Il campo magnetico è lo stesso. Proprietà delle onde elettromagnetiche

Capiamo insieme cos'è un campo magnetico. Dopotutto, molte persone vivono in questo campo per tutta la vita e non ci pensano nemmeno. È ora di aggiustarlo!

Un campo magnetico

Un campo magnetico – tipo speciale questione. Si manifesta in azione in movimento cariche elettriche e corpi che hanno un proprio momento magnetico (magneti permanenti).

Importante: un campo magnetico non agisce su cariche stazionarie! Un campo magnetico viene creato anche spostando cariche elettriche o cambiando nel tempo campo elettrico, o momenti magnetici degli elettroni negli atomi. Cioè, qualsiasi filo attraverso il quale scorre la corrente diventa anche un magnete!

Un corpo che ha un proprio campo magnetico.

Un magnete ha poli chiamati nord e sud. Le denominazioni "nord" e "sud" sono fornite solo per comodità (come "più" e "meno" in elettricità).

Il campo magnetico è rappresentato da linee magnetiche di forza. Le linee di forza sono continue e chiuse e la loro direzione coincide sempre con la direzione delle forze di campo. Se i frammenti di metallo sono sparsi attorno a un magnete permanente, le particelle di metallo mostreranno un'immagine chiara linee di forza campo magnetico che esce da nord ed entra nel polo sud. Caratteristica grafica del campo magnetico - linee di forza.

Caratteristiche del campo magnetico

Le caratteristiche principali del campo magnetico sono induzione magnetica, flusso magnetico e permeabilità magnetica. Ma parliamo di tutto in ordine.

Immediatamente, notiamo che tutte le unità di misura sono fornite nel sistema SI.

Induzione magnetica B – vettore quantità fisica, che è la principale caratteristica di potenza del campo magnetico. Indicato con lettera B . L'unità di misura dell'induzione magnetica - Tesla (tl).

L'induzione magnetica indica quanto è forte un campo determinando la forza con cui agisce su una carica. Questa forza è chiamata forza di Lorentz.

Qui q - caricare, v - la sua velocità in un campo magnetico, B - induzione, F è la forza di Lorentz con cui il campo agisce sulla carica.

F- una quantità fisica uguale al prodotto dell'induzione magnetica per l'area del contorno e il coseno tra il vettore di induzione e la normale al piano del contorno attraverso il quale passa il flusso. Il flusso magnetico è una caratteristica scalare di un campo magnetico.

Possiamo dire che il flusso magnetico caratterizza il numero di linee di induzione magnetica che penetrano in un'area unitaria. Il flusso magnetico è misurato in Weberach (WB).

Permeabilità magneticaè il coefficiente che determina le proprietà magnetiche del mezzo. Uno dei parametri da cui dipende l'induzione magnetica del campo è la permeabilità magnetica.

Il nostro pianeta è stato un enorme magnete per diversi miliardi di anni. L'induzione del campo magnetico terrestre varia a seconda delle coordinate. All'equatore, è circa 3,1 volte 10 alla meno quinta potenza di Tesla. Inoltre, ci sono anomalie magnetiche, in cui il valore e la direzione del campo differiscono in modo significativo dalle aree vicine. Una delle più grandi anomalie magnetiche del pianeta - Kursk e Anomalia magnetica brasiliana.

L'origine del campo magnetico terrestre è ancora un mistero per gli scienziati. Si presume che la sorgente del campo sia il nucleo di metallo liquido della Terra. Il nucleo è in movimento, il che significa che la lega di ferro-nichel fusa si sta muovendo e il movimento delle particelle cariche è la corrente elettrica che genera il campo magnetico. Il problema è che questa teoria geodinamo) non spiega come mantenere stabile il campo.

La terra è un enorme dipolo magnetico. I poli magnetici non coincidono con quelli geografici, sebbene siano molto vicini. Inoltre, i poli magnetici della Terra si stanno muovendo. Il loro spostamento è stato registrato dal 1885. Ad esempio, negli ultimi cento anni, il polo magnetico nell'emisfero australe si è spostato di quasi 900 chilometri e ora si trova nell'Oceano Australe. Il polo dell'emisfero artico si sta muovendo attraverso l'Oceano Artico verso l'anomalia magnetica della Siberia orientale, la velocità del suo movimento (secondo i dati del 2004) era di circa 60 chilometri all'anno. Ora c'è un'accelerazione del movimento dei poli: in media, la velocità cresce di 3 chilometri all'anno.

Qual è il significato del campo magnetico terrestre per noi? Innanzitutto, il campo magnetico terrestre protegge il pianeta dai raggi cosmici e dal vento solare. Le particelle cariche dallo spazio profondo non cadono direttamente a terra, ma vengono deviate da un magnete gigante e si muovono lungo le sue linee di forza. Pertanto, tutti gli esseri viventi sono protetti dalle radiazioni nocive.

Durante la storia della Terra, ce ne sono stati diversi inversioni(cambiamenti) di poli magnetici. Inversione dei poliè quando cambiano posto. L'ultima volta che questo fenomeno si è verificato circa 800 mila anni fa e ci sono state più di 400 inversioni geomagnetiche nella storia della Terra Alcuni scienziati ritengono che, data l'accelerazione osservata del movimento dei poli magnetici, la successiva inversione dei poli dovrebbe essere previsto nei prossimi duemila anni.

