Що таке силова лінія магнітного поля? Лінії магнітного поля

Теми кодифікатора ЄДІ : взаємодія магнітів, магнітне поле провідника зі струмом

Магнітні властивості речовини відомі людям давно. Магніти отримали свою назву від античного міста Магнесія: на його околицях був розповсюджений мінерал (названий згодом магнітним залізняком або магнетитом), шматки якого притягували залізні предмети.

Взаємодія магнітів

На двох сторонах кожного магніту розташовані північний полюсі Південний полюс. Два магніти притягуються одна до одної різноіменними полюсами і відштовхуються однойменними. Магніти можуть діяти один на одного навіть крізь вакуум! Все це нагадує взаємодію електричних зарядів, проте взаємодія магнітів не є електричною. Про це свідчать такі досвідчені факти.

Магнітна сила слабшає під час нагрівання магніту. Сила ж взаємодії точкових зарядів не залежить від їхньої температури.

Магнітна сила слабшає, якщо трясти магніт. Нічого подібного з електрично зарядженими тілами не відбувається.

Позитивні електричні заряди можна відокремити від негативних (наприклад, при електризації тіл). А ось розділити полюси магніту не виходить: якщо розрізати магніт на дві частини, то в місці розрізу також виникають полюси, і магніт розпадається на два магніти з різноіменними полюсами на кінцях (орієнтованих так само, як і полюси вихідного магніту).

Таким чином, магніти завждидвополюсні, вони існують лише у вигляді диполів. Ізольованих магнітних полюсів (так званих магнітних монополів- аналогів електричного заряду) у природі не існує (принаймні, експериментально вони поки не виявлені). Це, мабуть, найвражаюча асиметрія між електрикою та магнетизмом.

Як і електрично заряджені тіла, магніти діють електричні заряди. Однак магніт діє тільки на рухаєтьсязаряд; якщо заряд спочиває щодо магніту, то дії магнітної сили на заряд не спостерігається. Навпаки, на електризоване тіло діє будь-який заряд, незалежно від цього, лежить він чи рухається.

За сучасними уявленнями теорії близькодії, взаємодія магнітів здійснюється за допомогою магнітного поля .А саме, магніт створює в навколишньому просторі магнітне поле, яке діє на інший магніт і викликає видиме тяжіння чи відштовхування цих магнітів.

Прикладом магніту є магнітна стрілкакомпасу. За допомогою магнітної стрілки можна судити про наявність магнітного поля в даній області простору, а також напрям поля.

Наша планета Земля є величезним магнітом. Неподалік північного географічного полюса Землі розташований південний магнітний полюс. Тому північний кінець стрілки компаса, повертаючись до південного магнітного полюса Землі, вказує на географічну північ. Звідси, власне, і виникла назва "північний полюс" магніту.

Лінії магнітного поля

Електричне поле, нагадаємо, досліджується за допомогою маленьких пробних зарядів, по дії на які можна судити про величину та напрямок поля. Аналогом пробного заряду у разі магнітного поля є невелика магнітна стрілка.

Наприклад, можна отримати деяке геометричне уявлення про магнітне поле, якщо розмістити в різних точкахпростору дуже маленькі компас стрілки. Досвід показує, що стрілки вишикуються вздовж певних ліній -так званих ліній магнітного поля. Дамо визначення цього поняття у вигляді наступних трьохпунктів.

1. Лінії магнітного поля, або магнітні силові лінії- це спрямовані лінії у просторі, що мають таку властивість: маленька стрілка компаса, поміщена в кожній точці такої лінії, орієнтується по дотичній до цієї лінії.

2. Напрямком лінії магнітного поля вважається напрямок північних кінців стрілок компаса, розташованих у точках даної лінії.

3. Чим густіше йдуть лінії, тим сильніше магнітне поле в цій галузі простору.

Роль стрілок компаса з успіхом можуть виконувати залізну тирсу: у магнітному полі маленька тирса намагнічується і поводяться точно як магнітні стрілки.

Так, насипавши залізної тирси навколо постійного магніту, ми побачимо приблизно наступну картину ліній магнітного поля (рис. 1).

