole peut être rempli avec succès par de la limaille de fer : dans un champ magnétique, de petites limailles sont magnétisées et se comportent exactement comme des aiguilles magnétiques.

Alors, versant de la limaille de fer autour aimant permanent, nous verrons approximativement le schéma suivant de lignes de champ magnétique (Fig. 1).

Riz. 1. Champ magnétique permanent

Le pôle nord de l'aimant est indiqué en bleu et la lettre ; le pôle sud - en rouge et la lettre . Notez que les lignes de champ sortent du pôle nord de l'aimant et entrent dans le pôle sud, car c'est vers le pôle sud de l'aimant que pointe l'extrémité nord de l'aiguille de la boussole.

L'expérience d'Oersted

Bien qu'électrique et phénomènes magnétiquesétaient connus des gens depuis l'antiquité, aucune relation entre eux Longtemps n'a pas été observé. Pendant plusieurs siècles, les recherches sur l'électricité et le magnétisme se sont poursuivies en parallèle et indépendamment l'une de l'autre.

Le fait remarquable que les phénomènes électriques et magnétiques sont en fait liés les uns aux autres a été découvert pour la première fois en 1820 dans la célèbre expérience d'Oersted.

Le schéma de l'expérience d'Oersted est illustré à la fig. 2 (image de rt.mipt.ru). Au-dessus de l'aiguille magnétique (et - les pôles nord et sud de la flèche) se trouve un conducteur métallique connecté à une source de courant. Si vous fermez le circuit, la flèche devient perpendiculaire au conducteur !
Cette expérience simple indiquait directement la relation entre l'électricité et le magnétisme. Les expériences qui ont suivi l'expérience d'Oersted ont fermement établi le schéma suivant : le champ magnétique est généré par des courants électriques et agit sur les courants.

Riz. 2. L'expérience d'Oersted

L'image des lignes du champ magnétique généré par un conducteur avec courant dépend de la forme du conducteur.

Champ magnétique d'un fil droit avec courant

Les lignes de champ magnétique d'un fil droit transportant du courant sont des cercles concentriques. Les centres de ces cercles reposent sur le fil et leurs plans sont perpendiculaires au fil (Fig. 3).

Riz. 3. Champ d'un fil direct avec courant

Il existe deux règles alternatives pour déterminer la direction des lignes de champ magnétique à courant continu.

règle de l'aiguille des heures. Les lignes de champ vont dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsqu'elles sont vues afin que le courant circule vers nous..

règle à vis(ou alors règle de la vrille, ou alors règle du tire-bouchon- c'est plus proche de quelqu'un ;-)). Les lignes de champ vont là où la vis (avec filetage conventionnel à droite) doit être tournée pour se déplacer le long du filetage dans le sens du courant.

Utilisez la règle qui vous convient le mieux. Il vaut mieux s'habituer à la règle du sens des aiguilles d'une montre - vous verrez vous-même plus tard qu'elle est plus universelle et plus facile à utiliser (puis rappelez-vous-en avec gratitude la première année où vous étudiez la géométrie analytique).

Sur la fig. 3, quelque chose de nouveau est également apparu : c'est un vecteur, qui s'appelle induction de champ magnétique, ou alors induction magnétique. Le vecteur d'induction magnétique est un analogue du vecteur d'intensité champ électrique: il sert caractéristique de puissance champ magnétique, déterminant la force avec laquelle le champ magnétique agit sur les charges en mouvement.

Nous parlerons des forces dans un champ magnétique plus tard, mais pour l'instant nous noterons seulement que l'amplitude et la direction du champ magnétique sont déterminées par le vecteur d'induction magnétique. En chaque point de l'espace, le vecteur est dirigé dans la même direction que l'extrémité nord de l'aiguille de la boussole placée en ce point, c'est-à-dire tangente à la ligne de champ dans la direction de cette ligne. L'induction magnétique est mesurée en teslacher(Tl).

Comme dans le cas d'un champ électrique, pour l'induction d'un champ magnétique, Principe de superposition. Elle réside dans le fait que l'induction de champs magnétiques créés en un point donné par différents courants s'additionnent vectoriellement et donnent le vecteur d'induction magnétique résultant :.

