자기장 정의란? 자기장, 그 특성 및 특성

자기장이 무엇인지 함께 이해합시다. 결국 많은 사람들이이 분야에서 평생을 살고 그것에 대해 생각조차하지 않습니다. 그것을 고칠 시간입니다!

자기장

자기장 – 특별한 종류문제. 움직일 때 행동으로 나타난다. 전기 요금및 자체 자기 모멘트를 갖는 물체(영구 자석).

중요: 자기장은 고정 전하에 작용하지 않습니다! 자기장은 또한 전하를 이동하거나 시간에 따라 변하는 전기장에 의해 또는 원자에서 전자의 자기 모멘트에 의해 생성됩니다. 즉, 전류가 흐르는 모든 와이어도 자석이 됩니다!

자체 자기장이 있는 물체.

자석에는 북극과 남극이라는 극이 있습니다. "northern" 및 "southern"이라는 명칭은 편의상 제공됩니다(전기의 경우 "플러스" 및 "마이너스").

자기장은 다음과 같이 표시됩니다. 힘 자기선 . 힘의 선은 연속적이고 닫혀 있으며 방향은 항상 필드 힘의 방향과 일치합니다. 금속 부스러기가 영구 자석 주위에 흩어져 있으면 금속 입자가 필드 라인의 명확한 그림을 보여줍니다. 자기장북쪽을 떠나 남극으로 들어선다. 자기장의 그래픽 특성 - 힘의 선.

자기장 특성

자기장의 주요 특성은 자기 유도, 자속그리고 투자율. 그러나 모든 것에 대해 순서대로 이야기합시다.

즉시 모든 측정 단위가 시스템에 제공됩니다. 시.

자기 유도 비 - 자기장의 주요 전력 특성인 벡터 물리량. 문자로 표시 비 . 자기 유도 측정 단위 - 테슬라(Tl).

자기 유도는 자기장이 전하에 작용하는 힘을 결정함으로써 자기장이 얼마나 강한지를 나타냅니다. 이 힘을 로렌츠 힘.

여기 큐 - 요금, V - 자기장에서의 속도, 비 - 유도, 에프 필드가 전하에 작용하는 로렌츠 힘입니다.

에프-유도 벡터와 흐름이 통과하는 등고선 평면에 대한 법선 사이의 등고선 및 코사인 영역에 의한 자기 유도의 곱과 동일한 물리량. 자속은 자기장의 스칼라 특성입니다.

자속은 단위 면적을 관통하는 자기 유도선의 수를 특징짓는다고 말할 수 있습니다. 자속은 다음에서 측정됩니다. 베베라흐(WB).

투자율매체의 자기 특성을 결정하는 계수입니다. 자기장의 자기 유도가 의존하는 매개변수 중 하나는 투자율입니다.

우리 행성은 수십억 년 동안 거대한 자석이었습니다. 지구 자기장의 유도는 좌표에 따라 다릅니다. 적도에서는 테슬라의 마이너스 5제곱의 3.1배 정도이다. 또한 자기장의 값과 방향이 주변 영역과 크게 다른 자기 이상 현상이 있습니다. 지구상에서 가장 큰 자기 이상 중 하나 - 쿠르스크그리고 브라질 자기 이상.

지구 자기장의 기원은 여전히 과학자들에게 미스터리입니다. 자기장의 근원은 지구의 액체 금속 코어라고 가정합니다. 코어가 움직인다는 것은 용철-니켈 합금이 움직인다는 뜻이고, 하전입자의 움직임은 자기장을 발생시키는 전류이다. 문제는 이 이론이 지오다이나모) 필드가 어떻게 안정적으로 유지되는지 설명하지 않습니다.

지구는 거대한 자기 쌍극자입니다.자극은 매우 가깝지만 지리적 자극과 일치하지 않습니다. 또한 지구의 자극이 움직이고 있습니다. 그들의 변위는 1885년부터 기록되었습니다. 예를 들어, 지난 100년 동안 남반구의 자극은 거의 900km 이동했으며 현재는 남극해에 있습니다. 북극 반구의 극은 북극해를 가로질러 동 시베리아 자기장 이상으로 이동하고 있으며, 이동 속도(2004년 데이터에 따르면)는 연간 약 60km였습니다. 이제 극의 움직임이 가속화됩니다. 평균적으로 속도는 매년 3km씩 증가하고 있습니다.

