Magnetno polje je isto. Svojstva elektromagnetskih valova

Hajde da zajedno shvatimo što je magnetsko polje. Uostalom, mnogi ljudi cijeli život žive na ovom polju, a o tome i ne razmišljaju. Vrijeme je da to popravite!

Magnetno polje

Magnetno polje – posebna vrsta materija. Očituje se djelovanjem na kretanje električnih naboja te tijela koja imaju svoj magnetski moment (trajni magneti).

Važno: magnetsko polje ne djeluje na stacionarne naboje! Magnetno polje također nastaje pomicanjem električnih naboja ili promjenom u vremenu električno polje, ili magnetski momenti elektrona u atomima. Odnosno, svaka žica kroz koju teče struja također postaje magnet!

Tijelo koje ima svoje magnetsko polje.

Magnet ima polove koji se nazivaju sjever i jug. Oznake "sjeverno" i "južno" dane su samo radi praktičnosti (kao "plus" i "minus" u struji).

Magnetno polje je predstavljeno sila magnetske linije. Linije sila su neprekidne i zatvorene, a njihov se smjer uvijek poklapa sa smjerom sila polja. Ako su metalne strugotine raspršene oko trajnog magneta, metalne čestice će pokazati jasnu sliku. linije sile magnetsko polje koje izlazi sa sjevera i ulazi u južni pol. Grafička karakteristika magnetskog polja – linije sile.

Karakteristike magnetskog polja

Glavne karakteristike magnetskog polja su magnetska indukcija, magnetski tok i magnetska permeabilnost. Ali razgovarajmo o svemu po redu.

Odmah napominjemo da su sve mjerne jedinice dane u sustavu SI.

Magnetska indukcija B – vektor fizička veličina, što je glavna karakteristika snage magnetskog polja. Označava se slovom B . Mjerna jedinica magnetske indukcije - Tesla (Tl).

Magnetska indukcija pokazuje koliko je jako polje određivanjem sile kojom djeluje na naboj. Ova sila se zove Lorentzova sila.

Ovdje q - punjenje, v - njegovu brzinu u magnetskom polju, B - indukcija, F je Lorentzova sila kojom polje djeluje na naboj.

F- fizikalna veličina jednaka umnošku magnetske indukcije na površinu konture i kosinusa između vektora indukcije i normale na ravninu konture kroz koju tok prolazi. Magnetski tok je skalarna karakteristika magnetskog polja.

Možemo reći da magnetski tok karakterizira broj linija magnetske indukcije koje prodiru u jediničnu površinu. Magnetski tok se mjeri u Weberach (WB).

Magnetska propusnost je koeficijent koji određuje magnetska svojstva medija. Jedan od parametara o kojem ovisi magnetska indukcija polja je magnetska permeabilnost.

Naš planet je već nekoliko milijardi godina veliki magnet. Indukcija Zemljinog magnetskog polja varira ovisno o koordinatama. Na ekvatoru je to oko 3,1 puta 10 na minus peti stepen Tesle. Osim toga, postoje magnetske anomalije, gdje se vrijednost i smjer polja značajno razlikuju od susjednih područja. Jedna od najvećih magnetskih anomalija na planeti - Kursk i Brazilska magnetna anomalija.

Podrijetlo Zemljinog magnetskog polja još uvijek je misterij za znanstvenike. Pretpostavlja se da je izvor polja tekuća metalna jezgra Zemlje. Jezgra se kreće, što znači da se rastaljena legura željeza i nikla kreće, a kretanje nabijenih čestica je električna struja koja stvara magnetsko polje. Problem je što ova teorija geodinamo) ne objašnjava kako se polje održava stabilnim.

Zemlja je ogroman magnetski dipol. Magnetski polovi se ne podudaraju s geografskim, iako su u neposrednoj blizini. Štoviše, Zemljini magnetski polovi se pomiču. Njihovo raseljavanje bilježi se od 1885. godine. Na primjer, tijekom posljednjih stotinu godina, magnetski pol na južnoj hemisferi pomaknuo se za gotovo 900 kilometara i sada se nalazi u Južnom oceanu. Pol arktičke hemisfere pomiče se preko Arktičkog oceana prema istočnosibirskoj magnetskoj anomaliji, a brzina njegovog kretanja (prema podacima iz 2004.) bila je oko 60 kilometara godišnje. Sada dolazi do ubrzanja kretanja polova - u prosjeku, brzina raste za 3 kilometra godišnje.

Kakav je značaj Zemljinog magnetskog polja za nas? Prije svega, Zemljino magnetsko polje štiti planet od kozmičkih zraka i sunčevog vjetra. Nabijene čestice iz dubokog svemira ne padaju izravno na tlo, već ih odbija divovski magnet i kreću se duž njegovih linija sile. Tako su sva živa bića zaštićena od štetnog zračenja.

Tijekom povijesti Zemlje bilo ih je nekoliko inverzije(promjene) magnetskih polova. Inverzija polova je kada mijenjaju mjesta. Posljednji put se ovaj fenomen dogodio prije oko 800 tisuća godina, a u povijesti Zemlje bilo je više od 400 geomagnetskih preokreta. Neki znanstvenici smatraju da bi, s obzirom na uočeno ubrzanje kretanja magnetskih polova, sljedeći preokret polova trebao biti očekuje u sljedećih nekoliko tisuća godina.

