Mi az a mágneses erővonal. Mágneses erővonalak

Témák HASZNÁLJA a kódolót : mágnesek kölcsönhatása, egy vezető mágneses tere az árammal.

Az anyag mágneses tulajdonságait régóta ismerik az emberek. A mágnesek nevüket Magnesia ősi városáról kapták: környékén elterjedt egy ásvány (később mágneses vasércnek vagy magnetitnek nevezték), amelynek darabjai vonzották a vastárgyakat.

Mágnesek kölcsönhatása

Mindegyik mágnes két oldalán találhatók északi sarkés Déli-sark. Két mágnest ellentétes pólusok vonzzák egymáshoz, és hasonló pólusok taszítják. A mágnesek vákuumon keresztül is hatnak egymásra! Mindez azonban az elektromos töltések kölcsönhatására emlékeztet a mágnesek kölcsönhatása nem elektromos. Ezt bizonyítják a következő kísérleti tények.

A mágneses erő gyengül, ha a mágnest felmelegítik. A ponttöltések kölcsönhatásának erőssége nem függ a hőmérsékletüktől.

A mágneses erő gyengül a mágnes rázásával. Az elektromosan töltött testekkel semmi hasonló nem történik.

A pozitív elektromos töltések elválaszthatók a negatívoktól (például amikor a testeket villamosítják). A mágnes pólusait azonban nem lehet szétválasztani: ha a mágnest két részre vágod, akkor a vágási ponton is megjelennek a pólusok, és a mágnes két, egymással ellentétes pólusú mágnesre bomlik (pontosan ugyanabban az irányban) úgy, mint az eredeti mágnes pólusai).

Szóval a mágnesek mindig bipoláris, csak formában léteznek dipólusok. Elszigetelt mágneses pólusok (ún mágneses monopólusok- az elektromos töltés analógjai) a természetben nem léteznek (mindenesetre kísérletileg még nem észlelték őket). Talán ez a leglenyűgözőbb aszimmetria az elektromosság és a mágnesesség között.

Az elektromosan töltött testekhez hasonlóan a mágnesek is hatnak az elektromos töltésekre. A mágnes azonban csak rá hat mozgó díj; Ha a töltés nyugalomban van a mágneshez képest, akkor nem hat mágneses erő a töltésre. Éppen ellenkezőleg, egy villamosított test bármilyen töltésre hat, függetlenül attól, hogy nyugalomban van-e vagy mozgásban van.

A rövid hatótávolságú cselekvés elméletének modern koncepciói szerint a mágnesek kölcsönhatása keresztül megy végbe mágneses mező Egy mágnes ugyanis mágneses teret hoz létre a környező térben, amely egy másik mágnesre hat, és látható vonzást vagy taszítást okoz ezeknek a mágneseknek.

Példa a mágnesre mágneses tű iránytű. A mágneses tű segítségével meg lehet ítélni a mágneses tér jelenlétét a tér adott tartományában, valamint a tér irányát.

A Föld bolygónk egy óriási mágnes. A Föld földrajzi északi pólusától nem messze található a déli mágneses pólus. Ezért az iránytű tű északi vége a Föld déli mágneses pólusa felé fordulva a földrajzi északra mutat. Valójában ezért keletkezett a mágnes „északi pólusának” a neve.

Mágneses erővonalak

Emlékezünk rá, hogy az elektromos teret kis próbatöltések segítségével vizsgálják, amelyek alapján meg lehet ítélni a tér nagyságát és irányát. A teszttöltés analógja mágneses tér esetén egy kis mágneses tű.

Például, ha behelyezi, geometriai képet kaphat a mágneses mezőről különböző pontokat terek nagyon kicsi iránytű tűk. A tapasztalat azt mutatja, hogy a nyilak bizonyos vonalak mentén sorakoznak majd – az ún mágneses erővonalak. Határozzuk meg ezt a fogalmat a formában következő három pontokat.

1. Mágneses erővonalak, vagy mágneses erővonalak- ezek olyan irányított vonalak a térben, amelyek a következő tulajdonsággal rendelkeznek: az ilyen vonal minden pontjában elhelyezett kis iránytű tangenciálisan irányul erre a vonalra.

2. A mágneses erővonal iránya az iránytűk északi végeinek iránya, amelyek ennek a vonalnak a pontjain találhatók.

3. Minél vastagabbak a vonalak, annál erősebb a mágneses tér a tér adott régiójában..

Az iránytű tűk szerepét a vasreszelék sikeresen betölthetik: a mágneses térben a kis reszelékek mágneseződnek, és pontosan úgy viselkednek, mint a mágneses tűk.