우리에게 지구 자기장의 중요성은 무엇입니까?우선, 지구의 자기장은 우주선과 태양풍으로부터 지구를 보호합니다. 깊은 우주에서 하전된 입자는 땅에 직접 떨어지지 않고 거대한 자석에 의해 편향되어 힘의 선을 따라 움직입니다. 따라서 모든 생물은 유해한 방사선으로부터 보호됩니다.

지구의 역사 동안 여러 차례 반전자극의 (변화). 극 반전장소를 변경할 때입니다. 이 현상이 마지막으로 발생한 것은 약 80만 년 전이며 지구 역사상 400회 이상의 지자기 반전이 있었습니다. 일부 과학자들은 관찰된 자극 운동의 가속을 고려할 때 다음 극 반전이 다음과 같아야 한다고 믿습니다. 앞으로 2천 년 후에 예상됩니다.

다행히도, 우리 세기에는 극의 반전이 예상되지 않습니다. 따라서 자기장의 주요 특성과 특성을 고려하여 지구의 그리운 상수 필드에서 쾌적함을 생각하고 삶을 즐길 수 있습니다. 그리고 당신이 이것을 할 수 있도록 성공에 대한 확신을 가지고 교육 문제의 일부를 맡길 수있는 우리 저자가 있습니다! 및 기타 유형의 작업은 링크에서 주문할 수 있습니다.

우리는 여전히 학교의 자기장에 대해 기억하고 있습니다. 그것은 모든 사람의 기억에 "떠오른" 것뿐입니다. 우리가 겪은 일을 새로 고침하고 새롭고 유용하고 흥미로운 것을 알려 드리겠습니다.

자기장의 결정

자기장은 움직이는 전하(입자)에 작용하는 힘장입니다. 이 힘장으로 인해 물체는 서로 끌어당깁니다. 자기장에는 두 가지 유형이 있습니다.

중력 - 독점적으로 근처에서 형성됩니다. 소립자및 이러한 입자의 특성 및 구조를 기반으로 한 강도의 viruetsya.
움직이는 전하(전류 송신기, 자화 물질)가 있는 물체에서 생성되는 동적.

처음으로 자기장의 지정은 1845년 M. Faraday에 의해 도입되었지만 그 의미는 약간 잘못되었지만 전기 및 자기 효과 및 상호 작용이 모두 동일한 물질 필드를 기반으로 한다고 믿었기 때문입니다. 1873년 후반에 D. Maxwell은 양자 이론을 "제시"했으며, 이 이론에서 이러한 개념이 분리되기 시작했으며 이전에 파생된 힘장은 전자기장이라고 불렸습니다.

자기장은 어떻게 나타납니까?

다양한 물체의 자기장은 인간의 눈으로 감지되지 않으며 특수 센서만 수정할 수 있습니다. 미시적 규모의 자기장이 나타나는 원인은 다음과 같은 자화된(하전된) 미세 입자의 움직임입니다.

이온;
전자;
양성자.

이들의 움직임은 각 미립자에 존재하는 스핀 자기 모멘트로 인해 발생합니다.

자기장, 어디에서 찾을 수 있습니까?

아무리 이상하게 들릴지 모르지만 우리 주변의 거의 모든 물체에는 자체 자기장이 있습니다. 많은 개념에서 자석이라는 조약돌에만 자기장이 있어 철 물체를 끌어당깁니다. 사실 끌어당기는 힘은 모든 물체에 있으며 낮은 원자가에서만 나타납니다.

자기라고 하는 힘장은 전하나 물체가 움직이는 상태에서만 나타난다는 것도 분명히 해야 합니다.

움직일 수 없는 전하는 전기장을 가지고 있습니다(이동 전하에도 존재할 수 있음). 자기장의 소스는 다음과 같습니다.

영구 자석;
모바일 요금.

자기장이것은 전류 소스 주변과 영구 자석 주변에서 발생하는 문제입니다. 우주에서 자기장은 자화체에 영향을 줄 수 있는 힘의 조합으로 표시됩니다. 이 작용은 분자 수준에서 구동 방전의 존재로 설명됩니다.