Srećom, u našem se stoljeću ne očekuje preokret polova. Dakle, možete razmišljati o ugodnom i uživati ​​u životu u dobrom starom stalnom polju Zemlje, s obzirom na glavna svojstva i karakteristike magnetskog polja. A da biste to uspjeli, tu su naši autori, kojima s povjerenjem u uspjeh možete povjeriti dio obrazovnih nevolja! i ostale vrste radova možete naručiti na poveznici.

Zemljino magnetsko polje

Magnetno polje je polje sile koje djeluje na pokretne električne naboje i na tijela koja imaju magnetski moment, bez obzira na stanje njihova gibanja.

Izvori makroskopskog magnetskog polja su magnetizirana tijela, vodiči sa strujom i pokretna električno nabijena tijela. Priroda ovih izvora je ista: magnetsko polje nastaje kao rezultat kretanja nabijenih mikročestica (elektrona, protona, iona), a također i zbog prisutnosti vlastitog (spin) magnetskog momenta u mikročesticama.

Izmjenično magnetsko polje također se javlja kada se električno polje mijenja tijekom vremena. Zauzvrat, kada se magnetsko polje promijeni u vremenu, električno polje. Potpuni opis električno i magnetsko polje u njihovom odnosu daju Maxwellove jednadžbe. Za karakterizaciju magnetskog polja često se uvodi pojam linija sile (linije magnetske indukcije).

Za mjerenje karakteristika magnetskog polja i magnetska svojstva koriste se tvari različite vrste magnetometri. Jedinica indukcije magnetskog polja u CGS sustavu jedinica je Gauss (Gs), in međunarodni sustav jedinice (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intenzitet se mjeri u erstedima (Oe) i amperima po metru (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energija magnetskog polja - u Erg / cm 2 ili J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompas reagira
na Zemljino magnetsko polje

Magnetska polja u prirodi iznimno su raznolika kako po svojim razmjerima tako i po učincima koje izazivaju. Zemljino magnetsko polje, koje tvori Zemljinu magnetosferu, proteže se do udaljenosti od 70-80 tisuća km u smjeru Sunca i mnogo milijuna km u suprotnom smjeru. Na površini Zemlje, magnetsko polje je u prosjeku 50 μT, na granici magnetosfere ~ 10 -3 G. Geomagnetno polje štiti površinu Zemlje i biosferu od protoka nabijenih čestica iz sunčevog vjetra i dijelom od kozmičkih zraka. Utjecaj samog geomagnetskog polja na vitalnu aktivnost organizama proučava magnetobiologija. U svemiru blizu Zemlje, magnetsko polje tvori magnetsku zamku za visokoenergetski nabijene čestice – Zemljin pojas zračenja. Čestice sadržane u radijacijskom pojasu predstavljaju značajnu opasnost tijekom svemirskih letova. Nastanak Zemljinog magnetskog polja povezan je s konvektivnim kretanjima provodnika tekuća tvar u zemljinoj jezgri.

Izravna mjerenja uz pomoć letjelica pokazala su da Zemlji najbliža kozmička tijela – Mjesec, planeti Venera i Mars nemaju svoje magnetsko polje, slično zemaljskom. S drugih planeta Sunčev sustav samo Jupiter i, očito, Saturn imaju svoja magnetska polja, dovoljna za stvaranje planetarnih magnetskih zamki. Na Jupiteru su pronađena magnetska polja do 10 gausa i niz karakterističnih pojava (magnetske oluje, sinkrotronska radio-emisija i druge), što ukazuje na značajnu ulogu magnetskog polja u planetarnim procesima.

© Fotografija: http://www.tesis.lebedev.ru
Fotografija Sunca
u uskom spektru

Međuplanetarno magnetsko polje je uglavnom polje solarnog vjetra (kontinuirano širenje plazme solarne korone). U blizini Zemljine orbite, međuplanetarno polje je ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Pravilnost međuplanetarnog magnetskog polja može biti poremećena zbog razvoja razne vrste nestabilnost plazme, prolazak udarnih valova i širenje strujanja brzih čestica koje generiraju sunčeve baklje.

U svim procesima na Suncu - baklji, pojavi mrlja i prominencija, rađanju sunčevih kozmičkih zraka, magnetsko polje igra važnu ulogu. Mjerenja na temelju Zeemanovog efekta pokazala su da je magnetsko polje sunčane pjege doseže nekoliko tisuća gausa, istaknutosti drže polja od ~ 10-100 gausa (s prosječnom vrijednošću ukupnog magnetskog polja Sunca ~ 1 gaus).

Magnetske oluje

Magnetske oluje su jaki poremećaji Zemljinog magnetskog polja, koji oštro remete nesmetani dnevni tijek elemenata zemaljskog magnetizma. Magnetske oluje traju od nekoliko sati do nekoliko dana i istodobno se promatraju na cijeloj Zemlji.

