Cos'è una linea di campo magnetico. Linee di campo magnetico

Temi UTILIZZA il codificatore : interazione di magneti, campo magnetico di un conduttore con la corrente.

Le proprietà magnetiche della materia sono note alle persone da molto tempo. I magneti prendono il nome dall'antica città di Magnesia: nelle sue vicinanze era diffuso un minerale (in seguito chiamato minerale di ferro magnetico o magnetite), i cui pezzi attiravano oggetti di ferro.

Interazione dei magneti

Su due lati di ciascun magnete si trovano Polo Nord e Polo Sud. Due magneti sono attratti l'uno dall'altro da poli opposti e si respingono da poli simili. I magneti possono agire l'uno sull'altro anche attraverso il vuoto! Tutto ciò ricorda però l'interazione delle cariche elettriche l'interazione dei magneti non è elettrica. Ciò è dimostrato dai seguenti fatti sperimentali.

La forza magnetica si indebolisce quando il magnete viene riscaldato. La forza dell'interazione delle cariche puntiformi non dipende dalla loro temperatura.

La forza magnetica viene indebolita scuotendo il magnete. Non succede nulla di simile con i corpi caricati elettricamente.

Le cariche elettriche positive possono essere separate da quelle negative (ad esempio, quando i corpi sono elettrificati). Ma è impossibile separare i poli del magnete: se si taglia il magnete in due parti, nel punto del taglio compaiono anche i poli e il magnete si rompe in due magneti con poli opposti alle estremità (orientati esattamente in allo stesso modo dei poli del magnete originale).

Quindi i magneti sempre bipolare, esistono solo nella forma dipoli. Poli magnetici isolati (cosiddetti monopoli magnetici- analoghi della carica elettrica) in natura non esistono (in ogni caso non sono stati ancora rilevati sperimentalmente). Questa è forse l'asimmetria più impressionante tra elettricità e magnetismo.

Come i corpi caricati elettricamente, i magneti agiscono sulle cariche elettriche. Tuttavia, il magnete agisce solo su in movimento carica; Se la carica è ferma rispetto al magnete, nessuna forza magnetica agisce sulla carica. Al contrario, un corpo elettrificato agisce su qualsiasi carica, indipendentemente dal fatto che sia fermo o in movimento.

Secondo i concetti moderni della teoria dell'azione a corto raggio, l'interazione dei magneti viene eseguita attraverso campo magnetico Vale a dire, un magnete crea un campo magnetico nello spazio circostante, che agisce su un altro magnete e provoca un'attrazione o repulsione visibile di questi magneti.

Un esempio di magnete è ago magnetico bussola. Con l'aiuto di un ago magnetico, si può giudicare la presenza di un campo magnetico in una determinata regione dello spazio, nonché la direzione del campo.

Il nostro pianeta Terra è un magnete gigante. Non lontano dal polo nord geografico della Terra si trova il polo sud magnetico. Pertanto, l'estremità nord dell'ago della bussola, girando verso il polo sud magnetico della Terra, punta al nord geografico. Da qui, infatti, è nato il nome "polo nord" del magnete.

Linee di campo magnetico

Il campo elettrico, ricordiamo, viene investigato con l'ausilio di piccole cariche di prova, dall'azione sulla quale si può giudicare l'ampiezza e la direzione del campo. Un analogo di una carica di prova nel caso di un campo magnetico è un piccolo ago magnetico.

Ad esempio, puoi avere un'idea geometrica del campo magnetico se inserisci punti diversi gli spazi sono aghi della bussola molto piccoli. L'esperienza mostra che le frecce si allineeranno lungo determinate linee, le cosiddette linee di campo magnetico. Definiamo questo concetto nella forma prossimi tre punti.

1. Linee di campo magnetico, o magnetiche linee di forza- si tratta di linee dirette nello spazio che hanno la seguente proprietà: un piccolo ago di bussola posto in ogni punto di tale linea è orientato tangenzialmente a questa linea.

2. La direzione della linea del campo magnetico è la direzione delle estremità settentrionali degli aghi della bussola situati nei punti di questa linea.

3. Più spesse sono le linee, più forte è il campo magnetico in una data regione dello spazio..

Il ruolo degli aghi della bussola può essere svolto con successo dalla limatura di ferro: in un campo magnetico, le piccole limature sono magnetizzate e si comportano esattamente come gli aghi magnetici.

Quindi, versando limatura di ferro in giro magnete permanente, vedremo approssimativamente il seguente schema di linee di campo magnetico (Fig. 1).