자기장은 움직이는 전하 주위에만 형성됩니다. 그렇기 때문에 자기 전기장일체형이며 함께 형태 전자기장. 자기장의 구성 요소는 상호 연결되어 서로 작용하여 속성을 변경합니다.

자기장 속성:
1. 자기장은 전류의 구동 전하의 영향으로 발생합니다.
2. 어느 지점에서나 자기장은 벡터로 특징지어집니다. 물리량자격이 있는 자기 유도, 이것은 자기장의 힘 특성입니다.
3. 자기장은 자석, 전도성 도체 및 움직이는 전하에만 영향을 줄 수 있습니다.
4. 자기장은 일정하고 가변적일 수 있습니다.
5. 자기장은 특별한 장치에 의해서만 측정되며 인간의 감각으로는 감지할 수 없습니다.
6. 자기장은 하전 입자의 이동 중에만 생성되고 이동 중인 전하에만 영향을 미치기 때문에 전기역학적입니다.
7. 하전 입자는 수직 궤적을 따라 움직입니다.

자기장의 크기는 자기장의 변화율에 따라 달라집니다. 따라서 두 가지 유형의 자기장이 있습니다. 동적 자기장그리고 중력 자기장. 중력 자기장소립자 근처에서만 발생하며 이러한 입자의 구조적 특징에 따라 형성됩니다.

자기 모멘트자기장이 전도성 프레임에 작용할 때 발생합니다. 즉, 자기 모멘트는 프레임에 수직으로 이어지는 선에 위치한 벡터입니다.

자기장은 그래픽으로 나타낼 수 있습니다.자기력선을 이용하여 이 선은 필드 힘의 방향이 필드 라인 자체의 방향과 일치하는 방향으로 그려집니다. 자기장 선은 연속적이면서 동시에 닫혀 있습니다.

자기장의 방향은 자침을 사용하여 결정됩니다. 힘의 선은 또한 자석의 극성을 결정합니다. 힘의 선이 나가는 끝은 북극이고 이러한 선이 들어오는 끝은 남극입니다.

일반 철가루와 종이를 사용하여 자기장을 시각적으로 평가하는 것이 매우 편리합니다.
영구자석 위에 종이 한 장을 올려 놓고 그 위에 톱밥을 뿌리면 철 입자가 자기장 선을 따라 정렬됩니다.

지휘자에 대한 힘선의 방향은 유명한 김릿 규칙또는 규칙 오른손 . 우리가 지휘자를 팔로 감싸면 무지전류 방향(마이너스에서 플러스로)을 보면 나머지 4개의 손가락이 자기장 선의 방향을 보여줍니다.

그리고 로렌츠 힘의 방향 - 자기장이 전하를 띤 입자 또는 도체에 전류로 작용하는 힘, 왼손 법칙.
우리가 배치하면 왼손자기장에서 4개의 손가락이 도체의 전류 방향을 바라보고 힘의 선이 손바닥에 들어가도록 하면 엄지손가락은 로렌츠 힘의 방향, 즉 자기장에 놓인 도체에 작용하는 힘을 나타냅니다. 들.

그게 다야. 의견에 질문이 있는지 확인하십시오.

지금까지 전류가 흐르는 도체에 의해 생성되는 자기장에 대해 살펴보았습니다. 그러나 자기장이 생성되고 영구 자석, 전류가 없는 상태에서 하전된 입자가 도체를 따라 지향된 운동을 하지 않는다는 의미에서. 외르스테드의 발견 이전에도 영구 자석의 자기장은 자기 전하전하가 전기장을 생성하는 것처럼 신체에 위치합니다. 자석의 반대 극은 다른 부호의 자기 전하의 집중으로 간주되었습니다. 그러나 첫 번째 어려움은 이러한 극을 분리할 수 없다는 것이었습니다. 막대자석을 절단한 후 북극과 남극을 구분할 수 없다.- 각각 북극과 남극이 있는 두 개의 자석이 밝혀졌습니다. 자기 전하("단극자")에 대한 검색은 오늘날까지 계속되고 있으며 지금까지 성공하지 못했습니다. Ampère는 더 자연스러운 설명을 제공했습니다. 전류가 흐르는 코일은 막대 자석의 장과 유사한 장을 생성하기 때문에 Ampère는 물질 또는 오히려 원자에서 다음이 있다고 제안했습니다. 만드는 하전 입자 로터리 순환, 따라서 순환 "원자" 전류를 생성합니다.