Szóval vasreszeléket öntenek körbe állandómágnes, körülbelül a következő mágneses erővonalak mintázatát fogjuk látni (1. ábra).

Rizs. 1. Állandó mágneses tér

A mágnes északi pólusa kékkel és betűvel van jelölve; a déli pólus - pirossal és a betűvel . Vegye figyelembe, hogy a térvonalak kilépnek a mágnes északi pólusából, és belépnek a déli pólusba, mivel az iránytű tű északi vége a mágnes déli pólusára mutat.

Oersted tapasztalata

Bár elektromos és mágneses jelenségek az ókor óta ismerték az emberek, nincs kapcsolat közöttük hosszú idő nem figyelték meg. Az elektromosság és a mágnesesség kutatása több évszázadon keresztül párhuzamosan és egymástól függetlenül folyt.

Arra a figyelemre méltó tényre, hogy az elektromos és a mágneses jelenségek valójában kapcsolatban állnak egymással, először 1820-ban fedezték fel Oersted híres kísérletében.

Az Oersted-féle kísérlet sémája az 1. ábrán látható. 2 (kép az rt.mipt.ru webhelyről). A mágnestű (és - a nyíl északi és déli pólusa) felett egy áramforráshoz csatlakoztatott fémvezető található. Ha lezárja az áramkört, akkor a nyíl merőlegesen fordul a vezetőre!
Ez az egyszerű kísérlet közvetlenül az elektromosság és a mágnesesség kapcsolatára mutatott rá. Az Oersted tapasztalatait követő kísérletek szilárdan a következő mintát erősítették meg: a mágneses mezőt elektromos áramok hozzák létre, és az áramokra hat.

Rizs. 2. Oersted kísérlete

Az árammal működő vezető által generált mágneses mező vonalainak képe a vezető alakjától függ.

Egyenes vezeték mágneses tere árammal

Az áramot hordozó egyenes vezeték mágneses erővonalai koncentrikus körök. Ezeknek a köröknek a középpontja a vezetéken fekszik, síkjaik pedig merőlegesek a vezetékre (3. ábra).

Rizs. 3. Egyenáramú vezeték mezeje

Az egyenáramú mágneses erővonalak irányának meghatározására két alternatív szabály létezik.

óramutató szabály. A mezővonalak az óramutató járásával ellentétes irányba haladnak, ha nézzük, így az áram felénk folyik..

csavaros szabály(vagy gimlet szabály, vagy dugóhúzó szabály- ez közelebb áll valakihez ;-)). A mezővonalak oda mennek, ahol a csavart (hagyományos jobbmenetes) el kell forgatni, hogy a menet mentén az áram irányába mozogjon.

Használja azt a szabályt, amelyik a legjobban megfelel Önnek. Jobb, ha megszokja az óramutató járásával megegyező irányú szabályt – később maga is látni fogja, hogy univerzálisabb és könnyebben használható (majd hálásan emlékszik rá az első évben, amikor analitikus geometriát tanul).

ábrán 3, valami új is megjelent: ez egy vektor, amit ún mágneses tér indukció, vagy mágneses indukció. A mágneses indukciós vektor az intenzitásvektor analógja elektromos mező: ő szolgál teljesítmény jellemző mágneses tér, amely meghatározza azt az erőt, amellyel a mágneses tér a mozgó töltésekre hat.

A mágneses térben fellépő erőkről később lesz szó, de egyelőre csak annyit jegyezzünk meg, hogy a mágneses tér nagyságát és irányát a mágneses indukciós vektor határozza meg. A tér minden pontjában a vektor ugyanabba az irányba van irányítva, mint az iránytű e pontban elhelyezett tűjének északi vége, nevezetesen a mező irányvonalának érintője ennek a vonalnak az irányában. A mágneses indukció mértéke teslach(Tl).

Mint az elektromos tér esetében, a mágneses tér indukciójához, szuperpozíció elve. Ez abban rejlik, hogy Az adott ponton különböző áramok által létrehozott mágneses mezők indukcióját vektorosan hozzáadjuk, és a kapott mágneses indukció vektorát adjuk meg:.

Egy tekercs mágneses tere árammal

Vegyünk egy kör alakú tekercset, amelyen keresztül egyenáram kering. Az ábrán nem mutatjuk be az áramot létrehozó forrást.

A kanyarunk mezőjének vonalainak képe megközelítőleg a következő alakú lesz (4. ábra).

Rizs. 4. A tekercs mezeje árammal

Fontos lesz, hogy meg tudjuk határozni, melyik féltérbe (a tekercs síkjához viszonyítva) irányul a mágneses tér. Ismét két alternatív szabályunk van.

