Apa itu garis medan magnet. Garis medan magnet

Tema GUNAKAN pengkode : interaksi magnet, medan magnet konduktor dengan arus.

Sifat magnetik materi telah diketahui orang sejak lama. Magnet mendapatkan namanya dari kota kuno Magnesia: sebuah mineral (kemudian disebut bijih besi magnetik atau magnetit) tersebar luas di sekitarnya, potongan-potongannya menarik benda-benda besi.

Interaksi magnet

Di dua sisi masing-masing magnet terletak kutub Utara dan kutub selatan. Dua buah magnet saling tarik menarik oleh kutub yang berlawanan dan saling tolak menolak oleh kutub yang sejenis. Magnet dapat bekerja satu sama lain bahkan melalui ruang hampa! Semua ini mengingatkan pada interaksi muatan listrik, namun interaksi magnet bukan listrik. Ini dibuktikan dengan fakta eksperimental berikut.

Gaya magnet melemah ketika magnet dipanaskan. Kekuatan interaksi muatan titik tidak bergantung pada suhunya.

Gaya magnet diperlemah dengan cara menggoyangkan magnet. Tidak ada hal serupa yang terjadi dengan benda bermuatan listrik.

Muatan listrik positif dapat dipisahkan dari muatan negatif (misalnya, ketika benda dialiri listrik). Tetapi tidak mungkin untuk memisahkan kutub magnet: jika Anda memotong magnet menjadi dua bagian, maka kutub juga muncul di titik potong, dan magnet pecah menjadi dua magnet dengan kutub yang berlawanan di ujungnya (berorientasi persis sama cara sebagai kutub magnet asli).

Jadi magnetnya selalu bipolar, mereka hanya ada dalam bentuk dipol. Kutub magnet terisolasi (disebut monopol magnetik- analog muatan listrik) di alam tidak ada (dalam hal apa pun, mereka belum terdeteksi secara eksperimental). Ini mungkin asimetri yang paling mengesankan antara listrik dan magnet.

Seperti benda bermuatan listrik, magnet bekerja berdasarkan muatan listrik. Namun, magnet hanya bekerja pada bergerak mengenakan biaya; Jika muatan dalam keadaan diam relatif terhadap magnet, maka tidak ada gaya magnet yang bekerja pada muatan tersebut. Sebaliknya, benda yang dialiri listrik bekerja dengan muatan apa pun, terlepas dari apakah benda itu diam atau bergerak.

Menurut konsep modern teori aksi jarak pendek, interaksi magnet dilakukan melalui Medan gaya Yaitu, magnet menciptakan medan magnet di ruang sekitarnya, yang bekerja pada magnet lain dan menyebabkan daya tarik atau tolakan magnet yang terlihat.

Contoh magnet adalah jarum magnet kompas. Dengan bantuan jarum magnet, seseorang dapat menilai keberadaan medan magnet di wilayah ruang tertentu, serta arah medan.

Planet Bumi kita adalah magnet raksasa. Tidak jauh dari kutub utara geografis bumi terdapat kutub magnet selatan. Oleh karena itu, ujung utara jarum kompas, berbelok ke kutub magnet selatan Bumi, menunjuk ke utara geografis. Oleh karena itu, sebenarnya, nama "kutub utara" magnet muncul.

Garis medan magnet

Medan listrik, kita ingat, diselidiki dengan bantuan muatan uji kecil, dengan tindakan di mana seseorang dapat menilai besar dan arah medan. Analog dari muatan uji dalam kasus medan magnet adalah jarum magnet kecil.

Misalnya, Anda bisa mendapatkan beberapa ide geometris medan magnet jika Anda menempatkannya di titik yang berbeda ruang adalah jarum kompas yang sangat kecil. Pengalaman menunjukkan bahwa anak panah akan berbaris di sepanjang garis tertentu - yang disebut garis medan magnet. Mari kita definisikan konsep ini dalam bentuk tiga berikutnya poin.

1. Garis medan magnet, atau magnet garis kekuatan- ini adalah garis berarah di ruang angkasa yang memiliki sifat berikut: jarum kompas kecil yang ditempatkan pada setiap titik dari garis tersebut berorientasi tangensial ke garis ini.

2. Arah garis medan magnet adalah arah ujung utara jarum kompas yang terletak pada titik-titik garis tersebut.

3. Semakin tebal garis, semakin kuat medan magnet di wilayah ruang tertentu..

Peran jarum kompas dapat berhasil dilakukan oleh serbuk besi: dalam medan magnet, serbuk kecil dimagnetisasi dan berperilaku persis seperti jarum magnet.

Jadi, menuangkan serbuk besi di sekitar magnet permanen, kita akan melihat kira-kira pola garis medan magnet berikut (Gbr. 1).