U pravilu se magnetske oluje sastoje od preliminarne, početne i glavne faze, kao i faze oporavka. U preliminarnoj fazi uočavaju se neznatne promjene u geomagnetskom polju (uglavnom na visokim geografskim širinama), kao i pobuđivanje karakterističnih kratkoperiodnih oscilacija polja. Početnu fazu karakterizira nagla promjena pojedinih komponenti polja diljem Zemlje, a glavnu fazu karakteriziraju velike fluktuacije polja i snažno smanjenje horizontalne komponente. U fazi oporavka od magnetske oluje, polje se vraća na svoju normalnu vrijednost.

Utjecaj sunčevog vjetra
na Zemljinu magnetosferu

Magnetske oluje uzrokovane su tokovima solarne plazme iz aktivnih područja Sunca, koji se naslanjaju na miran solarni vjetar. Stoga se magnetske oluje češće opažaju blizu maksimuma 11-godišnjeg ciklusa sunčeve aktivnosti. Dolazeći do Zemlje, tokovi solarne plazme povećavaju kompresiju magnetosfere, uzrokujući početnu fazu magnetske oluje, te djelomično prodiru u Zemljinu magnetosferu. Ulazak visokoenergetskih čestica u gornju atmosferu Zemlje i njihov utjecaj na magnetosferu dovode do stvaranja i pojačanja električnih struja u njoj, dostižući najveći intenzitet u polarnim područjima ionosfere, što je razlog prisutnost velike geografske zone magnetske aktivnosti. Promjene u sustavima magnetosfersko-ionosferskih struja očituju se na površini Zemlje u obliku nepravilnih magnetskih poremećaja.

U fenomenima mikrokozmosa uloga magnetskog polja je jednako bitna kao i na kozmičkoj skali. To je zbog postojanja svih čestica – strukturnih elemenata tvari (elektrona, protona, neutrona), magnetskog momenta, kao i djelovanja magnetskog polja na pokretne električne naboje.

Primjena magnetskih polja u znanosti i tehnologiji. Magnetska polja se obično dijele na slaba (do 500 Gs), srednja (500 Gs - 40 kGs), jaka (40 kGs - 1 MGs) i superjaka (preko 1 MGs). Praktički sva elektrotehnika, radiotehnika i elektronika temelje se na korištenju slabih i srednjih magnetskih polja. Slaba i srednja magnetska polja dobivaju se pomoću trajnih magneta, elektromagneta, nehlađenih solenoida, supravodljivih magneta.

Izvori magnetskog polja

Svi izvori magnetskih polja mogu se podijeliti na umjetne i prirodne. Glavni prirodni izvori magnetskog polja su Zemljino vlastito magnetsko polje i Sunčev vjetar. Svi umjetni izvori elektromagnetska polja s kojom naš moderni svijet a posebno naše kuće. Pročitajte više o, i čitajte na našem.

Električni transport je snažan izvor magnetskog polja u rasponu od 0 do 1000 Hz. Željeznički promet koristi izmjeničnu struju. Gradski prijevoz je stalan. Maksimalne vrijednosti indukcije magnetskog polja u prigradskom električnom prometu dosežu 75 µT, prosječne vrijednosti su oko 20 µT. Prosječne vrijednosti za vozila koja voze istosmjerna struja fiksirano na 29 μT. U tramvajima, gdje su povratna žica tračnice, magnetska polja se međusobno kompenziraju na mnogo većoj udaljenosti od žica trolejbusa, a unutar trolejbusa fluktuacije magnetskog polja su male čak i tijekom ubrzanja. Ali najveće fluktuacije u magnetskom polju su u podzemnoj željeznici. Kada se sastav šalje, veličina magnetskog polja na platformi je 50-100 μT i više, što premašuje geomagnetsko polje. Čak i kada je vlak odavno nestao u tunelu, magnetsko polje se ne vraća na prijašnju vrijednost. Tek nakon što sastav prođe sljedeću spojnu točku na kontaktnu tračnicu, magnetsko polje će se vratiti na staru vrijednost. Istina, ponekad nema vremena: sljedeći vlak se već približava peronu, a kada uspori, magnetsko polje se ponovno mijenja. U samom automobilu magnetsko polje je još jače - 150-200 μT, odnosno deset puta više nego u običnom vlaku.

Vrijednosti indukcije magnetskih polja u kojima se najčešće susrećemo Svakidašnjica prikazano na donjem dijagramu. Gledajući ovaj dijagram, postaje jasno da smo izloženi magnetskim poljima cijelo vrijeme i svugdje. Prema nekim znanstvenicima, magnetska polja s indukcijom većom od 0,2 µT smatraju se štetnim. Naravno, treba poduzeti određene mjere opreza kako bismo se zaštitili od štetnih učinaka polja oko nas. Samo radim nekoliko jednostavna pravila Možete uvelike smanjiti izloženost svog tijela magnetskim poljima.

Trenutni SanPiN 2.1.2.2801-10 „Promjene i dopune br. 1 SanPiN-u 2.1.2.2645-10 „Sanitarni i epidemiološki zahtjevi za životne uvjete u stambenim zgradama i prostorijama” kaže sljedeće: „Maksimalno dopuštena razina slabljenje geomagnetskog polja u prostorijama stambene zgrade postavljeno je na 1,5". Također, postavljene su najveće dopuštene vrijednosti intenziteta i jakosti magnetskog polja frekvencije 50 Hz:

• u stambenim prostorijama - 5 μT ili 4 A/m;
• u nestambenih prostorija stambene zgrade, na stambenom području, uključujući i na području vrtnih parcela - 10 μT ili 8 ujutro.