Per fortuna nel nostro secolo non è previsto nessun capovolgimento di polarità. Quindi, puoi pensare al piacevole e goderti la vita nel buon vecchio campo costante della Terra, dopo aver considerato le principali proprietà e caratteristiche del campo magnetico. E perché tu possa fare questo, ci sono i nostri autori, a cui possono essere affidati alcuni dei problemi educativi con fiducia nel successo! e altri tipi di lavoro che puoi ordinare al link.

Il campo magnetico terrestre

Un campo magnetico è un campo di forza che agisce sulle cariche elettriche in movimento e sui corpi che hanno un momento magnetico, indipendentemente dallo stato del loro moto.

Le sorgenti di un campo magnetico macroscopico sono corpi magnetizzati, conduttori che trasportano corrente e corpi carichi elettricamente in movimento. La natura di queste sorgenti è la stessa: il campo magnetico nasce come risultato del movimento di microparticelle cariche (elettroni, protoni, ioni), e anche per la presenza del proprio momento magnetico (spin) nelle microparticelle.

Un campo magnetico alternato si verifica anche quando il campo elettrico cambia nel tempo. A sua volta, quando il campo magnetico cambia nel tempo, campo elettrico. Descrizione completa i campi elettrici e magnetici nella loro relazione danno le equazioni di Maxwell. Per caratterizzare il campo magnetico viene spesso introdotto il concetto di linee di forza di campo (linee di induzione magnetica).

Per misurare le caratteristiche del campo magnetico e proprietà magnetiche vengono utilizzate sostanze vari tipi magnetometri. L'unità di induzione del campo magnetico nel sistema di unità CGS è Gauss (Gs), in sistema internazionale unità (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. L'intensità viene misurata, rispettivamente, in oersted (Oe) e ampere per metro (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energia del campo magnetico - in Erg / cm 2 o J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

La bussola reagisce
al campo magnetico terrestre

I campi magnetici in natura sono estremamente diversi sia nella loro scala che negli effetti che provocano. Il campo magnetico terrestre, che forma la magnetosfera terrestre, si estende fino a una distanza di 70-80 mila km in direzione del Sole e per molti milioni di km in direzione opposta. Sulla superficie terrestre, il campo magnetico è in media di 50 μT, al confine della magnetosfera ~ 10 -3 G. Il campo geomagnetico protegge la superficie terrestre e la biosfera dal flusso di particelle cariche del vento solare e in parte dai raggi cosmici. L'influenza del campo geomagnetico stesso sull'attività vitale degli organismi è studiata dalla magnetobiologia. Nello spazio vicino alla Terra, il campo magnetico forma una trappola magnetica per particelle cariche ad alta energia: la cintura di radiazione terrestre. Le particelle contenute nella cintura di radiazioni rappresentano un pericolo significativo durante i voli spaziali. L'origine del campo magnetico terrestre è associata ai movimenti convettivi del conduttore sostanza liquida nel cuore della terra.

Le misurazioni dirette con l'aiuto di veicoli spaziali hanno dimostrato che i corpi cosmici più vicini alla Terra - la Luna, i pianeti Venere e Marte non hanno un proprio campo magnetico, simile a quello terrestre. Da altri pianeti sistema solare solo Giove e, a quanto pare, Saturno hanno i propri campi magnetici, sufficienti a creare trappole magnetiche planetarie. Campi magnetici fino a 10 gauss e una serie di fenomeni caratteristici (tempeste magnetiche, emissione di radio di sincrotrone e altri) sono stati trovati su Giove, indicando un ruolo significativo del campo magnetico nei processi planetari.

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Fotografia del sole
in uno spettro ristretto

Il campo magnetico interplanetario è principalmente il campo del vento solare (plasma in continua espansione della corona solare). Vicino all'orbita terrestre, il campo interplanetario è di ~ 10 -4 -10 -5 Gs. La regolarità del campo magnetico interplanetario può essere disturbata a causa dello sviluppo vari tipi instabilità del plasma, passaggio di onde d'urto e propagazione di flussi di particelle veloci generati da brillamenti solari.

In tutti i processi sul Sole: bagliori, comparsa di macchie e protuberanze, nascita dei raggi cosmici solari, il campo magnetico gioca un ruolo importante. Le misurazioni basate sull'effetto Zeeman hanno mostrato che il campo magnetico macchie solari raggiunge diverse migliaia di gauss, le protuberanze sono occupate da campi di ~ 10-100 gauss (con un valore medio del campo magnetico totale del Sole ~ 1 gauss).

Tempeste magnetiche

Le tempeste magnetiche sono forti disturbi del campo magnetico terrestre, che interrompono bruscamente il regolare corso quotidiano degli elementi del magnetismo terrestre. Le tempeste magnetiche durano da alcune ore a diversi giorni e sono osservate simultaneamente in tutta la Terra.