Beras. 1. Medan magnet permanen

Kutub utara magnet ditunjukkan dengan warna biru dan huruf; kutub selatan - berwarna merah dan huruf . Perhatikan bahwa garis-garis medan keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan, karena ke kutub selatan magnet itulah ujung utara dari jarum kompas akan menunjuk.

Pengalaman Oersted

Meskipun listrik dan fenomena magnet dikenal orang sejak zaman kuno, tidak ada hubungan di antara mereka lama tidak diamati. Selama beberapa abad, penelitian tentang listrik dan magnet berjalan secara paralel dan independen satu sama lain.

Fakta luar biasa bahwa fenomena listrik dan magnet sebenarnya terkait satu sama lain pertama kali ditemukan pada tahun 1820 dalam eksperimen terkenal Oersted.

Skema percobaan Oersted ditunjukkan pada gambar. 2 (gambar dari rt.mipt.ru). Di atas jarum magnet (dan - kutub utara dan selatan panah) adalah konduktor logam yang terhubung ke sumber arus. Jika Anda menutup sirkuit, maka panah berubah tegak lurus terhadap konduktor!
Eksperimen sederhana ini menunjukkan langsung hubungan antara listrik dan magnet. Eksperimen yang mengikuti pengalaman Oersted dengan kuat membentuk pola berikut: medan magnet dihasilkan oleh arus listrik dan bekerja pada arus.

Beras. 2. Eksperimen Oersted

Gambar garis-garis medan magnet yang ditimbulkan oleh suatu penghantar berarus tergantung pada bentuk penghantar tersebut.

Medan magnet dari kawat lurus dengan arus

Garis-garis medan magnet pada kawat lurus yang dialiri arus adalah lingkaran konsentris. Pusat lingkaran ini terletak pada kawat, dan bidangnya tegak lurus terhadap kawat (Gbr. 3).

Beras. 3. Bidang kabel langsung dengan arus

Ada dua alternatif aturan untuk menentukan arah garis medan magnet arus searah.

aturan jarum jam. Garis-garis medan berlawanan arah jarum jam jika dilihat sehingga arus mengalir ke arah kita..

aturan sekrup(atau aturan gimlet, atau aturan pembuka botol- itu lebih dekat dengan seseorang ;-)). Garis medan menuju ke mana sekrup (dengan ulir kanan konvensional) harus diputar untuk bergerak di sepanjang ulir ke arah arus.

Gunakan aturan mana pun yang paling cocok untuk Anda. Lebih baik membiasakan diri dengan aturan searah jarum jam - Anda sendiri nantinya akan melihat bahwa itu lebih universal dan lebih mudah digunakan (dan kemudian mengingatnya dengan rasa terima kasih di tahun pertama Anda ketika Anda mempelajari geometri analitik).

pada gambar. 3, sesuatu yang baru juga muncul: ini adalah vektor, yang disebut induksi medan magnet, atau induksi magnet. Vektor induksi magnetik adalah analog dari vektor intensitas Medan listrik: dia melayani karakteristik kekuatan medan magnet, menentukan gaya yang digunakan medan magnet pada muatan yang bergerak.

Kita akan berbicara tentang gaya dalam medan magnet nanti, tetapi untuk saat ini kita hanya akan mencatat bahwa besar dan arah medan magnet ditentukan oleh vektor induksi magnet. Pada setiap titik dalam ruang, vektor diarahkan pada arah yang sama dengan ujung utara jarum kompas yang ditempatkan pada titik ini, yaitu bersinggungan dengan garis medan pada arah garis ini. Induksi magnetik diukur dalam teslach(Tl).

Seperti dalam kasus medan listrik, untuk induksi medan magnet, prinsip superposisi. Itu terletak pada kenyataan bahwa induksi medan magnet yang dibuat pada titik tertentu oleh berbagai arus ditambahkan secara vektor dan memberikan vektor induksi magnet yang dihasilkan:.

Medan magnet kumparan dengan arus

Pertimbangkan sebuah kumparan melingkar yang melaluinya arus searah bersirkulasi. Kami tidak menunjukkan sumber yang menciptakan arus pada gambar.

Gambar garis bidang belokan kita kira-kira akan memiliki bentuk sebagai berikut (Gbr. 4).

Beras. 4. Bidang kumparan dengan arus

Penting bagi kita untuk dapat menentukan di setengah ruang (relatif terhadap bidang kumparan) medan magnet diarahkan. Sekali lagi kami memiliki dua aturan alternatif.

aturan jarum jam. Garis medan menuju ke sana, melihat dari mana arus tampaknya bersirkulasi berlawanan arah jarum jam.

aturan sekrup. Garis medan menuju ke mana sekrup (dengan ulir kanan konvensional) akan bergerak jika diputar ke arah arus.

