자기장의 힘선에 대해 무엇을 알고 있습니까? 영구 자석 또는 전류가 흐르는 도체 근처의 국부 공간에는 힘선의 형태로 나타나는 자기장이 있습니다. 친숙한 조합 - 자기력선의 형태로?

아주 있다 편리한 방법철 조각을 사용하여 자기장 선의 명확한 그림을 얻으십시오. 이렇게하려면 종이 나 판지에 약간의 철가루를 붓고 아래에서 자석의 극 중 하나를 가져와야합니다. 톱밥은 자화되어 자기장 라인을 따라 마이크로 자석의 사슬 형태로 배열됩니다. 고전 물리학에서 자기 힘의 선자기장의 선으로 정의되며, 접선은 각 지점에서 해당 지점의 자기장 방향을 나타냅니다.

자기력선의 배열이 다른 여러 도면의 예에서 전류가 흐르는 도체와 영구 자석 주변의 자기장의 특성을 고려해 보겠습니다.

그림 1은 전류가 흐르는 원형 코일의 자기력선을 나타낸 것이고, 그림 2는 전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기력선을 나타낸 것이다. 그림 2에서는 톱밥 대신 작은 자침을 사용하고 있다. 이 그림은 전류의 방향이 변할 때 자기장 선의 방향도 어떻게 변하는지 보여줍니다. 전류의 방향과 자기장 선의 방향 사이의 관계는 일반적으로 "김렛의 법칙"을 사용하여 결정되며, 손잡이의 회전은 김렛을 조이면 자기장 선의 방향을 나타냅니다. 전류 방향으로.

그림 3은 막대자석의 자기력선 사진이고, 그림 4는 전류가 흐르는 긴 솔레노이드의 자기력선 사진이다. 두 그림(그림 3 및 그림 4)에서 자기장 라인의 외부 위치 유사성에 주의를 기울입니다. 전류가 흐르는 솔레노이드의 한쪽 끝에서 나오는 힘의 선은 막대 자석과 같은 방식으로 다른 쪽 끝으로 뻗어 있습니다. 전류가 흐르는 솔레노이드 외부의 자기장 라인의 모양은 막대 자석의 라인 모양과 동일합니다. 전류 운반 솔레노이드에는 북극과 남극과 중성 구역도 있습니다. 두 개의 전류 전달 솔레노이드 또는 솔레노이드와 자석은 두 개의 자석처럼 상호 작용합니다.

영구 자석, 직선 전류 전달 도체 또는 철제 조각을 사용한 전류 전달 코일의 자기장 사진을 볼 때 무엇을 볼 수 있습니까? 주요 특징자기장 라인, 톱밥 위치의 사진이 보여주듯이 이것은 격리입니다. 자기장 라인의 또 다른 특징은 방향성입니다. 자기장의 임의의 지점에 위치한 작은 자기 바늘은 북극과 함께 자기력선의 방향을 나타냅니다. 명확성을 위해, 우리는 자기장 라인이 막대 자석의 북극에서 발산되어 그 남극으로 들어간다고 가정하는 데 동의했습니다. 전류가 흐르는 도체 또는 자석 근처의 국부 자기 공간은 연속적인 탄성 매체입니다. 이 매체의 탄성은 예를 들어 영구 자석의 같은 이름의 극이 반발될 때와 같은 수많은 실험에 의해 확인됩니다.

더 일찍 나는 자석이나 전류가 흐르는 도체 주변의 자기장이 간섭파가 형성되는 자기적 특성을 가진 연속적인 탄성 매체라는 가설을 세웠다. 이 파도 중 일부는 닫혀 있습니다. 이 연속적인 탄성 매체에서 자기장 라인의 간섭 패턴이 형성되며 이는 철가루를 사용하여 나타납니다. 연속 매체는 물질의 미세 구조에서 소스의 복사에 의해 생성됩니다.

두 개의 팁이 있는 진동판이 물에 부딪히는 물리학 교과서의 파동 간섭 실험을 상기하십시오. 이 실험에서 아래의 상호 교차가 있음을 알 수 있습니다. 다른 각도두 개의 파도는 더 이상의 움직임에 영향을 미치지 않습니다. 즉, 파동은 전파 전파에 더 이상 영향을 미치지 않고 서로를 통과합니다. 빛(전자기) 파동의 경우에도 동일한 규칙이 적용됩니다.

