Kas ir magnētiskā lauka līnija. Magnētiskā lauka līnijas

Tēmas LIETOT kodifikatoru : magnētu mijiedarbība, vadītāja magnētiskais lauks ar strāvu.

Matērijas magnētiskās īpašības cilvēkiem ir zināmas jau ilgu laiku. Magnēti savu nosaukumu ieguvuši no senās pilsētas Magnēzijas: tās tuvumā bija plaši izplatīts minerāls (vēlāk saukts par magnētisko dzelzsrūdu vai magnetītu), kura gabali pievilka dzelzs priekšmetus.

Magnētu mijiedarbība

Katra magnēta divās pusēs atrodas Ziemeļpols Un dienvidpols. Divus magnētus viens otru pievelk pretējie poli un atgrūž līdzīgi poli. Magnēti var iedarboties viens uz otru pat caur vakuumu! Tomēr tas viss atgādina elektrisko lādiņu mijiedarbību magnētu mijiedarbība nav elektriska. Par to liecina šādi eksperimentālie fakti.

Magnētiskais spēks vājinās, kad magnēts tiek uzkarsēts. Punktu lādiņu mijiedarbības stiprums nav atkarīgs no to temperatūras.

Magnētiskais spēks tiek vājināts, kratot magnētu. Nekas līdzīgs nenotiek ar elektriski uzlādētiem ķermeņiem.

Pozitīvos elektriskos lādiņus var atdalīt no negatīvajiem (piemēram, kad ķermeņi ir elektrificēti). Bet magnēta polus nav iespējams atdalīt: ja magnētu sagriež divās daļās, tad griešanas vietā parādās arī stabi, un magnēts sadalās divos magnētos ar pretējiem poliem galos (orientēti tieši vienādi). veidā kā sākotnējā magnēta stabi).

Tātad magnēti vienmēr bipolāri, tie pastāv tikai formā dipoli. Izolēti magnētiskie stabi (tā sauktie magnētiskie monopoli- elektriskā lādiņa analogi) dabā neeksistē (jebkurā gadījumā tie vēl nav eksperimentāli atklāti). Šī, iespējams, ir visiespaidīgākā asimetrija starp elektrību un magnētismu.

Tāpat kā elektriski uzlādēti ķermeņi, magnēti iedarbojas uz elektriskajiem lādiņiem. Tomēr magnēts iedarbojas tikai uz pārvietojas lādiņš; Ja lādiņš atrodas miera stāvoklī attiecībā pret magnētu, tad uz lādiņu nedarbojas nekāds magnētiskais spēks. Gluži pretēji, elektrificēts ķermenis iedarbojas uz jebkuru lādiņu neatkarīgi no tā, vai tas atrodas miera stāvoklī vai kustībā.

Saskaņā ar mūsdienu idejām par maza darbības attāluma teoriju magnētu mijiedarbība tiek veikta cauri magnētiskais lauks Proti, magnēts apkārtējā telpā rada magnētisko lauku, kas iedarbojas uz citu magnētu un izraisa redzamu šo magnētu pievilkšanos vai atgrūšanu.

Magnēta piemērs ir magnētiskā adata kompass. Ar magnētiskās adatas palīdzību var spriest par magnētiskā lauka klātbūtni noteiktā telpas reģionā, kā arī lauka virzienu.

Mūsu planēta Zeme ir milzīgs magnēts. Netālu no Zemes ģeogrāfiskā ziemeļpola atrodas dienvidu magnētiskais pols. Tāpēc kompasa adatas ziemeļu gals, pagriežoties uz Zemes dienvidu magnētisko polu, norāda uz ģeogrāfiskajiem ziemeļiem. Tādējādi patiesībā radās magnēta nosaukums "ziemeļpols".

Magnētiskā lauka līnijas

Elektrisko lauku, atceramies, pēta ar nelielu testa lādiņu palīdzību, pēc kuras var spriest par lauka lielumu un virzienu. Testa lādiņa analogs magnētiskā lauka gadījumā ir maza magnētiskā adata.

Piemēram, jūs varat iegūt ģeometrisku priekšstatu par magnētisko lauku, ja to ievietojat dažādi punkti atstarpes ir ļoti mazas kompasa adatas. Pieredze rāda, ka bultiņas sarindosies pa noteiktām līnijām – tā sauktajām magnētiskā lauka līnijas. Definēsim šo jēdzienu formā nākamie trīs punktus.

1. Magnētiskā lauka līnijas vai magnētiskās spēka līnijas- tās ir virzītas līnijas telpā, kurām ir šāda īpašība: maza kompasa adata, kas novietota katrā šādas līnijas punktā, ir vērsta tangenciāli šai līnijai.

2. Magnētiskā lauka līnijas virziens ir kompasa adatu ziemeļu galu virziens, kas atrodas šīs līnijas punktos.

3. Jo biezākas ir līnijas, jo spēcīgāks ir magnētiskais lauks noteiktā telpas reģionā..

Kompasa adatu lomu veiksmīgi var pildīt dzelzs vīles: magnētiskajā laukā mazās vīles tiek magnetizētas un uzvedas tieši tāpat kā magnētiskās adatas.