Di norma, le tempeste magnetiche sono costituite da fasi preliminari, iniziali e principali, nonché da una fase di recupero. Nella fase preliminare si osservano variazioni insignificanti del campo geomagnetico (principalmente alle alte latitudini), nonché l'eccitazione di caratteristiche oscillazioni di campo di breve periodo. La fase iniziale è caratterizzata da un improvviso cambiamento delle singole componenti di campo in tutta la Terra, e la fase principale è caratterizzata da ampie fluttuazioni di campo e da una forte diminuzione della componente orizzontale. Nella fase di recupero della tempesta magnetica, il campo torna al suo valore normale.

Influenza del vento solare
alla magnetosfera terrestre

Le tempeste magnetiche sono causate da flussi di plasma solare provenienti da regioni attive del Sole, sovrapposti a un vento solare calmo. Pertanto, le tempeste magnetiche sono più spesso osservate vicino ai massimi del ciclo di 11 anni dell'attività solare. Raggiungendo la Terra, i flussi di plasma solare aumentano la compressione della magnetosfera, provocando la fase iniziale di una tempesta magnetica, e penetrano parzialmente nella magnetosfera terrestre. L'ingresso di particelle ad alta energia nell'atmosfera superiore della Terra e il loro impatto sulla magnetosfera portano alla generazione e all'amplificazione di correnti elettriche in essa, raggiungendo la massima intensità nelle regioni polari della ionosfera, motivo per cui presenza di una zona di attività magnetica ad alta latitudine. I cambiamenti nei sistemi di corrente magnetosferica-ionosferica si manifestano sulla superficie terrestre sotto forma di disturbi magnetici irregolari.

Nei fenomeni del microcosmo, il ruolo del campo magnetico è tanto essenziale quanto su scala cosmica. Ciò è dovuto all'esistenza di tutte le particelle: gli elementi strutturali della materia (elettroni, protoni, neutroni), un momento magnetico e l'azione di un campo magnetico sulle cariche elettriche in movimento.

Applicazione dei campi magnetici nella scienza e nella tecnologia. I campi magnetici sono generalmente suddivisi in deboli (fino a 500 Gs), medi (500 Gs - 40 kG), forti (40 kG - 1 MG) e superforti (oltre 1 MG). Praticamente tutta l'ingegneria elettrica, l'ingegneria radiofonica e l'elettronica si basano sull'uso di campi magnetici deboli e medi. I campi magnetici deboli e medi si ottengono utilizzando magneti permanenti, elettromagneti, solenoidi non raffreddati, magneti superconduttori.

Sorgenti di campo magnetico

Tutte le sorgenti di campi magnetici possono essere suddivise in artificiali e naturali. Le principali fonti naturali del campo magnetico sono il campo magnetico terrestre e il vento solare. Tutte fonti artificiali campi elettromagnetici con cui il nostro mondo moderno e le nostre case in particolare. Leggi di più e continua a leggere il nostro.

Il trasporto elettrico è una potente fonte di campo magnetico nell'intervallo da 0 a 1000 Hz. Trasporto ferroviario utilizza la corrente alternata. Il trasporto urbano è permanente. I valori massimi dell'induzione del campo magnetico nel trasporto elettrico suburbano raggiungono i 75 µT, i valori medi sono di circa 20 µT. Valori medi per veicoli guidati da corrente continua fissata a 29 μT. Nei tram, dove il filo di ritorno è un binario, i campi magnetici si compensano a una distanza molto maggiore rispetto ai fili di un filobus, e all'interno del filobus le fluttuazioni del campo magnetico sono piccole anche in accelerazione. Ma le maggiori fluttuazioni del campo magnetico sono nella metropolitana. Quando la composizione viene inviata, l'intensità del campo magnetico sulla piattaforma è di 50-100 μT e oltre, superando il campo geomagnetico. Anche quando il treno è scomparso da tempo nella galleria, il campo magnetico non torna al valore precedente. Solo dopo che la composizione ha superato il successivo punto di connessione alla guida di contatto, il campo magnetico tornerà al vecchio valore. È vero, a volte non ha tempo: il treno successivo si sta già avvicinando alla piattaforma e quando rallenta, il campo magnetico cambia di nuovo. Nell'auto stessa, il campo magnetico è ancora più forte: 150-200 μT, cioè dieci volte di più rispetto a un treno convenzionale.

I valori dell'induzione dei campi magnetici in cui più spesso incontriamo Vita di ogni giorno mostrato nel diagramma sottostante. Osservando questo diagramma, diventa chiaro che siamo esposti a campi magnetici tutto il tempo e ovunque. Secondo alcuni scienziati, i campi magnetici con un'induzione superiore a 0,2 µT sono considerati dannosi. Naturalmente occorre prendere alcune precauzioni per proteggersi dagli effetti nocivi dei campi che ci circondano. Ne faccio solo alcuni regole semplici Puoi ridurre notevolmente l'esposizione del tuo corpo ai campi magnetici.

L'attuale SanPiN 2.1.2.2801-10 "Modifiche e integrazioni n. 1 a SanPiN 2.1.2.2645-10 "Requisiti sanitari ed epidemiologici per le condizioni di vita negli edifici e nei locali residenziali" afferma quanto segue: "Massimo livello consentito indebolimento del campo geomagnetico nei locali edifici residenzialiè impostato su 1,5". Inoltre, sono impostati i valori massimi consentiti dell'intensità e dell'intensità del campo magnetico con una frequenza di 50 Hz:

• negli alloggi - 5 μT o 4 del mattino;
• in locali non residenziali edifici residenziali, nella zona residenziale, anche nel territorio dei terreni a giardino - 10 μT o 8 del mattino.