Na temelju ovih standarda svatko može izračunati koliko električnih uređaja može biti uključeno i u stanju pripravnosti u pojedinoj prostoriji, odnosno na temelju kojih će se dati preporuke za normalizaciju stambenog prostora.

Slični Videi

Mali znanstveni film o Zemljinom magnetskom polju

Reference

1. Velika sovjetska enciklopedija.

Poznato je da se magnetsko polje široko koristi u svakodnevnom životu, na poslu i u kući znanstveno istraživanje. Dovoljno je nazvati takve uređaje kao generatore naizmjenična struja, elektromotori, releji, akceleratori elementarne čestice i raznim senzorima. Razmotrimo detaljnije što je magnetsko polje i kako se formira.

Što je magnetsko polje – definicija

Magnetno polje je polje sile koje djeluje na pokretne nabijene čestice. Veličina magnetskog polja ovisi o brzini njegove promjene. Prema ovoj osobini razlikuju se dvije vrste magnetskog polja: dinamičko i gravitacijsko.

Gravitacijsko magnetsko polje nastaje samo u blizini elementarnih čestica i formira se ovisno o značajkama njihove strukture. Izvori dinamičkog magnetskog polja su pokretni električni naboji ili nabijena tijela, vodiči koji nose struju, kao i magnetizirane tvari.

Svojstva magnetskog polja

Veliki francuski znanstvenik André Ampere uspio je otkriti dva temeljna svojstva magnetskog polja:

1. Glavna razlika između magnetskog polja i električnog polja i njegovo glavno svojstvo je da je relativno. Ako uzmete nabijeno tijelo, ostavite ga nepomično u bilo kojem referentnom okviru i postavite magnetsku iglu u blizini, ona će, kao i obično, biti usmjerena na sjever. To jest, neće otkriti nijedno polje osim zemaljskog. Ako ovo nabijeno tijelo počnete pomicati u odnosu na strelicu, ono će se početi okretati - to ukazuje da kada se nabijeno tijelo pomiče, osim električnog, nastaje i magnetsko polje. Dakle, magnetsko polje se pojavljuje ako i samo ako postoji pokretni naboj.
2. Magnetsko polje djeluje na drugu električnu struju. Dakle, možete ga otkriti praćenjem kretanja nabijenih čestica - u magnetskom polju one će odstupiti, vodiči sa strujom će se kretati, okvir sa strujom će se okretati, magnetizirane tvari će se pomicati. Ovdje se trebamo prisjetiti igle magnetskog kompasa, obično obojane plava boja- to je samo komad magnetiziranog željeza. Uvijek pokazuje sjever jer Zemlja ima magnetsko polje. Cijeli naš planet je ogroman magnet: Južni magnetski pojas nalazi se na Sjevernom polu, a Sjeverni magnetski pol nalazi se na Južnom geografskom polu.

Osim toga, svojstva magnetskog polja uključuju sljedeće karakteristike:

1. Jačina magnetskog polja opisuje se magnetskom indukcijom – to je vektorska veličina koja određuje snagu kojom magnetsko polje utječe na pokretne naboje.
2. Magnetsko polje može biti konstantnog i promjenjivog tipa. Prvo stvara električno polje koje se ne mijenja u vremenu, indukcija takvog polja je također nepromijenjena. Drugi se najčešće generira pomoću induktora napajanih izmjeničnom strujom.
3. Magnetsko polje ne može se percipirati ljudskim osjetilima i bilježe ga samo posebni senzori.

Kada je spojen na dva paralelna vodiča električna struja, oni će privlačiti ili odbijati, ovisno o smjeru (polaritetu) spojene struje. To se objašnjava pojavom posebne vrste materije oko ovih vodiča. Ova materija se naziva magnetsko polje (MF). Magnetska sila je sila kojom vodiči djeluju jedni na druge.

Teorija magnetizma nastala je u antici, u drevnoj civilizaciji Azije. U Magneziji, u planinama, pronašli su posebnu stijenu, čiji su se komadi mogli međusobno privlačiti. Po nazivu mjesta ova pasmina se zvala "magneti". Magnet sa šipkom sadrži dva pola. Njegova magnetska svojstva posebno su izražena na polovima.

Magnet koji visi na niti pokazat će strane horizonta svojim polovima. Njegovi će polovi biti okrenuti prema sjeveru i jugu. Kompas radi na ovom principu. Nasuprotni polovi dva magneta privlače, a slični polovi odbijaju.

Znanstvenici su otkrili da magnetizirana igla, smještena u blizini vodiča, odstupa kada kroz nju prođe električna struja. To sugerira da se oko njega formira MF.

Magnetno polje utječe na:

Pokretni električni naboji.
Tvari koje se nazivaju feromagneti: željezo, lijevano željezo, njihove legure.

Trajni magneti su tijela koja imaju zajednički magnetski moment nabijenih čestica (elektrona).