Riso. 1. Campo a magneti permanenti

Il polo nord del magnete è indicato in blu e la lettera; il polo sud - in rosso e la lettera. Si noti che le linee di campo escono dal polo nord del magnete ed entrano nel polo sud, perché è al polo sud del magnete che punterà l'estremità nord dell'ago della bussola.

L'esperienza di Oersted

Sebbene elettrico e fenomeni magnetici erano noti alle persone fin dall'antichità, nessuna relazione tra loro per molto tempo non è stato osservato. Per diversi secoli, la ricerca sull'elettricità e sul magnetismo è proseguita in parallelo e indipendentemente l'una dall'altra.

Il fatto straordinario che i fenomeni elettrici e magnetici siano effettivamente correlati tra loro fu scoperto per la prima volta nel 1820 nel famoso esperimento di Oersted.

Lo schema dell'esperimento di Oersted è mostrato in fico. 2 (immagine da rt.mipt.ru). Sopra l'ago magnetico (e - i poli nord e sud della freccia) c'è un conduttore metallico collegato a una fonte di corrente. Se chiudi il circuito, la freccia diventa perpendicolare al conduttore!
Questo semplice esperimento ha indicato direttamente la relazione tra elettricità e magnetismo. Gli esperimenti che seguirono l'esperienza di Oersted stabilirono fermamente il seguente schema: il campo magnetico è generato da correnti elettriche e agisce sulle correnti.

Riso. 2. L'esperimento di Oersted

L'immagine delle linee del campo magnetico generate da un conduttore con corrente dipende dalla forma del conduttore.

Campo magnetico di un filo rettilineo con corrente

Le linee del campo magnetico di un filo rettilineo che trasporta corrente sono cerchi concentrici. I centri di questi cerchi giacciono sul filo e i loro piani sono perpendicolari al filo (Fig. 3).

Riso. 3. Campo di un filo diretto con corrente

Esistono due regole alternative per determinare la direzione delle linee del campo magnetico in corrente continua.

regola della lancetta delle ore. Le linee di campo vanno in senso antiorario se viste in modo che la corrente fluisca verso di noi..

regola della vite(o regola del succhiello, o regola del cavatappi- è più vicino a qualcuno ;-)). Le linee di campo vanno dove la vite (con filettatura destrorsa convenzionale) deve essere ruotata per spostarsi lungo la filettatura nella direzione della corrente.

Usa la regola più adatta a te. È meglio abituarsi alla regola del senso orario: tu stesso in seguito vedrai che è più universale e più facile da usare (e poi ricordalo con gratitudine nel tuo primo anno quando studi la geometria analitica).

Sulla fig. 3, è apparso anche qualcosa di nuovo: questo è un vettore, che si chiama induzione del campo magnetico, o induzione magnetica. Il vettore di induzione magnetica è un analogo del vettore di intensità campo elettrico: lui serve caratteristica di potenza campo magnetico, determinando la forza con cui il campo magnetico agisce sulle cariche in movimento.

Parleremo più avanti delle forze in un campo magnetico, ma per ora noteremo solo che l'intensità e la direzione del campo magnetico sono determinate dal vettore di induzione magnetica. In ogni punto dello spazio, il vettore è diretto nella stessa direzione dell'estremità nord dell'ago della bussola posto in questo punto, cioè tangente alla linea di campo nella direzione di questa linea. L'induzione magnetica è misurata in teslach(Tl).

Come nel caso di un campo elettrico, per l'induzione di un campo magnetico, principio di sovrapposizione. Sta nel fatto che l'induzione di campi magnetici creati in un dato punto da varie correnti vengono sommati vettorialmente e danno il vettore di induzione magnetica risultante:.

Il campo magnetico di una bobina con corrente

Si consideri una bobina circolare attraverso la quale circola una corrente continua. Non mostriamo la sorgente che crea la corrente nella figura.

L'immagine delle linee del campo del nostro turno avrà approssimativamente la forma seguente (Fig. 4).

Riso. 4. Campo della bobina con corrente

Sarà importante per noi essere in grado di determinare in quale semispazio (rispetto al piano della bobina) è diretto il campo magnetico. Anche in questo caso abbiamo due regole alternative.

regola della lancetta delle ore. Le linee di campo vanno lì, guardando da dove la corrente sembra circolare in senso antiorario.

regola della vite. Le linee di campo vanno dove la vite (con filettature destrorse convenzionali) si sposterebbe se ruotata nella direzione della corrente.

Come puoi vedere, i ruoli della corrente e del campo sono invertiti, rispetto alle formulazioni di queste regole per il caso della corrente continua.

