Magnit maydonning kuch chiziqlari haqida nimalarni bilamiz, bundan tashqari, mahalliy bo'shliqda doimiy magnitlar yoki oqim bo'lgan o'tkazgichlar yaqinida magnit maydon mavjud bo'lib, u o'zini kuch chiziqlari shaklida yoki undan ko'p shaklda namoyon qiladi. tanish kombinatsiya - magnit kuch chiziqlari shaklida?

Juda ham bor qulay usul temir chig'anoqlari yordamida magnit maydon chiziqlarining aniq rasmini oling. Buni amalga oshirish uchun qog'oz yoki karton varag'iga ozgina temir parchalarini quyib, pastdan magnit qutblaridan birini olib kelishingiz kerak. Talaş magnitlangan va mikro magnitlar zanjiri shaklida magnit maydon chiziqlari bo'ylab joylashtirilgan. Klassik fizikada magnit kuch chiziqlari magnit maydonning chiziqlari sifatida aniqlanadi, ularning har bir nuqtasidagi teginishlar ushbu nuqtadagi maydonning yo'nalishini ko'rsatadi.

Magnit kuch chiziqlarining turlicha joylashishiga ega bo'lgan bir nechta chizmalar misolida tok o'tkazgichlar va doimiy magnitlar atrofidagi magnit maydonning tabiatini ko'rib chiqaylik.

1-rasmda tok bilan aylana bo'lakning magnit kuch chiziqlari ko'rinishi va 2-rasmda tok bilan to'g'ri sim atrofida magnit kuch chiziqlari tasvirlangan. 2-rasmda talaş o'rniga kichik magnit ignalar ishlatiladi. Ushbu rasm oqim yo'nalishi o'zgarganda magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi ham qanday o'zgarishini ko'rsatadi. Oqim yo'nalishi va magnit maydon chiziqlari yo'nalishi o'rtasidagi munosabat odatda "gimlet qoidasi" yordamida aniqlanadi, uning dastagining aylanishi, agar gimlet vidalansa, magnit maydon chiziqlari yo'nalishini ko'rsatadi. oqim yo'nalishi bo'yicha.

3-rasmda shtrixli magnitning magnit kuch chiziqlari tasviri, 4-rasmda esa oqim bilan uzun solenoidning magnit kuch chiziqlari tasvirlangan. Ikkala rasmdagi magnit maydon chiziqlarining tashqi joylashuvining o'xshashligiga e'tibor qaratiladi (3-rasm va 4-rasm). Tok o'tkazuvchi solenoidning bir uchidan kuch chiziqlari shtrixli magnit bilan bir xil tarzda ikkinchisiga cho'ziladi. Oqim bilan solenoiddan tashqaridagi magnit maydon chiziqlarining shakli bar magnitining chiziqlari shakli bilan bir xil. Oqim o'tkazuvchi solenoid ham shimoliy va janubiy qutblarga va neytral zonaga ega. Ikkita tok o'tkazuvchi solenoid yoki solenoid va magnit ikkita magnit kabi o'zaro ta'sir qiladi.

Doimiy magnitlarning magnit maydonlari, to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tkazuvchi o'tkazgichlar yoki temir qatlamlardan foydalangan holda oqim o'tkazuvchi bobinlarning rasmlarini ko'rganingizda nimani ko'rishingiz mumkin? asosiy xususiyat magnit maydon chiziqlari, talaşning joylashuvi rasmlari ko'rsatilgandek, bu ularning izolyatsiyasi. Magnit maydon chiziqlarining yana bir xususiyati ularning yo'nalishidir. Magnit maydonning istalgan nuqtasiga o'rnatilgan kichik magnit igna o'zining shimoliy qutbi bilan magnit kuch chiziqlarining yo'nalishini ko'rsatadi. Aniqlik uchun biz magnit maydon chiziqlari shtrix magnitining shimoliy magnit qutbidan chiqadi va uning janubiy qutbiga kiradi deb faraz qilishga rozi bo'ldik. Magnitlar yoki oqim bilan o'tkazgichlar yaqinidagi mahalliy magnit bo'shliq doimiy elastik muhitdir. Ushbu muhitning elastikligi ko'plab tajribalar bilan tasdiqlangan, masalan, doimiy magnitlarning bir xil nomdagi qutblari qaytarilganda.