Рис. 1. Поле постійного магніту

Північний полюс магніту позначається синім кольором та літерою; південний полюс - червоним кольором та літерою. Зверніть увагу, що лінії поля виходять із північного полюса магніту і входять до південного полюса: адже саме до південного полюса магніту буде спрямований північний кінець стрілки компаса.

Досвід Ерстеда

Незважаючи на те, що електричні та магнітні явищабули відомі людям ще з античності, жодного взаємозв'язку між ними довгий часне спостерігалося. Протягом кількох століть дослідження електрики та магнетизму йшли паралельно та незалежно один від одного.

Той чудовий факт, що електричні та магнітні явища насправді пов'язані один з одним, був уперше виявлений у 1820 році – у знаменитому досвіді Ерстеда.

Схема досвіду Ерстеда показано на рис. 2 (зображення із сайту rt.mipt.ru). Над магнітною стрілкою (і - північний та південний полюси стрілки) розташований металевий провідник, підключений до джерела струму. Якщо замкнути ланцюг, то стрілка повертається перпендикулярно до провідника!
Цей простий досвід прямо вказав на взаємозв'язок електрики та магнетизму. Експерименти, що пішли за досвідом Ерстеда, твердо встановили наступну закономірність: магнітне поле породжується електричними струмами і діє струмами.

Рис. 2. Досвід Ерстеда

Картина ліній магнітного поля, породженого провідником із струмом, залежить від форми провідника.

Магнітне поле прямого дроту зі струмом

Лінії магнітного поля прямолінійного дроту зі струмом є концентричними колами. Центри цих кіл лежать на дроті, які площини перпендикулярні дроту (рис. 3 ).

Рис. 3. Поле прямого дроту зі струмом

Для визначення напрямку ліній магнітного поля прямого струму існують два альтернативні правила.

Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть проти годинникової стрілки, якщо дивитися так, щоб струм тек на нас.

Правило гвинта(або правило буравчика, або правило штопора- це вже кому що ближче; -)). Лінії поля йдуть туди, куди треба обертати гвинт (зі звичайним правим різьбленням), щоб він рухався по різьблення у напрямку струму.

Користуйтеся тим правилом, яке вам більше до вподоби. Краще звикнути до правила годинникової стрілки - ви самі згодом переконаєтеся, що воно більш універсальне і ним простіше користуватися (а потім з подякою згадайте його на першому курсі, коли вивчатимете аналітичну геометрію).

На рис. 3 з'явилося і щось нове: це вектор , який називається індукцією магнітного поля, або магнітною індукцією. Вектор магнітної індукції є аналогом вектора напруги. електричного поля: він служить силовою характеристикоюмагнітного поля, визначаючи силу, з якою магнітне поле діє на заряди, що рухаються.

Про сили в магнітному полі ми поговоримо пізніше, а поки що відзначимо лише, що величина та напрямок магнітного поля визначається вектором магнітної індукції. У кожній точці простору вектор спрямований туди ж, куди і північний кінець стрілки компаса, поміщеної в цю точку, а саме по лінії до лінії поля в напрямку цієї лінії. Вимірюється магнітна індукція в теслах(Тл).

Як і у випадку електричного поля, для індукції магнітного поля справедливо принцип суперпозиції. Він у тому, що індукції магнітних полів , створюваних у цій точці різними струмами, складаються векторно і дають результуючий вектор магнітної індукції:.

Магнітне поле витка зі струмом

Розглянемо круговий виток, яким циркулює постійний струм . Джерело, що створює струм, ми малюнку не показуємо.

Картина ліній поля нашого витка матиме приблизно такий вигляд (рис. 4).

Рис. 4. Поле витка зі струмом

Нам буде важливо вміти визначати, до якого напівпростору (щодо площини витка) спрямоване магнітне поле. Знову маємо два альтернативні правила.

Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть туди, дивлячись звідки струм здається циркулюючим проти годинникової стрілки.