Il campo magnetico di una bobina con corrente

Bobina risulterà, se strettamente, bobina per bobina, avvolgere il filo in una spirale sufficientemente lunga (Fig. 5 - immagine dal sito en.wikipedia.org). La bobina può avere diverse decine, centinaia o addirittura migliaia di giri. La bobina è anche chiamata solenoide.

Riso. 5. Bobina (solenoide)

Il campo magnetico di un giro, come sappiamo, non sembra molto semplice. Campi? i singoli giri della bobina sono sovrapposti l'uno all'altro e sembrerebbe che il risultato dovrebbe essere un'immagine molto confusa. Tuttavia, non è così: il campo di una lunga bobina ha una struttura inaspettatamente semplice (Fig. 6).

Riso. 6. campo bobina con corrente

In questa figura, la corrente nella bobina va in senso antiorario se vista da sinistra (questo accadrà se, in Fig. 5, l'estremità destra della bobina è collegata al "più" della sorgente di corrente e l'estremità sinistra a il "meno"). Vediamo che il campo magnetico della bobina ha due proprietà caratteristiche.

1. All'interno della bobina, lontano dai suoi bordi, c'è il campo magnetico omogeneo: in ogni punto, il vettore di induzione magnetica è lo stesso in grandezza e direzione. Le linee di campo sono rette parallele; si piegano solo vicino ai bordi della bobina quando escono.

2. Al di fuori della bobina, il campo è prossimo allo zero. Più giri nella bobina, più debole è il campo al di fuori di essa.

Si noti che una bobina infinitamente lunga non emette alcun campo: non c'è campo magnetico all'esterno della bobina. All'interno di una tale bobina, il campo è uniforme ovunque.

Non ti ricorda niente? Una bobina è la controparte "magnetica" di un condensatore. Ricordi che un condensatore crea un omogeneo campo elettrico, le cui linee sono piegate solo vicino ai bordi delle piastre, e all'esterno del condensatore, il campo è prossimo allo zero; un condensatore con piastre infinite non rilascia affatto il campo e il campo è uniforme ovunque al suo interno.

E ora - l'osservazione principale. Confronta, per favore, l'immagine delle linee di campo magnetico all'esterno della bobina (Fig. 6) con le linee di campo del magnete in Fig. uno . È la stessa cosa, no? E ora arriviamo a una domanda che probabilmente ti sei fatto molto tempo fa: se un campo magnetico è generato da correnti e agisce sulle correnti, allora qual è il motivo della comparsa di un campo magnetico vicino a un magnete permanente? Dopotutto, questo magnete non sembra essere un conduttore di corrente!

L'ipotesi di Ampère. Correnti elementari

All'inizio si pensava che l'interazione dei magneti fosse dovuta a speciali cariche magnetiche concentrate ai poli. Ma, a differenza dell'elettricità, nessuno poteva isolare la carica magnetica; del resto, come abbiamo già detto, non è stato possibile ottenere separatamente i poli nord e sud del magnete: i poli sono sempre presenti nel magnete a coppie.

I dubbi sulle cariche magnetiche sono stati aggravati dall'esperienza di Oersted, quando si è scoperto che il campo magnetico è generato da una corrente elettrica. Inoltre, si è scoperto che per qualsiasi magnete è possibile scegliere un conduttore con una corrente di configurazione adeguata, tale che il campo di questo conduttore coincida con il campo del magnete.

Ampere ha avanzato un'ipotesi audace. Non ci sono cariche magnetiche. L'azione di un magnete è spiegata da correnti elettriche chiuse al suo interno..

Quali sono queste correnti? Queste correnti elementari circolano all'interno di atomi e molecole; sono associati al movimento degli elettroni nelle orbite atomiche. Il campo magnetico di qualsiasi corpo è costituito dai campi magnetici di queste correnti elementari.

Le correnti elementari possono essere posizionate casualmente l'una rispetto all'altra. Quindi i loro campi si annullano a vicenda e il corpo non mostra proprietà magnetiche.

Ma se le correnti elementari sono coordinate, allora i loro campi, sommandosi, si rafforzano a vicenda. Il corpo diventa un magnete (Fig. 7; il campo magnetico sarà diretto verso di noi; anche il polo nord del magnete sarà diretto verso di noi).

