Magnētiskais lauks ir vienāds. Elektromagnētisko viļņu īpašības

Sapratīsim kopā, kas ir magnētiskais lauks. Galu galā daudzi cilvēki šajā jomā dzīvo visu savu dzīvi un pat nedomā par to. Laiks to salabot!

Magnētiskais lauks

Magnētiskais lauks – īpašs veids jautājums. Tas izpaužas darbībā kustībā elektriskie lādiņi un ķermeņi, kuriem ir savs magnētiskais moments (pastāvīgie magnēti).

Svarīgi: magnētiskais lauks neiedarbojas uz stacionāriem lādiņiem! Magnētiskais lauks tiek radīts arī pārvietojot elektriskos lādiņus vai mainoties laikā elektriskais lauks, vai elektronu magnētiskie momenti atomos. Tas ir, jebkurš vads, pa kuru plūst strāva, arī kļūst par magnētu!

Ķermenis, kuram ir savs magnētiskais lauks.

Magnētam ir stabi, ko sauc par ziemeļiem un dienvidiem. Apzīmējumi "ziemeļi" un "dienvidi" ir doti tikai ērtības labad (elektrībā kā "pluss" un "mīnuss".

Magnētiskais lauks ir attēlots ar spēka magnētiskās līnijas. Spēka līnijas ir nepārtrauktas un slēgtas, un to virziens vienmēr sakrīt ar lauka spēku virzienu. Ja metāla skaidas ir izkaisītas ap pastāvīgo magnētu, metāla daļiņas parādīs skaidru attēlu. spēka līnijas magnētiskais lauks, kas iziet no ziemeļiem un ieiet dienvidu polā. Magnētiskā lauka grafiskais raksturojums - spēka līnijas.

Magnētiskā lauka īpašības

Magnētiskā lauka galvenie raksturlielumi ir magnētiskā indukcija, magnētiskā plūsma un magnētiskā caurlaidība. Bet parunāsim par visu pēc kārtas.

Tūlīt mēs atzīmējam, ka sistēmā ir norādītas visas mērvienības SI.

Magnētiskā indukcija B - vektors fiziskais daudzums, kas ir magnētiskā lauka galvenā jauda. Apzīmēts ar burtu B . Magnētiskās indukcijas mērvienība - Tesla (Tl).

Magnētiskā indukcija norāda, cik spēcīgs ir lauks, nosakot spēku, ar kādu tas iedarbojas uz lādiņu. Šo spēku sauc Lorenca spēks.

Šeit q - uzlāde, v - tā ātrums magnētiskajā laukā, B - indukcija, F ir Lorenca spēks, ar kādu lauks iedarbojas uz lādiņu.

F- fiziskais lielums, kas vienāds ar magnētiskās indukcijas reizinājumu ar kontūras laukumu un kosinusu starp indukcijas vektoru un kontūras plaknes normālu, caur kuru iet plūsma. Magnētiskā plūsma ir magnētiskā lauka skalārais raksturlielums.

Var teikt, ka magnētiskā plūsma raksturo magnētiskās indukcijas līniju skaitu, kas iekļūst laukuma vienībā. Magnētiskā plūsma tiek mērīta collās Vēberaha (WB).

Magnētiskā caurlaidība ir koeficients, kas nosaka vides magnētiskās īpašības. Viens no parametriem, no kura atkarīga lauka magnētiskā indukcija, ir magnētiskā caurlaidība.

Mūsu planēta vairākus miljardus gadu ir bijusi milzīgs magnēts. Zemes magnētiskā lauka indukcija mainās atkarībā no koordinātām. Pie ekvatora tas ir aptuveni 3,1 reizi 10 līdz mīnus piektajai Teslas jaudai. Turklāt ir magnētiskas anomālijas, kur lauka vērtība un virziens būtiski atšķiras no kaimiņu apgabaliem. Viena no lielākajām magnētiskajām anomālijām uz planētas - Kurska un Brazīlijas magnētiskā anomālija.

Zemes magnētiskā lauka izcelsme zinātniekiem joprojām ir noslēpums. Tiek pieņemts, ka lauka avots ir Zemes šķidrā metāla kodols. Kodols kustas, kas nozīmē, ka kustās izkausētais dzelzs-niķeļa sakausējums, un uzlādēto daļiņu kustība ir elektriskā strāva, kas ģenerē magnētisko lauku. Problēma ir tā, ka šī teorija ģeodinamo) nepaskaidro, kā lauks tiek uzturēts stabils.

Zeme ir milzīgs magnētiskais dipols. Magnētiskie stabi nesakrīt ar ģeogrāfiskajiem, lai gan tie atrodas tiešā tuvumā. Turklāt Zemes magnētiskie stabi pārvietojas. To pārvietošanās reģistrēta kopš 1885. gada. Piemēram, pēdējo simts gadu laikā magnētiskais pols dienvidu puslodē ir nobīdījies par gandrīz 900 kilometriem un tagad atrodas Dienvidu okeānā. Arktiskās puslodes pols virzās pāri Ziemeļu Ledus okeānam Austrumsibīrijas magnētiskās anomālijas virzienā, tā kustības ātrums (pēc 2004. gada datiem) bija aptuveni 60 kilometri gadā. Tagad ir vērojams stabu kustības paātrinājums - vidēji gadā ātrums pieaug par 3 kilometriem.

Kāda nozīme mums ir Zemes magnētiskajam laukam? Pirmkārt, Zemes magnētiskais lauks aizsargā planētu no kosmiskajiem stariem un saules vēja. Uzlādētās daļiņas no dziļā kosmosa nenokrīt tieši zemē, bet tiek novirzītas ar milzu magnētu un kustas pa tā spēka līnijām. Tādējādi visas dzīvās būtnes ir aizsargātas pret kaitīgo starojumu.

