A mágneses tér ugyanaz. Az elektromágneses hullámok tulajdonságai

Nézzük meg együtt, mi az a mágneses tér. Hiszen sokan egész életükben ezen a területen élnek, és nem is gondolnak rá. Ideje megjavítani!

Mágneses mező

Mágneses mező – különleges fajtaügy. Mozgás közbeni cselekvésben nyilvánul meg elektromos töltésekés olyan testek, amelyek saját mágneses nyomatékkal rendelkeznek (állandó mágnesek).

Fontos: a mágneses tér nem hat az álló töltésekre! Mágneses mezőt elektromos töltések mozgatása vagy időbeni változása is létrehoz elektromos mező, vagy az elektronok mágneses momentumai az atomokban. Vagyis minden vezeték, amelyen áram folyik, szintén mágnessé válik!

Egy test, amelynek saját mágneses tere van.

A mágnesnek északi és déli pólusa van. Az "északi" és a "déli" megjelölés csak a kényelem kedvéért van megadva (pluszként és mínuszként az elektromosságban).

A mágneses mezőt a erő mágneses vonalak. Az erővonalak folytonosak és zártak, irányuk mindig egybeesik a térerők irányával. Ha fémforgácsok vannak szétszórva egy állandó mágnes körül, a fémrészecskék tiszta képet fognak mutatni. erővonalak az északról kilépő és a déli pólusba belépő mágneses mező. A mágneses tér grafikus jellemzői - erővonalak.

A mágneses tér jellemzői

A mágneses tér fő jellemzői a következők mágneses indukció, mágneses fluxus és mágneses permeabilitás. De beszéljünk mindent sorban.

Azonnal megjegyezzük, hogy a rendszerben minden mértékegység adott SI.

Mágneses indukció B – vektor fizikai mennyiség, amely a mágneses tér fő teljesítményjellemzője. Betűvel jelölve B . A mágneses indukció mértékegysége Tesla (Tl).

A mágneses indukció azt jelzi, hogy milyen erős egy tér, meghatározva azt az erőt, amellyel a töltésre hat. Ezt az erőt ún Lorentz erő.

Itt q - töltés, v - sebessége mágneses térben, B - indukció, F az a Lorentz-erő, amellyel a mező hat a töltésre.

F- fizikai mennyiség, amely megegyezik a mágneses indukció szorzatával a kontúr területe és az indukciós vektor közötti koszinusz és a kontúr síkjának normálja között, amelyen az áramlás áthalad. A mágneses fluxus a mágneses mező skaláris jellemzője.

Azt mondhatjuk, hogy a mágneses fluxus az egységnyi területen áthatoló mágneses indukciós vonalak számát jellemzi. A mágneses fluxust mértékegységben mérik Weberach (WB).

Mágneses permeabilitás a közeg mágneses tulajdonságait meghatározó együttható. Az egyik paraméter, amelytől a mágneses tér indukciója függ, a mágneses permeabilitás.

Bolygónk több milliárd éve hatalmas mágnes. A Föld mágneses mezejének indukciója a koordinátáktól függően változik. Az Egyenlítőnél ez körülbelül 3,1-szerese a Tesla mínusz ötödik hatványának. Emellett vannak mágneses anomáliák, ahol a tér értéke és iránya jelentősen eltér a szomszédos területektől. A bolygó egyik legnagyobb mágneses anomáliája Kurszkés Brazil mágneses anomália.

A Föld mágneses mezejének eredete máig rejtély a tudósok számára. Feltételezzük, hogy a mező forrása a Föld folyékony fémmagja. A mag mozog, ami azt jelenti, hogy az olvadt vas-nikkel ötvözet mozog, és a töltött részecskék mozgása a mágneses teret létrehozó elektromos áram. A probléma az, hogy ez az elmélet geodinamó) nem magyarázza meg, hogyan tartják stabilan a mezőt.

A Föld egy hatalmas mágneses dipólus. A mágneses pólusok nem esnek egybe a földrajzi pólusokkal, bár közel vannak. Ráadásul a Föld mágneses pólusai mozognak. Elmozdulásukat 1885 óta jegyezték fel. Például az elmúlt száz év során a déli féltekén a mágneses pólus közel 900 kilométerrel eltolódott, és jelenleg a Déli-óceánban van. A sarki félteke pólusa a Jeges-tengeren át a kelet-szibériai mágneses anomália felé halad, mozgási sebessége (2004-es adatok szerint) évente mintegy 60 kilométer volt. Most felgyorsul a pólusok mozgása - átlagosan évente 3 kilométerrel növekszik a sebesség.

Mi a jelentősége számunkra a Föld mágneses mezőjének? Először is, a Föld mágneses tere megvédi a bolygót a kozmikus sugaraktól és a napszéltől. A mélyűrből származó töltött részecskék nem közvetlenül a földre esnek, hanem egy óriási mágnes eltéríti őket, és annak erővonalai mentén mozognak. Így minden élőlény védett a káros sugárzástól.

A Föld története során több ilyen is volt inverziók mágneses pólusok (változásai). Pólus inverzió amikor helyet cserélnek. Utoljára körülbelül 800 ezer éve fordult elő ez a jelenség, és a Föld történetében több mint 400 geomágneses fordulat történt.Egyes tudósok úgy vélik, hogy a mágneses pólusok mozgásának megfigyelt felgyorsulását figyelembe véve a következő pólusváltásnak meg kell történnie. várható a következő pár ezer évben.