이 아이디어는 나중에 Rutherford가 제안한 원자 모델과 잘 일치했습니다. 또한 정상 상태의 물질이 실제로 자기 특성을 나타내지 않는 이유도 분명합니다. 서로 다른 "코일"의 필드가 합산되도록 하려면 필드가 동일한 방향을 향하도록 그림과 같이 정렬되어야 합니다. 하지만 강제로 열 운동, 그들의 방향은 모든 방향에서 서로에 대해 무작위로 배향됩니다. 그리고 벡터 법칙에 따라 자기장이 추가되기 때문에 전체 자기장은 0과 같습니다. 이것은 대부분의 금속 및 기타 물질에 해당됩니다. 원자 전류의 주문은 강자성체라고 하는 특정 금속에서만 가능합니다.자기 특성이 매우 눈에 띄게 나타납니다. 구리 및 알루미늄과 같은 많은 금속은 눈에 띄는 자기 특성을 나타내지 않습니다. 예를 들어, 자화할 수 없습니다. 대부분 유명한 예강자성 - 철. 원자의 크기(10 -6 -10 -4 cm)에 비해 상당히 넓은 면적을 가지고 있습니다. 도메인, 원자 전류가 이미 엄격하게 정렬되어 있습니다. 영역 자체는 서로에 대해 무작위로 위치합니다. 금속은 자화되지 않습니다. 그것을 자기장에 둠으로써 우리는 도메인을 정돈된 상태로 전환할 수 있습니다. 금속을 자화하기 위해, 그리고 외부 필드를 제거함으로써 자화를 유지할 것입니다. 자화 과정에서 외부 필드를 따라 원자 전류의 방향을 가진 도메인은 성장하고 다른 도메인은 감소합니다. 우리는 자기장에 전류가 흐르는 코일이 암페어의 힘에 의해 회전하여 자기장이 외부 자기장을 따라 형성되는 것을 보았습니다. 이것이 그가 차지하려는 코일의 평형 위치입니다. 외부 필드가 꺼지면 원자 전류의 방향이 유지됩니다. 일부 등급의 강철은 자화를 매우 안정적으로 유지합니다. 영구 자석을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 다른 등급은 쉽게 재자화되며 전자석 생산에 적합합니다. 강자성 막대를 솔레노이드에 넣으면 그 안에 생성되는 필드가 10-20,000 배 증가합니다.

이런 식으로, 자기장은 항상 생성된다 전기 충격 , 또는 도체를 통해 흐르는 전하가 원자보다 몇 배 더 큰 거리를 이동할 때(이러한 전류를 거시적인), 또는 현미경(원자) 전류.

지구의 자기장.자기장에 대한 최초의 관찰 중 하나와 적용 목적에 대한 사용은 지구 자기장의 탐지였습니다. 입력 고대 중국자기 바늘(막대 자석)은 북쪽 방향을 결정하는 데 사용되었으며 현대 나침반에서도 수행됩니다. 분명히 지구의 내부에는 작은 (약 10-4T) 자기장이 나타나는 약간의 전류가 있습니다. 그것이 지구의 자전과 관련되어 있다고 가정하면 축을 중심으로 내부에 원형 전류가 있으며 해당 자기장(코일의 필드와 같은)은 회전 축을 따라 지구 내부를 향해야 합니다. 유도선은 그림에 표시된 것과 같아야 합니다.