두 개의 파동이 교차하는 공간 영역에서는 어떤 일이 발생합니까(그림 5). 서로 겹쳐져 있습니까? 두 파동의 경로에 있는 매질의 각 입자는 동시에 이러한 파동의 진동에 참여합니다. 그 움직임은 두 파동의 진동의 합입니다. 이러한 변동은 두 개 또는 더파도, 즉 이 파동이 통과하는 매질의 각 지점에서 진동을 추가합니다. 실험을 통해 간섭 현상이 매체에서 전파되는 파동과 전자파즉, 간섭은 독점적으로 파동의 속성이며 매질의 속성이나 그 존재에 의존하지 않습니다. 파동 간섭은 진동이 일관된(일치하는) 조건에서 발생한다는 것을 기억해야 합니다. 진동은 일정한 위상차와 동일한 주파수를 가져야 합니다.

철제 파일링의 경우 자기장 라인와 라인이다 가장 큰 숫자간섭파의 최대값에 톱밥이 위치하고 간섭파의 최대값(최소값) 사이에 톱밥 수가 적은 선이 위치합니다.

이상의 가설을 바탕으로 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다.

1. 자기장은 자석의 미세구조에 있는 소스 또는 개별 마이크로자기파의 전도체에서 방사된 결과로 영구 자석 또는 전류가 흐르는 전도체 근처에 형성되는 매질입니다.

2. 이러한 미세자기파는 자기장의 각 지점에서 상호작용하여 자기력선 형태의 간섭무늬를 형성한다.

3. 미세자기파는 서로 끌어당겨 탄성 폐쇄선을 형성할 수 있는 미세 극이 있는 폐쇄된 미세 에너지 소용돌이입니다.

4. 자기장의 간섭무늬를 형성하는 미세자기파를 방출하는 물질의 미세구조 내의 미세원은 동일한 진동주파수를 가지며, 방사는 시간에 따라 일정한 위상차를 갖는다.

몸의 자화 과정은 어떻게 일어나서 몸 주위에 자기장이 형성됩니까? 자석과 전류가 흐르는 도체의 미세구조에서는 어떤 과정이 일어나는가? 이 질문과 다른 질문에 답하려면 원자 구조의 몇 가지 특징을 기억할 필요가 있습니다.

따라서 전류가 흐르는 원형 코일의 축에 대한 자기장 유도는 코일의 중심에서 축의 한 점까지의 거리의 3승에 반비례하여 감소합니다. 코일 축의 자기 유도 벡터는 축과 평행합니다. 그 방향은 오른쪽 나사를 사용하여 결정할 수 있습니다. 오른쪽 나사를 코일의 축과 평행하게 만들고 코일의 전류 방향으로 돌리면 나사의 병진 운동 방향이 방향을 표시합니다 자기 유도 벡터의

3.5 자기장 라인

정전기와 같은 자기장은 자기장 선을 사용하여 그래픽 형태로 편리하게 표시됩니다.

자기장의 힘의 선은 각 점에서 자기 유도 벡터의 방향과 일치하는 접선입니다.

자기장의 힘선은 밀도가 자기 유도의 크기에 비례하는 방식으로 그려집니다. 특정 지점에서 자기 유도가 클수록 힘선의 밀도가 커집니다.

따라서 자기장 라인은 정전기 필드 라인과 유사합니다.

그러나 그들에게도 몇 가지 특징이 있습니다.

전류 I를 갖는 직선 도체에 의해 생성된 자기장을 고려하십시오.

이 도체를 그림의 평면에 수직으로 두십시오.

도체에서 동일한 거리에 위치한 다른 지점에서 유도의 크기는 동일합니다.

벡터 방향 에 ~에 다른 점그림에 나와 있습니다.

모든 점에서 자기 유도 벡터의 방향과 일치하는 접선이 원입니다.