Tātad, ber dzelzs vīles apkārt pastāvīgais magnēts, mēs redzēsim aptuveni šādu magnētiskā lauka līniju modeli (1. att.).

Rīsi. 1. Pastāvīgā magnēta lauks

Magnēta ziemeļpols ir norādīts zilā krāsā un burts ; dienvidu pols - sarkanā krāsā un burts . Ņemiet vērā, ka lauka līnijas iziet no magnēta ziemeļpola un ieiet dienvidu polā, jo tieši uz magnēta dienvidu polu būs vērsts kompasa adatas ziemeļu gals.

Orsteda pieredze

Lai gan elektriskās un magnētiskās parādības bija cilvēkiem zināmi kopš seniem laikiem, starp viņiem nebija nekādu attiecību ilgu laiku netika novērots. Vairākus gadsimtus elektrības un magnētisma pētījumi notika paralēli un neatkarīgi viens no otra.

Ievērojamais fakts, ka elektriskās un magnētiskās parādības faktiski ir saistītas viena ar otru, pirmo reizi tika atklāts 1820. gadā slavenajā Oersted eksperimentā.

Orsteda eksperimenta shēma parādīta att. 2 (attēls no rt.mipt.ru). Virs magnētiskās adatas (un - bultiņas ziemeļu un dienvidu pola) ir metāla vadītājs, kas savienots ar strāvas avotu. Ja aizver ķēdi, tad bultiņa pagriežas perpendikulāri vadītājam!
Šis vienkāršais eksperiments tieši norādīja uz saistību starp elektrību un magnētismu. Eksperimenti, kas sekoja Oersted pieredzei, stingri noteica šādu modeli: magnētisko lauku ģenerē elektriskās strāvas un iedarbojas uz strāvām.

Rīsi. 2. Orsteda eksperiments

Vadītāja ar strāvu ģenerētā magnētiskā lauka līniju attēls ir atkarīgs no vadītāja formas.

Taisnas stieples magnētiskais lauks ar strāvu

Taisnas stieples, kas nes strāvu, magnētiskā lauka līnijas ir koncentriski apļi. Šo apļu centri atrodas uz stieples, un to plaknes ir perpendikulāras vadam (3. att.).

Rīsi. 3. Tiešā vada lauks ar strāvu

Pastāv divi alternatīvi noteikumi līdzstrāvas magnētiskā lauka līniju virziena noteikšanai.

stundu rokas noteikums. Lauka līnijas iet pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties tā, lai strāva plūst uz mums..

skrūvju noteikums(vai karkasa noteikums, vai korķviļķa noteikums- tas ir tuvāk kādam ;-)). Lauka līnijas iet tur, kur skrūve (ar parasto labās puses vītni) ir jāpagriež, lai pārvietotos pa vītni strāvas virzienā.

Izmantojiet sev piemērotāko noteikumu. Labāk ir pierast pie pulksteņrādītāja virziena noteikuma - jūs pats vēlāk redzēsit, ka tas ir universālāks un vieglāk lietojams (un pēc tam atcerieties to ar pateicību pirmajā gadā, kad studējat analītisko ģeometriju).

Uz att. 3, ir parādījies arī kaut kas jauns: tas ir vektors, ko sauc magnētiskā lauka indukcija, vai magnētiskā indukcija. Magnētiskās indukcijas vektors ir intensitātes vektora analogs elektriskais lauks: viņš kalpo jaudas raksturlielums magnētiskais lauks, kas nosaka spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz kustīgiem lādiņiem.

Par spēkiem magnētiskajā laukā runāsim vēlāk, bet pagaidām atzīmēsim tikai to, ka magnētiskā lauka lielumu un virzienu nosaka magnētiskās indukcijas vektors. Katrā telpas punktā vektors ir vērsts tajā pašā virzienā kā šajā punktā novietotās kompasa adatas ziemeļu gals, proti, pieskares lauka līnijai šīs līnijas virzienā. Magnētiskā indukcija tiek mērīta collās teslach(Tl).

Tāpat kā elektriskā lauka gadījumā, magnētiskā lauka indukcijai, superpozīcijas princips. Tas slēpjas faktā, ka magnētisko lauku indukcija, ko noteiktā punktā rada dažādas strāvas, tiek pievienota vektoriski un iegūts magnētiskās indukcijas vektors:.

Spoles magnētiskais lauks ar strāvu

Apsveriet apļveida spoli, caur kuru cirkulē līdzstrāva. Attēlā mēs neparādījām avotu, kas rada strāvu.

Mūsu pagrieziena lauka līniju attēlam būs aptuveni šāda forma (4. att.).

Rīsi. 4. Spoles lauks ar strāvu

Mums būs svarīgi, lai mēs spētu noteikt, kurā pustelpā (attiecībā pret spoles plakni) ir vērsts magnētiskais lauks. Atkal mums ir divi alternatīvi noteikumi.

stundu rokas noteikums. Lauka līnijas iet uz turieni, skatoties no vietas, kur šķiet, ka strāva cirkulē pretēji pulksteņrādītāja virzienam.

skrūvju noteikums. Lauka līnijas iet tur, kur skrūve (ar parastajiem labās puses vītnēm) pārvietotos, ja to pagrieztu strāvas virzienā.