지구의 북극이 지리학적 남극 근처에 있음을 알 수 있다. 유도선은 우주 공간에서 가깝고 지표면 근처에서 지리적 자오선을 따라 배향됩니다. 자기 바늘의 북쪽 끝이 설정되는 것은 북쪽 방향으로 그들을 따라 있습니다. 또 다른 중요한 현상은 지구의 자기장과 관련이 있습니다. 우주에서 지구의 대기까지 온다 많은 수의소립자, 일부는 전하를 띠고 있습니다. 자기장은 그들이 위험할 수 있는 낮은 대기로 진입하는 것을 막는 장벽 역할을 합니다. 로렌츠 힘의 작용하에 자기장에서 하전 입자의 운동을 고려하면 자기장 유도선을 따라 나선형 라인을 따라 이동하기 시작하는 것을 알 수 있습니다. 이것은 전하를 띤 입자에 일어나는 일입니다. 상층대기. 선을 따라 이동하면서 극지방으로 "떠나" 지리적 극 근처의 대기로 들어갑니다. 분자와 상호 작용할 때 글로우(원자에 의한 빛 방출)가 발생하여 북극광을 만듭니다. 그들은 비극성 위도에서 관찰되지 않습니다.

탄젠트 측정기.알려지지 않은 자기장(예: 지구)의 유도 크기를 측정하려면 이 자기장을 알려진 자기장과 비교하는 방법을 제안하는 것이 합리적입니다. 예를 들어, 긴 순방향 전류 필드가 있습니다. 접선법비교할 수 있는 방법을 제공합니다. 어떤 지점에서 지구 자기장의 수평 성분을 측정하려고 한다고 가정합니다. 중간이 이 지점에 가깝고 길이가 거리보다 훨씬 더 크도록 옆에 긴 수직 와이어를 배치합니다(그림, 평면도).

전류가 와이어에 흐르지 않으면 관찰 지점의 자기 바늘이 지구의 필드를 따라 설정됩니다 (그림에서 동쪽을 따라). 우리는 전선의 전류를 증가시킬 것입니다. 화살표가 왼쪽으로 빗나가기 시작합니다. 현재 필드 V T가 나타나므로 그림에서 수평으로 향합니다. 전체 필드는 벡터 B와 B T를 추가하는 규칙에 필요한 대로 직사각형의 대각선을 따라 향합니다. 전류가 특정 값에 도달하면 I 0 , 화살표가 형성하는 각도는 45 0 이 됩니다. 이것은 평등 В З \u003d В Т가 충족되었음을 의미하지만 В Т 필드는 우리에게 알려져 있습니다. 전류계로 x와 I 0를 측정하여 V T, 따라서 V Z를 계산할 수 있습니다. 이 방법은 조건이 충족되기 때문에 접선이라고 합니다.

출처 영구 자기장(PMF)작업장은 영구 자석, 전자석, 고전류 시스템입니다. 직류(DC 전송 라인, 전해질 욕조 등).

영구 자석과 전자석은 기기, 크레인용 자기 와셔, 자기 분리기, 자기 수처리 장치, MHD(Magnetohydrodynamic Generators), 핵 자기 공명(NMR) 및 전자 상자성 공명(EPR) 및 물리 치료 실습에 널리 사용됩니다.

기본 물리적 매개변수 PMP를 특징짓는 것은 전계 강도(N), 자속(F) 및 자기 유도(V). SI 시스템에서 자기장 강도의 측정 단위는 암페어 미터당(A/m), 자속 - 베버(Wb ), 자속밀도(자기유도) - 테슬라(Tl ).

PMF 소스와 함께 일하는 사람들의 건강 상태 변화가 공개되었습니다. 대부분의 경우 이러한 변화는 식물성 근긴장이상, 무기력 및 말초 혈관형성 증후군 또는 이들의 조합의 형태로 나타납니다.

우리나라에서 시행 중인 표준("최대 수용 가능한 수준자기 장치 및 자성 재료로 작업 할 때 일정한 자기장에 노출 "No. 1742-77), 작업장의 PMF 강도는 8 kA / m (10 mT)를 초과해서는 안됩니다. 국제비전리방사선위원회(1991)에서 권장하는 PMF허용기준은 파견대, 피폭장소, 작업시간에 따라 차등화된다. 전문가의 경우: 0.2 Tl - 전체 근무일(8시간)에 노출된 경우; 2 Tl - 신체에 단기적인 영향을 미칩니다. 5 Tl - 손에 단기적인 영향이 있습니다. 인구의 경우 PMF에 대한 지속적인 노출 수준은 0.01T를 초과해서는 안됩니다.