따라서이 경우 자기장 라인은 도체를 둘러싸는 원입니다. 모든 힘의 중심은 도체에 있습니다.

따라서 자기장의 힘선은 닫힙니다(정전기장의 힘선은 닫힐 수 없으며 전하로 시작하고 끝남).

따라서 자기장은 소용돌이(힘의 선이 닫힌 소위 필드).

힘선의 폐쇄성은 자기장의 또 다른 매우 중요한 특징을 의미합니다. 본질적으로 특정 극성의 자기장의 근원이 될 (적어도 아직 발견되지 않은) 자기 전하가 없습니다.

따라서 자석의 북극과 남극은 따로 존재하지 않는다.

영구자석을 반으로 봤다고 해도 각각의 극이 있는 두 개의 자석이 있습니다.

3.6. 로렌츠 힘

자기장에서 움직이는 전하에 힘이 작용한다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 이 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다.

.

로렌츠 힘 계수

,

여기서 벡터 사이의 각도는 V 그리고 비 .

로렌츠 힘의 방향은 벡터의 방향에 따라 다릅니다. 오른쪽 나사 법칙 또는 왼손 법칙을 사용하여 결정할 수 있습니다. 그러나 로렌츠 힘의 방향이 벡터의 방향과 반드시 ​​일치하는 것은 아닙니다!

요점은 로렌츠 힘이 벡터 [ V , 에 ] 스칼라 큐. 전하가 양수이면 에프 엘벡터 [ V , 에 ]. 만약에 큐< 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [V , 에 ](그림 참조).

하전 입자가 자기장 선과 평행하게 움직이면 속도와 자기 유도 벡터 사이의 각도 영. 따라서 로렌츠 힘은 그러한 전하에 작용하지 않습니다(sin 0 = 0, 플 = 0).

전하가 자기장 선에 수직으로 움직이면 속도와 자기 유도 벡터 사이의 각도 a는 90°입니다. 이 경우 Lorentz 힘은 가능한 최대값을 갖습니다. 플 = 큐 V비.

로렌츠 힘은 항상 전하의 속도에 수직입니다. 이것은 로렌츠 힘이 이동 속도의 크기를 변경할 수 없지만 방향을 변경한다는 것을 의미합니다.

따라서 균일한 자기장에서 힘의 선에 수직인 자기장으로 유입된 전하는 원을 그리며 이동할 것입니다.

전하에 로렌츠 힘만 작용하면 전하의 이동은 뉴턴의 제2법칙에 따라 컴파일된 다음 방정식을 따릅니다. 엄마 = F 엘.

로렌츠 힘은 속도에 수직이므로 하전 입자의 가속도는 구심(법선)입니다. 아르 자형하전 입자 궤적의 곡률 반경).

자기장 라인

전기장과 같은 자기장은 힘의 선을 사용하여 그래픽으로 나타낼 수 있습니다. 자기장 유도선 또는 자기장 유도선은 각 지점에서 접선이 자기장 유도 벡터의 방향과 일치하는 선입니다.

ㅏ)	비)	~에)

쌀. 1.2. 직류 자기장의 힘선(a),

순환 전류(b), 솔레노이드(c)

전기선과 같은 자기력선은 교차하지 않습니다. 그것들은 그들에 수직인 단위 표면을 가로지르는 선의 수가 주어진 장소에서 자기장의 자기 유도의 크기와 같거나(비례하는) 밀도로 그려집니다.

무화과에. 1.2 ㅏ직류 장의 힘선은 동심원으로 표시되며 그 중심은 현재 축에 있으며 방향은 오른쪽 나사의 규칙에 의해 결정됩니다 (도체의 전류는 리더).

자기 유도 선은 연구 중인 분야에서 자화되고 작은 자기 바늘처럼 행동하는 철 조각을 사용하여 "표시"할 수 있습니다. 무화과에. 1.2 비원형 전류의 자기장의 힘의 선을 보여줍니다. 솔레노이드의 자기장은 그림 1에 나와 있습니다. 1.2 ~에.

자기장의 힘선은 닫혀 있습니다. 닫힌 힘선이 있는 장을 장이라고 합니다. 소용돌이 필드. 분명히 자기장은 소용돌이 필드입니다. 이것이 자기장과 정전기적 자기장의 본질적인 차이입니다.