Zemes vēstures laikā ir bijuši vairāki inversijas magnētisko polu (izmaiņas). Polu inversija ir tad, kad viņi mainās vietām. Pēdējo reizi šī parādība notika pirms aptuveni 800 tūkstošiem gadu, un Zemes vēsturē bija vairāk nekā 400 ģeomagnētisko apvērsumu.Daži zinātnieki uzskata, ka, ņemot vērā novēroto magnētisko polu kustības paātrinājumu, nākamajai polu maiņai vajadzētu būt gaidāms tuvāko pāris tūkstošu gadu laikā.

Par laimi, mūsu gadsimtā nav gaidāma polu maiņa. Tātad, jūs varat domāt par patīkamo un baudīt dzīvi vecajā labajā pastāvīgajā Zemes laukā, ņemot vērā galvenās magnētiskā lauka īpašības un īpašības. Un, lai jūs to varētu izdarīt, ir mūsu autori, kuriem ar pārliecību par panākumiem var uzticēt dažas no izglītības problēmām! un cita veida darbus varat pasūtīt saitē.

Zemes magnētiskais lauks

Magnētiskais lauks ir spēka lauks, kas iedarbojas uz kustīgiem elektriskiem lādiņiem un ķermeņiem, kuriem ir magnētiskais moments, neatkarīgi no to kustības stāvokļa.

Makroskopiskā magnētiskā lauka avoti ir magnetizēti ķermeņi, strāvu nesošie vadītāji un kustīgi elektriski lādēti ķermeņi. Šo avotu būtība ir vienāda: magnētiskais lauks rodas lādētu mikrodaļiņu (elektronu, protonu, jonu) kustības rezultātā, kā arī sava (griešanās) magnētiskā momenta klātbūtnes dēļ mikrodaļiņās.

Mainīgs magnētiskais lauks rodas arī tad, kad elektriskais lauks laika gaitā mainās. Savukārt, magnētiskajam laukam mainoties laikā, elektriskais lauks. Pilns apraksts elektriskie un magnētiskie lauki to attiecībās dod Maksvela vienādojumus. Lai raksturotu magnētisko lauku, bieži tiek ieviests jēdziens spēka līnijas (magnētiskās indukcijas līnijas).

Lai izmērītu magnētiskā lauka raksturlielumus un magnētiskās īpašības tiek izmantotas vielas dažādi veidi magnetometri. Magnētiskā lauka indukcijas mērvienība CGS vienību sistēmā ir Gauss (Gs), in starptautiskā sistēma vienības (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intensitāti mēra attiecīgi oerstedos (Oe) un ampēros uz metru (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; magnētiskā lauka enerģija - Erg / cm 2 vai J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompass reaģē
uz zemes magnētisko lauku

Magnētiskie lauki dabā ir ārkārtīgi dažādi gan pēc mēroga, gan pēc to radītajām sekām. Zemes magnētiskais lauks, kas veido Zemes magnetosfēru, stiepjas līdz 70-80 tūkstošu km attālumam Saules virzienā un daudziem miljoniem km pretējā virzienā. Uz Zemes virsmas magnētiskais lauks ir vidēji 50 μT, uz magnetosfēras robežas ~ 10 -3 G. Ģeomagnētiskais lauks pasargā Zemes virsmu un biosfēru no lādētu daļiņu plūsmas no saules vēja un daļēji no kosmiskajiem stariem. Paša ģeomagnētiskā lauka ietekmi uz organismu dzīvībai svarīgo darbību pēta magnetobioloģija. Zemei tuvajā kosmosā magnētiskais lauks veido magnētisku slazdu augstas enerģijas lādētām daļiņām – Zemes radiācijas joslu. Radiācijas joslā esošās daļiņas rada ievērojamu apdraudējumu kosmosa lidojumu laikā. Zemes magnētiskā lauka izcelsme ir saistīta ar vadošā konvektīvajām kustībām šķidra viela zemes kodolā.

Tiešie mērījumi ar kosmosa kuģu palīdzību parādīja, ka Zemei tuvākajiem kosmiskajiem ķermeņiem - Mēnesim, planētām Venērai un Marsam nav sava magnētiskā lauka, līdzīgi kā zemei. No citām planētām Saules sistēma tikai Jupiteram un, šķiet, Saturnam ir savi magnētiskie lauki, kas ir pietiekami, lai izveidotu planētu magnētiskos slazdus. Uz Jupitera ir konstatēti magnētiskie lauki līdz 10 gausiem un vairākas raksturīgas parādības (magnētiskās vētras, sinhrotronu radio emisija un citas), kas liecina par magnētiskā lauka nozīmīgu lomu planētu procesos.

© Foto: http://www.tesis.lebedev.ru
Saules fotogrāfija
šaurā spektrā

Starpplanētu magnētiskais lauks galvenokārt ir saules vēja lauks (nepārtraukti izplešas Saules vainaga plazma). Netālu no Zemes orbītas starpplanētu lauks ir ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Attīstības dēļ var tikt traucēta starpplanētu magnētiskā lauka regularitāte dažāda veida plazmas nestabilitāte, triecienviļņu pāreja un ātru daļiņu plūsmu izplatīšanās, ko rada saules uzliesmojumi.

Visos procesos uz Saules - uzliesmojumiem, plankumu un prominenču parādīšanās, Saules kosmisko staru dzimšana, magnētiskajam laukam ir liela nozīme. Mērījumi, kuru pamatā ir Zēmana efekts, parādīja, ka magnētiskais lauks saules plankumi sasniedz vairākus tūkstošus gausu, izvirzījumus notur ~ 10-100 gausu lauki (ar Saules kopējā magnētiskā lauka vidējo vērtību ~ 1 gauss).

Magnētiskās vētras

Magnētiskās vētras ir spēcīgi Zemes magnētiskā lauka traucējumi, kas krasi izjauc zemes magnētisma elementu vienmērīgo ikdienas gaitu. Magnētiskās vētras ilgst no vairākām stundām līdz vairākām dienām un tiek novērotas vienlaicīgi visā Zemē.