óramutató szabály. A mezővonalak oda mennek, onnan nézve, ahonnan az áram az óramutató járásával ellentétes irányban kering.

csavaros szabály. A térvonalak oda mennek, ahol a csavar (hagyományos jobbmenettel) elmozdulna, ha az áram irányába forgatják.

Mint látható, az áram és a mező szerepe felcserélődik - összehasonlítva ezen szabályok egyenáram esetén megfogalmazott megfogalmazásával.

Egy tekercs mágneses tere árammal

Tekercs kiderül, ha szorosan, tekercs a tekercs, tekerje fel a vezetéket egy kellően hosszú spirálba (5. ábra - kép az en.wikipedia.org webhelyről). A tekercsnek több tíz, száz vagy akár több ezer fordulata is lehet. A tekercset is hívják szolenoid.

Rizs. 5. Tekercs (szolenoid)

Egy fordulat mágneses tere, mint tudjuk, nem tűnik túl egyszerűnek. Mezők? a tekercs egyes menetei egymásra vannak helyezve, és úgy tűnik, hogy az eredmény nagyon zavaros lesz. Ez azonban nem így van: egy hosszú tekercs mezője váratlanul egyszerű szerkezetű (6. ábra).

Rizs. 6. tekercs mező árammal

Ezen az ábrán a tekercsben az óramutató járásával ellentétes irányba halad az áram, ha balról nézzük (ez akkor történik meg, ha az 5. ábrán a tekercs jobb vége az áramforrás „pluszához”, a bal vége pedig az áramforráshoz csatlakozik. a „mínusz”). Látjuk, hogy a tekercs mágneses tere két jellemző tulajdonsággal rendelkezik.

1. A tekercs belsejében, a széleitől távol, a mágneses tér van homogén: minden pontban a mágneses indukciós vektor nagysága és iránya azonos. A mezővonalak párhuzamos egyenesek; csak a tekercs szélei közelében hajlanak meg, amikor kimennek.

2. A tekercsen kívül a mező nullához közelít. Minél több fordulat van a tekercsben, annál gyengébb a mező rajta kívül.

Vegyük észre, hogy egy végtelenül hosszú tekercs egyáltalán nem bocsát ki teret: a tekercsen kívül nincs mágneses tér. Egy ilyen tekercsen belül a mező mindenhol egységes.

Nem emlékeztet semmire? A tekercs a kondenzátor "mágneses" megfelelője. Emlékszel, hogy a kondenzátor homogént hoz létre elektromos mező, amelynek vonalai csak a lemezek szélei közelében hajlottak, és a kondenzátoron kívül a mező nullához közeli; a végtelen lemezes kondenzátor egyáltalán nem engedi ki a mezőt, és a mező mindenhol egységes benne.

És most - a fő megfigyelés. Hasonlítsa össze a tekercsen kívüli mágneses erővonalak képét (6. ábra) a 2. ábrán látható mágnes erővonalaival. egy . Ez ugyanaz, nem? És most elérkeztünk egy olyan kérdéshez, amely valószínűleg már régen felmerült benned: ha egy mágneses mezőt áramok generálnak és az áramokra hat, akkor mi az oka annak, hogy egy állandó mágnes közelében mágneses tér jelenik meg? Végül is ez a mágnes nem tűnik áramvezetőnek!

Ampère hipotézise. Elemi áramok

Eleinte úgy gondolták, hogy a mágnesek kölcsönhatása a pólusokon koncentrálódó speciális mágneses töltéseknek köszönhető. De az elektromossággal ellentétben senki sem tudta elkülöníteni a mágneses töltést; végül is, mint már említettük, nem lehetett külön megszerezni a mágnes északi és déli pólusát - a pólusok mindig párban vannak a mágnesben.

A mágneses töltésekkel kapcsolatos kételyeket Oersted tapasztalata fokozta, amikor kiderült, hogy a mágneses teret elektromos áram hozza létre. Ezenkívül kiderült, hogy bármely mágneshez kiválasztható egy megfelelő konfigurációjú áramú vezető úgy, hogy ennek a vezetőnek a tere egybeesik a mágnes mezőjével.

Ampere merész hipotézist állított fel. Nincsenek mágneses töltések. A mágnes működését a benne lévő zárt elektromos áramok magyarázzák..

Mik ezek az áramlatok? Ezek elemi áramok keringenek az atomokban és molekulákban; az elektronok atomi pályán való mozgásához kapcsolódnak. Bármely test mágneses tere ezen elemi áramok mágneses mezőiből áll.

Az elemi áramok egymáshoz képest véletlenszerűen helyezkedhetnek el. Ekkor a mezőik kioltják egymást, és a test nem mutat mágneses tulajdonságokat.