정전기 장에서 힘의 선은 항상 열려 있습니다. 전하에서 시작하고 끝납니다. 자기력선은 시작도 끝도 없습니다. 이것은 자연에 자기 전하가 없다는 사실에 해당합니다.

1.4. 비오-사바르-라플라스 법칙

1820년 프랑스 물리학자 J. Biot와 F. Savard는 가는 도선을 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장에 대한 연구를 수행했습니다. 다양한 모양. 라플라스는 Biot와 Savart가 얻은 실험 데이터를 분석하여 Biot-Savart-Laplace 법칙이라고 하는 관계를 수립했습니다.

이 법칙에 따르면 모든 전류의 자기장 유도는 전류의 개별 기본 섹션에 의해 생성된 자기장 유도의 벡터 합(중첩)으로 계산할 수 있습니다. 길이가 있는 전류 요소에 의해 생성된 자기장의 자기 유도에 대해 Laplace는 다음 공식을 얻었습니다.

, (1.3)

여기서 은 도체 요소의 길이와 같고 전류 방향과 일치하는 벡터입니다(그림 1.3). 요소에서 점까지 그린 반경 벡터입니다. 반경 벡터의 계수입니다.

> 자기장선

결정하는 방법 자기장 라인: 자기력선의 세기와 방향을 나침반을 사용하여 자기극을 결정하는 도표, 그림.

자기장 라인자기장의 세기와 방향을 시각적으로 표시하는 데 유용합니다.

학습과제

• 자기장의 세기를 자기장 선의 밀도와 연관시키십시오.

키 포인트

• 자기장의 방향은 지정된 지점에서 자기장 선에 닿는 나침반 바늘을 표시합니다.
• B-장의 세기는 선 사이의 거리에 반비례합니다. 또한 단위 면적당 선 수에 정확히 비례합니다. 한 선은 다른 선을 넘지 않습니다.
• 자기장은 공간의 모든 지점에서 고유합니다.
• 라인은 중단되지 않고 닫힌 루프를 생성합니다.
• 선은 북극에서 남극까지 뻗어 있습니다.

자귀

• 자기장 선은 자기장의 크기와 방향을 그래픽으로 표현한 것입니다.
• B 필드는 자기장의 동의어입니다.

자기장 라인

알베르트 아인슈타인은 어렸을 때 나침반을 바라보며 바늘이 직접적인 물리적 접촉 없이 어떻게 힘을 느꼈는지 생각하는 것을 좋아했다고 합니다. 깊은 생각과 진지한 관심은 아이가 자라서 혁명적인 상대성 이론을 만들어 냈다는 사실로 이어졌습니다.

자기력은 거리에 영향을 미치므로 이러한 힘을 나타내기 위해 자기장을 계산합니다. 선 그래픽은 자기장의 강도와 방향을 시각화하는 데 유용합니다. 선의 연장은 나침반 바늘의 북쪽 방향을 나타냅니다. 자기장을 B 필드라고 합니다.

(a) - 막대 자석 주위의 자기장을 비교하기 위해 작은 나침반을 사용하면 다음과 같이 표시됩니다. 올바른 방향으로북극에서 남쪽으로. (b) - 화살표를 추가하면 생성 연속선자기장. 강도는 선의 근접성에 비례합니다. (c) - 자석의 내부를 들여다보면 닫힌 루프 형태로 선이 표시됩니다.

물체의 자기장을 맞추는 데 어려운 것은 없습니다. 먼저 여러 위치에서 자기장의 세기와 방향을 계산합니다. 강도에 비례하는 크기로 국부 자기장의 방향을 가리키는 벡터로 이 점을 표시하십시오. 화살표를 결합하고 자기장 라인을 형성할 수 있습니다. 임의의 지점에서의 방향은 가장 가까운 필드 라인의 방향과 평행할 것이며 국소 밀도는 강도에 비례할 수 있습니다.