Parasti magnētiskās vētras sastāv no sākotnējās, sākotnējās un galvenās fāzes, kā arī atjaunošanās fāzes. Sākotnējā fāzē tiek novērotas nenozīmīgas ģeomagnētiskā lauka izmaiņas (galvenokārt augstos platuma grādos), kā arī raksturīgu īstermiņa lauka svārstību ierosme. Sākuma fāzei raksturīga pēkšņa atsevišķu lauka komponentu maiņa visā Zemē, bet galvenajai fāzei raksturīgas lielas lauka svārstības un spēcīga horizontālās komponentes samazināšanās. Magnētiskās vētras atjaunošanās fāzē lauks atgriežas normālā vērtībā.

Saules vēja ietekme
uz zemes magnetosfēru

Magnētiskās vētras izraisa saules plazmas plūsmas no aktīvajiem Saules reģioniem, kas atrodas uz mierīga saules vēja. Tāpēc magnētiskās vētras biežāk novērojamas Saules aktivitātes 11 gadu cikla maksimumu tuvumā. Saules plazmas plūsmas, sasniedzot Zemi, palielina magnetosfēras kompresiju, izraisot magnētiskās vētras sākuma fāzi, un daļēji iekļūst Zemes magnetosfērā. Augstas enerģijas daļiņu iekļūšana Zemes atmosfēras augšējos slāņos un to ietekme uz magnetosfēru izraisa tajā elektrisko strāvu veidošanos un pastiprināšanos, sasniedzot augstāko intensitāti jonosfēras polārajos reģionos, kas ir iemesls magnētiskās aktivitātes augstu platuma zonas klātbūtne. Izmaiņas magnetosfēras-jonosfēras strāvas sistēmās izpaužas uz Zemes virsmas neregulāru magnētisku traucējumu veidā.

Mikrokosmosa parādībās magnētiskā lauka loma ir tikpat būtiska kā kosmiskā mērogā. Tas ir saistīts ar visu daļiņu esamību - matērijas struktūras elementiem (elektroniem, protoniem, neitroniem), magnētisko momentu, kā arī magnētiskā lauka iedarbību uz kustīgiem elektriskajiem lādiņiem.

Magnētisko lauku pielietojums zinātnē un tehnoloģijā. Magnētiskos laukus parasti iedala vājos (līdz 500 Gs), vidējos (500 Gs - 40 kGs), stipros (40 kGs - 1 MGs) un īpaši stipros (virs 1 MGs). Praktiski visa elektrotehnika, radiotehnika un elektronika ir balstīta uz vāju un vidēju magnētisko lauku izmantošanu. Vājus un vidējus magnētiskos laukus iegūst, izmantojot pastāvīgos magnētus, elektromagnētus, neatdzesētus solenoīdus, supravadošos magnētus.

Magnētiskā lauka avoti

Visus magnētisko lauku avotus var iedalīt mākslīgajos un dabiskajos. Galvenie dabiskie magnētiskā lauka avoti ir pašas Zemes magnētiskais lauks un saules vējš. Visi mākslīgie avoti elektromagnētiskie lauki ar kuru mūsu mūsdienu pasaule un jo īpaši mūsu mājas. Lasiet vairāk par to un lasiet mūsu.

Elektriskais transports ir spēcīgs magnētiskā lauka avots diapazonā no 0 līdz 1000 Hz. Dzelzceļa transports izmanto maiņstrāvu. Pilsētas transports ir pastāvīgs. Magnētiskā lauka indukcijas maksimālās vērtības piepilsētas elektrotransportā sasniedz 75 µT, vidējās vērtības ir aptuveni 20 µT. Vidējās vērtības transportlīdzekļiem, ar kuriem brauc līdzstrāva fiksēts pie 29 μT. Tramvajos, kur atgriešanās vads ir sliedes, magnētiskie lauki viens otru kompensē daudz lielākā attālumā nekā trolejbusa vadi, un trolejbusa iekšpusē magnētiskā lauka svārstības ir nelielas pat paātrinājuma laikā. Bet lielākās magnētiskā lauka svārstības ir metro. Nosūtot kompozīciju, magnētiskā lauka lielums uz platformas ir 50-100 μT un vairāk, pārsniedzot ģeomagnētisko lauku. Pat tad, kad vilciens jau sen ir pazudis tunelī, magnētiskais lauks neatgriežas iepriekšējā vērtībā. Tikai pēc tam, kad kompozīcija šķērso nākamo savienojuma punktu uz kontaktsliedi, magnētiskais lauks atgriezīsies vecajā vērtībā. Tiesa, dažreiz tam nav laika: nākamais vilciens jau tuvojas peronam, un, kad tas palēninās, magnētiskais lauks atkal mainās. Pašā vagonā magnētiskais lauks ir vēl spēcīgāks - 150-200 μT, tas ir, desmit reizes vairāk nekā parastajā vilcienā.

Magnētisko lauku indukcijas vērtības, ar kurām mēs visbiežāk sastopamies Ikdiena parādīts zemāk esošajā diagrammā. Aplūkojot šo diagrammu, kļūst skaidrs, ka mēs esam pakļauti magnētiskajiem laukiem visu laiku un visur. Pēc dažu zinātnieku domām, magnētiskie lauki ar indukciju virs 0,2 µT tiek uzskatīti par kaitīgiem. Protams, ir jāievēro noteikti piesardzības pasākumi, lai pasargātu sevi no apkārtējo lauku kaitīgās ietekmes. Darot tikai dažas vienkārši noteikumi Jūs varat ievērojami samazināt ķermeņa iedarbību uz magnētiskajiem laukiem.

Pašreizējā SanPiN 2.1.2.2801-10 “Izmaiņas un papildinājumi Nr. 1 SanPiN 2.1.2.2645-10 “Sanitārās un epidemioloģiskās prasības dzīves apstākļiem dzīvojamās ēkās un telpās” saka: “Maksimālais pieļaujamais līmenisģeomagnētiskā lauka pavājināšanās telpās dzīvojamās ēkas ir iestatīts uz 1,5". Tāpat ir iestatītas maksimālās pieļaujamās magnētiskā lauka intensitātes un stipruma vērtības ar frekvenci 50 Hz:

• dzīvojamās telpās - 5 μT vai 4 A/m;
• iekšā nedzīvojamās telpas dzīvojamās ēkas, uz dzīvojamo platību, tai skaitā dārza gabalu teritorijā - 10 μT vai 8 A/m.