Szerencsére századunkban nem várható pólusváltás. Tehát gondolkodhat a kellemesen és élvezheti az életet a Föld jó öreg állandó mezőjében, figyelembe véve a mágneses mező fő tulajdonságait és jellemzőit. És hogy ezt megtehesse, ott vannak szerzőink, akikre bízva a sikerben bízhatja az oktatási gondok egy részét! és egyéb munkákat a linken rendelhetsz.

A Föld mágneses tere

A mágneses tér olyan erőtér, amely mozgó elektromos töltésekre és olyan testekre hat, amelyeknek mágneses momentuma van, függetlenül azok mozgási állapotától.

A makroszkopikus mágneses tér forrásai mágnesezett testek, áramvezető vezetők és mozgó elektromosan töltött testek. Ezeknek a forrásoknak a természete megegyezik: a mágneses tér a töltött mikrorészecskék (elektronok, protonok, ionok) mozgása, valamint saját (spin) mágneses momentuma miatt keletkezik a mikrorészecskékben.

Változó mágneses tér akkor is fellép, ha az elektromos tér idővel megváltozik. Ha viszont a mágneses tér időben változik, elektromos mező. Teljes leírás az elektromos és mágneses mezők kapcsolatában a Maxwell-egyenleteket adják. A mágneses tér jellemzésére gyakran bevezetik az erővonalak (mágneses indukciós vonalak) fogalmát.

A mágneses tér jellemzőinek mérésére és mágneses tulajdonságok anyagokat használnak különféle típusok magnetométerek. A mágneses tér indukciójának mértékegysége a CGS mértékegységrendszerében Gauss (Gs), in nemzetközi rendszer egység (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Az intenzitást oerstedben (Oe) és amperben mérik méterenként (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; mágneses mező energiája - Erg / cm 2 vagy J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Iránytű reagál
a föld mágneses mezejére

A természetben található mágneses mezők mind méretükben, mind hatásukban rendkívül változatosak. A Föld mágneses tere, amely a Föld magnetoszféráját alkotja, 70-80 ezer km távolságig terjed a Nap irányába, és sok millió km-re az ellenkező irányba. A Föld felszínén a mágneses tér átlagosan 50 μT, a magnetoszféra határán ~ 10 -3 G. A geomágneses tér védi a Föld felszínét és a bioszférát a napszél töltött részecskék áramlásától és részben a kozmikus sugaraktól. Magának a geomágneses mezőnek az élőlények élettevékenységére gyakorolt ​​hatását a magnetobiológia vizsgálja. A Föld-közeli térben a mágneses mező mágneses csapdát képez a nagy energiájú töltött részecskék számára - a Föld sugárzási övét. A sugárzónában lévő részecskék jelentős veszélyt jelentenek az űrrepülések során. A Föld mágneses mezejének eredete a vezető konvekciós mozgásaihoz kapcsolódik folyékony anyag a föld magjában.

Az űrhajók segítségével végzett közvetlen mérések kimutatták, hogy a Földhöz legközelebb eső kozmikus testeknek - a Holdnak, a Vénusz és a Mars bolygóknak nincs saját mágneses tere, hasonlóan a Földéhez. Más bolygókról Naprendszer csak a Jupiternek és a jelek szerint a Szaturnusznak van saját mágneses mezője, amely elegendő a bolygómágneses csapdák létrehozásához. A Jupiteren 10 gaussig terjedő mágneses tereket és számos jellegzetes jelenséget (mágneses viharok, szinkrotron rádiósugárzás és egyebek) találtak, ami a mágneses tér jelentős szerepére utal a bolygófolyamatokban.

© Fotó: http://www.tesis.lebedev.ru
Fénykép a Napról
szűk spektrumban

A bolygóközi mágneses tér főként a napszél (a napkorona folyamatosan táguló plazmája) tere. A Föld pályája közelében a bolygóközi mező ~ 10 -4 -10 -5 Gs. A bolygóközi mágneses tér szabályossága a fejlődés miatt megzavaródhat különféle fajták a plazma instabilitása, a lökéshullámok áthaladása és a napkitörések által generált gyors részecskék áramlásának terjedése.

A Napon végbemenő minden folyamatban - kitörések, foltok és kiemelkedések megjelenése, a napkozmikus sugarak születése, a mágneses tér fontos szerepet játszik. A Zeeman-effektuson alapuló mérések azt mutatták, hogy a mágneses tér napfoltok eléri a több ezer gaussot, a kiemelkedéseket ~ 10-100 gauss erősségű mezők tartják (a Nap teljes mágneses mezőjének átlagos értéke ~ 1 gauss).

Mágneses viharok

A mágneses viharok a Föld mágneses terének erős zavarai, amelyek élesen megzavarják a földi mágnesesség elemeinek zökkenőmentes napi lefolyását. A mágneses viharok több órától több napig tartanak, és egyidejűleg figyelhetők meg az egész Földön.

A mágneses viharok általában előzetes, kezdeti és fő fázisból, valamint egy helyreállítási szakaszból állnak. Az előzetes fázisban a geomágneses tér elenyésző változásai figyelhetők meg (főleg a nagy szélességi fokokon), valamint a jellegzetes rövid periódusú téroszcillációk gerjesztése. A kezdeti fázist az egyes mezőkomponensek hirtelen változása jellemzi az egész Földön, a fő fázist pedig a nagy téringadozások és a vízszintes komponens erőteljes csökkenése. A mágneses vihar felépülési fázisában a mező visszatér normál értékére.

