Kas yra magnetinio lauko linija. Magnetinio lauko linijos

Temos NAUDOKITE kodifikatorių : magnetų sąveika, laidininko magnetinis laukas su srove.

Magnetinės medžiagos savybės žmonėms buvo žinomos nuo seno. Magnetai savo pavadinimą gavo nuo senovinio Magnezijos miesto: jo apylinkėse buvo plačiai paplitęs mineralas (vėliau vadinamas magnetine geležies rūda arba magnetitu), kurio gabalėliai traukė geležinius objektus.

Magnetų sąveika

Dviejose kiekvieno magneto pusėse yra Šiaurės ašigalis ir Pietų ašigalis. Du magnetai vienas kitą traukia priešingais poliais ir atstumia panašiais poliais. Magnetai gali veikti vienas kitą net per vakuumą! Tačiau visa tai primena elektros krūvių sąveiką magnetų sąveika nėra elektrinė. Tai liudija šie eksperimentiniai faktai.

Magnetinė jėga susilpnėja, kai magnetas įkaista. Taškinių krūvių sąveikos stiprumas nepriklauso nuo jų temperatūros.

Magnetinė jėga susilpnėja purtant magnetą. Nieko panašaus neįvyksta su elektra įkrautais kūnais.

Teigiamus elektros krūvius galima atskirti nuo neigiamų (pavyzdžiui, kai įelektrinami kūnai). Bet atskirti magneto polių neįmanoma: jei magnetą perpjaunate į dvi dalis, tada pjovimo vietoje taip pat atsiranda poliai, o magnetas skyla į du magnetus, kurių galuose yra priešingi poliai (orientuota tiksliai į). taip pat kaip ir originalaus magneto poliai).

Taigi magnetai visada bipoliniai, jie egzistuoja tik forma dipoliai. Izoliuoti magnetiniai poliai (vadinamieji magnetiniai monopoliai- elektros krūvio analogai) gamtoje neegzistuoja (bet kuriuo atveju jie dar nebuvo eksperimentiškai aptikti). Tai bene įspūdingiausia elektros ir magnetizmo asimetrija.

Kaip ir elektra įkrauti kūnai, magnetai veikia elektros krūvius. Tačiau magnetas veikia tik juda mokestis; Jei krūvis yra ramybės būsenoje magneto atžvilgiu, tada jokia magnetinė jėga neveikia krūvio. Priešingai, elektrifikuotas kūnas veikia bet kokį krūvį, nesvarbu, ar jis yra ramybės būsenoje, ar juda.

Pagal šiuolaikines trumpojo nuotolio veikimo teorijos koncepcijas magnetų sąveika vykdoma per magnetinis laukas Būtent magnetas sukuria aplinkinėje erdvėje magnetinį lauką, kuris veikia kitą magnetą ir sukelia matomą šių magnetų trauką arba atstūmimą.

Magneto pavyzdys yra magnetinė adata kompasas. Magnetinės adatos pagalba galima spręsti apie magnetinio lauko buvimą tam tikrame erdvės regione, taip pat lauko kryptį.

Mūsų planeta Žemė yra milžiniškas magnetas. Netoli geografinio šiaurinio Žemės ašigalio yra pietinis magnetinis polius. Todėl šiaurinis kompaso adatos galas, pasisukęs į pietinį Žemės magnetinį polių, rodo į geografinę šiaurę. Taigi iš tikrųjų atsirado magneto pavadinimas „šiaurinis polius“.

Magnetinio lauko linijos

Prisimename, elektrinis laukas tiriamas naudojant mažus bandomuosius krūvius, pagal kuriuos galima spręsti apie lauko dydį ir kryptį. Bandomojo krūvio analogas esant magnetiniam laukui yra maža magnetinė adata.

Pavyzdžiui, galite gauti geometrinį magnetinio lauko vaizdą, jei jį įdėsite skirtingus taškus erdvės yra labai mažos kompaso adatėlės. Patirtis rodo, kad rodyklės išsirikiuos išilgai tam tikrų linijų – vadinamųjų magnetinio lauko linijos. Apibrėžkime šią sąvoką formoje kiti trys taškų.

1. Magnetinio lauko linijos arba magnetinės jėgos linijos- tai nukreiptos erdvės linijos, turinčios tokią savybę: maža kompaso rodyklė, esanti kiekviename tokios linijos taške, yra nukreipta liestinei šiai linijai.

2. Magnetinio lauko linijos kryptis yra šiaurinių kompaso rodyklių, esančių šios linijos taškuose, kryptis.

3. Kuo storesnės linijos, tuo stipresnis magnetinis laukas tam tikroje erdvės srityje..

Kompaso adatų vaidmenį sėkmingai gali atlikti geležinės drožlės: magnetiniame lauke mažos drožlės yra įmagnetintos ir elgiasi lygiai taip pat, kaip magnetinės adatos.

Taigi, beriame geležies drožles nuolatinis magnetas, matysime maždaug tokį magnetinio lauko linijų modelį (1 pav.).

