Ի՞նչ գիտենք մագնիսական դաշտի ուժային գծերի մասին, բացի այն, որ մշտական ​​մագնիսների կամ հոսանք ունեցող հաղորդիչների մոտ տեղային տարածության մեջ կա մագնիսական դաշտ, որը դրսևորվում է ուժի գծերի տեսքով կամ ավելին. ծանոթ համադրություն - ուժի մագնիսական գծերի տեսքով:

Կա շատ հարմար միջոցստանալ հստակ պատկեր մագնիսական դաշտի գծերի մասին՝ օգտագործելով երկաթի թելերը: Դա անելու համար հարկավոր է թղթի կամ ստվարաթղթի վրա մի փոքր երկաթի թելեր լցնել և ներքևից բերել մագնիսի բևեռներից մեկը։ Թեփը մագնիսացվում է և դասավորվում մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով միկրո մագնիսների շղթաների տեսքով։ Դասական ֆիզիկայում՝ մագնիս ուժային գծերսահմանվում են որպես մագնիսական դաշտի գծեր, որոնց շոշափողները յուրաքանչյուր կետում ցույց են տալիս դաշտի ուղղությունը տվյալ կետում:

Օգտագործելով ուժի մագնիսական գծերի տարբեր դասավորվածությամբ մի քանի գծագրերի օրինակ՝ դիտարկենք հոսանք կրող հաղորդիչների և մշտական ​​մագնիսների շուրջ մագնիսական դաշտի բնույթը։

Նկար 1-ը ցույց է տալիս հոսանք ունեցող շրջանաձև կծիկի մագնիսական ուժի գծերի տեսքը, իսկ 2-րդ նկարը ցույց է տալիս մագնիսական ուժի գծերի պատկերը ուղիղ մետաղալարի շուրջ հոսանքով: Նկար 2-ում թեփի փոխարեն օգտագործվում են փոքր մագնիսական ասեղներ: Այս նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես է փոխվում հոսանքի ուղղությունը, փոխվում է նաև մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը։ Ընթացքի ուղղության և մագնիսական դաշտի գծերի ուղղության միջև կապը սովորաբար որոշվում է «գիմլետի կանոնի» միջոցով, որի բռնակի պտույտը ցույց կտա մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը, եթե խցիկը պտուտակված է: հոսանքի ուղղությամբ։

Նկար 3-ը ցույց է տալիս ձողային մագնիսի մագնիսական ուժի գծերի պատկերը, իսկ 4-ը ցույց է տալիս հոսանք ունեցող երկար էլեկտրամագնիսական մագնիսական ուժի գծերի պատկերը: Ուշադրություն է հրավիրվում մագնիսական դաշտի գծերի արտաքին դիրքի նմանությանը երկու նկարներում (նկ. 3 և 4): Ուժի գծերը հոսանք կրող էլեկտրամագնիսական սարքի մի ծայրից ձգվում են մյուսին այնպես, ինչպես ձողային մագնիսը: Հոսանքով էլեկտրամագնիսական դաշտից դուրս մագնիսական դաշտի գծերի ձևը նույնական է բարակ մագնիսի գծերի ձևին: Ընթացիկ կրող էլեկտրամագնիսական սարքը ունի նաև հյուսիսային և հարավային բևեռներ և չեզոք գոտի: Երկու հոսանք կրող solenoids կամ solenoid-ը և մագնիսը փոխազդում են երկու մագնիսների նման:

Ի՞նչ կարող եք տեսնել, երբ դիտում եք մշտական ​​մագնիսների մագնիսական դաշտերի, հոսանք ունեցող ուղիղ հաղորդիչների կամ երկաթի թելերով հոսանք ունեցող պարույրների նկարները: հիմնական հատկանիշըմագնիսական դաշտի գծերը, ինչպես ցույց են տալիս թեփի գտնվելու վայրի նկարները, սա նրանց մեկուսացումն է։ Մագնիսական դաշտի գծերի մեկ այլ առանձնահատկություն նրանց ուղղորդվածությունն է: Փոքր մագնիսական ասեղը, որը տեղադրված է մագնիսական դաշտի ցանկացած կետում, իր հյուսիսային բևեռով ցույց կտա ուժի մագնիսական գծերի ուղղությունը: Հստակության համար մենք համաձայնվեցինք ենթադրել, որ մագնիսական դաշտի գծերը բխում են բարակ մագնիսի հյուսիսային մագնիսական բևեռից և մտնում են նրա հարավային բևեռը: Տեղական մագնիսական տարածությունը մագնիսների կամ հոսանք ունեցող հաղորդիչների մոտ շարունակական առաձգական միջավայր է: Այս միջավայրի առաձգականությունը հաստատվում է բազմաթիվ փորձերով, օրինակ, երբ մշտական ​​մագնիսների նման բևեռները հետ են մղվում։

Նույնիսկ ավելի վաղ ես ենթադրեցի, որ մագնիսական դաշտը մագնիսների կամ հոսանք կրող հաղորդիչների շուրջը մագնիսական հատկություններով շարունակական առաձգական միջավայր է, որտեղ ձևավորվում են միջամտության ալիքներ: Այս ալիքներից մի քանիսը փակ են: Հենց այս շարունակական առաձգական միջավայրում է ձևավորվում մագնիսական դաշտի գծերի միջամտության օրինաչափություն, որը դրսևորվում է երկաթի թելերի օգտագործմամբ: Շարունակական միջավայր է ստեղծվում նյութի միկրոկառուցվածքի աղբյուրների ճառագայթումից:

Հիշեք ֆիզիկայի դասագրքից ալիքային միջամտության փորձերը, որոնցում երկու ծայրերով տատանվող թիթեղը հարվածում է ջրին: Այս փորձի ժամանակ երևում է, որ փոխադարձ խաչմերուկը տակ տարբեր անկյուններերկու ալիքները ոչ մի ազդեցություն չունեն դրանց հետագա շարժման վրա: Այլ կերպ ասած, ալիքները անցնում են միմյանց միջով, առանց հետագայում ազդելու յուրաքանչյուրի տարածման վրա: Լույսի (էլեկտրամագնիսական) ալիքների դեպքում նույն օրինաչափությունը ճիշտ է։

Ի՞նչ է տեղի ունենում տարածության այն տարածքներում, որտեղ երկու ալիքներ հատվում են (նկ. 5) - դրանք դրված են միմյանց վրա: Միջավայրի յուրաքանչյուր մասնիկ, որը գտնվում է երկու ալիքների ճանապարհին, միաժամանակ մասնակցում է այդ ալիքների տատանումներին, այսինքն. նրա շարժումը երկու ալիքների տատանումների գումարն է։ Այս տատանումները միջամտության ալիքների օրինաչափություն են իրենց մաքսիմումներով և նվազագույններով՝ երկու կամ սուպերպոզիցիայով ավելինալիքներ, այսինքն. դրանց տատանումների ավելացում միջավայրի յուրաքանչյուր կետում, որով անցնում են այս ալիքները: Փորձերը պարզել են, որ միջամտության ֆենոմենը դիտվում է ինչպես լրատվամիջոցներում տարածվող, այնպես էլ ալիքների համար էլեկտրամագնիսական ալիքներ, այսինքն՝ միջամտությունը բացառապես ալիքների հատկություն է և կախված չէ ո՛չ միջավայրի հատկություններից, ո՛չ նրա առկայությունից։ Պետք է հիշել, որ ալիքի միջամտությունը տեղի է ունենում այն ​​պայմանով, որ տատանումները համահունչ են (համապատասխանում), այսինքն. տատանումները պետք է ունենան կայուն փուլային տարբերություն և նույն հաճախականությունը:

Մեր դեպքում՝ երկաթի թելերով մագնիսական դաշտի գծերհետ գծեր են ամենամեծ թիվըթեփը, որը գտնվում է միջամտության ալիքների մաքսիմումներում, իսկ թեփի ավելի փոքր քանակով գծերը գտնվում են միջամտության ալիքների առավելագույնի (մինիմումի) միջև:

Ելնելով վերը նշված վարկածից՝ կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

1. Մագնիսական դաշտը միջավայր է, որը գոյանում է մշտական ​​մագնիսի կամ հոսանք կրող հաղորդիչի մոտ՝ մագնիսի կամ առանձին միկրոմագնիսական ալիքների հաղորդիչի միկրոկառուցվածքի աղբյուրների ճառագայթման արդյունքում:

2. Այս միկրոմագնիսական ալիքները փոխազդում են մագնիսական դաշտի յուրաքանչյուր կետում՝ ձևավորելով միջամտության օրինաչափություն՝ մագնիսական ուժային գծերի տեսքով:

3. Միկրոմագնիսական ալիքները փակ միկրո էներգիայի պտույտներ են՝ միկրոբևեռներով, որոնք կարող են ձգվել միմյանց՝ ձևավորելով առաձգական փակ գծեր։

4. Միկրոաղբյուրները մի նյութի միկրոկառուցվածքում, որոնք արձակում են միկրոմագնիսական ալիքներ, որոնք կազմում են մագնիսական դաշտի ինտերֆերենցիոն օրինաչափություն, ունեն տատանումների նույն հաճախականությունը, իսկ դրանց ճառագայթումը ունի ժամանակի մեջ հաստատուն փուլային տարբերություն։

Ինչպես է տեղի ունենում մարմինների մագնիսացման գործընթացը, որը հանգեցնում է նրանց շուրջ մագնիսական դաշտի առաջացմանը, այսինքն. ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում մագնիսների և հոսանք կրող հաղորդիչների միկրոկառուցվածքում: Այս և այլ հարցերին պատասխանելու համար անհրաժեշտ է հիշել ատոմի կառուցվածքի որոշ առանձնահատկություններ։

Այսպիսով, հոսանք ունեցող շրջանաձև կծիկի առանցքի վրա մագնիսական դաշտի ինդուկցիան հակադարձ համեմատաբար նվազում է կծիկի կենտրոնից մինչև առանցքի մի կետ հեռավորության երրորդ ուժին: Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը կծիկի առանցքի վրա զուգահեռ է առանցքին: Դրա ուղղությունը կարելի է որոշել ճիշտ պտուտակով. եթե աջ պտուտակն ուղղեք կծիկի առանցքին զուգահեռ և պտտեք այն կծիկի մեջ հոսանքի ուղղությամբ, ապա պտուտակի փոխադրական շարժման ուղղությունը ցույց կտա ուղղությունը: մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը:

3.5 Մագնիսական դաշտի գծեր

Մագնիսական դաշտը, ինչպես և էլեկտրաստատիկը, հարմար կերպով ներկայացված է գրաֆիկական տեսքով՝ օգտագործելով մագնիսական դաշտի գծեր:

Մագնիսական դաշտի ուժի գիծը գիծ է, որի շոշափողը յուրաքանչյուր կետում համընկնում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության հետ։

Մագնիսական դաշտի ուժի գծերը գծված են այնպես, որ դրանց խտությունը համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի մեծությանը. որքան մեծ է մագնիսական ինդուկցիան որոշակի կետում, այնքան մեծ է ուժի գծերի խտությունը։

Այսպիսով, մագնիսական դաշտի գծերը նման են էլեկտրաստատիկ դաշտի գծերին:

Այնուամենայնիվ, նրանք ունեն նաև որոշ առանձնահատկություններ.