Riso. 7. Correnti magnetiche elementari

L'ipotesi di Ampere sulle correnti elementari ha chiarito le proprietà dei magneti: riscaldare e scuotere un magnete distrugge la disposizione delle sue correnti elementari e proprietà magnetiche indebolire. L'inseparabilità dei poli del magnete è diventata evidente: nel punto in cui è stato tagliato il magnete, otteniamo le stesse correnti elementari alle estremità. La capacità di un corpo di essere magnetizzato in un campo magnetico è spiegata dall'allineamento coordinato di correnti elementari che "ruotano" correttamente (leggi sulla rotazione di una corrente circolare in un campo magnetico nel foglio successivo).

L'ipotesi di Ampère si è rivelata corretta - lo ha mostrato ulteriori sviluppi fisica. Il concetto di correnti elementari è diventato parte integrante della teoria dell'atomo, sviluppata già nel Novecento - a quasi cento anni dalla brillante congettura di Ampère.

Già nel VI sec. AVANTI CRISTO. in Cina si sapeva che alcuni minerali avevano la capacità di attrarsi a vicenda e attrarre oggetti di ferro. Pezzi di tali minerali sono stati trovati vicino alla città di Magnesia in Asia Minore, quindi hanno preso il nome magneti.

Qual è l'interazione tra un magnete e oggetti di ferro? Ricordi perché i corpi elettrificati sono attratti? Perché una forma particolare di materia si forma vicino a una carica elettrica: un campo elettrico. Intorno al magnete c'è una forma simile di materia, ma ha una diversa natura di origine (in fondo il minerale è elettricamente neutro), si chiama campo magnetico.

Per studiare il campo magnetico vengono utilizzati magneti dritti oa forma di ferro di cavallo. Alcuni luoghi del magnete hanno il maggiore effetto attraente, vengono chiamati poli(Nord e Sud). I poli magnetici opposti si attraggono e i poli simili si respingono.

Per la caratteristica di potenza del campo magnetico, utilizzare vettore di induzione del campo magnetico B. Il campo magnetico è rappresentato graficamente utilizzando linee di forza ( linee di induzione magnetica). Le righe sono chiuse, non hanno né inizio né fine. Il luogo da cui escono le linee magnetiche è il Polo Nord (Nord), le linee magnetiche entrano nel Polo Sud (Sud).

Il campo magnetico può essere reso "visibile" con limatura di ferro.

Il campo magnetico di un conduttore percorso da corrente

E ora cosa abbiamo trovato Hans Christian Oersted e André Marie Ampère nel 1820. Si scopre che un campo magnetico esiste non solo attorno a un magnete, ma anche attorno a qualsiasi conduttore con corrente. Qualsiasi filo, ad esempio il cavo di una lampada, attraverso il quale scorre una corrente elettrica, è un magnete! Un filo con corrente interagisce con un magnete (prova a portarci una bussola), due fili con corrente interagiscono tra loro.

Le linee di forza del campo magnetico in corrente continua sono cerchi attorno al conduttore.

Direzione del vettore di induzione magnetica

La direzione del campo magnetico in un dato punto può essere definita come la direzione che indica il polo nord di un ago di bussola posto in quel punto.

La direzione delle linee di induzione magnetica dipende dalla direzione della corrente nel conduttore.

La direzione del vettore di induzione è determinata dalla regola succhiello o regola mano destra.

Vettore di induzione magnetica

Questa è una quantità vettoriale che caratterizza l'azione della forza del campo.

Induzione del campo magnetico di un conduttore rettilineo infinito con corrente ad una distanza r da esso:

Induzione del campo magnetico al centro di una sottile bobina circolare di raggio r:

Induzione del campo magnetico solenoide(una bobina le cui spire sono eccitate in serie in una direzione):

Principio di sovrapposizione

Se il campo magnetico in un dato punto nello spazio è creato da diverse sorgenti di campo, l'induzione magnetica è la somma vettoriale delle induzioni di ciascuno dei campi separatamente

La Terra non è solo una grande carica negativa e una fonte di campo elettrico, ma allo stesso tempo il campo magnetico del nostro pianeta è simile al campo di un gigantesco magnete diretto.

Il sud geografico è vicino al nord magnetico e il nord geografico è vicino al sud magnetico. Se la bussola è posizionata nel campo magnetico terrestre, la sua freccia nord è orientata lungo le linee di induzione magnetica nella direzione del polo sud magnetico, cioè ci dirà dove si trova il nord geografico.

Gli elementi caratteristici del magnetismo terrestre cambiano molto lentamente nel tempo - cambiamenti secolari. Tuttavia, di tanto in tanto si verificano tempeste magnetiche, quando il campo magnetico terrestre viene fortemente distorto per diverse ore, per poi tornare gradualmente ai suoi valori precedenti. Un cambiamento così drastico influisce sul benessere delle persone.