1 - Južni pol magneta
2 - Sjeverni pol magneta
3 - MP na primjeru metalnih strugotina
4 - Smjer magnetskog polja

Linije polja pojavljuju se kada se trajni magnet približi listu papira na koji je izliven sloj željeznih strugotina. Na slici su jasno prikazana mjesta polova s ​​orijentiranim linijama sile.

Izvori magnetskog polja

• Električno polje koje se mijenja s vremenom.
• mobilne naknade.
• trajni magneti.

Trajne magnete poznajemo od djetinjstva. Korištene su kao igračke koje su na sebe privlačile razne metalne dijelove. Bile su pričvršćene za hladnjak, ugrađene su u razne igračke.

Električni naboji koji su u pokretu često imaju više magnetske energije od trajnih magneta.

Svojstva

• glavni obilježje a svojstvo magnetskog polja je relativnost. Ako se nabijeno tijelo ostavi nepomično u određenom referentnom okviru, a u blizini se postavi magnetska igla, ono će pokazivati ​​na sjever, a istovremeno neće "osjetiti" strano polje, osim zemljinog polja. . A ako se nabijeno tijelo počne kretati blizu strelice, tada će se oko tijela pojaviti magnetsko polje. Kao rezultat, postaje jasno da MF nastaje samo kada se određeni naboj pomiče.
• Magnetsko polje može utjecati na električnu struju i utjecati na nju. Može se detektirati praćenjem kretanja nabijenih elektrona. U magnetskom polju čestice s nabojem će odstupiti, vodiči s strujom koja teče će se kretati. Okvir na struju će se rotirati, a magnetizirani materijali će se pomaknuti na određenu udaljenost. Igla kompasa najčešće je obojena plavom bojom. To je traka od magnetiziranog čelika. Kompas je uvijek orijentiran na sjever, budući da Zemlja ima magnetsko polje. Cijeli planet je poput velikog magneta sa svojim polovima.

Ljudski organi ne percipiraju magnetsko polje, a mogu ga detektirati samo posebni uređaji i senzori. Promjenjiva je i trajna. Izmjenično polje obično stvaraju posebni induktori koji rade na izmjeničnu struju. Konstantno polje tvori konstantno električno polje.

pravila

Razmotrimo osnovna pravila za sliku magnetskog polja za različite vodiče.

pravilo gimleta

Crta sile je prikazana u ravnini, koja se nalazi pod kutom od 90 0 u odnosu na putanju struje tako da je u svakoj točki sila usmjerena tangencijalno na liniju.

Da biste odredili smjer magnetskih sila, morate zapamtiti pravilo gimleta s desnim navojem.

Gimlet mora biti pozicioniran duž iste osi kao i trenutni vektor, ručka se mora zakrenuti tako da se gimlet pomiče u smjeru svog smjera. U ovom slučaju, orijentacija linija određuje se okretanjem ručke gimleta.

Pravilo prstena Gimlet

Translacijsko pomicanje gimleta u vodiču, napravljeno u obliku prstena, pokazuje kako je indukcija orijentirana, rotacija se podudara s protokom struje.

Linije sile imaju svoj nastavak unutar magneta i ne mogu biti otvorene.

Magnetno polje različiti izvori saželi jedno s drugim. Pritom stvaraju zajedničko polje.

Magneti s istim polom se međusobno odbijaju, dok se oni s različitim polovima privlače. Vrijednost jačine interakcije ovisi o udaljenosti između njih. Kako se stupovi približavaju, sila se povećava.

Parametri magnetskog polja

• Povezivanje streamova ( Ψ ).
• Vektor magnetske indukcije ( NA).
• Magnetski tok ( F).

Intenzitet magnetskog polja izračunava se veličinom vektora magnetske indukcije, koji ovisi o sili F, a formira se strujom I kroz vodič duljine l: V \u003d F / (I * l).

Magnetska indukcija se mjeri u Tesli (Tl), u čast znanstvenika koji je proučavao fenomene magnetizma i bavio se njihovim metodama izračuna. 1 T jednaka je indukciji magnetskog toka silom 1 N na dužini 1m ravnog vodiča pod kutom 90 0 u smjeru polja, sa strujom od jednog ampera:

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

pravilo lijeve ruke

Pravilo pronalazi smjer vektora magnetske indukcije.

Ako se dlan lijeve ruke stavi u polje tako da linije magnetskog polja ulaze u dlan sa sjevernog pola na 90 0, a 4 prsta su postavljena uz struju, palac pokazuje smjer magnetske sile.

Ako je vodič pod drugim kutom, tada će sila izravno ovisiti o struji i projekciji vodiča na ravninu pod pravim kutom.

Sila ne ovisi o vrsti materijala vodiča i njegovom presjeku. Ako nema vodiča, a naboji se kreću u drugom mediju, tada se sila neće promijeniti.

Kada je smjer vektora magnetskog polja u jednom smjeru jedne veličine, polje se naziva jednoličnim. Različita okruženja utječu na veličinu indukcijskog vektora.

magnetski tok

Magnetska indukcija koja prolazi kroz određeno područje S i ograničena ovim područjem je magnetski tok.