Դիտարկենք մագնիսական դաշտը, որը ստեղծվել է ուղիղ հաղորդիչով, որն ունի I հոսանք:

Թող այս հաղորդիչը ուղղահայաց լինի նկարի հարթությանը:

Հաղորդավարից միևնույն հեռավորության վրա գտնվող տարբեր կետերում ինդուկցիան մեծությամբ նույնն է:

վեկտորի ուղղություն AT մեջ տարբեր կետերցույց է տրված նկարում:

Այն ուղիղը, որի շոշափողը բոլոր կետերում համընկնում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության հետ, շրջանագիծ է:

Հետևաբար, մագնիսական դաշտի գծերն այս դեպքում դիրիժորը պարփակող շրջանակներ են: Ուժի բոլոր գծերի կենտրոնները գտնվում են հաղորդիչի վրա:

Այսպիսով, մագնիսական դաշտի ուժային գծերը փակ են (էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժի գծերը չեն կարող փակվել, դրանք սկսվում և ավարտվում են լիցքերի վրա):

Հետևաբար մագնիսական դաշտն է հորդառատ(այսպես կոչված դաշտերը, որոնց ուժի գծերը փակ են):

Ուժի գծերի փակ լինելը նշանակում է մագնիսական դաշտի ևս մեկ, շատ կարևոր հատկանիշ՝ բնության մեջ չկան (գոնե դեռևս չբացահայտված) մագնիսական լիցքեր, որոնք կլինեին որոշակի բևեռականության մագնիսական դաշտի աղբյուր։

Հետևաբար, գոյություն չունի մագնիսի առանձին հյուսիսային կամ հարավային մագնիսական բևեռ:

Նույնիսկ եթե տեսնեք մշտական ​​մագնիս կիսով չափ, կստանաք երկու մագնիս, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի երկու բևեռ:

3.6. Լորենցի ուժ

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքի վրա ուժ է գործում։ Այս ուժը կոչվում է Լորենցի ուժ.

.

Լորենցի ուժի մոդուլ

,

որտեղ a-ն վեկտորների միջև եղած անկյունն է v և Բ .

Լորենցի ուժի ուղղությունը կախված է վեկտորի ուղղությունից: Այն կարելի է որոշել՝ օգտագործելով աջ պտուտակային կանոնը կամ ձախ ձեռքի կանոնը: Բայց Լորենցի ուժի ուղղությունը պարտադիր չէ, որ համընկնի վեկտորի ուղղության հետ:

Բանն այն է, որ Լորենցի ուժը հավասար է վեկտորի արտադրյալի արդյունքին [ v , AT ] սկալարի ք. Եթե ​​լիցքը դրական է, ապա Ֆ լզուգահեռ է վեկտորին [ v , AT ]։ Եթե ք< 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [v , AT ] (տես նկարը):

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին զուգահեռ, ապա արագության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորների միջև անկյունը զրո. Հետևաբար, Լորենցի ուժը չի գործում նման լիցքի վրա (մեղք 0 = 0, Ֆ լ = 0).

Եթե ​​լիցքը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին ուղղահայաց, ապա արագության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորների միջև անկյունը a է 90 0: Այս դեպքում Լորենցի ուժն ունի առավելագույն հնարավոր արժեքը. Ֆ լ = ք vԲ.

Լորենցի ուժը միշտ ուղղահայաց է լիցքի արագությանը։ Սա նշանակում է, որ Լորենցի ուժը չի կարող փոխել շարժման արագության մեծությունը, այլ փոխում է իր ուղղությունը։

Հետևաբար, միատեսակ մագնիսական դաշտում լիցքը, որը թռչել է մագնիսական դաշտի մեջ, որն ուղղահայաց է իր ուժային գծերին, կշարժվի շրջանաձև:

Եթե ​​լիցքի վրա գործում է միայն Լորենցի ուժը, ապա լիցքի շարժումը ենթարկվում է Նյուտոնի երկրորդ օրենքի հիման վրա կազմված հետևյալ հավասարմանը. մա = Ֆ լ.

Քանի որ Լորենցի ուժը ուղղահայաց է արագությանը, լիցքավորված մասնիկի արագացումը կենտրոնաձև է (նորմալ). Ռլիցքավորված մասնիկների հետագծի կորության շառավիղն է):

Մագնիսական դաշտի գծեր

Մագնիսական դաշտերը, ինչպես էլեկտրական դաշտերը, կարելի է գրաֆիկորեն ներկայացնել ուժի գծերի միջոցով: Մագնիսական դաշտի գիծը կամ մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի գիծը գիծ է, որի շոշափողը յուրաքանչյուր կետում համընկնում է մագնիսական դաշտի ինդուկցիոն վեկտորի ուղղության հետ։

ա)	բ)	մեջ)

Բրինձ. 1.2. Ուղղակի հոսանքի մագնիսական դաշտի ուժի գծեր (ա),

շրջանաձև հոսանք (բ), էլեկտրամագնիսական (գ)

Ուժի մագնիսական գծերը, ինչպես էլեկտրական գծերը, չեն հատվում: Դրանք գծված են այնպիսի խտությամբ, որ միավորի մակերեսն իրենց ուղղահայաց հատող գծերի թիվը հավասար է (կամ համամասնական) տվյալ վայրում մագնիսական դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի մեծությանը։

Նկ. 1.2 ացուցադրվում են ուղիղ հոսանքի դաշտի ուժի գծերը, որոնք համակենտրոն շրջաններ են, որոնց կենտրոնը գտնվում է ընթացիկ առանցքի վրա, իսկ ուղղությունը որոշվում է աջ պտուտակի կանոնով (հաղորդիչի հոսանքն ուղղված է դեպի ընթերցող):

Մագնիսական ինդուկցիայի գծերը կարելի է «ցուցադրել» երկաթի թելերի միջոցով, որոնք մագնիսացված են ուսումնասիրվող դաշտում և իրենց պահում են փոքր մագնիսական ասեղների պես: Նկ. 1.2 բցույց է տալիս շրջանաձև հոսանքի մագնիսական դաշտի ուժի գծերը. Էլեկտրամագնիսական դաշտի մագնիսական դաշտը ներկայացված է նկ. 1.2 մեջ.

