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 zaryadlarni manfiylardan ajratish mumkin (masalan, jismlar elektrlashtirilganda). Ammo magnit qutblarini ajratib bo'lmaydi: agar siz magnitni ikki qismga bo'lsangiz, u holda kesilgan joyda qutblar ham paydo bo'ladi va magnit uchlarida qarama-qarshi qutbli ikkita magnitga bo'linadi (aniq yo'naltirilgan). asl magnitning qutblari bilan bir xil tarzda).

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 olib keladi.

Magnitga misol magnit igna kompas. Magnit igna yordamida fazoning 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.

Misol uchun, agar siz magnit maydonni joylashtirsangiz, u haqida geometrik tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin turli nuqtalar bo'shliqlar juda kichik kompas ignalari. 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, atrofga temir parchalarini quyish doimiy magnit, biz magnit maydon chiziqlarining taxminan quyidagi naqshini 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 elektr toklari tomonidan hosil bo'ladi 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 intensivlik vektorining analogidir elektr maydoni: 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 u chiqadi, agar mahkam bo'lsa, lasan bo'lsa, simni etarlicha uzun spiralga o'rang (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) magnitning maydon chiziqlari bilan taqqoslang. 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 oydinlashtirib berdi.Magnitni qizdirish va silkitish uning elementar toklarining joylashishini buzadi, magnit xossalari esa zaiflashadi. 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.

Keling, magnit maydon nima ekanligini birgalikda tushunamiz. Axir, ko'p odamlar butun umri davomida shu sohada yashaydilar va bu haqda o'ylamaydilar. Uni tuzatish vaqti!

Magnit maydon

Magnit maydon – maxsus turdagi masala. U o'z magnit momentiga (doimiy magnitlar) ega bo'lgan harakatlanuvchi elektr zaryadlari va jismlarga ta'sir qilishda o'zini namoyon qiladi.

Muhim: magnit maydon statsionar zaryadlarga ta'sir qilmaydi! Magnit maydon, shuningdek, harakatlanuvchi elektr zaryadlari yoki vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni yoki atomlardagi elektronlarning magnit momentlari orqali hosil bo'ladi. Ya'ni, oqim o'tadigan har qanday sim ham magnitga aylanadi!

O'zining magnit maydoniga ega bo'lgan tana.

Magnitning shimoliy va janubiy qutblari bor. "Shimoliy" va "janubiy" belgilari faqat qulaylik uchun (elektr energiyasida "ortiqcha" va "minus" sifatida) berilgan.

Magnit maydon bilan ifodalanadi kuch magnit chiziqlari. kuch chiziqlari uzluksiz va yopiq bo'lib, ularning yo'nalishi doimo maydon kuchlarining yo'nalishiga to'g'ri keladi. Agar metall talaşlar doimiy magnit atrofida sochilgan bo'lsa, metall zarralari shimoldan chiqadigan va janubiy qutbga kiradigan magnit maydon chiziqlarining aniq rasmini ko'rsatadi. Magnit maydonning grafik xarakteristikasi - kuch chiziqlari.

Magnit maydon xususiyatlari

Magnit maydonning asosiy xususiyatlari quyidagilardir magnit induksiya, magnit oqimi Va magnit o'tkazuvchanligi. Ammo keling, hamma narsa haqida tartibda gaplashaylik.

Darhol biz barcha o'lchov birliklari tizimda berilganligini ta'kidlaymiz SI.

Magnit induktsiya B - vektor jismoniy miqdor, bu magnit maydonning asosiy quvvat xarakteristikasi. Harf bilan belgilanadi B . Magnit induksiyani o'lchash birligi - Tesla (Tl).

Magnit induktsiya maydonning zaryadga ta'sir qilish kuchini aniqlash orqali uning qanchalik kuchli ekanligini ko'rsatadi. Bu kuch deyiladi Lorents kuchi.

Bu yerda q - zaryad, v - magnit maydondagi tezligi; B - induksiya, F maydon zaryadga ta'sir qiladigan Lorents kuchidir.

F- kontur maydoni va induksiya vektori orasidagi kosinus va oqim o'tadigan kontur tekisligining normali orasidagi magnit induksiya mahsulotiga teng jismoniy miqdor. magnit oqimi- magnit maydonning skalyar xarakteristikasi.