Kā redzat, strāvas un lauka lomas ir apgrieztas - salīdzinot ar šo noteikumu formulējumiem līdzstrāvas gadījumā.

Spoles magnētiskais lauks ar strāvu

Spole izrādīsies, ja cieši, spoli uz spoli, uztiniet vadu pietiekami garā spirālē (5. att. - attēls no vietnes en.wikipedia.org). Spolē var būt vairāki desmiti, simti vai pat tūkstoši apgriezienu. Spoli sauc arī solenoīds.

Rīsi. 5. Spole (solenoīds)

Viena pagrieziena magnētiskais lauks, kā zināms, neizskatās īpaši vienkāršs. Lauki? atsevišķi spoles pagriezieni ir uzlikti viens otram, un šķiet, ka rezultātam vajadzētu būt ļoti mulsinošam attēlam. Tomēr tas tā nav: garās spoles laukam ir negaidīti vienkārša struktūra (6. att.).

Rīsi. 6. spoles lauks ar strāvu

Šajā attēlā strāva spolē iet pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties no kreisās puses (tas notiks, ja 5. attēlā spoles labais gals ir savienots ar strāvas avota “plusu”, bet kreisais gals "mīnuss"). Mēs redzam, ka spoles magnētiskajam laukam ir divas raksturīgas īpašības.

1. Spoles iekšpusē, prom no tās malām, atrodas magnētiskais lauks viendabīgs: katrā punktā magnētiskās indukcijas vektors ir vienāds pēc lieluma un virziena. Lauka līnijas ir paralēlas taisnas līnijas; tie noliecas tikai netālu no spoles malām, kad tie izdziest.

2. Ārpus spoles lauks ir tuvu nullei. Jo vairāk pagriezienu spolē, jo vājāks lauks ārpus tās.

Ņemiet vērā, ka bezgalīgi gara spole vispār neizstaro lauku: ārpus spoles nav magnētiskā lauka. Šādas spoles iekšpusē lauks ir vienmērīgs visur.

Vai tas tev neko neatgādina? Spole ir kondensatora "magnētiskais" līdzinieks. Jūs atceraties, ka kondensators rada viendabīgu elektriskais lauks, kuras līnijas ir saliektas tikai pie plākšņu malām, un ārpus kondensatora lauks ir tuvu nullei; kondensators ar bezgalīgām plāksnēm vispār neatbrīvo lauku, un lauks ir vienmērīgs visur iekšā.

Un tagad - galvenais novērojums. Salīdziniet, lūdzu, magnētiskā lauka līniju attēlu ārpus spoles (6. att.) ar magnēta lauka līnijām attēlā. viens . Tas ir viens un tas pats, vai ne? Un tagad mēs nonākam pie jautājuma, kas jums, iespējams, bija jau sen: ja magnētiskais lauks tiek ģenerēts ar straumēm un iedarbojas uz strāvām, tad kāds ir iemesls magnētiskā lauka parādīšanās pie pastāvīgā magnēta? Galu galā šis magnēts, šķiet, nav vadītājs ar strāvu!

Ampēra hipotēze. Elementārās strāvas

Sākumā tika uzskatīts, ka magnētu mijiedarbība ir saistīta ar īpašiem magnētiskiem lādiņiem, kas koncentrēti pie poliem. Bet, atšķirībā no elektrības, neviens nevarēja izolēt magnētisko lādiņu; galu galā, kā jau teicām, nebija iespējams atsevišķi iegūt magnēta ziemeļu un dienvidu polu - stabi vienmēr atrodas magnētā pa pāriem.

Šaubas par magnētiskajiem lādiņiem pastiprināja Orsteda pieredze, kad izrādījās, ka magnētisko lauku ģenerē elektriskā strāva. Turklāt izrādījās, ka jebkuram magnētam ir iespējams izvēlēties vadītāju ar atbilstošas ​​konfigurācijas strāvu, lai šī vadītāja lauks sakristu ar magnēta lauku.

Ampere izvirzīja drosmīgu hipotēzi. Nav magnētisko lādiņu. Magnēta darbība ir izskaidrojama ar slēgtām elektriskām strāvām tā iekšpusē..

Kas ir šīs strāvas? Šīs elementāras strāvas cirkulēt atomos un molekulās; tie ir saistīti ar elektronu kustību atomu orbītās. Jebkura ķermeņa magnētisko lauku veido šo elementāro strāvu magnētiskie lauki.

Elementārās strāvas var atrasties nejauši viena pret otru. Tad to lauki atceļ viens otru, un ķermenis neuzrāda magnētiskās īpašības.

Bet, ja elementārās strāvas ir koordinētas, tad to lauki, summējot, pastiprina viens otru. Ķermenis kļūst par magnētu (7. att.; magnētiskais lauks būs vērsts pret mums; magnēta ziemeļpols arī būs vērsts pret mums).