Sulla base di questi standard, tutti possono calcolare quanti apparecchi elettrici possono essere accesi e in standby in ogni particolare stanza, o sulla base dei quali verranno emesse raccomandazioni sulla normalizzazione dello spazio abitativo.

Video collegati

Un piccolo film scientifico sul campo magnetico terrestre

Riferimenti

1. Grande enciclopedia sovietica.

È noto che il campo magnetico è ampiamente utilizzato nella vita di tutti i giorni, al lavoro e in casa ricerca scientifica. Basti nominare tali dispositivi come generatori corrente alternata, motori elettrici, relè, acceleratori particelle elementari e vari sensori. Consideriamo più in dettaglio cos'è un campo magnetico e come si forma.

Che cos'è un campo magnetico - definizione

Un campo magnetico è un campo di forza che agisce su particelle cariche in movimento. La dimensione del campo magnetico dipende dalla velocità della sua variazione. In base a questa caratteristica si distinguono due tipi di campo magnetico: dinamico e gravitazionale.

Il campo magnetico gravitazionale sorge solo vicino alle particelle elementari e si forma in base alle caratteristiche della loro struttura. Le sorgenti di un campo magnetico dinamico sono cariche elettriche in movimento o corpi carichi, conduttori che trasportano corrente e sostanze magnetizzate.

Proprietà del campo magnetico

Il grande scienziato francese André Ampere è riuscito a scoprire due proprietà fondamentali del campo magnetico:

1. La principale differenza tra un campo magnetico e un campo elettrico e la sua proprietà principale è che è relativo. Se prendi un corpo carico, lascialo immobile in qualsiasi sistema di riferimento e posiziona un ago magnetico nelle vicinanze, come al solito punterà a nord. Cioè, non rileverà nessun campo diverso da quello terrestre. Se inizi a spostare questo corpo carico rispetto alla freccia, comincerà a girare - questo indica che quando il corpo carico si muove, oltre a quello elettrico si forma anche un campo magnetico. Pertanto, un campo magnetico appare se e solo se c'è una carica in movimento.
2. Il campo magnetico agisce su un'altra corrente elettrica. Quindi, puoi rilevarlo tracciando il movimento delle particelle cariche: in un campo magnetico devieranno, i conduttori con la corrente si muoveranno, il telaio con la corrente girerà, le sostanze magnetizzate si sposteranno. Qui dovremmo ricordare l'ago della bussola magnetica, solitamente dipinto colore blu- è solo un pezzo di ferro magnetizzato. Punta sempre a nord perché la Terra ha un campo magnetico. Il nostro intero pianeta è un enorme magnete: la Cintura Magnetica Sud si trova al Polo Nord e il Polo Nord Magnetico si trova al Polo Sud Geografico.

Inoltre, le proprietà del campo magnetico includono le seguenti caratteristiche:

1. La forza del campo magnetico è descritta dall'induzione magnetica: questa è una quantità vettoriale che determina la forza con cui il campo magnetico influenza le cariche in movimento.
2. Il campo magnetico può essere di tipo costante e variabile. Il primo è generato da un campo elettrico che non cambia nel tempo, anche l'induzione di tale campo è invariata. Il secondo è più spesso generato utilizzando induttori alimentati da corrente alternata.
3. Il campo magnetico non può essere percepito dai sensi umani e viene registrato solo da appositi sensori.

Quando collegato a due conduttori paralleli corrente elettrica, si attraggono o si respingono, a seconda della direzione (polarità) della corrente collegata. Ciò è spiegato dalla comparsa di un tipo speciale di materia attorno a questi conduttori. Questa materia è chiamata campo magnetico (MF). La forza magnetica è la forza con cui i conduttori agiscono l'uno sull'altro.

La teoria del magnetismo sorse nell'antichità, nell'antica civiltà dell'Asia. In Magnesia, in montagna, trovarono una roccia speciale, i cui pezzi potevano essere attratti l'uno dall'altro. Con il nome del luogo, questa razza era chiamata "magneti". Una barra magnetica contiene due poli. Le sue proprietà magnetiche sono particolarmente pronunciate ai poli.

Un magnete appeso a un filo mostrerà i lati dell'orizzonte con i suoi poli. I suoi poli saranno rivolti a nord ea sud. La bussola funziona secondo questo principio. I poli opposti di due magneti si attraggono e i poli simili si respingono.

Gli scienziati hanno scoperto che un ago magnetizzato, situato vicino al conduttore, devia quando una corrente elettrica lo attraversa. Ciò suggerisce che attorno ad esso si sia formato un MF.

Il campo magnetico influenza:

Spostamento di cariche elettriche.
Sostanze dette ferromagneti: ferro, ghisa, loro leghe.

I magneti permanenti sono corpi che hanno un momento magnetico comune delle particelle cariche (elettroni).

1 - Polo sud del magnete
2 - Polo nord del magnete
3 - MP sull'esempio delle limature metalliche
4 - Direzione del campo magnetico

Le linee di campo compaiono quando un magnete permanente si avvicina a un foglio di carta su cui viene versato uno strato di limatura di ferro. La figura mostra chiaramente le posizioni dei poli con linee di forza orientate.