Balstoties uz šiem standartiem, katrs var aprēķināt, cik elektroierīču katrā konkrētajā telpā drīkst būt ieslēgtas un gaidīšanas režīmā vai uz kuru pamata tiks izdoti ieteikumi par dzīvojamās telpas normalizāciju.

Saistītie video

Neliela zinātniska filma par Zemes magnētisko lauku

Atsauces

1. Lielā padomju enciklopēdija.

Ir labi zināms, ka magnētiskais lauks tiek plaši izmantots ikdienas dzīvē, darbā un mājās zinātniskie pētījumi. Pietiek nosaukt šādas ierīces kā ģeneratorus maiņstrāva, elektromotori, releji, akseleratori elementārdaļiņas un dažādi sensori. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt, kas ir magnētiskais lauks un kā tas veidojas.

Kas ir magnētiskais lauks - definīcija

Magnētiskais lauks ir spēka lauks, kas iedarbojas uz kustīgām lādētām daļiņām. Magnētiskā lauka lielums ir atkarīgs no tā izmaiņu ātruma. Saskaņā ar šo pazīmi izšķir divu veidu magnētisko lauku: dinamisko un gravitācijas.

Gravitācijas magnētiskais lauks rodas tikai elementārdaļiņu tuvumā un veidojas atkarībā no to struktūras iezīmēm. Dinamiskā magnētiskā lauka avoti ir kustīgi elektriskie lādiņi vai uzlādēti ķermeņi, strāvu nesošie vadītāji, kā arī magnetizētas vielas.

Magnētiskā lauka īpašības

Lielajam franču zinātniekam Andrē Amperam izdevās noskaidrot divas magnētiskā lauka pamatīpašības:

1. Galvenā atšķirība starp magnētisko lauku un elektrisko lauku un tā galvenā īpašība ir tā, ka tas ir relatīvs. Ja paņemat uzlādētu ķermeni, atstājat to nekustīgu jebkurā atskaites sistēmā un novietojat tuvumā magnētisko adatu, tas, kā parasti, rādīs ziemeļu virzienā. Tas ir, tas neatklās nevienu citu lauku, izņemot zemes. Ja jūs sākat pārvietot šo uzlādēto ķermeni attiecībā pret bultiņu, tad tas sāks griezties - tas norāda, ka, pārvietojoties uzlādētajam ķermenim, papildus elektriskajam rodas arī magnētiskais lauks. Tādējādi magnētiskais lauks parādās tad un tikai tad, ja ir kustīgs lādiņš.
2. Magnētiskais lauks iedarbojas uz citu elektrisko strāvu. Tātad, to var noteikt, izsekojot lādētu daļiņu kustībai - magnētiskajā laukā tās novirzīsies, virzīsies vadītāji ar strāvu, rāmis ar strāvu griezīsies, magnetizētās vielas nobīdīsies. Šeit jāatgādina magnētiskā kompasa adata, kas parasti ir iekrāsota zila krāsa- tas ir tikai magnetizēta dzelzs gabals. Tas vienmēr norāda uz ziemeļiem, jo ​​Zemei ir magnētiskais lauks. Visa mūsu planēta ir milzīgs magnēts: Dienvidu magnētiskā josta atrodas Ziemeļpolā, bet Ziemeļu magnētiskais pols atrodas Dienvidu ģeogrāfiskajā polā.

Turklāt magnētiskā lauka īpašības ietver šādas īpašības:

1. Magnētiskā lauka stiprumu raksturo magnētiskā indukcija – tas ir vektora lielums, kas nosaka stiprumu, ar kādu magnētiskais lauks ietekmē kustīgos lādiņus.
2. Magnētiskais lauks var būt nemainīgs un mainīgs. Pirmo ģenerē elektriskais lauks, kas nemainās laikā, arī šāda lauka indukcija ir nemainīga. Otro visbiežāk ģenerē, izmantojot induktorus, kas tiek darbināti ar maiņstrāvu.
3. Magnētiskais lauks nav uztverams ar cilvēka maņām un tiek reģistrēts tikai ar īpašiem sensoriem.

Savienojot ar diviem paralēliem vadītājiem elektriskā strāva, tie piesaistīs vai atgrūdīs atkarībā no pieslēgtās strāvas virziena (polaritātes). Tas izskaidrojams ar īpaša veida matērijas parādīšanos ap šiem vadītājiem. Šo vielu sauc par magnētisko lauku (MF). Magnētiskais spēks ir spēks, ar kādu vadītāji iedarbojas viens uz otru.

Magnētisma teorija radās senatnē, senajā Āzijas civilizācijā. Magnēzijā, kalnos, viņi atrada īpašu akmeni, kura gabalus varēja pievilkt viens pie otra. Pēc vietas nosaukuma šo šķirni sauca par "magnētiem". Stieņa magnēts satur divus stabus. Tā magnētiskās īpašības ir īpaši izteiktas poliem.

Magnēts, kas karājās uz pavediena, parādīs horizonta malas ar saviem stabiem. Tās stabi tiks pagriezti uz ziemeļiem un dienvidiem. Kompass darbojas pēc šī principa. Divu magnētu pretējie stabi piesaista un līdzīgi stabi atgrūž.

Zinātnieki ir atklājuši, ka magnetizēta adata, kas atrodas netālu no vadītāja, novirzās, kad caur to iet elektriskā strāva. Tas liecina, ka ap to veidojas MF.

Magnētiskais lauks ietekmē:

Kustīgie elektriskie lādiņi.
Vielas, ko sauc par feromagnētiem: dzelzs, čuguns, to sakausējumi.