Aytishimiz mumkinki, magnit oqim birlik maydoniga kiradigan magnit induksiya chiziqlari sonini tavsiflaydi. Magnit oqimi o'lchanadi Weberach (WB).

Magnit o'tkazuvchanlik muhitning magnit xossalarini aniqlovchi koeffitsientdir. Maydonning magnit induksiyasi bog'liq bo'lgan parametrlardan biri magnit o'tkazuvchanlikdir.

Sayyoramiz bir necha milliard yil davomida ulkan magnit bo'lib kelgan. Yer magnit maydonining induksiyasi koordinatalarga qarab o'zgaradi. Ekvatorda u Tesla ning minus beshinchi kuchiga taxminan 3,1 marta 10 ga teng. Bundan tashqari, magnit anomaliyalar mavjud bo'lib, bu erda maydonning qiymati va yo'nalishi qo'shni hududlardan sezilarli darajada farq qiladi. Sayyoradagi eng katta magnit anomaliyalaridan biri - Kursk Va Braziliya magnit anomaliyasi.

Yer magnit maydonining kelib chiqishi olimlar uchun haligacha sir bo'lib qolmoqda. Maydonning manbai Yerning suyuq metall yadrosi ekanligi taxmin qilinadi. Yadro harakatlanmoqda, ya'ni eritilgan temir-nikel qotishmasi harakatlanmoqda va zaryadlangan zarrachalarning harakati nima bo'lsa. elektr toki, magnit maydon hosil qiladi. Muammo shundaki, bu nazariya geodinamo) dala qanday barqaror saqlanishini tushuntirmaydi.

Yer ulkan magnit dipoldir. Magnit qutblar geografik qutblarga to'g'ri kelmaydi, garchi ular yaqin joylashgan bo'lsa ham. Bundan tashqari, Yerning magnit qutblari harakatlanmoqda. Ularning ko'chishi 1885 yildan beri qayd etilgan. Misol uchun, so'nggi yuz yil ichida Janubiy yarim shardagi magnit qutb deyarli 900 kilometrga siljigan va hozir Janubiy okeanda. Arktika yarim sharining qutbi Shimoliy Muz okeani bo'ylab Sharqiy Sibir magnit anomaliyasi tomon harakatlanmoqda, uning harakat tezligi (2004 yil ma'lumotlariga ko'ra) yiliga 60 kilometrni tashkil etdi. Endi qutblar harakatining tezlashishi kuzatilmoqda - o'rtacha tezlik yiliga 3 kilometrga oshib bormoqda.

Biz uchun Yer magnit maydonining ahamiyati nimada? Avvalo, Yerning magnit maydoni sayyorani kosmik nurlar va quyosh shamolidan himoya qiladi. Chuqur fazodan zaryadlangan zarralar to'g'ridan-to'g'ri erga tushmaydi, balki ulkan magnit tomonidan burilib, uning kuch chiziqlari bo'ylab harakatlanadi. Shunday qilib, barcha tirik mavjudotlar zararli nurlanishdan himoyalangan.

Yer tarixi davomida bir necha bor bo'lgan inversiyalar magnit qutblarning (o'zgarishlari). Qutb inversiyasi ular joyni almashtirganda. Oxirgi marta bu hodisa taxminan 800 ming yil oldin sodir bo'lgan va Yer tarixida 400 dan ortiq geomagnit teskari o'zgarishlar bo'lgan.Ba'zi olimlarning fikricha, magnit qutblar harakatining kuzatilgan tezlashishini hisobga olgan holda, keyingi qutb burilishlari bo'lishi kerak. keyingi ikki ming yil ichida kutilmoqda.

Yaxshiyamki, bizning asrimizda qutblarning burilishi kutilmaydi. Shunday qilib, magnit maydonning asosiy xususiyatlari va xususiyatlarini hisobga olgan holda, siz Yerning eski doimiy maydonida yoqimli hayot haqida o'ylashingiz va zavqlanishingiz mumkin. Va buni amalga oshirishingiz uchun, muvaffaqiyatga ishonch bilan ba'zi ta'lim muammolarini ishonib topshirishingiz mumkin bo'lgan mualliflarimiz bor! va boshqa ish turlarini havola orqali buyurtma qilishingiz mumkin.