Sorgenti di campo magnetico

• Campo elettrico che cambia nel tempo.
• tariffe mobili.
• magneti permanenti.

Conosciamo i magneti permanenti fin dall'infanzia. Erano usati come giocattoli che attiravano a sé varie parti metalliche. Sono stati attaccati al frigorifero, sono stati incorporati in vari giocattoli.

Le cariche elettriche in movimento hanno spesso più energia magnetica rispetto ai magneti permanenti.

Proprietà

• capo segno distintivo e la proprietà del campo magnetico è la relatività. Se un corpo carico viene lasciato immobile in un determinato sistema di riferimento e un ago magnetico viene posizionato nelle vicinanze, punterà a nord e allo stesso tempo non "sentirà" un campo estraneo, ad eccezione del campo terrestre . E se il corpo carico inizia a muoversi vicino alla freccia, il campo magnetico apparirà attorno al corpo. Di conseguenza, diventa chiaro che l'MF si forma solo quando una certa carica si muove.
• Il campo magnetico è in grado di influenzare e influenzare la corrente elettrica. Può essere rilevato monitorando il movimento degli elettroni carichi. In un campo magnetico, le particelle con una carica devieranno, i conduttori con una corrente che scorre si muoveranno. Il telaio alimentato dalla corrente ruoterà e i materiali magnetizzati si sposteranno di una certa distanza. L'ago della bussola è spesso di colore blu. È una striscia di acciaio magnetizzato. La bussola è sempre orientata a nord, poiché la Terra ha un campo magnetico. L'intero pianeta è come un grande magnete con i suoi poli.

Il campo magnetico non è percepito dagli organi umani e può essere rilevato solo da dispositivi e sensori speciali. È variabile e permanente. Un campo alternato è solitamente creato da speciali induttori che funzionano a corrente alternata. Un campo costante è formato da un campo elettrico costante.

regole

Considera le regole di base per l'immagine di un campo magnetico per vari conduttori.

regola del succhiello

La linea di forza è rappresentata su un piano, che si trova ad un angolo di 90 0 rispetto al percorso corrente, in modo che in ogni punto la forza sia diretta tangenzialmente alla linea.

Per determinare la direzione delle forze magnetiche, è necessario ricordare la regola di un succhiello con una filettatura destrorsa.

Il succhiello deve essere posizionato lungo lo stesso asse del vettore corrente, la maniglia deve essere ruotata in modo che il succhiello si muova nella direzione della sua direzione. In questo caso, l'orientamento delle linee è determinato ruotando la maniglia del succhiello.

Regola del succhiello dell'anello

Il movimento traslatorio del succhiello nel conduttore, realizzato a forma di anello, mostra come è orientata l'induzione, la rotazione coincide con il flusso di corrente.

Le linee di forza hanno la loro continuazione all'interno del magnete e non possono essere aperte.

Un campo magnetico fonti diverse riassunti tra loro. In tal modo, creano un campo comune.

I magneti con lo stesso polo si respingono, mentre quelli con poli diversi si attraggono. Il valore della forza dell'interazione dipende dalla distanza tra loro. Quando i poli si avvicinano, la forza aumenta.

Parametri del campo magnetico

• Concatenamento di flussi ( Ψ ).
• vettore di induzione magnetica ( A).
• Flusso magnetico ( F).

L'intensità del campo magnetico è calcolata dalla dimensione del vettore di induzione magnetica, che dipende dalla forza F, ed è formato dalla corrente I attraverso un conduttore di lunghezza l: V \u003d F / (I * l).

L'induzione magnetica è misurata in Tesla (Tl), in onore dello scienziato che studiò i fenomeni del magnetismo e si occupò dei loro metodi di calcolo. 1 T è uguale all'induzione del flusso magnetico da parte della forza 1 n sulla lunghezza 1 m conduttore diritto ad angolo 90 0 alla direzione del campo, con un flusso di corrente di un ampere:

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

regola della mano sinistra

La regola trova la direzione del vettore di induzione magnetica.

Se il palmo della mano sinistra è posizionato nel campo in modo che le linee del campo magnetico entrino nel palmo dal polo nord a 90 0 e 4 dita sono posizionate lungo la corrente, pollice mostra la direzione della forza magnetica.

Se il conduttore ha un angolo diverso, la forza dipenderà direttamente dalla corrente e dalla proiezione del conduttore su un piano ad angolo retto.

La forza non dipende dal tipo di materiale conduttore e dalla sua sezione trasversale. Se non c'è conduttore e le cariche si muovono in un altro mezzo, la forza non cambierà.

Quando la direzione del campo magnetico vettore in una direzione di una magnitudine, il campo è chiamato uniforme. Ambienti diversi influenzano la dimensione del vettore di induzione.

flusso magnetico

L'induzione magnetica che passa attraverso una certa area S e limitata da quest'area è un flusso magnetico.

Se l'area ha una pendenza di un certo angolo α rispetto alla linea di induzione, il flusso magnetico viene ridotto della dimensione del coseno di questo angolo. Il suo valore massimo si forma quando l'area è ad angolo retto rispetto all'induzione magnetica:

F \u003d B * S.