자기장의 힘선은 등고선과 유사합니다. 지형도, 그들은 연속적인 것을 보여주기 때문입니다. 많은 자기 법칙은 표면을 통과하는 자기장 선의 수와 같은 간단한 용어로 공식화될 수 있습니다.

막대 자석 위에 놓인 종이에 철가루의 정렬로 표시되는 자기장 선의 방향

다양한 현상이 선 표시에 영향을 줍니다. 예를 들어, 자기장 라인의 철 조각은 자기장에 해당하는 라인을 만듭니다. 그들은 또한 오로라로 시각적으로 표시됩니다.

필드로 보내진 작은 나침반은 필드 라인과 평행하게 정렬되고 북극은 B를 가리킵니다.

소형 나침반을 사용하여 필드를 표시할 수 있습니다. (a) - 원형 전류 회로의 자기장은 자기장과 유사합니다. (b) - 길고 직선인 와이어는 원형 루프를 생성하는 자기장 라인과 함께 필드를 형성합니다. (c) - 와이어가 종이의 평면에 있을 때 필드는 종이에 수직으로 나타납니다. 안과 밖을 가리키는 상자에 어떤 기호가 사용되었는지 확인합니다.

자기장에 대한 자세한 연구는 다음과 같은 여러 가지 중요한 규칙을 도출하는 데 도움이 되었습니다.

• 자기장의 방향은 공간의 어느 지점에서나 자기장 선에 닿습니다.
• 필드의 강도는 선의 근접성에 비례합니다. 또한 단위 면적당 선 수에 정확히 비례합니다.
• 자기장의 선은 절대 충돌하지 않습니다. 즉, 공간의 어느 지점에서나 자기장은 고유합니다.
• 선은 계속 이어지며 북쪽에서 남쪽 극까지 이어집니다.

마지막 규칙은 극을 분리할 수 없다는 사실에 기반합니다. 그리고 그것은 라인과 다릅니다. 전기장, 끝과 시작이 양전하와 음전하로 표시됩니다.

테마 USE 코디네이터 : 자석의 상호작용, 도체의 자기장과 전류.

물질의 자기적 특성은 오랫동안 사람들에게 알려져 왔습니다. 자석은 고대 도시 마그네시아에서 이름을 얻었습니다. 광물(나중에 자기 철광석 또는 자철석이라고 함)이 주변에 널리 퍼져 있었고 조각이 철 물체를 끌어들였습니다.

자석의 상호작용

각 자석의 양쪽에는 북극그리고 남극. 두 개의 자석은 반대 극에는 끌어 당기고 같은 극에는 밀어냅니다. 자석은 진공 상태에서도 서로 작용할 수 있습니다! 이 모든 것은 전하의 상호작용을 연상케 하지만, 자석의 상호 작용은 전기가 아닙니다.. 이것은 다음과 같은 실험적 사실에 의해 입증됩니다.

자석이 가열되면 자기력이 약해집니다. 점 전하의 상호 작용 강도는 온도에 의존하지 않습니다.

자석을 흔들면 자기력이 약해집니다. 전하를 띤 물체에서는 이와 유사한 일이 발생하지 않습니다.

긍정적인 전기 요금음수와 분리할 수 있습니다(예: 몸에 전기를 공급할 때). 그러나 자석의 극을 분리하는 것은 불가능합니다. 자석을 두 부분으로 자르면 극도 절단 지점에 나타나고 자석은 끝에서 반대 극이 있는 두 개의 자석으로 나뉩니다(정확히 같은 방향으로 원래 자석의 극으로).

그래서 자석 언제나양극성, 그들은 형태로만 존재합니다. 쌍극자. 절연된 자극(소위 자기 모노폴- 전하의 유사체) 자연에는 존재하지 않습니다 (어쨌든 아직 실험적으로 감지되지 않았습니다). 이것은 아마도 전기와 자기 사이의 가장 인상적인 비대칭일 것입니다.

전하를 띤 물체와 마찬가지로 자석은 전하에 작용합니다. 그러나 자석은 다음에만 작용합니다. 움직이는요금; 전하가 자석에 대해 정지해 있으면 전하에 자기력이 작용하지 않습니다. 반대로, 전기가 통하는 물체는 정지 상태인지 운동 상태인지에 관계없이 모든 전하에 작용합니다.