Правило гвинта. Лінії поля йдуть туди, куди переміщатиметься гвинт (зі звичайним правим різьбленням), якщо обертати його в напрямку струму.

Як бачите, струм і поле змінюються ролями - у порівнянні з формулюваннями цих правил для прямого струму.

Магнітне поле котушки зі струмом

Котушкавийде, якщо щільно, виток до витка, намотати провід досить довгу спіраль (рис. 5 - зображення з сайту en.wikipedia.org). У котушці може бути кілька десятків, сотень чи навіть тисяч витків. Котушка називається ще соленоїдом.

Рис. 5. Котушка (соленоїд)

Магнітне поле одного витка, як ми знаємо, виглядає не дуже просто. Поля? окремих витків котушки накладаються один на одного, і, здавалося б, в результаті повинна вийти зовсім заплутана картина. Однак це не так: поле довгої котушки має несподівано просту структуру (рис. 6).

Рис. 6. поле котушки зі струмом

На цьому малюнку струм у котушці йде проти годинникової стрілки, якщо дивитися зліва (так буде, якщо на рис. 5 правий кінець котушки підключити до плюса джерела струму, а лівий кінець - до мінуса). Ми бачимо, що магнітне поле котушки має дві характерні властивості.

1. Усередині котушки далеко від її країв магнітне поле є однорідним: у кожній точці вектор магнітної індукції однаковий за величиною та напрямком. Лінії поля – паралельні прямі; вони викривляються лише поблизу країв котушки, коли виходять назовні.

2. Поза котушки поле близько до нуля. Чим більше витків у котушці - тим слабше поле зовні.

Зауважимо, що нескінченно довга котушка взагалі не випускає поле назовні: поза котушкам магнітне поле відсутнє. Усередині такої котушки поле усюди є однорідним.

Нічого не нагадує? Котушка є "магнітним" аналогом конденсатора. Ви ж пам'ятаєте, що конденсатор створює в собі однорідне електричне полелінії якого викривляються лише поблизу країв пластин, а поза конденсатором поле близько до нуля; конденсатор із нескінченними обкладками взагалі не випускає поле назовні, а всюди всередині нього поле однорідне.

А тепер – головне спостереження. Зіставте, будь ласка, картину ліній магнітного поля поза котушки (рис. 6) з лініями поля магніту на рис. 1 . Одне й те саме, чи не так? І ось ми підходимо до питання, яке, ймовірно, у вас вже давно виникло: якщо магнітне поле породжується струмами і діє на струми, то яка причина виникнення магнітного поля поблизу постійного магніту? Адже цей магніт начебто не є провідником зі струмом!

Гіпотеза Ампера. Елементарні струми

Спочатку вважали, що взаємодія магнітів пояснюється спеціальними магнітними зарядами, зосередженими на полюсах. Але, на відміну електрики, ніхто було ізолювати магнітний заряд; адже, як ми вже казали, не вдавалося отримати окремо північний і південний полюс магніту - полюси завжди присутні у магніті парами.

Сумніви щодо магнітних набоїв посилив досвід Ерстеда, коли з'ясувалося, що магнітне поле породжується електричним струмом. Більш того, виявилося, що для будь-якого магніту можна підібрати провідник зі струмом відповідної конфігурації, такий, що поле цього провідника збігається з полем магніту.

Ампер висунув сміливу гіпотезу. Немає жодних магнітних зарядів. Дія магніту пояснюється замкнутими електричними струмами всередині нього.

Що це за струми? Ці елементарні струмициркулюють усередині атомів та молекул; вони пов'язані з рухом електронів за атомними орбітами. Магнітне поле будь-якого тіла складається з магнітних полів цих елементарних струмів.

Елементарні струми можуть бути безладно розташовані один щодо одного. Тоді їхні поля взаємно погашаються, і тіло не виявляє магнітних властивостей.

Але якщо елементарні струми розташовані узгоджено, їх поля, складаючи, посилюють одне одного. Тіло стає магнітом (рис. 7; магніте поле буде спрямоване на нас; також на нас буде спрямований і північний полюс магніту).