Pastāvīgie magnēti ir ķermeņi, kuriem ir kopīgs uzlādētu daļiņu (elektronu) magnētiskais moments.

1 - magnēta dienvidu pols
2 - magnēta ziemeļpols
3 - MP uz metāla vīlējumu piemēra
4 - Magnētiskā lauka virziens

Lauka līnijas parādās, kad pastāvīgais magnēts tuvojas papīra loksnei, uz kuras tiek uzliets dzelzs šķembu slānis. Attēlā skaidri redzamas stabu vietas ar orientētām spēka līnijām.

Magnētiskā lauka avoti

• Elektriskais lauks, kas mainās laika gaitā.
• mobilo sakaru maksas.
• pastāvīgie magnēti.

Pastāvīgos magnētus mēs pazīstam kopš bērnības. Tās tika izmantotas kā rotaļlietas, kas pievilka sev dažādas metāla detaļas. Tie tika piestiprināti pie ledusskapja, tika iebūvēti dažādās rotaļlietās.

Elektriskajiem lādiņiem, kas atrodas kustībā, magnētiskā enerģija visbiežāk ir lielāka nekā pastāvīgajiem magnētiem.

Īpašības

• priekšnieks pazīšanas zīme un magnētiskā lauka īpašība ir relativitāte. Ja lādētu ķermeni atstāj nekustīgu noteiktā atskaites sistēmā un tuvumā novieto magnētisko adatu, tad tas rādīs uz ziemeļiem un tajā pašā laikā tas “nejutīs” svešu lauku, izņemot zemes lauku. . Un, ja uzlādētais ķermenis sāk kustēties bultiņas tuvumā, tad ap ķermeni parādīsies magnētiskais lauks. Rezultātā kļūst skaidrs, ka MF veidojas tikai tad, kad pārvietojas noteikts lādiņš.
• Magnētiskais lauks spēj ietekmēt un ietekmēt elektrisko strāvu. To var noteikt, uzraugot lādētu elektronu kustību. Magnētiskajā laukā daļiņas ar lādiņu novirzīsies, virzīsies vadītāji ar plūstošu strāvu. Ar strāvu darbināmais rāmis griezīsies, un magnetizētie materiāli pārvietosies noteiktā attālumā. Kompasa adata visbiežāk ir zilā krāsā. Tā ir magnetizēta tērauda sloksne. Kompass vienmēr ir orientēts uz ziemeļiem, jo ​​Zemei ir magnētiskais lauks. Visa planēta ir kā liels magnēts ar saviem poliem.

Cilvēka orgāni magnētisko lauku neuztver, un to var noteikt tikai ar īpašām ierīcēm un sensoriem. Tas ir mainīgs un pastāvīgs. Maiņstrāvas lauks parasti tiek izveidots ar īpašiem induktoriem, kas darbojas ar maiņstrāvu. Pastāvīgu lauku veido pastāvīgs elektriskais lauks.

noteikumiem

Apsveriet dažādu vadītāju magnētiskā lauka attēla pamatnoteikumus.

karkasa noteikums

Spēka līnija attēlota plaknē, kas atrodas 90 0 leņķī pret straumes ceļu tā, lai katrā punktā spēks būtu vērsts taisnei tangenciāli.

Lai noteiktu magnētisko spēku virzienu, jums jāatceras noteikums par karkasu ar labās puses vītni.

Gimlets ir jānovieto pa to pašu asi, kurā atrodas strāvas vektors, rokturis ir jāpagriež tā, lai karkass kustētos tā virziena virzienā. Šajā gadījumā līniju orientāciju nosaka, pagriežot karkasa rokturi.

Gredzena gredzena noteikums

Gredzena formā izveidotā karkasa translācijas kustība vadītājā parāda, kā ir orientēta indukcija, rotācija sakrīt ar strāvas plūsmu.

Spēka līnijas turpinās magnēta iekšpusē, un tās nevar atvērt.

Magnētiskais lauks dažādi avoti rezumēja viens ar otru. To darot, viņi veido kopīgu lauku.

Magnēti ar vienu un to pašu polu atgrūž viens otru, savukārt tie, kuriem ir dažādi stabi, piesaista. Mijiedarbības stipruma vērtība ir atkarīga no attāluma starp tiem. Tuvojoties stabiem, spēks palielinās.

Magnētiskā lauka parametri

• Straumes ķēde ( Ψ ).
• Magnētiskās indukcijas vektors ( AT).
• Magnētiskā plūsma ( F).

Magnētiskā lauka intensitāti aprēķina pēc magnētiskās indukcijas vektora lieluma, kas ir atkarīgs no spēka F, un to veido strāva I caur vadītāju ar garumu l: V \u003d F / (I * l).

Magnētiskā indukcija tiek mērīta Teslā (T) par godu zinātniekam, kurš pētīja magnētisma parādības un nodarbojās ar to aprēķinu metodēm. 1 T ir vienāds ar magnētiskās plūsmas indukciju ar spēku 1 N par garumu 1 m taisns vadītājs leņķī 90 0 lauka virzienā ar viena ampēra plūstošu strāvu:

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

kreisās rokas likums

Noteikums atrod magnētiskās indukcijas vektora virzienu.

Ja kreisās rokas plaukstu novieto laukā tā, lai magnētiskā lauka līnijas ieiet plaukstā no ziemeļpola pie 90 0, un 4 pirksti ir novietoti pa strāvu, īkšķis parāda magnētiskā spēka virzienu.

Ja vadītājs atrodas citā leņķī, tad spēks būs tieši atkarīgs no strāvas un vadītāja projekcijas uz plakni taisnā leņķī.

Spēks nav atkarīgs no vadītāja materiāla veida un tā šķērsgriezuma. Ja nav vadītāja un lādiņi pārvietojas citā vidē, spēks nemainīsies.

Ja magnētiskā lauka vektora virziens vienā virzienā ir vienāds, lauku sauc par vienmērīgu. Dažādas vides ietekmē indukcijas vektora lielumu.

magnētiskā plūsma

Magnētiskā indukcija, kas iet caur noteiktu apgabalu S un ko ierobežo šī zona, ir magnētiskā plūsma.