근거리 작용 이론의 현대 개념에 따르면 자석의 상호 작용은 다음을 통해 수행됩니다. 자기장즉, 자석은 주변 공간에 자기장을 생성하고, 이는 다른 자석에 작용하여 이러한 자석의 가시적인 인력 또는 반발을 유발합니다.

자석의 예는 자기 바늘나침반. 자기 바늘의 도움으로 주어진 공간 영역에서 자기장의 존재와 자기장의 방향을 판단할 수 있습니다.

우리 행성 지구는 거대한 자석입니다. 지구의 지리적 북극에서 멀지 않은 곳에 남극이 있습니다. 따라서 지구의 남극으로 향하는 나침반 바늘의 북쪽 끝은 지리적 북쪽을 가리 킵니다. 따라서 실제로 자석의 "북극"이라는 이름이 생겼습니다.

자기장 라인

전기장은 전기장의 크기와 방향을 판단할 수 있는 작용에 의해 작은 시험 전하의 도움으로 조사된다는 것을 기억합니다. 자기장의 경우 테스트 전하의 아날로그는 작은 자침입니다.

예를 들어, 공간의 다른 지점에 매우 작은 나침반 바늘을 배치하여 자기장에 대한 기하학적 아이디어를 얻을 수 있습니다. 경험에 따르면 화살표는 특정 선을 따라 정렬됩니다. 자기장 라인. 이 개념을 다음 형식으로 정의합시다. 다음 세포인트들.

1. 자기장의 선 또는 자기력선은 다음과 같은 특성을 갖는 공간의 지시선입니다. 이러한 선의 각 지점에 배치된 작은 나침반 바늘은 이 선에 접선 방향으로 배향됩니다..

2. 자기장 선의 방향은 이 선의 지점에 위치한 나침반 바늘의 북쪽 끝 방향.

3. 선이 두꺼울수록 주어진 공간 영역에서 자기장이 더 강해집니다..

나침반 바늘의 역할은 철 조각으로 성공적으로 수행될 수 있습니다. 자기장에서 작은 조각은 자화되어 정확히 자기 바늘처럼 행동합니다.

따라서 영구 자석 주위에 철가루를 부으면 대략 다음과 같은 자기장 선 그림을 볼 수 있습니다(그림 1).

쌀. 1. 영구자석

자석의 북극은 파란색과 문자로 표시됩니다. 남극 - 빨간색과 문자. 자기장 선은 자석의 북극을 빠져 나와 남극으로 들어갑니다. 나침반 바늘의 북쪽 끝이 가리키는 자석의 남극이기 때문입니다.

외르스테드의 경험

비록 전기와 자기 현상고대부터 사람들에게 알려졌으며 그들 사이에는 아무런 관계가 없었습니다. 장기관찰되지 않았다. 수세기 동안 전기와 자기에 대한 연구는 서로 독립적으로 병렬로 진행되었습니다.

전기 현상과 자기 현상이 실제로 서로 관련되어 있다는 놀라운 사실은 1820년 외르스테드의 유명한 실험에서 처음 발견되었습니다.

Oersted의 실험 계획은 그림 1에 나와 있습니다. 2(rt.mipt.ru의 이미지). 자기 바늘 (그리고 - 화살표의 북극과 남극) 위에는 전류 소스에 연결된 금속 도체가 있습니다. 회로를 닫으면 화살표가 도체에 수직으로 바뀝니다!
이 간단한 실험은 전기와 자기의 관계를 직접적으로 지적했습니다. 외르스테드의 경험에 따른 실험은 다음 패턴을 확고하게 확립했습니다. 자기장이 생성된다 전류그리고 전류에 작용.

쌀. 2. 외르스테드의 실험

전류가 흐르는 도체에 의해 생성되는 자기장 선의 그림은 도체의 모양에 따라 다릅니다.

전류가 흐르는 직선 와이어의 자기장

전류를 전달하는 직선 와이어의 자기장 라인은 동심원입니다. 이 원의 중심은 와이어에 있고 평면은 와이어에 수직입니다(그림 3).