Il flusso magnetico viene misurato in un'unità come "weber", che è uguale al flusso di induzione del valore 1 T per zona in 1 m 2.

Collegamento del flusso

Questo concetto è usato per creare significato generale flusso magnetico, che viene creato da un certo numero di conduttori situati tra i poli magnetici.

Quando la stessa corrente io scorre attraverso l'avvolgimento con il numero di spire n, il flusso magnetico totale formato da tutte le spire è il collegamento del flusso.

Collegamento del flusso Ψ misurato in weber, ed è pari a: Ψ = n * F.

Proprietà magnetiche

La permeabilità determina quanto il campo magnetico in un particolare mezzo è inferiore o superiore all'induzione del campo nel vuoto. Una sostanza si dice magnetizzata se ha un proprio campo magnetico. Quando una sostanza viene posta in un campo magnetico, si magnetizza.

Gli scienziati hanno determinato il motivo per cui i corpi acquisiscono proprietà magnetiche. Secondo l'ipotesi degli scienziati, all'interno delle sostanze ci sono correnti elettriche di grandezza microscopica. Un elettrone ha il suo momento magnetico, che ha una natura quantistica, si muove lungo una certa orbita negli atomi. Sono queste piccole correnti che determinano le proprietà magnetiche.

Se le correnti si muovono in modo casuale, i campi magnetici da esse causati si autocompensano. Il campo esterno ordina le correnti, quindi si forma un campo magnetico. Questa è la magnetizzazione della sostanza.

Varie sostanze possono essere suddivise in base alle proprietà di interazione con i campi magnetici.

Sono divisi in gruppi:

Paramagneti- sostanze che hanno proprietà di magnetizzazione nella direzione del campo esterno, con bassa possibilità di magnetismo. Hanno un'intensità di campo positiva. Queste sostanze includono cloruro ferrico, manganese, platino, ecc.
Ferrimagneti- sostanze con momenti magnetici sbilanciati in direzione e valore. Sono caratterizzati dalla presenza di antiferromagnetismo non compensato. L'intensità del campo e la temperatura influenzano la loro suscettibilità magnetica (vari ossidi).
ferromagneti- sostanze con suscettibilità positiva aumentata, a seconda dell'intensità e della temperatura (cristalli di cobalto, nichel, ecc.).
Diamagneti– hanno la proprietà di magnetizzazione nella direzione opposta al campo esterno, cioè significato negativo suscettibilità magnetica, indipendente dall'intensità. In assenza di un campo, questa sostanza non avrà proprietà magnetiche. Queste sostanze includono: argento, bismuto, azoto, zinco, idrogeno e altre sostanze.
Antifermagneti - avere un momento magnetico equilibrato, con conseguente formazione basso grado magnetizzazione della materia. Quando riscaldati, subiscono una transizione di fase della sostanza, in cui sorgono proprietà paramagnetiche. Quando la temperatura scende al di sotto di un certo limite, tali proprietà non appariranno (cromo, manganese).

I magneti considerati sono anche classificati in altre due categorie:

Materiali magnetici morbidi . Hanno una bassa forza coercitiva. In campi magnetici deboli, possono saturarsi. Durante il processo di inversione della magnetizzazione, hanno perdite insignificanti. Di conseguenza, tali materiali vengono utilizzati per la produzione di anime. dispositivi elettrici funzionante a tensione alternata ( , generatore, ).
magnetico duro materiali. Hanno un valore maggiore di forza coercitiva. Per rimagnetizzare è necessario un forte campo magnetico. Tali materiali sono utilizzati nella produzione di magneti permanenti.

Proprietà magnetiche varie sostanze trovano il loro impiego in progetti tecnici e invenzioni.

Circuiti magnetici

Combinazione multipla sostanze magnetiche chiamato circuito magnetico. Sono somiglianze e sono determinate da leggi analoghe della matematica.

Basato su circuiti magnetici dispositivi elettrici, induttanza, . In un elettromagnete funzionante, il flusso scorre attraverso un circuito magnetico costituito da un materiale ferromagnetico e aria, che non è un ferromagnete. La combinazione di questi componenti è un circuito magnetico. Molti dispositivi elettrici contengono circuiti magnetici nel loro design.

Per capire quale sia una caratteristica di un campo magnetico, occorre definire molti fenomeni. Allo stesso tempo, devi ricordare in anticipo come e perché appare. Scopri qual è la potenza caratteristica di un campo magnetico. È anche importante che un tale campo possa verificarsi non solo nei magneti. A questo proposito, non fa male citare le caratteristiche del campo magnetico terrestre.

Emersione del campo

Per cominciare, è necessario descrivere l'aspetto del campo. Successivamente, puoi descrivere il campo magnetico e le sue caratteristiche. Appare durante il movimento di particelle cariche. Può interessare conduttori particolarmente conduttivi. L'interazione tra un campo magnetico e le cariche in movimento, o conduttori attraverso i quali scorre la corrente, avviene a causa di forze dette elettromagnetiche.

L'intensità o la potenza caratteristica del campo magnetico in un determinato punto spaziale è determinata mediante l'induzione magnetica. Quest'ultimo è indicato dal simbolo B.

