Vad är en magnetfältlinje. Magnetiska fältlinjer

Ämnen ANVÄND kodifierare : interaktion av magneter, magnetfält hos en ledare med ström.

Materiens magnetiska egenskaper har varit kända för människor under lång tid. Magneter fick sitt namn från den antika staden Magnesia: ett mineral (senare kallat magnetisk järnmalm eller magnetit) var utbredd i dess närhet, vars bitar drog till sig järnföremål.

Interaktion mellan magneter

På två sidor av varje magnet finns Nordpolen och Sydpolen. Två magneter attraheras av varandra av motsatta poler och stöter bort av lika poler. Magneter kan verka på varandra även genom ett vakuum! Allt detta påminner dock om samspelet mellan elektriska laddningar interaktionen mellan magneter är inte elektrisk. Detta bevisas av följande experimentella fakta.

Den magnetiska kraften försvagas när magneten värms upp. Styrkan i interaktionen av punktladdningar beror inte på deras temperatur.

Den magnetiska kraften försvagas genom att magneten skakas. Inget liknande händer med elektriskt laddade kroppar.

Positiva elektriska laddningar kan separeras från negativa (till exempel när kroppar är elektrifierade). Men det är omöjligt att separera magnetens poler: om du skär magneten i två delar, visas poler också vid skärpunkten, och magneten bryts upp i två magneter med motsatta poler i ändarna (orienterade i exakt samma sätt som polerna på den ursprungliga magneten).

Alltså magneterna alltid bipolära, de existerar bara i formen dipoler. Isolerade magnetiska poler (s.k magnetiska monopoler- analoger av elektrisk laddning) i naturen existerar inte (i alla fall har de ännu inte upptäckts experimentellt). Detta är kanske den mest imponerande asymmetrin mellan elektricitet och magnetism.

Precis som elektriskt laddade kroppar verkar magneter på elektriska laddningar. Men magneten verkar bara på rör på sig avgift; Om laddningen är i vila i förhållande till magneten, så verkar ingen magnetisk kraft på laddningen. Tvärtom agerar ett elektrifierat organ på vilken laddning som helst, oavsett om den är i vila eller i rörelse.

Enligt moderna koncept av teorin om kortdistansverkan utförs interaktionen mellan magneter genom magnetiskt fält En magnet skapar nämligen ett magnetfält i det omgivande utrymmet, som verkar på en annan magnet och orsakar en synlig attraktion eller avstötning av dessa magneter.

Ett exempel på en magnet är magnetisk nål kompass. Med hjälp av en magnetisk nål kan man bedöma närvaron av ett magnetfält i ett givet område av rymden, liksom fältets riktning.

Vår planet Jorden är en jättemagnet. Inte långt från jordens geografiska nordpol ligger den sydliga magnetiska polen. Därför pekar den norra änden av kompassnålen, som vänder sig mot jordens sydmagnetiska pol, mot den geografiska norr. Därför uppstod faktiskt namnet "nordpolen" på magneten.

Magnetiska fältlinjer

Det elektriska fältet, minns vi, undersöks med hjälp av små testladdningar, genom den verkan på vilken man kan bedöma fältets storlek och riktning. En analog till en testladdning i fallet med ett magnetfält är en liten magnetisk nål.

Till exempel kan du få en geometrisk uppfattning om magnetfältet om du placerar i olika punkter utrymmen är mycket små kompassnålar. Erfarenheten visar att pilarna kommer att radas upp längs vissa linjer - de sk magnetiska fältlinjer. Låt oss definiera detta begrepp i formen nästa tre poäng.

1. Magnetiska fältlinjer, eller magnetiska kraftlinjer- dessa är riktade linjer i rymden som har följande egenskap: en liten kompassnål placerad vid varje punkt på en sådan linje är orienterad tangentiellt till denna linje.

2. Riktningen för den magnetiska fältlinjen är riktningen för de norra ändarna av kompassnålarna som ligger vid punkterna på denna linje.

3. Ju tjockare linjerna är, desto starkare är magnetfältet i ett givet område i rymden..

Rollen av kompassnålar kan framgångsrikt utföras av järnspån: i ett magnetfält magnetiseras små filar och beter sig exakt som magnetiska nålar.