Seperti yang Anda lihat, peran arus dan medan dibalik - dibandingkan dengan formulasi aturan ini untuk kasus arus searah.

Medan magnet kumparan dengan arus

Gulungan ternyata, jika erat, melilit ke lilitan, melilitkan kawat menjadi spiral yang cukup panjang (Gbr. 5 - gambar dari situs en.wikipedia.org). Kumparan mungkin memiliki beberapa puluh, ratusan atau bahkan ribuan putaran. Kumparan juga disebut solenoida.

Beras. 5. Kumparan (solenoid)

Medan magnet satu putaran, seperti yang kita ketahui, tidak terlihat sangat sederhana. bidang? belokan individu dari kumparan ditumpangkan satu sama lain, dan tampaknya hasilnya akan menjadi gambar yang sangat membingungkan. Namun, ini tidak terjadi: bidang kumparan panjang memiliki struktur sederhana yang tidak terduga (Gbr. 6).

Beras. 6. medan kumparan dengan arus

Pada gambar ini, arus dalam kumparan berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari kiri (ini akan terjadi jika, pada Gambar. 5, ujung kanan kumparan dihubungkan ke "plus" dari sumber arus, dan ujung kiri ke "minusnya"). Kita melihat bahwa medan magnet kumparan memiliki dua sifat karakteristik.

1. Di dalam kumparan, jauh dari tepinya, medan magnetnya adalah homogen: pada setiap titik, vektor induksi magnet adalah sama besar dan arahnya. Garis medan adalah garis lurus sejajar; mereka menekuk hanya di dekat tepi kumparan ketika mereka keluar.

2. Di luar kumparan, medannya mendekati nol. Semakin banyak lilitan dalam kumparan, semakin lemah medan di luarnya.

Perhatikan bahwa kumparan yang panjangnya tak terhingga tidak memancarkan medan sama sekali: tidak ada medan magnet di luar kumparan. Di dalam kumparan seperti itu, medannya seragam di mana-mana.

Tidakkah itu mengingatkanmu pada sesuatu? Kumparan adalah pasangan "magnetik" dari sebuah kapasitor. Anda ingat bahwa kapasitor menciptakan homogen Medan listrik, yang garis-garisnya hanya ditekuk di dekat tepi pelat, dan di luar kapasitor, medannya mendekati nol; kapasitor dengan pelat tak terbatas tidak melepaskan medan sama sekali, dan medan seragam di mana-mana di dalamnya.

Dan sekarang - pengamatan utama. Bandingkan gambar garis medan magnet di luar kumparan (Gbr. 6) dengan garis medan magnet di Gbr. satu . Itu hal yang sama, bukan? Dan sekarang kita sampai pada pertanyaan yang mungkin sudah lama Anda miliki: jika medan magnet dihasilkan oleh arus dan bekerja pada arus, lalu apa alasan munculnya medan magnet di dekat magnet permanen? Lagi pula, magnet ini tampaknya bukan konduktor dengan arus!

Hipotesis Ampere. Arus dasar

Pada awalnya, diperkirakan bahwa interaksi magnet disebabkan oleh muatan magnet khusus yang terkonsentrasi di kutub. Tapi, tidak seperti listrik, tidak ada yang bisa mengisolasi muatan magnet; lagi pula, seperti yang telah kami katakan, tidak mungkin untuk mendapatkan kutub utara dan selatan magnet secara terpisah - kutub selalu ada dalam magnet berpasangan.

Keraguan tentang muatan magnet diperparah oleh pengalaman Oersted, ketika ternyata medan magnet dihasilkan oleh arus listrik. Selain itu, ternyata untuk magnet apa pun dimungkinkan untuk memilih konduktor dengan arus dengan konfigurasi yang sesuai, sehingga medan konduktor ini bertepatan dengan medan magnet.

Ampere mengajukan hipotesis yang berani. Tidak ada muatan magnet. Aksi magnet dijelaskan oleh arus listrik tertutup di dalamnya..

Apa arus-arus ini? Ini arus dasar beredar di dalam atom dan molekul; mereka terkait dengan pergerakan elektron dalam orbit atom. Medan magnet benda apa pun terdiri dari medan magnet arus elementer ini.

Arus dasar dapat ditempatkan secara acak relatif satu sama lain. Kemudian medannya saling meniadakan, dan benda itu tidak menunjukkan sifat magnetik.

Tetapi jika arus dasar dikoordinasikan, maka medannya, bertambah, saling memperkuat. Tubuh menjadi magnet (Gbr. 7; medan magnet akan diarahkan ke kita; kutub utara magnet juga akan diarahkan ke kita).