Rīsi. 7. Elementāro magnētu strāvas

Ampēra hipotēze par elementārajām strāvām precizēja magnētu īpašības, magnētu karsējot un kratot, tiek iznīcināta tā elementāro strāvu secība, un magnētiskās īpašības vājināt. Magnētu polu nedalāmība kļuva acīmredzama: vietā, kur tika sagriezts magnēts, mēs iegūstam tās pašas elementārās strāvas galos. Ķermeņa spēja magnetizēties magnētiskajā laukā ir izskaidrojama ar elementāru strāvu koordinētu izlīdzināšanu, kas pareizi “griežas” (par apļveida strāvas griešanos magnētiskajā laukā lasiet nākamajā lapā).

Ampēra hipotēze izrādījās pareiza – tā parādīja tālākai attīstībai fizika. Elementāro strāvu jēdziens ir kļuvis par neatņemamu atoma teorijas sastāvdaļu, kas izstrādāta jau divdesmitajā gadsimtā - gandrīz simts gadus pēc Ampēra spožajiem minējumiem.

Jau VI gadsimtā. BC. Ķīnā bija zināms, ka dažām rūdām piemīt spēja piesaistīt viena otru un piesaistīt dzelzs priekšmetus. Šādu rūdu gabali tika atrasti netālu no Magnēzijas pilsētas Mazajā Āzijā, tāpēc tie ieguva nosaukumu magnēti.

Kāda ir magnēta un dzelzs priekšmetu mijiedarbība? Atcerieties, kāpēc tiek piesaistīti elektrificētie korpusi? Jo pie elektriskā lādiņa veidojas savdabīga matērijas forma – elektriskais lauks. Ap magnētu ir līdzīga matērijas forma, bet tai ir cita izcelsmes daba (galu galā rūda ir elektriski neitrāla), to sauc magnētiskais lauks.

Magnētiskā lauka pētīšanai tiek izmantoti taisni vai pakavveida magnēti. Noteiktām magnēta vietām ir vislielākais pievilcības efekts, tās sauc stabi(Ziemeļi un Dienvidi). Pretēji esošie magnētiskie stabi piesaista un līdzīgi poli atgrūž.

Magnētiskā lauka jaudas raksturlielumiem izmantojiet magnētiskā lauka indukcijas vektors B. Magnētiskais lauks ir grafiski attēlots, izmantojot spēka līnijas ( magnētiskās indukcijas līnijas). Rindas ir slēgtas, tām nav ne sākuma, ne beigu. Vieta, no kuras iznāk magnētiskās līnijas, ir ziemeļpols (ziemeļi), magnētiskās līnijas ieiet dienvidu polā (dienvidos).

Magnētisko lauku var padarīt "redzamu" ar dzelzs vīlēm.

Strāvu nesoša vadītāja magnētiskais lauks

Un tagad tas, ko mēs atradām Hanss Kristians Oersteds Un Andrē Marī Ampērs 1820. gadā. Izrādās, ka magnētiskais lauks pastāv ne tikai ap magnētu, bet arī ap jebkuru vadītāju ar strāvu. Jebkurš vads, piemēram, lampas vads, pa kuru plūst elektriskā strāva, ir magnēts! Vads ar strāvu mijiedarbojas ar magnētu (mēģiniet pievilkt tam kompasu), divi vadi ar strāvu mijiedarbojas viens ar otru.

Līdzstrāvas magnētiskā lauka spēka līnijas ir apļi ap vadītāju.

Magnētiskās indukcijas vektora virziens

Magnētiskā lauka virzienu noteiktā punktā var definēt kā virzienu, kas norāda šajā punktā novietotās kompasa adatas ziemeļpolu.

Magnētiskās indukcijas līniju virziens ir atkarīgs no strāvas virziena vadītājā.

Indukcijas vektora virzienu nosaka likums karkass vai valdīt labā roka.

Magnētiskās indukcijas vektors

Šis ir vektora lielums, kas raksturo lauka spēka darbību.

Bezgalīgas taisnlīnijas vadītāja magnētiskā lauka indukcija ar strāvu attālumā r no tā:

Magnētiskā lauka indukcija plānas apļveida spoles ar rādiusu r centrā:

Magnētiskā lauka indukcija solenoīds(spole, kuras pagriezieni tiek baroti virknē vienā virzienā):

Superpozīcijas princips

Ja magnētisko lauku noteiktā telpas punktā rada vairāki lauka avoti, tad magnētiskā indukcija ir katra lauka indukciju vektora summa atsevišķi

Zeme ir ne tikai liels negatīvs lādiņš un elektriskā lauka avots, bet tajā pašā laikā mūsu planētas magnētiskais lauks ir līdzīgs milzu tiešā magnēta laukam.

Ģeogrāfiskie dienvidi ir tuvu magnētiskajiem ziemeļiem, un ģeogrāfiskie ziemeļi ir tuvu magnētiskajiem dienvidiem. Ja kompass ir novietots Zemes magnētiskajā laukā, tad tā ziemeļu bultiņa ir orientēta pa magnētiskās indukcijas līnijām dienvidu magnētiskā pola virzienā, tas ir, tas mums pateiks, kur atrodas ģeogrāfiskie ziemeļi.