Il campo magnetico terrestre è uno "scudo" che copre il nostro pianeta dalle particelle che penetrano dallo spazio ("vento solare"). Vicino ai poli magnetici, i flussi di particelle si avvicinano molto alla superficie terrestre. Durante potenti brillamenti solari, la magnetosfera si deforma e queste particelle possono passare negli strati superiori dell'atmosfera, dove si scontrano con le molecole di gas, formando aurore.

Le particelle di biossido di ferro su una pellicola magnetica sono ben magnetizzate durante il processo di registrazione.

I treni a levitazione magnetica scivolano sulla superficie senza alcun attrito. Il treno è in grado di raggiungere velocità fino a 650 km/h.

Il lavoro del cervello, la pulsazione del cuore è accompagnata da impulsi elettrici. In questo caso, negli organi si verifica un debole campo magnetico.

Campo magnetico, che cos'è? - tipo speciale importa;
Dove esiste? - attorno a cariche elettriche in movimento (anche attorno a un conduttore percorso da corrente)
Come scoprire? - mediante ago magnetico (o limatura di ferro) o mediante la sua azione su un conduttore percorso da corrente.

L'esperienza di Oersted:

L'ago magnetico gira se l'elettricità inizia a fluire attraverso il conduttore. attuale, perché Un campo magnetico si forma attorno a un conduttore percorso da corrente.

Interazione di due conduttori con la corrente:

Ogni conduttore che trasporta corrente ha il proprio campo magnetico attorno a sé, che agisce con una certa forza sul conduttore adiacente.

A seconda della direzione delle correnti, i conduttori possono attrarsi o respingersi a vicenda.

ricorda il passato anno accademico:

LINEE MAGNETICHE (o comunque linee di induzione magnetica)

Come rappresentare un campo magnetico? - con l'ausilio di linee magnetiche;
Linee magnetiche, che cos'è?

Queste sono linee immaginarie lungo le quali gli aghi magnetici sono posti in un campo magnetico. Le linee magnetiche possono essere tracciate attraverso qualsiasi punto del campo magnetico, hanno una direzione e sono sempre chiuse.

Ripensa allo scorso anno scolastico:

CAMPO MAGNETICO NON OMOGENEO

Caratteristiche di un campo magnetico disomogeneo: le linee magnetiche sono curve; la densità delle linee magnetiche è diversa; la forza con cui il campo magnetico agisce sull'ago magnetico è diversa in diversi punti di questo campo per intensità e direzione.

Dove esiste un campo magnetico disomogeneo?

Intorno a un conduttore rettilineo percorso da corrente;

Intorno alla barra magnetica;

Intorno al solenoide (bobine con corrente).

CAMPO MAGNETICO OMOGENEO

Caratteristiche di un campo magnetico omogeneo: le linee magnetiche sono rette parallele, la densità delle linee magnetiche è la stessa ovunque; la forza con cui il campo magnetico agisce sull'ago magnetico è la stessa in tutti i punti di questo campo nella direzione della grandezza.

Dove esiste un campo magnetico uniforme?
- all'interno della barra magnetica e all'interno del solenoide, se la sua lunghezza è molto maggiore del diametro.

INTERESSANTE

La capacità del ferro e delle sue leghe di essere fortemente magnetizzato scompare quando viene riscaldato ad una temperatura elevata. Il ferro puro perde questa capacità se riscaldato a 767 ° C.

Magneti potenti, utilizzato in molti prodotti moderni, può influire sulle prestazioni di pacemaker e dispositivi cardiaci impiantati nei pazienti cardiopatici. I normali magneti in ferro o ferrite, che si distinguono facilmente per la loro colorazione grigio opaco, hanno poca forza e sono di poca importanza.
Tuttavia, recentemente ci sono stati molto magneti potenti- di colore argento brillante e rappresentante una lega di neodimio, ferro e boro. Il campo magnetico che creano è molto forte, motivo per cui sono ampiamente utilizzati nei dischi dei computer, nelle cuffie e negli altoparlanti, nonché nei giocattoli, nei gioielli e persino nei vestiti.

Una volta sulle strade della città principale di Maiorca, apparve la nave militare francese "La Rolain". Le sue condizioni erano così miserevoli che la nave raggiunse a malapena l'ormeggio da sola.Quando scienziati francesi, tra cui il ventiduenne Arago, salirono a bordo della nave, si scoprì che la nave era stata distrutta da un fulmine. Mentre la commissione ispezionava la nave, scuotendo la testa alla vista degli alberi e delle sovrastrutture bruciati, Arago si affrettò verso le bussole e vide cosa si aspettava: gli aghi della bussola puntavano in direzioni diverse...