Le champ magnétique d'une bobine avec du courant

Considérons une bobine circulaire dans laquelle circule un courant continu. Nous ne montrons pas la source qui crée le courant dans la figure.

L'image des lignes du champ de notre tour aura approximativement la forme suivante (Fig. 4).

Riz. 4. Champ de la bobine avec courant

Il sera important pour nous de pouvoir déterminer dans quel demi-espace (par rapport au plan de la bobine) le champ magnétique est dirigé. Encore une fois, nous avons deux règles alternatives.

règle de l'aiguille des heures. Les lignes de champ vont là, en regardant d'où le courant semble circuler dans le sens antihoraire.

règle à vis. Les lignes de champ vont là où la vis (avec filetage à droite conventionnel) se déplacerait si elle était tournée dans le sens du courant.

Comme vous pouvez le voir, les rôles du courant et du champ sont inversés - en comparaison avec les formulations de ces règles pour le cas du courant continu.

Le champ magnétique d'une bobine avec du courant

Bobine il se révélera, s'il est serré, bobine à bobine, enroulez le fil en une spirale suffisamment longue (Fig. 5 - image du site en.wikipedia.org). La bobine peut avoir plusieurs dizaines, centaines voire milliers de spires. La bobine est aussi appelée solénoïde.

Riz. 5. Bobine (solénoïde)

Le champ magnétique d'un tour, comme nous le savons, n'a pas l'air très simple. Des champs? les spires individuelles de la bobine se superposent, et il semblerait que le résultat devrait être une image très déroutante. Cependant, ce n'est pas le cas : le champ d'une longue bobine a une structure étonnamment simple (Fig. 6).

Riz. 6. champ de bobine avec courant

Dans cette figure, le courant dans la bobine va dans le sens antihoraire lorsqu'il est vu de gauche (cela se produira si, dans la Fig. 5, l'extrémité droite de la bobine est connectée au "plus" de la source de courant, et l'extrémité gauche à le « moins »). On voit que le champ magnétique de la bobine a deux propriétés caractéristiques.

1. À l'intérieur de la bobine, loin de ses bords, le champ magnétique est homogène: en chaque point, le vecteur d'induction magnétique est le même en grandeur et en direction. Les lignes de champ sont des droites parallèles ; ils ne se plient que près des bords de la bobine lorsqu'ils sortent.

2. A l'extérieur de la bobine, le champ est proche de zéro. Plus il y a de spires dans la bobine, plus le champ extérieur est faible.

Notez qu'une bobine infiniment longue n'émet aucun champ : il n'y a pas de champ magnétique à l'extérieur de la bobine. A l'intérieur d'une telle bobine, le champ est uniforme partout.

Cela ne vous rappelle rien ? Une bobine est la contrepartie "magnétique" d'un condensateur. Vous vous souvenez qu'un condensateur crée un ensemble homogène champ électrique, dont les lignes ne sont pliées qu'à proximité des bords des plaques et à l'extérieur du condensateur, le champ est proche de zéro; un condensateur à plaques infinies ne libère pas du tout le champ, et le champ est uniforme partout à l'intérieur.

Et maintenant - la principale observation. Comparez, s'il vous plaît, l'image des lignes de champ magnétique à l'extérieur de la bobine (Fig. 6) avec les lignes de champ de l'aimant de la Fig. une . C'est la même chose non ? Et maintenant, nous arrivons à une question que vous vous posiez probablement il y a longtemps : si un champ magnétique est généré par des courants et agit sur des courants, alors quelle est la raison de l'apparition d'un champ magnétique à proximité d'un aimant permanent ? Après tout, cet aimant ne semble pas être conducteur de courant !

Hypothèse d'Ampère. Courants élémentaires

Au début, on pensait que l'interaction des aimants était due à des charges magnétiques spéciales concentrées aux pôles. Mais, contrairement à l'électricité, personne ne pouvait isoler la charge magnétique ; après tout, comme nous l'avons déjà dit, il n'était pas possible d'obtenir séparément les pôles nord et sud de l'aimant - les pôles sont toujours présents dans l'aimant par paires.