Rappresentazione grafica del campo

Il campo magnetico e le sue caratteristiche possono essere rappresentati graficamente utilizzando linee di induzione. Questa definizione si chiama rette, le tangenti alle quali in ogni punto coincideranno con la direzione del vettore y dell'induzione magnetica.

Queste linee sono incluse nelle caratteristiche del campo magnetico e vengono utilizzate per determinarne la direzione e l'intensità. Maggiore è l'intensità del campo magnetico, più linee di dati verranno tracciate.

Cosa sono le linee magnetiche

Le linee magnetiche di conduttori rettilinei con corrente hanno la forma di un cerchio concentrico, il cui centro si trova sull'asse di questo conduttore. La direzione delle linee magnetiche vicino ai conduttori con corrente è determinata dalla regola del succhiello, che suona così: se il succhiello è posizionato in modo tale da essere avvitato nel conduttore nella direzione della corrente, allora la direzione di la rotazione della maniglia corrisponde alla direzione delle linee magnetiche.

Per una bobina con corrente, anche la direzione del campo magnetico sarà determinata dalla regola del succhiello. È inoltre necessario ruotare la maniglia nella direzione della corrente nelle spire del solenoide. La direzione delle linee di induzione magnetica corrisponderà alla direzione del movimento traslatorio del succhiello.

È la caratteristica principale del campo magnetico.

Creato da una corrente, a parità di condizioni, il campo differirà nella sua intensità in diversi mezzi a causa delle diverse proprietà magnetiche di queste sostanze. Le proprietà magnetiche del mezzo sono caratterizzate da un'assoluta permeabilità magnetica. Si misura in henry per metro (g/m).

La caratteristica del campo magnetico include l'assoluta permeabilità magnetica del vuoto, chiamata costante magnetica. Il valore che determina quante volte la permeabilità magnetica assoluta del mezzo differirà dalla costante è chiamato permeabilità magnetica relativa.

Permeabilità magnetica delle sostanze

Questa è una quantità adimensionale. Le sostanze con un valore di permeabilità inferiore a uno sono dette diamagnetiche. In queste sostanze, il campo sarà più debole che nel vuoto. Queste proprietà sono presenti in idrogeno, acqua, quarzo, argento, ecc.

I mezzi con una permeabilità magnetica maggiore dell'unità sono chiamati paramagnetici. In queste sostanze, il campo sarà più forte che nel vuoto. Questi mezzi e sostanze includono aria, alluminio, ossigeno, platino.

Nel caso di sostanze paramagnetiche e diamagnetiche, il valore della permeabilità magnetica non dipenderà dalla tensione del campo magnetizzante esterno. Ciò significa che il valore è costante per una particolare sostanza.

I ferromagneti appartengono a un gruppo speciale. Per queste sostanze, la permeabilità magnetica raggiungerà diverse migliaia o più. Queste sostanze, che hanno la proprietà di essere magnetizzate e di amplificare il campo magnetico, sono ampiamente utilizzate in ingegneria elettrica.

Forza del campo

Per determinare le caratteristiche del campo magnetico, insieme al vettore di induzione magnetica, può essere utilizzato un valore chiamato intensità del campo magnetico. Questo termine definisce l'intensità del campo magnetico esterno. La direzione del campo magnetico in un mezzo con le stesse proprietà in tutte le direzioni il vettore di intensità coinciderà con il vettore di induzione magnetica nel punto del campo.

I punti di forza dei ferromagneti sono spiegati dalla presenza in essi di piccole parti magnetizzate arbitrariamente, che possono essere rappresentate come piccoli magneti.

In assenza di un campo magnetico, una sostanza ferromagnetica potrebbe non avere proprietà magnetiche pronunciate, poiché i campi del dominio acquisiscono orientamenti diversi e il loro campo magnetico totale è zero.

Secondo la caratteristica principale del campo magnetico, se un ferromagnete viene posizionato in un campo magnetico esterno, ad esempio in una bobina con corrente, quindi sotto l'influenza del campo esterno, i domini gireranno nella direzione del campo esterno . Inoltre, il campo magnetico sulla bobina aumenterà e l'induzione magnetica aumenterà. Se il campo esterno è sufficientemente debole, solo una parte di tutti i domini i cui campi magnetici si avvicinano alla direzione del campo esterno si capovolgerà. All'aumentare della forza del campo esterno, il numero di domini ruotati aumenterà e così via certo valore tensione del campo esterno, quasi tutte le parti verranno dispiegate in modo che i campi magnetici si trovino nella direzione del campo esterno. Questo stato è chiamato saturazione magnetica.

Relazione tra induzione magnetica e intensità

La relazione tra l'induzione magnetica di una sostanza ferromagnetica e l'intensità di un campo esterno può essere rappresentata utilizzando un grafico chiamato curva di magnetizzazione. Alla curva del grafico della curva, la velocità di aumento dell'induzione magnetica diminuisce. Dopo una curva, dove la tensione raggiunge un certo livello, si verifica la saturazione e la curva sale leggermente, assumendo gradualmente la forma di una linea retta. In questa sezione, l'induzione è ancora in crescita, ma piuttosto lentamente e solo a causa di un aumento della forza del campo esterno.