Ryžiai. 1. Nuolatinio magneto laukas

Magneto šiaurinis polius pažymėtas mėlyna spalva ir raide ; pietų ašigalis - raudonai ir raide . Atkreipkite dėmesį, kad lauko linijos išeina iš šiaurinio magneto poliaus ir patenka į pietinį polių, nes būtent į pietinį magneto polių bus nukreiptas kompaso adatos galas.

Oerstedo patirtis

Nors elektros ir magnetiniai reiškiniai buvo žinomi žmonėms nuo antikos laikų, tarp jų nebuvo jokių santykių ilgas laikas nebuvo pastebėta. Keletą šimtmečių elektros ir magnetizmo tyrimai vyko lygiagrečiai ir nepriklausomai vienas nuo kito.

Nuostabus faktas, kad elektriniai ir magnetiniai reiškiniai iš tikrųjų yra vienas su kitu susiję, pirmą kartą buvo aptiktas 1820 m. per garsųjį Oersted eksperimentą.

Oerstedo eksperimento schema parodyta fig. 2 (vaizdas iš rt.mipt.ru). Virš magnetinės adatos (ir - rodyklės šiaurės ir pietų polių) yra metalinis laidininkas, prijungtas prie srovės šaltinio. Jei uždarysite grandinę, rodyklė pasisuks statmenai laidininkui!
Šis paprastas eksperimentas tiesiogiai parodė elektros ir magnetizmo ryšį. Eksperimentai, atlikti remiantis Oersted patirtimi, tvirtai patvirtino tokį modelį: magnetinis laukas susidaro elektros srovėmis ir veikia sroves.

Ryžiai. 2. Oerstedo eksperimentas

Laidininko su srove generuojamo magnetinio lauko linijų vaizdas priklauso nuo laidininko formos.

Tiesiojo laido magnetinis laukas su srove

Tiesios vielos, nešančios srovę, magnetinio lauko linijos yra koncentriniai apskritimai. Šių apskritimų centrai guli ant vielos, o jų plokštumos statmenos vielai (3 pav.).

Ryžiai. 3. Tiesioginio laido su srove laukas

Yra dvi alternatyvios taisyklės, kaip nustatyti nuolatinės srovės magnetinio lauko linijų kryptį.

valandos rodyklės taisyklė. Lauko linijos eina prieš laikrodžio rodyklę žiūrint taip, kad srovė teka mūsų link..

varžto taisyklė(arba gimlet taisyklė, arba kamščiatraukio taisyklė- tai kažkam arčiau ;-)). Lauko linijos eina ten, kur reikia pasukti varžtą (su įprastiniu dešiniuoju sriegiu), kad jis judėtų išilgai sriegio srovės kryptimi.

Naudokite tą taisyklę, kuri jums labiausiai tinka. Geriau priprasti prie taisyklės pagal laikrodžio rodyklę – vėliau patys pamatysite, kad ji universalesnė ir lengviau naudojama (o tada su dėkingumu prisiminkite tai pirmaisiais metais, kai studijuojate analitinę geometriją).

Ant pav. 3, taip pat atsirado kažkas naujo: tai vektorius, kuris vadinamas magnetinio lauko indukcija, arba magnetinė indukcija. Magnetinės indukcijos vektorius yra intensyvumo vektoriaus analogas elektrinis laukas: jis tarnauja galios charakteristika magnetinis laukas, nustatantis jėgą, kuria magnetinis laukas veikia judančius krūvius.

Apie jėgas magnetiniame lauke pakalbėsime vėliau, bet kol kas tik atkreipsime dėmesį, kad magnetinio lauko dydį ir kryptį lemia magnetinės indukcijos vektorius. Kiekviename erdvės taške vektorius nukreipiamas ta pačia kryptimi, kaip ir kompaso adatos šiaurinis galas, esantis šiame taške, ty lauko linijos liestine šios linijos kryptimi. Magnetinė indukcija matuojama teslach(Tl).

Kaip ir elektrinio lauko atveju, magnetinio lauko indukcijai, superpozicijos principas. Tai slypi tame, kad Tam tikrame taške įvairių srovių sukurtų magnetinių laukų indukcija pridedama vektoriniu būdu ir gaunamas magnetinės indukcijos vektorius:.

Ritės magnetinis laukas su srove

Apsvarstykite apskritą ritę, per kurią cirkuliuoja nuolatinė srovė. Paveiksle nerodome šaltinio, kuris sukuria srovę.

Mūsų posūkio lauko linijų paveikslėlis turės maždaug tokią formą (4 pav.).

Ryžiai. 4. Ritės laukas su srove

Mums bus svarbu nustatyti, į kurią puserdvę (ritės plokštumos atžvilgiu) nukreiptas magnetinis laukas. Vėlgi, turime dvi alternatyvias taisykles.

valandos rodyklės taisyklė. Lauko linijos eina ten, žiūrint iš to, kur atrodo, kad srovė cirkuliuoja prieš laikrodžio rodyklę.

varžto taisyklė. Lauko linijos eina ten, kur judėtų varžtas (su įprastiniais dešiniaisiais sriegiais), jei būtų sukamas srovės kryptimi.