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 bir joyda magnit maydonning magnit induksiyasining kattaligiga teng (yoki mutanosib) bo'ladi.

Shaklda. 1.2 lekin to'g'ridan-to'g'ri tok maydonining kuch chiziqlari ko'rsatilgan, ular konsentrik doiralar bo'lib, ularning markazi oqim 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 har doim ochiq: ular boshlanadi va tugaydi elektr zaryadlari. 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.

Taxminan ikki yarim ming yil oldin, odamlar buni aniqladilar tabiiy toshlar temirni jalb qilish qobiliyatiga ega. Bu xususiyat bu toshlarda tirik jon borligi va temirga ma'lum bir "sevgi" bilan izohlangan.

Bugun biz bu toshlar ekanligini allaqachon bilamiz tabiiy magnitlar, va magnit maydon, va umuman temir uchun maxsus joy emas, bu effektlarni yaratadi. Magnit maydon materiyadan farq qiluvchi va magnitlangan jismlar atrofida mavjud bo'lgan maxsus turdagi materiyadir.

doimiy magnitlar

Tabiiy magnitlar yoki magnetitlar unchalik kuchli emas magnit xususiyatlari. Ammo inson magnit maydonining kuchi ancha yuqori bo'lgan sun'iy magnitlarni yaratishni o'rgandi. Ular maxsus qotishmalardan yasalgan va tashqi magnit maydon bilan magnitlangan. Shundan so'ng siz ularni o'zingiz ishlatishingiz mumkin.

Magnit maydon chiziqlari

Har qanday magnitning ikkita qutbi bor, ular shimoliy va janubiy qutblar deb ataladi. Qutblarda magnit maydonning kontsentratsiyasi maksimal bo'ladi. Ammo qutblar orasida magnit maydon ham o'zboshimchalik bilan emas, balki chiziqlar yoki chiziqlar shaklida joylashgan. Ular magnit maydon chiziqlari deb ataladi. Ularni aniqlash juda oddiy - shunchaki tarqoq temir parchalarini magnit maydonga qo'ying va ularni biroz silkiting. Ular o'zboshimchalik bilan joylashmaydi, balki bir qutbdan boshlanib, ikkinchisida tugaydigan chiziqlar naqshini hosil qiladi. Bu chiziqlar, go'yo bir qutbdan chiqib, ikkinchisiga kiradi.

Magnit maydonidagi temir parchalari o'zlari magnitlanadi va magnit kuch chiziqlari bo'ylab joylashtiriladi. Kompas shunday ishlaydi. Bizning sayyoramiz katta magnitdir. Kompas ignasi Yerning magnit maydonini oladi va burilib, kuch chiziqlari bo'ylab joylashgan bo'lib, bir uchi shimoliy magnit qutbga, ikkinchisi janubga qaratilgan. Yerning magnit qutblari geografik jihatdan bir oz uzoqda, lekin qutblardan uzoqlashganda, bu shunday emas. katta ahamiyatga ega, va biz ularni bir xil deb hisoblashimiz mumkin.

O'zgaruvchan magnitlar

Bizning davrimizda magnitlarning ko'lami juda keng. Ularni elektr motorlar, telefonlar, dinamiklar, radiolar ichida topish mumkin. Hatto tibbiyotda ham, masalan, odam igna yoki boshqa temir narsalarni yutib yuborsa, uni magnit prob bilan jarrohlik qilmasdan olib tashlash mumkin.

> 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, bolaligida Albert Eynshteyn kompasga qarashni yaxshi ko‘rar, igna to‘g‘ridan-to‘g‘ri jismoniy aloqa qilmasdan turib qanday qilib kuchni his qilishi haqida o‘ylardi. 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.

Shtrixli magnit ustiga qo'yilgan qog'ozdagi temir to'plamlarning hizalanishi bilan ifodalangan magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi

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 elektr maydon chiziqlaridan farq qiladi, unda oxiri va boshlanishi ijobiy va manfiy zaryadlar bilan belgilanadi.