Рис. 7. Елементарні струми магніту

Гіпотеза Ампера про елементарні струми прояснила властивості магнітів. Нагрівання та тряска магніту руйнують порядок розташування його елементарних струмів, та магнітні властивостіслабшають. Нероздільність полюсів магніту стала очевидною: у місці розрізу магніту ми отримуємо самі елементарні струми на торцях. Здатність тіла намагнічуватися в магнітному полі пояснюється узгодженим вибудовуванням елементарних струмів, що «повертаються» належним чином (про поворот кругового струму в магнітному полі читайте в наступному листку).

Гіпотеза Ампера виявилася справедливою – це показало подальший розвитокфізики. Уявлення про елементарні струми стали невід'ємною частиною теорії атома, розробленої вже у ХХ столітті – майже через сто років після геніального припущення Ампера.

Вже у VI ст. до н.е. в Китаї було відомо, що деякі руди мають здатність притягатися один до одного і притягувати залізні предмети. Шматки таких руд було знайдено біля міста Магнесії у Малій Азії, тому вони отримали назву магнітів.

Через що взаємодіють магніт та залізні предмети? Згадаймо, чому притягуються наелектризовані тіла? Тому що біля електричного заряду утворюється своєрідна форма матерії – електричне поле. Навколо магніту існує подібна форма матерії, але має іншу природу походження (адже руда електрично нейтральна), її називають магнітним полем.

Для вивчення магнітного поля використовують прямий або підковоподібний магніти. Певні місця магніту мають найбільшу притягуючу дію, їх називають полюсами(північний та південний). Різноіменні магнітні полюси притягуються, а однойменні відштовхуються.

Для силової характеристики магнітного поля використовують вектор індукції магнітного поля B. Магнітне поле графічно зображують за допомогою силових ліній. лінії магнітної індукції). Лінії є замкнутими, немає ні початку, ні кінця. Місце, з якого виходять магнітні лінії – північний полюс (North), входять магнітні лінії у південний полюс (South).

Магнітне поле можна зробити "видимим" за допомогою залізної тирси.

Магнітне поле провідника зі струмом

А тепер про те, що виявили Ханс Крістіан Ерстеді Андре Марі Амперв 1820 р. виявляється, магнітне полі існує як навколо магніту, а й будь-якого провідника зі струмом. Будь-який провід, наприклад, шнур від лампи, яким протікає електричний струм , є магнітом! Провід зі струмом взаємодіє з магнітом (спробуйте піднести до нього компас), два дроти зі струмом взаємодіють один з одним.

Силові лінії магнітного поля прямого струму – це кола навколо провідника.

Напрямок вектора магнітної індукції

Напрямок магнітного поля в даній точці можна визначити як напрямок, який вказує північний полюс стрілки компаса, вміщеного в цю точку.

Напрямок ліній магнітної індукції залежить від напрямку струму у провіднику.

Визначається напрямок вектора індукції за правилом буравчикаабо правилу правої руки.

Вектор магнітної індукції

Це векторна величина, що характеризує силову дію поля.

Індукція магнітного поля нескінченного прямолінійного провідника зі струмом на відстані r від нього:

Індукція магнітного поля у центрі тонкого кругового витка радіусу r:

Індукція магнітного поля соленоїда(котушка, витки якої послідовно обходяться струмом в одному напрямку):

Принцип суперпозиції

Якщо магнітне поле у ​​цій точці простору створюється декількома джерелами поля, то магнітна індукція - векторна сума індукцій кожного з полів окремо

Земля є не тільки великим негативним зарядом і джерелом електричного поля, але в той же час магнітне поле нашої планети подібне до поля прямого магніту гігантських розмірів.

Географічний південь знаходиться неподалік магнітної півночі, а географічна північ наближена до магнітного півдня. Якщо компас розмістити в магнітному полі Землі, то його північна стрілка орієнтується вздовж ліній магнітної індукції у напрямку південного магнітного полюса, тобто вкаже нам, де розташована географічна північ.