Så, hälla järnspån runt permanentmagnet, kommer vi att se ungefär följande mönster av magnetfältslinjer (Fig. 1).

Ris. 1. Permanent magnetfält

Magnetens nordpol indikeras med blått och bokstaven ; sydpolen - i rött och bokstaven . Observera att fältlinjerna lämnar magnetens nordpol och går in i sydpolen, eftersom det är mot magnetens sydpol som kompassnålens norra ände kommer att peka.

Oersteds erfarenhet

Även om elektriska och magnetiska fenomen var kända för människor sedan antiken, inget förhållande mellan dem under en lång tid observerades inte. Under flera århundraden pågick forskningen om elektricitet och magnetism parallellt och oberoende av varandra.

Det anmärkningsvärda faktum att elektriska och magnetiska fenomen faktiskt är relaterade till varandra upptäcktes först 1820 i det berömda experimentet i Oersted.

Schemat för Oersteds experiment visas i fig. 2 (bild från rt.mipt.ru). Ovanför den magnetiska nålen (och - pilens nord- och sydpoler) finns en metallledare ansluten till en strömkälla. Om du stänger kretsen, så vänder pilen vinkelrätt mot ledaren!
Detta enkla experiment pekade direkt på förhållandet mellan elektricitet och magnetism. Experimenten som följde Oersteds erfarenhet etablerade bestämt följande mönster: magnetfältet genereras av elektriska strömmar och verkar på strömmar.

Ris. 2. Oersteds experiment

Bilden av linjerna i det magnetiska fältet som genereras av en ledare med ström beror på ledarens form.

Magnetfält för en rak tråd med ström

Magnetfältslinjerna i en rak tråd som bär ström är koncentriska cirklar. Dessa cirklars centrum ligger på tråden, och deras plan är vinkelräta mot tråden (fig. 3).

Ris. 3. Fält för en direkt ledning med ström

Det finns två alternativa regler för att bestämma riktningen för likströms magnetfältslinjer.

timvisare regel. Fältlinjerna går moturs när de ses så att strömmen flyter mot oss..

skruvregel(eller gimlet regel, eller korkskruvsregel- det är närmare någon ;-)). Fältlinjerna går där skruven (med konventionell högergänga) måste vridas för att röra sig längs gängan i strömriktningen.

Använd den regel som passar dig bäst. Det är bättre att vänja sig vid medursregeln - du kommer själv senare att se att den är mer universell och lättare att använda (och sedan komma ihåg den med tacksamhet under ditt första år när du studerar analytisk geometri).

På fig. 3, något nytt har också dykt upp: detta är en vektor, som kallas magnetfältsinduktion, eller magnetisk induktion. Den magnetiska induktionsvektorn är en analog till intensitetsvektorn elektriskt fält: Han serverar kraftkaraktäristik magnetfält, som bestämmer kraften med vilken magnetfältet verkar på rörliga laddningar.

Vi kommer att prata om krafter i ett magnetfält senare, men för nu kommer vi bara att notera att magnetfältets storlek och riktning bestäms av den magnetiska induktionsvektorn. Vid varje punkt i rymden är vektorn riktad i samma riktning som den norra änden av kompassnålen placerad vid denna punkt, nämligen tangenten till fältlinjen i riktningen för denna linje. Den magnetiska induktionen mäts i teslach(Tl).

Som i fallet med ett elektriskt fält, för induktion av ett magnetfält, superpositionsprincipen. Det ligger i det faktum att induktion av magnetiska fält skapade vid en given punkt av olika strömmar adderas vektoriellt och ger den resulterande vektorn för magnetisk induktion:.

Magnetfältet hos en spole med ström

Tänk på en cirkulär spole genom vilken en likström cirkulerar. Vi visar inte källan som skapar strömmen i figuren.

Bilden av linjerna i fältet för vår tur kommer att ha ungefär följande form (Fig. 4).

Ris. 4. Spolens fält med ström

Det blir viktigt för oss att kunna avgöra i vilket halvrum (relativt spolens plan) magnetfältet är riktat. Återigen har vi två alternativa regler.

timvisare regel. Fältlinjerna går dit och tittar varifrån strömmen verkar cirkulera moturs.

skruvregel. Fältlinjerna går dit skruven (med konventionella högergängor) skulle röra sig om den roteras i strömmens riktning.

