Ce este o linie de câmp magnetic. Liniile de câmp magnetic

Teme USE codificator : interacțiunea magneților, câmpul magnetic al unui conductor cu curentul.

Proprietățile magnetice ale materiei sunt cunoscute oamenilor de mult timp. Magneții și-au primit numele de la orașul antic Magnesia: un mineral (numit mai târziu minereu de fier magnetic sau magnetit) era larg răspândit în vecinătatea sa, bucăți din care atrăgeau obiecte de fier.

Interacțiunea magneților

Pe două laturi ale fiecărui magnet sunt amplasate polul NordȘi polul Sud. Doi magneți sunt atrași unul de celălalt de poli opuși și se resping prin poli asemănători. Magneții pot acționa unul asupra celuilalt chiar și prin vid! Toate acestea amintesc însă de interacțiunea sarcinilor electrice interacțiunea magneților nu este electrică. Acest lucru este dovedit de următoarele fapte experimentale.

Forța magnetică slăbește atunci când magnetul este încălzit. Puterea interacțiunii sarcinilor punctiforme nu depinde de temperatura acestora.

Forța magnetică este slăbită prin scuturarea magnetului. Nimic similar nu se întâmplă cu corpurile încărcate electric.

Sarcinile electrice pozitive pot fi separate de cele negative (de exemplu, atunci când corpurile sunt electrizate). Dar este imposibil să separați polii magnetului: dacă tăiați magnetul în două părți, atunci apar și poli la punctul de tăiere, iar magnetul se rupe în doi magneți cu poli opuși la capete (orientați exact în același fel ca polii magnetului original).

Deci magneții mereu bipolare, ele există doar sub formă dipoli. Poli magnetici izolați (așa-numiții monopoli magnetici- analogi ai sarcinii electrice) în natură nu există (în orice caz, nu au fost încă detectați experimental). Aceasta este poate cea mai impresionantă asimetrie dintre electricitate și magnetism.

Ca și corpurile încărcate electric, magneții acționează asupra sarcinilor electrice. Cu toate acestea, magnetul acționează doar asupra in miscareîncărca; Dacă sarcina este în repaus în raport cu magnetul, atunci nicio forță magnetică nu acționează asupra sarcinii. Dimpotrivă, un corp electrificat acționează cu orice sarcină, indiferent dacă este în repaus sau în mișcare.

Conform conceptelor moderne ale teoriei acțiunii cu rază scurtă de acțiune, interacțiunea magneților se realizează prin camp magnetic Și anume, un magnet creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător, care acționează asupra altui magnet și provoacă o atracție sau repulsie vizibilă a acestor magneți.

Un exemplu de magnet este ac magnetic busolă. Cu ajutorul unui ac magnetic, se poate aprecia prezența unui câmp magnetic într-o anumită regiune a spațiului, precum și direcția câmpului.

Planeta noastră Pământ este un magnet uriaș. Nu departe de polul nord geografic al Pământului se află polul magnetic sud. Prin urmare, capătul de nord al acului busolei, întorcându-se spre polul magnetic sudic al Pământului, indică nordul geografic. De aici, de fapt, a apărut denumirea de „polul nord” al magnetului.

Liniile de câmp magnetic

Câmpul electric, reamintim, este investigat cu ajutorul unor mici sarcini de test, prin acțiunea asupra căreia se poate judeca magnitudinea și direcția câmpului. Un analog al unei sarcini de testare în cazul unui câmp magnetic este un mic ac magnetic.

De exemplu, vă puteți face o idee geometrică despre câmpul magnetic dacă plasați puncte diferite spațiile sunt ace de busolă foarte mici. Experiența arată că săgețile se vor alinia de-a lungul anumitor linii - așa-numitele linii de câmp magnetic. Să definim acest concept în formă următoarele trei puncte.

1. Linii de câmp magnetic sau magnetice linii de forță- sunt linii direcționate în spațiu care au următoarea proprietate: un mic ac de busolă plasat în fiecare punct al unei astfel de linii este orientat tangențial la această linie.

2. Direcția liniei câmpului magnetic este direcția capetelor nordice ale acelor busolei situate în punctele acestei linii.

3. Cu cât liniile sunt mai groase, cu atât câmpul magnetic este mai puternic într-o anumită regiune a spațiului..

Rolul acelor de busolă poate fi îndeplinit cu succes prin pilitură de fier: într-un câmp magnetic, pilitura mică este magnetizată și se comportă exact ca acele magnetice.

Deci, turnând pilitură de fier în jur magnet permanent, vom vedea aproximativ următorul model de linii de câmp magnetic (Fig. 1).

Orez. 1. Câmp magnetic permanent

Polul nord al magnetului este indicat cu albastru și litera ; polul sud - în roşu şi litera . Rețineți că liniile de câmp ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud, deoarece capătul nord al acului busolei va îndrepta spre polul sud al magnetului.

Experiența lui Oersted

Deși electrică și fenomene magnetice au fost cunoscute de oameni încă din antichitate, nicio relație între ei perioadă lungă de timp nu a fost observat. Timp de câteva secole, cercetările asupra electricității și magnetismului au decurs în paralel și independent unele de altele.

Faptul remarcabil că fenomenele electrice și magnetice sunt de fapt legate între ele a fost descoperit pentru prima dată în 1820 în celebrul experiment al lui Oersted.

Schema experimentului lui Oersted este prezentată în fig. 2 (imagine de pe rt.mipt.ru). Deasupra acului magnetic (și - polii nord și sud ai săgeții) este un conductor metalic conectat la o sursă de curent. Dacă închideți circuitul, atunci săgeata se întoarce perpendicular pe conductor!
Acest experiment simplu a indicat direct relația dintre electricitate și magnetism. Experimentele care au urmat experiența lui Oersted au stabilit cu fermitate următorul model: câmpul magnetic este generat de curenți electrici și acționează asupra curenților.

Orez. 2. Experimentul lui Oersted

Imaginea liniilor câmpului magnetic generat de un conductor cu curent depinde de forma conductorului.

Câmp magnetic al unui fir drept cu curent

Liniile de câmp magnetic ale unui fir drept care transportă curent sunt cercuri concentrice. Centrele acestor cercuri se află pe fir, iar planurile lor sunt perpendiculare pe fir (Fig. 3).

Orez. 3. Câmp al unui fir direct cu curent

Există două reguli alternative pentru determinarea direcției liniilor de câmp magnetic de curent continuu.

regulă a mânerului orelor. Liniile de câmp merg în sens invers acelor de ceasornic atunci când sunt privite, astfel încât curentul să curgă spre noi..

regula șurubului(sau regula gimlet, sau regula tirbușonului- e mai aproape de cineva ;-)). Liniile de câmp merg acolo unde șurubul (cu filet convențional la dreapta) trebuie rotit pentru a se deplasa de-a lungul filetului în direcția curentului..

Utilizați oricare dintre regulile vi se potrivește cel mai bine. Este mai bine să te obișnuiești cu regula în sensul acelor de ceasornic - tu însuți vei vedea mai târziu că este mai universală și mai ușor de folosit (și apoi ți-o amintești cu recunoștință în primul an când studiezi geometria analitică).

Pe fig. 3, a apărut și ceva nou: acesta este un vector, care se numește inducția câmpului magnetic, sau inducție magnetică. Vectorul de inducție magnetică este un analog al vectorului de intensitate câmp electric: el serveste caracteristica de putere câmp magnetic, determinând forța cu care câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor în mișcare.

Despre forțele într-un câmp magnetic vom vorbi mai târziu, dar deocamdată vom observa doar că mărimea și direcția câmpului magnetic este determinată de vectorul de inducție magnetică. În fiecare punct din spațiu, vectorul este îndreptat în aceeași direcție cu capătul de nord al acului busolei plasat în acest punct, și anume, tangent la linia câmpului în direcția acestei linii. Inducția magnetică se măsoară în teslach(Tl).

Ca și în cazul unui câmp electric, pentru inducerea unui câmp magnetic, principiul suprapunerii. Constă în faptul că inducția câmpurilor magnetice create într-un punct dat de diverși curenți sunt adăugate vectorial și dau vectorul rezultat al inducției magnetice:.

Câmpul magnetic al unei bobine cu curent

Luați în considerare o bobină circulară prin care circulă un curent continuu. Nu arătăm în figură sursa care creează curentul.

Tabloul liniilor câmpului virajului nostru va avea aproximativ următoarea formă (Fig. 4).

Orez. 4. Câmpul bobinei cu curent

Va fi important pentru noi să putem determina în ce semi-spațiu (față de planul bobinei) este îndreptat câmpul magnetic. Din nou avem două reguli alternative.

regulă a mânerului orelor. Liniile de câmp merg acolo, privind de unde curentul pare să circule în sens invers acelor de ceasornic.

regula șurubului. Liniile de câmp merg acolo unde șurubul (cu filete convenționale din dreapta) s-ar deplasa dacă ar fi rotit în direcția curentului.

După cum puteți vedea, rolurile curentului și câmpului sunt inversate - în comparație cu formulările acestor reguli pentru cazul curentului continuu.

Câmpul magnetic al unei bobine cu curent

Bobina se va dovedi, dacă este strâns, bobină la bobină, înfășura firul într-o spirală suficient de lungă (Fig. 5 - imagine de pe site-ul en.wikipedia.org). Bobina poate avea câteva zeci, sute sau chiar mii de spire. Bobina se mai numește solenoid.

Orez. 5. Bobina (solenoid)

Câmpul magnetic de o rotație, după cum știm, nu pare foarte simplu. Câmpuri? spirele individuale ale bobinei sunt suprapuse una peste alta și s-ar părea că rezultatul ar trebui să fie o imagine foarte confuză. Totuși, acesta nu este cazul: câmpul unei bobine lungi are o structură neașteptat de simplă (Fig. 6).

Orez. 6. câmp de bobine cu curent

În această figură, curentul din bobină merge în sens invers acelor de ceasornic când este privit din stânga (acest lucru se va întâmpla dacă, în Fig. 5, capătul din dreapta al bobinei este conectat la „plusul” sursei de curent, iar capătul din stânga la „minus”). Vedem că câmpul magnetic al bobinei are două proprietăți caracteristice.

1. În interiorul bobinei, departe de marginile acesteia, se află câmpul magnetic omogen: în fiecare punct, vectorul de inducție magnetică este același ca mărime și direcție. Liniile de câmp sunt drepte paralele; se îndoaie numai în apropierea marginilor bobinei când se sting.

2. În afara bobinei, câmpul este aproape de zero. Cu cât sunt mai multe spire în bobină, cu atât câmpul în afara ei este mai slab.

Rețineți că o bobină infinit lungă nu emite deloc un câmp: nu există niciun câmp magnetic în afara bobinei. În interiorul unei astfel de bobine, câmpul este uniform peste tot.

Nu-ți aduce aminte de nimic? O bobină este omologul „magnetic” al unui condensator. Vă amintiți că un condensator creează un omogen câmp electric, ale căror linii sunt îndoite doar în apropierea marginilor plăcilor, iar în afara condensatorului, câmpul este aproape de zero; un condensator cu plăci infinite nu eliberează deloc câmpul, iar câmpul este uniform peste tot în interiorul lui.

Și acum - principala observație. Comparați, vă rog, imaginea liniilor de câmp magnetic din exteriorul bobinei (Fig. 6) cu liniile de câmp ale magnetului din Fig. unu . Este același lucru, nu-i așa? Și acum ajungem la o întrebare pe care probabil ați avut-o cu mult timp în urmă: dacă un câmp magnetic este generat de curenți și acționează asupra curenților, atunci care este motivul apariției unui câmp magnetic în apropierea unui magnet permanent? La urma urmei, acest magnet nu pare a fi un conductor cu curent!

Ipoteza lui Ampère. Curenți elementari

La început, s-a crezut că interacțiunea magneților se datorează sarcinilor magnetice speciale concentrate la poli. Dar, spre deosebire de electricitate, nimeni nu putea izola sarcina magnetică; la urma urmei, așa cum am spus deja, nu a fost posibil să se obțină separat polii nord și sud ai magnetului - polii sunt întotdeauna prezenți în magnet în perechi.

Îndoielile cu privire la sarcinile magnetice au fost agravate de experiența lui Oersted, când s-a dovedit că câmpul magnetic este generat de un curent electric. Mai mult, s-a dovedit că pentru orice magnet este posibil să se aleagă un conductor cu un curent de configurație corespunzătoare, astfel încât câmpul acestui conductor să coincidă cu câmpul magnetului.

Ampere a prezentat o ipoteză îndrăzneață. Nu există sarcini magnetice. Acțiunea unui magnet este explicată de curenții electrici închisi din interiorul acestuia..

Care sunt aceste curente? Aceste curenti elementari circulă în atomi și molecule; sunt asociate cu mișcarea electronilor pe orbitele atomice. Câmpul magnetic al oricărui corp este alcătuit din câmpurile magnetice ale acestor curenți elementari.

Curenții elementari pot fi localizați aleatoriu unul față de celălalt. Apoi câmpurile lor se anulează reciproc, iar corpul nu prezintă proprietăți magnetice.

Dar dacă curenții elementari sunt coordonați, atunci câmpurile lor, însumându-se, se întăresc reciproc. Corpul devine magnet (Fig. 7; câmpul magnetic va fi îndreptat spre noi; polul nord al magnetului va fi și el îndreptat spre noi).

Orez. 7. Curenți elementari de magnet

Ipoteza lui Ampere despre curenții elementari a clarificat proprietățile magneților.Încălzirea și scuturarea unui magnet distruge aranjamentul curenților săi elementari și proprietăți magnetice slăbi. Inseparabilitatea polilor magnetului a devenit evidentă: în locul în care a fost tăiat magnetul, obținem aceiași curenți elementari la capete. Capacitatea unui corp de a fi magnetizat într-un câmp magnetic este explicată prin alinierea coordonată a curenților elementari care „se rotesc” în mod corespunzător (citiți despre rotația unui curent circular într-un câmp magnetic în foaia următoare).

Ipoteza lui Ampère s-a dovedit a fi corectă - a arătat dezvoltare ulterioară fizică. Conceptul de curenți elementari a devenit o parte integrantă a teoriei atomului, dezvoltată deja în secolul al XX-lea - la aproape o sută de ani după presupunerea genială a lui Ampère.

Deja în secolul VI. î.Hr. în China, se știa că unele minereuri aveau capacitatea de a se atrage între ele și de a atrage obiecte de fier. Bucăți din astfel de minereuri au fost găsite în apropierea orașului Magnesia din Asia Mică, așa că au primit numele magneti.

Care este interacțiunea dintre un magnet și obiectele de fier? Vă amintiți de ce sunt atrase corpurile electrificate? Deoarece în apropierea unei sarcini electrice se formează o formă particulară de materie - un câmp electric. În jurul magnetului există o formă similară de materie, dar are o natură diferită de origine (la urma urmei, minereul este neutru din punct de vedere electric), se numește camp magnetic.

Pentru studiul câmpului magnetic se folosesc magneți drepti sau în formă de potcoavă. Anumite locuri ale magnetului au cel mai mare efect atractiv, se numesc stâlpi(Nord si Sud). Polii magnetici opuși se atrag, iar polii asemănători se resping.

Pentru puterea caracteristică a câmpului magnetic, utilizați vectorul de inducție a câmpului magnetic B. Câmpul magnetic este reprezentat grafic folosind linii de forță ( linii de inducție magnetică). Liniile sunt închise, nu au nici început, nici sfârșit. Locul din care ies liniile magnetice este Polul Nord (Nord), liniile magnetice intră în Polul Sud (Sud).

Câmpul magnetic poate fi făcut „vizibil” cu pilitură de fier.

Câmpul magnetic al unui conductor purtător de curent

Și acum ce am găsit Hans Christian OerstedȘi André Marie Ampèreîn 1820. Se dovedește că un câmp magnetic există nu numai în jurul unui magnet, ci și în jurul oricărui conductor cu curent. Orice fir, de exemplu, cablul de la o lampă, prin care trece un curent electric, este un magnet! Un fir cu curent interacționează cu un magnet (încercați să aduceți o busolă la el), două fire cu curent interacționează între ele.

Liniile de forță ale câmpului magnetic de curent continuu sunt cercuri în jurul conductorului.

Direcția vectorului de inducție magnetică

Direcția câmpului magnetic într-un punct dat poate fi definită ca direcția care indică polul nord al unui ac al busolei plasat în acel punct.

Direcția liniilor de inducție magnetică depinde de direcția curentului în conductor.

Direcția vectorului de inducție este determinată de regulă burghiu sau regula mana dreapta.

Vector de inducție magnetică

Aceasta este o mărime vectorială care caracterizează acțiunea forței câmpului.

Inducerea câmpului magnetic al unui conductor rectiliniu infinit cu curent la distanța r de acesta:

Inducerea câmpului magnetic în centrul unei bobine circulare subțiri cu raza r:

Inducerea câmpului magnetic solenoid(o bobină ale cărei spire sunt alimentate în serie într-o direcție):

Principiul suprapunerii

Dacă câmpul magnetic într-un anumit punct al spațiului este creat de mai multe surse ale câmpului, atunci inducția magnetică este suma vectorială a inducțiilor fiecărui câmp separat.

Pământul nu este doar o sarcină negativă mare și o sursă a unui câmp electric, dar, în același timp, câmpul magnetic al planetei noastre este similar cu câmpul unui magnet direct gigant.

Sudul geografic este aproape de nordul magnetic, iar nordul geografic este aproape de sudul magnetic. Dacă busola este plasată în câmpul magnetic al Pământului, atunci săgeata sa nordică este orientată de-a lungul liniilor de inducție magnetică în direcția polului magnetic sudic, adică ne va spune unde se află nordul geografic.

Elementele caracteristice ale magnetismului terestru se schimbă foarte lent în timp - schimbări seculare. Cu toate acestea, furtunile magnetice apar din când în când, când câmpul magnetic al Pământului este puternic distorsionat timp de câteva ore, iar apoi revine treptat la valorile anterioare. O astfel de schimbare drastică afectează bunăstarea oamenilor.

Câmpul magnetic al Pământului este un „scut” care acoperă planeta noastră de particulele care pătrund din spațiul cosmic („vânt solar”). În apropierea polilor magnetici, fluxurile de particule se apropie mult de suprafața Pământului. În timpul erupțiilor solare puternice, magnetosfera este deformată, iar aceste particule pot trece în straturile superioare ale atmosferei, unde se ciocnesc cu moleculele de gaz, formând aurore.

Particulele de dioxid de fier de pe un film magnetic sunt bine magnetizate în timpul procesului de înregistrare.

Trenurile maglev alunecă pe suprafață fără frecare. Trenul poate atinge viteze de până la 650 km/h.

Munca creierului, pulsația inimii este însoțită de impulsuri electrice. În acest caz, în organe apare un câmp magnetic slab.

Câmp magnetic, ce este? - un fel special materie;
Unde există? - în jurul sarcinilor electrice în mișcare (inclusiv în jurul unui conductor care transportă curent)
Cum să descoperi? - folosind un ac magnetic (sau pilitura de fier) ​​sau prin acţiunea acestuia asupra unui conductor purtător de curent.

Experiența lui Oersted:

Acul magnetic se rotește dacă electricitatea începe să curgă prin conductor. curent, pentru că În jurul unui conductor care poartă curent se formează un câmp magnetic.

Interacțiunea a doi conductori cu curentul:

Fiecare conductor care poartă curent are propriul său câmp magnetic în jurul său, care acționează cu o anumită forță asupra conductorului adiacent.

În funcție de direcția curenților, conductorii se pot atrage sau respinge unul pe altul.

amintiți-vă de trecut an universitar:

LINII MAGNETICE (sau altfel linii de inducție magnetică)

Cum să descrii un câmp magnetic? - cu ajutorul liniilor magnetice;
Linii magnetice, ce este?

Acestea sunt linii imaginare de-a lungul cărora ace magnetice sunt plasate într-un câmp magnetic. Liniile magnetice pot fi trasate prin orice punct al câmpului magnetic, au o direcție și sunt întotdeauna închise.

Gândiți-vă la anul școlar trecut:

CÂMPUL MAGNETIC INOMOGEN

Caracteristicile unui câmp magnetic neomogen: liniile magnetice sunt curbe; densitatea liniilor magnetice este diferită; forța cu care acționează câmpul magnetic asupra acului magnetic este diferită în diferite puncte ale acestui câmp ca mărime și direcție.

Unde există un câmp magnetic neomogen?

În jurul unui conductor drept care poartă curent;

În jurul barei magnetice;

În jurul solenoidului (bobine cu curent).

CÂMPUL MAGNETIC HOMOGEN

Caracteristicile unui câmp magnetic omogen: liniile magnetice sunt drepte paralele, densitatea liniilor magnetice este aceeași peste tot; forța cu care acționează câmpul magnetic asupra acului magnetic este aceeași în toate punctele acestui câmp în direcția mărimii.

Unde există un câmp magnetic uniform?
- in interiorul barei magnetice si in interiorul solenoidului, daca lungimea acestuia este mult mai mare decat diametrul.

INTERESANT

Capacitatea fierului și a aliajelor sale de a fi puternic magnetizate dispare atunci când sunt încălzite la o temperatură ridicată. Fierul pur își pierde această capacitate atunci când este încălzit la 767 ° C.

Magneți puternici, utilizat în multe produse moderne, poate afecta performanța stimulatoarelor cardiace și a dispozitivelor cardiace implantate la pacienții cardiaci. Magneții obișnuiți de fier sau ferită, care se disting cu ușurință prin colorarea lor gri plictisitoare, au o rezistență redusă și sunt puțin îngrijorați.
Cu toate acestea, recent au fost foarte magneți puternici- argint strălucitor de culoare și reprezentând un aliaj de neodim, fier și bor. Câmpul magnetic pe care îl creează este foarte puternic, motiv pentru care sunt utilizate pe scară largă în discuri de computer, căști și difuzoare, precum și în jucării, bijuterii și chiar îmbrăcăminte.

Odată ajunsă pe drumurile principalului oraș Mallorca, a apărut nava militară franceză „La Rolain”. Starea lui era atât de mizerabilă încât nava abia a ajuns singură la dană.Când oamenii de știință francezi, inclusiv Arago, în vârstă de douăzeci și doi de ani, s-au urcat pe navă, s-a dovedit că nava a fost distrusă de fulger. În timp ce comisia inspecta nava, clătinând din cap la vederea catargelor și suprastructurilor arse, Arago s-a grăbit la busole și a văzut la ce se aștepta: acele busole îndreptate în direcții diferite...

Un an mai târziu, săpat prin rămășițele unei nave genoveze care se prăbușise în apropiere de Alger, Arago a descoperit că acele busolei fuseseră demagnetizate. Nava se îndrepta spre sud, spre stânci, înșelată de o busolă magnetică lovită de fulger.

V. Kartsev. Magnet de trei milenii.

Busola magnetică a fost inventată în China.
Deja acum 4.000 de ani, caravanerii luau cu ei oală de lutși „a avut grijă de el pe drum mai mult decât de toate mărfurile tale scumpe”. În ea, pe suprafața lichidului pe un flotor de lemn, se așează o piatră care iubește fierul. Putea să se întoarcă și, tot timpul, arăta către călători în direcția sud, care, în absența Soarelui, îi ajuta să meargă la fântâni.
La începutul erei noastre, chinezii au învățat să facă magneți artificiali prin magnetizarea unui ac de fier.
Și numai o mie de ani mai târziu, europenii au început să folosească un ac de busolă magnetizat.

CÂMPUL MAGNETIC AL PĂMÂNTULUI

Pământul este un mare magnet permanent.
Polul Sud Magnetic, deși situat, după standardele pământești, în apropiere de Polul Nord Geografic, ele sunt totuși separate de aproximativ 2000 km.
Există teritorii pe suprafața Pământului în care propriul său câmp magnetic este puternic distorsionat de câmpul magnetic al minereurilor de fier care apare la o adâncime mică. Unul dintre aceste teritorii este anomalia magnetică Kursk situată în regiunea Kursk.

Inducția magnetică a câmpului magnetic al Pământului este de numai aproximativ 0,0004 Tesla.
___

Câmpul magnetic al Pământului este afectat de creșterea activității solare. Aproximativ o dată la 11,5 ani, crește atât de mult încât comunicarea radio este întreruptă, bunăstarea oamenilor și animalelor se înrăutățește, iar acele busolei încep să „daneze” imprevizibil dintr-o parte în alta. În acest caz, ei spun că vine o furtună magnetică. De obicei durează de la câteva ore până la câteva zile.

Câmpul magnetic al Pământului își schimbă din când în când orientarea, făcând atât fluctuații seculare (care durează 5-10 mii de ani), cât și reorientându-se complet, adică. inversarea polilor magnetici (de 2–3 ori pe milion de ani). Acest lucru este indicat de câmpul magnetic al epocilor îndepărtate „înghețate” în rocile sedimentare și vulcanice. Comportamentul câmpului geomagnetic nu poate fi numit haotic, el se supune unui fel de „program”.

Direcția și magnitudinea câmpului geomagnetic sunt determinate de procesele care au loc în miezul Pământului. Timpul caracteristic de inversare a polarității determinat de miezul solid interior este de la 3 la 5 mii de ani, iar determinat de miezul lichid exterior este de aproximativ 500 de ani. Acești timpi pot explica dinamica observată a câmpului geomagnetic. Modelare pe calculatorținând cont de diferite procese intraterestre, a arătat posibilitatea unei inversări a câmpului magnetic în aproximativ 5 mii de ani.

FOCALIZAREA CU MAGNETI

„Templul farmecelor, sau cabinetul mecanic, optic și fizic al domnului Gamuletsky de Coll” al celebrului iluzionist rus Gamuletsky, care a existat până în 1842, a devenit celebru, printre altele, pentru faptul că vizitatorii urcau scările decorate cu candelabrele și mocheta cu covoare mai puteau observa de departe platforma de sus scări, o figură aurită a unui înger, realizată în creșterea umană naturală, care plutea în poziție orizontală deasupra ușii biroului fără a fi suspendată sau susținută. Toată lumea se putea asigura că silueta nu avea suporturi. Când vizitatorii au intrat pe platformă, îngerul a ridicat mâna, a adus cornul la gură și a cântat, mișcându-și degetele în cel mai natural mod. Timp de zece ani, a spus Gamuletsky, m-am străduit să găsesc punctul și greutatea magnetului și a fierului pentru a menține îngerul în aer. Pe lângă muncă, am folosit mulți bani pentru acest miracol.

În Evul Mediu, așa-numiții „pești ascultători”, din lemn, erau un număr de iluzie foarte comun. Au înotat în bazin și s-au supus celui mai mic semn al mâinii magicianului, care i-a făcut să se miște în toate direcțiile posibile. Secretul trucului era extrem de simplu: în mâneca magicianului era ascuns un magnet, iar bucăți de fier erau introduse în capetele peștelui.
Mai aproape de noi în timp au fost manipulările englezului Jonas. Numărul lui de semnătură: Jonas a invitat câțiva telespectatori să pună ceasul pe masă, după care el, fără să atingă ceasul, a schimbat în mod arbitrar poziția acelui.
Realizarea modernă a unei astfel de idei sunt ambreiajele electromagnetice, binecunoscute electricienilor, cu ajutorul cărora este posibil să se rotească dispozitive separate de motor printr-un fel de obstacol, de exemplu, un perete.

La mijlocul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, a circulat un zvon despre elefantul de știință, care nu putea doar să adună și să scadă, ci chiar să înmulțească, să împartă și să extragă rădăcini. Acest lucru s-a făcut în felul următor. Dresorul, de exemplu, l-a întrebat pe elefant: „Ce înseamnă șapte opt?” În fața elefantului era o tablă cu numere. După întrebare, elefantul a luat indicatorul și a arătat cu încredere numărul 56. În același mod, s-au efectuat împărțirea și extragerea. rădăcină pătrată. Trucul era destul de simplu: sub fiecare număr de pe tablă era ascuns un mic electromagnet. Când elefantului i s-a pus o întrebare, i s-a aplicat un curent înfășurării unui magnet aflat în sensul răspunsului corect. Indicatorul de fier din trunchiul elefantului a fost el însuși atras de numărul corect. Răspunsul a venit automat. În ciuda simplității acestui antrenament, secretul trucului nu a putut fi dezvăluit multă vreme, iar „elefantul învățat” s-a bucurat de un succes extraordinar.

Fără îndoială, liniile câmpului magnetic sunt acum cunoscute de toată lumea. Cel puțin, chiar și la școală, manifestarea lor este demonstrată la lecțiile de fizică. Vă amintiți cum profesorul a plasat un magnet permanent (sau chiar doi, combinând orientarea polilor lor) sub o coală de hârtie, iar deasupra a turnat pilitură de metal luate în sala de pregătire a muncii? Este destul de clar că metalul trebuia ținut pe foaie, dar s-a observat ceva ciudat - au fost trasate clar linii de-a lungul cărora s-a aliniat rumegușul. Observați - nu uniform, ci în dungi. Acestea sunt liniile câmpului magnetic. Sau mai bine zis, manifestarea lor. Ce s-a întâmplat atunci și cum poate fi explicat?

Să începem de departe. Împreună cu noi în lumea fizică vizibilă coexistă un tip special de materie - un câmp magnetic. Oferă interacțiune între deplasări particule elementare sau corpuri mai mari cu incarcare electrica sau electrice naturale și nu numai că sunt interconectate între ele, dar adesea se generează. De exemplu, un transport de sârmă electricitate creează un câmp magnetic în jurul său. Este adevărat și invers: acțiunea câmpurilor magnetice alternative pe un circuit conductor închis creează o mișcare a purtătorilor de sarcină în acesta. Această ultimă proprietate este utilizată în generatoarele care furnizează energie electrică tuturor consumatorilor. Un exemplu izbitor de câmpuri electromagnetice este lumina.

Liniile de forță ale câmpului magnetic din jurul conductorului se rotesc sau, ceea ce este și adevărat, sunt caracterizate de un vector direcționat de inducție magnetică. Direcția de rotație este determinată de regula gimletului. Liniile indicate sunt o convenție, deoarece câmpul se răspândește uniform în toate direcțiile. Chestia este că poate fi reprezentată ca un număr infinit de linii, dintre care unele au o tensiune mai pronunțată. De aceea, unele „linii” sunt clar trasate în și rumeguș. Interesant este că liniile de forță ale câmpului magnetic nu sunt niciodată întrerupte, așa că este imposibil să spunem fără echivoc unde este începutul și unde este sfârșitul.

În cazul unui magnet permanent (sau electromagnet similar), există întotdeauna doi poli care au primit denumiri convenționale Nord si Sud. Liniile menționate în acest caz sunt inele și ovale care leagă ambii poli. Uneori, acest lucru este descris în termeni de monopoluri care interacționează, dar apoi apare o contradicție, conform căreia monopolurile nu pot fi separate. Adică, orice încercare de a împărți magnetul va avea ca rezultat mai multe părți bipolare.

De mare interes sunt proprietățile liniilor de forță. Am vorbit deja despre continuitate, dar capacitatea de a crea un curent electric într-un conductor este de interes practic. Semnificația acestui lucru este următoarea: dacă circuitul conductor este străbătut de linii (sau conductorul însuși se mișcă într-un câmp magnetic), atunci electronilor din orbitele exterioare ale atomilor materialului li se oferă energie suplimentară, permițându-le acestora. pentru a începe mișcarea direcționată independentă. Se poate spune că câmpul magnetic pare să „elimine” particulele încărcate din rețea cristalină. Acest fenomen a fost numit inductie electromagneticași este în prezent principala modalitate de a obține primar energie electrica. A fost descoperit experimental în 1831 de către fizicianul englez Michael Faraday.

Studiul câmpurilor magnetice a început încă din 1269, când P. Peregrine a descoperit interacțiunea unui magnet sferic cu ace de oțel. Aproape 300 de ani mai târziu, W. G. Colchester a sugerat că el însuși era un magnet uriaș cu doi poli. În plus, fenomenele magnetice au fost studiate de oameni de știință celebri precum Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein etc.

Un câmp magnetic - putere camp , acționând asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor cu magnetic moment, indiferent de starea mișcării lor;magnetic componentă a electromagneticului câmpuri .

Liniile câmpului magnetic sunt linii imaginare, tangentele la care în fiecare punct al câmpului coincid în direcție cu vectorul de inducție magnetică.

Pentru un câmp magnetic, principiul suprapunerii este valabil: în fiecare punct al spațiului, vectorul inducției magnetice B∑ → B∑→creată în acest moment de toate sursele de câmpuri magnetice este egală cu suma vectorială a vectorilor de inducție magnetică bk→ Bk→create în acest moment de toate sursele de câmp magnetic:

28. Legea lui Biot-Savart-Laplace. Legea actuală completă.

Formularea legii lui Biot Savart Laplace este următoarea: La trecere curent continuu de-a lungul unei bucle inchise in vid, pentru un punct la distanta r0 de bucla, inductia magnetica va avea forma.

unde am curent în circuit

contur gamma de-a lungul căruia se realizează integrarea

r0 punct arbitrar

Legea actuală completă aceasta este legea care raportează circulația vectorului intensității câmpului magnetic și curentul.

Circulația vectorului intensității câmpului magnetic de-a lungul circuitului este egală cu suma algebrică a curenților acoperiți de acest circuit.

29. Câmp magnetic al unui conductor cu curent. Momentul magnetic al curentului circular.

30. Acţiunea unui câmp magnetic asupra unui conductor cu curent. legea lui Ampere. Interacțiunea curenților .

F = B I l sinα ,

Unde α - unghiul dintre vectorii inducției magnetice și curentului,B - inducția câmpului magnetic,eu - curent în conductor,l - lungimea conductorului.

Interacțiunea curenților. Dacă două fire sunt incluse în circuitul de curent continuu, atunci: Conductoarele paralele apropiate, conectate în serie, se resping reciproc. Conductorii conectați în paralel se atrag unul pe altul.

31. Acțiunea câmpurilor electrice și magnetice asupra unei sarcini în mișcare. forța Lorentz.

forța Lorentz - putere, cu care câmp electromagnetic conform clasicului (non-cuantic) electrodinamică actioneaza asupra punct taxat particulă. Uneori, forța Lorentz se numește forța care acționează asupra unei mișcări cu o viteză încărca doar din lateral camp magnetic, adesea forța completă - din câmpul electromagnetic în general , cu alte cuvinte, din lateral electric Și magnetic câmpuri.

32. Acţiunea unui câmp magnetic asupra materiei. Dia-, para- și feromagneți. Histerezis magnetic.

B= B 0 + B 1

Unde B⃗ B → - inducerea câmpului magnetic în materie; B⃗ 0 B→0 - inducția câmpului magnetic în vid, B⃗ 1 B→1 - inducerea magnetică a câmpului care a apărut ca urmare a magnetizării substanței.

Substanțe pentru care permeabilitatea magnetică este puțin mai mică decât unitatea (μ< 1), называются diamagneti, puțin mai mare decât unu (μ > 1) - paramagneti.

feromagnet - substanţa sau materialul în care se observă fenomenul feromagnetism, adică apariția magnetizării spontane la o temperatură sub temperatura Curie.

Magnetic histerezis - fenomen dependențe vector magnetizare Și vector magnetic câmpuri în materie nu numai din atașat extern câmpuri, dar Și din fundal această probă