쌀. 3. 전류가 흐르는 직접 전선의 필드

직류 자기장 라인의 방향을 결정하기 위한 두 가지 대체 규칙이 있습니다.

시침 규칙. 필드 라인은 볼 때 시계 반대 방향으로 이동하여 전류가 우리 쪽으로 흐릅니다..

나사 규칙(또는 김릿 규칙, 또는 코르크 따개 규칙- 그것은 누군가에게 더 가깝습니다 ;-)). 필드 라인은 나사(기존의 오른쪽 나사 포함)가 나사를 따라 전류 방향으로 이동해야 하는 곳으로 이동합니다..

가장 적합한 규칙을 사용하십시오. 시계 방향 규칙에 익숙해지는 것이 좋습니다. 나중에 자신이 더 보편적이고 사용하기 쉽다는 것을 알게 될 것입니다.

무화과에. 3, 새로운 것이 등장했습니다. 이것은 벡터입니다. 자기장 유도, 또는 자기 유도. 자기 유도 벡터는 전기장 강도 벡터의 유사체입니다. 전력 특성자기장, 자기장이 움직이는 전하에 작용하는 힘을 결정합니다.

우리는 나중에 자기장의 힘에 대해 이야기할 것이지만, 지금은 자기장의 크기와 방향이 자기 유도 벡터에 의해 결정된다는 점만 언급할 것입니다. 공간의 각 지점에서 벡터는 이 지점에 배치된 나침반 바늘의 북쪽 끝과 같은 방향, 즉 이 선의 방향으로 자력선에 접하는 방향으로 향하게 됩니다. 자기 유도는 다음에서 측정됩니다. 테슬라(Tl).

전기장의 경우와 마찬가지로 자기장의 유도는 중첩 원리. 이라는 사실에 있습니다. 다양한 전류에 의해 주어진 지점에서 생성된 자기장의 유도가 벡터적으로 추가되고 결과적인 자기 유도 벡터가 제공됩니다..

전류가 흐르는 코일의 자기장

순환하는 원형 코일을 고려합시다. DC. 그림에서 전류를 생성하는 소스는 표시하지 않습니다.

우리 차례의 필드 라인 그림은 대략 다음과 같은 형식을 갖습니다 (그림 4).

쌀. 4. 전류가 흐르는 코일의 자기장

자기장이 향하는 절반 공간(코일 평면에 상대적)을 결정할 수 있는 것이 중요합니다. 다시 두 가지 대체 규칙이 있습니다.

시침 규칙. 전류가 시계 반대 방향으로 순환하는 것처럼 보이는 곳에서 필드 라인이 보입니다..

나사 규칙. 자기장 선은 전류 방향으로 회전하면 나사(기존의 오른쪽 나사산 포함)가 이동할 위치로 이동합니다..

보시다시피, 직류의 경우에 대한 이러한 규칙의 공식화와 비교하여 전류와 필드의 역할은 반대입니다.

전류가 흐르는 코일의 자기장

코일단단히 감긴 경우 코일에서 코일로 와이어를 충분히 긴 나선형으로 감는 것으로 밝혀졌습니다(그림 5 - 사이트 en.wikipedia.org의 이미지). 코일은 수십, 수백 또는 수천 개의 회전을 가질 수 있습니다. 코일은 또한 솔레노이드.

쌀. 5. 코일(솔레노이드)

우리가 알다시피 한 바퀴의 자기장은 그리 단순해 보이지 않습니다. 필드? 코일의 개별 회전은 서로 중첩되며 결과는 매우 혼란스러운 그림이어야 합니다. 그러나 이것은 사실이 아닙니다. 긴 코일의 필드는 예상외로 단순한 구조를 가지고 있습니다(그림 6).

쌀. 6. 전류가 흐르는 코일 필드

이 그림에서 코일의 전류는 왼쪽에서 볼 때 시계 반대 방향으로 갑니다(그림 5에서 코일의 오른쪽 끝이 전류 소스의 "플러스"에 연결되고 왼쪽 끝이 "빼기"). 코일의 자기장에는 두 가지 특성이 있음을 알 수 있습니다.