Մագնիսական դաշտի ուժի գծերը փակ են։ Փակ ուժային գծերով դաշտերը կոչվում են հորձանուտ դաշտեր. Ակնհայտ է, որ մագնիսական դաշտը պտտվող դաշտ է: Սա է էական տարբերությունը մագնիսական դաշտի և էլեկտրաստատիկ դաշտի միջև:

Էլեկտրաստատիկ դաշտում ուժի գծերը միշտ բաց են՝ դրանք սկսվում և ավարտվում են էլեկտրական լիցքերով: Ուժի մագնիսական գծերը ոչ սկիզբ ունեն, ոչ վերջ: Սա համապատասխանում է այն փաստին, որ բնության մեջ մագնիսական լիցքեր չկան։

1.4. Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքը

Ֆրանսիացի ֆիզիկոսներ Ջ. Բիոն և Ֆ. տարբեր ձևեր. Լապլասը վերլուծեց Բիոտի և Սավարտի կողմից ստացված փորձարարական տվյալները և հաստատեց հարաբերություն, որը կոչվում էր Բիոտ–Սավարտ–Լապլասի օրենք։

Համաձայն այս օրենքի՝ ցանկացած հոսանքի մագնիսական դաշտի ինդուկցիան կարող է հաշվարկվել որպես հոսանքի առանձին տարրական հատվածներով ստեղծված մագնիսական դաշտերի ինդուկցիայի վեկտորային գումար (գերդիրքավորում): Երկարությամբ ընթացիկ տարրի կողմից ստեղծված դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի համար Լապլասը ստացել է բանաձևը.

, (1.3)

որտեղ է վեկտորը, մոդուլը, որը հավասար է հաղորդիչի տարրի երկարությանը և ուղղության վրա համընկնում է հոսանքի հետ (նկ. 1.3); շառավիղի վեկտորն է, որը գծված է տարրից մինչև այն կետը, որտեղ ; շառավիղի վեկտորի մոդուլն է:

> Մագնիսական դաշտի գծեր

Ինչպես որոշել մագնիսական դաշտի գծերմագնիսական դաշտի գծերի ուժի և ուղղության գծապատկեր, մագնիսական բևեռները որոշելու համար կողմնացույցի միջոցով, գծագրում:

Մագնիսական դաշտի գծերօգտակար է մագնիսական դաշտի ուժն ու ուղղությունը տեսողականորեն ցուցադրելու համար:

Ուսուցման առաջադրանք

• Հարաբերե՛ք մագնիսական դաշտի ուժգնությունը մագնիսական դաշտի գծերի խտության հետ:

Հիմնական կետերը

• Մագնիսական դաշտի ուղղությունը ցույց է տալիս կողմնացույցի ասեղները, որոնք դիպչում են մագնիսական դաշտի գծերին ցանկացած նշված կետում:
• B դաշտի ուժգնությունը հակադարձ համեմատական ​​է գծերի միջև եղած հեռավորությանը: Այն նաև ճշգրիտ համաչափ է մեկ միավորի տարածքի գծերի քանակին: Մի գիծը երբեք չի հատում մյուսը:
• Մագնիսական դաշտը եզակի է տիեզերքի յուրաքանչյուր կետում:
• Գծերը չեն ընդհատվում և ստեղծում են փակ օղակներ։
• Գծերը ձգվում են հյուսիսից հարավային բևեռ։

Պայմանները

• Մագնիսական դաշտի գծերը մագնիսական դաշտի մեծության և ուղղության գրաֆիկական պատկերն են:
• B-դաշտը մագնիսական դաշտի հոմանիշն է:

Մագնիսական դաշտի գծեր

Ասում են, որ մանուկ ժամանակ Ալբերտ Էյնշտեյնը սիրում էր նայել կողմնացույցին՝ մտածելով, թե ինչպես է ասեղը ուժ զգում առանց անմիջական ֆիզիկական շփման: Խորը մտածողությունը և լուրջ հետաքրքրությունը հանգեցրին նրան, որ երեխան մեծացավ և ստեղծեց հարաբերականության իր հեղափոխական տեսությունը:

Քանի որ մագնիսական ուժերը ազդում են հեռավորությունների վրա, մենք հաշվարկում ենք մագնիսական դաշտերը՝ այդ ուժերը ներկայացնելու համար: Գծային գրաֆիկան օգտակար է մագնիսական դաշտի ուժն ու ուղղությունը պատկերացնելու համար: Գծերի երկարացումը ցույց է տալիս կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային կողմնորոշումը: Մագնիսականը կոչվում է B դաշտ:

(ա) - Եթե փոքր կողմնացույց օգտագործվի՝ համեմատելու մագնիսական դաշտը բարակ մագնիսի շուրջ, այն ցույց կտա ճիշտ ուղղությունհյուսիսային բևեռից հարավ: (բ) - Սլաքների ավելացումը ստեղծում է շարունակական գծերմագնիսական դաշտը. Ուժը համաչափ է գծերի մոտիկությանը: (գ) - Եթե կարողանաք ուսումնասիրել մագնիսի ներսը, ապա գծերը կցուցադրվեն փակ օղակների տեսքով

Դժվար բան չկա օբյեկտի մագնիսական դաշտը համապատասխանեցնելու մեջ: Նախ, հաշվարկեք մագնիսական դաշտի ուժն ու ուղղությունը մի քանի վայրերում: Նշեք այս կետերը վեկտորներով, որոնք ուղղված են տեղական մագնիսական դաշտի ուժին համաչափ մեծությամբ: Դուք կարող եք միավորել սլաքները և ձևավորել մագնիսական դաշտի գծեր: Ուղղությունը ցանկացած կետում զուգահեռ կլինի դաշտի մոտակա գծերի ուղղությանը, իսկ տեղական խտությունը կարող է համաչափ լինել ուժին:

Մագնիսական դաշտի ուժային գծերը նման են ուրվագծային գծերի տեղագրական քարտեզներ, քանի որ դրանք շարունակական մի բան են ցույց տալիս։ Մագնիսականության օրենքներից շատերը կարող են ձևակերպվել պարզ բառերով, օրինակ՝ մակերևույթի միջով դաշտային գծերի քանակը:

Մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը, որը ներկայացված է մագնիսական մագնիսի վերևում տեղադրված թղթի վրա երկաթի փաթիլների դասավորությամբ

Տարբեր երևույթներ ազդում են տողերի ցուցադրման վրա: Օրինակ, մագնիսական դաշտի գծի վրա երկաթի փաթիլները ստեղծում են գծեր, որոնք համապատասխանում են մագնիսականներին: Նրանք տեսողականորեն ցուցադրվում են նաև բևեռափայլերում։

Դաշտ ուղարկված փոքրիկ կողմնացույցը հարթվում է դաշտի գծին զուգահեռ, իսկ հյուսիսային բևեռը ուղղված է դեպի B:

Մանրանկարչական կողմնացույցները կարող են օգտագործվել դաշտերը ցույց տալու համար: ա) - շրջանաձև հոսանքի մագնիսական դաշտը նման է մագնիսականին: (բ) - Երկար և ուղիղ մետաղալարը մագնիսական դաշտի գծերով դաշտ է ստեղծում՝ ստեղծելով շրջանաձև օղակներ: (գ) - Երբ մետաղալարը գտնվում է թղթի հարթության մեջ, դաշտը հայտնվում է թղթին ուղղահայաց: Ուշադրություն դարձրեք, թե որ նշաններն են օգտագործվում ներս և դուրս մատնանշող տուփի համար

Մագնիսական դաշտերի մանրամասն ուսումնասիրությունը օգնեց մի շարք կարևոր կանոններ ստանալ.

• Մագնիսական դաշտի ուղղությունը դիպչում է դաշտի գծին տիեզերքի ցանկացած կետում:
• Դաշտի ուժգնությունը համաչափ է գծի մոտիկությանը: Այն նաև ճշգրիտ համաչափ է մեկ միավորի տարածքի գծերի քանակին:
• Մագնիսական դաշտի գծերը երբեք չեն բախվում, ինչը նշանակում է, որ տարածության ցանկացած կետում մագնիսական դաշտը եզակի կլինի։
• Գծերը մնում են շարունակական և հաջորդում են հյուսիսից հարավային բևեռ։

Վերջին կանոնը հիմնված է այն փաստի վրա, որ բևեռները չեն կարող առանձնացվել: Եվ դա տարբերվում է տողերից էլեկտրական դաշտ, որի վերջն ու սկիզբը նշվում են դրական և բացասական լիցքերով։

Թեմաներ ՕԳՏԱԳՈՐԾԵԼ կոդավորիչ մագնիսների, հաղորդիչի մագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը հոսանքի հետ։

Նյութի մագնիսական հատկությունները մարդկանց հայտնի են վաղուց։ Մագնիսներն իրենց անվանումն ստացել են հնագույն Մագնեսիա քաղաքից՝ նրա շրջակայքում լայնորեն տարածված էր մի հանքանյութ (հետագայում կոչվում էր մագնիսական երկաթի հանքաքար կամ մագնետիտ), որի կտորները ձգում էին երկաթե առարկաներ։

Մագնիսների փոխազդեցություն

Յուրաքանչյուր մագնիսի երկու կողմերում գտնվում են Հյուսիսային բեւեռև Հարավային բևեռ. Երկու մագնիսներ ձգվում են միմյանց հակառակ բևեռներով և ետ են մղվում նման բևեռներով: Մագնիսները կարող են միմյանց վրա գործել նույնիսկ վակուումի միջոցով: Այս ամենը, սակայն, հիշեցնում է էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությունը մագնիսների փոխազդեցությունը էլեկտրական չէ. Դրա մասին են վկայում հետևյալ փորձարարական փաստերը.

Մագնիսական ուժը թուլանում է, երբ մագնիսը տաքանում է։ Կետային լիցքերի փոխազդեցության ուժգնությունը կախված չէ դրանց ջերմաստիճանից։

Մագնիսական ուժը թուլանում է մագնիսը թափահարելով։ Էլեկտրական լիցքավորված մարմինների հետ նման բան տեղի չի ունենում։

Դրական էլեկտրական լիցքերկարելի է առանձնացնել բացասականներից (օրինակ՝ մարմինները էլեկտրիֆիկացնելիս)։ Բայց անհնար է առանձնացնել մագնիսի բևեռները. եթե դուք մագնիսը կտրեք երկու մասի, ապա բևեռները նույնպես հայտնվում են կտրման կետում, և մագնիսը բաժանվում է երկու մագնիսների, որոնց ծայրերում հակառակ բևեռներ են (ուղղված են ճիշտ նույն կողմը): այնպես, ինչպես սկզբնական մագնիսի բևեռները):

Այսպիսով, մագնիսները միշտերկբևեռ, դրանք գոյություն ունեն միայն ձևով դիպոլներ. Մեկուսացված մագնիսական բևեռներ (այսպես կոչված մագնիսական մոնոպոլներ- էլեկտրական լիցքի անալոգներ) բնության մեջ գոյություն չունեն (ամեն դեպքում, դրանք դեռ փորձնականորեն չեն հայտնաբերվել): Սա, թերեւս, ամենատպավորիչ անհամաչափությունն է էլեկտրականության և մագնիսականության միջև:

Էլեկտրական լիցքավորված մարմինների նման, մագնիսները գործում են էլեկտրական լիցքերի վրա։ Այնուամենայնիվ, մագնիսը գործում է միայն շարժվումլիցքավորում; Եթե ​​լիցքը մագնիսի համեմատ հանգիստ վիճակում է, ապա լիցքի վրա ոչ մի մագնիսական ուժ չի գործում: Ընդհակառակը, էլեկտրիֆիկացված մարմինը գործում է ցանկացած լիցքավորման դեպքում՝ անկախ նրանից՝ այն հանգստի վիճակում է, թե շարժման մեջ։

Համաձայն կարճ հեռահարության գործողության տեսության ժամանակակից պատկերացումների՝ մագնիսների փոխազդեցությունն իրականացվում է միջոցով մագնիսական դաշտըՄասնավորապես, մագնիսը շրջակա տարածության մեջ ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը գործում է մեկ այլ մագնիսի վրա և առաջացնում է այդ մագնիսների տեսանելի ձգում կամ վանում:

Մագնիսի օրինակ է մագնիսական ասեղկողմնացույց. Մագնիսական ասեղի օգնությամբ կարելի է դատել տարածության տվյալ հատվածում մագնիսական դաշտի առկայության, ինչպես նաև դաշտի ուղղության մասին։

Մեր Երկիր մոլորակը հսկա մագնիս է: Երկրի աշխարհագրական հյուսիսային բևեռից ոչ հեռու գտնվում է հարավային մագնիսական բևեռը։ Հետևաբար, կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը, շրջվելով դեպի Երկրի հարավային մագնիսական բևեռը, ցույց է տալիս աշխարհագրական հյուսիսը: Այստեղից էլ, փաստորեն, առաջացել է մագնիսի «հյուսիսային բևեռ» անվանումը։

Մագնիսական դաշտի գծեր

Էլեկտրական դաշտը, հիշում ենք, հետազոտվում է փոքր փորձնական լիցքերի օգնությամբ, որի վրա կարելի է դատել դաշտի մեծությունն ու ուղղությունը։ Մագնիսական դաշտի դեպքում փորձնական լիցքի անալոգը փոքր մագնիսական ասեղն է:

Օրինակ, դուք կարող եք որոշակի երկրաչափական պատկերացում կազմել մագնիսական դաշտի մասին՝ տեղադրելով շատ փոքր կողմնացույցի ասեղներ տարածության տարբեր կետերում: Փորձը ցույց է տալիս, որ սլաքները կշարվեն որոշակի գծերի երկայնքով՝ այսպես կոչված մագնիսական դաշտի գծեր. Եկեք սահմանենք այս հասկացությունը ձևով հաջորդ երեքըմիավորներ.

1. Մագնիսական դաշտի գծերը կամ ուժի մագնիսական գծերը տարածության մեջ ուղղորդված գծեր են, որոնք ունեն հետևյալ հատկությունը. նման գծի յուրաքանչյուր կետում տեղադրված փոքրիկ կողմնացույցի ասեղը շոշափելիորեն ուղղված է այս գծին։.

2. Մագնիսական դաշտի գծի ուղղությունը այս գծի կետերում տեղակայված կողմնացույցի ասեղների հյուսիսային ծայրերի ուղղությունն է.

3. Որքան հաստ են գծերը, այնքան ավելի ուժեղ է մագնիսական դաշտը տարածության տվյալ հատվածում:.

Կողմնացույցի ասեղների դերը հաջողությամբ կարող է իրականացվել երկաթե թիթեղներով. մագնիսական դաշտում փոքր թիթեղները մագնիսացվում են և իրենց պահում են ճիշտ այնպես, ինչպես մագնիսական ասեղները:

Այսպիսով, մշտական ​​մագնիսի շուրջը լցնելով երկաթի թիթեղները, մենք կտեսնենք մագնիսական դաշտի գծերի մոտավորապես հետևյալ պատկերը (նկ. 1):

Բրինձ. 1. Մշտական ​​մագնիսական դաշտ

Մագնիսի հյուսիսային բևեռը նշված է կապույտով և տառով. հարավային բևեռը` կարմիր և տառը: Նկատի ունեցեք, որ դաշտային գծերը դուրս են գալիս մագնիսի հյուսիսային բևեռից և մտնում հարավային բևեռ, քանի որ կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը ցույց կտա մագնիսի հարավային բևեռը:

Oersted-ի փորձը

Թեեւ էլեկտրական եւ մագնիսական երևույթներմարդկանց հայտնի են եղել հնագույն ժամանակներից, նրանց միջև որևէ կապ չի եղել երկար ժամանակչի դիտարկվել. Մի քանի դար շարունակ էլեկտրականության և մագնիսականության վերաբերյալ հետազոտություններն ընթանում էին զուգահեռաբար և միմյանցից անկախ։

Ուշագրավ փաստը, որ էլեկտրական և մագնիսական երևույթներն իրականում կապված են միմյանց հետ, առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1820 թվականին Օերսթեդի հայտնի փորձի ժամանակ։

Oersted-ի փորձի սխեման ներկայացված է նկ. 2 (պատկերը rt.mipt.ru-ից): Մագնիսական ասեղի վերևում (և - սլաքի հյուսիսային և հարավային բևեռները) մետաղյա հաղորդիչ է, որը միացված է հոսանքի աղբյուրին: Եթե ​​փակում եք շղթան, ապա սլաքը պտտվում է դիրիժորին ուղղահայաց:
Այս պարզ փորձը ուղղակիորեն ցույց տվեց էլեկտրականության և մագնիսականության փոխհարաբերությունները: Օերսթեդի փորձին հետևած փորձերը հաստատապես հաստատեցին հետևյալ օրինակը. առաջանում է մագնիսական դաշտ էլեկտրական հոսանքներև գործում է հոսանքների վրա.