Kaip matote, srovės ir lauko vaidmenys yra priešingi - palyginti su šių taisyklių formuluotėmis nuolatinės srovės atveju.

Ritės magnetinis laukas su srove

Ritė pasirodys, jei sandariai, ritė prie ritės, suvyniokite laidą į pakankamai ilgą spiralę (5 pav. - vaizdas iš svetainės en.wikipedia.org). Ritė gali turėti kelias dešimtis, šimtus ar net tūkstančius apsisukimų. Ritė taip pat vadinama solenoidas.

Ryžiai. 5. Ritė (solenoidas)

Vieno posūkio magnetinis laukas, kaip žinome, neatrodo labai paprastas. Laukai? atskiri ritės posūkiai yra uždėti vienas ant kito, ir atrodo, kad rezultatas turėtų būti labai painus vaizdas. Tačiau taip nėra: ilgos ritės laukas yra netikėtai paprastos struktūros (6 pav.).

Ryžiai. 6. ritės laukas su srove

Šiame paveiksle srovė ritėje eina prieš laikrodžio rodyklę žiūrint iš kairės (taip atsitiks, jei 5 pav. dešinysis ritės galas bus prijungtas prie srovės šaltinio „pliuso“, o kairysis – prie „minusas“). Matome, kad ritės magnetinis laukas turi dvi būdingas savybes.

1. Ritės viduje, toliau nuo jos kraštų, magnetinis laukas yra vienalytis: kiekviename taške magnetinės indukcijos vektorius yra vienodo dydžio ir krypties. Lauko linijos yra lygiagrečios tiesės; jie išeina tik šalia ritės kraštų.

2. Už ritės ribų laukas yra artimas nuliui. Kuo daugiau apsisukimų ritėje, tuo silpnesnis laukas už jos ribų.

Atkreipkite dėmesį, kad be galo ilga ritė visiškai neskleidžia lauko: už ritės ribų nėra magnetinio lauko. Tokios ritės viduje laukas visur vienodas.

Ar tai nieko neprimena? Ritė yra „magnetinis“ kondensatoriaus atitikmuo. Prisiminkite, kad kondensatorius sukuria vienalytę elektrinis laukas, kurio linijos išlenktos tik prie plokščių kraštų, o už kondensatoriaus ribų laukas artimas nuliui; kondensatorius su begalinėmis plokštelėmis lauko visiškai neatleidžia, o laukas visur vienodas jo viduje.

O dabar – pagrindinis pastebėjimas. Palyginkite magnetinio lauko linijų, esančių už ritės ribų, paveikslėlį (6 pav.) su magneto lauko linijomis pav. vienas . Tai tas pats dalykas, ar ne? Ir dabar mes prieiname prie klausimo, kurį tikriausiai turėjote jau seniai: jei magnetinis laukas susidaro srovės ir veikia sroves, tai dėl ko prie nuolatinio magneto atsiranda magnetinis laukas? Juk atrodo, kad šis magnetas nėra laidininkas su srove!

Ampero hipotezė. Elementariosios srovės

Iš pradžių buvo manoma, kad magnetų sąveiką nulėmė specialūs magnetiniai krūviai, sutelkti poliuose. Tačiau, skirtingai nei elektra, niekas negalėjo išskirti magnetinio krūvio; juk, kaip jau minėjome, nebuvo įmanoma atskirai gauti magneto šiaurinio ir pietų polių - poliai visada yra magnete poromis.

Abejones dėl magnetinių krūvių pagilino Oerstedo patirtis, kai paaiškėjo, kad magnetinį lauką sukuria elektros srovė. Be to, paaiškėjo, kad bet kuriam magnetui galima pasirinkti laidininką su atitinkamos konfigūracijos srove, kad šio laidininko laukas sutaptų su magneto lauku.

Ampere'as iškėlė drąsią hipotezę. Magnetinių krūvių nėra. Magneto veikimas paaiškinamas jo viduje esančiomis uždaromis elektros srovėmis..

Kokios tos srovės? Šie elementarios srovės cirkuliuoja atomuose ir molekulėse; jie siejami su elektronų judėjimu atominėmis orbitomis. Bet kurio kūno magnetinis laukas susideda iš šių elementariųjų srovių magnetinių laukų.

Elementariosios srovės gali būti atsitiktinai išdėstytos viena kitos atžvilgiu. Tada jų laukai vienas kitą panaikina, o kūnas neparodo magnetinių savybių.

Bet jei elementarios srovės yra suderintos, tada jų laukai, sumuojantys, sustiprina vienas kitą. Kūnas tampa magnetu (7 pav.; magnetinis laukas bus nukreiptas į mus; magneto šiaurinis polius taip pat bus nukreiptas į mus).

Ryžiai. 7. Elementariųjų magnetų srovės

Ampero hipotezė apie elementariąsias sroves išaiškino magnetų savybes.Magneto kaitinimas ir purtymas suardo jo elementariųjų srovių eiliškumą, o. magnetines savybes susilpninti. Išryškėjo magnetų polių neatskiriamumas: toje vietoje, kur buvo nupjautas magnetas, galuose gauname tokias pačias elementarias sroves. Kūno gebėjimas būti įmagnetintas magnetiniame lauke paaiškinamas suderintu elementariųjų srovių, kurios tinkamai „pasisuka“, išsidėstymu (apie žiedinės srovės sukimąsi magnetiniame lauke skaitykite kitame lape).

Ampère’o hipotezė pasirodė teisinga – ji parodė tolimesnis vystymas fizika. Elementariųjų srovių samprata tapo neatsiejama atomo teorijos, išplėtotos jau XX amžiuje, – praėjus beveik šimtui metų po puikių Ampère'o spėjimo, dalimi.

Jau VI a. pr. Kr. Kinijoje buvo žinoma, kad kai kurios rūdos turi savybę pritraukti viena kitą ir pritraukti geležinius daiktus. Tokių rūdų gabalėlių buvo rasta netoli Magnezijos miesto Mažojoje Azijoje, todėl jie gavo pavadinimą magnetai.

Kokia magneto ir geležinių objektų sąveika? Prisiminkite, kodėl traukia elektrifikuoti kėbulai? Nes prie elektros krūvio susidaro savotiška materijos forma – elektrinis laukas. Aplink magnetą yra panaši materijos forma, tačiau ji turi skirtingą kilmę (juk rūda yra elektriškai neutrali), ji vadinama magnetinis laukas.

Magnetiniam laukui tirti naudojami tiesūs arba pasagos formos magnetai. Tam tikros magneto vietos turi didžiausią patrauklumą, jos vadinamos polių(Šiaurėje ir Pietuose). Priešingi magnetiniai poliai traukia, o kaip poliai atstumia.

Norėdami nustatyti magnetinio lauko galios charakteristiką, naudokite Magnetinio lauko indukcijos vektorius B. Magnetinis laukas grafiškai pavaizduotas naudojant jėgos linijas ( magnetinės indukcijos linijos). Eilutės uždaros, neturi nei pradžios, nei pabaigos. Vieta, iš kurios išeina magnetinės linijos, yra Šiaurės ašigalis (šiaurė), magnetinės linijos patenka į Pietų ašigalį (Pietus).

Magnetinį lauką galima padaryti „matomą“ geležies drožlėmis.

Srovę nešančio laidininko magnetinis laukas

O dabar ką radome Hansas Kristianas Oerstedas ir André Marie Ampère'as 1820 m. Pasirodo, magnetinis laukas egzistuoja ne tik aplink magnetą, bet ir aplink bet kurį laidininką, turintį srovę. Bet koks laidas, pavyzdžiui, lempos laidas, kuriuo teka elektros srovė, yra magnetas! Laidas su srove sąveikauja su magnetu (pabandykite prie jo atnešti kompasą), du laidai su srove sąveikauja vienas su kitu.

Nuolatinės srovės magnetinio lauko jėgos linijos yra apskritimai aplink laidininką.

Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis

Magnetinio lauko kryptis tam tikrame taške gali būti apibrėžta kaip kryptis, rodanti tame taške įdėtos kompaso adatos šiaurinį polių.

Magnetinės indukcijos linijų kryptis priklauso nuo srovės krypties laidininke.

Indukcijos vektoriaus kryptis nustatoma pagal taisyklę gimlet arba valdyti dešinė ranka.

Magnetinės indukcijos vektorius

Tai vektorinis dydis, apibūdinantis lauko jėgos veikimą.

Begalinio tiesinio laidininko magnetinio lauko indukcija, kai srovė yra atstumu r nuo jo:

Magnetinio lauko indukcija plonos apskritos ritės, kurios spindulys yra r, centre:

Magnetinio lauko indukcija solenoidas(ritė, kurios posūkiai įjungiami nuosekliai viena kryptimi):

Superpozicijos principas

Jei magnetinį lauką tam tikrame erdvės taške sukuria keli lauko šaltiniai, tada magnetinė indukcija yra kiekvieno lauko indukcijų vektorinė suma atskirai.

Žemė yra ne tik didelis neigiamas krūvis ir elektrinio lauko šaltinis, bet tuo pačiu mūsų planetos magnetinis laukas yra panašus į milžiniško tiesioginio magneto lauką.

Geografinė šiaurė yra artima magnetinei šiaurei, o geografinė šiaurė yra arti magnetinių pietų. Jei kompasas dedamas į Žemės magnetinį lauką, tada jo šiaurinė rodyklė yra nukreipta išilgai magnetinės indukcijos linijų pietinio magnetinio poliaus kryptimi, tai yra, ji mums parodys, kur yra geografinė šiaurė.