Ako područje ima nagib pod nekim kutom α prema indukcijskoj liniji, magnetski tok se smanjuje za veličinu kosinusa tog kuta. Njegova najveća vrijednost nastaje kada je područje pod pravim kutom na magnetsku indukciju:

F \u003d B * S.

Magnetski tok se mjeri u jedinici kao što je "weber", što je jednako protoku indukcije po vrijednosti 1 T po području u 1 m 2.

Spoj fluksa

Ovaj koncept se koristi za stvaranje opće značenje magnetski tok, koji nastaje iz određenog broja vodiča koji se nalaze između magnetskih polova.

Kad ista struja ja teče kroz namot s brojem zavoja n, ukupni magnetski tok formiran od svih zavoja je veza toka.

Spoj fluksa Ψ mjereno u webersu, i jednako je: Ψ = n * F.

Magnetna svojstva

Permeabilnost određuje koliko je magnetsko polje u određenom mediju niže ili veće od indukcije polja u vakuumu. Za tvar se kaže da je magnetizirana ako ima svoje magnetsko polje. Kada se tvar stavi u magnetsko polje, ona postaje magnetizirana.

Znanstvenici su utvrdili razlog zašto tijela stječu magnetska svojstva. Prema hipotezi znanstvenika, unutar tvari postoje električne struje mikroskopske veličine. Elektron ima svoj magnetski moment, koji ima kvantnu prirodu, kreće se duž određene orbite u atomima. Upravo te male struje određuju magnetska svojstva.

Ako se struje kreću nasumično, tada su magnetska polja uzrokovana njima samokompenzirajuća. Vanjsko polje čini struje uređenim, pa nastaje magnetsko polje. Ovo je magnetizacija tvari.

Različite tvari mogu se podijeliti prema svojstvima interakcije s magnetskim poljima.

Podijeljeni su u grupe:

Paramagneti- tvari koje imaju svojstva magnetizacije u smjeru vanjskog polja, s malom mogućnošću magnetizma. Imaju pozitivnu snagu polja. Te tvari uključuju željezni klorid, mangan, platinu itd.
Ferimagneti- tvari s magnetskim momentima koji su neuravnoteženi u smjeru i vrijednosti. Karakterizira ih prisutnost nekompenziranog antiferomagnetizma. Jačina polja i temperatura utječu na njihovu magnetsku osjetljivost (razni oksidi).
feromagneti- tvari s povećanom pozitivnom osjetljivošću, ovisno o intenzitetu i temperaturi (kristali kobalta, nikla i dr.).
Dijamagneti– imaju svojstvo magnetizacije u suprotnom smjeru od vanjskog polja, tj. negativno značenje magnetska osjetljivost, neovisna o intenzitetu. U nedostatku polja, ova tvar neće imati magnetska svojstva. Te tvari uključuju: srebro, bizmut, dušik, cink, vodik i druge tvari.
Antiferomagneti - imaju uravnotežen magnetski moment, što rezultira stvaranjem nizak stupanj magnetizacija materije. Kada se zagrijavaju, prolaze kroz fazni prijelaz tvari, u kojem nastaju paramagnetska svojstva. Kada temperatura padne ispod određene granice, takva svojstva se neće pojaviti (krom, mangan).

Razmatrani magneti također su klasificirani u još dvije kategorije:

Meki magnetski materijali . Imaju nisku silu prisile. U slabim magnetskim poljima mogu se zasititi. Tijekom procesa preokretanja magnetizacije, oni imaju neznatne gubitke. Kao rezultat, takvi se materijali koriste za proizvodnju jezgri. električnih uređaja radi na izmjeničnom naponu ( , generator, ).
tvrdi magnet materijala. Imaju povećanu vrijednost prisilne sile. Za njihovo ponovno magnetiziranje potrebno je jako magnetsko polje. Takvi se materijali koriste u proizvodnji trajnih magneta.

Magnetna svojstva razne tvari nalaze svoju primjenu u tehničkim nacrtima i izumima.

Magnetski krugovi

Kombiniranje višestrukih magnetske tvari naziva magnetski krug. One su sličnosti i određene su analognim zakonima matematike.

Na temelju magnetskih krugova električnih uređaja, induktivitet, . U funkcionalnom elektromagnetu, strujanje teče kroz magnetski krug izrađen od feromagnetskog materijala i zraka, koji nije feromagnet. Kombinacija ovih komponenti je magnetski krug. Mnogi električni uređaji u svom dizajnu sadrže magnetske krugove.

Da bismo razumjeli što je karakteristika magnetskog polja, treba definirati mnoge pojave. Istodobno, morate se unaprijed sjetiti kako i zašto se pojavljuje. Saznajte koja je snaga magnetskog polja. Također je važno da se takvo polje može pojaviti ne samo u magnetima. S tim u vezi ne škodi spomenuti karakteristike magnetskog polja zemlje.

Pojava polja

Za početak je potrebno opisati izgled polja. Nakon toga možete opisati magnetsko polje i njegove karakteristike. Pojavljuje se tijekom kretanja nabijenih čestica. Može utjecati na posebno vodljive vodiče. Interakcija između magnetskog polja i pokretnih naboja, odnosno vodiča kroz koje teče struja, događa se zbog sila koje se nazivaju elektromagnetskim.