La dipendenza grafica di questi indicatori non è diretta, il che significa che il loro rapporto non è costante e la permeabilità magnetica del materiale non è un indicatore costante, ma dipende dal campo esterno.

Cambiamenti nelle proprietà magnetiche dei materiali

Con un aumento della forza della corrente fino alla piena saturazione in una bobina con un nucleo ferromagnetico e la sua successiva diminuzione, la curva di magnetizzazione non coinciderà con la curva di smagnetizzazione. Con intensità zero, l'induzione magnetica non avrà lo stesso valore, ma acquisirà un indicatore chiamato induzione magnetica residua. La situazione con il ritardo dell'induzione magnetica dalla forza magnetizzante è chiamata isteresi.

Per smagnetizzare completamente il nucleo ferromagnetico nella bobina, è necessario fornire una corrente inversa, che creerà la tensione necessaria. Per diverse sostanze ferromagnetiche è necessario un segmento di diverse lunghezze. Più è grande, più energia è necessaria per la smagnetizzazione. Il valore al quale il materiale è completamente smagnetizzato è chiamato forza coercitiva.

Con un ulteriore aumento della corrente nella bobina, l'induzione aumenterà nuovamente fino all'indice di saturazione, ma con una diversa direzione delle linee magnetiche. Quando si smagnetizza nella direzione opposta, si otterrà un'induzione residua. Il fenomeno del magnetismo residuo viene utilizzato per creare magneti permanenti da sostanze ad alto magnetismo residuo. Da sostanze che hanno la capacità di rimagnetizzare, vengono creati nuclei per macchine e dispositivi elettrici.

regola della mano sinistra

La forza che agisce su un conduttore con corrente ha una direzione determinata dalla regola della mano sinistra: quando il palmo della mano vergine è posto in modo tale che linee magnetiche inseriscilo e quattro dita sono estese nella direzione della corrente nel conduttore, il pollice piegato indicherà la direzione della forza. Questa forza è perpendicolare al vettore di induzione e alla corrente.

Un conduttore percorso da corrente che si muove in un campo magnetico è considerato un prototipo di motore elettrico, che cambia energia elettrica in meccanico.

Regola della mano destra

Durante il movimento del conduttore in un campo magnetico, al suo interno viene indotta una forza elettromotrice, che ha un valore proporzionale all'induzione magnetica, alla lunghezza del conduttore coinvolto e alla velocità del suo movimento. Questa dipendenza è chiamata induzione elettromagnetica. Quando si determina la direzione dell'EMF indotto nel conduttore, viene utilizzata la regola mano destra: quando la mano destra è posizionata come nell'esempio da sinistra, le linee magnetiche entrano nel palmo, e il pollice indica la direzione di movimento del conduttore, le dita tese indicano la direzione dell'EMF indotto. Muoversi in un flusso magnetico sotto l'influenza di un esterno forza meccanica Un conduttore è l'esempio più semplice di un generatore elettrico che converte l'energia meccanica in energia elettrica.

Può essere formulato in modo diverso: in un circuito chiuso viene indotto un EMF, con qualsiasi variazione del flusso magnetico coperto da questo circuito, l'EDE nel circuito è numericamente uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che copre questo circuito.

Questo modulo fornisce un indicatore EMF medio e indica la dipendenza dell'EMF non dal flusso magnetico, ma dalla velocità della sua variazione.

Legge di Lenz

Bisogna anche ricordare la legge di Lenz: la corrente indotta da una variazione del campo magnetico che attraversa il circuito, con il suo campo magnetico, impedisce questa variazione. Se le spire della bobina sono perforate da flussi magnetici di diverse grandezze, l'EMF indotto sull'intera bobina è uguale alla somma dell'EMF in diverse spire. La somma dei flussi magnetici delle diverse spire della bobina è chiamata flusso linkage. L'unità di misura di questa grandezza, così come il flusso magnetico, è weber.

Quando la corrente elettrica nel circuito cambia, cambia anche il flusso magnetico da essa creato. Tuttavia, secondo la legge induzione elettromagnetica, un EMF viene indotto all'interno del conduttore. Appare in connessione con una variazione di corrente nel conduttore, quindi questo fenomeno è chiamato autoinduzione e l'EMF indotto nel conduttore è chiamato EMF di autoinduzione.

Il collegamento del flusso e il flusso magnetico dipendono non solo dalla forza della corrente, ma anche dalle dimensioni e dalla forma di un dato conduttore e dalla permeabilità magnetica della sostanza circostante.

induttanza del conduttore

Il coefficiente di proporzionalità è chiamato induttanza del conduttore. Denota la capacità di un conduttore di creare un collegamento di flusso quando l'elettricità lo attraversa. Questo è uno dei parametri principali dei circuiti elettrici. Per alcuni circuiti, l'induttanza è una costante. Dipenderà dalle dimensioni del contorno, dalla sua configurazione e dalla permeabilità magnetica del mezzo. In questo caso, la forza della corrente nel circuito e il flusso magnetico non contano.

Le definizioni e i fenomeni di cui sopra forniscono una spiegazione di cosa sia un campo magnetico. Vengono inoltre fornite le principali caratteristiche del campo magnetico, con l'aiuto del quale è possibile definire questo fenomeno.