RF EMP 소스는 가장 널리 사용됩니다. 다양한 산업 국가 경제. 그들은 정보를 원거리에서 전송하는 데 사용됩니다(방송, 무선 전화 통신, 텔레비전, 레이더 등). 산업체에서 전파 범위의 전자기 복사는 재료의 유도 및 유전 가열(경화, 용융, 납땜, 용접, 금속 증착, 내부 가열)에 사용됩니다. 금속 부품펌핑, 목재 건조, 플라스틱 가열, 플라스틱 화합물 접착, 열처리 공정의 전기 진공 장치 식품등). EMR은 다음에서 널리 사용됩니다. 과학적 연구(방사선 분광학, 전파 천문학) 및 의학 (물리 요법, 외과, 종양학). 많은 경우에 EMR은 가공 전력선(OL), 변전소, 가정용. EMF RF 방사의 주요 소스 환경 RLS(레이더 스테이션), 라디오 및 텔레비전, 모바일 라디오 시스템 및 가공 전력선을 포함한 라디오 스테이션의 안테나 시스템 역할을 합니다.

인간과 동물의 몸은 RF EMF의 영향에 매우 민감합니다.

중요 기관 및 시스템에는 다음이 포함됩니다. 신경계, 눈, 생식선 및 일부 저자에 따르면 조혈 시스템. 이러한 방사선의 생물학적 효과는 파장(또는 방사선 주파수), 생성 모드(연속, 펄스) 및 신체 노출 조건(일정, 간헐, 일반, 국부, 강도, 지속 시간)에 따라 다릅니다. 생물학적 활성은 방사선의 파장이 증가함에 따라(또는 주파수가 감소함에 따라) 감소한다는 점에 유의하십시오. 가장 활동적인 것은 센티, 데시 및 미터파 대역입니다. RF EMR로 인한 부상은 급성 또는 만성일 수 있습니다. 급성은 상당한 열복사 강도의 작용으로 발생합니다. 사고가 발생하거나 레이더에서 안전 규정을 크게 위반하는 경우에는 매우 드뭅니다. 을위한 직업적 조건더 특징적인 것은 만성 병변으로, 일반적으로 마이크로파 EMR 소스로 몇 년 동안 작업한 후에 발견됩니다.

기본 규범 문서 RF EMR에 대한 노출 허용 수준을 규제하는 규정은 다음과 같습니다. GOST 12.1.006 - 84 “SSBT. 무선 주파수의 전자기장.

허용 수준 "및 SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96" 전자기 방사선무선 주파수 대역". 이들은 전기장(E) 및 자기장(H)에 대한 에너지 노출(EE)과 근무일 동안의 에너지 자속 밀도(PEF)를 정규화합니다(표 5.11).

표 5.11.

최대 허용직원의 근무일당 레벨(MPL)

EMI RF로

매개변수	주파수 대역, MHz
이름	측정 단위	0,003-3	3-30	30-300	300-300000
EE E	(W/m) 2 *h				-
어 엔	(A/m) 2 *h		-	-	-
페페	(μW / cm 2) * h	-	-	-

지속적인 노출을 받는 전체 인구에 대해 다음과 같은 최대 강도 수준이 설정됩니다. 전기장, V/m:

주파수 범위 MHz

0,03-0,30........................................................... 25

0,3-3,0.............................................................. 15

3-30.................................................................. 10

30-300............................................................... 3*

300-300000...................................................... 10

* TV 방송국 제외

주파수에 따라 2.5 ~ 5 V/m.

무선 주파수 범위에서 작동하는 장치의 수에는 개인용 컴퓨터 단말기의 비디오 디스플레이가 포함됩니다. 요즘 개인용 컴퓨터(PC)는 생산, 과학 연구, 의료 기관, 가정, 대학, 학교 및 유치원에서 널리 사용됩니다. PC 생산에 사용 시 기술적 과제에 따라 장기간(근무일 이내) 인체에 영향을 미칠 수 있습니다. 입력 생활 환경 PC 사용 시간은 일반적으로 통제할 수 없습니다.

PC 비디오 디스플레이 터미널(VDT)의 경우 다음 EMI 리모컨이 설치됩니다(SanPiN 2.2.2.542-96 "비디오 디스플레이 터미널, 개인용 전자 컴퓨터 및 작업 조직에 대한 위생 요구 사항") - 표. 5.12.

표 5.12. VDT에서 생성된 EMP의 최대 허용 수준