Un anno dopo, scavando tra i resti di una nave genovese precipitata nei pressi di Algeri, Arago scoprì che gli aghi della bussola si erano smagnetizzati. La nave si stava dirigendo a sud verso gli scogli, ingannata da una bussola magnetica fulminante.

V.Kartsev. Magnete per tre millenni.

La bussola magnetica è stata inventata in Cina.
Già 4.000 anni fa, i caravanisti portavano con sé vaso di terracotta e "si è preso cura di lui sulla strada più di tutti i tuoi carichi costosi". In esso, sulla superficie del liquido su un galleggiante di legno, adagiate una pietra che ama il ferro. Poteva voltarsi e, in ogni momento, indicava i viandanti in direzione del sud, che, in assenza del sole, li aiutava ad andare ai pozzi.
All'inizio della nostra era, i cinesi impararono a creare magneti artificiali magnetizzando un ago di ferro.
E solo mille anni dopo, gli europei iniziarono a usare un ago magnetizzato della bussola.

IL CAMPO MAGNETICO DELLA TERRA

La terra è un grande magnete permanente.
Il Polo Sud Magnetico, sebbene si trovi, per gli standard terrestri, vicino al Polo Nord Geografico, sono comunque separati da circa 2000 km.
Ci sono territori sulla superficie della Terra in cui il proprio campo magnetico è fortemente distorto dal campo magnetico dei minerali di ferro che si verificano a una profondità ridotta. Uno di questi territori è l'anomalia magnetica di Kursk situata nella regione di Kursk.

L'induzione magnetica del campo magnetico terrestre è solo di circa 0,0004 Tesla.
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Il campo magnetico terrestre è influenzato dall'aumento dell'attività solare. Circa una volta ogni 11,5 anni, aumenta così tanto che la comunicazione radio viene interrotta, il benessere di persone e animali peggiora e gli aghi della bussola iniziano a "danzare" in modo imprevedibile da un lato all'altro. In questo caso, dicono che sta arrivando una tempesta magnetica. Di solito dura da alcune ore a diversi giorni.

Il campo magnetico terrestre cambia di volta in volta il suo orientamento, facendo sia fluttuazioni secolari (della durata di 5–10 mila anni) sia riorientandosi completamente, cioè inversione dei poli magnetici (2-3 volte per milione di anni). Ciò è indicato dal campo magnetico di epoche lontane "congelate" nelle rocce sedimentarie e vulcaniche. Il comportamento del campo geomagnetico non può essere definito caotico, obbedisce a una sorta di "programma".

La direzione e l'intensità del campo geomagnetico sono determinate dai processi che avvengono nel nucleo terrestre. Il tempo caratteristico dell'inversione di polarità, determinato dal nucleo solido interno, va da 3 a 5 mila anni, e determinato dal nucleo liquido esterno, è di circa 500 anni. Questi tempi possono spiegare la dinamica osservata del campo geomagnetico. Modellazione al computer tenendo conto di vari processi intraterrestri, ha mostrato la possibilità di un'inversione del campo magnetico in circa 5 mila anni.

SI CONCENTRA CON I MAGNETI

Il "tempio degli incantesimi, o il gabinetto meccanico, ottico e fisico del signor Gamuletsky de Coll" del famoso illusionista russo Gamuletsky, che esisteva fino al 1842, divenne famoso, tra l'altro, per il fatto che i visitatori salivano le scale decorate con candelabri e tappezzati di tappeti si potevano ancora notare da lontano piattaforma superiore scale, una figura dorata di un angelo, realizzata a naturale crescita umana, che si librava in posizione orizzontale sopra la porta dell'ufficio senza essere sospesa o sorretta. Tutti potevano assicurarsi che la figura non avesse alcun supporto. Quando i visitatori sono entrati nella piattaforma, l'angelo ha alzato la mano, ha portato il corno alla bocca e lo ha suonato, muovendo le dita nel modo più naturale. Per dieci anni, ha detto Gamuletsky, ho lavorato per trovare il punto e il peso del magnete e del ferro per mantenere l'angelo in aria. Oltre al lavoro, ho usato molti soldi per questo miracolo.