Som du kan se är rollerna för strömmen och fältet omvända - i jämförelse med formuleringarna av dessa regler för fallet med likström.

Magnetfältet hos en spole med ström

Spole det kommer att visa sig, om det är tätt, spole till spole, linda tråden till en tillräckligt lång spiral (Fig. 5 - bild från webbplatsen en.wikipedia.org). Spolen kan ha flera tiotals, hundratals eller till och med tusentals varv. Spolen kallas också solenoid.

Ris. 5. Spole (solenoid)

Magnetfältet i ett varv ser som vi vet inte så enkelt ut. Fält? individuella varv av spolen är överlagrade på varandra, och det verkar som att resultatet borde bli en mycket förvirrande bild. Detta är dock inte fallet: fältet för en lång spole har en oväntat enkel struktur (fig. 6).

Ris. 6. spolfält med ström

I denna figur går strömmen i spolen moturs när den ses från vänster (detta kommer att hända om, i fig. 5, den högra änden av spolen är ansluten till "plus" av strömkällan, och den vänstra änden till "minus"). Vi ser att spolens magnetfält har två karakteristiska egenskaper.

1. Inuti spolen, bort från dess kanter, är magnetfältet homogen: vid varje punkt är den magnetiska induktionsvektorn densamma i storlek och riktning. Fältlinjerna är parallella räta linjer; de böjer sig bara nära spolens kanter när de går ut.

2. Utanför spolen är fältet nära noll. Ju fler varv i spolen, desto svagare är fältet utanför den.

Observera att en oändligt lång spole inte avger ett fält alls: det finns inget magnetfält utanför spolen. Inuti en sådan spole är fältet enhetligt överallt.

Påminner det dig inte om något? En spole är den "magnetiska" motsvarigheten till en kondensator. Du kommer ihåg att en kondensator skapar en homogen elektriskt fält, vars linjer är böjda endast nära kanterna på plattorna, och utanför kondensatorn är fältet nära noll; en kondensator med oändliga plattor släpper inte fältet alls, och fältet är enhetligt överallt inuti det.

Och nu - den viktigaste observationen. Jämför gärna bilden av magnetfältslinjerna utanför spolen (fig. 6) med magnetens fältlinjer i fig. ett . Det är väl samma sak? Och nu kommer vi till en fråga som du förmodligen hade för länge sedan: om ett magnetfält genereras av strömmar och verkar på strömmar, vad är då orsaken till uppkomsten av ett magnetfält nära en permanentmagnet? Denna magnet verkar trots allt inte vara en ledare med ström!

Ampères hypotes. Elementära strömmar

Först trodde man att växelverkan mellan magneter berodde på speciella magnetiska laddningar koncentrerade vid polerna. Men till skillnad från elektricitet kunde ingen isolera den magnetiska laddningen; trots allt, som vi redan har sagt, var det inte möjligt att separat erhålla magnetens nord- och sydpoler - polerna är alltid närvarande i magneten i par.

Tvivel om magnetiska laddningar förvärrades av erfarenheten av Oersted, när det visade sig att magnetfältet genereras av en elektrisk ström. Dessutom visade det sig att för vilken magnet som helst är det möjligt att välja en ledare med en ström av lämplig konfiguration, så att fältet för denna ledare sammanfaller med magnetens fält.

Ampere lade fram en djärv hypotes. Det finns inga magnetiska laddningar. En magnets verkan förklaras av slutna elektriska strömmar inuti den..

Vilka är dessa strömmar? Dessa elementära strömmar cirkulera inom atomer och molekyler; de är förknippade med elektroners rörelse i atomära banor. Magnetfältet i vilken kropp som helst består av magnetfälten för dessa elementära strömmar.

Elementära strömmar kan placeras slumpmässigt i förhållande till varandra. Då upphäver deras fält varandra, och kroppen visar inga magnetiska egenskaper.

Men om elementära strömmar är samordnade, förstärker deras fält varandra. Kroppen blir en magnet (fig. 7; magnetfältet kommer att riktas mot oss; magnetens nordpol kommer också att vara riktat mot oss).