Характерні елементи земного магнетизму дуже повільно змінюються з часом. вікові зміни. Однак іноді відбуваються магнітні бурі, коли протягом декількох годин магнітне поле Землі сильно спотворюється, а потім поступово повертається до колишніх значень. Така різка зміна впливає самопочуття людей.

Магнітне поле Землі є "щитом", що прикриває нашу планету від частинок, що проникають із космосу ("сонячного вітру"). Поблизу магнітних полюсів потоки частинок підходять набагато ближче до Землі. При сильних сонячних спалахах магнітосфера деформується, і ці частинки можуть переходити у верхні шари атмосфери, де стикаються з молекулами газу, утворюються полярні сяйва.

Частинки діоксиду заліза на магнітній плівці добре намагнічуються у процесі запису.

Поїзди на магнітній подушці ковзають над поверхнею без тертя. Потяг здатний розвивати швидкість до 650 км/год.

Робота мозку, пульсація серця супроводжується електричними імпульсами. При цьому в органах виникає слабке магнітне поле.

Магнітне поле, що це? - особливий видматерії;
Де є? - навколо електричних зарядів, що рухаються (у тому числі навколо провідника зі струмом)
Як виявити? - за допомогою магнітної стрілки (або залізної тирси) або за його дією на провідник зі струмом.

Досвід Ерстеда:

Магнітна стрілка повертається, якщо по провіднику починає протікати ел. Струм, т.к. навколо провідника зі струмом утворюється магнітне поле.

Взаємодія двох провідників із струмом:

Кожен провідник зі струмом має навколо себе власне магнітне поле, яке з деякою силою діє сусідній провідник.

Залежно від напряму струмів провідники можуть притягатися чи відштовхуватися друг від друга.

Згадай минуле навчальний рік:

МАГНІТНІ ЛІНІЇ (або інакше лінії магнітної індукції)

Як зобразити магнітне поле? - за допомогою магнітних ліній;
Магнітні лінії, що це таке?

Це уявні лінії, вздовж яких розташовуються магнітні стрілки, вміщені в магнітне поле. Магнітні лінії можна провести через будь-яку точку магнітного поля, вони мають напрямок і завжди замкнуті.

Згадай минулий навчальний рік:

НЕОДНОРІДНЕ МАГНІТНЕ ПОЛЕ

Характеристика неоднорідного магнітного поля: магнітні лінії викривлені; густота магнітних ліній різна;

Де існує неоднорідне магнітне поле?

Навколо прямого провідника зі струмом;

Навколо смугового магніту;

Навколо соленоїда (котушки зі струмом).

ОДНОРІДНЕ МАГНІТНЕ ПОЛЕ

Характеристика однорідного магнітного поля: магнітні лінії паралельні прямі; густота магнітних ліній скрізь однакова; сила, з якою магнітне поле діє магнітну стрілку, динакова в усіх точках цього поля за величиною напрямку.

Де існує однорідне магнітне поле?
- усередині смугового магніту і всередині соленоїда, якщо його довжина набагато більша, ніж діаметр.

ЦІКАВО

Здатність заліза та його сплавів сильно намагнічуватись зникає при нагріванні до високої температури. Чисте залізо втрачає таку здатність під час нагрівання до 767 °С.

Потужні магніти, що використовуються у багатьох сучасних товарах, здатні впливати на роботу електронних стимуляторів серця та вживлених серцевих пристроїв у кардіологічних пацієнтів. Звичайні залізні або феритові магніти, які легко відрізнити по тьмяно-сірому забарвленню, мають невелику силу і практично не викликають занепокоєнь.
Однак нещодавно з'явилися дуже сильні магніти- блискуче-сріблясті за кольором і сплав неодиму, заліза і бору. Створюване ними магнітне поле дуже сильне, завдяки чому вони широко застосовуються в комп'ютерних дисках, навушниках і динаміках, а також іграшках, прикрасах і навіть одязі.