Nel medioevo i cosiddetti "pesci obbedienti", di legno, erano un numero illusorio molto comune. Nuotarono nella piscina e obbedirono al minimo gesto della mano del mago, che li faceva muovere in tutte le direzioni. Il segreto del trucco era estremamente semplice: nella manica del mago veniva nascosta una calamita e nelle teste dei pesci venivano inseriti dei pezzi di ferro.
Più vicino a noi nel tempo ci furono le manipolazioni dell'inglese Jonas. Il suo numero di firma: Jonas ha invitato alcuni spettatori a mettere l'orologio sul tavolo, dopo di che, senza toccare l'orologio, ha cambiato arbitrariamente la posizione delle lancette.
L'incarnazione moderna di tale idea sono le frizioni elettromagnetiche, ben note agli elettricisti, con le quali è possibile ruotare i dispositivi che sono separati dal motore da una sorta di ostacolo, ad esempio un muro.

A metà degli anni '80 del 19° secolo, circolava una voce sull'elefante scienziato, che poteva non solo aggiungere e sottrarre, ma anche moltiplicare, dividere ed estrarre radici. Ciò è stato fatto nel modo seguente. L'addestratore, ad esempio, ha chiesto all'elefante: "Quanto fa sette otto?" C'era una tavola con i numeri davanti all'elefante. Dopo la domanda, l'elefante ha preso il puntatore e ha mostrato con sicurezza il numero 56. Allo stesso modo, sono state eseguite la divisione e l'estrazione. radice quadrata. Il trucco era abbastanza semplice: c'era un piccolo elettromagnete nascosto sotto ogni numero sul tabellone. Quando all'elefante è stata posta una domanda, è stata applicata una corrente all'avvolgimento di un magnete situato che significava la risposta corretta. La punta di ferro nella proboscide dell'elefante era essa stessa attratta dal numero corretto. La risposta è arrivata automaticamente. Nonostante la semplicità di questo addestramento, il segreto del trucco non poteva essere svelato per molto tempo e il "dotto elefante" ha avuto un enorme successo.

Senza dubbio, le linee del campo magnetico sono ormai note a tutti. Almeno, anche a scuola, la loro manifestazione è dimostrata nelle lezioni di fisica. Ricordi come l'insegnante ha posizionato un magnete permanente (o anche due, combinando l'orientamento dei loro poli) sotto un foglio di carta e sopra ha versato la limatura di metallo presa nell'aula di addestramento del lavoro? È abbastanza chiaro che il metallo doveva essere tenuto sul foglio, ma è stato osservato qualcosa di strano: erano chiaramente tracciate delle linee lungo le quali si allineava la segatura. Avviso - non in modo uniforme, ma a strisce. Queste sono le linee del campo magnetico. O meglio, la loro manifestazione. Che cosa è successo allora e come si può spiegare?

Partiamo da lontano. Insieme a noi nel mondo fisico visibile coesiste un tipo speciale di materia: un campo magnetico. Fornisce l'interazione tra il movimento particelle elementari o corpi più grandi con carica elettrica o Elettrici naturali e non solo sono interconnessi tra loro, ma spesso si generano da soli. Ad esempio, un filo che trasporta elettricità crea un campo magnetico attorno a sé. È vero anche il contrario: l'azione di campi magnetici alternati su un circuito conduttore chiuso crea un movimento di portatori di carica in esso. Quest'ultima proprietà è utilizzata nei generatori che forniscono energia elettrica a tutti i consumatori. Un esempio lampante di campi elettromagnetici è la luce.

Le linee di forza del campo magnetico attorno al conduttore ruotano o, come è anche vero, sono caratterizzate da un vettore diretto di induzione magnetica. Il senso di rotazione è determinato dalla regola del succhiello. Le linee indicate sono una convenzione, poiché il campo si estende uniformemente in tutte le direzioni. Il fatto è che può essere rappresentato come un numero infinito di linee, alcune delle quali hanno una tensione più pronunciata. Ecco perché alcune "linee" sono chiaramente tracciate e segatura. È interessante notare che le linee di forza del campo magnetico non sono mai interrotte, quindi è impossibile dire inequivocabilmente dove sia l'inizio e dove sia la fine.

Nel caso di un magnete permanente (o elettromagnete simile), ci sono sempre due poli che hanno ricevuto nomi convenzionali Nord e Sud. Le linee menzionate in questo caso sono anelli e ovali che collegano entrambi i poli. A volte questo è descritto in termini di monopoli interagenti, ma poi sorge una contraddizione, secondo la quale i monopoli non possono essere separati. Cioè, qualsiasi tentativo di dividere il magnete porterà alla comparsa di diverse parti bipolari.