Ris. 7. Elementära magnetströmmar

Amperes hypotes om elementära strömmar klargjorde magneternas egenskaper. Uppvärmning och skakning av en magnet förstör ordningen för dess elementära strömmar, och magnetiska egenskaper försvagas. Magnetpolernas oskiljbarhet blev uppenbar: på platsen där magneten skars får vi samma elementära strömmar i ändarna. En kropps förmåga att magnetiseras i ett magnetfält förklaras av den samordnade inriktningen av elementära strömmar som "vänder" ordentligt (läs om rotationen av en cirkulär ström i ett magnetfält i nästa blad).

Ampères hypotes visade sig vara korrekt – det visade sig ytterligare utveckling fysik. Begreppet elementära strömningar har blivit en integrerad del av teorin om atomen, utvecklad redan på 1900-talet – nästan hundra år efter Ampères lysande gissning.

Redan på VI-talet. FÖRE KRISTUS. i Kina var det känt att vissa malmer hade förmågan att attrahera varandra och attrahera järnföremål. Bitar av sådana malmer hittades nära staden Magnesia i Mindre Asien, så de fick namnet magneter.

Vad är samspelet mellan en magnet och järnföremål? Kom ihåg varför elektrifierade kroppar attraheras? Eftersom en speciell form av materia bildas nära en elektrisk laddning - ett elektriskt fält. Runt magneten finns en liknande form av materia, men den har en annan karaktär av ursprung (malmen är trots allt elektriskt neutral), den kallas magnetiskt fält.

För att studera magnetfältet används raka eller hästskoformade magneter. Vissa platser av magneten har den största attraktiva effekten, de kallas stolpar(Nord och Syd). Motsatta magnetiska poler attraherar och lika poler stöter bort.

För magnetfältets effektkarakteristik, använd magnetfältsinduktionsvektor B. Magnetfältet avbildas grafiskt med hjälp av kraftlinjer ( linjer av magnetisk induktion). Linjer är stängda, har varken början eller slut. Platsen från vilken magnetlinjerna kommer ut är nordpolen (nord), magnetlinjerna kommer in i sydpolen (söder).

Magnetfältet kan göras "synligt" med järnspån.

Magnetfältet hos en strömförande ledare

Och nu vad vi hittade Hans Christian Oersted och André Marie Ampèreår 1820. Det visar sig att ett magnetfält inte bara finns runt en magnet, utan också runt vilken ledare som helst med ström. Vilken tråd som helst, till exempel sladden från en lampa, genom vilken en elektrisk ström flyter, är en magnet! En tråd med ström interagerar med en magnet (försök att få en kompass till den), två trådar med ström interagerar med varandra.

Kraftlinjerna för likströmsmagnetfältet är cirklar runt ledaren.

Riktning för den magnetiska induktionsvektorn

Riktningen för magnetfältet vid en given punkt kan definieras som den riktning som indikerar nordpolen för en kompassnål placerad vid den punkten.

Riktningen för linjerna för magnetisk induktion beror på riktningen av strömmen i ledaren.

Induktionsvektorns riktning bestäms av regeln gimlet eller härska höger hand.

Magnetisk induktionsvektor

Detta är en vektorstorhet som kännetecknar fältets kraftverkan.

Induktion av magnetfältet hos en oändlig rätlinjig ledare med ström på ett avstånd r från den:

Magnetisk fältinduktion i mitten av en tunn cirkulär spole med radien r:

Magnetfältsinduktion solenoid(en spole vars varv aktiveras i serie i en riktning):

Superpositionsprincipen

Om magnetfältet vid en given punkt i rymden skapas av flera fältkällor, är den magnetiska induktionen vektorsumman av induktionerna av vart och ett av fälten separat

Jorden är inte bara en stor negativ laddning och en källa till ett elektriskt fält, men samtidigt liknar magnetfältet på vår planet fältet för en gigantisk direktmagnet.

Geografisk söder är nära magnetiska norr, och geografiska norr är nära magnetiska söder. Om kompassen är placerad i jordens magnetfält, är dess nordpil orienterad längs linjerna för magnetisk induktion i riktning mot den sydmagnetiska polen, det vill säga den kommer att berätta för oss var den geografiska norden är belägen.

De karakteristiska delarna av jordmagnetism förändras mycket långsamt över tiden - sekulära förändringar. Emellertid uppstår magnetiska stormar då och då, när jordens magnetfält är kraftigt förvrängt under flera timmar, och sedan gradvis återgår till sina tidigare värden. En sådan drastisk förändring påverkar människors välbefinnande.