De ha az elemi áramok koordináltak, akkor mezőik, összeadva, erősítik egymást. A test mágnessé válik (7. ábra; a mágneses tér felénk, a mágnes északi pólusa is felénk irányul).

Rizs. 7. Elemi mágnesáramok

Ampere elemi áramokra vonatkozó hipotézise tisztázta a mágnesek tulajdonságait, a mágnes hevítése és rázása tönkreteszi elemi áramainak elrendezését, ill. mágneses tulajdonságok gyengüljön. Nyilvánvalóvá vált a mágnespólusok szétválaszthatatlansága: a mágnes elvágásának helyén ugyanazokat az elemi áramokat kapjuk a végén. A test mágneses térben való mágnesezhetőségét a megfelelően „forduló” elemi áramok összehangolt elrendezése magyarázza (a köráram mágneses térben történő forgását a következő lapon olvashatja).

Ampère hipotézise helyesnek bizonyult – mutatkozott meg további fejlődés fizika. Az elemi áramok fogalma az atomelmélet szerves részévé vált, amelyet már a huszadik században - csaknem száz évvel Ampère briliáns sejtése után - fejlesztettek ki.

Már a VI. IDŐSZÁMÍTÁSUNK ELŐTT. Kínában ismert volt, hogy egyes ércek képesek vonzani egymást és a vastárgyakat. Ilyen ércek darabjait a kisázsiai Magnesia város közelében találták, így kapták a nevet mágnesek.

Mi a kölcsönhatás a mágnes és a vastárgyak között? Emlékezzünk vissza, miért vonzzák az elektromos testeket? Mert egy elektromos töltés közelében az anyag sajátos formája képződik - elektromos tér. A mágnes körül van egy hasonló anyagforma, de ennek más az eredete (elvégre az érc elektromosan semleges), ún. mágneses mező.

A mágneses tér vizsgálatához egyenes vagy patkó alakú mágneseket használnak. A mágnes bizonyos helyeinek a legnagyobb vonzó hatása van, ezeket nevezik pólusok(Észak és Dél). Az ellentétes mágneses pólusok vonzzák, a pólusokhoz hasonlóan taszítják.

A mágneses tér teljesítménykarakterisztikájához használja a mágneses tér indukciós vektor B. A mágneses mező grafikusan ábrázolható erővonalak segítségével ( mágneses indukciós vonalak). A sorok zártak, nincs se elejük, se vége. A hely, ahonnan a mágneses vonalak kijönnek, az északi pólus (északi), a mágneses vonalak belépnek a déli pólusba (déli).

A mágneses teret vasreszelékkel lehet "láthatóvá" tenni.

Az áramvezető mágneses tere

És most mit találtunk Hans Christian Oerstedés André Marie Ampère 1820-ban. Kiderült, hogy mágneses tér nemcsak a mágnes körül létezik, hanem minden árammal rendelkező vezető körül is. Bármely vezeték, például egy lámpa vezetéke, amelyen elektromos áram folyik, mágnes! Egy árammal rendelkező vezeték kölcsönhatásba lép egy mágnessel (próbáljon iránytűt hozni hozzá), két árammal rendelkező vezeték kölcsönhatásba lép egymással.

Az egyenáramú mágneses tér erővonalai a vezető körüli körök.

A mágneses indukciós vektor iránya

A mágneses tér iránya egy adott pontban úgy határozható meg, mint az az irány, amely az adott pontra helyezett iránytűtű északi pólusát jelzi.

A mágneses indukció vonalainak iránya a vezetőben folyó áram irányától függ.

Az indukciós vektor irányát a szabály határozza meg átfúr vagy uralkodni jobb kéz.

Mágneses indukciós vektor

Ez egy vektormennyiség, amely a mező erőhatásait jellemzi.

Egy végtelen egyenes vonalú vezető mágneses terének indukciója, amelynek árama tőle r távolságra van:

Mágneses tér indukciója egy r sugarú vékony körtekercs közepén:

Mágneses tér indukció szolenoid(egy tekercs, amelynek menetei egy irányban sorba vannak kapcsolva):

Szuperpozíció elve

Ha a tér egy adott pontjában a mágneses teret több térforrás hozza létre, akkor a mágneses indukció az egyes mezők indukcióinak vektorösszege külön-külön

A Föld nem csak egy nagy negatív töltés és egy elektromos tér forrása, de ugyanakkor bolygónk mágneses tere is hasonló egy óriási direkt mágnes teréhez.

A földrajzi dél közel áll a mágneses északhoz, a földrajzi észak pedig a mágneses délhez. Ha az iránytűt a Föld mágneses mezőjébe helyezzük, akkor az északi nyíl a mágneses indukció vonalai mentén a déli mágneses pólus irányába mutat, vagyis megmondja, hol található a földrajzi észak.