Di grande interesse sono le proprietà delle linee di forza. Abbiamo già parlato di continuità, ma la capacità di creare una corrente elettrica in un conduttore è di interesse pratico. Il significato di ciò è il seguente: se il circuito conduttore è attraversato da linee (o il conduttore stesso si muove in un campo magnetico), viene impartita energia aggiuntiva agli elettroni nelle orbite esterne degli atomi del materiale, consentendo loro per iniziare un movimento diretto indipendente. Si può dire che il campo magnetico sembra "eliminare" le particelle cariche reticolo cristallino. Questo fenomeno è stato nominato induzione elettromagnetica ed è attualmente il modo principale per ottenere la primaria energia elettrica. Fu scoperto sperimentalmente nel 1831 dal fisico inglese Michael Faraday.

Lo studio dei campi magnetici iniziò già nel 1269, quando P. Peregrine scoprì l'interazione di un magnete sferico con aghi d'acciaio. Quasi 300 anni dopo, W. G. Colchester suggerì di essere lui stesso un enorme magnete con due poli. Inoltre, i fenomeni magnetici sono stati studiati da scienziati famosi come Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein, ecc.

Un campo magnetico - potenza campo , agendo su cariche elettriche in movimento e su corpi con magnetico momento, indipendentemente dallo stato del loro movimento;magnetico componente dell'elettromagnetico campi .

Le linee del campo magnetico sono linee immaginarie, le tangenti alle quali in ogni punto del campo coincidono in direzione con il vettore di induzione magnetica.

Per un campo magnetico vale il principio di sovrapposizione: in ogni punto dello spazio, il vettore dell'induzione magnetica B∑ → B∑→creato a questo punto da tutte le sorgenti di campi magnetici è uguale alla somma vettoriale dei vettori delle induzioni magnetiche bk→ Nero→creato a questo punto da tutte le sorgenti di campi magnetici:

28. Legge di Biot-Savart-Laplace. Diritto completo.

La formulazione della legge di Biot Savart Laplace è la seguente: Quando passa corrente continua lungo un anello chiuso nel vuoto, per un punto a distanza r0 dall'anello, l'induzione magnetica avrà la forma.

dove ho corrente nel circuito

contorno gamma lungo il quale viene eseguita l'integrazione

r0 punto arbitrario

Diritto completo questa è la legge relativa alla circolazione del vettore dell'intensità del campo magnetico e della corrente.

La circolazione del vettore di intensità del campo magnetico lungo il circuito è uguale alla somma algebrica delle correnti coperte da questo circuito.

29. Campo magnetico di un conduttore con corrente. Momento magnetico della corrente circolare.

30. L'azione di un campo magnetico su un conduttore con corrente. Legge di Ampère. Interazione delle correnti .

F = B io l sinα ,

dove α - l'angolo tra i vettori di induzione magnetica e corrente,B - induzione del campo magnetico,io - corrente nel conduttore,l - lunghezza conduttore.

Interazione delle correnti. Se nel circuito CC sono inclusi due fili, allora: Conduttori paralleli ravvicinati collegati in serie si respingono. I conduttori collegati in parallelo si attraggono.

31. Azione dei campi elettrici e magnetici su una carica in movimento. forza di Lorentz.

forza di Lorentz - forza, con quale campo elettromagnetico secondo il classico (non quantistico) elettrodinamica agisce su punto addebitato particella. A volte la forza di Lorentz è chiamata la forza che agisce su un movimento con una velocità carica solo di lato campo magnetico, spesso tutta la forza - dal campo elettromagnetico in generale , in altre parole, di lato elettrico e magnetico campi.

32. L'azione di un campo magnetico sulla materia. Dia-, para- e ferromagneti. Isteresi magnetica.

B= B 0 + B 1

dove B⃗ B → - induzione del campo magnetico nella materia; B⃗ 0 B→0 - induzione del campo magnetico nel vuoto, B⃗ 1 B→1 - induzione magnetica del campo sorto a causa della magnetizzazione della sostanza.

Sostanze per le quali la permeabilità magnetica è leggermente inferiore all'unità (μ< 1), называются diamagneti, leggermente maggiore di uno (μ > 1) - paramagneti.

ferromagnete - la sostanza o il materiale in cui si osserva il fenomeno ferromagnetismo, cioè la comparsa di magnetizzazione spontanea a una temperatura inferiore alla temperatura di Curie.

Magnetico isteresi - fenomeno dipendenze vettore magnetizzazione e vettore magnetico campi in importa non solo da Allegata esterno campi, ma e da sfondo questo campione