Beras. 7. Arus magnet dasar

Hipotesis Ampere tentang arus elementer menjelaskan sifat-sifat magnet Pemanasan dan pengocokan magnet merusak susunan arus elementernya, dan sifat magnetik melemahkan. Ketidakterpisahan kutub magnet menjadi jelas: di tempat magnet dipotong, kita mendapatkan arus dasar yang sama di ujungnya. Kemampuan suatu benda untuk menjadi magnet dalam medan magnet dijelaskan oleh keselarasan terkoordinasi dari arus dasar yang "berputar" dengan benar (baca tentang rotasi arus melingkar dalam medan magnet di lembar berikutnya).

Hipotesis Ampère ternyata benar - ini menunjukkan pengembangan lebih lanjut fisika. Konsep arus dasar telah menjadi bagian integral dari teori atom, yang sudah dikembangkan pada abad kedua puluh - hampir seratus tahun setelah dugaan brilian Ampere.

Sudah di abad VI. SM. di Cina, diketahui bahwa beberapa bijih memiliki kemampuan untuk menarik satu sama lain dan menarik benda-benda besi. Potongan bijih semacam itu ditemukan di dekat kota Magnesia di Asia Kecil, jadi mereka mendapatkan namanya magnet.

Bagaimana interaksi antara magnet dan benda besi? Ingat mengapa benda yang dialiri listrik tertarik? Karena bentuk materi yang aneh terbentuk di dekat muatan listrik - medan listrik. Di sekitar magnet ada bentuk materi yang serupa, tetapi memiliki sifat asal yang berbeda (toh bijihnya netral secara elektrik), disebut Medan gaya.

Untuk mempelajari medan magnet, digunakan magnet lurus atau berbentuk tapal kuda. Tempat-tempat tertentu dari magnet memiliki efek menarik terbesar, mereka disebut tiang(Utara dan selatan). Kutub magnet yang berlawanan akan tarik menarik, dan kutub yang sejenis akan tolak-menolak.

Untuk karakteristik daya medan magnet, gunakan vektor induksi medan magnet B. Medan magnet digambarkan secara grafis menggunakan garis gaya ( garis induksi magnet). Garis tertutup, tidak memiliki awal atau akhir. Tempat keluarnya garis-garis magnet adalah Kutub Utara (Utara), garis-garis magnet masuk ke Kutub Selatan (Selatan).

Medan magnet dapat dibuat "terlihat" dengan serbuk besi.

Medan magnet konduktor pembawa arus

Dan sekarang apa yang kami temukan Hans Christian Oersted dan Andre Marie Ampere pada tahun 1820. Ternyata medan magnet tidak hanya ada di sekitar magnet, tetapi juga di sekitar konduktor yang berarus. Kawat apa pun, misalnya, kabel dari lampu, tempat arus listrik mengalir, adalah magnet! Sebuah kawat dengan arus berinteraksi dengan magnet (cobalah membawa kompas ke sana), dua kabel dengan arus berinteraksi satu sama lain.

Garis-garis gaya medan magnet arus searah adalah lingkaran di sekitar konduktor.

Arah vektor induksi magnetik

Arah medan magnet pada suatu titik tertentu dapat didefinisikan sebagai arah yang menunjukkan kutub utara jarum kompas yang ditempatkan pada titik tersebut.

Arah garis induksi magnet bergantung pada arah arus dalam penghantar.

Arah vektor induksi ditentukan oleh aturan membor atau aturan tangan kanan.

Vektor induksi magnetik

Ini adalah besaran vektor yang mencirikan aksi gaya medan.

Induksi medan magnet dari konduktor bujursangkar tak terbatas dengan arus pada jarak r darinya:

Induksi medan magnet di pusat kumparan melingkar tipis berjari-jari r:

Induksi medan magnet solenoida(kumparan yang lilitannya diberi energi secara seri dalam satu arah):

Prinsip superposisi

Jika medan magnet pada suatu titik tertentu dalam ruang diciptakan oleh beberapa sumber medan, maka induksi magnet adalah jumlah vektor dari induksi masing-masing medan secara terpisah.

Bumi bukan hanya muatan negatif yang besar dan sumber medan listrik, tetapi pada saat yang sama, medan magnet planet kita mirip dengan medan magnet langsung raksasa.

Selatan geografis dekat dengan utara magnetis, dan utara geografis dekat dengan selatan magnetis. Jika kompas ditempatkan di medan magnet bumi, maka panah utaranya berorientasi sepanjang garis induksi magnetik ke arah kutub magnet selatan, yaitu, ia akan memberi tahu kita di mana letak utara geografis.

Elemen karakteristik magnetisme terestrial berubah sangat lambat dari waktu ke waktu - perubahan sekuler. Namun, badai magnet terjadi dari waktu ke waktu, ketika medan magnet bumi sangat terdistorsi selama beberapa jam, dan kemudian secara bertahap kembali ke nilai sebelumnya. Perubahan drastis seperti itu mempengaruhi kesejahteraan masyarakat.