Ja laukumam ir slīpums kādā leņķī α pret indukcijas līniju, magnētiskā plūsma tiek samazināta par šī leņķa kosinusa lielumu. Tā lielākā vērtība veidojas, kad laukums ir taisnā leņķī pret magnētisko indukciju:

F \u003d B * S.

Magnētisko plūsmu mēra tādā mērvienībā kā "vēbers", kas ir vienāda ar indukcijas plūsmu pēc vērtības 1 T pēc platības iekšā 1 m 2.

Plūsmas savienojums

Šo jēdzienu izmanto, lai izveidotu vispārīga nozīme magnētiskā plūsma, kas tiek veidota no noteikta skaita vadītāju, kas atrodas starp magnētiskajiem poliem.

Kad tā pati strāva es plūst cauri tinumam ar apgriezienu skaitu n, kopējā magnētiskā plūsma, ko veido visi pagriezieni, ir plūsmas saite.

Plūsmas savienojums Ψ mēra veberos un ir vienāds ar: Ψ = n * F.

Magnētiskās īpašības

Caurlaidība nosaka, cik daudz magnētiskais lauks noteiktā vidē ir zemāks vai lielāks par lauka indukciju vakuumā. Vielu sauc par magnetizētu, ja tai ir savs magnētiskais lauks. Kad vielu ievieto magnētiskajā laukā, tā kļūst magnetizēta.

Zinātnieki ir noskaidrojuši iemeslu, kāpēc ķermeņi iegūst magnētiskas īpašības. Saskaņā ar zinātnieku hipotēzi vielās ir mikroskopiska lieluma elektriskās strāvas. Elektronam ir savs magnētiskais moments, kuram ir kvantu raksturs, tas pārvietojas pa noteiktu orbītu atomos. Tieši šīs mazās strāvas nosaka magnētiskās īpašības.

Ja strāvas pārvietojas nejauši, tad to radītie magnētiskie lauki paši kompensējas. Ārējais lauks padara strāvas sakārtotas, tāpēc veidojas magnētiskais lauks. Tā ir vielas magnetizācija.

Dažādas vielas var iedalīt pēc mijiedarbības ar magnētiskajiem laukiem īpašībām.

Tie ir sadalīti grupās:

Paramagnēti– vielas ar magnetizācijas īpašībām ārējā lauka virzienā, ar zemu magnētisma iespējamību. Viņiem ir pozitīvs lauka stiprums. Šīs vielas ietver dzelzs hlorīdu, mangānu, platīnu utt.
Ferrimagnēti- vielas ar magnētiskiem momentiem, kas ir nelīdzsvaroti virzienā un vērtībā. Tos raksturo nekompensēta antiferomagnētisma klātbūtne. Lauka stiprums un temperatūra ietekmē to magnētisko jutību (dažādi oksīdi).
feromagnēti- vielas ar paaugstinātu pozitīvo jutību atkarībā no intensitātes un temperatūras (kobalta, niķeļa u.c. kristāli).
Diamagnēti– piemīt magnetizācijas īpašība ārējam laukam pretējā virzienā, tas ir, negatīva nozīme magnētiskā jutība, neatkarīgi no intensitātes. Ja nav lauka, šai vielai nebūs magnētisku īpašību. Šīs vielas ir: sudrabs, bismuts, slāpeklis, cinks, ūdeņradis un citas vielas.
Antiferomagnēti - ir līdzsvarots magnētiskais moments, kā rezultātā veidojas zema pakāpe matērijas magnetizācija. Sildot, tajos notiek vielas fāzes pāreja, kurā rodas paramagnētiskas īpašības. Kad temperatūra nokrītas zem noteiktas robežas, šādas īpašības neparādīsies (hroms, mangāns).

Aplūkotie magnēti tiek iedalīti vēl divās kategorijās:

Mīkstie magnētiskie materiāli . Viņiem ir zems piespiedu spēks. Vājos magnētiskajos laukos tie var piesātināties. Magnetizācijas maiņas procesā tiem ir nenozīmīgi zudumi. Rezultātā šādus materiālus izmanto serdeņu ražošanai. elektriskās ierīces darbojas ar maiņspriegumu ( , ģenerators, ).
ciets magnētisks materiāliem. Viņiem ir palielināta piespiedu spēka vērtība. Lai tos atkārtoti magnetizētu, ir nepieciešams spēcīgs magnētiskais lauks. Šādus materiālus izmanto pastāvīgo magnētu ražošanā.

Magnētiskās īpašības dažādas vielas atrast to izmantošanu tehniskajos projektos un izgudrojumos.

Magnētiskās ķēdes

Apvienojot vairākus magnētiskās vielas sauc par magnētisko ķēdi. Tās ir līdzības, un tās nosaka līdzīgi matemātikas likumi.

Pamatojoties uz magnētiskajām shēmām elektriskās ierīces, induktivitāte,. Darbojošā elektromagnētā plūsma plūst caur magnētisko ķēdi, kas izgatavota no feromagnētiska materiāla un gaisa, kas nav feromagnēts. Šo komponentu kombinācija ir magnētiskā ķēde. Daudzu elektrisko ierīču konstrukcijā ir magnētiskas ķēdes.

Lai saprastu, kas ir magnētiskā lauka īpašība, ir jādefinē daudzas parādības. Tajā pašā laikā jums iepriekš jāatceras, kā un kāpēc tas parādās. Uzziniet, kāda ir magnētiskā lauka jauda. Svarīgi ir arī tas, ka šāds lauks var rasties ne tikai magnētos. Šajā sakarā nenāk par ļaunu pieminēt zemes magnētiskā lauka īpašības.