Būdingi antžeminio magnetizmo elementai laikui bėgant keičiasi labai lėtai - pasaulietiniai pokyčiai. Tačiau magnetinės audros retkarčiais pasitaiko, kai Žemės magnetinis laukas kelias valandas stipriai iškraipomas, o vėliau pamažu grįžta į ankstesnes reikšmes. Toks drastiškas pokytis turi įtakos žmonių savijautai.

Žemės magnetinis laukas yra „skydas“, dengiantis mūsų planetą nuo dalelių, prasiskverbiančių iš kosmoso („saulės vėjo“). Netoli magnetinių polių dalelių srautai priartėja prie Žemės paviršiaus. Galingų saulės pliūpsnių metu magnetosfera deformuojasi, ir šios dalelės gali patekti į viršutinius atmosferos sluoksnius, kur susiduria su dujų molekulėmis, sudarydamos pašvaistę.

Geležies dioksido dalelės ant magnetinės plėvelės yra gerai įmagnetintos įrašymo proceso metu.

Maglev traukiniai slysta paviršiumi visiškai be trinties. Traukinys gali įsibėgėti iki 650 km/val.

Smegenų darbą, širdies pulsavimą lydi elektriniai impulsai. Tokiu atveju organuose atsiranda silpnas magnetinis laukas.

Magnetinis laukas, kas tai? - ypatinga rūšis materija;
Kur jis egzistuoja? - aplink judančius elektros krūvius (įskaitant aplink srovę nešantį laidininką)
Kaip atrasti? - naudojant magnetinę adatą (arba geležies drožles) arba veikiant srovę nešantį laidininką.

Oersted patirtis:

Magnetinė adata pasisuka, jei laidininku pradeda tekėti elektra. srovė, nes Aplink srovės laidininką susidaro magnetinis laukas.

Dviejų laidininkų sąveika su srove:

Kiekvienas srovės laidininkas aplink jį turi savo magnetinį lauką, kuris tam tikra jėga veikia gretimą laidininką.

Priklausomai nuo srovių krypties, laidininkai gali vienas kitą pritraukti arba atstumti.

prisiminti praeitį mokslo metai:

MAGNETINĖS LINIJAS (arba kitaip magnetinės indukcijos linijos)

Kaip pavaizduoti magnetinį lauką? - magnetinių linijų pagalba;
Magnetinės linijos, kas tai?

Tai yra įsivaizduojamos linijos, išilgai kurių magnetinės adatos dedamos į magnetinį lauką. Magnetines linijas galima nubrėžti per bet kurį magnetinio lauko tašką, jos turi kryptį ir visada yra uždaros.

Prisiminkite praėjusius mokslo metus:

NEHOMOGENINIS MAGNETINIS LAUKAS

Nehomogeninio magnetinio lauko charakteristikos: magnetinės linijos yra išlenktos; magnetinių linijų tankis yra skirtingas; jėga, kuria magnetinis laukas veikia magnetinę adatą, skirtinguose šio lauko taškuose yra skirtingo dydžio ir krypties.

Kur egzistuoja nehomogeninis magnetinis laukas?

Aplink tiesų srovės laidininką;

Aplink juostos magnetas;

Aplink solenoidą (ritės su srove).

HOMOGENINIS MAGNETINIS LAUKAS

Homogeninio magnetinio lauko charakteristikos: magnetinės linijos yra lygiagrečios tiesės, magnetinių linijų tankis visur vienodas; jėga, kuria magnetinis laukas veikia magnetinę adatą, yra vienoda visuose šio lauko taškuose dydžio kryptimi.

Kur yra vienodas magnetinis laukas?
- strypo magneto viduje ir solenoido viduje, jei jo ilgis yra daug didesnis už skersmenį.

ĮDOMUS

Geležies ir jos lydinių gebėjimas stipriai įmagnetinti išnyksta kaitinant iki aukštos temperatūros. Gryna geležis netenka šios savybės, kai kaitinama iki 767 °C.

Galingi magnetai, naudojamas daugelyje šiuolaikinių gaminių, gali turėti įtakos širdies stimuliatorių ir implantuotų širdies prietaisų veikimui širdies ligomis sergantiems pacientams. Įprasti geležies arba ferito magnetai, kuriuos lengva atskirti iš pilkos spalvos, yra mažai tvirti ir nekelia rūpesčių.
Tačiau pastaruoju metu atsirado labai stiprūs magnetai- Briliantinio sidabro spalvos ir neodimio, geležies ir boro lydinys. Jų sukuriamas magnetinis laukas yra labai stiprus, todėl plačiai naudojami kompiuterių diskuose, ausinėse ir garsiakalbiuose, taip pat žaisluose, papuošaluose ir net drabužiuose.

Kartą pagrindinio Maljorkos miesto keliuose pasirodė prancūzų karinis laivas „La Rolain“. Jo būklė buvo tokia apgailėtina, kad laivas pats vos pasiekė krantinę.Kai į laivą įlipo prancūzų mokslininkai, tarp jų ir dvidešimt dvejų metų Arago, paaiškėjo, kad laivą sunaikino žaibas. Kol komisija apžiūrinėjo laivą, purtydama galvas matydamas apdegusius stiebus ir antstatus, Arago nuskubėjo prie kompasų ir pamatė tai, ko tikėjosi: kompaso rodyklės nukreiptos į skirtingas puses...

Po metų, kasdamas Genujos laivo, kuris sudužo netoli Alžyro, liekanas, Arago atrado, kad kompaso rodyklės buvo išmagnetintos. Laivas ėjo į pietus link uolų, apgautas žaibo trenkto magnetinio kompaso.

V. Karcevas. Magnetas tris tūkstantmečius.

Magnetinis kompasas buvo išrastas Kinijoje.
Jau prieš 4000 metų karavanai pasiėmė su savimi Molinė puodynė ir „rūpinosi juo kelyje labiau nei visais tavo brangiais kroviniais“. Jame ant skysčio paviršiaus ant medinės plūdės paguldykite geležį mėgstantį akmenį. Jis galėjo pasisukti ir visą laiką rodydavo keliautojams pietų kryptimi, o tai, nesant Saulės, padėjo nukeliauti prie šulinių.
Mūsų eros pradžioje kinai išmoko gaminti dirbtinius magnetus įmagnetinant geležinę adatą.
Ir tik po tūkstančio metų europiečiai pradėjo naudoti įmagnetintą kompaso adatą.

ŽEMĖS MAGNETINIS LAUKAS

Žemė yra didelis nuolatinis magnetas.
Pietų magnetinis ašigalis, nors žemiškais standartais yra netoli Šiaurės geografinio ašigalio, vis dėlto juos skiria apie 2000 km.
Žemės paviršiuje yra teritorijų, kuriose jos pačios magnetinis laukas yra stipriai iškraipytas dėl nedideliame gylyje susidarančio geležies rūdos magnetinio lauko. Viena iš šių teritorijų yra Kursko magnetinė anomalija, esanti Kursko srityje.

Žemės magnetinio lauko magnetinė indukcija yra tik apie 0,0004 teslos.
___

Žemės magnetinį lauką veikia padidėjęs saulės aktyvumas. Maždaug kartą per 11,5 metų jis padidėja tiek, kad sutrinka radijo ryšys, pablogėja žmonių ir gyvūnų savijauta, o kompaso rodyklės pradeda nenuspėjamai „šokti“ iš vienos pusės į kitą. Šiuo atveju jie sako, kad artėja magnetinė audra. Paprastai tai trunka nuo kelių valandų iki kelių dienų.

Žemės magnetinis laukas karts nuo karto keičia savo orientaciją, darydamas tiek pasaulietinius svyravimus (trunka 5–10 tūkst. metų), tiek visiškai persiorientuodamas, t.y. apverčiantys magnetinius polius (2–3 kartus per milijoną metų). Tai rodo tolimų epochų magnetinis laukas, „užšalęs“ nuosėdinėse ir vulkaninėse uolienose. Geomagnetinio lauko elgesio negalima pavadinti chaotišku, jis paklūsta savotiškam „grafikui“.

Geomagnetinio lauko kryptį ir dydį lemia Žemės šerdyje vykstantys procesai. Būdingas vidinės kietosios šerdies poliškumo pasikeitimo laikas yra nuo 3 iki 5 tūkstančių metų, o išorinės skystos šerdies – apie 500 metų. Šie laikai gali paaiškinti pastebėtą geomagnetinio lauko dinamiką. Kompiuterinis modeliavimas atsižvelgiant į įvairius intražeminius procesus, jis parodė magnetinio lauko apsisukimo galimybę maždaug per 5 tūkst.

FOKUSUOJA SU MAGNETAIS

Iki 1842 metų gyvavusi garsaus rusų iliuzionisto Gamuleckio „žavybių šventykla, arba mechaninė, optinė ir fizinė P. Gamuletskio de Kolo kabinetas“, išgarsėjo, be kita ko, tuo, kad laiptais lipantys lankytojai pasipuošė žvakidės ir išklotos kilimais vis dar galėjo pastebėti iš tolo viršutinė platforma laiptai, natūralaus žmogaus augimo paauksuota angelo figūra, kuri gulėjo horizontalioje padėtyje virš biuro durų be pakabinimo ir atramos. Kiekvienas galėjo įsitikinti, kad figūra neturi atramų. Lankytojams įžengus į platformą, angelas pakėlė ranką, prikėlė ragą prie burnos ir grojo juo, judindamas pirštus natūraliausiu būdu. Gamuletskis sakė, kad dešimt metų aš stengiausi rasti magneto ir geležies tašką ir svorį, kad angelas liktų ore. Be darbo, šiam stebuklui panaudojau daug pinigų.