A napszél hatása
a Föld magnetoszférájához

A mágneses viharokat a Nap aktív régióiból származó napplazma áramlása okozza, amely a napszélre rakódik. Ezért a mágneses viharok gyakrabban figyelhetők meg a naptevékenység 11 éves ciklusának maximumai közelében. A Földet elérő szoláris plazmaáramlások növelik a magnetoszféra összenyomódását, ami a mágneses vihar kezdeti fázisát idézi elő, és részben behatol a Föld magnetoszférájába. A nagy energiájú részecskék bejutása a Föld felső atmoszférájába és a magnetoszférára gyakorolt ​​hatásuk elektromos áramok keletkezéséhez és felerősödéséhez vezet, amelyek az ionoszféra poláris régióiban érik el a legmagasabb intenzitást, ami az oka a a mágneses aktivitás magas szélességi zónájának jelenléte. A magnetoszférikus-ionoszférikus áramrendszerek változásai a Föld felszínén szabálytalan mágneses zavarok formájában jelentkeznek.

A mikrokozmosz jelenségeiben a mágneses tér szerepe ugyanolyan lényeges, mint a kozmikus léptékben. Ennek oka az összes részecske létezése - az anyag szerkezeti elemei (elektronok, protonok, neutronok), egy mágneses momentum, valamint a mágneses mező hatása a mozgó elektromos töltésekre.

Mágneses terek alkalmazása a tudományban és a technikában. A mágneses tereket általában gyenge (legfeljebb 500 Gs), közepes (500 Gs - 40 kGs), erős (40 kGs - 1 MGs) és szupererős (1 MG feletti) mezőkre osztják. Gyakorlatilag minden elektrotechnika, rádiótechnika és elektronika gyenge és közepes mágneses terek használatán alapul. Gyenge és közepes mágneses mezőket állandó mágnesekkel, elektromágnesekkel, hűtetlen mágnesszelepekkel, szupravezető mágnesekkel lehet elérni.

Mágneses mező források

A mágneses mezők minden forrása felosztható mesterségesre és természetesre. A mágneses tér fő természetes forrásai a Föld saját mágneses tere és a napszél. Minden mesterséges forrás elektromágneses mezők amellyel a mi modern világés különösen a házainkat. Olvasson többet erről, és olvassa el a miénket.

Az elektromos transzport a 0 és 1000 Hz közötti tartományban erős mágneses térforrás. Vasúti szállítás váltakozó áramot használ. A városi közlekedés állandó. Az elővárosi elektromos közlekedésben a mágneses tér indukciójának maximális értéke eléri a 75 µT-t, az átlagos értékek körülbelül 20 µT. Átlagos értékek az általuk vezetett járművekre egyenáram 29 μT-ra rögzítve. A villamosokban, ahol a visszatérő vezeték sínek, a mágneses mezők jóval nagyobb távolságban kompenzálják egymást, mint egy trolibusz vezetékei, a trolibuszon belül pedig még gyorsítás közben is kicsi a mágneses tér ingadozása. De a mágneses tér legnagyobb ingadozása a metróban van. A kompozíció elküldésekor a mágneses tér nagysága a platformon 50-100 μT vagy több, meghaladja a geomágneses mezőt. A mágneses tér akkor sem tér vissza korábbi értékére, ha a vonat már régen eltűnt az alagútban. Csak miután a kompozíció áthalad a következő csatlakozási ponton az érintkezősínhez, a mágneses tér visszaáll a régi értékre. Igaz, néha nincs ideje: a következő vonat már közeledik a peronhoz, és amikor lelassul, a mágneses tér ismét megváltozik. Magában az autóban a mágneses tér még erősebb - 150-200 μT, azaz tízszer több, mint egy hagyományos vonatban.

A mágneses mezők indukciójának értékei, amelyekben a leggyakrabban találkozunk Mindennapi élet az alábbi diagramon látható. Ha ezt a diagramot nézzük, világossá válik, hogy állandóan és mindenhol mágneses mezőknek vagyunk kitéve. Egyes tudósok szerint a 0,2 µT-nál nagyobb indukciójú mágneses mezőket károsnak tekintik. Természetesen bizonyos óvintézkedéseket meg kell tenni, hogy megvédjük magunkat a minket körülvevő mezők káros hatásaitól. Csak néhányat csinálok egyszerű szabályok Nagymértékben csökkentheti teste mágneses mezőinek kitettségét.

A jelenlegi SanPiN 2.1.2.2801-10 „A SanPiN 2.1.2.2645-10 „Az életkörülmények egészségügyi és járványügyi követelményei a lakóépületekben és helyiségekben” 1. számú módosításai és kiegészítései a következőket mondják: „Maximális megengedett szint a geomágneses tér gyengülése a helyiségekben lakóépületek 1,5"-re van állítva továbbá az 50 Hz frekvenciájú mágneses tér intenzitásának és erősségének maximális megengedett értékei:

• lakóhelyiségben - 5 μT vagy 4 A/m;
• ban ben nem lakás céljára szolgáló helyiségek lakóépületek, a lakóterületen, beleértve a kertes telkek területét is - 10 μT vagy 8 A/m.

Ezen szabványok alapján mindenki ki tudja számolni, hogy az egyes helyiségekben hány elektromos készülék lehet bekapcsolva és készenléti állapotban, vagy ezek alapján készülnek ajánlások a lakótér normalizálására.