Hatto ilgari, men magnitlar yoki oqim o'tkazuvchi o'tkazgichlar atrofidagi magnit maydon shovqin to'lqinlari hosil bo'lgan magnit xususiyatlarga ega bo'lgan uzluksiz elastik muhitdir, deb faraz qilgandim. Ushbu to'lqinlarning ba'zilari yopiq. Aynan shu uzluksiz elastik muhitda magnit maydon chiziqlarining interferentsiya sxemasi hosil bo'ladi, bu temir qo'shimchalardan foydalanish bilan namoyon bo'ladi. Uzluksiz muhit moddaning mikro tuzilishidagi manbalarning nurlanishi natijasida hosil bo'ladi.

Fizika darsligidagi to'lqin interferensiyasi bo'yicha tajribalarni eslang, unda ikkita uchi bo'lgan tebranuvchi plastinka suvga uriladi. Ushbu tajribada o'zaro kesishish ostida ekanligini ko'rish mumkin turli burchaklar ikkita to'lqin ularning keyingi harakatiga ta'sir qilmaydi. Boshqacha qilib aytganda, to'lqinlar har birining tarqalishiga qo'shimcha ta'sir qilmasdan bir-biridan o'tadi. Yorug'lik (elektromagnit) to'lqinlar uchun ham xuddi shunday muntazamlik to'g'ri keladi.

Kosmosning ikkita to'lqin kesishgan joylarida nima sodir bo'ladi (5-rasm) - ular bir-birining ustiga qo'yilgan? Ikki to'lqin yo'lida bo'lgan muhitning har bir zarrasi bir vaqtning o'zida bu to'lqinlarning tebranishlarida ishtirok etadi, ya'ni. uning harakati ikki to'lqinning tebranishlarining yig'indisidir. Bu tebranishlar interferentsiya to‘lqinlarining o‘zlarining maksimal va minimalari bilan ikki yoki bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil bo‘ladigan naqshdir. Ko'proq to'lqinlar, ya'ni. bu to'lqinlar o'tadigan muhitning har bir nuqtasida ularning tebranishlarini qo'shish. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, interferentsiya hodisasi muhitda tarqaladigan to'lqinlar uchun ham, elektromagnit to'lqinlar, ya'ni interferensiya faqat to'lqinlarning xossasi bo'lib, muhitning xususiyatlariga ham, uning mavjudligiga ham bog'liq emas. Shuni esda tutish kerakki, to'lqin aralashuvi tebranishlarning kogerent (mos keladigan) bo'lishi sharti bilan sodir bo'ladi, ya'ni. tebranishlar doimiy fazalar farqiga va bir xil chastotaga ega bo'lishi kerak.

Bizning holatimizda temir parchalari bilan magnit maydon chiziqlari bilan qatorlardir eng katta raqam interferentsiya to‘lqinlarining maksimal nuqtalarida joylashgan talaş va kamroq miqdordagi talaşli chiziqlar interferentsiya to‘lqinlarining maksimal (minimasida) o‘rtasida joylashgan.

Yuqoridagi gipotezaga asoslanib, quyidagi xulosalar chiqarish mumkin.

1. Magnit maydon - bu magnit yoki alohida mikromagnit to'lqinlar o'tkazgichning mikro tuzilishidagi manbalardan nurlanish natijasida doimiy magnit yoki oqim o'tkazuvchi o'tkazgich yaqinida hosil bo'lgan muhit.

2. Ushbu mikromagnit to'lqinlar magnit maydonning har bir nuqtasida o'zaro ta'sir qilib, magnit kuch chiziqlari shaklida interferentsiya naqshini hosil qiladi.

3. Mikromagnit to'lqinlar bir-biriga tortilishi mumkin bo'lgan mikro qutblarga ega bo'lgan yopiq mikro energiya girdoblari bo'lib, elastik yopiq chiziqlar hosil qiladi.

4. Magnit maydonning interferentsiya sxemasini tashkil etuvchi mikromagnit to'lqinlarni chiqaradigan moddaning mikro tuzilishidagi mikro manbalar bir xil tebranish chastotasiga ega va ularning nurlanishi vaqt bo'yicha doimiy bo'lgan fazalar farqiga ega.

Jismlarning magnitlanish jarayoni qanday sodir bo'ladi, bu ularning atrofida magnit maydon hosil bo'lishiga olib keladi, ya'ni. magnitlar va tok o'tkazgichlarning mikro tuzilishida qanday jarayonlar sodir bo'ladi? Bu va boshqa savollarga javob berish uchun atom tuzilishining ayrim xususiyatlarini esga olish kerak.