Viduramžiais vadinamosios „paklusnios žuvys“, pagamintos iš medžio, buvo labai dažnas iliuzinis skaičius. Jie plaukė baseine ir pakluso menkiausiam mago rankos mostui, dėl kurio jie judėjo visomis įmanomomis kryptimis. Triuko paslaptis buvo itin paprasta: mago rankovėje buvo paslėptas magnetas, o į žuvies galvas įsmeigtos geležies gabalėliai.
Arčiau mūsų laiku buvo anglo Jono manipuliacijos. Jo parašo numeris: Jonas pakvietė kai kuriuos žiūrovus padėti laikrodį ant stalo, po to, nepaliesdamas laikrodžio, savavališkai pakeitė rodyklių padėtį.
Šiuolaikinis tokios idėjos įsikūnijimas – elektrikams gerai žinomos elektromagnetinės sankabos, kurių pagalba galima pasukti prietaisus, atskirtus nuo variklio kokia nors kliūtimi, pavyzdžiui, siena.

Devintojo dešimtmečio viduryje pasklido gandas apie mokslininką dramblį, kuris gali ne tik sudėti ir atimti, bet net dauginti, dalyti ir išgauti šaknis. Tai buvo padaryta tokiu būdu. Pavyzdžiui, dresuotojas paklausė dramblio: „Kas yra septyni aštuoni? Priešais dramblį buvo lenta su skaičiais. Po klausimo dramblys paėmė rodyklę ir užtikrintai parodė skaičių 56. Lygiai taip pat buvo vykdomas padalijimas ir ištraukimas. kvadratinė šaknis. Triukas buvo pakankamai paprastas: po kiekvienu lentos numeriu buvo paslėptas mažas elektromagnetas. Kai drambliui buvo užduotas klausimas, į magneto apviją buvo nukreipta srovė, reiškianti teisingą atsakymą. Geležinė rodyklė dramblio kamiene patraukė teisingą skaičių. Atsakymas atėjo automatiškai. Nepaisant šios treniruotės paprastumo, triuko paslapties nepavyko atskleisti ilgai, o „išmoktas dramblys“ sulaukė didžiulės sėkmės.

Be jokios abejonės, magnetinio lauko linijos dabar žinomos visiems. Bent jau mokykloje jų pasireiškimas demonstruojamas fizikos pamokose. Pamenate, kaip mokytojas po popieriaus lapu padėjo nuolatinį magnetą (ar net du, derinančius jų polių orientaciją), o ant jo išpylė darbo mokymo kambaryje paimtas metalines drožles? Visiškai aišku, kad metalą reikėjo laikyti ant lakšto, tačiau buvo pastebėtas kažkas keisto – aiškiai nubrėžtos linijos, išilgai kurių rikiavosi pjuvenos. Atkreipkite dėmesį – ne tolygiai, o dryžiais. Tai yra magnetinio lauko linijos. O tiksliau – jų pasireiškimas. Kas tada atsitiko ir kaip tai paaiškinti?

Pradėkime nuo toli. Kartu su mumis matomame fiziniame pasaulyje egzistuoja ypatinga materijos rūšis – magnetinis laukas. Tai užtikrina judėjimo sąveiką elementariosios dalelės ar didesni kūnai su elektros krūvis arba natūralūs elektriniai ir yra ne tik tarpusavyje susiję, bet dažnai patys sukuria. Pavyzdžiui, vielos nešimas elektros aplink save sukuria magnetinį lauką. Taip pat yra atvirkščiai: kintamų magnetinių laukų veikimas uždaroje laidžioje grandinėje sukuria krūvininkų judėjimą joje. Pastaroji savybė naudojama generatoriuose, kurie tiekia elektros energiją visiems vartotojams. Ryškus elektromagnetinių laukų pavyzdys yra šviesa.

Magnetinio lauko jėgos linijos aplink laidininką sukasi arba, kas taip pat tiesa, pasižymi nukreiptu magnetinės indukcijos vektoriumi. Sukimosi kryptis nustatoma pagal stulpelio taisyklę. Nurodytos linijos yra sutartinės, nes laukas tolygiai plinta visomis kryptimis. Reikalas tas, kad jį galima pavaizduoti kaip begalinį skaičių eilučių, kai kurios iš jų turi ryškesnę įtampą. Štai kodėl kai kurios "linijos" yra aiškiai atsektos ir pjuvenos. Įdomu tai, kad magnetinio lauko jėgos linijos niekada nenutrūksta, todėl vienareikšmiškai pasakyti, kur pradžia, o kur pabaiga, neįmanoma.

Nuolatinio magneto (ar panašaus elektromagneto) atveju visada yra du poliai, kuriuos gavo sutartiniai pavadinimaiŠiaurė ir Pietūs. Šiuo atveju minimos linijos yra žiedai ir ovalai, jungiantys abu polius. Kartais tai apibūdinama sąveikaujančių monopolių terminais, bet tada iškyla prieštaravimas, pagal kurį monopolių negalima atskirti. Tai reiškia, kad bet koks bandymas padalyti magnetą sukels keletą bipolinių dalių.

