Magnit maydon chiziqlari nima. Magnit maydon

Shubhasiz, kuch chiziqlari magnit maydon endi hammaga ma'lum. Hech bo'lmaganda, hatto maktabda ham, ularning namoyon bo'lishi fizika darslarida namoyon bo'ladi. Esingizdami, o'qituvchi qog'oz varag'i ostiga doimiy magnitni (yoki hatto ikkitasini, ularning qutblarining yo'nalishini birlashtirgan) qanday qo'yganini va uning ustiga mehnat mashg'uloti xonasida olingan metall parchalarni quyganini eslaysizmi? Metallni varaqda ushlab turish kerakligi aniq, lekin g'alati bir narsa kuzatildi - talaşlar tizilgan chiziqlar aniq belgilandi. E'tibor bering - tekis emas, balki chiziqlar bilan. Bu magnit maydon chiziqlari. To'g'rirog'i, ularning namoyon bo'lishi. Keyin nima bo'ldi va buni qanday tushuntirish mumkin?

Keling, uzoqdan boshlaylik. Jismoniy dunyoda biz bilan birga ko'rinadigan narsalar birga yashaydi maxsus turdagi materiya - magnit maydon. Bu harakat o'rtasidagi o'zaro ta'sirni ta'minlaydi elementar zarralar yoki elektr zaryadiga yoki tabiiy elektr zaryadiga ega bo'lgan kattaroq jismlar nafaqat bir-biri bilan o'zaro bog'langan, balki ko'pincha o'zlarini hosil qiladi. Masalan, sim o'tkazish elektr toki atrofida magnit maydon hosil qiladi. Buning teskarisi ham to'g'ri: o'zgaruvchan magnit maydonlarning yopiq o'tkazgich zanjiriga ta'siri undagi zaryad tashuvchilarning harakatini hosil qiladi. Oxirgi xususiyat barcha iste'molchilarni elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan generatorlarda qo'llaniladi. Elektromagnit maydonlarning yorqin misoli yorug'likdir.

Supero'tkazuvchilar atrofida magnit maydonning kuch chiziqlari aylanadi yoki bu ham to'g'ri, magnit induksiyaning yo'naltirilgan vektori bilan tavsiflanadi. Aylanish yo'nalishi gimlet qoidasi bilan belgilanadi. Ko'rsatilgan chiziqlar konventsiyadir, chunki maydon barcha yo'nalishlarda teng ravishda tarqaladi. Gap shundaki, uni cheksiz sonli chiziqlar sifatida ko'rsatish mumkin, ularning ba'zilari yanada aniq taranglikka ega. Shuning uchun ba'zi "chiziqlar" aniq va talaş ichida aniqlanadi. Qizig'i shundaki, magnit maydonning kuch chiziqlari hech qachon uzilmaydi, shuning uchun boshlanishi qaerda va oxiri qaerda ekanligini aniq aytish mumkin emas.

Doimiy magnit (yoki shunga o'xshash elektromagnit) bo'lsa, har doim ikkita qutb olingan an'anaviy nomlar Shimoliy va janubiy. Bu holatda eslatib o'tilgan chiziqlar ikkala qutbni bog'laydigan halqalar va ovallardir. Ba'zan bu o'zaro ta'sir qiluvchi monopollar nuqtai nazaridan tavsiflanadi, ammo keyin qarama-qarshilik paydo bo'ladi, unga ko'ra monopollarni ajratib bo'lmaydi. Ya'ni, magnitni bo'lish uchun har qanday urinish bir nechta bipolyar qismlarga olib keladi.

Kuch chiziqlarining xususiyatlari katta qiziqish uyg'otadi. Biz allaqachon uzluksizlik haqida gapirgan edik, lekin o'tkazgichda elektr tokini yaratish qobiliyati amaliy qiziqish uyg'otadi. Buning ma'nosi quyidagicha: agar o'tkazgich zanjiri chiziqlar bilan kesib o'tsa (yoki o'tkazgichning o'zi magnit maydonda harakatlansa), u holda material atomlarining tashqi orbitalaridagi elektronlarga qo'shimcha energiya beriladi, bu ularga imkon beradi. mustaqil yo'naltirilgan harakatni boshlash. Aytish mumkinki, magnit maydon zaryadlangan zarrachalarni "tutib yuboradigan" ko'rinadi kristall panjara. Bu hodisa nomini oldi elektromagnit induksiya va hozirda birlamchi olishning asosiy usuli hisoblanadi elektr energiyasi. U 1831 yilda ingliz fizigi Maykl Faraday tomonidan eksperimental ravishda kashf etilgan.

Magnit maydonlarni o'rganish 1269 yilda, P.Peregrin sferik magnitning po'lat ignalar bilan o'zaro ta'sirini kashf etgandan so'ng boshlangan. Deyarli 300 yil o'tgach, V. G. Kolchester o'zini ikkita qutbli ulkan magnit deb taxmin qildi. Keyinchalik magnit hodisalari Lorents, Maksvell, Amper, Eynshteyn va boshqalar kabi mashhur olimlar tomonidan o'rganilgan.

> Magnit maydon chiziqlari

Qanday aniqlash mumkin magnit maydon chiziqlari: magnit qutblarini kompas yordamida aniqlash, magnit maydon chiziqlarining kuchi va yo'nalishi diagrammasi, chizma.

Magnit maydon chiziqlari magnit maydonning kuchi va yo'nalishini vizual ko'rsatish uchun foydalidir.

O'rganish vazifasi

• Magnit maydon kuchini magnit maydon chiziqlarining zichligi bilan bog'lang.

Asosiy nuqtalar

• Magnit maydon yo'nalishi har qanday belgilangan nuqtada magnit maydon chiziqlariga tegib turgan kompas ignalarini ko'rsatadi.
• B-maydonning kuchi chiziqlar orasidagi masofaga teskari proportsionaldir. Bundan tashqari, maydon birligidagi chiziqlar soniga to'liq proportsionaldir. Bir chiziq boshqasini kesib o'tmaydi.
• Kosmosning har bir nuqtasida magnit maydon noyobdir.
• Chiziqlar uzilmaydi va yopiq pastadir hosil qiladi.
• Chiziqlar shimoldan janubiy qutbgacha cho'zilgan.

Shartlar

• Magnit maydon chiziqlari magnit maydonining kattaligi va yo'nalishining grafik tasviridir.
• B-maydon magnit maydonning sinonimidir.

Magnit maydon chiziqlari

Aytishlaricha, Albert Eynshteyn bolaligida kompasga qarashni yaxshi ko'rgan va igna to'g'ridan-to'g'ri jismoniy aloqa qilmasdan qanday kuchga ega ekanligi haqida o'ylagan. Chuqur fikrlash va jiddiy qiziqish bolaning ulg'ayishiga va o'zining inqilobiy nisbiylik nazariyasini yaratishiga olib keldi.

Magnit kuchlar masofalarga ta'sir qilganligi sababli, biz bu kuchlarni ifodalash uchun magnit maydonlarni hisoblaymiz. Chiziqli grafikalar magnit maydonning kuchi va yo'nalishini tasavvur qilish uchun foydalidir. Chiziqlarning cho'zilishi kompas ignasining shimoliy yo'nalishini ko'rsatadi. Magnit B-maydon deb ataladi.

(a) - Agar chiziqli magnit atrofidagi magnit maydonni solishtirish uchun kichik kompas ishlatilsa, u ko'rinadi to'g'ri yo'nalish shimoliy qutbdan janubga. (b) - o'qlarni qo'shish hosil qiladi uzluksiz chiziqlar magnit maydon. Quvvat chiziqlarning yaqinligiga proportsionaldir. (c) - Agar siz magnitning ichki qismini tekshira olsangiz, unda chiziqlar yopiq halqalar ko'rinishida ko'rsatiladi.

Ob'ektning magnit maydonini moslashtirishda qiyin narsa yo'q. Birinchidan, bir nechta joylarda magnit maydonning kuchini va yo'nalishini hisoblang. Ushbu nuqtalarni mahalliy magnit maydon yo'nalishini uning kuchiga mutanosib bo'lgan vektorlar bilan belgilang. Siz o'qlarni birlashtirib, magnit maydon chiziqlarini yaratishingiz mumkin. Har qanday nuqtadagi yo'nalish eng yaqin maydon chiziqlari yo'nalishiga parallel bo'ladi va mahalliy zichlik kuchga mutanosib bo'lishi mumkin.

Magnit maydon chiziqlari topografik xaritalardagi kontur chiziqlarga o'xshaydi, chunki ular uzluksiz narsalarni ko'rsatadi. Magnitizm qonunlarining ko'pini oddiy so'zlar bilan ifodalash mumkin, masalan, sirt orqali o'tadigan maydon chiziqlari soni.

Magnit maydon chizig'ining yo'nalishi, shtrix magnitining ustiga qo'yilgan qog'ozdagi temir parchalarining tekislanishi bilan ifodalanadi.

Turli hodisalar chiziqlar ko'rinishiga ta'sir qiladi. Masalan, magnit maydon chizig'idagi temir parchalari magnitga mos keladigan chiziqlar hosil qiladi. Ular shuningdek, auroralarda vizual tarzda namoyish etiladi.

Maydonga yuborilgan kichik kompas maydon chizig'iga parallel bo'lib, shimoliy qutb B ga ishora qiladi.

Maydonlarni ko'rsatish uchun miniatyura kompaslaridan foydalanish mumkin. (a) - dumaloq oqim zanjirining magnit maydoni magnitga o'xshaydi. (b) - uzun va to'g'ri sim magnit maydon chiziqlari bilan aylana halqalarni hosil qiluvchi maydon hosil qiladi. (c) - sim qog'oz tekisligida bo'lsa, maydon qog'ozga perpendikulyar ko'rinadi. Qaysi belgilar ichkariga va tashqariga ishora qilish uchun ishlatilishiga e'tibor bering

Magnit maydonlarni batafsil o'rganish bir qator muhim qoidalarni aniqlashga yordam berdi:

• Magnit maydonning yo'nalishi fazoning istalgan nuqtasida maydon chizig'iga tegadi.
• Maydonning kuchi chiziqning yaqinligiga proportsionaldir. Bundan tashqari, maydon birligidagi chiziqlar soniga to'liq proportsionaldir.
• Magnit maydonning chiziqlari hech qachon to'qnashmaydi, ya'ni fazoning istalgan nuqtasida magnit maydon noyob bo'ladi.
• Chiziqlar uzluksiz bo'lib, shimoldan janubiy qutbga qarab boradi.

Oxirgi qoida qutblarni ajratib bo'lmasligiga asoslanadi. Va bu chiziqlardan farq qiladi elektr maydoni, unda oxiri va boshlanishi musbat va manfiy zaryadlar bilan belgilanadi.

MAGNETIK MAYDON. FERROPROB NAZORAT ASOSLARI

Biz Yerning magnit maydonida yashaymiz. Magnit maydonning namoyon bo'lishi shundaki, magnit kompasning ignasi doimo shimolga yo'nalishni ko'rsatadi. magnit kompas ignasini doimiy magnit qutblari orasiga qo'yish orqali ham xuddi shunday natijaga erishish mumkin (34-rasm).

34-rasm - magnit ignaning magnit qutblari yaqinidagi yo'nalishi

Odatda magnitning qutblaridan biri (janubiy) harf bilan belgilanadi S, boshqa - (shimoliy) - harf N. 34-rasmda magnit ignaning ikkita holati ko'rsatilgan. Har bir holatda o'q va magnitning qarama-qarshi qutblari tortiladi. Shuning uchun, biz kompas ignasini joydan siljitishimiz bilan uning yo'nalishi o'zgardi 1 holatiga 2 . Magnitga tortish va o'qning burilishiga sabab magnit maydondir. O'qni yuqoriga va o'ngga burish magnit maydonning yo'nalishini ko'rsatadi turli nuqtalar bo'sh joy o'zgarishsiz qolmaydi.

35-rasmda magnit qutblari ustida joylashgan qalin qog'oz varag'iga magnit kukun sepilgan tajriba natijasi ko'rsatilgan. Kukun zarralari chiziqlar hosil qilishini ko'rish mumkin.

Magnit maydonga tushgan chang zarralari magnitlanadi. Har bir zarracha shimoliy va janubiy qutbga ega. Yaqin atrofdagi kukun zarralari nafaqat magnit maydonida aylanib qolmay, balki bir-biriga yopishib, qatorlar bo'lib turadi. Bu chiziqlar magnit maydon chiziqlari deb ataladi.

35-rasm Magnit qutblari ustida joylashgan qog'oz varag'ida magnit kukun zarralarining joylashishi

Magnit ignani bunday chiziq yaqiniga qo'yish orqali siz o'qning tangensial joylashganligini ko'rishingiz mumkin. raqamlarda 1 , 2 , 3 35-rasmda magnit ignaning mos keladigan nuqtalarda yo'nalishi ko'rsatilgan. Qutblar yaqinida magnit kukunning zichligi varaqning boshqa nuqtalariga qaraganda kattaroqdir. Bu shuni anglatadiki, u erda magnit maydonning kattaligi maksimal qiymatga ega. Shunday qilib, har bir nuqtadagi magnit maydon magnit maydonni va uning yo'nalishini tavsiflovchi miqdorning qiymati bilan aniqlanadi. Bunday miqdorlar vektorlar deyiladi.

Po'lat qismini magnitning qutblari orasiga joylashtiramiz (36-rasm). Qismdagi maydon chiziqlari yo'nalishi o'qlar bilan ko'rsatilgan. Qismda magnit maydon chiziqlari ham paydo bo'ladi, faqat ular havoga qaraganda ancha ko'p bo'ladi.

36-rasm Oddiy shakldagi qismni magnitlash

Gap shundaki, po'lat qismda domenlar deb ataladigan mikromagnitlardan tashkil topgan temir mavjud. Magnitlanish maydonini detalga qo'llash ular o'zlarini ushbu maydon yo'nalishi bo'yicha yo'naltirishni boshlashlariga va uni ko'p marta kuchaytirishiga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, qismdagi kuch chiziqlari bir-biriga parallel, magnit maydon doimiy. Xuddi shu zichlikda chizilgan kuchning to'g'ri parallel chiziqlari bilan tavsiflangan magnit maydon bir hil deyiladi.

10.2 Magnit miqdorlar

Magnit maydonni tavsiflovchi eng muhim jismoniy miqdor magnit induksiya vektori bo'lib, u odatda belgilanadi. IN. Har bir jismoniy miqdor uchun uning o'lchamini ko'rsatish odatiy holdir. Shunday qilib, oqim kuchining birligi Amper (A), magnit induksiya birligi Tesla (Tl). Magnitlangan qismlarda magnit induktsiya odatda 0,1 dan 2,0 T gacha bo'lgan diapazonda yotadi.

Yagona magnit maydonga joylashtirilgan magnit igna aylanadi. Uni o'z o'qi atrofida aylantiruvchi kuchlar momenti magnit induksiyaga proportsionaldir. Magnit induktsiya materialning magnitlanish darajasini ham tavsiflaydi. 34, 35-rasmlarda ko'rsatilgan kuch chiziqlari havo va materialdagi magnit induksiyaning o'zgarishini tavsiflaydi (tafsilotlar).

Magnit induksiya kosmosning har bir nuqtasida magnit maydonni aniqlaydi. Ba'zi sirtdagi magnit maydonni tavsiflash uchun (masalan, tekislikda ko'ndalang kesim tafsilotlar), boshqasi ishlatiladi jismoniy miqdor, bu magnit oqim deb ataladi va belgilanadi Φ.

Bir tekis magnitlangan qism (36-rasm) magnit induksiya qiymati bilan xarakterlansin. IN, qismning tasavvurlar maydoni teng S, keyin magnit oqim quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Birlik magnit oqimi- Veber (Vb).

Bir misolni ko'rib chiqing. Qismdagi magnit induktsiya 0,2 T, tasavvurlar maydoni 0,01 m 2. Keyin magnit oqim 0,002 Vb ni tashkil qiladi.

Uzun silindrsimon temir tayoqni bir xil magnit maydonga joylashtiramiz. Rodning simmetriya o'qi kuch chiziqlari yo'nalishiga to'g'ri kelsin. Keyin novda deyarli hamma joyda bir xilda magnitlangan bo'ladi. Roddagi magnit induktsiya havoga qaraganda ancha katta bo'ladi. Materialda magnit induksiya nisbati B m havodagi magnit induksiyaga ichida magnit o'tkazuvchanlik deyiladi:

m=B m / B in. (10.2)

Magnit o'tkazuvchanlik o'lchovsiz kattalikdir. Har xil turdagi po'latlar uchun magnit o'tkazuvchanlik 200 dan 5000 gacha.

Magnit induktsiya materialning xususiyatlariga bog'liq bo'lib, bu magnit jarayonlarning texnik hisoblarini murakkablashtiradi. Shuning uchun, unga bog'liq bo'lmagan yordamchi miqdor kiritildi magnit xususiyatlari material. U magnit maydon vektori deb ataladi va belgilanadi H. Magnit maydon kuchining birligi Amper/metr (A/m). Qismlarning buzilmaydigan magnit sinovlari paytida magnit maydon kuchi 100 dan 100 000 A / m gacha o'zgarib turadi.

Magnit induksiya o'rtasida ichida va magnit maydon kuchi H havoda oddiy munosabatlar mavjud:

V v =m 0 H, (10.3)

qayerda m 0 = 4p 10 –7 Genri/metr - magnit doimiy.

Materialdagi magnit maydon kuchi va magnit induktsiya o'zaro bog'liqlik bilan bog'liq:

B=mm 0 H (10,4)

Magnit maydon kuchi H - vektor. Fluxgate testida ushbu vektorning tarkibiy qismlarini qism yuzasida aniqlash talab qilinadi. Ushbu komponentlarni 37-rasm yordamida aniqlash mumkin.Bu erda qismning yuzasi tekislik sifatida olinadi xy, eksa z bu tekislikka perpendikulyar.

Vektorning yuqori qismidan 1.4-rasm H tekislikka perpendikulyar tushdi x,y. Koordinatalar boshidan perpendikulyar va tekislikning kesishish nuqtasiga vektor chiziladi. H  bu vektor magnit maydon kuchining tangensial komponenti deyiladi. H . Vektor tepasidan perpendikulyarlarni tushirish H o'qda x Va y, proyeksiyalarni aniqlang H x Va h y vektor H. Proyeksiya H aks boshiga z magnit maydon kuchining normal komponenti deyiladi H n . Magnit sinovda magnit maydon kuchining tangensial va normal komponentlari ko'pincha o'lchanadi.

37-rasm Magnit maydon vektori va uning qism yuzasiga proyeksiyasi

10.3 Magnitlanish egri chizig'i va histerezis halqasi

Dastlab demagnetizatsiyalangan ferromagnit materialning magnit induktsiyasining tashqi magnit maydon kuchini bosqichma-bosqich oshishi bilan o'zgarishini ko'rib chiqaylik. Ushbu bog'liqlikni aks ettiruvchi grafik 38-rasmda ko'rsatilgan va dastlabki magnitlanish egri chizig'i deb ataladi. Zaif magnit maydonlar hududida bu egri chiziqning qiyaligi nisbatan kichik bo'lib, keyin u o'sishni boshlaydi va maksimal qiymatga etadi. Magnit maydon kuchining yanada yuqori qiymatlarida nishab pasayadi, shunda magnit induksiyaning o'zgarishi maydon ortishi bilan ahamiyatsiz bo'ladi - magnit to'yinganlik paydo bo'ladi, bu qiymat bilan tavsiflanadi. B S. 39-rasmda magnit o'tkazuvchanlikning magnit maydon kuchiga bog'liqligi ko'rsatilgan. Bu bog'liqlik ikki qiymat bilan tavsiflanadi: boshlang'ich m n va maksimal m m magnit o'tkazuvchanlik. Kuchli magnit maydonlar hududida o'tkazuvchanlik maydon ortishi bilan kamayadi. Tashqi magnit maydonning yanada oshishi bilan namunaning magnitlanishi deyarli o'zgarmaydi va magnit induktsiya faqat tashqi maydon tufayli o'sadi. .

38-rasm Boshlang'ich magnitlanish egri chizig'i

39-rasm O'tkazuvchanlikning magnit maydon kuchiga bog'liqligi

Magnit to'yinganlik induksiyasi B S asosan bog'liq kimyoviy tarkibi material va konstruktiv va elektr po'latlari uchun 1,6-2,1 T. Magnit o'tkazuvchanlik nafaqat kimyoviy tarkibga, balki termal va mexanik ishlov berishga ham bog'liq.

.

40-rasm Limit (1) va qisman (2) histerezis halqalari

Majburiy kuchning kattaligiga ko'ra, magnit materiallar yumshoq magnitlarga (H c) bo'linadi.< 5 000 А/м) и магнитотвердые (H c >5 000 A/m).

Yumshoq magnit materiallar uchun to'yinganlikka erishish uchun nisbatan kichik maydonlar talab qilinadi. Qattiq magnit materiallar magnitlanishi va qayta magnitlanishi qiyin.

Ko'pgina strukturaviy po'latlar yumshoq magnit materiallardir. Uchun elektr po'lat va maxsus qotishmalar, majburlash kuchi 1-100 A / m, strukturaviy po'latlar uchun - 5000 A / m dan oshmaydi. bilan biriktirilgan qurilmalarda doimiy magnitlar qattiq magnit materiallar ishlatiladi.

Magnitlanishning teskari o'zgarishi paytida material yana to'yingan bo'ladi, ammo induksiya qiymati boshqa belgiga ega (- B S) magnit maydonning salbiy kuchiga mos keladi. Keyinchalik magnit maydon kuchining musbat qiymatlarga ko'tarilishi bilan induksiya halqaning ko'tarilgan novdasi deb ataladigan boshqa egri chiziq bo'ylab o'zgaradi. Ikkala shoxchalar: pasayish va ko'tarilish, cheklovchi magnit histerezis halqasi deb ataladigan yopiq egri chiziq hosil qiladi. Cheklangan pastadir nosimmetrik shaklga ega va magnit induksiyaning maksimal qiymatiga mos keladi. B S. Kichikroq chegaralarda magnit maydon kuchining nosimmetrik o'zgarishi bilan induksiya yangi pastadir bo'ylab o'zgaradi. Bu halqa butunlay chegaraviy halqa ichida joylashgan va simmetrik qisman halqa deyiladi (40-rasm).

Fluxgate nazoratida cheklovchi magnit histerisis halqasining parametrlari muhim rol o'ynaydi. Qoldiq induksiya va majburlash kuchining yuqori qiymatlarida, qismning materialini to'yinganlikka qadar oldindan magnitlash, so'ngra maydon manbasini o'chirish orqali nazoratni amalga oshirish mumkin. Qismning magnitlanishi nuqsonlarni aniqlash uchun etarli bo'ladi.

Shu bilan birga, histerezis hodisasi magnit holatni nazorat qilish zarurligiga olib keladi. Demagnetizatsiya bo'lmasa, qismning materiali induksiyaga mos keladigan holatda bo'lishi mumkin - B r. Keyin, musbat polaritning magnit maydonini yoqish orqali, masalan, teng Hc, siz hatto qismni magnitsizlantirishingiz mumkin, garchi biz uni magnitlashimiz kerak.

Muhimligi magnit o'tkazuvchanligiga ham ega. Ko'proq μ , qismni magnitlash uchun magnit maydon kuchining talab qilinadigan qiymati qanchalik past bo'lsa. Shunung uchun texnik xususiyatlar magnitlash moslamasi sinov ob'ektining magnit parametrlariga mos kelishi kerak.

10.4 Magnit adashgan nuqsonlar maydoni

Buzuq qismning magnit maydoni o'ziga xos xususiyatlarga ega. Tor bo'shliq bilan magnitlangan po'lat halqani (qismini) oling. Bu bo'shliqni qisman nuqson deb hisoblash mumkin. Agar siz uzukni magnit kukun bilan to'ldirilgan qog'oz varag'i bilan yopsangiz, 35-rasmda ko'rsatilgan rasmga o'xshash rasmni ko'rishingiz mumkin. Qog'oz varag'i halqadan tashqarida joylashgan va bu vaqtda kukun zarralari ma'lum chiziqlar bo'ylab bir qatorda joylashgan. Shunday qilib, magnit maydonning kuch chiziqlari qisman qismdan tashqariga o'tib, nuqson atrofida oqadi. Magnit maydonning bu qismi nuqsonli adashgan maydon deb ataladi.

41-rasmda magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar joylashgan qismdagi uzun yoriq va nuqson yaqinidagi maydon chiziqlari namunasi ko'rsatilgan.

41-rasm Yuzadagi yoriq atrofida kuch chiziqlari orqali oqim

Ko'rinib turibdiki, magnit maydon chiziqlari qism ichidagi yoriq atrofida va uning tashqarisida oqadi. Er osti nuqsoni tufayli adashgan magnit maydon hosil bo'lishini magnitlangan qismning kesimi ko'rsatilgan 42-rasm yordamida tushuntirish mumkin. Magnit induksiyaning maydon chiziqlari kesmaning uchta qismidan biriga tegishli: nuqson ustida, nuqson zonasida va nuqson ostida. Magnit induksiya va tasavvurlar maydonining mahsuloti magnit oqimni aniqlaydi. Ushbu sohalarda jami magnit oqimning tarkibiy qismlari sifatida belgilanadi PH 1,..., Magnit oqimning bir qismi F 2, bo'limdan yuqorida va pastda oqadi S2. Shuning uchun, kesmalarda magnit oqimlari S1 Va S3 nuqsonsiz qismdan kattaroq bo'ladi. Xuddi shu narsani magnit induksiya haqida ham aytish mumkin. Magnit induksion kuch chiziqlarining yana bir muhim xususiyati ularning nuqsondan yuqorida va pastda egriligidir. Natijada, kuch chiziqlarining bir qismi qismdan chiqib, nuqsonning magnit adashgan maydonini hosil qiladi.

3 .

42-rasm Er osti nuqsonining adashgan maydoni

Adashgan magnit maydonini qismdan chiqib ketadigan magnit oqim orqali aniqlash mumkin, bu adashgan oqim deb ataladi. Oqish magnit oqimi qanchalik katta bo'lsa, magnit oqimi shunchalik katta bo'ladi PH 2 bo'limida S2. Ko'ndalang kesim maydoni S2 burchakning kosinusiga proporsional , 42-rasmda ko'rsatilgan. = 90° da bu maydon nolga teng,  da =0° eng muhimi.

Shunday qilib, nuqsonlarni aniqlash uchun qismning nazorat zonasidagi magnit induksion kuch chiziqlari taxmin qilingan nuqson tekisligiga perpendikulyar bo'lishi kerak.

Magnit oqimning nuqsonli qismning kesimida taqsimlanishi to'siqli kanaldagi suv oqimining taqsimlanishiga o'xshaydi. To'liq suv ostida bo'lgan to'siq zonasidagi to'lqin balandligi qanchalik katta bo'lsa, to'siqning tepasi suv yuzasiga qanchalik yaqin bo'lsa. Xuddi shunday, qismning er osti nuqsonini aniqlash osonroq, uning paydo bo'lish chuqurligi qanchalik kichik bo'lsa.

10.5 Kamchiliklarni aniqlash

Kamchiliklarni aniqlash uchun nuqsonli maydonning xususiyatlarini aniqlashga imkon beruvchi qurilma talab qilinadi. Ushbu magnit maydonni komponentlardan aniqlash mumkin H x, H y, H z.

Biroq, adashgan dalalar nafaqat nuqson, balki boshqa omillar ham sabab bo'lishi mumkin: metallning strukturaviy bir xilligi, kesmaning keskin o'zgarishi (batafsil ravishda). murakkab shakl), ishlov berish, ta'sirlar, sirt pürüzlülüğü va hokazo. Shuning uchun, hatto bitta proyeksiyaning bog'liqligini tahlil qilish (masalan, hz) fazoviy koordinatadan ( x yoki y) qiyin ish bo'lishi mumkin.

Qusur yaqinidagi adashgan magnit maydonini ko'rib chiqing (43-rasm). Bu erda silliq qirralar bilan ideallashtirilgan cheksiz uzun yoriq ko'rsatilgan. U eksa bo'ylab cho'zilgan y, bu rasmda biz tomon yo'naltirilgan. 1, 2, 3, 4 raqamlari yoriqga chap tomondan yaqinlashganda magnit maydon kuch vektorining kattaligi va yo'nalishi qanday o'zgarishini ko'rsatadi.

43-rasm Nosozlik yaqinidagi adashgan magnit maydon

Magnit maydon qismning yuzasidan ma'lum masofada o'lchanadi. O'lchovlar olinadigan traektoriya nuqta chiziq bilan ko'rsatilgan. Yoriqning o'ng tomonidagi vektorlarning kattaliklari va yo'nalishlari xuddi shunday tarzda tuzilishi mumkin (yoki rasmning simmetriyasidan foydalaning). Adashgan maydon rasmining o'ng tomonida vektorning fazoviy holatiga misol H va uning ikkita komponenti H x Va hz . Proyeksiyaga bog‘liqlik chizmalari H x Va hz koordinatadan adashgan maydonlar x quyida ko'rsatilgan.

Ekstremum H x yoki nol H z ni qidirib, nuqsonni topish mumkindek tuyuladi. Ammo yuqorida ta'kidlanganidek, adashgan dalalar nafaqat nuqsonlardan, balki metallning strukturaviy notekisligidan, mexanik ta'sirlar izlaridan va boshqalardan ham hosil bo'ladi.

Keling, 41-rasmdagiga o'xshash oddiy qismda (44-rasm) adashgan maydonlar hosil bo'lishining soddalashtirilgan rasmini va proyeksiyaga bog'liqlik grafiklarini ko'rib chiqaylik. H z , H x koordinatadan x(nuqson eksa bo'ylab cho'zilgan y).

Bog'liqlik grafiklari H x Va hz dan x nuqsonni aniqlash juda qiyin, chunki ekstremal qiymatlar H x Va hz nuqson ustidan va bir jinsliliklarni solishtirish mumkin.

Chiqish yo'li nuqson hududida ekanligi aniqlanganda topildi maksimal tezlik ba'zi koordinatalarning magnit maydon kuchining o'zgarishi (tikligi) boshqa maksimallardan kattaroqdir.

44-rasmda grafikning maksimal qiyaligi ko'rsatilgan H z (x) nuqtalar orasida x 1 Va x2(ya'ni, nuqsonli hududda) boshqa joylarga qaraganda ancha katta.

Shunday qilib, qurilma maydon kuchining proektsiyasini emas, balki uning o'zgarishining "stavkasini" o'lchashi kerak, ya'ni. qism yuzasi ustidagi ikkita qo'shni nuqtadagi proyeksiyalar farqining ushbu nuqtalar orasidagi masofaga nisbati:

(10.5)

qayerda H z (x 1), H z (x 2)- vektor proyeksiya qiymatlari H aks boshiga z nuqtalarda x 1 , x 2(nuqsonning chap va o'ng tomonida), Gz(x) odatda magnit maydonning gradienti deb ataladi.

Giyohvandlik Gz(x) 44-rasmda ko'rsatilgan. Masofa Dx \u003d x 2 - x 1 vektor proyeksiyalari o'lchanadigan nuqtalar orasidagi H aks boshiga z, nuqsonli adashgan maydonining o'lchamlarini hisobga olgan holda tanlanadi.

44-rasmdan ko'rinib turibdiki va bu amaliyotga to'g'ri keladi, nuqson ustidagi gradientning qiymati uning qismi metallning bir xilligidagi qiymatidan sezilarli darajada kattaroqdir. Bu gradient bo'yicha chegara qiymatidan oshib ketish orqali nuqsonni ishonchli tarzda qayd etish imkonini beradi (44-rasm).

Kerakli chegara qiymatini tanlab, nazorat xatolarini minimal qiymatlarga kamaytirish mumkin.

44-rasm Metall qismning nuqsoni va bir hil bo'lmaganligi magnit maydonining kuch chiziqlari.

10.6 Ferroprob usuli

Fluxgate usuli magnitlangan mahsulotdagi nuqson natijasida hosil bo'lgan adashgan magnit maydon kuch gradientini fluxgate qurilmasi bilan o'lchash va o'lchov natijasini pol bilan solishtirishga asoslangan.

Boshqariladigan qismdan tashqarida uni magnitlash uchun yaratilgan ma'lum bir magnit maydon mavjud. Kamchiliklarni aniqlovchi - gradiometrdan foydalanish kosmosda asta-sekin o'zgarib turadigan magnit maydon kuchining ancha katta komponenti fonida nuqson tufayli kelib chiqqan signalni tanlashni ta'minlaydi.

Fluxgate defekt detektori qism yuzasida magnit maydon kuchining normal komponentining gradient komponentiga javob beradigan transduserdan foydalanadi. Kamchiliklarni aniqlovchi transduserda maxsus yumshoq magnit qotishmasidan tayyorlangan ikkita parallel rod mavjud. Tekshiruv vaqtida novdalar qismning yuzasiga perpendikulyar, ya'ni. magnit maydon kuchining normal komponentiga parallel. Rodlar bir xil o'rashlarga ega, ular orqali o'zgaruvchan tok o'tadi. Ushbu o'rashlar ketma-ket ulanadi. Muqobil oqim novdalarda magnit maydon kuchining o'zgaruvchan komponentlarini hosil qiladi. Ushbu komponentlar kattaligi va yo'nalishi bo'yicha bir-biriga mos keladi. Bundan tashqari, har bir novda joylashgan joyda qismning magnit maydon kuchining doimiy komponenti mavjud. Qiymat Dx, (10.5) formulaga kiritilgan, novdalar o'qlari orasidagi masofaga teng va konvertorning asosi deb ataladi. Konverterning chiqish kuchlanishi sariqlardagi o'zgaruvchan kuchlanishlar orasidagi farq bilan aniqlanadi.

Qusur detektorini o'zgartirgichni nuqsonsiz qismga joylashtiramiz, bu erda magnit maydon kuchining qiymatlari nuqtalarda joylashgan. x 1; x 2(10.5-formulaga qarang) bir xil. Bu magnit maydon kuchining gradientini anglatadi nol. Keyin magnit maydonning bir xil doimiy va o'zgaruvchan komponentlari konvertorning har bir novdasiga ta'sir qiladi. Ushbu komponentlar rodlarni teng ravishda qayta magnitlanadi, shuning uchun o'rashdagi kuchlanishlar bir-biriga teng bo'ladi. Chiqish signalini belgilaydigan kuchlanish farqi nolga teng. Shunday qilib, nuqson detektori transduser, agar gradient bo'lmasa, magnit maydonga javob bermaydi.

Agar magnit maydon kuchining gradienti nolga teng bo'lmasa, u holda novdalar bir xil o'zgaruvchan magnit maydonda bo'ladi, lekin doimiy komponentlar boshqacha bo'ladi. Har bir novda magnit induksiya holatidan o'zgaruvchan o'rash oqimi orqali qayta magnitlanadi - S.da+ ga S.da Elektromagnit induktsiya qonuniga ko'ra, o'rashdagi kuchlanish faqat magnit induksiya o'zgarganda paydo bo'lishi mumkin. Shuning uchun tebranish davri o'zgaruvchan tok novda to'yinganligi va shuning uchun o'rashdagi kuchlanish nolga teng bo'lgan vaqt oralig'iga va to'yinganlik bo'lmagan vaqt oralig'iga bo'linishi mumkin, bu kuchlanish noldan farq qiladi. Ikkala novda to'yinganlik darajasiga qadar magnitlanmagan vaqtlarda, o'rashlarda bir xil kuchlanishlar paydo bo'ladi. Bu vaqtda chiqish signali nolga teng. Xuddi shu narsa ikkala rodning bir vaqtning o'zida to'yinganligi bilan sodir bo'ladi, agar sariqlarda kuchlanish bo'lmasa. Chiqish kuchlanishi bir yadro to'yingan holatda, ikkinchisi esa to'yinmagan holatda bo'lganda paydo bo'ladi.

Magnit maydon kuchining doimiy va o'zgaruvchan tarkibiy qismlarining bir vaqtning o'zida ta'siri har bir yadroning bitta to'yingan holatda bo'lishiga olib keladi. uzoq vaqt boshqasiga qaraganda. Uzunroq to'yinganlik magnit maydon kuchining doimiy va o'zgaruvchan komponentlarini qo'shishga, qisqaroq - ayirishga mos keladi. Magnit induksiya + qiymatlariga mos keladigan vaqt oraliqlari orasidagi farq S.da Va - S.da, doimiy magnit maydonning kuchiga bog'liq. Magnit induksiya + bilan holatni ko'rib chiqing S.da ikkita transduser rodda. Nuqtalarda magnit maydon kuchining turli qiymatlari x 1 Va x 2 novdalarning magnit to'yinganligi oraliqlarining boshqa davomiyligiga to'g'ri keladi. Magnit maydon kuchining bu qiymatlari orasidagi farq qanchalik katta bo'lsa, vaqt oraliqlari shunchalik farq qiladi. Bir novda to'yingan, ikkinchisi to'yinmagan bo'lsa, konvertorning chiqish kuchlanishi paydo bo'ladi. Bu kuchlanish magnit maydon kuchi gradientiga bog'liq.

Magnit maydon, bu nima? - materiyaning alohida turi;
U qayerda mavjud? - atrofida harakatlanish elektr zaryadlari(shu jumladan tok o'tkazgich atrofida)
Qanday kashf qilish kerak? - magnit igna (yoki temir talaş) yordamida yoki uning oqim o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'siri bilan.

Oersted tajribasi:

Agar elektr o'tkazgich orqali oqib chiqa boshlasa, magnit igna aylanadi. joriy, chunki Tok o'tkazuvchi o'tkazgich atrofida magnit maydon hosil bo'ladi.

Ikki o'tkazgichning oqim bilan o'zaro ta'siri:

Har bir oqim o'tkazuvchi o'tkazgichning atrofida o'z magnit maydoni mavjud bo'lib, u qo'shni o'tkazgichga qandaydir kuch bilan ta'sir qiladi.

Oqim yo'nalishiga qarab, o'tkazgichlar bir-birini o'ziga jalb qilishi yoki qaytarishi mumkin.

o'tmishni eslang o'quv yili:

MAGNETIK CHINIZLAR (yoki boshqa magnit induksiya chiziqlari)

Magnit maydonni qanday tasvirlash mumkin? - magnit chiziqlar yordamida;
Magnit chiziqlar, nima bu?

Bu xayoliy chiziqlar bo'lib, ular bo'ylab magnit ignalari magnit maydonga joylashtiriladi. Magnit chiziqlar magnit maydonning istalgan nuqtasi orqali o'tkazilishi mumkin, ular yo'nalishga ega va har doim yopiq.

O'tgan o'quv yilini eslang:

Bir jinsli bo'lmagan magnit maydon

Bir hil bo'lmagan magnit maydonning xususiyatlari: magnit chiziqlar egri; magnit chiziqlarning zichligi har xil; magnit maydonning magnit ignaga ta'sir qiladigan kuchi bu maydonning turli nuqtalarida kattaligi va yo'nalishi bo'yicha har xil.

Bir jinsli bo'lmagan magnit maydon qayerda mavjud?

To'g'ri oqim o'tkazuvchi o'tkazgich atrofida;

Bar magniti atrofida;

Solenoid atrofida (oqimli bobinlar).

BIR TOGEN MAGNIT MAYDON

Bir jinsli magnit maydonning xarakteristikalari: magnit chiziqlar - parallel to'g'ri chiziqlar; magnit chiziqlarning zichligi hamma joyda bir xil; magnit maydon magnit ignaga ta'sir qiladigan kuch bu maydonning barcha nuqtalarida kattalik yo'nalishi bo'yicha bir xil bo'ladi.

Yagona magnit maydon qayerda mavjud?
- bar magnitining ichida va solenoid ichida, agar uning uzunligi diametrdan ancha katta bo'lsa.

QIZIQ

Temir va uning qotishmalarining yuqori magnitlanish qobiliyati yuqori haroratgacha qizdirilganda yo'qoladi. Sof temir 767 ° S gacha qizdirilganda bu qobiliyatini yo'qotadi.

Kuchli magnitlar, ko'plab zamonaviy mahsulotlarda qo'llaniladi, yurak stimulyatori va yurak kasalliklarida implantatsiya qilingan yurak asboblari ishlashiga ta'sir qilishi mumkin. Osonlik bilan zerikarli kulrang rang bilan ajralib turadigan oddiy temir yoki ferrit magnitlari ozgina kuchga ega va unchalik tashvishlanmaydi.
Biroq, yaqinda juda ko'p kuchli magnitlar- yorqin kumush rangli va neodimiy, temir va bor qotishmasini ifodalaydi. Ular yaratgan magnit maydon juda kuchli, shuning uchun ular kompyuter disklari, naushniklar va dinamiklarda, shuningdek, o'yinchoqlar, zargarlik buyumlari va hatto kiyim-kechaklarda keng qo'llaniladi.

Bir paytlar Mayorkaning asosiy shahri yo'llarida frantsuz harbiy kemasi "La Rolain" paydo bo'ldi. Uning ahvoli shu qadar ayanchli ediki, kema o‘z-o‘zidan to‘xtash joyiga zo‘rg‘a yetib bordi.Fransuz olimlari, jumladan, yigirma ikki yoshli Arago ham kemaga o‘tirishganida, kema yashin urib vayron bo‘lgani ma’lum bo‘ldi. Komissiya kemani tekshirayotganda, yonib ketgan ustunlar va ustki inshootlarni ko'rib, boshlarini chayqadi, Arago kompaslarga shoshildi va nima kutayotganini ko'rdi: kompas ignalari turli yo'nalishlarga ishora qildi ...

Bir yil o'tgach, Arago Jazoir yaqinida halokatga uchragan Genuya kemasi qoldiqlarini qazib, kompas ignalari magnitsizlanganligini aniqladi. Kema chaqmoq urgan magnit kompasga aldanib, janubga toshlar tomon ketayotgan edi.

V. Kartsev. Uch ming yillik magnit.

Magnit kompas Xitoyda ixtiro qilingan.
4000 yil oldin karvonchilar o'zlari bilan olib ketishgan loydan idish va "yo'lda unga barcha qimmatbaho yuklaringizdan ko'ra ko'proq g'amxo'rlik qildingiz". Unda, yog'och float ustidagi suyuqlik yuzasida, temirni yaxshi ko'radigan toshni yotqiz. U burilishi mumkin edi va har doim janub yo'nalishidagi sayohatchilarga ishora qildi, bu esa Quyosh yo'qligida quduqlarga borishga yordam berdi.
Bizning eramizning boshida xitoyliklar temir ignani magnitlash orqali sun'iy magnitlar yasashni o'rgandilar.
Va faqat ming yil o'tgach, evropaliklar magnitlangan kompas ignasidan foydalanishni boshladilar.

YERNING MAGNETIK MAYDONI

Yer katta doimiy magnitdir.
Janubiy magnit qutb, er me'yorlari bo'yicha Shimoliy geografik qutb yaqinida joylashgan bo'lsa-da, ular bir-biridan 2000 km ga yaqin masofada joylashgan.
Yer yuzasida shunday hududlar borki, uning magnit maydoni sayoz chuqurlikda paydo bo'lgan temir rudalarining magnit maydoni tomonidan kuchli buziladi. Ushbu hududlardan biri Kursk viloyatida joylashgan Kursk magnit anomaliyasidir.

Yer magnit maydonining magnit induksiyasi atigi 0,0004 Tesla ni tashkil qiladi.
___

Quyosh faolligi ortishi Yerning magnit maydoniga ta'sir qiladi. Taxminan har 11,5 yilda bir marta u shunchalik ko'payadiki, radio aloqasi buziladi, odamlar va hayvonlarning farovonligi yomonlashadi va kompas ignalari oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda "raqsga tusha" boshlaydi. Bu holatda magnit bo'roni kelayotganini aytishadi. Odatda bir necha soatdan bir necha kungacha davom etadi.

Yerning magnit maydoni vaqti-vaqti bilan o'z yo'nalishini o'zgartirib, ham dunyoviy tebranishlarni (5-10 ming yil davom etadi), ham butunlay qayta yo'naltiradi, ya'ni. teskari magnit qutblar (million yilda 2-3 marta). Bu cho'kindi va vulqon jinslarida "muzlab qolgan" uzoq davrlarning magnit maydonidan dalolat beradi. Geomagnit maydonning harakatini xaotik deb atash mumkin emas, u o'ziga xos "jadval" ga bo'ysunadi.

Geomagnit maydonning yo'nalishi va kattaligi Yer yadrosida sodir bo'layotgan jarayonlar bilan belgilanadi. Ichki qattiq yadro tomonidan aniqlangan xarakterli qutbli teskari vaqt 3 dan 5 ming yilgacha va tashqi suyuq yadro tomonidan aniqlanadigan taxminan 500 yil. Bu vaqtlar geomagnit maydonning kuzatilgan dinamikasini tushuntirishi mumkin. Kompyuter modellashtirish turli yer ichidagi jarayonlarni hisobga olgan holda, taxminan 5 ming yil ichida magnit maydonning teskari o'zgarishi mumkinligini ko'rsatdi.

MAQNITLAR BILAN FOYDALANADI

Mashhur rus illyuzionisti Gamuletskiyning 1842 yilgacha mavjud bo'lgan "maftunkorlik ma'badi yoki janob Gamuletskiy de Kollning mexanik, optik va fizik kabineti", boshqa narsalar qatori, tashrif buyuruvchilarning zinapoyalarga ko'tarilishlari bilan mashhur bo'ldi. qandil va gilam bilan qoplangan gilamlar hali ham uzoqdan sezilardi yuqori platforma zinapoyalar, zarhal qilingan farishta qiyofasi, insonning tabiiy o'sishida yaratilgan, u to'xtatilmasdan yoki qo'llab-quvvatlanmasdan, ofis eshigi ustida gorizontal holatda turdi. Har kim bu raqamda hech qanday tayanch yo'qligiga ishonch hosil qilishi mumkin edi. Mehmonlar platformaga kirganlarida, farishta qo'lini ko'tarib, shoxni og'ziga olib keldi va barmoqlarini eng tabiiy tarzda harakatga keltirdi. O'n yil davomida, dedi Gamuletskiy, farishtani havoda ushlab turish uchun magnit va temirning nuqtasi va og'irligini topishga harakat qildim. Men bu mo''jiza uchun mehnatdan tashqari juda ko'p pul sarfladim.

O'rta asrlarda yog'ochdan yasalgan "itoatkor baliq" deb ataladigan juda keng tarqalgan illyuziya raqami edi. Ular hovuzda suzishdi va sehrgarning qo'lining eng kichik to'lqiniga bo'ysunishdi, bu ularni barcha mumkin bo'lgan yo'nalishlarda harakatga keltirdi. Bu hiylaning siri nihoyatda oddiy edi: sehrgarning yengiga magnit yashiringan, baliqning boshiga temir bo‘laklari solingan.
Vaqt o'tishi bilan ingliz Jonasning manipulyatsiyasi bizga yaqinroq edi. Uning imzo raqami: Jonas ba'zi tomoshabinlarni soatni stolga qo'yishga taklif qildi, shundan so'ng u soatga tegmasdan o'zboshimchalik bilan qo'llarning holatini o'zgartirdi.
Bunday g'oyaning zamonaviy timsoli elektromagnit debriyajlar bo'lib, ular elektrchilarga yaxshi ma'lum bo'lib, ularning yordamida dvigateldan qandaydir to'siqlar, masalan, devor bilan ajratilgan qurilmalarni aylantirish mumkin.

19-asrning 80-yillari o'rtalarida nafaqat qo'shish va ayirish, balki ko'paytirish, bo'lish va ildiz chiqarishni ham biladigan olim fil haqida mish-mish tarqaldi. Bu quyidagi tarzda amalga oshirildi. Masalan, murabbiy fildan so'radi: "Yetti sakkiz nima?" Filning oldida raqamlar yozilgan taxta bor edi. Savoldan so'ng fil ko'rsatgichni olib, ishonch bilan 56 raqamini ko'rsatdi. Xuddi shu tarzda, bo'linish va ajratib olish amalga oshirildi. kvadrat ildiz. Hiyla oddiy edi: doskadagi har bir raqam ostida kichik elektromagnit yashiringan. Filga savol berilganda, to'g'ri javobni anglatuvchi magnitning o'rashiga oqim qo'llanilgan. Filning tanasidagi temir ko'rsatgichning o'zi to'g'ri raqamga tortildi. Javob avtomatik ravishda keldi. Ushbu treningning soddaligiga qaramay, hiyla-nayrangning siri uzoq vaqt buni aniqlay olmadi va "o'rganilgan fil" katta muvaffaqiyatga erishdi.