Les doutes sur les charges magnétiques ont été aggravés par l'expérience d'Oersted, lorsqu'il s'est avéré que le champ magnétique est généré par un courant électrique. De plus, il s'est avéré que pour tout aimant il est possible de choisir un conducteur avec un courant de configuration appropriée, tel que le champ de ce conducteur coïncide avec le champ de l'aimant.

Ampère a avancé une hypothèse audacieuse. Il n'y a pas de charges magnétiques. L'action d'un aimant s'explique par des courants électriques fermés à l'intérieur de celui-ci..

Quels sont ces courants ? Celles-ci courants élémentaires circuler dans les atomes et les molécules ; ils sont associés au mouvement des électrons sur les orbites atomiques. Le champ magnétique de tout corps est constitué des champs magnétiques de ces courants élémentaires.

Les courants élémentaires peuvent être localisés de manière aléatoire les uns par rapport aux autres. Ensuite, leurs champs s'annulent et le corps ne présente pas de propriétés magnétiques.

Mais si les courants élémentaires sont coordonnés, alors leurs champs, s'additionnant, se renforcent mutuellement. Le corps devient un aimant (Fig. 7 ; le champ magnétique sera dirigé vers nous ; le pôle nord de l'aimant sera également dirigé vers nous).

Riz. 7. Courants magnétiques élémentaires

L'hypothèse d'Ampère sur les courants élémentaires a clarifié les propriétés des aimants. Chauffer et secouer un aimant détruit l'arrangement de ses courants élémentaires, et Propriétés magnétiques affaiblir. L'inséparabilité des pôles de l'aimant est devenue évidente : à l'endroit où l'aimant a été coupé, on obtient les mêmes courants élémentaires aux extrémités. La capacité d'un corps à s'aimanter dans un champ magnétique s'explique par l'alignement coordonné de courants élémentaires qui « tournent » correctement (lire la rotation d'un courant circulaire dans un champ magnétique dans la fiche suivante).

L'hypothèse d'Ampère s'est avérée correcte - elle a montré la poursuite du développement la physique. Le concept de courants élémentaires est devenu partie intégrante de la théorie de l'atome, développée déjà au XXe siècle - près de cent ans après la brillante conjecture d'Ampère.

Déjà au VIe siècle. AVANT JC. en Chine, on savait que certains minerais avaient la capacité de s'attirer les uns les autres et d'attirer les objets en fer. Des morceaux de ces minerais ont été trouvés près de la ville de Magnésie en Asie Mineure, ils ont donc reçu le nom aimants.

Quelle est l'interaction entre un aimant et des objets en fer ? Rappelez-vous pourquoi les corps électrifiés sont attirés ? Parce qu'une forme particulière de matière se forme près d'une charge électrique - un champ électrique. Autour de l'aimant, il y a une forme de matière similaire, mais elle a une nature d'origine différente (après tout, le minerai est électriquement neutre), on l'appelle champ magnétique.

Pour étudier le champ magnétique, des aimants droits ou en forme de fer à cheval sont utilisés. Certains endroits de l'aimant ont le plus grand effet attractif, on les appelle poteaux(Nord et Sud). Les pôles magnétiques opposés s'attirent et les pôles similaires se repoussent.

Pour la caractéristique de puissance du champ magnétique, utilisez vecteur d'induction de champ magnétique B. Le champ magnétique est représenté graphiquement à l'aide de lignes de force ( lignes d'induction magnétique). Les lignes sont fermées, n'ont ni début ni fin. L'endroit d'où sortent les lignes magnétiques est le pôle Nord (Nord), les lignes magnétiques entrent dans le pôle Sud (Sud).

Le champ magnétique peut être rendu "visible" avec de la limaille de fer.

Le champ magnétique d'un conducteur sous tension

Et maintenant ce que nous avons trouvé Hans Christian Oersted et André Marie Ampère en 1820. Il s'avère qu'un champ magnétique existe non seulement autour d'un aimant, mais aussi autour de tout conducteur avec du courant. Tout fil, par exemple le cordon d'une lampe, traversé par un courant électrique, est un aimant ! Un fil avec du courant interagit avec un aimant (essayez d'y apporter une boussole), deux fils avec du courant interagissent entre eux.