1. 코일 내부의 가장자리에서 멀리 떨어진 자기장은 동종의: 각 점에서 자기유도벡터는 크기와 방향이 같다. 필드 라인은 평행한 직선입니다. 그들은 나갈 때 코일의 가장자리 근처에서만 구부러집니다.

2. 코일 외부에서 필드는 0에 가깝습니다. 코일의 회전이 많을수록 코일 외부의 자기장은 약해집니다.

무한히 긴 코일은 자기장을 전혀 방출하지 않습니다. 코일 외부에는 자기장이 없습니다. 이러한 코일 내부의 필드는 모든 곳에서 균일합니다.

뭔가 생각나지 않나요? 코일은 커패시터의 "자기" 대응물입니다. 커패시터가 균질한 전기장, 그 라인은 판의 가장자리 근처에서만 구부러지고 커패시터 외부에서는 필드가 0에 가깝습니다. 무한 플레이트가 있는 커패시터는 필드를 전혀 방출하지 않으며 필드는 내부 모든 곳에서 균일합니다.

그리고 지금 - 주요 관찰. 코일 외부의 자기장선 그림(그림 6)과 그림 6의 자석 자기장선을 비교하십시오. 하나 . 그것은 같은 것입니다, 그렇지 않습니까? 그리고 이제 우리는 당신이 아마 오래 전에 가지고 있었던 질문에 도달했습니다. 자기장이 전류에 의해 생성되고 전류에 작용한다면 영구 자석 근처에 자기장이 나타나는 이유는 무엇입니까? 결국, 이 자석은 전류가 흐르는 도체로 보이지 않습니다!

암페르의 가설. 기본 전류

처음에는 자석의 상호 작용이 극에 집중된 특수 자기 전하 때문인 것으로 생각되었습니다. 그러나 전기와 달리 아무도 자기 전하를 분리할 수 없습니다. 결국, 우리가 이미 말했듯이 자석의 북극과 남극을 별도로 얻을 수 없었습니다. 극은 항상 쌍으로 자석에 존재합니다.

자기장이 전류에 의해 생성된다는 것이 밝혀졌을 때 Oersted의 경험에 의해 자기 전하에 대한 의심이 악화되었습니다. 또한 모든 자석의 경우이 도체의 필드가 자석의 필드와 일치하도록 적절한 구성의 전류로 도체를 선택하는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.

암페어는 대담한 가설을 제시했습니다. 자기 전하가 없습니다. 자석의 작용은 내부의 닫힌 전류로 설명됩니다..

이 전류는 무엇입니까? 이것들 기본 전류원자와 분자 내에서 순환한다. 그들은 원자 궤도에서 전자의 움직임과 관련이 있습니다. 모든 신체의 자기장은 이러한 기본 전류의 자기장으로 구성됩니다.

기본 전류는 서로에 대해 무작위로 위치할 수 있습니다. 그런 다음 그들의 필드는 서로 상쇄되고 신체는 자기 특성을 나타내지 않습니다.

그러나 기본 전류가 조정되면 필드가 합산되어 서로를 강화합니다. 몸은 자석이 됩니다(그림 7, 자기장은 우리를 향하고 자석의 북극도 우리를 향할 것입니다).

쌀. 7. 기본자석전류

기본 전류에 대한 암페어의 가설은 자석의 특성을 명확히 하였으며, 자석을 가열하고 흔들면 기본 전류의 질서가 파괴되고, 자기 특성묽게 하다. 자석 극의 불가분성이 분명해졌습니다. 자석이 잘린 곳에서 끝에서 동일한 기본 전류를 얻습니다. 자기장에서 신체가 자화되는 능력은 적절하게 "회전"하는 기본 전류의 조정된 정렬에 의해 설명됩니다(다음 장에서 자기장에서 원형 전류의 회전에 대해 읽음).

Ampère의 가설이 옳았다는 것이 밝혀졌습니다. 추가 개발물리학. 기본 전류의 개념은 Ampère의 뛰어난 추측이 거의 100년 후인 20세기에 이미 개발된 원자 이론의 필수적인 부분이 되었습니다.