Kapcsolódó videók

Egy kis tudományos film a Föld mágneses teréről

Hivatkozások

1. Nagy Szovjet Enciklopédia.

Köztudott, hogy a mágneses teret széles körben alkalmazzák a mindennapi életben, a munkahelyen és az otthonokban tudományos kutatás. Elég, ha az ilyen eszközöket generátornak nevezzük váltakozó áram, villanymotorok, relék, gyorsítók elemi részecskékés különféle érzékelők. Vizsgáljuk meg részletesebben, mi a mágneses mező és hogyan jön létre.

Mi a mágneses tér - meghatározás

A mágneses tér olyan erőtér, amely a mozgó töltött részecskékre hat. A mágneses tér mérete a változás mértékétől függ. E tulajdonság szerint kétféle mágneses mezőt különböztetnek meg: dinamikus és gravitációs.

A gravitációs mágneses tér csak az elemi részecskék közelében keletkezik, és szerkezetük jellemzőitől függően alakul ki. A dinamikus mágneses tér forrásai mozgó elektromos töltések vagy töltött testek, áramvezető vezetők, valamint mágnesezett anyagok.

Mágneses tér tulajdonságai

A nagy francia tudósnak, André Ampere-nek sikerült kiderítenie a mágneses tér két alapvető tulajdonságát:

1. A fő különbség a mágneses és az elektromos mező között, és fő tulajdonsága, hogy relatív. Ha veszünk egy feltöltött testet, mozdulatlanul hagyjuk bármilyen vonatkoztatási rendszerben, és a közelébe helyezünk egy mágnestűt, akkor szokás szerint észak felé mutat. Vagyis a földén kívül más mezőt nem fog észlelni. Ha elkezdi mozgatni ezt a töltött testet a nyílhoz képest, akkor forogni kezd - ez azt jelzi, hogy amikor a töltött test mozog, az elektromos mellett mágneses mező is keletkezik. Így mágneses tér akkor és csak akkor jelenik meg, ha van mozgó töltés.
2. A mágneses tér egy másik elektromos áramra hat. Tehát a töltött részecskék mozgásának nyomon követésével észlelheti - a mágneses térben eltérnek, az árammal rendelkező vezetők mozognak, az árammal rendelkező keret elfordul, a mágnesezett anyagok elmozdulnak. Itt érdemes felidézni a mágneses iránytűt, amelyet általában befestenek kék szín- ez csak egy darab mágnesezett vas. Mindig északra mutat, mert a Földnek mágneses tere van. Egész bolygónk egy hatalmas mágnes: a déli mágneses öv az északi póluson, az északi mágneses pólus pedig a déli földrajzi póluson található.

Ezenkívül a mágneses mező tulajdonságai a következő jellemzőket tartalmazzák:

1. A mágneses tér erősségét a mágneses indukció írja le - ez egy vektormennyiség, amely meghatározza azt az erősséget, amellyel a mágneses tér befolyásolja a mozgó töltéseket.
2. A mágneses tér lehet állandó és változó típusú. Az elsőt egy időben nem változó elektromos tér hozza létre, az ilyen tér indukciója is változatlan. A másodikat leggyakrabban váltakozó árammal táplált induktorok segítségével állítják elő.
3. A mágneses mezőt az emberi érzékszervek nem érzékelik, és csak speciális érzékelők rögzítik.

Ha két párhuzamos vezetékhez csatlakozik elektromos áram, a csatlakoztatott áram irányától (polaritásától) függően vonzzák vagy taszítják. Ez azzal magyarázható, hogy ezek a vezetők körül egy speciális anyag jelenik meg. Ezt az anyagot mágneses térnek (MF) nevezik. A mágneses erő az az erő, amellyel a vezetők egymásra hatnak.

A mágnesesség elmélete az ókorban, Ázsia ókori civilizációjában keletkezett. Magnéziában, a hegyekben találtak egy különleges sziklát, melynek darabjait egymáshoz tudták vonzani. A hely neve szerint ezt a fajtát "mágneseknek" nevezték. Egy rúdmágnes két pólust tartalmaz. Mágneses tulajdonságai különösen a pólusoknál jelentkeznek.

A szálon lógó mágnes pólusaival mutatja a horizont oldalait. Pólusait északra és délre fordítják. Az iránytű ezen az elven működik. Két mágnes ellentétes pólusai vonzzák, és a hasonló pólusok taszítják.

A tudósok azt találták, hogy egy mágnesezett tű, amely a vezető közelében található, eltér, amikor elektromos áram halad át rajta. Ez arra utal, hogy körülötte MF képződik.

A mágneses mező befolyásolja:

Mozgó elektromos töltések.
A ferromágneseknek nevezett anyagok: vas, öntöttvas, ötvözeteik.

Az állandó mágnesek olyan testek, amelyekben a töltött részecskék (elektronok) közös mágneses momentuma van.

1 - A mágnes déli pólusa
2 - A mágnes északi pólusa
3 - MP fémreszelék példáján
4 - A mágneses tér iránya

Mezővonalak jelennek meg, amikor egy állandó mágnes közelít egy papírlaphoz, amelyre vasreszeléket öntenek. Az ábrán jól láthatóak a pólusok helyei orientált erővonalakkal.

Mágneses mező források

• Idővel változó elektromos mező.
• mobildíjak.
• állandó mágnesek.

Gyermekkorunk óta ismerjük az állandó mágneseket. Játékként használták őket, amelyek különféle fém alkatrészeket vonzottak magukhoz. Hűtőhöz voltak rögzítve, különféle játékokba építették be.

A mozgásban lévő elektromos töltések gyakran több mágneses energiával rendelkeznek, mint az állandó mágnesek.

Tulajdonságok

• fő fémjel a mágneses tér tulajdonsága pedig a relativitáselmélet. Ha egy feltöltött testet mozdulatlanul hagyunk egy bizonyos vonatkoztatási rendszerben, és mágnestűt helyezünk a közelébe, akkor az észak felé mutat, és ugyanakkor nem „érz” idegen mezőt, kivéve a földi mezőt. . És ha a töltött test elkezd mozogni a nyíl közelében, akkor mágneses mező jelenik meg a test körül. Ennek eredményeként világossá válik, hogy az MF csak akkor jön létre, amikor egy bizonyos töltés elmozdul.
• A mágneses tér képes befolyásolni és befolyásolni az elektromos áramot. A töltött elektronok mozgásának figyelésével kimutatható. Mágneses térben a töltéssel rendelkező részecskék eltérnek, az áramló vezetők elmozdulnak. Az áramerősségű keret forog, és a mágnesezett anyagok egy bizonyos távolságra elmozdulnak. Az iránytű tűje leggyakrabban kék színű. Ez egy mágnesezett acélszalag. Az iránytű mindig északra néz, mivel a Föld mágneses mezővel rendelkezik. Az egész bolygó olyan, mint egy nagy mágnes a pólusaival.

A mágneses mezőt az emberi szervek nem érzékelik, és csak speciális eszközökkel és érzékelőkkel tudják érzékelni. Változó és állandó. Váltakozó mezőt általában speciális induktorok hoznak létre, amelyek váltakozó árammal működnek. Állandó mezőt állandó elektromos tér alkot.

szabályokat

Fontolja meg a különböző vezetők mágneses mezőjének képének alapvető szabályait.

gimlet szabály

Az erővonal egy síkban van ábrázolva, amely 90 0 -os szöget zár be az árampályával úgy, hogy az erő minden pontban érintőlegesen irányul az egyenesre.

A mágneses erők irányának meghatározásához emlékeznie kell a jobbmenetes karmantyú szabályára.

A kardánt az áramvektorral azonos tengely mentén kell elhelyezni, a fogantyút úgy kell elforgatni, hogy a kardán az iránya szerint mozogjon. Ebben az esetben a vonalak tájolását a kardán fogantyújának elfordítása határozza meg.

Gyűrűs karmantyú szabály

A kardán transzlációs mozgása a vezetőben, gyűrű formájában, azt mutatja, hogy az indukció hogyan irányul, a forgás egybeesik az áram áramlásával.

Az erővonalak a mágnesen belül folytatódnak, és nem nyithatók.

Mágneses mező különböző forrásokbólösszegezték egymással. Ezáltal közös mezőt hoznak létre.

Az azonos pólusú mágnesek taszítják egymást, míg a különböző pólusúak vonzzák egymást. A kölcsönhatás erősségének értéke a köztük lévő távolságtól függ. A pólusok közeledtével az erő növekszik.

Mágneses mező paraméterei

• Adatfolyam láncolás ( Ψ ).
• Mágneses indukciós vektor ( NÁL NÉL).
• Mágneses fluxus ( F).

A mágneses tér intenzitását az F erőtől függő mágneses indukcióvektor nagysága számítja ki, és egy hosszúságú vezetőn áthaladó I áram alkotja. l: V \u003d F / (I * l).

A mágneses indukciót Teslában (Tl) mérik annak a tudósnak a tiszteletére, aki a mágnesesség jelenségeit tanulmányozta és számítási módszereikkel foglalkozott. 1 T egyenlő a mágneses fluxus erő általi indukciójával 1 N a hosszon 1 m egyenes vezető szögben 90 0 a mező irányába, egy amperes árammal:

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

bal kéz szabály

A szabály meghatározza a mágneses indukciós vektor irányát.

Ha a bal kéz tenyerét úgy helyezzük a mezőbe, hogy a mágneses erővonalak az északi pólus felől 90 0-nál a tenyérbe kerüljenek, és 4 ujját az áram mentén helyezzük el, hüvelykujj mutatja a mágneses erő irányát.

Ha a vezető más szögben van, akkor az erő közvetlenül függ az áramerősségtől és a vezetőnek a derékszögű síkra való vetületétől.

Az erő nem függ a vezető anyagától és keresztmetszetétől. Ha nincs vezető, és a töltések egy másik közegben mozognak, akkor az erő nem változik.

Ha a mágneses tér vektorának iránya egy irányban egy nagyságú, a mezőt egységesnek nevezzük. A különböző környezetek befolyásolják az indukciós vektor méretét.

mágneses fluxus

A mágneses indukció, amely áthalad egy bizonyos S területen, és ez a terület korlátozza, mágneses fluxus.

Ha a terület α szöget zár be az indukciós vonallal, akkor a mágneses fluxus ennek a szögnek a koszinuszának méretével csökken. Legnagyobb értéke akkor alakul ki, ha a terület merőleges a mágneses indukcióra:

F \u003d B * S.

A mágneses fluxust olyan mértékegységben mérik, mint pl "weber", amely egyenlő az indukciós áramlás értékével 1 T területen belül 1 m 2.

Fluxus összeköttetés

Ezt a fogalmat a létrehozáshoz használják általános jelentése mágneses fluxus, amely bizonyos számú, a mágneses pólusok között elhelyezkedő vezetőből jön létre.

Amikor ugyanaz az áram én n menetszámmal folyik át a tekercsen, az összes menet által alkotott teljes mágneses fluxus a fluxuskapcsolat.

Fluxus összeköttetés Ψ webersben mérve, és egyenlő: Ψ = n * F.

Mágneses tulajdonságok

Az áteresztőképesség határozza meg, hogy egy adott közegben mennyivel kisebb vagy nagyobb a mágneses tér, mint a vákuumban kialakuló térindukció. Egy anyagot akkor nevezünk mágnesezettnek, ha saját mágneses tere van. Ha egy anyagot mágneses térbe helyeznek, akkor mágnesessé válik.

A tudósok meghatározták az okot, amiért a testek mágneses tulajdonságokat szereznek. A tudósok hipotézise szerint az anyagok belsejében mikroszkopikus nagyságú elektromos áramok vannak. Az elektronnak megvan a maga mágneses momentuma, amely kvantumjellegű, egy bizonyos pályán mozog az atomokban. Ezek a kis áramok határozzák meg a mágneses tulajdonságokat.

Ha az áramok véletlenszerűen mozognak, akkor az általuk okozott mágneses mezők önkompenzálódnak. A külső tér rendezettté teszi az áramokat, így mágneses tér jön létre. Ez az anyag mágnesezettsége.

Különféle anyagok oszthatók fel a mágneses mezőkkel való kölcsönhatás tulajdonságai szerint.

Csoportokra vannak osztva:

Paramágnesek– a külső tér irányában mágnesezhető tulajdonságokkal rendelkező anyagok, alacsony mágnesességgel. Pozitív térerővel rendelkeznek. Ezek az anyagok közé tartozik a vas-klorid, a mangán, a platina stb.
Ferri mágnesek- irányban és értékben kiegyensúlyozatlan mágneses momentumú anyagok. Jellemzőjük a kompenzálatlan antiferromágnesesség jelenléte. A térerősség és a hőmérséklet befolyásolja a mágneses szuszceptibilitásukat (különböző oxidok).
ferromágnesek- fokozott pozitív érzékenységű anyagok, az intenzitástól és a hőmérséklettől függően (kobalt-, nikkel-, stb. kristályok).
Diamágnesek– rendelkeznek a külső térrel ellentétes irányú mágnesezési tulajdonsággal, azaz negatív jelentése mágneses szuszceptibilitás, független az intenzitástól. Mező hiányában ennek az anyagnak nem lesz mágneses tulajdonságai. Ezek az anyagok: ezüst, bizmut, nitrogén, cink, hidrogén és egyéb anyagok.
Antiferromágnesek - kiegyensúlyozott mágneses nyomatékkal rendelkezik, ami a kialakulást eredményezi alacsony fokú az anyag mágnesezése. Melegítéskor az anyag fázisátalakulásán mennek keresztül, amelyben paramágneses tulajdonságok keletkeznek. Ha a hőmérséklet egy bizonyos határ alá esik, ezek a tulajdonságok nem jelennek meg (króm, mangán).

A vizsgált mágnesek további két kategóriába sorolhatók:

Puha mágneses anyagok . Alacsony kényszerítő erejük van. Gyenge mágneses térben telítődhetnek. A mágnesezettség megfordítása során jelentéktelen veszteségekkel rendelkeznek. Ennek eredményeként az ilyen anyagokat magok előállítására használják. elektromos eszközök váltakozó feszültségről üzemel ( , generátor, ).
kemény mágneses anyagokat. Megnövekedett értékük a kényszerítő erő. Újramágnesezésükhöz erős mágneses térre van szükség. Az ilyen anyagokat állandó mágnesek gyártásához használják.

Mágneses tulajdonságok különféle anyagok megtalálják a felhasználásukat a műszaki tervekben és találmányokban.

Mágneses áramkörök

Többet kombinálva mágneses anyagok mágneses áramkörnek nevezzük. Ezek hasonlóságok, és a matematika analóg törvényei határozzák meg.

Mágneses áramkörök alapján elektromos eszközök, induktivitás, . Egy működő elektromágnesben az áramlás egy ferromágneses anyagból és levegőből álló mágneses áramkörön keresztül folyik, amely nem ferromágnes. Ezen alkatrészek kombinációja egy mágneses áramkör. Sok elektromos készülék kialakítása mágneses áramkört tartalmaz.

Ahhoz, hogy megértsük, mi a mágneses mező jellemzője, számos jelenséget meg kell határozni. Ugyanakkor előre emlékeznie kell arra, hogyan és miért jelenik meg. Tudja meg, mi a mágneses mező teljesítményjellemzője. Az is fontos, hogy ilyen tér ne csak a mágnesekben forduljon elő. Ezzel kapcsolatban nem árt megemlíteni a Föld mágneses terének jellemzőit.

A mező megjelenése

Először is le kell írni a mező megjelenését. Ezt követően leírhatja a mágneses teret és annak jellemzőit. A töltött részecskék mozgása során jelenik meg. Különösen a vezetőképes vezetőket érintheti. A mágneses mező és a mozgó töltések, vagy olyan vezetők közötti kölcsönhatás, amelyeken áram folyik, elektromágnesesnek nevezett erők hatására jön létre.

A mágneses tér intenzitását vagy teljesítménykarakterisztikáját egy adott térbeli pontban mágneses indukcióval határozzuk meg. Ez utóbbit a B szimbólum jelöli.

A mező grafikus ábrázolása

A mágneses tér és jellemzői grafikusan ábrázolhatók indukciós vonalak segítségével. Ezt a meghatározást vonalaknak nevezzük, amelyek érintői bármely pontban egybeesnek a mágneses indukció y vektorának irányával.

Ezek a vonalak szerepelnek a mágneses mező jellemzői között, és meghatározzák annak irányát és intenzitását. Minél nagyobb a mágneses tér intenzitása, annál több adatvonal rajzolódik ki.

Mik azok a mágneses vonalak

Az árammal rendelkező egyenes vezetékek mágneses vonalai koncentrikus kör alakúak, amelynek középpontja ennek a vezetőnek a tengelyén található. Az árammal rendelkező vezetők közelében lévő mágneses vonalak irányát a kardán szabálya határozza meg, ami így hangzik: ha a kardán úgy van elhelyezve, hogy az áram irányában csavarodjon be a vezetőbe, akkor az a fogantyú forgása megfelel a mágneses vonalak irányának.

Áramerős tekercs esetén a mágneses tér irányát is a gimlet szabály határozza meg. A fogantyút az áram irányába is el kell forgatni a mágnesszelep fordulataiban. A mágneses indukció vonalainak iránya megfelel a kardán transzlációs mozgásának irányának.

Ez a mágneses tér fő jellemzője.

Egy áram által létrehozva, egyenlő feltételek mellett a mező intenzitása eltérő lesz a különböző közegekben az anyagok eltérő mágneses tulajdonságai miatt. A közeg mágneses tulajdonságait abszolút mágneses permeabilitás jellemzi. Mérése henries per méter (g/m) egységben történik.

A mágneses tér jellemzői közé tartozik a vákuum abszolút mágneses permeabilitása, az úgynevezett mágneses állandó. Azt az értéket, amely meghatározza, hogy a közeg abszolút mágneses permeabilitása hányszor tér el az állandótól, relatív mágneses permeabilitásnak nevezzük.

Anyagok mágneses permeabilitása

Ez egy dimenzió nélküli mennyiség. Azokat az anyagokat, amelyek permeabilitási értéke kisebb, mint egy, diamágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező gyengébb lesz, mint a vákuumban. Ezek a tulajdonságok a hidrogénben, vízben, kvarcban, ezüstben stb.

Az egységnél nagyobb mágneses permeabilitású közegeket paramágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező erősebb lesz, mint a vákuumban. Ezek a közegek és anyagok közé tartozik a levegő, alumínium, oxigén, platina.

Paramágneses és diamágneses anyagok esetén a mágneses permeabilitás értéke nem függ a külső, mágnesező tér feszültségétől. Ez azt jelenti, hogy az érték egy bizonyos anyag esetében állandó.

A ferromágnesek egy speciális csoportba tartoznak. Ezeknél az anyagoknál a mágneses permeabilitás eléri a több ezret vagy még többet is. Ezeket az anyagokat, amelyeknek az a tulajdonságuk, hogy mágnesezettek és felerősítik a mágneses teret, széles körben használják az elektrotechnikában.

Térerősség

A mágneses tér jellemzőinek meghatározásához a mágneses indukciós vektorral együtt egy mágneses térerősségnek nevezett érték használható. Ez a kifejezés a külső mágneses tér intenzitását határozza meg. A mágneses tér iránya egy közegben ugyanazok a tulajdonságok az intenzitásvektor minden irányban egybeesik a térpont mágneses indukciós vektorával.

A ferromágnesek erőssége azzal magyarázható, hogy tetszőlegesen mágnesezett kis részek vannak bennük, amelyek kis mágnesként ábrázolhatók.

Mágneses tér hiányában előfordulhat, hogy a ferromágneses anyagok nem rendelkeznek kifejezett mágneses tulajdonságokkal, mivel a tartománymezők eltérő orientációt kapnak, és teljes mágneses mezőjük nulla.

A mágneses tér fő jellemzője szerint, ha egy ferromágnest külső mágneses térbe, például árammal működő tekercsbe helyezünk, akkor a külső tér hatására a domének a külső tér irányába fordulnak. . Ezenkívül a tekercs mágneses mezője megnő, és a mágneses indukció nő. Ha a külső tér kellően gyenge, akkor az összes olyan tartománynak csak egy része fog felborulni, amelyek mágneses tere megközelíti a külső tér irányát. A külső tér erősségének növekedésével a forgatott tartományok száma nő, és ahogy bizonyos értéket A külső mező feszültsége szinte minden alkatrésze úgy működik, hogy a mágneses mezők a külső tér irányában helyezkedjenek el. Ezt az állapotot mágneses telítettségnek nevezzük.

A mágneses indukció és az intenzitás kapcsolata

A ferromágneses anyag mágneses indukciója és a külső tér erőssége közötti összefüggés a mágnesezési görbének nevezett grafikon segítségével ábrázolható. A görbe grafikonjának hajlításánál a mágneses indukció növekedési üteme csökken. Egy hajlítás után, ahol a feszültség elér egy bizonyos értéket, telítettség lép fel, és a görbe enyhén emelkedik, fokozatosan egyenes vonal alakját kapva. Ezen a szakaszon az indukció még mindig növekszik, de meglehetősen lassan és csak a külső tér erősségének növekedése miatt.

Ezen mutatók grafikus függése nem közvetlen, ami azt jelenti, hogy arányuk nem állandó, és az anyag mágneses permeabilitása sem állandó mutató, hanem a külső tértől függ.

Anyagok mágneses tulajdonságainak változása

A ferromágneses maggal rendelkező tekercs áramerősségének növekedésével a teljes telítésig, majd ennek csökkenésével a mágnesezési görbe nem esik egybe a lemágnesezési görbével. Nulla intenzitás esetén a mágneses indukció nem lesz azonos értékű, de valamilyen mutatót kap, amelyet reziduális mágneses indukciónak neveznek. Azt a helyzetet, amikor a mágneses indukció a mágnesező erőtől lemarad, hiszterézisnek nevezzük.

A tekercsben lévő ferromágneses mag teljes demagnetizálásához fordított áramot kell adni, amely megteremti a szükséges feszültséget. Különböző ferromágneses anyagokhoz különböző hosszúságú szegmensekre van szükség. Minél nagyobb, annál több energiára van szükség a lemágnesezéshez. Azt az értéket, amelynél az anyag teljesen lemágnesezett, kényszererőnek nevezzük.

A tekercsben lévő áram további növelésével az indukció ismét a telítési indexig nő, de a mágneses vonalak eltérő irányával. Ellenkező irányú lemágnesezéskor maradék indukciót kapunk. A maradék mágnesesség jelenségét állandó mágnesek létrehozására használják nagy maradék mágnesességű anyagokból. Azokból az anyagokból, amelyek képesek újramágnesezni, elektromos gépek és eszközök magjai jönnek létre.

bal kéz szabály

Az áramerősségű vezetőre ható erőnek a bal kéz szabálya által meghatározott iránya van: amikor a szűz kéz tenyere úgy helyezkedik el, hogy mágneses vonalakírja be, és négy ujját kinyújtja a vezetőben lévő áram irányába, a hajlított hüvelykujj jelzi az erő irányát. Ez az erő merőleges az indukcióvektorra és az áramerősségre.

A mágneses térben mozgó áramvezető vezető az elektromotor prototípusának tekinthető, amely megváltozik elektromos energia mechanikusba.

Jobb kéz szabály

A vezető mágneses térben történő mozgása során elektromotoros erő indukálódik benne, melynek értéke arányos a mágneses indukcióval, az érintett vezető hosszával és mozgásának sebességével. Ezt a függőséget elektromágneses indukciónak nevezik. A vezetőben indukált EMF irányának meghatározásakor a szabályt használják jobb kéz: ha a jobb kéz ugyanúgy van elhelyezve, mint a példában balról, a mágneses vonalak a tenyérbe jutnak, és a hüvelykujj jelzi a vezető mozgásának irányát, a kinyújtott ujjak az indukált EMF irányát. Mágneses fluxusban mozgás külső hatás hatására mechanikai erő A vezető az elektromos generátor legegyszerűbb példája, amely a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja.

Másképpen is megfogalmazható: zárt áramkörben EMF indukálódik, az áramkör által lefedett mágneses fluxus bármilyen változása esetén az áramkörben lévő EDE számszerűen megegyezik az áramkört lefedő mágneses fluxus változási sebességével.

Ez az űrlap egy átlagos EMF-mutatót ad, és az EMF függőségét nem a mágneses fluxustól, hanem a változás sebességétől jelzi.

Lenz törvénye

Emlékeznünk kell Lenz törvényére is: az áramkörön áthaladó mágneses tér változása által indukált áram a mágneses mezőjével megakadályozza ezt a változást. Ha a tekercs meneteit különböző nagyságú mágneses fluxusok lyukasztják át, akkor az egész tekercsen indukált EMF egyenlő a különböző fordulatok EMF összegével. A tekercs különböző fordulataihoz tartozó mágneses fluxusok összegét fluxuskapcsolásnak nevezzük. Ennek a mennyiségnek, valamint a mágneses fluxusnak a mértékegysége a weber.

Amikor az áramkörben az elektromos áram megváltozik, az általa létrehozott mágneses fluxus is megváltozik. A törvény szerint azonban elektromágneses indukció, EMF indukálódik a vezető belsejében. A vezetőben bekövetkező áramváltozással összefüggésben jelenik meg, ezért ezt a jelenséget önindukciónak, a vezetőben indukált EMF-et pedig önindukciós EMF-nek nevezzük.

A fluxuskapcsolat és a mágneses fluxus nemcsak az áramerősségtől függ, hanem az adott vezető méretétől és alakjától, valamint a környező anyag mágneses áteresztőképességétől is.

vezető induktivitása

Az arányossági együtthatót a vezető induktivitásának nevezzük. Jelzi a vezető azon képességét, hogy fluxuskötést hozzon létre, amikor elektromos áram halad át rajta. Ez az elektromos áramkörök egyik fő paramétere. Bizonyos áramköröknél az induktivitás állandó. Ez a kontúr méretétől, konfigurációjától és a közeg mágneses permeabilitásától függ. Ebben az esetben az áramkörben lévő áramerősség és a mágneses fluxus nem számít.

A fenti definíciók és jelenségek magyarázatot adnak arra, hogy mi is az a mágneses tér. Megadjuk a mágneses tér főbb jellemzőit is, amelyek segítségével definiálható ez a jelenség.