Intenzitet ili karakteristika snage magnetskog polja u određenoj prostornoj točki određuje se pomoću magnetske indukcije. Potonji je označen simbolom B.

Grafički prikaz polja

Magnetno polje i njegove karakteristike mogu se grafički prikazati pomoću indukcijskih linija. Ova se definicija naziva pravcima, tangente na koje će se u bilo kojoj točki podudarati sa smjerom vektora y magnetske indukcije.

Ove linije su uključene u karakteristike magnetskog polja i koriste se za određivanje njegovog smjera i intenziteta. Što je jači intenzitet magnetskog polja, to će se povući više podatkovnih linija.

Što su magnetske linije

Magnetske linije ravnih vodiča sa strujom imaju oblik koncentrične kružnice čije se središte nalazi na osi ovog vodiča. Smjer magnetskih linija u blizini vodiča sa strujom određen je pravilom gimleta, koje zvuči ovako: ako je gimlet smješten tako da će biti uvrnut u vodič u smjeru struje, tada smjer rotacija ručke odgovara smjeru magnetskih linija.

Za zavojnicu sa strujom, smjer magnetskog polja također će biti određen pravilom gimleta. Također je potrebno rotirati ručku u smjeru struje u zavojima solenoida. Smjer linija magnetske indukcije odgovarat će smjeru translacijskog kretanja gimleta.

To je glavna karakteristika magnetskog polja.

Stvoreno jednom strujom, pod jednakim uvjetima, polje će se razlikovati po svom intenzitetu u različitim medijima zbog različitih magnetskih svojstava u tim tvarima. Magnetska svojstva medija karakteriziraju apsolutnu magnetsku propusnost. Mjeri se u henijama po metru (g/m).

Karakteristika magnetskog polja uključuje apsolutnu magnetsku permeabilnost vakuuma, nazvanu magnetska konstanta. Vrijednost koja određuje koliko će se puta apsolutna magnetska propusnost medija razlikovati od konstantne naziva se relativna magnetska propusnost.

Magnetska propusnost tvari

Ovo je bezdimenzionalna veličina. Tvari čija je vrijednost propusnosti manja od jedan nazivaju se dijamagnetne. U tim će tvarima polje biti slabije nego u vakuumu. Ova svojstva su prisutna u vodiku, vodi, kvarcu, srebru itd.

Mediji s magnetskom propusnošću većom od jedinice nazivaju se paramagnetički. U tim će tvarima polje biti jače nego u vakuumu. Ti mediji i tvari uključuju zrak, aluminij, kisik, platinu.

U slučaju paramagnetskih i dijamagnetskih tvari vrijednost magnetske propusnosti neće ovisiti o naponu vanjskog, magnetizirajućeg polja. To znači da je vrijednost za određenu tvar konstantna.

U posebnu skupinu spadaju feromagneti. Za ove tvari, magnetska propusnost će doseći nekoliko tisuća ili više. Ove tvari, koje imaju svojstvo magnetiziranja i pojačavanja magnetskog polja, imaju široku primjenu u elektrotehnici.

Jačina polja

Za određivanje karakteristika magnetskog polja, zajedno s vektorom magnetske indukcije, može se koristiti vrijednost koja se naziva jakost magnetskog polja. Ovaj pojam definira intenzitet vanjskog magnetskog polja. Smjer magnetskog polja u mediju sa ista svojstva u svim smjerovima vektor intenziteta će se podudarati s vektorom magnetske indukcije u točki polja.

Snage feromagneta objašnjavaju se prisutnošću u njima proizvoljno magnetiziranih malih dijelova, koji se mogu predstaviti kao mali magneti.

U nedostatku magnetskog polja, feromagnetska tvar možda neće imati izražena magnetska svojstva, budući da polja domene poprimaju različite orijentacije, a njihovo ukupno magnetsko polje je nula.

Prema glavnoj karakteristici magnetskog polja, ako se feromagnet stavi u vanjsko magnetsko polje, na primjer, u zavojnicu sa strujom, tada će se pod utjecajem vanjskog polja domene okrenuti u smjeru vanjskog polja . Štoviše, magnetsko polje na zavojnici će se povećati, a magnetska indukcija će se povećati. Ako je vanjsko polje dovoljno slabo, tada će se preokrenuti samo dio svih domena čija se magnetska polja približavaju smjeru vanjskog polja. Kako se povećava jačina vanjskog polja, povećavat će se broj rotiranih domena, a kao određenu vrijednost napon vanjskog polja, gotovo svi dijelovi će biti raspoređeni tako da se magnetska polja nalaze u smjeru vanjskog polja. Ovo stanje se naziva magnetsko zasićenje.

Odnos magnetske indukcije i intenziteta

Odnos između magnetske indukcije feromagnetske tvari i jakosti vanjskog polja može se prikazati pomoću grafa koji se naziva krivulja magnetizacije. Na zavoju grafa krivulje, brzina povećanja magnetske indukcije opada. Nakon zavoja, gdje napetost doseže određenu vrijednost, dolazi do zasićenja, a krivulja se lagano diže, postupno poprimajući oblik ravne linije. U ovom dijelu indukcija još uvijek raste, ali prilično sporo i samo zbog povećanja jakosti vanjskog polja.