Zemes magnētisma raksturīgie elementi laika gaitā mainās ļoti lēni - laicīgās izmaiņas. Taču magnētiskās vētras ik pa laikam notiek, kad Zemes magnētiskais lauks vairākas stundas tiek stipri izkropļots un pēc tam pamazām atgriežas pie iepriekšējām vērtībām. Šādas krasas pārmaiņas ietekmē cilvēku labklājību.

Zemes magnētiskais lauks ir "vairogs", kas pārklāj mūsu planētu no daļiņām, kas iekļūst no kosmosa ("saules vējš"). Blakus magnētiskajiem poliem daļiņu plūsmas nonāk daudz tuvāk Zemes virsmai. Spēcīgu saules uzliesmojumu laikā magnetosfēra tiek deformēta, un šīs daļiņas var nokļūt atmosfēras augšējos slāņos, kur saduras ar gāzes molekulām, veidojot polārblāzmas.

Dzelzs dioksīda daļiņas uz magnētiskās plēves ierakstīšanas procesā ir labi magnetizētas.

Maglev vilcieni slīd pa virsmu bez berzes. Vilciens spēj braukt ar ātrumu līdz 650 km/h.

Smadzeņu darbu, sirds pulsāciju pavada elektriskie impulsi. Šajā gadījumā orgānos rodas vājš magnētiskais lauks.

Magnētiskais lauks, kas tas ir? - īpašs veids matērija;
Kur tas pastāv? - ap kustīgiem elektriskiem lādiņiem (tostarp ap strāvu nesošu vadītāju)
Kā atklāt? - izmantojot magnētisko adatu (vai dzelzs vīles) vai iedarbojoties uz strāvu nesošo vadītāju.

Oersted pieredze:

Magnētiskā adata pagriežas, ja caur vadītāju sāk plūst elektrība. pašreizējo, jo Ap strāvu nesošo vadītāju veidojas magnētiskais lauks.

Divu vadītāju mijiedarbība ar strāvu:

Katram strāvu nesošajam vadītājam apkārt ir savs magnētiskais lauks, kas ar zināmu spēku iedarbojas uz blakus esošo vadītāju.

Atkarībā no strāvas virziena vadītāji var piesaistīt vai atgrūst viens otru.

atceries pagātni akadēmiskais gads:

MAGNĒTISKĀS LĪNIJAS (vai citādi magnētiskās indukcijas līnijas)

Kā attēlot magnētisko lauku? - ar magnētisko līniju palīdzību;
Magnētiskās līnijas, kas tas ir?

Tās ir iedomātas līnijas, pa kurām magnētiskās adatas tiek ievietotas magnētiskajā laukā. Magnētiskās līnijas var vilkt caur jebkuru magnētiskā lauka punktu, tām ir virziens un tās vienmēr ir aizvērtas.

Atskatieties uz pagājušo mācību gadu:

NEHOMOGĒNS MAGNĒTISKAIS LAUKS

Nehomogēna magnētiskā lauka raksturojums: magnētiskās līnijas ir izliektas; magnētisko līniju blīvums ir atšķirīgs; spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz magnētisko adatu, dažādos šī lauka punktos ir atšķirīgs pēc lieluma un virziena.

Kur pastāv nehomogēns magnētiskais lauks?

Ap taisnu strāvu nesošo vadītāju;

Ap stieņa magnētu;

Ap solenoīdu (spoles ar strāvu).

HOMOGĒNS MAGNĒTISKAIS LAUKS

Viendabīga magnētiskā lauka raksturojums: magnētiskās līnijas ir paralēlas taisnes, magnētisko līniju blīvums visur ir vienāds; spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz magnētisko adatu, ir vienāds visos šī lauka punktos lieluma virzienā.

Kur pastāv vienmērīgs magnētiskais lauks?
- stieņa magnēta iekšpusē un solenoīda iekšpusē, ja tā garums ir daudz lielāks par diametru.

INTERESANTI

Dzelzs un tā sakausējumu spēja būt ļoti magnetizētam pazūd, kad to uzkarsē līdz augstai temperatūrai. Tīra dzelzs zaudē šo spēju, karsējot līdz 767 ° C.

Spēcīgi magnēti, ko izmanto daudzos modernos produktos, var ietekmēt elektrokardiostimulatoru un implantēto sirds ierīču darbību kardiālajiem pacientiem. Parastajiem dzelzs vai ferīta magnētiem, kurus var viegli atšķirt pēc blāvi pelēkā krāsojuma, ir mazs spēks un tie rada nelielas bažas.
Tomēr pēdējā laikā ir bijuši ļoti spēcīgi magnēti- izcili sudraba krāsā un ir neodīma, dzelzs un bora sakausējums. To radītais magnētiskais lauks ir ļoti spēcīgs, tāpēc tos plaši izmanto datoru diskos, austiņās un skaļruņos, kā arī rotaļlietās, rotaslietās un pat apģērbā.

Reiz uz Maljorkas galvenās pilsētas ceļiem parādījās franču militārais kuģis "La Rolain". Viņa stāvoklis bija tik nožēlojams, ka kuģis tikko pats sasniedza piestātni.Kad uz kuģa uzkāpa franču zinātnieki, tostarp divdesmit divus gadus vecais Arago, izrādījās, ka kuģi iznīcināja zibens. Kamēr komisija apskatīja kuģi, kratīja galvas, ieraugot nodegušos mastus un virsbūves, Arago piesteidzās pie kompasiem un ieraudzīja to, ko gaidīja: kompasa adatas norādīja dažādos virzienos ...