Jordens magnetfält är en "sköld" som täcker vår planet från partiklar som tränger in från yttre rymden ("solvind"). Nära de magnetiska polerna kommer partikelflöden mycket närmare jordens yta. Under kraftiga solutbrott deformeras magnetosfären, och dessa partiklar kan passera in i atmosfärens övre skikt, där de kolliderar med gasmolekyler och bildar norrsken.

Partiklar av järndioxid på en magnetisk film magnetiseras väl under inspelningsprocessen.

Maglevtågen glider över ytan helt utan friktion. Tåget klarar hastigheter upp till 650 km/h.

Hjärnans arbete, hjärtats pulsering åtföljs av elektriska impulser. I detta fall uppstår ett svagt magnetfält i organen.

Magnetfält, vad är det? - speciell sort materia;
Var finns det? - runt rörliga elektriska laddningar (inklusive runt en strömförande ledare)
Hur upptäcker man? - med hjälp av en magnetisk nål (eller järnspån) eller genom dess inverkan på en strömförande ledare.

Oersteds erfarenhet:

Magnetnålen vrider sig om elektricitet börjar strömma genom ledaren. nuvarande, eftersom Ett magnetfält bildas runt en strömförande ledare.

Interaktion mellan två ledare med ström:

Varje strömförande ledare har ett eget magnetfält runt sig, som verkar med viss kraft på den intilliggande ledaren.

Beroende på strömmens riktning kan ledare attrahera eller stöta bort varandra.

minns det förflutna akademiskt år:

MAGNETISKA LINJER (eller andra magnetiska induktionslinjer)

Hur avbildar man ett magnetfält? - med hjälp av magnetiska linjer;
Magnetiska linjer, vad är det?

Dessa är imaginära linjer längs vilka magnetiska nålar placeras i ett magnetfält. Magnetiska linjer kan dras genom vilken punkt som helst i magnetfältet, de har en riktning och är alltid stängda.

Tänk tillbaka på förra läsåret:

INHOMOGENT MAGNETISKT FÄLT

Egenskaper för ett inhomogent magnetfält: magnetlinjerna är krökta; magnetlinjernas täthet är olika; kraften med vilken magnetfältet verkar på magnetnålen är olika vid olika punkter i detta fält i storlek och riktning.

Var finns ett inhomogent magnetfält?

Runt en rak strömförande ledare;

Runt barmagneten;

Runt solenoiden (spolar med ström).

HOMOGENT MAGNETISKT FÄLT

Egenskaper för ett homogent magnetfält: magnetiska linjer är parallella räta linjer, tätheten av magnetiska linjer är densamma överallt; kraften med vilken magnetfältet verkar på magnetnålen är densamma vid alla punkter i detta fält i magnitudriktningen.

Var finns ett enhetligt magnetfält?
- inuti stavmagneten och inuti solenoiden, om dess längd är mycket större än diametern.

INTRESSANT

Förmågan hos järn och dess legeringar att vara starkt magnetiserad försvinner vid upphettning till hög temperatur. Rent järn förlorar denna förmåga när det värms upp till 767 ° C.

Kraftfulla magneter, som används i många moderna produkter, kan påverka prestandan hos pacemakers och implanterade hjärtenheter hos hjärtpatienter. Vanliga järn- eller ferritmagneter, som lätt kan särskiljas genom sin matta grå färg, har liten styrka och är av ringa betydelse.
Men nyligen har det varit mycket starka magneter- briljant silver i färgen och representerar en legering av neodym, järn och bor. Magnetfältet de skapar är mycket starkt, varför de används flitigt i datordiskar, hörlurar och högtalare, såväl som i leksaker, smycken och till och med kläder.

Väl på vägarna i huvudstaden Mallorca dök det franska militärfartyget "La Rolain" upp. Hans tillstånd var så eländigt att fartyget knappt nådde kajplatsen på egen hand.När franska forskare, inklusive tjugotvååriga Arago, gick ombord på fartyget visade det sig att fartyget förstördes av blixten. Medan kommissionen inspekterade fartyget och skakade på huvudet vid åsynen av de brända masterna och överbyggnaderna, skyndade Arago till kompasserna och såg vad han förväntade sig: kompassnålarna pekade i olika riktningar ...