Якось на рейді головного міста Майорки з'явилося французьке військове судно "Ля-Ролейн". Стан його був настільки жалюгідним, що корабель ледве дійшов своїм ходом до причалу. Коли на борт судна зійшли французькі вчені, в тому числі двадцяти дворічний Араго, з'ясувалося, що корабель був зруйнований блискавкою. Поки комісія оглядала судно, похитуючи головами побачивши щогли і надбудови, що обгоріли, Араго поспішив до компасів і побачив те, що очікував: стрілки компасів вказували в різні боки...

Через рік, копаючись в останках розбитого поблизу Алжиру генуезького судна, Араго виявив, що стрілки компасів були розмагнічені. . Корабель йшов на південь, об скелі, обдурений ураженим блискавкою магнітним компасом.

В. Карцев. Магніт за три тисячоліття.

Магнітний компас був винайдений у Китаї.
Вже 4000 років тому караванщики брали із собою глиняний горщикі "берегли його в дорозі більше всіх своїх дорогих вантажів". У ньому на поверхні рідини на дерев'яному поплавці лежав камінь, що любив залізо. Він міг повертатися і весь час вказував мандрівникам у бік півдня, що за відсутності Сонця допомагало їм виходити до колодязів.
На початку нашої ери китайці навчилися виготовляти штучні магніти, намагнічуючи металеву голку.
І лише за тисячу років намагнічену голку для компаса стали застосовувати європейці.

МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛІ

Земля – це великий постійний магніт.
Південний магнітний полюс, хоч і розташований, за земними мірками, поблизу Північного географічного полюса, їх розділяють близько 2000 км.
На поверхні Землі є території, де її власне магнітне поле сильно спотворене магнітним полем залізняку, що залягають на невеликій глибині. Однією з таких територій є Курська магнітна аномалія, розташована в Курській області.

Магнітна індукція магнітного поля Землі складає всього близько 0,0004 Тесла.
___

На магнітне поле Землі впливає підвищена сонячна активність. Приблизно один раз на кожні 11.5 років вона зростає настільки, що порушується радіозв'язок, погіршується самопочуття людей і тварин, а стрілки компасів починають непередбачено "танцювати" з боку в бік. У такому разі кажуть, що настає магнітна буря. Зазвичай вона триває від кількох годин до кількох діб.

Магнітне поле Землі іноді змінює свою орієнтацію, роблячи і вікові коливання (тривалістю 5–10 тис. років), і повністю переорієнтуючись, тобто. міняючи місцями магнітні полюси (2-3 рази за мільйон років). На це вказують «вморожене» в осадові та вулканічні породи магнітне поле віддалених епох. Поведінка геомагнітного поля не можна назвати хаотичним, воно підпорядковується своєрідному «розкладу».

Напрямок і величина геомагнітного поля задаються процесами, що у ядрі Землі. Характерний час переполюсування, який визначається внутрішнім твердим ядром, становить від 3 до 5 тис. років, а визначається зовнішнім рідким ядром – близько 500 років. Цими часами може пояснюватися спостерігається динаміка геомагнітного поля. Комп'ютерне моделюванняз урахуванням різних внутрішньоземних процесів показало можливість переполюсовування магнітного поля приблизно за 5 тис. років.

ФОКУСИ З МАГНІТАМИ

"Храм зачарувань, або механічний, оптичний і фізичний кабінет м. Гамулецького де Колла" відомого російського ілюзіоніста Гамулецького, який проіснував до 1842 року, прославився також тим, що відвідувачі, що піднімалися по прикрашеній канделябрами і застелених килимами. верхньому майданчикусходи золочену фігуру ангела, виконану в натуральний людський зріст, яка ширяла в горизонтальному положенні над дверима кабінету, не будучи підвішена, ані оперта. У тому, що фігура не мала жодних підпірок, міг переконатись кожен охочий. Коли відвідувачі вступали на майданчик, ангел піднімав руку, підносив до рота валторну і грав на ньому, ворушачи пальцями природним чином. Десять років - говорив Гамулецький, - я трудився, щоб знайти точку та вагу магніту та заліза, щоб утримати ангела у повітрі. Крім праць чимало і коштів я вжив на це диво».

