Le champ magnétique est le même. Propriétés des ondes électromagnétiques

Comprenons ensemble ce qu'est un champ magnétique. Après tout, beaucoup de gens vivent dans ce domaine toute leur vie et n'y pensent même pas. Il est temps de le réparer !

Un champ magnétique

Un champ magnétique – type particulier question. Il se manifeste en action sur le déplacement charges électriques et des corps qui ont leur propre moment magnétique (aimants permanents).

Attention : un champ magnétique n'agit pas sur les charges stationnaires ! Un champ magnétique est également créé en déplaçant des charges électriques ou en changeant dans le temps champ électrique, ou moments magnétiques des électrons dans les atomes. C'est-à-dire que tout fil traversé par du courant devient également un aimant !

Un corps qui a son propre champ magnétique.

Un aimant a des pôles appelés nord et sud. Les désignations "nord" et "sud" ne sont données que par commodité (comme "plus" et "moins" en électricité).

Le champ magnétique est représenté par forcer les lignes magnétiques. Les lignes de force sont continues et fermées, et leur direction coïncide toujours avec la direction des forces du champ. Si des copeaux de métal sont dispersés autour d'un aimant permanent, les particules de métal montreront une image claire. lignes de force champ magnétique sortant du nord et entrant dans le pôle sud. Caractéristique graphique du champ magnétique - lignes de force.

Caractéristiques du champ magnétique

Les principales caractéristiques du champ magnétique sont induction magnétique, Flux magnétique et perméabilité magnétique. Mais parlons de tout dans l'ordre.

Immédiatement, nous constatons que toutes les unités de mesure sont données dans le système SI.

Induction magnétique B – vecteur quantité physique, qui est la principale caractéristique de puissance du champ magnétique. Désigné par lettre B . L'unité de mesure de l'induction magnétique - Tesla (Tl).

L'induction magnétique indique la force d'un champ en déterminant la force avec laquelle il agit sur une charge. Cette force est appelée Force de Lorentz.

Ici q - charger, v - sa vitesse dans un champ magnétique, B - induction, F est la force de Lorentz avec laquelle le champ agit sur la charge.

F- une grandeur physique égale au produit de l'induction magnétique par l'aire du contour et le cosinus entre le vecteur d'induction et la normale au plan du contour parcouru par le flux. Le flux magnétique est une caractéristique scalaire d'un champ magnétique.

On peut dire que le flux magnétique caractérise le nombre de lignes d'induction magnétique pénétrant dans une unité de surface. Le flux magnétique est mesuré en Weberach (WB).

Perméabilité magnétique est le coefficient qui détermine les propriétés magnétiques du milieu. L'un des paramètres dont dépend l'induction magnétique du champ est la perméabilité magnétique.

Notre planète est un immense aimant depuis plusieurs milliards d'années. L'induction du champ magnétique terrestre varie en fonction des coordonnées. À l'équateur, il est d'environ 3,1 fois 10 à la puissance moins cinquième de Tesla. De plus, il existe des anomalies magnétiques, où la valeur et la direction du champ diffèrent considérablement des zones voisines. L'une des plus grandes anomalies magnétiques de la planète - Koursk et Anomalie magnétique brésilienne.

L'origine du champ magnétique terrestre reste un mystère pour les scientifiques. On suppose que la source du champ est le noyau de métal liquide de la Terre. Le noyau est en mouvement, ce qui signifie que l'alliage fer-nickel fondu est en mouvement, et le mouvement des particules chargées est le courant électrique qui génère le champ magnétique. Le problème est que cette théorie géodynamo) n'explique pas comment le champ est maintenu stable.

La terre est un énorme dipôle magnétique. Les pôles magnétiques ne coïncident pas avec les pôles géographiques, bien qu'ils soient très proches. De plus, les pôles magnétiques de la Terre bougent. Leur déplacement est enregistré depuis 1885. Par exemple, au cours des cent dernières années, le pôle magnétique de l'hémisphère sud s'est déplacé de près de 900 kilomètres et se trouve maintenant dans l'océan Austral. Le pôle de l'hémisphère arctique se déplace à travers l'océan Arctique vers l'anomalie magnétique de la Sibérie orientale, la vitesse de son déplacement (selon les données de 2004) était d'environ 60 kilomètres par an. Maintenant, il y a une accélération du mouvement des pôles - en moyenne, la vitesse augmente de 3 kilomètres par an.

Quelle est la signification du champ magnétique terrestre pour nous ? Tout d'abord, le champ magnétique terrestre protège la planète des rayons cosmiques et du vent solaire. Les particules chargées de l'espace lointain ne tombent pas directement sur le sol, mais sont déviées par un aimant géant et se déplacent le long de ses lignes de force. Ainsi, tous les êtres vivants sont protégés des rayonnements nocifs.

Au cours de l'histoire de la Terre, il y a eu plusieurs inversions(changements) de pôles magnétiques. Inversion de pôle c'est quand ils changent de place. La dernière fois que ce phénomène s'est produit il y a environ 800 000 ans et il y a eu plus de 400 inversions géomagnétiques dans l'histoire de la Terre.Certains scientifiques pensent que, compte tenu de l'accélération observée du mouvement des pôles magnétiques, la prochaine inversion des pôles devrait être attendu dans les prochains milliers d'années.