A földi mágnesesség jellemző elemei nagyon lassan változnak az idő múlásával - világi változások. Mágneses viharok azonban időnként előfordulnak, amikor a Föld mágneses tere több órán keresztül erősen torzul, majd fokozatosan visszatér a korábbi értékekhez. Egy ilyen drasztikus változás kihat az emberek jólétére.

A Föld mágneses tere egy „pajzs”, amely bolygónkat eltakarja a világűrből behatoló részecskék ellen („napszél”). A mágneses pólusok közelében a részecskeáramlások sokkal közelebb kerülnek a Föld felszínéhez. Erőteljes napkitörések során a magnetoszféra deformálódik, és ezek a részecskék átjuthatnak a légkör felső rétegeibe, ahol gázmolekulákkal ütközve aurórákat képeznek.

A mágneses filmen lévő vas-dioxid részecskék a felvételi folyamat során jól mágneseződnek.

A maglev vonatok súrlódás nélkül siklanak a felszínen. A vonat akár 650 km/órás sebességre is képes.

Az agy munkáját, a szív lüktetését elektromos impulzusok kísérik. Ebben az esetben gyenge mágneses tér keletkezik a szervekben.

Mágneses mező, mi az? - különleges fajtaügy;
Hol létezik? - mozgó elektromos töltések körül (beleértve az áramvezetőt is)
Hogyan lehet felfedezni? - mágnestűvel (vagy vasreszelékkel) vagy áramvezetőre hatva.

Oersted tapasztalata:

A mágneses tű elfordul, ha elektromosság kezd átfolyni a vezetőn. jelenlegi, mert Egy áramvezető vezeték körül mágneses mező képződik.

Két vezető kölcsönhatása árammal:

Minden áramvezető vezetőnek saját mágneses tere van körülötte, amely bizonyos erővel hat a szomszédos vezetőre.

Az áram irányától függően a vezetők vonzhatják vagy taszíthatják egymást.

emlékezzen a múltra tanév:

MÁGNESES VONALOK (vagy más módon mágneses indukciós vonalak)

Hogyan ábrázoljunk mágneses teret? - mágneses vonalak segítségével;
Mágneses vonalak, mi ez?

Ezek képzeletbeli vonalak, amelyek mentén mágneses tűket helyeznek mágneses térbe. A mágneses vonalak a mágneses tér bármely pontján keresztül húzhatók, irányuk van és mindig zártak.

Gondolj vissza az elmúlt tanévre:

INHOMOGÉN MÁGNESES TÉR

Az inhomogén mágneses tér jellemzői: a mágneses vonalak görbültek, a mágneses vonalak sűrűsége eltérő, az erő, amellyel a mágneses tér hat a mágnestűre, a tér különböző pontjain nagyságrendben és irányban eltérő.

Hol létezik inhomogén mágneses tér?

Egyenes áramvezető vezeték körül;

A rúdmágnes körül;

A mágnesszelep körül (tekercsek árammal).

HOMOGÉN MÁGNESES TÉR

A homogén mágneses tér jellemzői: a mágneses vonalak párhuzamos egyenesek, a mágneses vonalak sűrűsége mindenhol azonos; az erő, amellyel a mágneses tér a mágnestűre hat, a tér minden pontján azonos nagyságrendű.

Hol létezik egyenletes mágneses tér?
- a rúdmágnes belsejében és a mágnesszelep belsejében, ha annak hossza jóval nagyobb, mint az átmérő.

ÉRDEKES

A vas és ötvözeteinek erősen mágnesezettsége megszűnik, ha magas hőmérsékletre hevítik. A tiszta vas elveszti ezt a képességét, ha 767 °C-ra hevítik.

Erőteljes mágnesek, amelyet számos modern termékben használnak, befolyásolhatja a szívritmus-szabályozók és a beültetett szívkészülékek teljesítményét szívbetegeknél. A közönséges vas- vagy ferritmágnesek, amelyek könnyen megkülönböztethetők tompa szürke színükről, csekély szilárdságúak és nem jelentenek gondot.
Az utóbbi időben azonban nagyon erős mágnesek- ragyogó ezüst színű és neodímium, vas és bór ötvözete. Az általuk létrehozott mágneses tér nagyon erős, ezért széles körben használják számítógéplemezekben, fejhallgatókban és hangszórókban, valamint játékokban, ékszerekben, sőt ruházatban is.