У середні віки дуже поширеним ілюзійним номером були так звані "слухняні риби", що виготовлялися з дерева. Вони плавали в басейні і корилися найменшому помаху руки фокусника, який змушував їх рухатися у всіляких напрямках. Секрет фокусу був надзвичайно простий: у рукаві у фокусника був захований магніт, а голови риб вставлені шматочки заліза.
Ближчими до нас за часом були маніпуляції англійця Джонаса. Його коронний номер: Джонас пропонував деяким глядачам покласти годинник на стіл, після чого він, не торкаючись годин, довільно змінював положення стрілок.
Сучасним втіленням такої ідеї є добре відомі електрикам електромагнітні муфти, за допомогою яких можна обертати пристрої, відокремлені від двигуна якоюсь перешкодою, наприклад, стіною.

У середині 80-х років 19 століття промайнула чутка про вченого слона, який умів не тільки складати і віднімати, але навіть множити, ділити і добувати коріння. Робилося це в такий спосіб. Дресирувальник, наприклад, питав слона: "Скільки буде сім вісім?" Перед слоном стояла дошка із цифрами. Після питання слон брав указку і впевнено показував цифру 56. Так само робилося розподіл і витяг квадратного кореня. Фокус був досить простий: під кожною цифрою на дошці захований невеликий електромагніт. Коли слону ставилося питання, в обмотку магніту, розташованого що означає правильну відповідь, подавався струм. Залізна указка у хоботі слона сама притягувалась до правильної цифри. Відповідь виходила автоматично. Незважаючи на всю простоту цього дресирування, секрет фокусу довгий час не могли розгадати, і "вчений слон" мав величезний успіх.

Безперечно, силові лінії магнітного поля зараз відомі всім. Принаймні ще в школі їх прояв демонструють на уроках фізики. Пам'ятаєте, як вчитель під аркушем паперу розміщував постійний магніт (або навіть два, комбінуючи орієнтованість їх полюсів), а зверху насипала металева тирса, взята в кабінеті трудового навчання? Цілком зрозуміло, що метал повинен був утримуватися на аркуші, проте спостерігалося щось дивне - чітко простежувалися лінії, вздовж яких вишиковувалися тирса. Зауважте - не поступово, а смугами. Це силові лінії магнітного поля. Вірніше, їхній прояв. Що ж тоді відбувалося і як можна пояснити?

Почнемо здалеку. Разом з нами у видимому фізичному світі співіснує особливий вид матерії - магнітне поле. Воно забезпечує взаємодію рухомих елементарних частинокабо більших тіл, що володіють електричним зарядомабо природним Електричні і не тільки взаємопов'язані один з одним, а й часто породжують самі себе. Наприклад, провід, яким протікає електричний струмстворює навколо себе лінії магнітного поля. Вірно і зворотне: вплив змінних магнітних полів на замкнутий провідний контур створює у ньому рух носіїв заряду. Остання властивість застосовується у генераторах, що постачають електричну енергію всім споживачам. Яскравий приклад електромагнітних полів – світло.

Силові лінії магнітного поля навколо провідника обертаються або, що також правильно, характеризуються направленим вектором магнітної індукції. Напрямок обертання визначають за правилом буравчика. Вказані лінії - умовність, оскільки поле поширюється поступово на всі боки. Вся справа в тому, що воно може бути представлене у вигляді нескінченної кількості ліній, деякі з яких мають більш яскраво виражену напруженість. Саме тому і тирсою чітко простежуються деякі «лінії». Що цікаво, силові лінії магнітного поля ніколи не перериваються, тому не можна однозначно сказати де початок, а де кінець.

У разі постійного магніту (або подібного до нього електромагніту), завжди є два полюси, що отримали умовні назвиПівнічного та Південного. Згадані лінії в цьому випадку - це кільця та овали, що з'єднують обидва полюси. Іноді це описується з погляду взаємодіючих монополів, проте виникає протиріччя, за яким не можна розділити монополя. Тобто будь-яка спроба розподілу магніту призведе до появи кількох двополюсних частин.