Medan magnet bumi adalah "perisai" yang menutupi planet kita dari partikel yang menembus dari luar angkasa ("angin matahari"). Di dekat kutub magnet, aliran partikel datang lebih dekat ke permukaan bumi. Selama semburan matahari yang kuat, magnetosfer berubah bentuk, dan partikel-partikel ini dapat masuk ke lapisan atas atmosfer, di mana mereka bertabrakan dengan molekul gas, membentuk aurora.

Partikel besi dioksida pada film magnetik termagnetisasi dengan baik selama proses perekaman.

Kereta maglev meluncur di atas permukaan tanpa gesekan sama sekali. Kereta ini mampu melaju hingga kecepatan 650 km/jam.

Kerja otak, denyut jantung disertai dengan impuls listrik. Dalam hal ini, medan magnet yang lemah muncul di organ.

Medan magnet, apa itu? - jenis khusus urusan;
Di mana itu ada? - di sekitar muatan listrik yang bergerak (termasuk di sekitar konduktor pembawa arus)
Bagaimana cara menemukan? - menggunakan jarum magnet (atau serbuk besi) atau dengan aksinya pada konduktor pembawa arus.

Pengalaman Oersted:

Jarum magnet berputar jika listrik mulai mengalir melalui konduktor. saat ini, karena Medan magnet terbentuk di sekitar konduktor pembawa arus.

Interaksi dua konduktor dengan arus:

Setiap konduktor pembawa arus memiliki medan magnetnya sendiri di sekitarnya, yang bekerja dengan gaya tertentu pada konduktor yang berdekatan.

Tergantung pada arah arus, konduktor dapat menarik atau menolak satu sama lain.

ingat masa lalu tahun akademik:

GARIS MAGNETIK (atau sebaliknya garis induksi magnetik)

Bagaimana cara menggambarkan medan magnet? - dengan bantuan garis magnet;
Garis magnet, apa itu?

Ini adalah garis imajiner di mana jarum magnet ditempatkan dalam medan magnet. Garis magnet dapat ditarik melalui setiap titik medan magnet, mereka memiliki arah dan selalu tertutup.

Pikirkan kembali tahun ajaran lalu:

MEDAN MAGNETIK TIDAK HOMOGEN

Karakteristik medan magnet yang tidak homogen: garis-garis magnet melengkung; kerapatan garis-garis magnet berbeda; gaya yang digunakan medan magnet pada jarum magnet berbeda pada titik-titik yang berbeda dari medan ini dalam besar dan arah.

Di mana medan magnet yang tidak homogen ada?

Di sekitar konduktor pembawa arus lurus;

Di sekitar magnet batang;

Di sekitar solenoid (kumparan dengan arus).

MEDAN MAGNETIK HOMOGEN

Ciri-ciri medan magnet homogen: garis-garis magnet adalah garis lurus yang sejajar, kerapatan garis-garis magnet di semua tempat sama; gaya yang dengannya medan magnet bekerja pada jarum magnet adalah sama di semua titik medan ini dalam arah besarnya.

Di mana medan magnet seragam ada?
- di dalam magnet batang dan di dalam solenoida, jika panjangnya jauh lebih besar dari diameternya.

MENARIK

Kemampuan besi dan paduannya untuk menjadi magnet yang kuat menghilang ketika dipanaskan sampai suhu tinggi. Besi murni kehilangan kemampuan ini ketika dipanaskan hingga 767 ° C.

Magnet yang kuat, yang digunakan di banyak produk modern, dapat memengaruhi kinerja alat pacu jantung dan perangkat jantung implan pada pasien jantung. Magnet besi atau ferit biasa, yang mudah dibedakan dengan warna abu-abu kusamnya, memiliki sedikit kekuatan dan tidak terlalu diperhatikan.
Namun, baru-baru ini ada sangat magnet yang kuat- Warna perak cemerlang dan mewakili paduan neodymium, besi, dan boron. Medan magnet yang mereka ciptakan sangat kuat, itulah sebabnya mereka banyak digunakan di disk komputer, headphone dan speaker, serta mainan, perhiasan, dan bahkan pakaian.

Begitu berada di jalan kota utama Mallorca, kapal militer Prancis "La Rolain" muncul. Kondisinya sangat menyedihkan sehingga kapal hampir tidak mencapai tempat berlabuh sendiri.Ketika para ilmuwan Prancis, termasuk Arago yang berusia dua puluh dua tahun, menaiki kapal, ternyata kapal itu hancur disambar petir. Sementara komisi sedang memeriksa kapal, menggelengkan kepala saat melihat tiang dan bangunan atas yang terbakar, Arago bergegas ke kompas dan melihat apa yang dia harapkan: jarum kompas menunjuk ke arah yang berbeda ...