Egyszer Mallorca fővárosának útjain megjelent a "La Rolain" francia katonai hajó. Állapota olyan nyomorúságos volt, hogy a hajó alig érte el magától a kikötőhelyet.Amikor francia tudósok, köztük a huszonkét éves Arago felszálltak a hajóra, kiderült, hogy a hajót villámcsapás pusztította el. Amíg a bizottság a hajót vizsgálta, fejcsóválva a kiégett árbocok és felépítmények láttán, Arago az iránytűekhez sietett, és látta, amit várt: az iránytű tűi különböző irányokba mutatnak...

Egy évvel később egy Algír közelében lezuhant genovai hajó maradványai között ásva Arago felfedezte, hogy az iránytű tűi lemágnesezve voltak. A hajó délnek tartott, a sziklák felé, egy villámcsapástól sújtott mágneses iránytűtől megtévesztve.

V. Karcev. Mágnes három évezreden át.

A mágneses iránytűt Kínában találták fel.
A karavánok már 4000 évvel ezelőtt magukkal vitték agyagedénytés "többet vigyázott rá az úton, mint az összes drága rakományodra". Ebben a folyadék felszínén egy fa úszón fektessen egy vasat szerető követ. Megfordulhatott, és állandóan dél felé mutatott az utazókra, ami a Nap hiányában a kutakhoz segítette őket.
Korunk elején a kínaiak megtanulták, hogyan lehet mesterséges mágneseket készíteni vastű mágnesezésével.
És csak ezer évvel később az európaiak elkezdtek mágnesezett iránytűt használni.

A FÖLD MÁGNESES TERE

A Föld egy nagy állandó mágnes.
A déli mágneses pólus, bár földi mércével mérve, az Északi Földrajzi Sark közelében található, mégis körülbelül 2000 km választja el őket egymástól.
A Föld felszínén vannak olyan területek, ahol a saját mágneses terét erősen torzítja a kis mélységben előforduló vasércek mágneses tere. Az egyik ilyen terület a Kurszki régióban található Kurszk mágneses anomália.

A Föld mágneses mezejének mágneses indukciója csak körülbelül 0,0004 Tesla.
___

A Föld mágneses mezejét a megnövekedett naptevékenység befolyásolja. Körülbelül 11,5 évente egyszer annyira megnő, hogy megszakad a rádiókommunikáció, romlik az emberek és az állatok közérzete, és az iránytű tűi kiszámíthatatlanul kezdenek „táncolni” egyik oldalról a másikra. Ilyenkor azt mondják, hogy mágneses vihar jön. Általában néhány órától több napig tart.

A Föld mágneses tere időről időre változtatja az orientációját, ami egyrészt világi fluktuációt (5-10 ezer évig tart), másrészt teljesen átirányít, i.e. mágneses pólusok megfordítása (millió évenként 2-3 alkalommal). Erre utal a távoli korszakok üledékes és vulkáni kőzetekben "befagyott" mágneses tere. A geomágneses tér viselkedése nem nevezhető kaotikusnak, egyfajta "ütemezésnek" engedelmeskedik.

A geomágneses tér irányát és nagyságát a Föld magjában zajló folyamatok határozzák meg. A belső szilárd mag által meghatározott jellemző polaritásváltási idő 3-5 ezer év, a külső folyékony mag által meghatározott jellemző polaritásváltási idő körülbelül 500 év. Ezek az idők megmagyarázhatják a geomágneses mező megfigyelt dinamikáját. Számítógépes modellezés figyelembe véve a különféle földön belüli folyamatokat, mintegy 5 ezer év alatt megmutatta a mágneses tér megfordulásának lehetőségét.

MÁGNESEKKEL FÓKUSZÁL

A híres orosz illuzionista, Gamuletsky 1842-ig létező "varázstemploma, avagy Gamuletsky de Coll úr mechanikus, optikai és fizikai szekrénye" többek között arról vált híressé, hogy a lépcsőn felkapaszkodó látogatókat a kandelábereket és a szőnyegekkel borított szőnyegeket még messziről észre lehetett venni felső platform lépcső, természetes emberi növekedésből készült, aranyozott angyalfigura, amely vízszintes helyzetben lebegett az irodaajtó felett anélkül, hogy felfüggesztették volna, vagy megtámasztották volna. Mindenki megbizonyosodhatott arról, hogy a figurának nincs támasztéka. Amikor a látogatók beléptek az emelvényre, az angyal felemelte a kezét, a szájához emelte a kürtöt, és a legtermészetesebb módon mozgatta az ujjait. Gamuletsky elmondta, tíz éven át azon dolgozom, hogy megtaláljam a mágnes és a vas pontját és súlyát, hogy az angyalt a levegőben tarthassuk. A vajúdáson kívül rengeteg pénzt használtam erre a csodára.