Ett år senare, när han grävde igenom resterna av ett genuesiskt skepp som hade kraschat nära Alger, upptäckte Arago att kompassnålarna hade avmagnetiserats. Fartyget var på väg söderut mot klipporna, lurat av en blixtnedslagen magnetisk kompass.

V. Kartsev. Magnet i tre årtusenden.

Den magnetiska kompassen uppfanns i Kina.
Redan för 4 000 år sedan tog husvagnarna med sig lerkruka och "tog hand om honom på vägen mer än alla dina dyra laster." I den, på ytan av vätskan på en träflotta, lägg en sten som älskar järn. Han kunde vända sig och pekade hela tiden på resenärerna i riktning mot söder, vilket i frånvaro av solen hjälpte dem att gå till brunnarna.
I början av vår tideräkning lärde sig kineserna hur man gör konstgjorda magneter genom att magnetisera en järnnål.
Och bara tusen år senare började européer använda en magnetiserad kompassnål.

JORDENS MAGNETISKA FÄLT

Jorden är en stor permanentmagnet.
Den magnetiska sydpolen, även om den ligger, med jordiska mått, nära den nordliga geografiska polen, är de ändå åtskilda med cirka 2000 km.
Det finns territorier på jordens yta där dess eget magnetfält är starkt förvrängt av magnetfältet hos järnmalmer som uppstår på ett grunt djup. Ett av dessa territorier är Kursks magnetiska anomali som ligger i Kursk-regionen.

Den magnetiska induktionen av jordens magnetfält är bara cirka 0,0004 Tesla.
___

Jordens magnetfält påverkas av ökad solaktivitet. Ungefär en gång vart 11,5 år ökar det så mycket att radiokommunikationen störs, människors och djurs välbefinnande försämras och kompassnålarna börjar "dansa" oförutsägbart från sida till sida. I det här fallet säger de att en magnetisk storm kommer. Det varar vanligtvis från flera timmar till flera dagar.

Jordens magnetfält ändrar sin orientering då och då, vilket gör både sekulära fluktuationer (varar 5–10 tusen år) och helt omorienterar, d.v.s. vända magnetiska poler (2–3 gånger per miljon år). Detta indikeras av magnetfältet från avlägsna epoker "frusna" i sedimentära och vulkaniska bergarter. Det geomagnetiska fältets beteende kan inte kallas kaotiskt, det lyder ett slags "schema".

Riktningen och storleken på det geomagnetiska fältet bestäms av de processer som äger rum i jordens kärna. Den karakteristiska polaritetsomkastningstiden som bestäms av den inre fasta kärnan är från 3 till 5 tusen år, och bestäms av den yttre flytande kärnan är cirka 500 år. Dessa tider kan förklara den observerade dynamiken i det geomagnetiska fältet. Datormodellering med hänsyn till olika inomjordiska processer visade det möjligheten av en vändning av magnetfältet om cirka 5 tusen år.

FOKUSAR MED MAGNETER

"Templet of charms, eller det mekaniska, optiska och fysiska kabinettet av Mr. Gamuletsky de Coll" av den berömde ryske illusionisten Gamuletsky, som fanns fram till 1842, blev bland annat känt för det faktum att besökare som klättrade i trappan dekorerade med kandelabrar och matta med mattor kunde fortfarande märka på långt håll toppplattform trappor, en förgylld ängelfigur, gjord i naturlig mänsklig tillväxt, som svävade i horisontellt läge ovanför kontorsdörren utan att vara upphängd eller stöttad. Alla kunde se till att figuren inte hade några stöd. När besökarna gick in på plattformen höjde ängeln sin hand, förde hornet till munnen och spelade på det och rörde sina fingrar på det mest naturliga sättet. I tio år, sa Gamuletsky, har jag arbetat med att hitta spetsen och vikten på magneten och järnet för att hålla ängeln i luften. Förutom arbetet använde jag mycket pengar för detta mirakel.