Heureusement, aucune inversion des pôles n'est attendue dans notre siècle. Ainsi, vous pouvez penser à l'agréable et profiter de la vie dans le bon vieux champ constant de la Terre, après avoir considéré les principales propriétés et caractéristiques du champ magnétique. Et pour que vous puissiez le faire, il y a nos auteurs, à qui l'on peut confier certains des problèmes éducatifs avec confiance dans le succès! et d'autres types de travaux que vous pouvez commander sur le lien.

Champ magnétique terrestre

Un champ magnétique est un champ de force qui agit sur les charges électriques en mouvement et sur les corps qui ont un moment magnétique, quel que soit l'état de leur mouvement.

Les sources d'un champ magnétique macroscopique sont des corps magnétisés, des conducteurs porteurs de courant et des corps chargés électriquement en mouvement. La nature de ces sources est la même: le champ magnétique résulte du mouvement de microparticules chargées (électrons, protons, ions), ainsi que de la présence de leur propre moment magnétique (spin) dans les microparticules.

Un champ magnétique alternatif se produit également lorsque le champ électrique change avec le temps. À son tour, lorsque le champ magnétique change dans le temps, champ électrique. Description complète les champs électriques et magnétiques dans leur relation donnent les équations de Maxwell. Pour caractériser le champ magnétique, le concept de lignes de champ de force (lignes d'induction magnétique) est souvent introduit.

Pour mesurer les caractéristiques du champ magnétique et Propriétés magnétiques substances sont utilisées divers types magnétomètres. L'unité d'induction de champ magnétique dans le système d'unités CGS est Gauss (Gs), dans système international unités (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. L'intensité est mesurée, respectivement, en oersteds (Oe) et en ampères par mètre (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; énergie du champ magnétique - en Erg / cm 2 ou J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

La boussole réagit
au champ magnétique terrestre

Les champs magnétiques dans la nature sont extrêmement divers tant dans leur échelle que dans les effets qu'ils provoquent. Le champ magnétique terrestre, qui forme la magnétosphère terrestre, s'étend jusqu'à une distance de 70 à 80 000 km dans la direction du Soleil et sur plusieurs millions de km dans la direction opposée. A la surface de la Terre, le champ magnétique est en moyenne de 50 μT, à la limite de la magnétosphère ~ 10 -3 G. Le champ géomagnétique protège la surface de la Terre et la biosphère du flux de particules chargées du vent solaire et en partie des rayons cosmiques. L'influence du champ géomagnétique lui-même sur l'activité vitale des organismes est étudiée par la magnétobiologie. Dans l'espace proche de la Terre, le champ magnétique forme un piège magnétique pour les particules chargées de haute énergie - la ceinture de rayonnement terrestre. Les particules contenues dans la ceinture de rayonnement représentent un danger important lors des vols spatiaux. L'origine du champ magnétique terrestre est associée aux mouvements convectifs du conducteur substance liquide dans le noyau terrestre.

Des mesures directes à l'aide d'engins spatiaux ont montré que les corps cosmiques les plus proches de la Terre - la Lune, les planètes Vénus et Mars n'ont pas leur propre champ magnétique, similaire à celui de la Terre. D'autres planètes système solaire seuls Jupiter et, apparemment, Saturne ont leurs propres champs magnétiques, suffisants pour créer des pièges magnétiques planétaires. Des champs magnétiques jusqu'à 10 gauss et un certain nombre de phénomènes caractéristiques (orages magnétiques, émission radio synchrotron et autres) ont été trouvés sur Jupiter, indiquant un rôle important du champ magnétique dans les processus planétaires.

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Photographie du Soleil
dans un spectre étroit

Le champ magnétique interplanétaire est principalement le champ du vent solaire (plasma en expansion continue de la couronne solaire). Près de l'orbite terrestre, le champ interplanétaire est de ~ 10 -4 -10 -5 Gs. La régularité du champ magnétique interplanétaire peut être perturbée par le développement diverses sortes l'instabilité du plasma, le passage des ondes de choc et la propagation des flux de particules rapides générés par les éruptions solaires.

Dans tous les processus sur le Soleil - éruptions, apparition de taches et de proéminences, naissance de rayons cosmiques solaires, le champ magnétique joue un rôle important. Des mesures basées sur l'effet Zeeman ont montré que le champ magnétique taches solaires atteint plusieurs milliers de gauss, les proéminences sont tenues par des champs de ~ 10-100 gauss (avec une valeur moyenne du champ magnétique total du Soleil ~ 1 gauss).

Orages magnétiques

Les orages magnétiques sont de fortes perturbations du champ magnétique terrestre, qui perturbent fortement le bon déroulement quotidien des éléments du magnétisme terrestre. Les orages magnétiques durent de quelques heures à plusieurs jours et sont observés simultanément sur toute la Terre.

En règle générale, les orages magnétiques se composent de phases préliminaires, initiales et principales, ainsi que d'une phase de récupération. Dans la phase préliminaire, des changements insignifiants du champ géomagnétique sont observés (principalement aux latitudes élevées), ainsi que l'excitation d'oscillations de champ caractéristiques à courte période. La phase initiale est caractérisée par un changement soudain des composants de champ individuels sur toute la Terre, et la phase principale est caractérisée par de grandes fluctuations de champ et une forte diminution de la composante horizontale. Dans la phase de récupération de l'orage magnétique, le champ revient à sa valeur normale.

Influence du vent solaire
à la magnétosphère terrestre

Les orages magnétiques sont causés par des flux de plasma solaire provenant de régions actives du Soleil, superposés à un vent solaire calme. Par conséquent, les orages magnétiques sont plus souvent observés près des maxima du cycle d'activité solaire de 11 ans. En atteignant la Terre, les flux de plasma solaire augmentent la compression de la magnétosphère, provoquant la phase initiale d'un orage magnétique, et pénètrent partiellement dans la magnétosphère terrestre. L'entrée de particules à haute énergie dans la haute atmosphère de la Terre et leur impact sur la magnétosphère conduisent à la génération et à l'amplification de courants électriques dans celle-ci, atteignant l'intensité la plus élevée dans les régions polaires de l'ionosphère, ce qui est la raison de la présence d'une zone d'activité magnétique à haute latitude. Les changements dans les systèmes de courants magnétosphériques-ionosphériques se manifestent à la surface de la Terre sous la forme de perturbations magnétiques irrégulières.

Dans les phénomènes du microcosme, le rôle du champ magnétique est tout aussi essentiel qu'à l'échelle cosmique. Cela est dû à l'existence de toutes les particules - les éléments structurels de la matière (électrons, protons, neutrons), un moment magnétique, ainsi que l'action d'un champ magnétique sur des charges électriques en mouvement.

Application des champs magnétiques dans la science et la technologie. Les champs magnétiques sont généralement subdivisés en faibles (jusqu'à 500 Gs), moyens (500 Gs - 40 kGs), forts (40 kGs - 1 MGs) et super forts (plus de 1 MGs). Pratiquement toute l'électrotechnique, l'ingénierie radio et l'électronique sont basées sur l'utilisation de champs magnétiques faibles et moyens. Les champs magnétiques faibles et moyens sont obtenus à l'aide d'aimants permanents, d'électroaimants, de solénoïdes non refroidis, d'aimants supraconducteurs.

Sources de champ magnétique

Toutes les sources de champs magnétiques peuvent être divisées en artificielles et naturelles. Les principales sources naturelles du champ magnétique sont le champ magnétique terrestre et le vent solaire. Toutes les sources artificielles Champs électromagnétiques avec qui notre monde moderne et nos maisons en particulier. En savoir plus sur et lire sur le nôtre.

Le transport électrique est une puissante source de champ magnétique dans la plage de 0 à 1000 Hz. Transport ferroviaire utilise du courant alternatif. Les transports urbains sont permanents. Les valeurs maximales de l'induction du champ magnétique dans les transports électriques suburbains atteignent 75 µT, les valeurs moyennes sont d'environ 20 µT. Valeurs moyennes des véhicules conduits par courant continu fixée à 29 μT. Dans les tramways, où le fil de retour est constitué de rails, les champs magnétiques se compensent à une distance beaucoup plus grande que les fils d'un trolleybus, et à l'intérieur du trolleybus, les fluctuations du champ magnétique sont faibles même pendant l'accélération. Mais les plus grandes fluctuations du champ magnétique se situent dans le métro. Lorsque la composition est envoyée, la magnitude du champ magnétique sur la plate-forme est de 50 à 100 μT et plus, dépassant le champ géomagnétique. Même lorsque le train a disparu depuis longtemps dans le tunnel, le champ magnétique ne retrouve pas sa valeur antérieure. Ce n'est qu'après que la composition aura passé le prochain point de connexion au rail de contact que le champ magnétique reviendra à l'ancienne valeur. Certes, parfois, il n'a pas le temps: le prochain train approche déjà du quai et, lorsqu'il ralentit, le champ magnétique change à nouveau. Dans la voiture elle-même, le champ magnétique est encore plus fort - 150-200 μT, soit dix fois plus que dans un train conventionnel.

Les valeurs de l'induction des champs magnétiques que l'on rencontre le plus souvent dans Vie courante indiqué dans le schéma ci-dessous. En regardant ce diagramme, il devient clair que nous sommes exposés à des champs magnétiques tout le temps et partout. Selon certains scientifiques, les champs magnétiques avec une induction supérieure à 0,2 µT sont considérés comme nocifs. Naturellement, certaines précautions doivent être prises pour se protéger des effets néfastes des champs qui nous entourent. Faire juste quelques règles simples Vous pouvez réduire considérablement l'exposition de votre corps aux champs magnétiques.

L'actuel SanPiN 2.1.2.2801-10 "Modifications et ajouts n ° 1 à SanPiN 2.1.2.2645-10" Exigences sanitaires et épidémiologiques pour les conditions de vie dans les bâtiments et locaux résidentiels "indique ce qui suit:" Maximum niveau admissible affaiblissement du champ géomagnétique dans les locaux bâtiments résidentiels est réglé sur 1,5". En outre, les valeurs maximales admissibles de l'intensité et de la force du champ magnétique avec une fréquence de 50 Hz sont définies :

• dans les logements - 5 μT ou alors 4 A/m;
• dans locaux non résidentiels bâtiments résidentiels, sur la zone résidentielle, y compris sur le territoire des parcelles de jardin - 10 μT ou alors 8 A/m.

Sur la base de ces normes, chacun peut calculer combien d'appareils électriques peuvent être allumés et en état de veille dans chaque pièce particulière, ou sur la base de quelles recommandations seront émises sur la normalisation de l'espace de vie.

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Un petit film scientifique sur le champ magnétique terrestre

Références

1. Grande Encyclopédie soviétique.

Il est bien connu que le champ magnétique est largement utilisé dans la vie quotidienne, au travail et dans recherche scientifique. Qu'il suffise de nommer ces appareils comme des générateurs courant alternatif, moteurs électriques, relais, accélérateurs particules élémentaires et divers capteurs. Examinons plus en détail ce qu'est un champ magnétique et comment il se forme.

Qu'est-ce qu'un champ magnétique - définition

Un champ magnétique est un champ de force agissant sur des particules chargées en mouvement. La taille du champ magnétique dépend de la vitesse de son changement. Selon cette caractéristique, on distingue deux types de champ magnétique : dynamique et gravitationnel.

Le champ magnétique gravitationnel n'apparaît qu'à proximité des particules élémentaires et se forme en fonction des caractéristiques de leur structure. Les sources d'un champ magnétique dynamique sont des charges électriques en mouvement ou des corps chargés, des conducteurs porteurs de courant, ainsi que des substances magnétisées.

Propriétés du champ magnétique

Le grand scientifique français André Ampère a réussi à découvrir deux propriétés fondamentales du champ magnétique :

1. La principale différence entre un champ magnétique et un champ électrique et sa principale propriété est qu'il est relatif. Si vous prenez un corps chargé, le laissez immobile dans n'importe quel cadre de référence et placez une aiguille magnétique à proximité, il pointera, comme d'habitude, vers le nord. C'est-à-dire qu'il ne détectera aucun champ autre que celui de la Terre. Si vous commencez à déplacer ce corps chargé par rapport à la flèche, il commencera à tourner - cela indique que lorsque le corps chargé se déplace, un champ magnétique apparaît également, en plus du champ électrique. Ainsi, un champ magnétique apparaît si et seulement s'il y a une charge en mouvement.
2. Le champ magnétique agit sur un autre courant électrique. Ainsi, vous pouvez le détecter en suivant le mouvement des particules chargées - dans un champ magnétique, elles dévieront, les conducteurs avec courant se déplaceront, le cadre avec courant tournera, les substances magnétisées se déplaceront. Rappelons ici l'aiguille de la boussole magnétique, généralement peinte en couleur bleue- c'est juste un morceau de fer magnétisé. Il pointe toujours vers le nord car la Terre a un champ magnétique. Notre planète entière est un immense aimant : la Ceinture Magnétique Sud est située au Pôle Nord, et le Pôle Magnétique Nord est situé au Pôle Géographique Sud.

De plus, les propriétés du champ magnétique incluent les caractéristiques suivantes :

1. La force du champ magnétique est décrite par induction magnétique - il s'agit d'une quantité vectorielle qui détermine la force avec laquelle le champ magnétique affecte les charges en mouvement.
2. Le champ magnétique peut être de type constant et variable. Le premier est généré par un champ électrique qui ne change pas dans le temps, l'induction d'un tel champ est également inchangée. La seconde est le plus souvent générée à l'aide d'inductances alimentées en courant alternatif.
3. Le champ magnétique ne peut pas être perçu par les sens humains et n'est enregistré que par des capteurs spéciaux.

Lorsqu'il est connecté à deux conducteurs parallèles courant électrique, ils vont s'attirer ou se repousser, selon le sens (polarité) du courant connecté. Cela s'explique par l'apparition d'une matière particulière autour de ces conducteurs. Cette matière s'appelle le champ magnétique (MF). La force magnétique est la force avec laquelle les conducteurs agissent les uns sur les autres.

La théorie du magnétisme est née dans l'Antiquité, dans l'ancienne civilisation de l'Asie. À Magnésie, dans les montagnes, ils ont trouvé une roche spéciale, dont les morceaux pouvaient être attirés les uns vers les autres. Par le nom de l'endroit, cette race s'appelait "aimants". Un barreau magnétique contient deux pôles. Ses propriétés magnétiques sont particulièrement prononcées aux pôles.

Un aimant accroché à un fil montrera les côtés de l'horizon avec ses pôles. Ses pôles seront tournés nord et sud. La boussole fonctionne sur ce principe. Les pôles opposés de deux aimants s'attirent et les pôles similaires se repoussent.

Les scientifiques ont découvert qu'une aiguille aimantée, située près du conducteur, dévie lorsqu'un courant électrique la traverse. Cela suggère qu'un MF se forme autour de lui.

Le champ magnétique affecte :

Déplacement des charges électriques.
Substances appelées ferromagnétiques : fer, fonte, leurs alliages.

Les aimants permanents sont des corps qui ont un moment magnétique commun de particules chargées (électrons).

1 - Pôle sud de l'aimant
2 - Pôle nord de l'aimant
3 - MP sur l'exemple de la limaille métallique
4 - Direction du champ magnétique

Des lignes de champ apparaissent lorsqu'un aimant permanent s'approche d'une feuille de papier sur laquelle est coulée une couche de limaille de fer. La figure montre clairement les emplacements des pôles avec des lignes de force orientées.

Sources de champ magnétique

• Champ électrique qui change avec le temps.
• frais de téléphonie mobile.
• aimants permanents.

Nous connaissons les aimants permanents depuis l'enfance. Ils étaient utilisés comme jouets qui attiraient diverses pièces métalliques vers eux. Ils étaient attachés au réfrigérateur, ils étaient intégrés dans divers jouets.

Les charges électriques en mouvement ont souvent plus d'énergie magnétique que les aimants permanents.

Propriétés

• chef poinçonner et la propriété du champ magnétique est la relativité. Si un corps chargé est laissé immobile dans un certain cadre de référence et qu'une aiguille magnétique est placée à proximité, elle pointera alors vers le nord et, en même temps, elle ne «sentira» pas de champ étranger, à l'exception du champ terrestre . Et si le corps chargé commence à se déplacer près de la flèche, un champ magnétique apparaîtra autour du corps. En conséquence, il devient clair que le MF ne se forme que lorsqu'une certaine charge se déplace.
• Le champ magnétique est capable d'influencer et d'influencer le courant électrique. Il peut être détecté en surveillant le mouvement des électrons chargés. Dans un champ magnétique, les particules chargées vont dévier, les conducteurs avec un courant circulant vont se déplacer. Le cadre alimenté par le courant tournera et les matériaux magnétisés se déplaceront sur une certaine distance. L'aiguille de la boussole est le plus souvent de couleur bleue. C'est une bande d'acier aimanté. La boussole est toujours orientée vers le nord, car la Terre a un champ magnétique. La planète entière est comme un gros aimant avec ses pôles.

Le champ magnétique n'est pas perçu par les organes humains et ne peut être détecté que par des dispositifs et des capteurs spéciaux. Elle est variable et permanente. Un champ alternatif est généralement créé par des inductances spéciales qui fonctionnent sur courant alternatif. Un champ constant est formé par un champ électrique constant.

règles

Considérez les règles de base pour l'image d'un champ magnétique pour différents conducteurs.

règle de la vrille

La ligne de force est représentée dans un plan situé à un angle de 90 0 par rapport au trajet du courant de sorte qu'en chaque point la force est dirigée tangentiellement à la ligne.

Pour déterminer la direction des forces magnétiques, vous devez vous rappeler la règle d'une vrille avec un filetage à droite.

La vrille doit être positionnée selon le même axe que le vecteur courant, la poignée doit être tournée pour que la vrille se déplace dans le sens de sa direction. Dans ce cas, l'orientation des lignes est déterminée en tournant la poignée de la vrille.

Règle de vrille en anneau

Le mouvement de translation de la vrille dans le conducteur, réalisé sous la forme d'un anneau, montre comment l'induction est orientée, la rotation coïncide avec le passage du courant.

Les lignes de force ont leur prolongement à l'intérieur de l'aimant et ne peuvent pas être ouvertes.

Un champ magnétique différentes sources résumés les uns avec les autres. Ce faisant, ils créent un champ commun.

Les aimants avec le même pôle se repoussent, tandis que ceux avec des pôles différents s'attirent. La valeur de la force d'interaction dépend de la distance qui les sépare. Au fur et à mesure que les pôles se rapprochent, la force augmente.

Paramètres du champ magnétique

• Chaînage de flux ( Ψ ).
• Vecteur d'induction magnétique ( À).
• Flux magnétique ( F).

L'intensité du champ magnétique est calculée par la taille du vecteur d'induction magnétique, qui dépend de la force F, et est formé par le courant I à travers un conducteur ayant une longueur l: V \u003d F / (je * l).

L'induction magnétique est mesurée en tesla (Tl), en l'honneur du scientifique qui a étudié les phénomènes du magnétisme et s'est occupé de leurs méthodes de calcul. 1 T est égal à l'induction du flux magnétique par la force 1N sur la longueur 1m conducteur droit en biais 90 0 à la direction du champ, avec un courant circulant d'un ampère:

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

règle de la main gauche

La règle trouve la direction du vecteur d'induction magnétique.

Si la paume de la main gauche est placée dans le champ de manière à ce que les lignes de champ magnétique entrent dans la paume du pôle nord à 90 0 et que 4 doigts soient placés le long du courant, pouce montre la direction de la force magnétique.

Si le conducteur est à un angle différent, alors la force dépendra directement du courant et de la projection du conducteur sur un plan à angle droit.

La force ne dépend pas du type de matériau conducteur et de sa section transversale. S'il n'y a pas de conducteur et que les charges se déplacent dans un autre milieu, la force ne changera pas.

Lorsque la direction du champ magnétique vecteur dans une direction d'une grandeur, le champ est appelé uniforme. Différents environnements affectent la taille du vecteur d'induction.

Flux magnétique

L'induction magnétique traversant une certaine zone S et limitée par cette zone est un flux magnétique.

Si la zone a une pente à un certain angle α par rapport à la ligne d'induction, le flux magnétique est réduit de la taille du cosinus de cet angle. Sa plus grande valeur est formée lorsque la zone est perpendiculaire à l'induction magnétique :

F \u003d B * S.

Le flux magnétique est mesuré dans une unité telle que "weber", qui est égal au flux d'induction par la valeur 1T par zone dans 1 m 2.

Liaison de flux

Ce concept est utilisé pour créer signification générale flux magnétique, qui est créé à partir d'un certain nombre de conducteurs situés entre les pôles magnétiques.

Lorsque le même courant je traverse l'enroulement avec le nombre de spires n, le flux magnétique total formé par toutes les spires est la liaison de flux.

Liaison de flux Ψ mesuré en webers, et est égal à : Ψ = n * F.

Propriétés magnétiques

La perméabilité détermine à quel point le champ magnétique dans un milieu particulier est inférieur ou supérieur à l'induction de champ dans le vide. Une substance est dite magnétisée si elle possède son propre champ magnétique. Lorsqu'une substance est placée dans un champ magnétique, elle devient magnétisée.

Les scientifiques ont déterminé la raison pour laquelle les corps acquièrent des propriétés magnétiques. Selon l'hypothèse des scientifiques, il existe des courants électriques de magnitude microscopique à l'intérieur des substances. Un électron a son propre moment magnétique, qui a une nature quantique, se déplace le long d'une certaine orbite dans les atomes. Ce sont ces petits courants qui déterminent les propriétés magnétiques.

Si les courants se déplacent de manière aléatoire, les champs magnétiques qu'ils provoquent s'auto-compensent. Le champ externe rend les courants ordonnés, donc un champ magnétique se forme. C'est l'aimantation de la substance.

Diverses substances peuvent être divisées en fonction des propriétés d'interaction avec les champs magnétiques.

Ils sont divisés en groupes :

Para-aimants- substances qui ont des propriétés d'aimantation dans la direction du champ extérieur, avec une faible possibilité de magnétisme. Ils ont une intensité de champ positive. Ces substances comprennent le chlorure ferrique, le manganèse, le platine, etc.
Ferrimaimants- substances à moments magnétiques déséquilibrés en direction et en valeur. Ils se caractérisent par la présence d'antiferromagnétisme non compensé. L'intensité du champ et la température affectent leur susceptibilité magnétique (divers oxydes).
ferromagnétiques- substances à susceptibilité positive accrue, selon l'intensité et la température (cristaux de cobalt, de nickel, etc.).
Diamants– avoir la propriété de s'aimanter dans le sens opposé au champ extérieur, c'est-à-dire Sens négatif susceptibilité magnétique, indépendante de l'intensité. En l'absence de champ, cette substance n'aura pas de propriétés magnétiques. Ces substances comprennent : l'argent, le bismuth, l'azote, le zinc, l'hydrogène et d'autres substances.
Antiferromagnétiques - avoir un moment magnétique équilibré, entraînant la formation faible degré aimantation de la matière. Lorsqu'ils sont chauffés, ils subissent une transition de phase de la substance, dans laquelle apparaissent des propriétés paramagnétiques. Lorsque la température descend en dessous d'une certaine limite, de telles propriétés n'apparaissent pas (chrome, manganèse).

Les aimants considérés sont également classés en deux catégories supplémentaires :

Matériaux magnétiques doux . Ils ont une faible force coercitive. Dans des champs magnétiques faibles, ils peuvent saturer. Au cours du processus d'inversion de l'aimantation, ils ont des pertes insignifiantes. En conséquence, ces matériaux sont utilisés pour la production de noyaux. appareils électriques fonctionnant sur tension alternative ( , alternateur, ).
magnétique dur matériaux. Ils ont une valeur accrue de force coercitive. Pour les remagnétiser, un champ magnétique puissant est nécessaire. Ces matériaux sont utilisés dans la production d'aimants permanents.

Propriétés magnétiques diverses substances trouver leur utilisation dans les conceptions techniques et les inventions.

Circuits magnétiques

Combiner plusieurs substances magnétiques appelé circuit magnétique. Ce sont des similitudes et elles sont déterminées par des lois mathématiques analogues.

Basé sur des circuits magnétiques appareils électriques, inductance, . Dans un électroaimant en fonctionnement, le flux circule dans un circuit magnétique constitué d'un matériau ferromagnétique et d'air, qui n'est pas un ferromagnétique. La combinaison de ces composants est un circuit magnétique. De nombreux appareils électriques contiennent des circuits magnétiques dans leur conception.

Pour comprendre ce qu'est une caractéristique d'un champ magnétique, de nombreux phénomènes doivent être définis. Dans le même temps, vous devez vous rappeler à l'avance comment et pourquoi il apparaît. Découvrez quelle est la puissance caractéristique d'un champ magnétique. Il est également important qu'un tel champ puisse se produire non seulement dans les aimants. À cet égard, il n'est pas inutile de mentionner les caractéristiques du champ magnétique terrestre.

Émergence du domaine

Pour commencer, il est nécessaire de décrire l'apparence du champ. Après cela, vous pouvez décrire le champ magnétique et ses caractéristiques. Il apparaît lors du mouvement des particules chargées. Peut affecter particulièrement les conducteurs conducteurs. L'interaction entre un champ magnétique et des charges mobiles, ou des conducteurs à travers lesquels le courant circule, se produit en raison de forces appelées électromagnétiques.

L'intensité ou la caractéristique de puissance du champ magnétique à un certain point spatial est déterminée à l'aide de l'induction magnétique. Ce dernier est désigné par le symbole B.

Représentation graphique du champ

Le champ magnétique et ses caractéristiques peuvent être représentés graphiquement à l'aide de lignes d'induction. Cette définition est appelée lignes, les tangentes auxquelles en tout point coïncideront avec la direction du vecteur y de l'induction magnétique.

Ces lignes sont incluses dans les caractéristiques du champ magnétique et sont utilisées pour déterminer sa direction et son intensité. Plus l'intensité du champ magnétique est élevée, plus les lignes de données seront tracées.

Que sont les lignes magnétiques

Les lignes magnétiques des conducteurs rectilignes avec courant ont la forme d'un cercle concentrique dont le centre est situé sur l'axe de ce conducteur. La direction des lignes magnétiques près des conducteurs avec courant est déterminée par la règle de la vrille, qui ressemble à ceci: si la vrille est située de manière à être vissée dans le conducteur dans la direction du courant, alors la direction de la rotation de la poignée correspond au sens des lignes magnétiques.

Pour une bobine avec du courant, la direction du champ magnétique sera également déterminée par la règle de la vrille. Il est également nécessaire de faire tourner la poignée dans le sens du courant dans les spires du solénoïde. La direction des lignes d'induction magnétique correspondra à la direction du mouvement de translation de la vrille.

C'est la principale caractéristique du champ magnétique.

Créé par un courant, dans des conditions égales, le champ différera dans son intensité dans différents milieux en raison des différentes propriétés magnétiques de ces substances. Les propriétés magnétiques du milieu sont caractérisées par une perméabilité magnétique absolue. Elle se mesure en henrys par mètre (g/m).

La caractéristique du champ magnétique comprend la perméabilité magnétique absolue du vide, appelée constante magnétique. La valeur qui détermine combien de fois la perméabilité magnétique absolue du milieu différera de la constante est appelée la perméabilité magnétique relative.

Perméabilité magnétique des substances

C'est une quantité sans dimension. Les substances ayant une valeur de perméabilité inférieure à un sont appelées diamagnétiques. Dans ces substances, le champ sera plus faible que dans le vide. Ces propriétés sont présentes dans l'hydrogène, l'eau, le quartz, l'argent, etc.

Les milieux avec une perméabilité magnétique supérieure à l'unité sont appelés paramagnétiques. Dans ces substances, le champ sera plus fort que dans le vide. Ces milieux et substances comprennent l'air, l'aluminium, l'oxygène, le platine.

Dans le cas des substances paramagnétiques et diamagnétiques, la valeur de la perméabilité magnétique ne dépendra pas de la tension du champ magnétisant externe. Cela signifie que la valeur est constante pour une substance particulière.

Les ferromagnétiques appartiennent à un groupe spécial. Pour ces substances, la perméabilité magnétique atteindra plusieurs milliers ou plus. Ces substances, qui ont la propriété d'être magnétisées et d'amplifier le champ magnétique, sont largement utilisées en électrotechnique.

Intensité du champ

Pour déterminer les caractéristiques du champ magnétique, ainsi que le vecteur d'induction magnétique, une valeur appelée intensité du champ magnétique peut être utilisée. Ce terme définit l'intensité du champ magnétique externe. La direction du champ magnétique dans un milieu avec les mêmes propriétés dans toutes les directions, le vecteur d'intensité coïncidera avec le vecteur d'induction magnétique au point de champ.

Les forces des ferromagnétiques s'expliquent par la présence en eux de petites pièces arbitrairement magnétisées, qui peuvent être représentées comme de petits aimants.

En l'absence de champ magnétique, une substance ferromagnétique peut ne pas avoir de propriétés magnétiques prononcées, car les champs de domaine acquièrent des orientations différentes et leur champ magnétique total est nul.

Selon la caractéristique principale du champ magnétique, si un ferromagnétique est placé dans un champ magnétique externe, par exemple, dans une bobine avec du courant, alors sous l'influence du champ externe, les domaines tourneront dans la direction du champ externe . De plus, le champ magnétique au niveau de la bobine augmentera et l'induction magnétique augmentera. Si le champ externe est suffisamment faible, seule une partie de tous les domaines dont les champs magnétiques se rapprochent de la direction du champ externe basculera. Au fur et à mesure que la force du champ externe augmente, le nombre de domaines en rotation augmentera, et à mesure que certaine valeur tension du champ externe, presque toutes les pièces seront déployées de manière à ce que les champs magnétiques soient situés dans la direction du champ externe. Cet état est appelé saturation magnétique.

Relation entre l'induction magnétique et l'intensité

La relation entre l'induction magnétique d'une substance ferromagnétique et l'intensité d'un champ externe peut être représentée à l'aide d'un graphique appelé courbe d'aimantation. Au coude de la courbe graphique, le taux d'augmentation de l'induction magnétique diminue. Après un virage, où la tension atteint une certaine valeur, la saturation se produit et la courbe monte légèrement, acquérant progressivement la forme d'une ligne droite. Dans cette section, l'induction continue de croître, mais plutôt lentement et uniquement en raison d'une augmentation de la force du champ externe.