A középkorban a fából készült, úgynevezett "engedelmes halak" igen gyakori illúziószámok voltak. Úsztak a medencében, és engedelmeskedtek a bűvész legcsekélyebb kézmozdulatának, amitől minden lehetséges irányba megmozdultak. A trükk titka rendkívül egyszerű volt: a bűvész ujjába mágnest rejtettek, a halak fejébe pedig vasdarabokat helyeztek.
Időben közelebb álltak hozzánk az angol Jonas manipulációi. Aláírási száma: Jonas meghívott néhány nézőt, hogy tegyék le az órát az asztalra, majd anélkül, hogy megérintette volna az órát, önkényesen megváltoztatta a mutatók helyzetét.
Egy ilyen ötlet modern kiviteli alakja a villanyszerelők által jól ismert elektromágneses tengelykapcsolók, amelyek segítségével a motortól valamilyen akadály, például fal által elválasztott eszközöket lehet forgatni.

A 19. század 80-as éveinek közepén pletyka söpört végig a tudós elefántról, aki nemcsak összeadni és kivonni tudott, de még sokszorozni is, osztani és kivonni a gyökereket. Ez a következő módon történt. A kiképző például megkérdezte az elefánttól: "Mi az a hét nyolc?" Az elefánt előtt volt egy tábla számokkal. A kérdés után az elefánt felvette a mutatót, és magabiztosan mutatta az 56-os számot. Ugyanígy történt az osztás és a kivonás is. négyzetgyök. A trükk elég egyszerű volt: a táblán minden szám alatt egy kis elektromágnes volt elrejtve. Amikor az elefántnak kérdést tettek fel, áramot vezettek egy mágnes tekercsére, amely a helyes választ jelentette. Az elefánt törzsében lévő vasmutató maga is a megfelelő számhoz vonzódott. A válasz automatikusan jött. A tréning egyszerűsége ellenére a trükk titkát sokáig nem lehetett megfejteni, és a „tanult elefánt” óriási sikert aratott.

Kétségtelen, hogy a mágneses erővonalakat ma már mindenki ismeri. Legalább még az iskolában is megmutatkoznak a fizikaórákon. Emlékszel arra, hogy a tanár egy állandó mágnest (vagy akár kettőt, a pólusuk helyzetét kombinálva) egy papírlap alá helyezett, és ráöntötte a munkaügyi oktatóteremben vett fémreszeléket? Teljesen egyértelmű, hogy a fémet a lapon kellett tartani, de valami furcsa volt megfigyelhető - jól láthatóak a vonalak, amelyek mentén fűrészpor sorakozott. Figyeljük meg – nem egyenletesen, hanem csíkosan. Ezek a mágneses erővonalak. Vagy inkább a megnyilvánulásuk. Mi történt akkor és mivel magyarázható?

Kezdjük messziről. Velünk együtt a látható fizikai világban egy különleges anyagfaj él együtt - egy mágneses tér. Interakciót biztosít a mozgások között elemi részecskék vagy nagyobb testekkel elektromos töltés vagy természetes elektromos, és nem csak egymással kapcsolatban vannak, hanem gyakran maguk is generálnak. Például egy dróthordó elektromosság mágneses teret hoz létre maga körül. Ennek a fordítottja is igaz: a váltakozó mágneses mezők hatására egy zárt vezető áramkörön töltéshordozók mozgása jön létre. Ez utóbbi tulajdonságot olyan generátorokban használják, amelyek minden fogyasztót elektromos energiával látnak el. Az elektromágneses mezők szembetűnő példája a fény.

A mágneses tér erővonalai a vezető körül forognak, vagy ami szintén igaz, irányított mágneses indukcióvektor jellemzi. A forgásirányt a kardánszabály határozza meg. A jelzett vonalak megegyezésből származnak, mivel a mező minden irányban egyenletesen terül el. A helyzet az, hogy végtelen számú vonalként ábrázolható, amelyek közül néhánynak kifejezettebb a feszültsége. Ez az oka annak, hogy néhány „vonal” egyértelműen nyomon követhető és fűrészpor. Érdekes módon a mágneses tér erővonalai soha nem szakadnak meg, így nem lehet egyértelműen megmondani, hol a kezdet és hol a vég.

Állandó mágnes (vagy hasonló elektromágnes) esetén mindig két pólus kapott konvencionális nevekÉszak és Dél. Az ebben az esetben említett vonalak mindkét pólust összekötő gyűrűk és oválisok. Néha ezt egymásra ható monopólusokkal írják le, de ekkor egy olyan ellentmondás támad, amely szerint a monopólusok nem választhatók szét. Vagyis a mágnes felosztására tett kísérlet több bipoláris részt eredményez.