På medeltiden var den så kallade "lydiga fisken", gjord av trä, ett mycket vanligt illusionsnummer. De simmade i poolen och lydde minsta lilla vink av magikerns hand, vilket fick dem att röra sig åt alla möjliga håll. Hemligheten med tricket var extremt enkel: en magnet gömdes i trollkarlens ärm, och järnbitar sattes in i fiskens huvuden.
Närmare oss i tiden fanns engelsmannen Jonas manipulationer. Hans signaturnummer: Jonas bjöd in några tittare att lägga klockan på bordet, varefter han, utan att röra klockan, godtyckligt ändrade visarnas position.
Den moderna utföringsformen av en sådan idé är elektromagnetiska kopplingar, välkända för elektriker, med hjälp av vilka det är möjligt att rotera enheter separerade från motorn av något slags hinder, till exempel en vägg.

I mitten av 80-talet av 1800-talet svepte ett rykte om forskarelefanten, som inte bara kunde addera och subtrahera, utan även multiplicera, dividera och extrahera rötter. Detta gjordes på följande sätt. Tränaren frågade till exempel elefanten: "Vad är sju åtta?" Det fanns en tavla med siffror framför elefanten. Efter frågan tog elefanten pekaren och visade självsäkert siffran 56. På samma sätt genomfördes division och extraktion. roten ur. Tricket var tillräckligt enkelt: det fanns en liten elektromagnet gömd under varje nummer på tavlan. När elefanten fick en fråga, applicerades en ström på lindningen av en magnet placerad, vilket betyder det korrekta svaret. Järnpekaren i elefantens snabel var i sig attraherad av rätt nummer. Svaret kom automatiskt. Trots enkelheten i denna träning kunde trickets hemlighet inte redas ut på länge, och den "lärda elefanten" njöt av enorm framgång.

Utan tvekan är magnetfältslinjerna nu kända för alla. Åtminstone, även i skolan, demonstreras deras manifestation i fysiklektionerna. Kommer du ihåg hur läraren placerade en permanentmagnet (eller till och med två, som kombinerade orienteringen av deras poler) under ett pappersark, och ovanpå det hällde han metallspån tagna i arbetsrummet? Det är helt klart att metallen måste hållas på plåten, men något konstigt observerades - linjer spårades tydligt längs vilka sågspån radade sig. Lägg märke till - inte jämnt, utan i ränder. Dessa är de magnetiska fältlinjerna. Eller snarare, deras manifestation. Vad hände då och hur kan det förklaras?

Låt oss börja på långt håll. Tillsammans med oss ​​i den synliga fysiska världen samexisterar en speciell sorts materia - ett magnetfält. Det ger interaktion mellan att röra sig elementarpartiklar eller större kroppar med elektrisk laddning eller naturliga elektriska och är inte bara sammankopplade med varandra, utan genererar ofta själva. Till exempel en tråd som bär elektricitet skapar ett magnetfält runt sig. Det omvända är också sant: verkan av alternerande magnetiska fält på en sluten ledande krets skapar en rörelse av laddningsbärare i den. Den senare egenskapen används i generatorer som levererar elektrisk energi till alla konsumenter. Ett slående exempel på elektromagnetiska fält är ljus.

Magnetfältets kraftlinjer runt ledaren roterar eller, vilket också är sant, kännetecknas av en riktad magnetisk induktionsvektor. Rotationsriktningen bestäms av gimletregeln. De angivna linjerna är en konvention, eftersom fältet sprids jämnt i alla riktningar. Saken är att den kan representeras som ett oändligt antal linjer, av vilka några har en mer uttalad spänning. Det är därför vissa "linjer" är tydligt spårade i och sågspån. Intressant nog är magnetfältets kraftlinjer aldrig avbrutna, så det är omöjligt att entydigt säga var början är och var slutet är.

Vid permanentmagnet (eller liknande elektromagnet) är det alltid två poler som har tagit emot konventionella namn Norr och söder. Linjerna som nämns i detta fall är ringar och ovaler som förbinder båda polerna. Ibland beskrivs detta i termer av samverkande monopoler, men då uppstår en motsägelse, enligt vilken monopolerna inte kan separeras. Det vill säga att varje försök att dela magneten kommer att resultera i flera bipolära delar.

Av stort intresse är egenskaperna hos kraftlinjer. Vi har redan pratat om kontinuitet, men möjligheten att skapa en elektrisk ström i en ledare är av praktiskt intresse. Innebörden av detta är följande: om den ledande kretsen korsas av linjer (eller själva ledaren rör sig i ett magnetiskt fält), så tilldelas ytterligare energi till elektronerna i de yttre banorna av materialets atomer, vilket tillåter dem att börja oberoende riktad rörelse. Man kan säga att magnetfältet verkar "slå ut" laddade partiklar från kristallgitter. Detta fenomen har fått ett namn elektromagnetisk induktion och är för närvarande det huvudsakliga sättet att få primär elektrisk energi. Den upptäcktes experimentellt 1831 av den engelske fysikern Michael Faraday.

Studiet av magnetfält började redan 1269, när P. Peregrine upptäckte samspelet mellan en sfärisk magnet och stålnålar. Nästan 300 år senare föreslog W. G. Colchester att han själv var en enorm magnet med två poler. Vidare studerades magnetiska fenomen av sådana kända forskare som Lorentz, Maxwell, Ampère, Einstein, etc.

Ett magnetfält - kraft fält , som verkar på rörliga elektriska laddningar och på kroppar med magnetisk ögonblick, oavsett tillståndet i deras rörelse;magnetisk komponent av den elektromagnetiska fält .

De magnetiska fältlinjerna är imaginära linjer, vars tangenter vid varje punkt av fältet sammanfaller i riktning med den magnetiska induktionsvektorn.

För ett magnetfält är superpositionsprincipen giltig: vid varje punkt i rymden, vektorn för magnetisk induktion B∑ → B∑→skapad vid denna punkt av alla källor till magnetfält är lika med vektorsumman av de magnetiska induktionsvektorerna bk→ Bk→skapas vid denna tidpunkt av alla källor till magnetiska fält:

28. Lagen om Biot-Savart-Laplace. Fullständig gällande lag.

Formuleringen av Biot Savart Laplaces lag är följande: När man passerar likström längs en sluten slinga i vakuum, för en punkt på ett avstånd r0 från slingan, kommer den magnetiska induktionen att ha formen.

där jag ström i kretsen

gammakontur längs vilken integrationen utförs

r0 godtycklig punkt

Fullständig gällande lag detta är lagen som relaterar cirkulationen av magnetfältstyrkevektorn och strömmen.

Cirkulationen av magnetfältstyrkevektorn längs kretsen är lika med den algebraiska summan av strömmarna som täcks av denna krets.

29. Magnetfält för en ledare med ström. Magnetiskt moment av cirkulär ström.

30. Verkan av ett magnetfält på en ledare med ström. Amperes lag. Interaktion mellan strömmar .

F = B Il sinα ,

var α - vinkeln mellan vektorerna för magnetisk induktion och ström,B - magnetfältsinduktion,jag - ström i ledaren,l - ledarens längd.

Interaktion mellan strömmar. Om två ledningar ingår i DC-kretsen, då: Tätt åtskilda parallella ledare kopplade i serie stöter bort varandra. Ledare som är parallellkopplade attraherar varandra.

31. Verkan av elektriska och magnetiska fält på en rörlig laddning. Lorentz kraft.

Lorentz kraft - styrka, med vilken elektromagnetiskt fält enligt det klassiska (icke-kvantum) elektrodynamik agerar på punkt laddad partikel. Ibland kallas Lorentz-kraften den kraft som verkar på en rörelse med en hastighet avgift bara från sidan magnetiskt fält, ofta den fulla kraften - från det elektromagnetiska fältet i allmänhet , med andra ord från sidan elektrisk och magnetisk fält.

32. Ett magnetfälts verkan på materia. Dia-, para- och ferromagneter. Magnetisk hysteres.

B= B 0 + B 1

var B⃗ B → - magnetfältsinduktion i materia; B⃗ 0 B→0 - magnetfältsinduktion i vakuum, B⃗ 1 B→1 - magnetisk induktion av fältet som uppstod på grund av ämnets magnetisering.

Ämnen för vilka den magnetiska permeabiliteten är något mindre än 1 (μ< 1), называются diamagneter, något större än en (μ > 1) - paramagneter.

ferromagnet - ämnet eller materialet i vilket fenomenet observeras ferromagnetismd.v.s. uppkomsten av spontan magnetisering vid en temperatur under Curie-temperaturen.

Magnetisk hysteres - fenomen beroenden vektor magnetisering och vektor magnetisk fält i ämne inte endast från bifogad extern fält, men och från bakgrund detta prov