Gadu vēlāk, rakoties pa Dženovas kuģa paliekām, kas avarēja netālu no Alžīras, Arago atklāja, ka kompasa adatas ir demagnetizētas. Kuģis devās uz dienvidiem pret akmeņiem, zibens spēriena magnētiskā kompasa pievilts.

V. Karcevs. Magnēts trīs tūkstošus gadu.

Magnētiskais kompass tika izgudrots Ķīnā.
Jau pirms 4000 gadiem karavāni paņēma sev līdzi māla pods un "rūpējās par viņu ceļā vairāk nekā par visām jūsu dārgajām kravām." Tajā uz šķidruma virsmas uz koka pludiņa lieciet akmeni, kas mīl dzelzi. Viņš varēja pagriezties un visu laiku norādīja uz ceļiniekiem dienvidu virzienā, kas, Saules prombūtnē, palīdzēja viņiem tikt pie akas.
Mūsu ēras sākumā ķīnieši iemācījās izgatavot mākslīgos magnētus, magnetizējot dzelzs adatu.
Un tikai tūkstoš gadus vēlāk eiropieši sāka izmantot magnetizētu kompasa adatu.

ZEMES MAGNĒTISKAIS LAUKS

Zeme ir liels pastāvīgais magnēts.
Dienvidu magnētiskais pols, lai gan pēc zemes standartiem atrodas netālu no Ziemeļģeogrāfiskā pola, tos tomēr atdala aptuveni 2000 km.
Uz Zemes virsmas ir teritorijas, kur tās pašas magnētiskais lauks ir stipri izkropļots ar dzelzs rūdas magnētisko lauku, kas rodas nelielā dziļumā. Viena no šīm teritorijām ir Kurskas magnētiskā anomālija, kas atrodas Kurskas apgabalā.

Zemes magnētiskā lauka magnētiskā indukcija ir tikai aptuveni 0,0004 Teslas.
___

Zemes magnētisko lauku ietekmē saules aktivitātes palielināšanās. Apmēram reizi 11,5 gados tas pieaug tik ļoti, ka tiek traucēti radiosakari, pasliktinās cilvēku un dzīvnieku pašsajūta, kompasa adatas sāk neprognozējami “dejot” no vienas puses uz otru. Šajā gadījumā viņi saka, ka tuvojas magnētiskā vētra. Parasti tas ilgst no vairākām stundām līdz vairākām dienām.

Zemes magnētiskais lauks ik pa laikam maina savu orientāciju, izdarot gan sekulāras svārstības (ilgst 5–10 tūkstošus gadu), gan pilnībā pārorientējoties, t.i. apgriežot magnētiskos polus (2–3 reizes miljonā gadu). Par to liecina nogulumiežu un vulkānisko iežu "iesaldētais" tālu laikmetu magnētiskais lauks. Ģeomagnētiskā lauka uzvedību nevar saukt par haotisku, tas pakļaujas sava veida "grafikam".

Ģeomagnētiskā lauka virzienu un lielumu nosaka Zemes kodolā notiekošie procesi. Raksturīgais polaritātes maiņas laiks, ko nosaka iekšējais cietais kodols, ir no 3 līdz 5 tūkstošiem gadu, un ārējais šķidrais kodols ir aptuveni 500 gadi. Šie laiki var izskaidrot novēroto ģeomagnētiskā lauka dinamiku. Datormodelēšanaņemot vērā dažādus intraterrestriālos procesus, tas parādīja magnētiskā lauka apvērses iespēju aptuveni 5 tūkstošu gadu laikā.

FOKUSĒ AR MAGNĒTIEM

Slavenā krievu iluzionista Gamuļecka "šarmu templis jeb Gamuļecka de Kola kunga mehāniskais, optiskais un fiziskais kabinets", kas pastāvēja līdz 1842. gadam, kļuva slavens cita starpā ar to, ka apmeklētāji, kāpjot pa kāpnēm, rotāja svečturi un ar paklājiem noklātu paklāju vēl varēja pamanīt no tālienes augšējā platforma kāpnes, zeltīta cilvēka izaugsmē darināta eņģeļa figūra, kas horizontāli lidinājās virs biroja durvīm bez piekārtiem vai atbalstītiem. Katrs varēja pārliecināties, ka figūrai nav nekādu balstu. Kad apmeklētāji iegāja platformā, eņģelis pacēla roku, pielika ragu pie mutes un spēlēja to, kustinot pirkstus visdabiskāk. Gamuletskis sacīja, ka desmit gadus esmu strādājis, lai atrastu magnēta un dzelzs punktu un svaru, lai noturētu eņģeli gaisā. Papildus darbam es šim brīnumam iztērēju daudz naudas.