Nagyon érdekesek az erővonalak tulajdonságai. A folytonosságról már beszéltünk, de gyakorlati érdeklődésre tart számot a vezetőben elektromos áram létrehozásának képessége. Ennek jelentése a következő: ha a vezető áramkört vonalak keresztezik (vagy maga a vezető mozog mágneses térben), akkor az anyag atomjainak külső pályáján lévő elektronok többletenergiát kapnak, lehetővé téve számukra. önálló irányított mozgás megkezdésére. Elmondható, hogy a mágneses tér mintha „kiütné” a töltött részecskéket kristályrács. Ezt a jelenséget elnevezték elektromágneses indukcióés jelenleg az elsődleges megszerzésének fő módja elektromos energia. Michael Faraday angol fizikus fedezte fel kísérleti úton 1831-ben.

A mágneses terek tanulmányozása már 1269-ben elkezdődött, amikor P. Peregrine felfedezte a gömb alakú mágnes kölcsönhatását acéltűkkel. Majdnem 300 évvel később W. G. Colchester felvetette, hogy ő maga egy hatalmas mágnes, két pólussal. Ezenkívül a mágneses jelenségeket olyan híres tudósok tanulmányozták, mint Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein stb.

Mágneses mező - erő terület , mozgó elektromos töltésekre és testekre ható mágneses pillanatban, függetlenül a mozgás állapotától;mágneses az elektromágneses alkotóeleme mezőket .

A mágneses erővonalak képzeletbeli vonalak, amelyek érintői a mező minden pontjában egybeesnek a mágneses indukciós vektorral.

Mágneses térre a szuperpozíció elve érvényes: a tér minden pontjában a mágneses indukció vektora B∑ → B∑→ezen a ponton az összes mágneses mező forrása egyenlő a mágneses indukciós vektorok vektorösszegével bk→ Bk→ezen a ponton az összes mágneses mező által létrehozott forrás:

28. Biot-Savart-Laplace törvénye. Teljes hatályos törvény.

Biot Savart Laplace törvényének megfogalmazása a következő: Ha áthalad egyenáram vákuumban zárt hurok mentén, a huroktól r0 távolságra lévő pontban a mágneses indukció a következő formában lesz.

ahol az áramkörben áramolok

gamma-kontúr, amely mentén az integráció megtörténik

r0 tetszőleges pont

Teljes hatályos törvény ez a törvény a mágneses térerősség-vektor és az áram keringésére vonatkozik.

A mágneses térerősség vektor keringése az áramkör mentén egyenlő az ezen áramkör által lefedett áramok algebrai összegével.

29. Egy vezető mágneses tere árammal. A köráram mágneses nyomatéka.

30. Mágneses tér hatása árammal rendelkező vezetőre. Ampere törvénye. Az áramok kölcsönhatása .

F = B I l sinα ,

ahol α - a mágneses indukció és az áram vektorai közötti szög,B - mágneses tér indukció,én - áram a vezetőben,l - vezeték hossza.

Az áramok kölcsönhatása. Ha két vezeték van az egyenáramú áramkörben, akkor: A szorosan egymás mellett sorba kapcsolt párhuzamos vezetékek taszítják egymást. A párhuzamosan kapcsolt vezetők vonzzák egymást.

31. Elektromos és mágneses mezők hatása mozgó töltésre. Lorentz erő.

Lorentz erő - Kényszerítés, amellyel elektromágneses mező a klasszikus (nem kvantum) szerint elektrodinamika jár el pont töltött részecske. Néha a Lorentz-erőt a sebességgel mozgó mozgásra ható erőnek nevezik díj csak oldalról mágneses mező, gyakran a teljes erőt – az elektromágneses térből általában , más szóval oldalról elektromos és mágneses mezőket.

32. Mágneses tér hatása az anyagra. Dia-, para- és ferromágnesek. Mágneses hiszterézis.

B= B 0 + B 1

ahol B⃗ B → - mágneses tér indukciója az anyagban; B⃗ 0 B→0 - mágneses tér indukció vákuumban, B⃗ 1 B→1 - az anyag mágnesezettsége miatt létrejött tér mágneses indukciója.

Olyan anyagok, amelyek mágneses permeabilitása valamivel kisebb, mint egység (μ< 1), называются diamágnesek, valamivel nagyobb, mint egy (μ > 1) - paramágnesek.

ferromágnes - az az anyag vagy anyag, amelyben a jelenséget megfigyelik ferromágnesesség, azaz a spontán mágnesezés megjelenése Curie-hőmérséklet alatti hőmérsékleten.

Mágneses hiszterézis - jelenség függőségek vektor mágnesezés és vektor mágneses mezőket ban ben anyag nem csak tól től csatolt külső mezőket, de és tól től háttér ezt a mintát