Величезний інтерес представляють властивості силових ліній. Про безперервність ми вже говорили, проте практичний інтерес становить здатність створювати у провіднику наслідком якої є електричний струм. Сенс цього полягає в наступному: якщо провідний контур перетинають лінії (або сам провідник рухається в магнітному полі), то електронам на зовнішніх орбітах атомів матеріалу повідомляється додаткова енергія, що дозволяє їм починати самостійний спрямований рух. Можна сказати, що магнітне поле ніби «вибиває» заряджені частки. кристалічних ґрат. Це явище отримало назву електромагнітної індукціїі зараз є основним способом отримання первинної електричної енергії. Воно було відкрито досвідченим шляхом у 1831 році англійським фізиком Майклом Фарадеєм.

Вивчення магнітних полів почалося ще 1269 року, коли П. Перегрін виявив взаємодію кулястого магніту зі сталевими голками. Майже через 300 років У. Г. Колчестер припустив, що сам є величезним магнітом, що має два полюси. Далі магнітні явища вивчали такі відомі вчені, як Лоренц, Максвелл, Ампер, Ейнштейн та ін.

Магнітне поле - силове поле , що діє на рухомі електричні заряди та на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно стану їх руху;магнітна складова електромагнітного поля .

Силові лінії магнітного поля – це уявні лінії, які стосуються яких у кожній точці поля збігаються у напрямку з вектором магнітної індукції.

Для магнітного поля справедливий принцип суперпозиції: у кожній точці простору вектор магнітної індукції B∑ → B∑→створених у цій точці всіма джерелами магнітних полів дорівнює векторній сумі векторів магнітних індукцій Bk→ Bk→, створених у цій точці всіма джерелами магнітних полів:

28. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон повного струму.

Формулювання закону Біо Савара Лапласа має вигляд: При проходженні постійного струмупо замкнутому контуру, що знаходиться у вакуумі, для точки, що віддаляється на відстані r0, від контуру магнітна індукція матиме вигляд.

де I струм у контурі

гамма контур, яким йде інтегрування

r0 довільна точка

Закон повного струму це закон, що пов'язує циркуляцію вектора напруженості магнітного поля та струм.

Циркуляція вектора напруженості магнітного поля по контуру дорівнює сумі алгебри струмів, що охоплюються цим контуром.

29.Магнітне поле провідника зі струмом. Магнітний момент кругового струму.

30. Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Закон Ампера. Взаємодія струмів .

F = B I l sinα ,

де α - кут між векторами магнітної індукції та струму,B - Індукція магнітного поля,I - сила струму у провіднику,l - Довжина провідника.

Взаємодія струмів. Якщо в ланцюг постійного струму включити два дроти, то: Послідовно включені паралельні близько розташовані провідники відштовхуються. Паралельно увімкнені провідники притягуються.

31. Дія електричних і магнітних полів на заряд, що рухається. Сила Лоренця.

Сила Лоренця - сила, з якою електромагнітне поле згідно з класичною (неквантовою) електродинаміки діє на точкову заряджену частинку. Іноді силою Лоренца називають силу, що діє на рухається зі швидкістю заряд лише з боку магнітного поля, Нерідко ж повну силу - з боку електромагнітного поля взагалі , інакше кажучи, з боку електричного і магнітного полів.

32. Дія магнітного поля на речовину. Діа-, пара- та феромагнетики. Магнітний гістерезис.

B= B 0 + B 1

де B⃗ B→ - магнітна індукція поля у речовині; B⃗ 0 B→0 - магнітна індукція поля у вакуумі, B⃗ 1 B→1 - магнітна індукція поля, що виникла завдяки намагнічуванню речовини.

Речовини, для яких магнітна проникність трохи менше одиниці (μ< 1), называются діамагнетиками, трохи більше одиниці (μ > 1) - парамагнетиками.

феромагнетик - речовина чи матеріал, у якому спостерігається явище феромагнетизму, Т. е. Поява спонтанної намагніченості при температурі нижче температури Кюрі.

Магнітний гістерезис - явище залежності вектора намагнічування і вектора напруженості магнітного поля в речовині не тільки від прикладеного зовнішнього поля, але і від передісторії даного зразка