Grafička ovisnost ovih pokazatelja nije izravna, što znači da njihov omjer nije konstantan, a magnetska propusnost materijala nije stalan pokazatelj, već ovisi o vanjskom polju.

Promjene magnetskih svojstava materijala

S povećanjem jakosti struje do potpunog zasićenja u zavojnici s feromagnetskom jezgrom i njezinim naknadnim smanjenjem, krivulja magnetizacije neće se podudarati s krivuljom demagnetizacije. S nultim intenzitetom, magnetska indukcija neće imati istu vrijednost, ali će dobiti neki pokazatelj koji se naziva rezidualna magnetska indukcija. Situacija s zaostajanjem magnetske indukcije od sile magnetiziranja naziva se histereza.

Za potpuno demagnetizaciju feromagnetske jezgre u zavojnici potrebno je dati obrnutu struju, koja će stvoriti potrebnu napetost. Za različite feromagnetske tvari potreban je segment različite duljine. Što je veći, potrebno je više energije za demagnetizaciju. Vrijednost pri kojoj je materijal potpuno demagnetiziran naziva se prisilna sila.

Daljnjim povećanjem struje u zavojnici, indukcija će opet porasti na indeks zasićenja, ali s drugim smjerom magnetskih linija. Pri demagnetiziranju u suprotnom smjeru dobit će se zaostala indukcija. Fenomen rezidualnog magnetizma koristi se za stvaranje trajnih magneta od tvari s visokim rezidualnim magnetizmom. Od tvari koje imaju sposobnost remagnetizacije stvaraju se jezgre za električne strojeve i uređaje.

pravilo lijeve ruke

Sila koja djeluje na vodič sa strujom ima smjer određen pravilom lijeve ruke: kada je dlan djevičanske ruke smješten na način da magnetske linije uđite u njega, a četiri prsta su ispružena u smjeru struje u vodiču, savijeni palac će pokazati smjer sile. Ova sila je okomita na vektor indukcije i struju.

Vodič sa strujom koji se kreće u magnetskom polju smatra se prototipom elektromotora, koji se mijenja električna energija u mehanički.

Pravilo desne ruke

Tijekom gibanja vodiča u magnetskom polju unutar njega se inducira elektromotorna sila koja ima vrijednost proporcionalnu magnetskoj indukciji, duljini uključenog vodiča i brzini njegova kretanja. Ova ovisnost naziva se elektromagnetska indukcija. Prilikom određivanja smjera induciranog EMF-a u vodiču koristi se pravilo desna ruka: kada je desna ruka postavljena na isti način kao u primjeru s lijeve strane, magnetske linije ulaze u dlan, a palac pokazuje smjer kretanja vodiča, ispruženi prsti ukazuju na smjer induciranog EMF-a. Kretanje u magnetskom toku pod utjecajem vanjskog mehanička sila Provodnik je najjednostavniji primjer električnog generatora koji pretvara mehaničku energiju u električnu energiju.

Može se formulirati drugačije: u zatvorenom krugu inducira se EMF, sa bilo kojom promjenom magnetskog toka koji pokriva ovaj krug, EDE u krugu je brojčano jednak brzini promjene magnetskog toka koji pokriva ovaj krug.

Ovaj oblik daje prosječni indikator EMF-a i ukazuje na ovisnost EMF-a ne o magnetskom toku, već o brzini njegove promjene.

Lenzov zakon

Također morate zapamtiti Lenzov zakon: struja inducirana promjenom magnetskog polja koja prolazi kroz krug, svojim magnetskim poljem sprječava tu promjenu. Ako su zavoji zavojnice probijeni magnetskim tokovima različitih veličina, tada je EMF inducirana na cijeloj zavojnici jednaka zbroju EMF-a u različitim zavojima. Zbroj magnetskih tokova različitih zavoja zavojnice naziva se veza toka. Mjerna jedinica ove veličine, kao i magnetskog toka, je weber.

Kada se električna struja u krugu promijeni, mijenja se i magnetski tok koji njome stvara. Međutim, prema zakonu elektromagnetska indukcija, EMF se inducira unutar vodiča. Pojavljuje se u vezi s promjenom struje u vodiču, stoga se ova pojava naziva samoindukcija, a EMF inducirana u vodiču naziva se EMF samoindukcije.

Veza toka i magnetski tok ne ovise samo o jačini struje, već i o veličini i obliku danog vodiča, te o magnetskoj propusnosti okolne tvari.

induktivitet vodiča

Koeficijent proporcionalnosti naziva se induktivitet vodiča. Označava sposobnost vodiča da stvori vezu toka kada struja prolazi kroz njega. Ovo je jedan od glavnih parametara električnih krugova. Za određene krugove induktivitet je konstanta. To će ovisiti o veličini konture, njegovoj konfiguraciji i magnetskoj propusnosti medija. U tom slučaju jačina struje u krugu i magnetski tok neće biti važni.

Gore navedene definicije i fenomeni daju objašnjenje što je magnetsko polje. Navedene su i glavne karakteristike magnetskog polja uz pomoć kojih je moguće definirati ovaj fenomen.