Labai domina jėgos linijų savybės. Jau kalbėjome apie tęstinumą, tačiau galimybė laidininke sukurti elektros srovę yra praktiškai įdomi. To prasmė yra tokia: jei laidžiąją grandinę kerta linijos (arba pats laidininkas juda magnetiniame lauke), tada išorinėse medžiagos atomų orbitose esantiems elektronams suteikiama papildoma energija, leidžianti jiems. pradėti savarankišką kryptingą judėjimą. Galima sakyti, kad magnetinis laukas tarsi „išmuša“ įkrautas daleles iš kristalinė gardelė. Šis reiškinys buvo pavadintas elektromagnetinė indukcija ir šiuo metu yra pagrindinis būdas gauti pirminį elektros energija. Jį eksperimentiškai atrado anglų fizikas Michaelas Faradėjus 1831 m.

Magnetiniai laukai pradėti tyrinėti dar 1269 m., kai P. Peregrine'as atrado sferinio magneto sąveiką su plieninėmis adatomis. Beveik po 300 metų W. G. Colchesteris užsiminė, kad jis pats yra didžiulis magnetas su dviem poliais. Toliau magnetinius reiškinius tyrė tokie garsūs mokslininkai kaip Lorencas, Maxwellas, Ampère'as, Einšteinas ir kt.

Magnetinis laukas - galia lauke , veikiantis judančius elektros krūvius ir kūnus su magnetinis momentas, neatsižvelgiant į jų judėjimo būseną;magnetinis elektromagnetinio komponento laukai .

Magnetinio lauko linijos yra įsivaizduojamos linijos, kurių liestinės kiekviename lauko taške sutampa su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi.

Magnetiniam laukui galioja superpozicijos principas: kiekviename erdvės taške – magnetinės indukcijos vektorius B∑ → B∑→visų magnetinių laukų šaltinių sukurta šiuo metu yra lygi magnetinės indukcijos vektorių sumai bk→ Bk→kurią šiuo metu sukuria visi magnetinių laukų šaltiniai:

28. Biot-Savart-Laplace dėsnis. Visas dabartinis įstatymas.

Bioto Savarto Laplaso dėsnio formuluotė yra tokia: Kai praeina nuolatinė srovė išilgai uždaro kontūro vakuume taške, esančiame r0 atstumu nuo kilpos, magnetinė indukcija turės tokią formą.

kur aš srovės grandinėje

gama kontūras, pagal kurį vykdoma integracija

r0 savavališkas taškas

Visas dabartinis įstatymas tai yra dėsnis, susijęs su magnetinio lauko stiprumo vektoriaus ir srovės cirkuliacija.

Magnetinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliacija išilgai grandinės yra lygi srovių, kurias apima ši grandinė, algebrinei sumai.

29. Laidininko su srove magnetinis laukas. Apvalios srovės magnetinis momentas.

30. Magnetinio lauko veikimas laidininkui su srove. Ampero dėsnis. Srovių sąveika .

F = B I l sinα ,

kur α - kampas tarp magnetinės indukcijos ir srovės vektorių,B - magnetinio lauko indukcija,aš - srovė laidininke,l - laidininko ilgis.

Srovių sąveika. Jei nuolatinės srovės grandinėje yra du laidai, tada: Glaudžiai išdėstyti lygiagrečiai nuosekliai sujungti laidininkai atstumia vienas kitą. Lygiagrečiai sujungti laidininkai traukia vienas kitą.

31. Elektrinių ir magnetinių laukų veikimas judančiam krūviui. Lorenco jėga.

Lorenco jėga - stiprumas, su kuria elektromagnetinis laukas pagal klasikinį (nekvantinį) elektrodinamika veikia tašką apmokestintas dalelė. Kartais Lorenco jėga vadinama jėga, veikiančia judėjimą greičiu mokestis tik iš šono magnetinis laukas, dažnai visa jėga – iš elektromagnetinio lauko apskritai , kitaip tariant, iš šono elektrinis ir magnetinis laukai.

32. Magnetinio lauko poveikis medžiagai. Dia-, para- ir feromagnetai. Magnetinė histerezė.

B= B 0 + B 1

kur B⃗ B → - magnetinio lauko indukcija medžiagoje; B⃗ 0 B→0 - magnetinio lauko indukcija vakuume, B⃗ 1 B→1 - magnetinė lauko indukcija, atsiradusi dėl medžiagos įmagnetinimo.

Medžiagos, kurių magnetinis pralaidumas yra šiek tiek mažesnis už vienetą (μ< 1), называются diamagnetai, šiek tiek didesnis nei vienas (μ > 1) - paramagnetai.

feromagnetas - medžiaga ar medžiaga, kurioje stebimas reiškinys feromagnetizmas, ty savaiminio įmagnetėjimo atsiradimas esant žemesnei nei Curie temperatūrai.

Magnetinis histerezės - reiškinys priklausomybės vektorius įmagnetinimas ir vektorius magnetinis laukai in reikalas ne tik iš pridedamas išorės laukai, bet ir iš fone šis pavyzdys