Shunday qilib, oqim bilan dumaloq bobinning o'qi bo'yicha magnit maydon induksiyasi g'altakning markazidan o'qdagi nuqtagacha bo'lgan masofaning uchinchi kuchiga teskari mutanosib ravishda kamayadi. Bobinning o'qidagi magnit induksiya vektori o'qga parallel. Uning yo'nalishini o'ng vint yordamida aniqlash mumkin: agar siz o'ng vintni bobinning o'qiga parallel ravishda yo'naltirsangiz va uni bobindagi oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, vintning tarjima harakati yo'nalishi yo'nalishni ko'rsatadi. magnit induksiya vektorining.

3.5 Magnit maydon chiziqlari

Magnit maydon, elektrostatik kabi, grafik shaklda - magnit maydon chiziqlari yordamida qulay tarzda ifodalanadi.

Magnit maydonning kuch chizig'i chiziq bo'lib, har bir nuqtadagi teginish magnit induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Magnit maydonning kuch chiziqlari shunday chiziladiki, ularning zichligi magnit induksiyaning kattaligiga mutanosib bo'ladi: ma'lum bir nuqtada magnit induksiya qanchalik katta bo'lsa, kuch chiziqlarining zichligi shunchalik katta bo'ladi.

Shunday qilib, magnit maydon chiziqlari elektrostatik maydon chiziqlariga o'xshaydi.

Biroq, ular ham o'ziga xos xususiyatlarga ega.

Toki I bo'lgan to'g'ri o'tkazgich tomonidan yaratilgan magnit maydonni ko'rib chiqaylik.

Ushbu o'tkazgich shakl tekisligiga perpendikulyar bo'lsin.

Supero'tkazuvchilardan bir xil masofada joylashgan turli nuqtalarda induksiya kattalikda bir xil bo'ladi.

vektor yo'nalishi IN ichida turli nuqtalar rasmda ko'rsatilgan.

Tangensi barcha nuqtalarda magnit induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladigan chiziq doiradir.

Shuning uchun, bu holda magnit maydon chiziqlari o'tkazgichni o'rab turgan doiralardir. Barcha kuch chiziqlarining markazlari o'tkazgichda joylashgan.

Shunday qilib, magnit maydonning kuch chiziqlari yopiq (elektrostatik maydonning kuch chiziqlarini yopish mumkin emas, ular zaryadlardan boshlanadi va tugaydi).

Shuning uchun magnit maydon girdob(kuch chiziqlari yopiq deb ataladigan maydonlar).

Kuch chiziqlarining yopiqligi magnit maydonning yana bir, juda muhim xususiyatini anglatadi - tabiatda ma'lum bir qutbli magnit maydonining manbai bo'ladigan magnit zaryadlar yo'q (hech bo'lmaganda hali kashf etilmagan).

Shuning uchun magnitning alohida shimoliy yoki janubiy magnit qutbi yo'q.

Agar siz yarmida doimiy magnitni ko'rsangiz ham, siz ikkita magnit olasiz, ularning har birida ikkala qutb ham bor.

3.6. Lorents kuchi

Magnit maydonda harakatlanayotgan zaryadga kuch ta'sir qilishi eksperimental tarzda aniqlangan. Bu kuch Lorents kuchi deb ataladi:

.

Lorents kuch moduli

,

bu yerda a - vektorlar orasidagi burchak v Va B .

Lorentz kuchining yo'nalishi vektorning yo'nalishiga bog'liq. Buni o'ng vint qoidasi yoki chap qo'l qoidasi yordamida aniqlash mumkin. Ammo Lorentz kuchining yo'nalishi vektorning yo'nalishiga to'g'ri kelishi shart emas!

Gap shundaki, Lorents kuchi vektor [ ko'paytmasi natijasiga teng. v , IN ] skalerga q. Agar zaryad ijobiy bo'lsa, unda F l vektorga parallel [ v , IN ]. Agar q< 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [v , IN ] (rasmga qarang).

Agar zaryadlangan zarracha magnit maydon chiziqlariga parallel ravishda harakat qilsa, u holda tezlik va magnit induksiya vektorlari orasidagi burchak a. nol. Shuning uchun Lorents kuchi bunday zaryadga ta'sir qilmaydi (sin 0 = 0, F l = 0).

Agar zaryad magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar harakat qilsa, u holda tezlik va magnit induksiya vektorlari orasidagi burchak a 90 0 ga teng. Bunday holda, Lorentz kuchi maksimal mumkin bo'lgan qiymatga ega: F l = q v B.

Lorents kuchi har doim zaryad tezligiga perpendikulyar. Bu shuni anglatadiki, Lorents kuchi harakat tezligining kattaligini o'zgartira olmaydi, lekin uning yo'nalishini o'zgartiradi.

Shuning uchun bir xil magnit maydonda uning kuch chiziqlariga perpendikulyar bo'lgan magnit maydonga uchib ketgan zaryad aylana bo'ylab harakatlanadi.

Agar zaryadga faqat Lorents kuchi ta'sir etsa, u holda zaryadning harakati Nyutonning ikkinchi qonuni asosida tuzilgan quyidagi tenglamaga bo'ysunadi: ma = F l.

Lorents kuchi tezlikka perpendikulyar bo'lganligi sababli, zaryadlangan zarrachaning tezlashishi markazga yo'naltirilgan (normal): (bu erda R zaryadlangan zarracha traektoriyasining egrilik radiusi).

Magnit maydon chiziqlari

Elektr maydonlari kabi magnit maydonlarni kuch chiziqlari yordamida grafik tasvirlash mumkin. Magnit maydon chizig'i yoki magnit maydon induksiya chizig'i - bu chiziq bo'lib, har bir nuqtada teginish magnit maydon induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

lekin)	b)	ichida)

Guruch. 1.2. To'g'ridan-to'g'ri oqim magnit maydonining kuch chiziqlari (a),

dumaloq oqim (b), solenoid (c)

Magnit kuch chiziqlari, elektr chiziqlari kabi, kesishmaydi. Ular shunday zichlik bilan chizilganki, ularga perpendikulyar bo'lgan birlik sirtini kesib o'tadigan chiziqlar soni ma'lum joydagi magnit maydon magnit induksiyasining kattaligiga teng (yoki mutanosib) bo'ladi.

Shaklda. 1.2 lekin to'g'ridan-to'g'ri oqim maydonining kuch chiziqlari ko'rsatilgan, ular konsentrik doiralar bo'lib, ularning markazi tok o'qida joylashgan va yo'nalish o'ng vint qoidasi bilan belgilanadi (o'tkazgichdagi oqim tok kuchiga yo'naltiriladi). o'quvchi).

Magnit induktsiya chiziqlari o'rganilayotgan sohada magnitlangan va o'zini kichik magnit ignalari kabi tutadigan temir parchalari yordamida "ko'rsatilishi" mumkin. Shaklda. 1.2 b dumaloq oqimning magnit maydonining kuch chiziqlarini ko'rsatadi. Solenoidning magnit maydoni shaklda ko'rsatilgan. 1.2 ichida.

Magnit maydonning kuch chiziqlari yopiq. Yopiq kuch chiziqlari bo'lgan maydonlar deyiladi girdobli maydonlar. Shubhasiz, magnit maydon vorteks maydonidir. Bu magnit maydon va elektrostatik maydon o'rtasidagi asosiy farq.

Elektrostatik maydonda kuch chiziqlari doimo ochiq: ular elektr zaryadlarida boshlanadi va tugaydi. Magnit kuch chiziqlarining boshi ham, oxiri ham yo'q. Bu tabiatda magnit zaryadlar yo'qligiga to'g'ri keladi.

1.4. Bio-Savart-Laplas qonuni

Fransuz fiziklari J.Biot va F.Savard 1820-yilda ingichka simlardan oʻtuvchi toklar natijasida hosil boʻlgan magnit maydonlarni oʻrganishdi. turli shakllar. Laplas Biot va Savart tomonidan olingan eksperimental ma'lumotlarni tahlil qildi va Biot-Savart-Laplas qonuni deb nomlangan munosabatlarni o'rnatdi.

Ushbu qonunga ko'ra, har qanday oqimning magnit maydonining induksiyasini oqimning alohida elementar bo'limlari tomonidan yaratilgan magnit maydonlar induksiyalarining vektor yig'indisi (superpozitsiya) sifatida hisoblash mumkin. Uzunlikdagi oqim elementi tomonidan yaratilgan maydonning magnit induksiyasi uchun Laplas quyidagi formulani oldi:

, (1.3)

bu erda vektor, modul o'tkazgich elementining uzunligiga teng va oqim yo'nalishi bo'yicha mos keladi (1.3-rasm); elementdan nuqtaga chizilgan radius vektori; radius vektorining moduli hisoblanadi.

> 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 maydonning kuch chiziqlari kontur chiziqlariga o'xshaydi topografik xaritalar, chunki ular uzluksiz bir narsani 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.

Mavzular Kodifikatordan foydalaning : magnitlarning o'zaro ta'siri, oqim bilan o'tkazgichning magnit maydoni.

Moddaning magnit xususiyatlari odamlarga uzoq vaqtdan beri ma'lum. Magnitlar o'z nomini qadimgi Magnesiya shahridan oldi: uning atrofida mineral (keyinchalik magnit temir rudasi yoki magnetit deb ataladi) keng tarqalgan bo'lib, uning qismlari temir buyumlarni o'ziga tortdi.

Magnitlarning o'zaro ta'siri

Har bir magnitning ikki tomonida joylashgan Shimoliy qutb Va Janubiy qutb. Ikki magnit bir-biriga qarama-qarshi qutblar orqali tortiladi va xuddi shunday qutblar tomonidan itariladi. Magnitlar vakuum orqali ham bir-biriga ta'sir qilishi mumkin! Biroq, bularning barchasi elektr zaryadlarining o'zaro ta'sirini eslatadi magnitlarning o'zaro ta'siri elektr emas. Buni quyidagi eksperimental faktlar tasdiqlaydi.

Magnit qizdirilganda magnit kuch zaiflashadi. Nuqtaviy zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi ularning haroratiga bog'liq emas.

Magnitni silkitib, magnit kuch zaiflashadi. Elektr zaryadlangan jismlarda shunga o'xshash narsa sodir bo'lmaydi.

Ijobiy elektr zaryadlari salbiylardan (masalan, jismlarni elektrlashtirishda) ajratish mumkin. Ammo magnitning qutblarini ajratib bo'lmaydi: agar siz magnitni ikki qismga bo'lsangiz, kesishgan joyda qutblar ham paydo bo'ladi va magnit uchlarida qarama-qarshi qutbli ikkita magnitga bo'linadi (aynan bir xil yo'naltirilgan). asl magnitning qutblari kabi).

Shunday qilib, magnitlar har doim bipolyar, ular faqat shaklda mavjud dipollar. Izolyatsiya qilingan magnit qutblar (deb ataladi magnit monopollar- elektr zaryadining analoglari) tabiatda mavjud emas (har qanday holatda ham ular hali eksperimental ravishda aniqlanmagan). Bu, ehtimol, elektr va magnitlanish o'rtasidagi eng ta'sirli assimetriyadir.

Elektr zaryadlangan jismlar singari, magnitlar ham elektr zaryadlariga ta'sir qiladi. Biroq, magnit faqat ishlaydi harakatlanuvchi zaryadlash; Agar zaryad magnitga nisbatan tinch holatda bo'lsa, u holda zaryadga magnit kuch ta'sir qilmaydi. Aksincha, elektrlashtirilgan jism dam yoki harakatda bo'lishidan qat'i nazar, har qanday zaryadga ta'sir qiladi.

Qisqa masofali ta'sir nazariyasining zamonaviy kontseptsiyalariga ko'ra, magnitlarning o'zaro ta'siri orqali amalga oshiriladi magnit maydon Ya'ni, magnit atrofdagi kosmosda magnit maydon hosil qiladi, bu boshqa magnitga ta'sir qiladi va bu magnitlarning ko'rinadigan tortilishi yoki itarilishiga sabab bo'ladi.

Magnitga misol magnit igna kompas. Magnit igna yordamida kosmosning ma'lum bir hududida magnit maydon mavjudligini, shuningdek, maydon yo'nalishini aniqlash mumkin.

Bizning Yer sayyoramiz ulkan magnitdir. Yerning geografik shimoliy qutbidan unchalik uzoq bo'lmagan joyda janubiy magnit qutb joylashgan. Shuning uchun, kompas ignasining shimoliy uchi Yerning janubiy magnit qutbiga burilib, geografik shimolga ishora qiladi. Demak, aslida magnitning "shimoliy qutbi" nomi paydo bo'ldi.

Magnit maydon chiziqlari

Elektr maydoni, biz eslaymizki, kichik sinov zaryadlari yordamida, maydonning kattaligi va yo'nalishini hukm qilish mumkin bo'lgan harakat bilan tekshiriladi. Magnit maydon holatida sinov zaryadining analogi kichik magnit ignadir.

Masalan, kosmosning turli nuqtalariga juda kichik kompas ignalarini qo'yish orqali magnit maydon haqida qandaydir geometrik tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, o'qlar ma'lum chiziqlar bo'ylab to'g'ri keladi - bu deyiladi magnit maydon chiziqlari. Keling, ushbu tushunchani shaklda aniqlaylik keyingi uchta ball.

1. Magnit maydon chiziqlari yoki magnit kuch chiziqlari fazoda yo'naltirilgan chiziqlar bo'lib, ular quyidagi xususiyatga ega: bunday chiziqning har bir nuqtasiga joylashtirilgan kichik kompas ignasi bu chiziqqa tangensial yo'naltirilgan..

2. Magnit maydon chizig'ining yo'nalishi - bu chiziqning nuqtalarida joylashgan kompas ignalarining shimoliy uchlari yo'nalishi..

3. Chiziqlar qanchalik qalinroq bo'lsa, ma'lum bir kosmos hududida magnit maydon kuchliroq bo'ladi..

Kompas ignalarining rolini temir talaşlar muvaffaqiyatli bajarishi mumkin: magnit maydonda kichik bo'laklar magnitlanadi va xuddi magnit ignalari kabi harakat qiladi.

Shunday qilib, doimiy magnit atrofiga temir plitkalarni quyib, biz magnit maydon chiziqlarining taxminan quyidagi rasmini ko'ramiz (1-rasm).

Guruch. 1. Doimiy magnit maydoni

Magnitning shimoliy qutbi ko'k va harf bilan ko'rsatilgan; janubiy qutb - qizil va harf bilan. E'tibor bering, maydon chiziqlari magnitning shimoliy qutbidan chiqib, janubiy qutbga kiradi, chunki kompas ignasining shimoliy uchi magnitning janubiy qutbiga to'g'ri keladi.

Oersted tajribasi

Garchi elektr va magnit hodisalari Qadim zamonlardan beri odamlarga ma'lum bo'lgan, ular o'rtasida hech qanday aloqa yo'q uzoq vaqt kuzatilmadi. Bir necha asrlar davomida elektr va magnitlanish bo'yicha tadqiqotlar parallel va bir-biridan mustaqil ravishda davom etdi.

Elektr va magnit hodisalarning bir-biri bilan bog'liqligi birinchi marta 1820 yilda Oerstedning mashhur tajribasida aniqlangan.

Oersted tajribasining sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 2 (rt.mipt.ru dan olingan rasm). Magnit igna ustida (va - o'qning shimoliy va janubiy qutblari) oqim manbaiga ulangan metall o'tkazgich mavjud. Agar siz sxemani yopsangiz, u holda o'q o'tkazgichga perpendikulyar aylanadi!
Ushbu oddiy tajriba to'g'ridan-to'g'ri elektr va magnitlanish o'rtasidagi munosabatga ishora qildi. Oersted tajribasidan so'ng o'tkazilgan tajribalar quyidagi naqshni mustahkam o'rnatdi: magnit maydon hosil bo'ladi elektr toklari va oqimlarga ta'sir qiladi.

Guruch. 2. Ersted tajribasi

Oqim bilan o'tkazgich tomonidan yaratilgan magnit maydonning chiziqlari tasviri o'tkazgichning shakliga bog'liq.

Oqimli to'g'ri simning magnit maydoni

Tok o'tkazuvchi to'g'ri simning magnit maydon chiziqlari konsentrik doiralardir. Bu doiralarning markazlari sim ustida yotadi va ularning tekisliklari simga perpendikulyar (3-rasm).

Guruch. 3. Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri simning maydoni

To'g'ridan-to'g'ri oqim magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini aniqlash uchun ikkita muqobil qoidalar mavjud.

soat qo'li qoidasi. Maydon chiziqlari ko'zdan kechirilganda soat sohasi farqli o'laroq, oqim biz tomon oqib o'tadi..

vida qoidasi(yoki gimlet qoidasi, yoki tirbandlik qoidasi- bu kimgadir yaqinroq ;-)). Maydon chiziqlari vintni (an'anaviy o'ng ip bilan) oqim yo'nalishi bo'yicha ip bo'ylab harakatlanishi kerak bo'lgan joyga boradi..

Qaysi qoida sizga mos keladi, undan foydalaning. Soat yo'nalishi bo'yicha qoidaga o'rgangan ma'qul - keyinroq o'zingiz ko'rasiz, u universalroq va undan foydalanish osonroq (va keyin analitik geometriyani o'rganishning birinchi yilida buni minnatdorchilik bilan eslang).

Shaklda. 3, yangi narsa ham paydo bo'ldi: bu vektor, deyiladi magnit maydon induksiyasi, yoki magnit induksiya. Magnit induksiya vektori elektr maydon kuchi vektorining analogidir: u xizmat qiladi quvvat xususiyati magnit maydon, magnit maydon harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladigan kuchni aniqlaydi.

Biz magnit maydondagi kuchlar haqida keyinroq gaplashamiz, ammo hozircha faqat magnit maydonning kattaligi va yo'nalishi magnit induksiya vektori tomonidan aniqlanishini ta'kidlaymiz. Kosmosning har bir nuqtasida vektor bu nuqtada joylashgan kompas ignasining shimoliy uchi bilan bir xil yo'nalishda yo'naltiriladi, ya'ni bu chiziq yo'nalishidagi maydon chizig'iga teginish. Magnit induksiya bilan o'lchanadi teslach(Tl).

Elektr maydonida bo'lgani kabi, magnit maydonning induksiyasi uchun, superpozitsiya printsipi. Bu haqiqatda yotadi Turli xil oqimlar tomonidan ma'lum bir nuqtada yaratilgan magnit maydonlarning induksiyasi vektor qo'shiladi va natijada magnit induksiya vektorini beradi:.

Oqimli bobinning magnit maydoni

Keling, bo'ylab aylanayotgan aylana bo'lakni ko'rib chiqaylik D.C.. Biz rasmda oqim hosil qiluvchi manbani ko'rsatmaymiz.

Bizning navbatimiz maydonining chiziqlari rasmi taxminan quyidagi shaklga ega bo'ladi (4-rasm).

Guruch. 4. Oqim bilan bobinning maydoni

Biz uchun magnit maydon qaysi yarim bo'shliqda (lasan tekisligiga nisbatan) yo'naltirilganligini aniqlashimiz muhim bo'ladi. Yana ikkita muqobil qoidamiz bor.

soat qo'li qoidasi. Maydon chiziqlari u erga boradi, oqim soat miliga teskari aylanayotganga o'xshaydi.

vida qoidasi. Maydon chiziqlari oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirilsa, vint (an'anaviy o'ng qo'l iplari bilan) harakatlanadigan joyga boradi..

Ko'rib turganingizdek, oqim va maydonning rollari teskari - to'g'ridan-to'g'ri oqim holati uchun ushbu qoidalarning formulalari bilan solishtirganda.

Oqimli bobinning magnit maydoni

Bobin agar mahkam bo'lsa, lasan bo'lib, simni etarlicha uzun spiralga o'rash uchun chiqadi (5-rasm - en.wikipedia.org saytidan olingan rasm). Bobin bir necha o'nlab, yuzlab yoki hatto minglab burilishlarga ega bo'lishi mumkin. Bobin ham deyiladi solenoid.

Guruch. 5. Bobin (solenoid)

Bir burilishning magnit maydoni, biz bilganimizdek, juda oddiy ko'rinmaydi. Maydonlar? bobinning individual burilishlari bir-birining ustiga o'rnatiladi va natijada juda chalkash rasm paydo bo'lishi kerak. Biroq, bu shunday emas: uzun bobinning maydoni kutilmagan oddiy tuzilishga ega (6-rasm).

Guruch. 6. oqim bilan lasan maydoni

Ushbu rasmda, chap tomondan qaralganda, bobindagi oqim soat miliga teskari yo'nalishda ketadi (bu 5-rasmda bobinning o'ng uchi oqim manbaining "plyus" ga ulangan bo'lsa, chap uchi esa "minus"). Bobinning magnit maydoni ikkita xarakterli xususiyatga ega ekanligini ko'ramiz.

1. Bobin ichida, uning chetlaridan uzoqda, magnit maydon bir hil: har bir nuqtada magnit induksiya vektori kattaligi va yo'nalishi bo'yicha bir xil bo'ladi. Maydon chiziqlari parallel to'g'ri chiziqlardir; ular tashqariga chiqqanda faqat kangalning chetlariga yaqinroq egiladilar.

2. Bobinning tashqarisida maydon nolga yaqin. Bobindagi burilishlar qanchalik ko'p bo'lsa, uning tashqarisidagi maydon zaifroq bo'ladi.

E'tibor bering, cheksiz uzun lasan umuman maydon chiqarmaydi: g'altakning tashqarisida magnit maydon yo'q. Bunday lasan ichida maydon hamma joyda bir xil bo'ladi.

Bu sizga hech narsani eslatmaydimi? Bobin kondansatörning "magnit" analogidir. Esingizda bo'lsa, kondansatör bir hil hosil qiladi elektr maydoni, uning chiziqlari faqat plitalarning chekkalari yaqinida egilgan va kondansatör tashqarisida, maydon nolga yaqin; cheksiz plitalari bo'lgan kondansatör maydonni umuman bo'shatmaydi va maydon uning ichida hamma joyda bir xil bo'ladi.

Va endi - asosiy kuzatish. Iltimos, g'altakning tashqarisidagi magnit maydon chiziqlari rasmini (6-rasm) rasmdagi magnitning maydon chiziqlari bilan solishtiring. bitta. Xuddi shu narsa, shunday emasmi? Va endi biz sizda uzoq vaqt oldin bo'lgan savolga keldik: agar magnit maydon oqimlar tomonidan hosil bo'lsa va oqimlarga ta'sir qilsa, unda doimiy magnit yaqinida magnit maydon paydo bo'lishining sababi nima? Axir, bu magnit oqim bilan o'tkazgichga o'xshamaydi!

Amper gipotezasi. Elementar oqimlar

Dastlab, magnitlarning o'zaro ta'siri qutblarda to'plangan maxsus magnit zaryadlar bilan bog'liq deb hisoblangan. Ammo, elektrdan farqli o'laroq, hech kim magnit zaryadini ajrata olmadi; Axir, biz allaqachon aytganimizdek, magnitning shimoliy va janubiy qutblarini alohida-alohida olish mumkin emas edi - qutblar magnitda har doim juft bo'lib mavjud.

Magnit zaryadlar haqidagi shubhalar Oersted tajribasi bilan kuchayib, magnit maydon elektr toki bilan hosil bo'lganligi ma'lum bo'ldi. Bundan tashqari, har qanday magnit uchun tegishli konfiguratsiya oqimiga ega o'tkazgichni tanlash mumkinligi ma'lum bo'ldi, bu o'tkazgichning maydoni magnit maydoniga to'g'ri keladi.

Amper dadil gipotezani ilgari surdi. Magnit zaryadlar yo'q. Magnitning harakati uning ichidagi yopiq elektr toklari bilan izohlanadi..

Bu oqimlar nima? Bular elementar oqimlar atomlar va molekulalar ichida aylanish; ular atom orbitalarida elektronlarning harakati bilan bog'liq. Har qanday jismning magnit maydoni ushbu elementar oqimlarning magnit maydonlaridan iborat.

Elementar oqimlar bir-biriga nisbatan tasodifiy joylashishi mumkin. Keyin ularning maydonlari bir-birini bekor qiladi va tana magnit xususiyatlarini ko'rsatmaydi.

Ammo agar elementar oqimlar muvofiqlashtirilgan bo'lsa, unda ularning maydonlari qo'shilib, bir-birini mustahkamlaydi. Tana magnitga aylanadi (7-rasm; magnit maydon biz tomon yo'naltiriladi; magnitning shimoliy qutbi ham biz tomon yo'naltiriladi).

Guruch. 7. Elementar magnit oqimlari

Amperning elementar toklar haqidagi gipotezasi magnitlarning xossalarini aniqlab berdi.Magnitni qizdirish va silkitish uning elementar toklarining joylashishini buzadi va magnit xususiyatlari zaiflashtirmoq. Magnit qutblarning ajralmasligi aniq bo'ldi: magnit kesilgan joyda biz uchlarida bir xil elementar oqimlarni olamiz. Tananing magnit maydonda magnitlanish qobiliyati to'g'ri "aylanayotgan" elementar oqimlarning muvofiqlashtirilgan moslashuvi bilan izohlanadi (keyingi varaqda magnit maydonda dumaloq oqimning aylanishi haqida o'qing).

Amperning gipotezasi to'g'ri bo'lib chiqdi - bu ko'rsatdi yanada rivojlantirish fizika. Elementar oqimlar kontseptsiyasi atom nazariyasining ajralmas qismiga aylandi, u XX asrda - Amperning ajoyib taxminidan deyarli yuz yil o'tgach ishlab chiqilgan.