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

Նյութի մագնիսական հատկությունները մարդկանց հայտնի են վաղուց։ Մագնիսներն իրենց անվանումը ստացել են հնագույն Մագնեսիա քաղաքից՝ նրա շրջակայքում 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 բեւեռԵվ 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 լիցքերը կարելի է առանձնացնել բացասականից (օրինակ, երբ մարմինները էլեկտրիֆիկացված են)։ 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 հասկացությունների՝ մագնիսների փոխազդեցությունն իրականացվում է միջոցով մագնիսական դաշտը Մասնավորապես, 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 ստանալ մագնիսական դաշտի երկրաչափական պատկերացում, եթե տեղադրեք տարբեր կետերտարածքները շատ փոքր կողմնացույցի ասեղներ են: 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 թելերով. մագնիսական դաշտում փոքր թիթեղները մագնիսացվում են և իրենց պահում են ճիշտ այնպես, ինչպես մագնիսական ասեղները:

Այսպիսով, շուրջը լցնելով երկաթի թրթուրներ մշտական ​​մագնիս, մենք մոտավորապես կտեսնենք մագնիսական դաշտի գծերի հետևյալ օրինաչափությունը (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 են հարավային բևեռ, քանի որ կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը դեպի մագնիսի հարավային բևեռ է:

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. մագնիսական դաշտը առաջանում է էլեկտրական հոսանքներից և 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 աջակողմյան 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 ինտենսիվության վեկտորի անալոգն է էլեկտրական դաշտնա 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 կնշենք, 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 դաշտ 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 կծիկ լինի, մետաղալարը ոլորեք բավական երկար պարույրի մեջ (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, որ 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, մագնիսական դաշտի գծերի պատկերը կծիկից դուրս (նկ. 6) մագնիսական դաշտի գծերի հետ Նկ. մեկ . Նույն բանն է, չէ՞։ Իսկ հիմա եկել ենք մի հարցի, որը հավանաբար վաղուց ունեիք՝ եթե մագնիսական դաշտը առաջանում է հոսանքներից և գործում է հոսանքների վրա, ապա ինչո՞վ է պայմանավորված մշտական ​​մագնիսի մոտ մագնիսական դաշտի հայտնվելը։ 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 պարզեց մագնիսների հատկությունները։Մագնիսի տաքացումը և թափահարումը քայքայում են նրա տարրական հոսանքների դասավորությունը, և մագնիսական հատկությունները թուլանում են։ 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 ենթադրությունից գրեթե հարյուր տարի անց:

Եկեք միասին հասկանանք, թե ինչ է մագնիսական դաշտը։ Չէ՞ որ շատերն ամբողջ կյանքում ապրում են այս ոլորտում ու չեն էլ մտածում դրա մասին։ Ժամանակն է ուղղել այն:

Մագնիսական դաշտ

Մագնիսական դաշտ – հատուկ տեսակգործ. Այն դրսևորվում է շարժվող էլեկտրական լիցքերի և իրենց մագնիսական մոմենտ ունեցող մարմինների վրա գործողությամբ (մշտական ​​մագնիսներ)։

Կարևոր է. մագնիսական դաշտը չի գործում անշարժ լիցքերի վրա: Մագնիսական դաշտը ստեղծվում է նաև էլեկտրական լիցքերի շարժման կամ ժամանակով փոփոխվող էլեկտրական դաշտի կամ ատոմների էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտի միջոցով։ Այսինքն՝ ցանկացած մետաղալար, որի միջով հոսում է հոսանքը, նույնպես դառնում է մագնիս։

Մարմին, որն ունի իր մագնիսական դաշտը։

Մագնիսն ունի բևեռներ, որոնք կոչվում են հյուսիս և հարավ: «Հյուսիսային» և «Հարավային» նշանակումները տրվում են միայն հարմարության համար (որպես «պլյուս» և «մինուս» էլեկտրաէներգիայի մեջ):

Մագնիսական դաշտը ներկայացված է ուժային մագնիսական գծեր. ուժային գծերշարունակական են և փակ, և դրանց ուղղությունը միշտ համընկնում է դաշտային ուժերի ուղղության հետ։ Եթե ​​մետաղական բեկորները ցրված են մշտական ​​մագնիսի շուրջը, ապա մետաղի մասնիկները ցույց կտան մագնիսական դաշտի գծերի հստակ պատկերը, որոնք առաջանում են հյուսիսից և մտնում հարավային բևեռ: Մագնիսական դաշտի գրաֆիկական բնութագիրը՝ ուժի գծեր։

Մագնիսական դաշտի բնութագրերը

Մագնիսական դաշտի հիմնական բնութագրերն են մագնիսական ինդուկցիա, մագնիսական հոսքԵվ մագնիսական թափանցելիություն. Բայց եկեք ամեն ինչի մասին խոսենք հերթականությամբ։

Անմիջապես նշում ենք, որ համակարգում տրված են բոլոր չափման միավորները SI.