Les lignes de force du champ magnétique à courant continu sont des cercles autour du conducteur.

Direction du vecteur d'induction magnétique

La direction du champ magnétique en un point donné peut être définie comme la direction qui indique le pôle nord d'une aiguille de boussole placée en ce point.

Le sens des lignes d'induction magnétique dépend du sens du courant dans le conducteur.

La direction du vecteur d'induction est déterminée par la règle vrille ou règle main droite.

Vecteur d'induction magnétique

C'est une grandeur vectorielle qui caractérise l'action de la force du champ.

Induction du champ magnétique d'un conducteur rectiligne infini avec un courant à une distance r de celui-ci :

Induction de champ magnétique au centre d'une fine bobine circulaire de rayon r :

Induction de champ magnétique solénoïde(une bobine dont les spires sont alimentées en série dans un sens) :

Principe de superposition

Si le champ magnétique en un point donné de l'espace est créé par plusieurs sources du champ, alors l'induction magnétique est la somme vectorielle des inductions de chacun des champs séparément

La Terre n'est pas seulement une grande charge négative et une source de champ électrique, mais en même temps, le champ magnétique de notre planète est similaire au champ d'un aimant direct géant.

Le sud géographique est proche du nord magnétique et le nord géographique est proche du sud magnétique. Si la boussole est placée dans le champ magnétique terrestre, alors sa flèche nord est orientée le long des lignes d'induction magnétique en direction du pôle magnétique sud, c'est-à-dire qu'elle nous indiquera où se trouve le nord géographique.

Les éléments caractéristiques du magnétisme terrestre évoluent très lentement dans le temps - changements séculaires. Cependant, des orages magnétiques se produisent de temps en temps, lorsque le champ magnétique terrestre est fortement déformé pendant plusieurs heures, puis revient progressivement à ses valeurs antérieures. Un changement aussi radical affecte le bien-être des gens.

Le champ magnétique terrestre est un "bouclier" couvrant notre planète des particules pénétrant de l'espace ("vent solaire"). Près des pôles magnétiques, les flux de particules se rapprochent beaucoup plus de la surface de la Terre. Lors de puissantes éruptions solaires, la magnétosphère se déforme et ces particules peuvent passer dans les couches supérieures de l'atmosphère, où elles entrent en collision avec des molécules de gaz, formant des aurores.

Les particules de dioxyde de fer sur un film magnétique sont bien magnétisées pendant le processus d'enregistrement.

Les trains maglev glissent sur la surface sans aucun frottement. Le train est capable d'atteindre des vitesses allant jusqu'à 650 km/h.

Le travail du cerveau, la pulsation du cœur s'accompagne d'impulsions électriques. Dans ce cas, un champ magnétique faible apparaît dans les organes.

Le champ magnétique, qu'est-ce que c'est ? - type particulier question;
Où existe-t-il ? - autour de charges électriques en mouvement (y compris autour d'un conducteur sous tension)
Comment découvrir ? - à l'aide d'une aiguille aimantée (ou de la limaille de fer) ou par son action sur un conducteur sous tension.

L'expérience d'Oersted :

L'aiguille magnétique tourne si l'électricité commence à circuler à travers le conducteur. actuel, car Un champ magnétique se forme autour d'un conducteur porteur de courant.

Interaction de deux conducteurs avec le courant :

Chaque conducteur porteur de courant a son propre champ magnétique autour de lui, qui agit avec une certaine force sur le conducteur adjacent.

Selon le sens des courants, les conducteurs peuvent s'attirer ou se repousser.

souviens-toi du passé année académique:

LIGNES MAGNÉTIQUES (ou sinon lignes d'induction magnétique)

Comment représenter un champ magnétique ? - à l'aide de lignes magnétiques ;
Les lignes magnétiques, qu'est-ce que c'est ?

Ce sont des lignes imaginaires le long desquelles des aiguilles magnétiques sont placées dans un champ magnétique. Les lignes magnétiques peuvent passer par n'importe quel point du champ magnétique, elles ont une direction et sont toujours fermées.

Repensez à l'année scolaire dernière :

CHAMP MAGNÉTIQUE NON HOMOGÈNE

Caractéristiques d'un champ magnétique inhomogène : les lignes magnétiques sont courbes ; la densité des lignes magnétiques est différente ; la force avec laquelle le champ magnétique agit sur l'aiguille magnétique est différente en différents points de ce champ en amplitude et en direction.

Où existe-t-il un champ magnétique inhomogène ?

Autour d'un conducteur porteur de courant rectiligne ;

Autour de la barre aimantée ;

Autour du solénoïde (bobines avec courant).

CHAMP MAGNÉTIQUE HOMOGÈNE

Caractéristiques d'un champ magnétique homogène : les lignes magnétiques sont des droites parallèles, la densité des lignes magnétiques est la même partout ; la force avec laquelle le champ magnétique agit sur l'aiguille magnétique est la même en tous les points de ce champ dans la direction de l'amplitude.

Où existe-t-il un champ magnétique uniforme ?
- à l'intérieur du barreau magnétique et à l'intérieur du solénoïde, si sa longueur est très supérieure au diamètre.

INTÉRESSANT

La capacité du fer et de ses alliages à être fortement magnétisés disparaît lorsqu'ils sont chauffés à haute température. Le fer pur perd cette capacité lorsqu'il est chauffé à 767°C.

Aimants puissants, utilisé dans de nombreux produits modernes, peut affecter les performances des stimulateurs cardiaques et des dispositifs cardiaques implantés chez les patients cardiaques. Les aimants ordinaires en fer ou en ferrite, qui se distinguent facilement par leur coloration gris terne, ont peu de force et sont peu préoccupants.
Cependant, récemment, il y a eu très aimants puissants- de couleur argent brillant et représentant un alliage de néodyme, de fer et de bore. Le champ magnétique qu'ils créent est très puissant, c'est pourquoi ils sont largement utilisés dans les disques d'ordinateur, les écouteurs et les haut-parleurs, ainsi que dans les jouets, les bijoux et même les vêtements.

Une fois sur les routes de la ville principale de Majorque, le navire militaire français "La Rolain" est apparu. Son état était si misérable que le navire a à peine atteint le quai par lui-même.Lorsque des scientifiques français, dont Arago, âgé de vingt-deux ans, sont montés à bord du navire, il s'est avéré que le navire avait été détruit par la foudre. Pendant que la commission inspectait le navire, secouant la tête à la vue des mâts et des superstructures brûlés, Arago se précipita vers les boussoles et vit ce qu'il attendait : les aiguilles des boussoles pointaient dans des directions différentes...

Un an plus tard, fouillant dans les restes d'un navire génois qui s'était écrasé près d'Alger, Arago découvrit que les aiguilles de la boussole avaient été démagnétisées. . Le navire se dirigeait vers le sud en direction des rochers, trompé par un compas magnétique foudroyé.

V.Kartsev. Aimant depuis trois millénaires.

Le compas magnétique a été inventé en Chine.
Il y a 4 000 ans déjà, les caravaniers emmenaient avec eux Pot en terre cuite et "a pris soin de lui sur la route plus que toutes vos cargaisons coûteuses." À l'intérieur, à la surface du liquide sur un flotteur en bois, posez une pierre qui aime le fer. Il pouvait se retourner et, tout le temps, pointer du doigt les voyageurs en direction du sud, ce qui, en l'absence de soleil, les aidait à se diriger vers les puits.
Au début de notre ère, les Chinois ont appris à fabriquer des aimants artificiels en magnétisant une aiguille en fer.
Et seulement mille ans plus tard, les Européens ont commencé à utiliser une aiguille de boussole aimantée.

CHAMP MAGNÉTIQUE DE LA TERRE

La terre est un grand aimant permanent.
Le Pôle Sud Magnétique, bien que situé, selon les normes terrestres, à proximité du Pôle Nord Géographique, ils sont néanmoins séparés d'environ 2000 km.
Il existe des territoires à la surface de la Terre où son propre champ magnétique est fortement déformé par le champ magnétique des minerais de fer se produisant à faible profondeur. L'un de ces territoires est l'anomalie magnétique de Koursk située dans la région de Koursk.

L'induction magnétique du champ magnétique terrestre n'est que d'environ 0,0004 Tesla.
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Le champ magnétique terrestre est affecté par l'augmentation de l'activité solaire. Environ une fois tous les 11,5 ans, il augmente tellement que la communication radio est perturbée, le bien-être des personnes et des animaux se détériore et les aiguilles de la boussole commencent à «danser» de manière imprévisible d'un côté à l'autre. Dans ce cas, ils disent qu'un orage magnétique arrive. Elle dure généralement de quelques heures à plusieurs jours.

Le champ magnétique terrestre change d'orientation de temps en temps, provoquant à la fois des fluctuations séculaires (d'une durée de 5 à 10 000 ans) et une réorientation complète, c'est-à-dire inverser les pôles magnétiques (2 à 3 fois par million d'années). Ceci est indiqué par le champ magnétique des époques lointaines "gelées" dans les roches sédimentaires et volcaniques. Le comportement du champ géomagnétique ne peut pas être qualifié de chaotique, il obéit à une sorte de "calendrier".

La direction et l'amplitude du champ géomagnétique sont déterminées par les processus qui se déroulent dans le noyau terrestre. Le temps caractéristique de l'inversion de polarité, déterminé par le noyau solide interne, est de 3 à 5 mille ans, et déterminé par le noyau liquide externe, il est d'environ 500 ans. Ces temps peuvent expliquer la dynamique observée du champ géomagnétique. Modélisation informatique en tenant compte de divers processus intraterrestres, il a montré la possibilité d'une inversion de polarité du champ magnétique en environ 5 000 ans.

MISE AU POINT AVEC AIMANTS

Le "temple des charmes, ou le cabinet mécanique, optique et physique de M. Gamuletsky de Coll" du célèbre illusionniste russe Gamuletsky, qui a existé jusqu'en 1842, est devenu célèbre, entre autres, pour le fait que les visiteurs montant les escaliers décorés de candélabres et tapissés de moquettes pouvaient encore s'apercevoir de loin plate-forme supérieure escalier, une figure dorée d'un ange, faite de croissance humaine naturelle, qui planait en position horizontale au-dessus de la porte du bureau sans être suspendue ni soutenue. Tout le monde pouvait s'assurer que la figure n'avait aucun support. Lorsque les visiteurs entraient sur la plate-forme, l'ange levait la main, portait le cor à sa bouche et en jouait, en bougeant ses doigts de la manière la plus naturelle. Pendant dix ans, dit Gamuletsky, j'ai travaillé pour trouver la pointe et le poids de l'aimant et du fer afin de maintenir l'ange en l'air. En plus du travail, j'ai utilisé beaucoup d'argent pour ce miracle.

Au Moyen Âge, les soi-disant "poissons obéissants", en bois, étaient un numéro d'illusion très courant. Ils nageaient dans la piscine et obéissaient au moindre geste de la main du magicien, qui les faisait bouger dans toutes sortes de directions. Le secret de l'astuce était extrêmement simple: un aimant était caché dans la manche du magicien et des morceaux de fer étaient insérés dans la tête des poissons.
Plus près de nous dans le temps se trouvaient les manipulations de l'Anglais Jonas. Son numéro de signature: Jonas a invité certains téléspectateurs à poser l'horloge sur la table, après quoi il a, sans toucher à l'horloge, changé arbitrairement la position des aiguilles.
L'incarnation moderne d'une telle idée est les embrayages électromagnétiques, bien connus des électriciens, à l'aide desquels il est possible de faire tourner des appareils séparés du moteur par une sorte d'obstacle, par exemple un mur.

Au milieu des années 80 du XIXe siècle, une rumeur a balayé l'éléphant scientifique, qui pouvait non seulement additionner et soustraire, mais même multiplier, diviser et extraire des racines. Cela a été fait de la manière suivante. Le dresseur, par exemple, a demandé à l'éléphant : "Qu'est-ce que sept huit ?" Il y avait un tableau avec des chiffres devant l'éléphant. Après la question, l'éléphant a pris le pointeur et a montré avec confiance le nombre 56. De la même manière, la division et l'extraction ont été effectuées. racine carrée. L'astuce était assez simple : il y avait un petit électroaimant caché sous chaque numéro du tableau. Lorsqu'on posait une question à l'éléphant, un courant était appliqué à l'enroulement d'un aimant situé signifiant la bonne réponse. La pointe de fer dans la trompe de l'éléphant était elle-même attirée par le bon chiffre. La réponse est venue automatiquement. Malgré la simplicité de cette formation, le secret de l'astuce n'a pas pu être percé pendant longtemps et "l'éléphant savant" a connu un énorme succès.

Sans aucun doute, les lignes de champ magnétique sont désormais connues de tous. Au moins, même à l'école, leur manifestation est démontrée dans les cours de physique. Vous souvenez-vous comment le professeur a placé un aimant permanent (ou même deux, combinant l'orientation de leurs pôles) sous une feuille de papier, et par-dessus il a versé de la limaille de métal prise dans la salle de formation du travail ? Il est tout à fait clair que le métal devait être maintenu sur la feuille, mais quelque chose d'étrange a été observé - des lignes étaient clairement tracées le long desquelles la sciure de bois s'alignait. Remarquez - pas uniformément, mais en bandes. Ce sont les lignes de champ magnétique. Ou plutôt, leur manifestation. Que s'est-il passé alors et comment l'expliquer ?

Commençons de loin. Avec nous dans le monde physique visible coexiste un type particulier de matière - un champ magnétique. Il offre une interaction entre le déplacement particules élémentaires ou des corps plus grands avec charge électrique ou électriques naturels et ne sont pas seulement interconnectés les uns avec les autres, mais se génèrent souvent eux-mêmes. Par exemple, un fil portant électricité crée un champ magnétique autour de lui. L'inverse est également vrai : l'action de champs magnétiques alternatifs sur un circuit conducteur fermé crée un mouvement de porteurs de charge dans celui-ci. Cette dernière propriété est utilisée dans les générateurs qui fournissent de l'énergie électrique à tous les consommateurs. Un exemple frappant de champs électromagnétiques est la lumière.

Les lignes de force du champ magnétique autour du conducteur tournent ou, ce qui est également vrai, sont caractérisées par un vecteur dirigé d'induction magnétique. Le sens de rotation est déterminé par la règle de la vrille. Les lignes indiquées sont une convention, puisque le champ s'étend uniformément dans toutes les directions. Le fait est qu'il peut être représenté comme un nombre infini de lignes, dont certaines ont une tension plus prononcée. C'est pourquoi certaines "lignes" sont clairement tracées dans la sciure de bois. Fait intéressant, les lignes de force du champ magnétique ne sont jamais interrompues, il est donc impossible de dire sans équivoque où se trouve le début et où se trouve la fin.

Dans le cas d'un aimant permanent (ou électroaimant similaire), il y a toujours deux pôles qui ont reçu noms conventionnels Nord et Sud. Les lignes mentionnées dans ce cas sont des anneaux et des ovales reliant les deux pôles. Parfois, cela est décrit en termes de monopôles en interaction, mais une contradiction apparaît alors, selon laquelle les monopôles ne peuvent pas être séparés. C'est-à-dire que toute tentative de division de l'aimant se traduira par plusieurs parties bipolaires.

Les propriétés des lignes de force sont d'un grand intérêt. Nous avons déjà parlé de continuité, mais la possibilité de créer un courant électrique dans un conducteur présente un intérêt pratique. La signification de ceci est la suivante: si le circuit conducteur est traversé par des lignes (ou si le conducteur lui-même se déplace dans un champ magnétique), une énergie supplémentaire est transmise aux électrons dans les orbites extérieures des atomes du matériau, leur permettant pour commencer un mouvement dirigé indépendant. On peut dire que le champ magnétique semble "éliminer" les particules chargées de réseau cristallin. Ce phénomène a été nommé induction électromagnétique et est actuellement le principal moyen d'obtenir le primaire énergie électrique. Il a été découvert expérimentalement en 1831 par le physicien anglais Michael Faraday.

L'étude des champs magnétiques a commencé dès 1269, lorsque P. Peregrine a découvert l'interaction d'un aimant sphérique avec des aiguilles en acier. Près de 300 ans plus tard, W. G. Colchester a suggéré qu'il était lui-même un énorme aimant à deux pôles. De plus, les phénomènes magnétiques ont été étudiés par des scientifiques célèbres tels que Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein, etc.

Un champ magnétique - Puissance domaine , agissant sur les charges électriques en mouvement et sur les corps magnétique moment, quel que soit l'état de leur mouvement;magnétique composante de l'électromagnétisme des champs .

Les lignes de champ magnétique sont des lignes imaginaires dont les tangentes en chaque point du champ coïncident en direction avec le vecteur d'induction magnétique.

Pour un champ magnétique, le principe de superposition est valable : en chaque point de l'espace, le vecteur d'induction magnétique B∑ → B∑→créé à ce point par toutes les sources de champs magnétiques est égal à la somme vectorielle des vecteurs d'induction magnétique bk→ Bk→créé à ce point par toutes les sources de champs magnétiques :

28. Loi de Biot-Savart-Laplace. Loi complète en vigueur.

La formulation de la loi de Biot Savart Laplace est la suivante : Lors du passage courant continu le long d'une boucle fermée dans le vide, pour un point à une distance r0 de la boucle, l'induction magnétique aura la forme.

où je courant dans le circuit

contour gamma le long duquel l'intégration est effectuée

r0 point arbitraire

Loi complète en vigueur c'est la loi reliant la circulation du vecteur d'intensité du champ magnétique et du courant.

La circulation du vecteur d'intensité du champ magnétique le long du circuit est égale à la somme algébrique des courants parcourus par ce circuit.

29. Champ magnétique d'un conducteur avec courant. Moment magnétique du courant circulaire.

30. L'action d'un champ magnétique sur un conducteur avec du courant. Loi d'Ampère. Interaction des courants .

F = B je l sinα ,

où α - l'angle entre les vecteurs d'induction magnétique et de courant,B - induction de champ magnétique,je - courant dans le conducteur,je - longueur du conducteur.

Interaction des courants. Si deux fils sont inclus dans le circuit CC, alors : Des conducteurs parallèles rapprochés connectés en série se repoussent. Les conducteurs connectés en parallèle s'attirent.

31. Action des champs électriques et magnétiques sur une charge en mouvement. Force de Lorentz.

Force de Lorentz - Obliger, avec lequel Champ électromagnétique selon le classique (non quantique) électrodynamique agit sur indiquer accusé particule. Parfois, la force de Lorentz est appelée la force agissant sur un déplacement avec une vitesse charger seulement du côté champ magnétique, souvent la pleine force - du champ électromagnétique en général , c'est-à-dire du côté électrique et magnétique des champs.

32. L'action d'un champ magnétique sur la matière. Dia-, para- et ferromagnétiques. Hystérésis magnétique.

B= B 0 + B 1

où B⃗ B → - induction de champ magnétique dans la matière ; B⃗ 0 B→0 - induction de champ magnétique dans le vide, B⃗ 1 B→1 - induction magnétique du champ résultant de l'aimantation de la substance.

Substances dont la perméabilité magnétique est légèrement inférieure à l'unité (μ< 1), называются diamants, légèrement supérieur à un (μ > 1) - paramagnétiques.

ferromagnétique - la substance ou le matériau dans lequel le phénomène est observé ferromagnétisme, c'est-à-dire l'apparition d'une aimantation spontanée à une température inférieure à la température de Curie.

Magnétique hystérèse - phénomène dépendances vecteur magnétisation et vecteur magnétique des champs dans question ne pas seul depuis attaché externe des champs, mais et depuis Contexte cet échantillon