Բրինձ. 2. Oersted-ի փորձը

Հոսանք ունեցող հաղորդիչի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտի գծերի պատկերը կախված է հաղորդիչի ձևից:

Ուղիղ մետաղալարերի մագնիսական դաշտը հոսանքով

Ուղիղ մետաղալարերի մագնիսական դաշտի գծերը համակենտրոն շրջանակներ են: Այս շրջանակների կենտրոնները ընկած են մետաղալարի վրա, և դրանց հարթությունները ուղղահայաց են մետաղալարին (նկ. 3):

Բրինձ. 3. Ուղիղ հաղորդալարի դաշտ հոսանքով

Ուղղակի հոսանքի մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը որոշելու երկու այլընտրանքային կանոն կա.

ժամացույցի կանոն. Դաշտային գծերը դիտելիս շարժվում են ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, որպեսզի հոսանքը հոսի դեպի մեզ:.

պտուտակային կանոն(կամ գիմլետի կանոն, կամ խցանահանի կանոն- դա ավելի մոտ է ինչ-որ մեկին ;-)): Դաշտային գծերը գնում են այնտեղ, որտեղ պտուտակը (սովորական աջ թելով) պետք է շրջվի՝ թելի երկայնքով հոսանքի ուղղությամբ շարժվելու համար։.

Օգտագործեք այն կանոնը, որն առավել հարմար է ձեզ: Ավելի լավ է ընտելանալ ժամացույցի սլաքի կանոնին. դուք ինքներդ հետագայում կտեսնեք, որ այն ավելի ունիվերսալ է և ավելի հեշտ օգտագործելի (և այնուհետև երախտագիտությամբ հիշեք այն ձեր առաջին կուրսում, երբ ուսումնասիրում եք վերլուծական երկրաչափություն):

Նկ. 3, մի նոր բան էլ է հայտնվել՝ սա վեկտոր է, որը կոչվում է մագնիսական դաշտի ինդուկցիա, կամ մագնիսական ինդուկցիա. Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորի անալոգն է. այն ծառայում է հզորության հատկանիշմագնիսական դաշտ, որը որոշում է այն ուժը, որով մագնիսական դաշտը գործում է շարժվող լիցքերի վրա։

Մագնիսական դաշտի ուժերի մասին մենք կխոսենք ավելի ուշ, բայց առայժմ միայն նկատենք, որ մագնիսական դաշտի մեծությունն ու ուղղությունը որոշվում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորով։ Տիեզերքի յուրաքանչյուր կետում վեկտորն ուղղված է նույն ուղղությամբ, ինչ այս կետում տեղադրված կողմնացույցի ասեղի հյուսիսային ծայրը, այն է՝ դաշտի գծին շոշափող այս գծի ուղղությամբ: Մագնիսական ինդուկցիան չափվում է տեսլախ(Tl):

Ինչպես էլեկտրական դաշտի դեպքում, մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի համար, սուպերպոզիցիոն սկզբունքը. Դա կայանում է նրանում, որ Տարբեր հոսանքների միջոցով տվյալ կետում ստեղծված մագնիսական դաշտերի ինդուկցիան ավելացվում է վեկտորականորեն և տալիս է ստացված մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը..

Հոսանքով կծիկի մագնիսական դաշտը

Դիտարկենք շրջանաձև կծիկ, որի երկայնքով շրջանառվում է Դ.Կ.. Նկարում հոսանքը ստեղծող աղբյուրը չենք ցույց տալիս:

Մեր հերթի դաշտի գծերի նկարը կունենա մոտավորապես հետևյալ ձևը (նկ. 4).

Բրինձ. 4. Կծիկի դաշտը հոսանքով

Մեզ համար կարևոր կլինի որոշել, թե որ կիսատության մեջ (կծիկի հարթության համեմատ) է ուղղված մագնիսական դաշտը։ Կրկին մենք ունենք երկու այլընտրանքային կանոն.

ժամացույցի կանոն. Դաշտային գծերը գնում են այնտեղ՝ նայելով, թե որտեղից հոսանքը կարծես պտտվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ.

պտուտակային կանոն. Դաշտային գծերը գնում են այնտեղ, որտեղ պտուտակը (սովորական աջ ձեռքի թելերով) կշարժվի, եթե պտտվի հոսանքի ուղղությամբ.

Ինչպես տեսնում եք, հոսանքի և դաշտի դերերը հակադարձված են՝ ուղիղ հոսանքի դեպքում այս կանոնների ձևակերպումների համեմատ:

Հոսանքով կծիկի մագնիսական դաշտը

Կծիկկստացվի, եթե պինդ լինի, կծիկ-կծիկ, մետաղալարը բավական երկար պարուրաձև կպցնել (նկ. 5 - պատկեր en.wikipedia.org կայքից): Կծիկը կարող է ունենալ մի քանի տասնյակ, հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր պտույտներ: Կծիկը նույնպես կոչվում է solenoid.

Բրինձ. 5. Կծիկ (սոլենոիդ)

Մեկ պտույտի մագնիսական դաշտը, ինչպես գիտենք, այնքան էլ պարզ չի թվում։ Դաշտե՞րը: Կծիկի առանձին պտույտները դրվում են միմյանց վրա, և, թվում է, արդյունքը պետք է լինի շատ շփոթեցնող պատկեր: Սակայն դա այդպես չէ. երկար կծիկի դաշտն ունի անսպասելի պարզ կառուցվածք (նկ. 6):

Բրինձ. 6. կծիկի դաշտ հոսանքով

Այս նկարում կծիկի հոսանքն անցնում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, երբ դիտվում է ձախից (դա տեղի կունենա, եթե նկ. 5-ում կծիկի աջ ծայրը միացված է ընթացիկ աղբյուրի «պլյուսին», իսկ ձախ ծայրը՝ «մինուս»): Մենք տեսնում ենք, որ կծիկի մագնիսական դաշտն ունի երկու բնորոշ հատկություն.