Մագնիսական ինդուկցիա Բ - վեկտոր ֆիզիկական քանակություն, որը մագնիսական դաշտի հիմնական ուժային հատկանիշն է։ Նշվում է տառով Բ . Մագնիսական ինդուկցիայի չափման միավոր - Տեսլա (Tl).

Մագնիսական ինդուկցիան ցույց է տալիս, թե որքան ուժեղ է դաշտը` որոշելով այն ուժը, որով այն գործում է լիցքի վրա: Այս ուժը կոչվում է Լորենցի ուժ.

Այստեղ ք - լիցքավորում, v - նրա արագությունը մագնիսական դաշտում, Բ - ինդուկցիա, Ֆ Լորենցի ուժն է, որով դաշտը գործում է լիցքի վրա։

Ֆ- ֆիզիկական մեծություն, որը հավասար է մագնիսական ինդուկցիայի արտադրյալին ինդուկցիոն վեկտորի միջև եզրագծի և կոսինուսի տարածքի և եզրագծի հարթության նորմալին, որով անցնում է հոսքը: մագնիսական հոսք- մագնիսական դաշտի սկալյար բնութագիր.

Կարելի է ասել, որ մագնիսական հոսքը բնութագրում է միավոր տարածք ներթափանցող մագնիսական ինդուկցիայի գծերի քանակը։ Մագնիսական հոսքը չափվում է Վեբերաչ (ՀԲ).

Մագնիսական թափանցելիությունայն գործակիցն է, որը որոշում է միջավայրի մագնիսական հատկությունները: Պարամետրերից մեկը, որից կախված է դաշտի մագնիսական ինդուկցիան, մագնիսական թափանցելիությունն է։

Մեր մոլորակը մի քանի միլիարդ տարի եղել է հսկայական մագնիս: Երկրի մագնիսական դաշտի ինդուկցիան տատանվում է՝ կախված կոորդինատներից։ Հասարակածում այն ​​մոտավորապես 3,1 անգամ 10-ն է՝ Տեսլայի մինուս հինգերորդ հզորությանը: Բացի այդ, կան մագնիսական անոմալիաներ, որտեղ դաշտի արժեքն ու ուղղությունը զգալիորեն տարբերվում են հարևան տարածքներից։ Մոլորակի ամենամեծ մագնիսական անոմալիաներից մեկը. ԿուրսկԵվ Բրազիլական մագնիսական անոմալիա.

Երկրի մագնիսական դաշտի ծագումը դեռևս առեղծված է գիտնականների համար: Ենթադրվում է, որ դաշտի աղբյուրը Երկրի հեղուկ մետաղական միջուկն է։ Միջուկը շարժվում է, ինչը նշանակում է, որ հալված երկաթ-նիկելի համաձուլվածքը շարժվում է, իսկ լիցքավորված մասնիկների շարժումն այն է, ինչ կա։ էլեկտրաէներգիա, առաջացնելով մագնիսական դաշտ։ Խնդիրն այն է, որ այս տեսությունը գեոդինամո) չի բացատրում, թե ինչպես է դաշտը կայուն պահվում:

Երկիրը հսկայական մագնիսական դիպոլ է։Մագնիսական բևեռները չեն համընկնում աշխարհագրական բևեռների հետ, թեև գտնվում են մոտակայքում։ Ավելին, Երկրի մագնիսական բևեռները շարժվում են։ Նրանց տեղաշարժը գրանցվել է 1885 թվականից։ Օրինակ, վերջին հարյուր տարվա ընթացքում Հարավային կիսագնդի մագնիսական բևեռը տեղաշարժվել է գրեթե 900 կիլոմետրով և այժմ գտնվում է Հարավային օվկիանոսում: Արկտիկայի կիսագնդի բևեռը Սառուցյալ օվկիանոսով շարժվում է դեպի Արևելյան Սիբիր մագնիսական անոմալիա, նրա շարժման արագությունը (2004 թվականի տվյալներով) տարեկան մոտ 60 կիլոմետր էր։ Այժմ նկատվում է բևեռների շարժման արագացում՝ միջին հաշվով արագությունն աճում է տարեկան 3 կիլոմետրով։

Ի՞նչ նշանակություն ունի Երկրի մագնիսական դաշտը մեզ համար։Առաջին հերթին Երկրի մագնիսական դաշտը պաշտպանում է մոլորակը տիեզերական ճառագայթներից և արևային քամուց։ Խոր տարածությունից լիցքավորված մասնիկները ուղղակիորեն չեն ընկնում գետնին, այլ շեղվում են հսկա մագնիսի կողմից և շարժվում ուժի գծերով: Այսպիսով, բոլոր կենդանի արարածները պաշտպանված են վնասակար ճառագայթումից։

Երկրի պատմության ընթացքում եղել են մի քանիսը ինվերսիաներմագնիսական բևեռների (փոփոխություններ): Բևեռի ինվերսիաայն է, երբ նրանք փոխում են տեղերը: Վերջին անգամ այս երևույթը տեղի է ունեցել մոտ 800 հազար տարի առաջ, և Երկրի պատմության մեջ եղել են ավելի քան 400 գեոմագնիսական հակադարձումներ: Որոշ գիտնականներ կարծում են, որ հաշվի առնելով մագնիսական բևեռների շարժման արագացումը, բևեռի հաջորդ հակադարձումը պետք է լինի. սպասվում է առաջիկա մի քանի հազար տարում:

Բարեբախտաբար, մեր դարում բևեռների շրջադարձ չի սպասվում։ Այսպիսով, դուք կարող եք մտածել հաճելիի մասին և վայելել կյանքը Երկրի հին լավ մշտական ​​դաշտում՝ հաշվի առնելով մագնիսական դաշտի հիմնական հատկություններն ու բնութագրերը: Եվ որպեսզի դուք կարողանաք դա անել, կան մեր հեղինակները, որոնց հաջողության վստահությամբ կարելի է վստահել կրթական որոշ խնդիրներ: և այլ տեսակի աշխատանքներ կարող եք պատվիրել հղումով։

Մագնիսական դաշտի գծեր

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

բայց)	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 բայցցուցադրվում 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 լիցքեր. 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 հատվածների կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտերի ինդուկցիաների վեկտորային գումար (գերդիրք): 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:

Մոտ երկուսուկես հազար տարի առաջ մարդիկ հայտնաբերեցին, որ ոմանք բնական քարերունեն երկաթ ներգրավելու հատկություն. Այս հատկությունը բացատրվում էր այս քարերի մեջ կենդանի հոգու առկայությամբ և երկաթի հանդեպ որոշակի «սիրով»։

Այսօր մենք արդեն գիտենք, որ այդ քարերը բնական մագնիսներ, և մագնիսական դաշտը, և ոչ թե երկաթի հատուկ տեղակայումը, ստեղծում է այս ազդեցությունները: Մագնիսական դաշտը նյութի հատուկ տեսակ է, որը տարբերվում է նյութից և գոյություն ունի մագնիսացված մարմինների շուրջ։

մշտական ​​մագնիսներ

Բնական մագնիսները կամ մագնիտիտները այնքան էլ ուժեղ չեն մագնիսական հատկություններ. Բայց մարդը սովորել է արհեստական ​​մագնիսներ ստեղծել, որոնք ունեն մագնիսական դաշտի շատ ավելի մեծ ուժ: Դրանք պատրաստված են հատուկ համաձուլվածքներից և մագնիսացված են արտաքին մագնիսական դաշտով։ Դրանից հետո դուք կարող եք դրանք օգտագործել ինքնուրույն:

Մագնիսական դաշտի գծեր

Ցանկացած մագնիս ունի երկու բևեռ, դրանք կոչվում են հյուսիսային և հարավային բևեռներ: Բևեռներում մագնիսական դաշտի կոնցենտրացիան առավելագույնն է: Բայց բևեռների միջև մագնիսական դաշտը նույնպես տեղակայված է ոչ թե կամայական, այլ գծերի կամ գծերի տեսքով։ Դրանք կոչվում են մագնիսական դաշտի գծեր։ Դրանք հայտնաբերելը բավականին պարզ է՝ պարզապես ցրված երկաթի թիթեղները տեղադրեք մագնիսական դաշտում և մի փոքր թափահարեք դրանք: Դրանք կամայականորեն չեն տեղակայվելու, այլ ձևավորում են, կարծես, մի ​​բևեռից սկսվող և մյուսով ավարտվող գծերի նախշ: Այս տողերը, ասես, դուրս են գալիս մի բևեռից և մտնում մյուսը։

Մագնիսի դաշտում գտնվող երկաթի փաթիլներն իրենք են մագնիսացվում և տեղադրվում ուժի մագնիսական գծերի երկայնքով: Այսպես է աշխատում կողմնացույցը. Մեր մոլորակը մեծ մագնիս է։ Կողմնացույցի սլաքը վերցնում է Երկրի մագնիսական դաշտը և, շրջվելով, գտնվում է ուժի գծերի երկայնքով, որոնց մի ծայրը ուղղված է դեպի հյուսիսային մագնիսական բևեռը, մյուսը դեպի հարավ: Երկրի մագնիսական բևեռները մի փոքր հեռու են աշխարհագրությունից, բայց բևեռներից հեռու ճանապարհորդելիս դա չի նշանակում. մեծ նշանակություն ունի, և մենք կարող ենք դրանք համարել նույնական։

Փոփոխական մագնիսներ

Մեր ժամանակներում մագնիսների շրջանակը չափազանց լայն է: Դրանք կարելի է գտնել էլեկտրական շարժիչների, հեռախոսների, բարձրախոսների, ռադիոհաղորդիչների ներսում: Նույնիսկ բժշկության մեջ, օրինակ, երբ մարդը ասեղ կամ այլ երկաթյա առարկա է կուլ տալիս, այն կարելի է հեռացնել առանց վիրահատության մագնիսական զոնդի միջոցով։

> 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 տեղային 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: Դրանք 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 սա տարբերվում է էլեկտրական դաշտի գծերից, որոնցում վերջն ու սկիզբը նշվում են դրական և բացասական լիցքերով։