Viduslaikos tā sauktās "paklausīgās zivis", kas izgatavotas no koka, bija ļoti izplatīts ilūzijas skaitlis. Viņi peldējās baseinā un paklausīja mazākajam burvju mākslinieka rokas pamājumam, kas lika viņiem kustēties visos iespējamos virzienos. Trika noslēpums bija ārkārtīgi vienkāršs: burvja piedurknē tika paslēpts magnēts, bet zivju galvās tika ievietoti dzelzs gabali.
Laika ziņā tuvāk mums bija angļa Jonasa manipulācijas. Viņa paraksta numurs: Jonass aicināja dažus skatītājus nolikt pulksteni uz galda, pēc kā viņš, nepieskaroties pulkstenim, patvaļīgi mainīja rādījumu stāvokli.
Mūsdienīgs šādas idejas iemiesojums ir elektriķiem labi zināmie elektromagnētiskie sajūgi, ar kuru palīdzību iespējams pagriezt ierīces, kas no dzinēja ir atdalītas ar kādu šķērsli, piemēram, sienu.

19. gadsimta 80. gadu vidū klīda baumas par zinātnieku ziloni, kurš varēja ne tikai saskaitīt un atņemt, bet pat pavairot, dalīt un iegūt saknes. Tas tika darīts šādā veidā. Dresētājs, piemēram, jautāja zilonim: "Kas ir septiņi astoņi?" Ziloņa priekšā bija dēlis ar cipariem. Pēc jautājuma zilonis paņēma rādītāju un pārliecinoši parādīja skaitli 56. Tādā pašā veidā tika veikta sadalīšana un ekstrakcija. kvadrātsakne. Triks bija pietiekami vienkāršs: zem katra tāfeles numura bija paslēpts neliels elektromagnēts. Kad zilonim tika uzdots jautājums, magnēta tinumam tika pievadīta strāva, kas nozīmēja pareizo atbildi. Dzelzs rādītājs ziloņa bagāžniekā tika piesaistīts pareizajam numuram. Atbilde nāca automātiski. Neskatoties uz šīs apmācības vienkāršību, trika noslēpumu nevarēja atklāt ilgu laiku, un "mācītais zilonis" guva milzīgus panākumus.

Bez šaubām, magnētiskā lauka līnijas tagad ir zināmas visiem. Vismaz pat skolā to izpausme tiek demonstrēta fizikas stundās. Atcerieties, kā skolotājs zem papīra loksnes novietoja pastāvīgo magnētu (vai pat divus, apvienojot to stabu orientāciju) un uzlēja tai virsū darba mācību telpā paņemtās metāla vīles? Pilnīgi skaidrs, ka metāls bija jātur uz loksnes, taču tika novērots kaut kas dīvains - skaidri iezīmējās līnijas, pa kurām rindojās zāģskaidas. Ievērojiet – ne vienmērīgi, bet gan strīpām. Tās ir magnētiskā lauka līnijas. Pareizāk sakot, to izpausme. Kas tad notika un kā to var izskaidrot?

Sāksim no tālienes. Kopā ar mums redzamajā fiziskajā pasaulē līdzās pastāv īpašs matērijas veids – magnētiskais lauks. Tas nodrošina mijiedarbību starp kustībām elementārdaļiņas vai lielāki ķermeņi ar elektriskais lādiņš vai dabas elektriskie un ir ne tikai savstarpēji saistīti, bet bieži vien paši rada. Piemēram, stieples nešana elektrība rada ap sevi magnētisko lauku. Ir arī otrādi: mainīgu magnētisko lauku darbība slēgtā vadošā ķēdē rada lādiņu nesēju kustību tajā. Pēdējais īpašums tiek izmantots ģeneratoros, kas piegādā elektroenerģiju visiem patērētājiem. Spilgts elektromagnētisko lauku piemērs ir gaisma.

Magnētiskā lauka spēka līnijas ap vadītāju griežas vai, kas arī ir taisnība, ir raksturīgs ar virzītu magnētiskās indukcijas vektoru. Rotācijas virzienu nosaka karkasa noteikums. Norādītās līnijas ir vienošanās, jo lauks vienmērīgi izkliedējas visos virzienos. Lieta tāda, ka to var attēlot kā bezgalīgu skaitu līniju, no kurām dažām ir izteiktāks spriegums. Tāpēc dažas "līnijas" ir skaidri izsekotas un zāģskaidas. Interesanti, ka magnētiskā lauka spēka līnijas nekad netiek pārtrauktas, tāpēc nav iespējams viennozīmīgi pateikt, kur ir sākums un kur beigas.

Pastāvīgā magnēta (vai līdzīga elektromagnēta) gadījumā vienmēr ir divi stabi, kas ir saņēmuši konvencionālie nosaukumi Ziemeļi un Dienvidi. Šajā gadījumā minētās līnijas ir gredzeni un ovāli, kas savieno abus polus. Dažkārt tas tiek aprakstīts kā savstarpēji mijiedarbojošie monopoli, bet tad rodas pretruna, saskaņā ar kuru monopolus nevar atdalīt. Tas ir, jebkurš mēģinājums sadalīt magnētu radīs vairākas bipolāras daļas.