Lauka parādīšanās

Sākumā ir jāapraksta lauka izskats. Pēc tam jūs varat aprakstīt magnētisko lauku un tā īpašības. Tas parādās lādētu daļiņu kustības laikā. Var ietekmēt īpaši vadošus vadītājus. Mijiedarbība starp magnētisko lauku un kustīgiem lādiņiem vai vadītājiem, caur kuriem plūst strāva, notiek spēku, ko sauc par elektromagnētiskiem, dēļ.

Magnētiskā lauka intensitāti vai jaudu noteiktā telpiskā punktā nosaka, izmantojot magnētisko indukciju. Pēdējais ir apzīmēts ar simbolu B.

Lauka grafiskais attēlojums

Magnētisko lauku un tā raksturlielumus var attēlot grafiski, izmantojot indukcijas līnijas. Šo definīciju sauc par līnijām, kuru pieskares jebkurā punktā sakritīs ar magnētiskās indukcijas vektora y virzienu.

Šīs līnijas ir iekļautas magnētiskā lauka raksturlielumos un tiek izmantotas, lai noteiktu tā virzienu un intensitāti. Jo lielāka ir magnētiskā lauka intensitāte, jo vairāk datu līniju tiks novilktas.

Kas ir magnētiskās līnijas

Taisnu vadītāju magnētiskajām līnijām ar strāvu ir koncentriska apļa forma, kuras centrs atrodas uz šī vadītāja ass. Magnētisko līniju virzienu pie vadītājiem ar strāvu nosaka karkasa noteikums, kas izklausās šādi: ja karkass atrodas tā, ka tas tiks ieskrūvēts vadītājā strāvas virzienā, tad roktura rotācija atbilst magnētisko līniju virzienam.

Spolei ar strāvu magnētiskā lauka virzienu noteiks arī karkasa noteikums. Ir nepieciešams arī pagriezt rokturi strāvas virzienā solenoīda pagriezienos. Magnētiskās indukcijas līniju virziens atbildīs karkasa translācijas kustības virzienam.

Tā ir galvenā magnētiskā lauka īpašība.

Radīts ar vienu strāvu, vienādos apstākļos lauks atšķirsies pēc intensitātes dažādos medijos, jo šajās vielās ir atšķirīgas magnētiskās īpašības. Vides magnētiskās īpašības raksturo absolūta magnētiskā caurlaidība. To mēra henrī uz metru (g/m).

Magnētiskā lauka raksturlielums ietver vakuuma absolūto magnētisko caurlaidību, ko sauc par magnētisko konstanti. Vērtību, kas nosaka, cik reižu vides absolūtā magnētiskā caurlaidība atšķirsies no konstantes, sauc par relatīvo magnētisko caurlaidību.

Vielu magnētiskā caurlaidība

Tas ir bezizmēra lielums. Vielas, kuru caurlaidības vērtība ir mazāka par vienu, sauc par diamagnētiskām. Šajās vielās lauks būs vājāks nekā vakuumā. Šīs īpašības piemīt ūdeņradim, ūdenim, kvarcam, sudrabam utt.

Mediju, kuru magnētiskā caurlaidība ir lielāka par vienību, sauc par paramagnētiskiem. Šajās vielās lauks būs spēcīgāks nekā vakuumā. Šīs vides un vielas ietver gaisu, alumīniju, skābekli, platīnu.

Paramagnētisko un diamagnētisko vielu gadījumā magnētiskās caurlaidības vērtība nebūs atkarīga no ārējā magnetizējošā lauka sprieguma. Tas nozīmē, ka vērtība noteiktai vielai ir nemainīga.

Feromagnēti pieder pie īpašas grupas. Šīm vielām magnētiskā caurlaidība sasniegs vairākus tūkstošus vai vairāk. Šīs vielas, kurām piemīt īpašība būt magnetizētām un pastiprināt magnētisko lauku, tiek plaši izmantotas elektrotehnikā.

Lauka stiprums

Lai noteiktu magnētiskā lauka raksturlielumus, kopā ar magnētiskās indukcijas vektoru var izmantot vērtību, ko sauc par magnētiskā lauka stiprumu. Šis termins nosaka ārējā magnētiskā lauka intensitāti. Magnētiskā lauka virziens vidē ar tās pašas īpašības visos virzienos intensitātes vektors sakritīs ar magnētiskās indukcijas vektoru lauka punktā.

Feromagnētu stiprās puses ir izskaidrojamas ar to, ka tajos ir patvaļīgi magnetizētas mazas detaļas, kuras var attēlot kā mazus magnētus.

Ja nav magnētiskā lauka, feromagnētiskai vielai var nebūt izteiktas magnētiskās īpašības, jo domēna lauki iegūst dažādas orientācijas, un to kopējais magnētiskais lauks ir nulle.

Saskaņā ar magnētiskā lauka galveno raksturlielumu, ja feromagnētu ievieto ārējā magnētiskajā laukā, piemēram, spolē ar strāvu, tad ārējā lauka ietekmē domēni pagriezīsies ārējā lauka virzienā. . Turklāt palielināsies magnētiskais lauks pie spoles un palielināsies magnētiskā indukcija. Ja ārējais lauks ir pietiekami vājš, tad apgāzīsies tikai daļa no visiem domēniem, kuru magnētiskie lauki tuvojas ārējā lauka virzienam. Palielinoties ārējā lauka stiprumam, palielināsies pagriezto domēnu skaits, un kā noteikta vērtībaārējā lauka spriegumu, gandrīz visas daļas tiks izvietotas tā, lai magnētiskie lauki būtu izvietoti ārējā lauka virzienā. Šo stāvokli sauc par magnētisko piesātinājumu.

Magnētiskās indukcijas un intensitātes saistība

Sakarību starp feromagnētiskās vielas magnētisko indukciju un ārējā lauka stiprumu var attēlot, izmantojot grafiku, ko sauc par magnetizācijas līkni. Līknes grafika līkumā magnētiskās indukcijas pieauguma ātrums samazinās. Pēc līkuma, kur spriegums sasniedz noteiktu vērtību, notiek piesātinājums, un līkne nedaudz paceļas, pakāpeniski iegūstot taisnas līnijas formu. Šajā sadaļā indukcija joprojām pieaug, bet diezgan lēni un tikai ārējā lauka stipruma palielināšanās dēļ.