1. Կծիկի ներսում, նրա եզրերից հեռու, մագնիսական դաշտն է միատարրՅուրաքանչյուր կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը մեծությամբ և ուղղությամբ նույնն է: Դաշտային գծերը զուգահեռ ուղիղ գծեր են. դուրս գալիս թեքվում են միայն կծիկի եզրերի մոտ։

2. Կծիկից դուրս դաշտը մոտ է զրոյի: Որքան շատ են պտույտները կծիկի մեջ, այնքան ավելի թույլ է դաշտը դրանից դուրս:

Նկատի ունեցեք, որ անսահման երկար կծիկն ընդհանրապես դաշտ չի արձակում՝ կծիկից դուրս մագնիսական դաշտ չկա: Նման կծիկի ներսում դաշտն ամենուր միատարր է։

Ձեզ ոչինչ չի՞ հիշեցնում։ Կծիկը կոնդենսատորի «մագնիսական» նմանակն է: Դուք հիշում եք, որ կոնդենսատորը ստեղծում է միատարր էլեկտրական դաշտ, որի գծերը թեքված են միայն թիթեղների եզրերի մոտ, իսկ կոնդենսատորից դուրս դաշտը մոտ է զրոյի; Անսահման թիթեղներով կոնդենսատորն ընդհանրապես չի ազատում դաշտը, և դաշտը դրա ներսում ամենուր միատարր է:

Իսկ հիմա՝ հիմնական դիտարկումը. Համեմատեք, խնդրեմ, կծիկից դուրս մագնիսական դաշտի գծերի նկարը (նկ. 6) Նկ. մեկ . Նույն բանն է, չէ՞։ Իսկ հիմա գալիս ենք մի հարցի, որը հավանաբար վաղուց ունեիք՝ եթե մագնիսական դաշտը առաջանում է հոսանքներից և գործում է հոսանքների վրա, ապա ինչո՞վ է պայմանավորված մագնիսական դաշտի հայտնվելը մշտական ​​մագնիսի մոտ։ Ի վերջո, այս մագնիսը կարծես հոսանք ունեցող հաղորդիչ չէ:

Ամպերի վարկածը. Տարրական հոսանքներ

Սկզբում ենթադրվում էր, որ մագնիսների փոխազդեցությունը պայմանավորված է բևեռներում կենտրոնացած հատուկ մագնիսական լիցքերով։ Բայց, ի տարբերություն էլեկտրականության, ոչ ոք չէր կարող մեկուսացնել մագնիսական լիցքը. չէ՞ որ, ինչպես արդեն ասացինք, հնարավոր չէր առանձին-առանձին ստանալ մագնիսի հյուսիսային և հարավային բևեռները. բևեռները մագնիսի մեջ միշտ լինում են զույգերով:

Մագնիսական լիցքերի վերաբերյալ կասկածները սաստկացան Օերսթեդի փորձից, երբ պարզվեց, որ մագնիսական դաշտն առաջանում է էլեկտրական հոսանքի միջոցով։ Ավելին, պարզվեց, որ ցանկացած մագնիսի համար կարելի է ընտրել համապատասխան կոնֆիգուրացիայի հոսանք ունեցող հաղորդիչ, որպեսզի այս հաղորդիչի դաշտը համընկնի մագնիսի դաշտի հետ։

Ամպերը համարձակ վարկած առաջ քաշեց. Մագնիսական լիցքեր չկան։ Մագնիսի գործողությունը բացատրվում է նրա ներսում փակ էլեկտրական հոսանքներով։.

Որո՞նք են այս հոսանքները: Սրանք տարրական հոսանքներշրջանառել ատոմների և մոլեկուլների մեջ; դրանք կապված են ատոմային ուղեծրերում էլեկտրոնների շարժման հետ։ Ցանկացած մարմնի մագնիսական դաշտը կազմված է այս տարրական հոսանքների մագնիսական դաշտերից։

Տարրական հոսանքները կարող են պատահականորեն տեղակայվել միմյանց նկատմամբ: Հետո նրանց դաշտերը ջնջում են միմյանց, իսկ մարմինը մագնիսական հատկություն չի ցուցաբերում։

Բայց եթե տարրական հոսանքները համակարգված են, ապա դրանց դաշտերը, գումարվելով, ամրացնում են միմյանց։ Մարմինը դառնում է մագնիս (նկ. 7. մագնիսական դաշտը կուղղվի դեպի մեզ, մագնիսի հյուսիսային բևեռը նույնպես կուղղվի դեպի մեզ)։

Բրինձ. 7. Տարրական մագնիսական հոսանքներ

Ամպերի վարկածը տարրական հոսանքների մասին պարզաբանեց մագնիսների հատկությունները։ Մագնիսը տաքացնելը և թափահարելը ոչնչացնում է նրա տարրական հոսանքների դասավորությունը, և մագնիսական հատկություններթուլացնել. Մագնիսների բևեռների անբաժանելիությունը ակնհայտ դարձավ՝ մագնիսի կտրման վայրում ծայրերում ստանում ենք նույն տարրական հոսանքները։ Մարմնի մագնիսական դաշտում մագնիսանալու ունակությունը բացատրվում է տարրական հոսանքների համակարգված դասավորությամբ, որոնք ճիշտ «պտտվում են» (կարդացեք հաջորդ թերթիկում մագնիսական դաշտում շրջանաձև հոսանքի պտույտի մասին):

Ամպերի վարկածը ճիշտ է ստացվել, դա ցույց տվեց հետագա զարգացումֆիզիկա. Տարրական հոսանքների հայեցակարգը դարձել է ատոմի տեսության անբաժանելի մասը, որը մշակվել է արդեն քսաներորդ դարում՝ Ամպերի փայլուն գուշակությունից գրեթե հարյուր տարի անց: