Kaj je črta magnetnega polja. Črte magnetnega polja

Teme UPORABITE kodifikator : interakcija magnetov, magnetno polje prevodnika s tokom.

Magnetne lastnosti snovi so ljudem znane že dolgo. Magneti so dobili ime po starodavnem mestu Magnezija: v njegovi bližini je bil razširjen mineral (pozneje imenovan magnetna železova ruda ali magnetit), katerega koščki so privlačili železne predmete.

Interakcija magnetov

Na dveh straneh vsakega magneta se nahajajo Severni pol in Južni pol. Dva magneta drug drugega privlačita nasprotna pola in se odbijata s podobnimi poli. Magneti lahko delujejo drug na drugega tudi skozi vakuum! Vse to pa spominja na interakcijo električnih nabojev interakcija magnetov ni električna. To dokazujejo naslednja eksperimentalna dejstva.

Magnetna sila oslabi, ko se magnet segreje. Moč interakcije točkovnih nabojev ni odvisna od njihove temperature.

Magnetna sila se oslabi s stresanjem magneta. Nič podobnega se ne zgodi z električno nabitimi telesi.

Pozitivne električne naboje je mogoče ločiti od negativnih (na primer, ko so telesa naelektrena). Vendar je nemogoče ločiti polove magneta: če magnet razrežete na dva dela, se na mestu reza pojavijo tudi pola, magnet pa se razpade na dva magneta z nasprotnimi poloma na koncih (orientirana v popolnoma enaki smeri). tako kot polovi originalnega magneta).

Torej magneti nenehno bipolarni, obstajajo le v obliki dipoli. Izolirani magnetni poli (t.i magnetni monopoli- analogi električnega naboja) v naravi ne obstajajo (v vsakem primeru pa še niso bili eksperimentalno odkriti). To je morda najbolj impresivna asimetrija med elektriko in magnetizmom.

Tako kot električno nabita telesa tudi magneti delujejo na električne naboje. Vendar magnet deluje samo na premikanje napolniti; Če naboj miruje glede na magnet, potem na naboj ne deluje magnetna sila. Nasprotno, elektrificirano telo deluje na kateri koli naboj, ne glede na to, ali je v mirovanju ali v gibanju.

Po sodobnih idejah teorije delovanja kratkega dosega se interakcija magnetov izvaja skozi magnetno polje Magnet namreč v okoliškem prostoru ustvari magnetno polje, ki deluje na drug magnet in povzroči vidno privlačnost ali odboj teh magnetov.

Primer magneta je magnetna igla kompas. S pomočjo magnetne igle lahko presodimo prisotnost magnetnega polja v danem območju prostora, pa tudi smer polja.

Naš planet Zemlja je ogromen magnet. Nedaleč od geografskega severnega pola Zemlje je južni magnetni pol. Zato severni konec igle kompasa, ki se obrača na južni magnetni pol Zemlje, kaže na geografski sever. Od tod je pravzaprav nastalo ime "severni pol" magneta.

Črte magnetnega polja

Spomnimo, električno polje raziskujemo s pomočjo majhnih testnih nabojev, po delovanju, na podlagi katerega lahko presodimo velikost in smer polja. Analog testnega naboja v primeru magnetnega polja je majhna magnetna igla.

Na primer, lahko dobite geometrijsko predstavo o magnetnem polju, če ga postavite različne točke prostori so zelo majhne igle kompasa. Izkušnje kažejo, da se bodo puščice vrstile po določenih črtah – t.i črte magnetnega polja. Definirajmo ta koncept v obliki naslednji trije točke.

1. Črte magnetnega polja ali magnetne črte sile- to so usmerjene črte v prostoru, ki imajo naslednjo lastnost: majhna igla kompasa, nameščena na vsaki točki takšne črte, je usmerjena tangencialno na to črto.

2. Smer črte magnetnega polja je smer severnih koncev igel kompasa, ki se nahajajo na točkah te črte.

3. Debelejše kot so črte, močnejše je magnetno polje v danem območju prostora..

Vlogo igel kompasa lahko uspešno opravljajo železne opilke: v magnetnem polju se majhni opilki magnetizirajo in se obnašajo natanko kot magnetne igle.

Torej, polivanje železnih opilkov trajni magnet, bomo videli približno naslednji vzorec črt magnetnega polja (slika 1).

riž. 1. Trajno magnetno polje

Severni pol magneta je označen z modro in črko; južni pol - z rdečo in črko . Upoštevajte, da poljske črte zapustijo severni pol magneta in vstopijo v južni pol, ker bo severni konec igle kompasa usmeril na južni pol magneta.

Oerstedova izkušnja

Čeprav električni in magnetni pojavi so bili ljudje znani že od antike, med njimi ni nobenih razmerij dolgo časa ni bil opažen. Več stoletij so raziskave elektrike in magnetizma potekale vzporedno in neodvisno drug od drugega.

Izjemno dejstvo, da so električni in magnetni pojavi dejansko med seboj povezani, je bilo prvič odkrito leta 1820 v znamenitem Oerstedovem poskusu.

Shema Oerstedovega poskusa je prikazana na sl. 2 (slika z rt.mipt.ru). Nad magnetno iglo (in - severnim in južnim polom puščice) je kovinski prevodnik, povezan z virom toka. Če zaprete vezje, se puščica obrne pravokotno na prevodnik!
Ta preprost poskus je neposredno pokazal na razmerje med elektriko in magnetizmom. Poskusi, ki so sledili Oerstedovi izkušnji, so trdno vzpostavili naslednji vzorec: magnetno polje ustvarjajo električni tokovi in ​​deluje na tokove.

riž. 2. Oerstedov poskus

Slika črt magnetnega polja, ki ga ustvarja prevodnik s tokom, je odvisna od oblike prevodnika.

Magnetno polje ravne žice s tokom

Linije magnetnega polja ravne žice, ki teče tok, so koncentrični krogi. Središča teh krogov ležijo na žici, njihove ravnine pa so pravokotne na žico (slika 3).

riž. 3. Polje enosmerne žice s tokom

Obstajata dve alternativni pravili za določanje smeri linij magnetnega polja enosmernega toka.

pravilo urnih kazalcev. Linije polja gredo v nasprotni smeri urnega kazalca, če jih gledamo, tako da tok teče proti nam..

vijačno pravilo(oz pravilo gimleta, oz pravilo zamašnikov- nekomu je bližje ;-)). Linije polja gredo tja, kjer je treba vijak (z običajnim desnim navojem) obrniti, da se premika vzdolž navoja v smeri toka.

Uporabite katero koli pravilo, ki vam najbolj ustreza. Bolje je, da se navadite na pravilo v smeri urinega kazalca - kasneje boste tudi sami videli, da je bolj univerzalen in enostavnejši za uporabo (in se ga potem s hvaležnostjo spomnite v prvem letniku, ko boste študirali analitično geometrijo).

Na sl. 3 se je pojavilo tudi nekaj novega: to je vektor, ki se imenuje indukcija magnetnega polja, oz magnetna indukcija. Vektor magnetne indukcije je analog vektorja intenzitete električno polje: on služi močna lastnost magnetno polje, ki določa silo, s katero magnetno polje deluje na premikajoče se naboje.

O silah v magnetnem polju bomo govorili kasneje, za zdaj pa bomo le opozorili, da velikost in smer magnetnega polja določa vektor magnetne indukcije. Na vsaki točki v prostoru je vektor usmerjen v isto smer kot severni konec igle kompasa, postavljenega na tej točki, in sicer tangentno na polje polja v smeri te črte. Magnetna indukcija se meri v teslach(Tl).

Tako kot v primeru električnega polja, za indukcijo magnetnega polja, načelo superpozicije. Leži v tem, da indukcije magnetnih polj, ki jih na določeni točki ustvarijo različni tokovi, se vektorsko dodajajo in dajo dobljeni vektor magnetne indukcije:.

Magnetno polje tuljave s tokom

Razmislite o krožni tuljavi, skozi katero kroži enosmerni tok. Na sliki ne prikazujemo vira, ki ustvarja tok.

Slika linij našega polja bo imela približno naslednjo obliko (slika 4).

riž. 4. Polje tuljave s tokom

Za nas bo pomembno, da lahko ugotovimo, v kateri polovični prostor (glede na ravnino tuljave) je usmerjeno magnetno polje. Spet imamo dve alternativni pravili.

pravilo urnih kazalcev. Poljske linije gredo tja, gledajo od koder se zdi, da tok kroži v nasprotni smeri urinega kazalca.

vijačno pravilo. Linije polja gredo tja, kjer bi se vijak (z običajnimi desnimi navoji) premaknil, če bi se zasukal v smeri toka.

Kot lahko vidite, sta vlogi toka in polja obrnjeni - v primerjavi s formulacijami teh pravil za primer enosmernega toka.

Magnetno polje tuljave s tokom

Tuljava izkazalo se bo, če je tesno, tuljava na tuljavo, naviti žico v dovolj dolgo spiralo (slika 5 - slika s spletnega mesta en.wikipedia.org). Tuljava ima lahko več deset, sto ali celo tisoč obratov. Tuljava se imenuje tudi solenoid.

riž. 5. Tuljava (solenoid)

Magnetno polje enega obrata, kot vemo, ni videti zelo preprosto. Polja? posamezni zavoji tuljave se prekrivajo drug na drugega in zdi se, da bi morala biti rezultat zelo zmedena slika. Vendar pa ni tako: polje dolge tuljave ima nepričakovano preprosto strukturo (slika 6).

riž. 6. polje tuljave s tokom

Na tej sliki gre tok v tuljavi v nasprotni smeri urinega kazalca, če ga gledamo z leve (to se bo zgodilo, če je na sliki 5 desni konec tuljave priključen na "plus" tokovnega vira, levi konec pa na "minus"). Vidimo, da ima magnetno polje tuljave dve značilni lastnosti.

1. V notranjosti tuljave, stran od njenih robov, je magnetno polje homogena: na vsaki točki je vektor magnetne indukcije enak po velikosti in smeri. Črte polja so vzporedne ravne črte; se upognejo le blizu robov tuljave, ko ugasnejo.

2. Zunaj tuljave je polje blizu nič. Več zavojev v tuljavi, šibkejše je polje zunaj nje.

Upoštevajte, da neskončno dolga tuljava sploh ne oddaja polja: zunaj tuljave ni magnetnega polja. Znotraj takšne tuljave je polje povsod enotno.

Vas ne spominja na nič? Tuljava je "magnetni" dvojnik kondenzatorja. Ne pozabite, da kondenzator ustvari homogeno električno polje, katerega črte so upognjene le blizu robov plošč, zunaj kondenzatorja pa je polje blizu nič; kondenzator z neskončnimi ploščami sploh ne sprosti polja in je polje v njem povsod enakomerno.

In zdaj - glavno opazovanje. Primerjajte, prosim, sliko polj magnetnega polja zunaj tuljave (slika 6) s poljskimi linijami magneta na sl. ena . To je ista stvar, kajne? In zdaj smo prišli do vprašanja, ki ste ga verjetno imeli že zdavnaj: če magnetno polje ustvarjajo tokovi in ​​deluje na tokove, kaj je potem razlog za pojav magnetnega polja v bližini trajnega magneta? Konec koncev se zdi, da ta magnet ni prevodnik s tokom!

Amperova hipoteza. Elementarni tokovi

Sprva so mislili, da je interakcija magnetov posledica posebnih magnetnih nabojev, koncentriranih na polih. Toda za razliko od elektrike nihče ni mogel izolirati magnetnega naboja; navsezadnje, kot smo že povedali, ni bilo mogoče dobiti ločeno severnega in južnega pola magneta - pola sta v magnetu vedno prisotna v parih.

Dvome o magnetnih nabojih so še poslabšale izkušnje Oersteda, ko se je izkazalo, da magnetno polje ustvarja električni tok. Poleg tega se je izkazalo, da je za kateri koli magnet mogoče izbrati prevodnik s tokom ustrezne konfiguracije, tako da polje tega prevodnika sovpada s poljem magneta.

Ampere je postavil drzno hipotezo. Ni magnetnih nabojev. Delovanje magneta je razloženo z zaprtimi električnimi tokovi v njem..

Kakšni so ti tokovi? Te elementarni tokovi krožijo znotraj atomov in molekul; povezani so s gibanjem elektronov po atomskih orbitah. Magnetno polje katerega koli telesa je sestavljeno iz magnetnih polj teh osnovnih tokov.

Elementarni tokovi so lahko naključno locirani drug glede na drugega. Nato se njihova polja medsebojno izničijo in telo ne kaže magnetnih lastnosti.

Toda če so osnovni tokovi usklajeni, se njihova polja med seboj krepijo. Telo postane magnet (slika 7; magnetno polje bo usmerjeno proti nam; proti nam bo usmerjen tudi severni pol magneta).

riž. 7. Elementarni magnetni tokovi

Amperova hipoteza o elementarnih tokovih je razjasnila lastnosti magnetov, saj segrevanje in tresenje magneta uniči razporeditev njegovih elementarnih tokov. magnetne lastnosti oslabiti. Neločljivost magnetnih polov je postala očitna: na mestu, kjer je bil magnet prerezan, dobimo enake osnovne tokove na koncih. Sposobnost telesa, da se magnetizira v magnetnem polju, je razložena z usklajeno poravnavo elementarnih tokov, ki se pravilno "obračajo" (o vrtenju krožnega toka v magnetnem polju preberite na naslednjem listu).

Amperova hipoteza se je izkazala za pravilno – pokazalo se je nadaljnji razvoj fizika. Koncept elementarnih tokov je postal sestavni del teorije atoma, ki se je razvila že v dvajsetem stoletju - skoraj sto let po Ampèrovem briljantnem ugibanju.

Že v VI stoletju. pr. na Kitajskem je bilo znano, da imajo nekatere rude sposobnost, da se pritegnejo druga drugo in pritegnejo železne predmete. Kose takšnih rud so našli v bližini mesta Magnezija v Mali Aziji, zato so dobili ime magneti.

Kakšna je interakcija med magnetom in železnimi predmeti? Spomnimo se, zakaj se elektrificirana telesa privlačijo? Ker v bližini električnega naboja nastane posebna oblika snovi – električno polje. Okoli magneta je podobna oblika snovi, vendar ima drugačno naravo izvora (navsezadnje je ruda električno nevtralna), se imenuje magnetno polje.

Za preučevanje magnetnega polja se uporabljajo ravni magneti ali magneti v obliki podkve. Določena mesta magneta imajo največji privlačen učinek, se imenujejo drogovi(sever in jug). Nasprotni magnetni poli se privlačijo, podobni pa odbijajo.

Za močnostno karakteristiko magnetnega polja uporabite vektor indukcije magnetnega polja B. Magnetno polje je grafično prikazano s pomočjo silnih linij ( črte magnetne indukcije). Vrstice so zaprte, nimajo ne začetka ne konca. Kraj, iz katerega izhajajo magnetne črte, je severni pol (sever), magnetne črte vstopijo v južni pol (južni).

Magnetno polje je mogoče narediti "vidno" z železnimi opilki.

Magnetno polje prevodnika s tokom

In zdaj, kaj smo našli Hans Christian Oersted in André Marie Ampère leta 1820. Izkazalo se je, da magnetno polje ne obstaja samo okoli magneta, ampak tudi okoli katerega koli prevodnika s tokom. Vsaka žica, na primer vrvica iz svetilke, skozi katero teče električni tok, je magnet! Žica s tokom deluje z magnetom (poskusite pripeljati kompas vanj), dve žici s tokom medsebojno delujeta.

Silne črte enosmernega magnetnega polja so krogi okoli prevodnika.

Smer vektorja magnetne indukcije

Smer magnetnega polja na določeni točki lahko definiramo kot smer, ki označuje severni pol igle kompasa, nameščene na tej točki.

Smer linij magnetne indukcije je odvisna od smeri toka v prevodniku.

Smer indukcijskega vektorja je določena s pravilom gimlet ali pravilo desno roko.

Vektor magnetne indukcije

To je vektorska količina, ki označuje delovanje sile polja.

Indukcija magnetnega polja neskončnega pravokotnega prevodnika s tokom na razdalji r od njega:

Indukcija magnetnega polja v središču tanke krožne tuljave s polmerom r:

Indukcija magnetnega polja solenoid(tuljava, katere zavoji so napajani zaporedno v eno smer):

Načelo superpozicije

Če magnetno polje na določeni točki v prostoru ustvari več virov polja, potem je magnetna indukcija vektorska vsota indukcij vsakega od polj posebej

Zemlja ni le velik negativni naboj in vir električnega polja, hkrati pa je magnetno polje našega planeta podobno polju velikanskega neposrednega magneta.

Geografski jug je blizu magnetnega severa, geografski sever pa blizu magnetnega juga. Če je kompas postavljen v zemeljsko magnetno polje, je njegova severna puščica usmerjena vzdolž črt magnetne indukcije v smeri južnega magnetnega pola, torej nam bo povedala, kje se nahaja geografski sever.

Značilni elementi zemeljskega magnetizma se sčasoma zelo počasi spreminjajo - posvetne spremembe. Vendar se občasno pojavijo magnetne nevihte, ko se zemeljsko magnetno polje več ur močno popači, nato pa se postopoma vrne na prejšnje vrednosti. Tako drastična sprememba vpliva na počutje ljudi.

Zemljino magnetno polje je "ščit", ki pokriva naš planet pred delci, ki prodirajo iz vesolja ("sončni veter"). V bližini magnetnih polov se tokovi delcev precej približajo Zemljini površini. Med močnimi sončnimi izbruhi se magnetosfera deformira in ti delci lahko preidejo v zgornje plasti atmosfere, kjer trčijo z molekulami plina in tvorijo aurore.

Delci železovega dioksida na magnetnem filmu so med postopkom snemanja dobro magnetizirani.

Maglev vlaki drsijo po površini brez trenja. Vlak lahko doseže hitrost do 650 km/h.

Delo možganov, utrip srca spremljajo električni impulzi. V tem primeru se v organih pojavi šibko magnetno polje.

Magnetno polje, kaj je to? - posebne vrste snov;
Kje obstaja? - okoli premikajočih se električnih nabojev (vključno okoli prevodnika s tokom)
Kako odkriti? - z uporabo magnetne igle (ali železnih opilkov) ali z njenim delovanjem na prevodnik s tokom.

Oerstedova izkušnja:

Magnetna igla se obrne, če električna energija začne teči skozi prevodnik. trenutno, ker Okoli prevodnika s tokom se oblikuje magnetno polje.

Interakcija dveh prevodnikov s tokom:

Vsak prevodnik s tokom ima okoli sebe svoje magnetno polje, ki deluje z neko silo na sosednji prevodnik.

Odvisno od smeri tokov se lahko prevodniki med seboj privlačijo ali odbijajo.

spomni se preteklosti študijsko leto:

MAGNETNE LINIJE (ali sicer črte magnetne indukcije)

Kako upodobiti magnetno polje? - s pomočjo magnetnih linij;
Magnetne črte, kaj je to?

To so namišljene črte, vzdolž katerih so magnetne igle nameščene v magnetnem polju. Magnetne črte lahko potegnemo skozi katero koli točko magnetnega polja, imajo smer in so vedno zaprte.

Pomislite na lansko šolsko leto:

NEHOMOGENE MAGNETNO POLJE

Značilnosti nehomogenega magnetnega polja: magnetne črte so ukrivljene; ​​gostota magnetnih črt je različna; sila, s katero magnetno polje deluje na magnetno iglo, je na različnih točkah tega polja različna po velikosti in smeri.

Kje obstaja nehomogeno magnetno polje?

Okoli ravnega vodnika s tokom;

Magnet okrog palice;

Okoli solenoida (tuljave s tokom).

HOMOGENO MAGNETNO POLJE

Značilnosti homogenega magnetnega polja: magnetne črte so vzporedne ravne črte, gostota magnetnih črt je povsod enaka; sila, s katero magnetno polje deluje na magnetno iglo, je enaka na vseh točkah tega polja v smeri velikosti.

Kje obstaja enotno magnetno polje?
- znotraj magneta palice in znotraj solenoida, če je njegova dolžina veliko večja od premera.

ZANIMIVO

Sposobnost železa in njegovih zlitin, da se močno magnetizirajo, izgine pri segrevanju na visoko temperaturo. Čisto železo izgubi to sposobnost, ko se segreje na 767 ° C.

Močni magneti, ki se uporablja v številnih sodobnih izdelkih, lahko vpliva na delovanje srčnih spodbujevalnikov in implantiranih srčnih naprav pri srčnih bolnikih. Običajni železni ali feritni magneti, ki jih zlahka ločimo po dolgočasni sivi barvi, imajo malo moči in ne skrbijo.
Vendar pa je bilo v zadnjem času zelo močni magneti- briljantne srebrne barve in predstavlja zlitino neodima, železa in bora. Magnetno polje, ki ga ustvarjajo, je zelo močno, zato se pogosto uporabljajo v računalniških diskih, slušalkah in zvočnikih, pa tudi v igračah, nakitu in celo oblačilih.

Nekoč na cestah glavnega mesta Mallorca se je pojavila francoska vojaška ladja "La Rolain". Njegovo stanje je bilo tako bedno, da je ladja sama komaj prišla do priveza.Ko so se na ladjo vkrcali francoski znanstveniki, med katerimi je bil tudi dvaindvajsetletni Arago, se je izkazalo, da je ladjo uničila strela. Medtem ko je komisija pregledovala ladjo in zmajevala z glavami ob pogledu na zgorele jambore in nadgradnje, je Arago pohitel k kompasu in videl, kar je pričakoval: igle kompasa so kazale v različne smeri ...

Leto pozneje, ko je kopal po ostankih genoveške ladje, ki je strmoglavila blizu Alžira, je Arago odkril, da so igle kompasa razmagnetizirane. Ladja se je peljala proti jugu proti skalam, ki jo je zavedel magnetni kompas, ki ga je udarila strela.

V. Kartsev. Magnet za tri tisočletja.

Magnetni kompas je bil izumljen na Kitajskem.
Že pred 4000 leti so prikolice vzele s seboj glinen lonec in "poskrbel zanj na cesti bolj kot za vse vaše drage tovore." V njej je na površini tekočine na lesenem plovcu ležal kamen, ki ljubi železo. Lahko se je obrnil in ves čas kazal na popotnike v smeri juga, kar jim je v odsotnosti sonca pomagalo iti do vodnjakov.
Na začetku naše dobe so se Kitajci naučili izdelati umetne magnete z magnetiziranjem železne igle.
In šele tisoč let pozneje so Evropejci začeli uporabljati magnetizirano iglo kompasa.

MAGNETNO POLJE ZEMLJE

Zemlja je velik trajni magnet.
Južni magnetni pol, čeprav se po zemeljskih merilih nahaja v bližini severnega geografskega pola, ju kljub temu loči približno 2000 km.
Na površini Zemlje obstajajo ozemlja, kjer je njegovo lastno magnetno polje močno izkrivljeno zaradi magnetnega polja železove rude, ki se pojavlja v plitvi globini. Eno od teh ozemelj je Kurska magnetna anomalija, ki se nahaja v regiji Kursk.

Magnetna indukcija zemeljskega magnetnega polja je le okoli 0,0004 tesle.
___

Na magnetno polje Zemlje vpliva povečana sončna aktivnost. Približno enkrat na 11,5 let se toliko poveča, da je radijska komunikacija motena, počutje ljudi in živali se poslabša, igle kompasa pa začnejo nepredvidljivo "plesati" od strani do strani. V tem primeru pravijo, da prihaja magnetna nevihta. Običajno traja od nekaj ur do nekaj dni.

Zemljino magnetno polje občasno spremeni svojo orientacijo, pri čemer povzroči tako sekularna nihanja (trajajo 5–10 tisoč let) kot tudi popolnoma preusmeritev, t.j. obračanje magnetnih polov (2–3 krat na milijon let). Na to kaže magnetno polje oddaljenih epoh, "zamrznjeno" v sedimentnih in vulkanskih kamninah. Obnašanja geomagnetnega polja ne moremo imenovati kaotičnega, sledi nekakšen "urnik".

Smer in velikost geomagnetnega polja določajo procesi, ki potekajo v Zemljinem jedru. Značilni čas obračanja polarnosti, ki ga določa notranje trdno jedro, je od 3 do 5 tisoč let, določen z zunanjim tekočim jedrom pa je približno 500 let. Ti časi lahko pojasnijo opazovano dinamiko geomagnetnega polja. Računalniško modeliranje ob upoštevanju različnih znotrajzemeljskih procesov je pokazal možnost preobrata magnetnega polja v približno 5 tisoč letih.

FOKUSI Z MAGNETIMA

"Temelj čarov ali mehanska, optična in fizična omara gospoda Gamuletskega de Colla" slavnega ruskega iluzionista Gamuletskega, ki je obstajal do leta 1842, je med drugim zaslovel tudi po tem, da se obiskovalci vzpenjajo po stopnicah, okrašeni z kandelabri in preprogami preprogami še od daleč opazili zgornja platforma stopnice, pozlačena figura angela, izdelana v naravni človeški rasti, ki je lebdela v vodoravnem položaju nad vrati pisarne, ne da bi bila obešena ali podprta. Vsak se je lahko prepričal, da figura ni imela nobenih podpor. Ko so obiskovalci vstopili na ploščad, je angel dvignil roko, prinesel rog k ustim in zaigral nanj, pri čemer je premikal prste na najbolj naraven način. Deset let, je dejal Gamuletsky, sem si prizadeval najti točko in težo magneta in železa, da bi angela obdržal v zraku. Poleg dela sem za ta čudež porabil veliko denarja.

V srednjem veku so bile tako imenovane »poslušne ribe«, narejene iz lesa, zelo pogosta iluzijska številka. Plavali so v bazenu in ubogali že najmanjši mah čarovnikove roke, zaradi česar so se premikali v najrazličnejše smeri. Skrivnost trika je bila izjemno preprosta: v rokavu čarovnika je bil skrit magnet, v glave rib pa so bili vstavljeni koščki železa.
Časovno so nam bile bližje manipulacije Angleža Jonasa. Njegova podpisna številka: Jonas je nekaj gledalcev povabil, naj uro postavijo na mizo, nakar je, ne da bi se dotaknil ure, samovoljno spremenil položaj kazalcev.
Sodobna utelešenje takšne ideje so elektromagnetne sklopke, dobro znane električarjem, s katerimi lahko vrtite naprave, ki jih od motorja loči nekakšna ovira, na primer stena.

Sredi 80-ih let 19. stoletja se je razširila govorica o znanstvenem slonu, ki ni znal le seštevati in odštevati, temveč celo množiti, deliti in izločati korenine. To je bilo storjeno na naslednji način. Trener je na primer vprašal slona: "Koliko je sedem osem?" Pred slonom je bila tabla s številkami. Po vprašanju je slon vzel kazalec in samozavestno pokazal številko 56. Na enak način sta bila izvedena delitev in ekstrakcija. kvadratni koren. Trik je bil dovolj preprost: pod vsako številko na tabli je bil skrit majhen elektromagnet. Ko je bilo slonu postavljeno vprašanje, je bil tok uporabljen na navitju magneta, ki se nahaja, kar pomeni pravilen odgovor. Železni kazalec v slonovem rilu je sam pritegnil pravo številko. Odgovor je prišel samodejno. Kljub preprostosti tega treninga skrivnosti trika dolgo ni bilo mogoče razkriti in "učeni slon" je užival izjemen uspeh.

Brez dvoma so črte magnetnega polja zdaj znane vsem. Vsaj tudi v šoli se njihova manifestacija kaže pri pouku fizike. Se spomnite, kako je učitelj pod list papirja postavil trajni magnet (ali celo dva, ki združuje orientacijo njihovih polov) in nanj nalil kovinske opilke, posnete v učilnici za delovno usposabljanje? Povsem jasno je, da je bilo treba kovino držati na pločevini, vendar je bilo opaženo nekaj čudnega - jasno so bile zarisane črte, po katerih se je vrstila žagovina. Opozorilo - ne enakomerno, ampak v črtah. To so črte magnetnega polja. Oziroma njihova manifestacija. Kaj se je potem zgodilo in kako je to mogoče razložiti?

Začnimo od daleč. Skupaj z nami v vidnem fizičnem svetu sobiva posebna vrsta snovi - magnetno polje. Zagotavlja interakcijo med premikanjem elementarni delci ali večjih teles z električni naboj ali naravni električni in niso samo med seboj povezani, ampak pogosto tudi sami ustvarjajo. Na primer, nosilec žice elektrika ustvarja magnetno polje okoli sebe. Velja tudi obratno: delovanje izmeničnih magnetnih polj na zaprto prevodno vezje povzroči gibanje nosilcev naboja v njem. Slednja lastnost se uporablja v generatorjih, ki oskrbujejo z električno energijo vse porabnike. Osupljiv primer elektromagnetnih polj je svetloba.

Silne linije magnetnega polja okoli prevodnika se vrtijo ali, kar je tudi res, je značilen usmerjen vektor magnetne indukcije. Smer vrtenja je določena s pravilom gimleta. Označene črte so dogovor, saj se polje enakomerno razprostira v vse smeri. Stvar je v tem, da ga lahko predstavimo kot neskončno število vrstic, od katerih imajo nekatere bolj izrazito napetost. Zato so nekatere "črte" jasno zarisane v in žagovine. Zanimivo je, da se silnice magnetnega polja nikoli ne prekinejo, zato je nemogoče nedvoumno reči, kje je začetek in kje konec.

V primeru trajnega magneta (ali podobnega elektromagneta) sta vedno sprejeta dva pola konvencionalna imena Sever in jug. Črte, omenjene v tem primeru, so obroči in ovali, ki povezujejo oba pola. Včasih je to opisano v smislu medsebojno delujočih monopolov, potem pa se pojavi protislovje, po katerem monopolov ni mogoče ločiti. To pomeni, da bo vsak poskus razdelitve magneta povzročil več bipolarnih delov.

Zelo zanimive so lastnosti silnih linij. O kontinuiteti smo že govorili, vendar je zmožnost ustvarjanja električnega toka v prevodniku praktičnega interesa. Pomen tega je naslednji: če prevodno vezje prečkajo črte (ali se sam prevodnik giblje v magnetnem polju), se elektronom v zunanjih orbitah atomov materiala prenese dodatna energija, kar jim omogoča začeti samostojno usmerjeno gibanje. Lahko rečemo, da se zdi, da magnetno polje "izbija" nabite delce kristalna mreža. Ta pojav je bil poimenovan elektromagnetna indukcija in je trenutno glavni način za pridobitev primarnega električna energija. Leta 1831 ga je eksperimentalno odkril angleški fizik Michael Faraday.

Proučevanje magnetnih polj se je začelo že leta 1269, ko je P. Peregrine odkril interakcijo sferičnega magneta z jeklenimi iglami. Skoraj 300 let pozneje je W. G. Colchester predlagal, da je sam ogromen magnet z dvema poloma. Nadalje so magnetne pojave preučevali tako znani znanstveniki, kot so Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein itd.

Magnetno polje - moč polje , ki deluje na premikajoče se električne naboje in na telesa s magnetno trenutek, ne glede na stanje njihovega gibanja;magnetno komponenta elektromagnetnega polja .

Črte magnetnega polja so namišljene črte, tangente na katere na vsaki točki polja sovpadajo v smeri z vektorjem magnetne indukcije.

Za magnetno polje velja načelo superpozicije: na vsaki točki v prostoru vektor magnetne indukcije B∑ → B∑→na tej točki, ki jo ustvarijo vsi viri magnetnih polj, je enaka vektorski vsoti vektorjev magnetnih indukcij bk→ Bk→na tej točki ustvarijo vsi viri magnetnih polj:

28. Biot-Savart-Laplaceov zakon. Popolna veljavna zakonodaja.

Formulacija zakona Biota Savarta Laplacea je naslednja: Ob prehodu enosmerni tok vzdolž zaprte zanke v vakuumu bo za točko na razdalji r0 od zanke magnetna indukcija imela obliko.

kjer I tok v tokokrogu

gama kontura, po kateri se izvede integracija

r0 poljubna točka

Popolna veljavna zakonodaja to je zakon, ki povezuje kroženje vektorja jakosti magnetnega polja in toka.

Kroženje vektorja jakosti magnetnega polja vzdolž vezja je enako algebraični vsoti tokov, ki jih pokriva to vezje.

29. Magnetno polje prevodnika s tokom. Magnetni moment krožnega toka.

30. Delovanje magnetnega polja na prevodnik s tokom. Amperov zakon. Interakcija tokov .

F = B I l sinα ,

kje α - kot med vektorjema magnetne indukcije in toka,B - indukcija magnetnega polja,jaz - tok v prevodniku,l - dolžina vodnika.

Interakcija tokov. Če sta v enosmerni tokokrog vključeni dve žici, potem: Tesno razmaknjeni vzporedni vodniki, povezani zaporedno, se odbijajo. Vzporedno povezani vodniki se privlačijo.

31. Delovanje električnega in magnetnega polj na gibajoči se naboj. Lorentzova sila.

Lorentzova sila - sila, s katero elektromagnetno polje po klasičnem (nekvantnem) elektrodinamika deluje na točka zaračunan delec. Včasih se Lorentzova sila imenuje sila, ki deluje na premikanje s hitrostjo napolniti samo s strani magnetno polje, pogosto polna sila - iz elektromagnetnega polja na splošno , z drugimi besedami, s strani električni in magnetno polja.

32. Delovanje magnetnega polja na snov. Dia-, para- in feromagneti. Magnetna histereza.

B= B 0 + B 1

kje B⃗ B → - indukcija magnetnega polja v snovi; B⃗ 0 B→0 - indukcija magnetnega polja v vakuumu, B⃗ 1 B→1 - magnetna indukcija polja, ki je nastala zaradi magnetizacije snovi.

Snovi, pri katerih je magnetna prepustnost nekoliko manjša od enote (μ< 1), называются diamagneti, nekoliko večja od ena (μ > 1) - paramagneti.

feromagnet - snov ali material, v katerem je opažen pojav feromagnetizem, torej pojav spontane magnetizacije pri temperaturi pod Curiejevo temperaturo.

Magnetno histereza - pojav odvisnosti vektor magnetizacija in vektor magnetno polja v zadeva ne samo od priloženo zunanji polja, ampak in od ozadje ta vzorec