La dépendance graphique de ces indicateurs n'est pas directe, ce qui signifie que leur rapport n'est pas constant, et la perméabilité magnétique du matériau n'est pas un indicateur constant, mais dépend du champ extérieur.

Modifications des propriétés magnétiques des matériaux

Avec une augmentation de l'intensité du courant jusqu'à saturation complète dans une bobine à noyau ferromagnétique et sa diminution ultérieure, la courbe de magnétisation ne coïncidera pas avec la courbe de démagnétisation. Avec une intensité nulle, l'induction magnétique n'aura pas la même valeur, mais acquerra un indicateur appelé l'induction magnétique résiduelle. La situation avec le retard de l'induction magnétique par rapport à la force de magnétisation est appelée hystérésis.

Pour démagnétiser complètement le noyau ferromagnétique dans la bobine, il est nécessaire de donner un courant inverse, ce qui créera la tension nécessaire. Pour différentes substances ferromagnétiques, un segment de différentes longueurs est nécessaire. Plus il est grand, plus il faut d'énergie pour la démagnétisation. La valeur à laquelle le matériau est complètement démagnétisé est appelée la force coercitive.

Avec une nouvelle augmentation du courant dans la bobine, l'induction augmentera à nouveau jusqu'à l'indice de saturation, mais avec une direction différente des lignes magnétiques. Lors de la démagnétisation dans le sens opposé, une induction résiduelle sera obtenue. Le phénomène de magnétisme résiduel est utilisé pour créer des aimants permanents à partir de substances à fort magnétisme résiduel. À partir de substances capables de se remagnétiser, des noyaux sont créés pour les machines et appareils électriques.

règle de la main gauche

La force agissant sur un conducteur avec courant a une direction déterminée par la règle de la main gauche : lorsque la paume de la main vierge est située de telle manière que lignes magnétiques entrez-y et que quatre doigts sont étendus dans le sens du courant dans le conducteur, le pouce plié indiquera le sens de la force. Cette force est perpendiculaire au vecteur induction et au courant.

Un conducteur porteur de courant se déplaçant dans un champ magnétique est considéré comme un prototype de moteur électrique, qui change énergie électrique en mécanique.

Règle de la main droite

Lors du déplacement du conducteur dans un champ magnétique, une force électromotrice est induite à l'intérieur de celui-ci, qui a une valeur proportionnelle à l'induction magnétique, à la longueur du conducteur impliqué et à la vitesse de son déplacement. Cette dépendance est appelée induction électromagnétique. Lors de la détermination de la direction de la force électromotrice induite dans le conducteur, la règle est utilisée main droite: lorsque la main droite est positionnée de la même manière que dans l'exemple de gauche, les lignes magnétiques pénètrent dans la paume et le pouce indique la direction du mouvement du conducteur, les doigts tendus indiquent la direction de l'EMF induit. Se déplaçant dans un flux magnétique sous l'influence d'un force mécanique Un conducteur est l'exemple le plus simple d'un générateur électrique dans lequel l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique.

Il peut être formulé différemment: dans un circuit fermé, une FEM est induite, à tout changement du flux magnétique couvert par ce circuit, l'EDE dans le circuit est numériquement égal au taux de changement du flux magnétique qui couvre ce circuit.

Ce formulaire fournit un indicateur EMF moyen et indique la dépendance de l'EMF non pas sur le flux magnétique, mais sur le taux de son changement.

Loi de Lenz

Il faut aussi se souvenir de la loi de Lenz : le courant induit par une variation du champ magnétique traversant le circuit, avec son champ magnétique, empêche cette variation. Si les spires de la bobine sont traversées par des flux magnétiques d'amplitudes différentes, alors la FEM induite sur l'ensemble de la bobine est égale à la somme des FEM dans différentes spires. La somme des flux magnétiques des différentes spires de la bobine est appelée liaison de flux. L'unité de mesure de cette grandeur, ainsi que du flux magnétique, est le weber.

Lorsque le courant électrique dans le circuit change, le flux magnétique créé par celui-ci change également. Cependant, selon la loi induction électromagnétique, une FEM est induite à l'intérieur du conducteur. Il apparaît en relation avec un changement de courant dans le conducteur, c'est pourquoi ce phénomène est appelé auto-induction, et la FEM induite dans le conducteur est appelée FEM d'auto-induction.

La liaison de flux et le flux magnétique dépendent non seulement de la force du courant, mais aussi de la taille et de la forme d'un conducteur donné, et de la perméabilité magnétique de la substance environnante.

inductance du conducteur

Le coefficient de proportionnalité s'appelle l'inductance du conducteur. Il dénote la capacité d'un conducteur à créer une liaison de flux lorsque l'électricité le traverse. C'est l'un des principaux paramètres des circuits électriques. Pour certains circuits, l'inductance est une constante. Elle dépendra de la taille du contour, de sa configuration et de la perméabilité magnétique du milieu. Dans ce cas, l'intensité du courant dans le circuit et le flux magnétique n'auront pas d'importance.

Les définitions et phénomènes ci-dessus fournissent une explication de ce qu'est un champ magnétique. Les principales caractéristiques du champ magnétique sont également données, à l'aide desquelles il est possible de définir ce phénomène.