Setahun kemudian, saat menggali sisa-sisa kapal Genoa yang jatuh di dekat Aljir, Arago menemukan bahwa jarum kompas telah mengalami demagnetisasi. Kapal sedang menuju selatan menuju bebatuan, tertipu oleh kompas magnetik yang disambar petir.

V. Kartsev. Magnet selama tiga milenium.

Kompas magnetik ditemukan di Cina.
Sudah 4.000 tahun yang lalu, karavan membawa mereka pot tanah liat dan "menjaganya di jalan lebih dari semua kargo mahal Anda." Di dalamnya, di permukaan cairan di atas pelampung kayu, tergeletak batu yang menyukai besi. Dia bisa berbalik dan, sepanjang waktu, menunjuk ke arah selatan, yang, tanpa adanya Matahari, membantu mereka pergi ke sumur.
Pada awal zaman kita, orang Cina belajar cara membuat magnet buatan dengan magnetisasi jarum besi.
Dan hanya seribu tahun kemudian, orang Eropa mulai menggunakan jarum kompas bermagnet.

MEDAN MAGNETIK BUMI

Bumi adalah magnet permanen yang besar.
Kutub Magnetik Selatan, meskipun terletak, menurut standar dunia, di dekat Kutub Geografis Utara, mereka tetap terpisah sekitar 2000 km.
Ada wilayah di permukaan Bumi di mana medan magnetnya sendiri sangat terdistorsi oleh medan magnet bijih besi yang terjadi pada kedalaman yang dangkal. Salah satu wilayah tersebut adalah anomali magnetik Kursk yang terletak di wilayah Kursk.

Induksi magnet dari medan magnet bumi hanya sekitar 0,0004 Tesla.
___

Medan magnet bumi dipengaruhi oleh peningkatan aktivitas matahari. Kira-kira sekali setiap 11,5 tahun, itu meningkat sedemikian rupa sehingga komunikasi radio terganggu, kesejahteraan manusia dan hewan memburuk, dan jarum kompas mulai "menari" tak terduga dari sisi ke sisi. Dalam hal ini, mereka mengatakan bahwa badai magnet akan datang. Biasanya berlangsung dari beberapa jam hingga beberapa hari.

Medan magnet bumi mengubah orientasinya dari waktu ke waktu, membuat fluktuasi sekuler (berlangsung 5-10 ribu tahun) dan sepenuhnya reorientasi, mis. membalikkan kutub magnet (2–3 kali per juta tahun). Hal ini ditunjukkan oleh medan magnet zaman jauh "membeku" di batuan sedimen dan vulkanik. Perilaku medan geomagnetik tidak bisa disebut kacau, ia mematuhi semacam "jadwal".

Arah dan besarnya medan geomagnetik ditentukan oleh proses-proses yang terjadi di inti bumi. Waktu karakteristik pembalikan polaritas, ditentukan oleh inti padat bagian dalam, adalah dari 3 hingga 5 ribu tahun, dan ditentukan oleh inti cair luar, sekitar 500 tahun. Kali ini dapat menjelaskan dinamika medan geomagnetik yang diamati. Pemodelan komputer dengan mempertimbangkan berbagai proses intraterestrial, ini menunjukkan kemungkinan pembalikan polaritas medan magnet dalam waktu sekitar 5 ribu tahun.

FOKUS DENGAN MAGNET

"Kuil jimat, atau kabinet mekanik, optik, dan fisik Mr. Gamuletsky de Coll" oleh ilusionis Rusia terkenal Gamuletsky, yang ada hingga tahun 1842, menjadi terkenal, antara lain, karena fakta bahwa pengunjung menaiki tangga yang didekorasi dengan lilin dan karpet dengan karpet masih bisa dilihat dari jauh platform teratas tangga, sosok malaikat berlapis emas, dibuat dalam pertumbuhan alami manusia, yang melayang dalam posisi horizontal di atas pintu kantor tanpa digantung atau ditopang. Semua orang dapat memastikan bahwa sosok itu tidak memiliki dukungan. Ketika pengunjung memasuki platform, malaikat mengangkat tangannya, membawa terompet ke mulutnya dan memainkannya, menggerakkan jari-jarinya dengan cara yang paling alami. Selama sepuluh tahun, kata Gamuletsky, saya bekerja keras untuk menemukan titik dan berat magnet dan besi untuk menjaga malaikat tetap di udara. Selain tenaga kerja, saya menggunakan banyak uang untuk keajaiban ini.