Lielu interesi rada spēka līniju īpašības. Mēs jau runājām par nepārtrauktību, taču praktiski interesē spēja radīt elektrisko strāvu vadītājā. Tā nozīme ir šāda: ja vadošo ķēdi šķērso līnijas (vai pats vadītājs pārvietojas magnētiskajā laukā), tad materiāla atomu ārējās orbītās esošajiem elektroniem tiek nodota papildu enerģija, ļaujot tiem. uzsākt neatkarīgu virzītu kustību. Var teikt, ka magnētiskais lauks it kā “izsit” lādētās daļiņas no kristāla režģis. Šī parādība ir nosaukta elektromagnētiskā indukcija un pašlaik ir galvenais veids, kā iegūt primāro elektriskā enerģija. To 1831. gadā eksperimentāli atklāja angļu fiziķis Maikls Faradejs.

Magnētisko lauku izpēte sākās jau 1269. gadā, kad P. Peregrīns atklāja sfēriska magnēta mijiedarbību ar tērauda adatām. Gandrīz 300 gadus vēlāk V. G. Kolčesters ierosināja, ka viņš pats ir milzīgs magnēts ar diviem poliem. Tālāk magnētiskās parādības pētīja tādi slaveni zinātnieki kā Lorencs, Maksvels, Ampērs, Einšteins u.c.

Magnētiskais lauks - jauda lauks , iedarbojoties uz kustīgiem elektriskiem lādiņiem un uz ķermeņiem ar magnētisks moments neatkarīgi no to kustības stāvokļa;magnētisks elektromagnētiskā sastāvdaļa lauki .

Magnētiskā lauka līnijas ir iedomātas līnijas, kuru pieskares katrā lauka punktā sakrīt virzienā ar magnētiskās indukcijas vektoru.

Magnētiskajam laukam ir spēkā superpozīcijas princips: katrā telpas punktā magnētiskās indukcijas vektors B∑ → B∑→ko šajā brīdī rada visi magnētisko lauku avoti, ir vienāda ar magnētisko indukcijas vektoru vektoru summu bk→ Bk→ko šajā brīdī rada visi magnētisko lauku avoti:

28. Biota-Savarta-Laplasa likums. Pilns spēkā esošais likums.

Biota Savarta Laplasa likuma formulējums ir šāds: Izejot līdzstrāva pa slēgtu cilpu vakuumā punktam, kas atrodas attālumā r0 no cilpas, magnētiskajai indukcijai būs tāda forma.

kur es strāvu ķēdē

gamma kontūra, pa kuru tiek veikta integrācija

r0 patvaļīgs punkts

Pilns spēkā esošais likums Šis ir likums, kas attiecas uz magnētiskā lauka intensitātes vektora un strāvas cirkulāciju.

Magnētiskā lauka intensitātes vektora cirkulācija pa ķēdi ir vienāda ar strāvu algebrisko summu, ko aptver šī ķēde.

29.Vadītāja ar strāvu magnētiskais lauks. Apļveida strāvas magnētiskais moments.

30. Magnētiskā lauka iedarbība uz vadītāju ar strāvu. Ampera likums. Strāvu mijiedarbība .

F = B I l sinα ,

kur α - leņķis starp magnētiskās indukcijas un strāvas vektoriem,B - magnētiskā lauka indukcija,es - strāva vadītājā,l - vadītāja garums.

Strāvu mijiedarbība. Ja līdzstrāvas ķēdē ir iekļauti divi vadi, tad: Cieši izvietoti paralēli virknē savienoti vadītāji atgrūž viens otru. Paralēli savienotie vadītāji piesaista viens otru.

31. Elektrisko un magnētisko lauku darbība uz kustīgu lādiņu. Lorenca spēks.

Lorenca spēks - spēks, ar kuru elektromagnētiskais lauks saskaņā ar klasisko (nekvantu) elektrodinamika iedarbojas uz punktu uzlādēts daļiņa. Dažreiz Lorenca spēku sauc par spēku, kas iedarbojas uz kustību ar ātrumu maksas tikai no malas magnētiskais lauks, bieži vien pilns spēks - no elektromagnētiskā lauka kopumā , citiem vārdiem sakot, no malas elektrisks Un magnētisks lauki.

32.Magnētiskā lauka iedarbība uz vielu. Dia-, para- un feromagnēti. Magnētiskā histerēze.

B= B 0 + B 1

kur B⃗ B → - magnētiskā lauka indukcija vielā; B⃗ 0 B→0 - magnētiskā lauka indukcija vakuumā, B⃗ 1 B→1 - lauka magnētiskā indukcija, kas radās vielas magnetizācijas dēļ.

Vielas, kuru magnētiskā caurlaidība ir nedaudz mazāka par vienību (μ< 1), называются diamagnēti, nedaudz lielāks par vienu (μ > 1) - paramagnēti.

feromagnēts - viela vai materiāls, kurā parādība tiek novērota feromagnētisms, t.i., spontānas magnetizācijas parādīšanās temperatūrā, kas zemāka par Kirī temperatūru.

Magnētiskais histerēze - parādība atkarības vektors magnetizācija Un vektors magnētisks lauki iekšā jautājums nē tikai no pievienots ārējā lauki, bet Un no fons šo paraugu