Šo indikatoru grafiskā atkarība nav tieša, kas nozīmē, ka to attiecība nav nemainīga, un materiāla magnētiskā caurlaidība nav nemainīgs rādītājs, bet gan ir atkarīga no ārējā lauka.

Materiālu magnētisko īpašību izmaiņas

Palielinoties strāvas stiprumam līdz pilnīgam piesātinājumam spolē ar feromagnētisko serdi un tā sekojošu samazināšanos, magnetizācijas līkne nesakritīs ar demagnetizācijas līkni. Ar nulles intensitāti magnētiskajai indukcijai nebūs tāda pati vērtība, bet tā iegūs kādu indikatoru, ko sauc par atlikušo magnētisko indukciju. Situāciju ar magnētiskās indukcijas atpalicību no magnetizējošā spēka sauc par histerēzi.

Lai pilnībā demagnetizētu feromagnētisko serdi spolē, ir jādod reversā strāva, kas radīs nepieciešamo spriegumu. Dažādām feromagnētiskajām vielām ir nepieciešams dažāda garuma segments. Jo lielāks tas ir, jo vairāk enerģijas ir nepieciešams demagnetizācijai. Vērtību, pie kuras materiāls ir pilnībā demagnetizēts, sauc par piespiedu spēku.

Turpinot palielināt strāvu spolē, indukcija atkal palielināsies līdz piesātinājuma indeksam, bet ar atšķirīgu magnētisko līniju virzienu. Demagnetizējot pretējā virzienā, tiks iegūta atlikušā indukcija. Atlikušā magnētisma fenomenu izmanto, lai izveidotu pastāvīgos magnētus no vielām ar augstu atlikušo magnētismu. No vielām, kurām ir spēja atkārtoti magnetizēties, tiek izveidoti serdeņi elektriskajām mašīnām un ierīcēm.

kreisās rokas likums

Spēkam, kas iedarbojas uz vadītāju ar strāvu, ir virziens, ko nosaka kreisās rokas noteikums: kad jaunavas rokas plauksta atrodas tā, ka magnētiskās līnijas ievadiet to, un četri pirksti tiek izstiepti vadītāja strāvas virzienā, saliektais īkšķis norādīs spēka virzienu. Šis spēks ir perpendikulārs indukcijas vektoram un strāvai.

Strāvu nesošais vadītājs, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, tiek uzskatīts par elektromotora prototipu, kas mainās elektriskā enerģija mehāniskajā.

Labās rokas noteikums

Vadītāja kustības laikā magnētiskajā laukā tā iekšpusē tiek inducēts elektromotora spēks, kura vērtība ir proporcionāla magnētiskajai indukcijai, iesaistītā vadītāja garumam un tā kustības ātrumam. Šo atkarību sauc par elektromagnētisko indukciju. Nosakot inducētā EML virzienu vadītājā, tiek izmantots noteikums labā roka: kad labā roka ir novietota tādā pašā veidā kā piemērā no kreisās puses, magnētiskās līnijas ieiet plaukstā, un īkšķis norāda vadītāja kustības virzienu, izstieptie pirksti norāda inducētās EML virzienu. Pārvietošanās magnētiskā plūsmā ārējās ietekmes ietekmē mehāniskais spēks Vadītājs ir vienkāršākais elektriskā ģeneratora piemērs, kurā mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju.

To var formulēt dažādi: slēgtā ķēdē tiek inducēts EML, ar jebkādām izmaiņām magnētiskajā plūsmā, ko aptver šī ķēde, EDE ķēdē ir skaitliski vienāds ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu, kas aptver šo ķēdi.

Šī forma nodrošina vidējo EML indikatoru un norāda EML atkarību nevis no magnētiskās plūsmas, bet gan no tās izmaiņu ātruma.

Lenca likums

Jums arī jāatceras Lenca likums: strāva, ko izraisa izmaiņas magnētiskajā laukā, kas iet caur ķēdi, ar tā magnētisko lauku novērš šīs izmaiņas. Ja spoles pagriezienus caurdur dažāda lieluma magnētiskās plūsmas, tad uz visas spoles inducētais EML ir vienāds ar EML summu dažādos pagriezienos. Dažādu spoles pagriezienu magnētisko plūsmu summu sauc par plūsmas saiti. Šī daudzuma, kā arī magnētiskās plūsmas mērvienība ir Vēbers.

Mainoties elektriskās strāvas stiprumam ķēdē, mainās arī tās radītā magnētiskā plūsma. Tomēr saskaņā ar likumu elektromagnētiskā indukcija, vadītāja iekšpusē tiek inducēts EML. Tas parādās saistībā ar strāvas izmaiņām vadītājā, tāpēc šo parādību sauc par pašindukciju, bet vadītājā inducēto EML sauc par pašindukcijas EMF.

Plūsmas savienojums un magnētiskā plūsma ir atkarīga ne tikai no strāvas stipruma, bet arī no konkrētā vadītāja izmēra un formas, kā arī no apkārtējās vielas magnētiskās caurlaidības.

vadītāja induktivitāte

Proporcionalitātes koeficientu sauc par vadītāja induktivitāti. Tas apzīmē vadītāja spēju izveidot plūsmas savienojumu, kad caur to iet elektrība. Tas ir viens no galvenajiem elektrisko ķēžu parametriem. Dažām shēmām induktivitāte ir nemainīga. Tas būs atkarīgs no kontūras izmēra, tā konfigurācijas un vides magnētiskās caurlaidības. Šajā gadījumā strāvas stiprumam ķēdē un magnētiskajai plūsmai nebūs nozīmes.

Iepriekš minētās definīcijas un parādības sniedz skaidrojumu par to, kas ir magnētiskais lauks. Doti arī galvenie magnētiskā lauka raksturlielumi, ar kuru palīdzību iespējams definēt šo parādību.