Pada Abad Pertengahan, apa yang disebut "ikan patuh", terbuat dari kayu, adalah angka ilusi yang sangat umum. Mereka berenang di kolam dan menuruti lambaian tangan penyihir sekecil apa pun, yang membuat mereka bergerak ke segala arah. Rahasia triknya sangat sederhana: magnet disembunyikan di lengan penyihir, dan potongan besi dimasukkan ke kepala ikan.
Lebih dekat dengan kami dalam waktu adalah manipulasi Jonas Inggris. Nomor tanda tangannya: Jonas mengundang beberapa pemirsa untuk meletakkan jam di atas meja, setelah itu dia, tanpa menyentuh jam, secara sewenang-wenang mengubah posisi tangan.
Perwujudan modern dari ide semacam itu adalah cengkeraman elektromagnetik, yang dikenal baik oleh ahli listrik, yang dengannya dimungkinkan untuk memutar perangkat yang dipisahkan dari mesin oleh semacam penghalang, misalnya, dinding.

Pada pertengahan 80-an abad ke-19, desas-desus menyebar tentang gajah ilmuwan, yang tidak hanya bisa menambah dan mengurangi, tetapi bahkan mengalikan, membagi, dan mengekstrak akar. Ini dilakukan dengan cara berikut. Pelatih, misalnya, bertanya kepada gajah: "Berapa tujuh delapan?" Ada papan dengan angka di depan gajah. Setelah pertanyaan, gajah mengambil penunjuk dan dengan percaya diri menunjukkan angka 56. Dengan cara yang sama, pembagian dan ekstraksi dilakukan. akar pangkat dua. Triknya cukup sederhana: ada elektromagnet kecil yang tersembunyi di bawah setiap nomor di papan. Ketika gajah ditanyai, arus diterapkan pada belitan magnet yang terletak yang berarti jawaban yang benar. Penunjuk besi di belalai gajah itu sendiri tertarik ke nomor yang benar. Jawabannya datang secara otomatis. Terlepas dari kesederhanaan pelatihan ini, rahasia triknya tidak dapat diungkap untuk waktu yang lama, dan "gajah yang terpelajar" menikmati kesuksesan yang luar biasa.

Tanpa ragu, garis medan magnet sekarang diketahui semua orang. Setidaknya, bahkan di sekolah, manifestasinya ditunjukkan dalam pelajaran fisika. Ingat bagaimana guru menempatkan magnet permanen (atau bahkan dua, menggabungkan orientasi kutub mereka) di bawah selembar kertas, dan di atasnya ia menuangkan serbuk logam yang diambil di ruang pelatihan kerja? Cukup jelas bahwa logam harus dipegang di atas lembaran, tetapi sesuatu yang aneh diamati - garis-garis dilacak dengan jelas di mana serbuk gergaji berbaris. Perhatikan - tidak merata, tetapi dalam garis-garis. Ini adalah garis medan magnet. Atau lebih tepatnya, manifestasi mereka. Apa yang terjadi kemudian dan bagaimana menjelaskannya?

Mari kita mulai dari jauh. Bersama kita di dunia fisik yang terlihat, ada jenis materi khusus - medan magnet. Ini memberikan interaksi antara bergerak partikel dasar atau badan yang lebih besar dengan muatan listrik atau Listrik alami dan tidak hanya saling berhubungan satu sama lain, tetapi sering kali menghasilkan sendiri. Misalnya, kawat yang membawa listrik menciptakan medan magnet di sekitarnya. Kebalikannya juga benar: aksi medan magnet bolak-balik pada sirkuit konduksi tertutup menciptakan pergerakan pembawa muatan di dalamnya. Properti terakhir digunakan dalam generator yang memasok energi listrik ke semua konsumen. Contoh mencolok dari medan elektromagnetik adalah cahaya.

Garis-garis gaya medan magnet di sekitar konduktor berputar atau, yang juga benar, dicirikan oleh vektor induksi magnetik terarah. Arah rotasi ditentukan oleh aturan gimlet. Garis-garis yang ditunjukkan adalah konvensi, karena medan menyebar secara merata ke segala arah. Masalahnya adalah itu dapat direpresentasikan sebagai jumlah garis yang tak terbatas, beberapa di antaranya memiliki ketegangan yang lebih menonjol. Itulah sebabnya beberapa "garis" jelas dilacak dan serbuk gergaji. Menariknya, garis gaya medan magnet tidak pernah terputus, sehingga tidak mungkin untuk mengatakan dengan tegas di mana awal dan di mana akhirnya.

Dalam kasus magnet permanen (atau elektromagnet serupa), selalu ada dua kutub yang menerima nama konvensional Utara dan selatan. Garis yang dimaksud dalam hal ini adalah cincin dan oval yang menghubungkan kedua kutub. Kadang-kadang ini dijelaskan dalam istilah monopol yang berinteraksi, tetapi kemudian muncul kontradiksi, yang menurutnya monopole tidak dapat dipisahkan. Artinya, setiap upaya untuk membagi magnet akan menghasilkan beberapa bagian bipolar.

Yang sangat menarik adalah sifat-sifat garis gaya. Kami telah berbicara tentang kontinuitas, tetapi kemampuan untuk menciptakan arus listrik dalam konduktor adalah kepentingan praktis. Arti dari ini adalah sebagai berikut: jika sirkuit penghantar dilintasi oleh garis (atau konduktor itu sendiri bergerak dalam medan magnet), maka energi tambahan diberikan ke elektron di orbit luar atom bahan, memungkinkan mereka untuk memulai gerakan mandiri yang terarah. Dapat dikatakan bahwa medan magnet tampaknya "mematikan" partikel bermuatan dari kisi kristal. Fenomena ini diberi nama induksi elektromagnetik dan saat ini merupakan cara utama untuk mendapatkan yang utama energi listrik. Ini ditemukan secara eksperimental pada tahun 1831 oleh fisikawan Inggris Michael Faraday.

Studi medan magnet dimulai sejak 1269, ketika P. Peregrine menemukan interaksi magnet bola dengan jarum baja. Hampir 300 tahun kemudian, W. G. Colchester menyatakan bahwa dia sendiri adalah magnet besar dengan dua kutub. Selanjutnya, fenomena magnetik dipelajari oleh ilmuwan terkenal seperti Lorentz, Maxwell, Ampere, Einstein, dll.

Medan magnet - kekuatan bidang , yang bekerja pada muatan listrik yang bergerak dan pada benda dengan magnetis momen, terlepas dari keadaan gerakan mereka;magnetis komponen elektromagnetik bidang .

Garis-garis medan magnet adalah garis-garis imajiner, garis singgung yang pada setiap titik medan berimpit searah dengan vektor induksi magnet.

Untuk medan magnet, prinsip superposisi berlaku: pada setiap titik dalam ruang, vektor induksi magnetik B∑ → B∑→dibuat pada titik ini oleh semua sumber medan magnet sama dengan jumlah vektor dari vektor induksi magnetik bk→ Bk→dibuat pada titik ini oleh semua sumber medan magnet:

28. Hukum Biot-Savart-Laplace. Hukum saat ini penuh.

Rumusan hukum Biot Savart Laplace adalah sebagai berikut: Ketika lewat arus searah sepanjang loop tertutup dalam ruang hampa, untuk suatu titik pada jarak r0 dari loop, induksi magnetik akan memiliki bentuk.

di mana saya saat ini di sirkuit

kontur gamma di mana integrasi dilakukan

r0 titik sewenang-wenang

Hukum saat ini penuh ini adalah hukum yang berkaitan dengan sirkulasi vektor kekuatan medan magnet dan arus.

Sirkulasi vektor kekuatan medan magnet di sepanjang sirkuit sama dengan jumlah aljabar arus yang dicakup oleh sirkuit ini.

29. Medan magnet konduktor dengan arus. Momen magnetik arus melingkar.

30. Aksi medan magnet pada konduktor dengan arus. hukum Ampere. Interaksi arus .

F = B I l sinα ,

di mana α - sudut antara vektor induksi magnet dan arus,B - induksi medan magnet,Saya - arus dalam konduktor,aku - panjang konduktor

Interaksi arus. Jika dua kabel dimasukkan dalam rangkaian DC, maka: Konduktor paralel yang jaraknya berdekatan dan dihubungkan secara seri akan saling tolak menolak. Konduktor yang dihubungkan paralel akan saling tarik menarik.

31. Aksi medan listrik dan magnet pada muatan yang bergerak. kekuatan Lorentz.

gaya Lorentz - memaksa, dengan yang medan elektromagnetik menurut klasik (non-kuantum) elektrodinamika bertindak pada titik dibebankan partikel. Kadang-kadang gaya Lorentz disebut gaya yang bekerja pada suatu benda yang bergerak dengan kecepatan mengenakan biaya hanya dari samping Medan gaya, seringkali gaya penuh - dari medan elektromagnetik secara umum , dengan kata lain, dari samping listrik dan magnetis bidang.

32. Aksi medan magnet pada materi. Dia-, para- dan feromagnet. histeresis magnetik.

B= B 0 + B 1

di mana B⃗ B → - induksi medan magnet dalam materi; B⃗ 0 B→0 - induksi medan magnet dalam ruang hampa, B⃗ 1 B→1 - induksi magnet dari medan yang muncul karena magnetisasi zat.

Zat yang permeabilitas magnetiknya sedikit kurang dari satu (μ< 1), называются diamagnet, sedikit lebih besar dari satu (μ > 1) - paramagnet.

feromagnetik - substansi atau materi di mana fenomena itu diamati feromagnetisme, yaitu, munculnya magnetisasi spontan pada suhu di bawah suhu Curie.

Magnetik histeresis - fenomena ketergantungan vektor magnetisasi dan vektor magnetis bidang di urusan bukan hanya dari terlampir luar bidang, tetapi dan dari Latar Belakang sampel ini