Всеки, който наблюдава явленията, случващи се в наши дни, свързани с глобалното изменение на климата на планетата, по един или друг начин, но мисли, първо, за причините за увеличаването на броя и силата на природните бедствия, и второ, за възможността за дългосрочно прогнозиране на природни бедствия с цел подпомагане на обществото. В крайна сметка днес има все повече информация за навлизането на човечеството в ерата на глобалните природни бедствия. Възможно ли е, ако не напълно да се предотвратят, то поне да се минимизират последиците от глобалното изменение на климата на планетата? Търсенето доведе до много впечатляваща и положително окуражаваща информация - доклад от общността на учените ALLATRA SCIENCE: " ". Докладът съдържа уникална информация за всеки човек, тъй като това е ключът към решаването на климатични проблеми от всякаква сложност. Той показва и реален изход от създалата се ситуация чрез обединение на световната общност на творческа, духовна и морална основа.

Магнитното поле на Земята е естественият „щит” на планетата от космическата и слънчевата радиация, вредна за всички живи същества. Всъщност, ако Земята нямаше свое собствено магнитно поле, тогава животът във формата, която познаваме, би бил невъзможен на нея. Силата на магнитното поле на Земята е разпределена неравномерно и е средно около 50 000 nT (0,5 Oe) на повърхността и варира от 20 000 nT до 60 000 nT.

Ориз. 1. „Моментална снимка“ на основното магнитно поле на земната повърхност през юни 2014 г. по данни отРояк сателити . Областите на силно магнитно поле са обозначени в червено, а областите на отслабено - в синьо.

Наблюденията обаче показват, че Магнитното поле на Земята постепенно отслабва, докато геомагнитните полюси се изместват. Както се посочва в горепосочения доклад, тези процеси се влияят преди всичко от определени космически фактори, въпреки че традиционната наука все още не знае за тях и не ги взема под внимание, опитвайки се да намери отговори в недрата на Земята безрезултатно.

Данни, предавани от сателити Swarm, изстреляни от Европейската космическа агенция (ESA) ), потвърждават общата тенденция за отслабване на магнитното поле и се наблюдава най-голямо ниво на спад в западното полукълбо на нашата планета .

Ориз. 2. Промяна в силата на магнитното поле на Земята за периодот януари 2014 г. до юни 2014 г. според Swarm. На фигурата лилавият цвят съответства на увеличение, а тъмно синият съответства на намаляване на напрежението в диапазона от ±100 nT.

Анализирайки последствията от много природни бедствия, учените установиха, че преди началото на сеизмичната активност се появяват аномалии в магнитното поле на Земята. По-специално, земетресението, което се случи на 11 март 2011 г. в Япония, беше предшествано от активирането на тихоокеанската литосферна плоча в зоните на субдукция. Това събитие се превърна в своеобразен индикатор за нова фаза на сеизмична активност, свързана с ускоряването на движението на тази литосферна плоча. Изместването на геомагнитните полюси, разположени в Източен Сибир и Тихия океан, поради космически фактори, доведе до мащабни промени в вековните магнитни вариации на територията на Японския архипелаг. Резултатът от тези явления е серия от мощни земетресения с магнитуд 9,0.

Официално се смята, че през последните 100 години магнитното поле на Земята е отслабнало с около 5%. В зоната на така наречената Южноатлантическа аномалия край бреговете на Бразилия отслабването е още по-значително. Заслужава обаче да се отбележи, че по-рано, както и сега, наземните измервания са извършвани точково и на сушата, което вече не може да отразява пълната картина на вековните промени в магнитното поле. Също така не се вземат предвид дупките в магнитното поле на Земята - особени пролуки в магнитосферата, през които проникват огромни потоци слънчева радиация. По неизвестни на традиционната наука причини броят на тези дупки непрекъснато нараства. Но за тях ще говорим в следващите публикации.

Известно е, че отслабването на магнитното поле на Земята води до обръщане на полярността, при което северният и южният магнитни полюси сменят местата си и се получава тяхната инверсия. Изследванията в областта на палеомагнетизма показват, че по-рано, по време на обръщане на полюса, което се случва постепенно, магнитното поле на Земята е загубило своята диполна структура. Инверсията на магнитното поле беше предшествана от неговото отслабване, а след него силата на полето отново се увеличи до предишните си стойности. В миналото тези обръщания са се случвали средно приблизително на всеки 250 000 години. Но от последния, според учените, са минали около 780 000 години. Официалната наука обаче все още не може да даде никакво обяснение за толкова дълъг период на стабилност. В допълнение, правилността на интерпретацията на палеомагнитните данни периодично се критикува в научните среди. Така или иначе, бързото отслабване на магнитното поле в наши дни е знак за началото на глобални процеси както в космоса, така и в недрата на Земята. Ето защо катаклизмите, случващи се на планетата, са причинени в по-голяма степен от природни фактори, отколкото от антропогенно влияние.

Традиционната наука все още се затруднява да намери отговор на въпроса: какво се случва с магнитното поле в момента на инверсия? Изчезва ли напълно или отслабва до определени критични стойности?Има много теории и предположения по този въпрос, но нито една от тях не изглежда надеждна. Един от опитите за симулиране на магнитното поле по време на обръщане е показан на фиг. 3:

Ориз. 3. Моделно представяне на основното магнитно поле на Земята в текущото му състояние (вляво) и в процес на смяна на полярността (вдясно). С течение на времето магнитното поле на Земята може да се превърне от дипол в мултипол и тогава отново ще се образува стабилна диполна структура. Посоката на полето обаче ще се промени на обратното: северният геомагнитен полюс ще бъде на мястото на южния, а южният ще се премести в северното полукълбо.

Самият факт на наличието на значителни магнитни аномалии по време на обръщане на полярността може да доведе до глобални тектонични явления на Земята и също така да представлява сериозна опасност за целия живот на планетата поради нарастващото ниво на слънчева радиация.

Разработването на методи за наблюдение на магнитното поле на Земята, както и септоново поле на Земятае ангажиран . Тези данни позволяват да се реагира своевременно на техните вариации и да се предприемат контрамерки, насочени към елиминиране или минимизиране на природните бедствия. Ранното идентифициране на източниците на бъдещи бедствия (земетресения, вулканични изригвания, торнада, урагани) дава възможност за стартиране на адаптивни механизми, поради което интензивността на сеизмичната и вулканичната активност е значително намалена и има време за предупреждение на населението, живеещо в опасна зона. Тази област на напреднали научни изследвания се нарича климатично геоинженерствои включва разработването на нейното ново направление и методи, напълно безопасни за целостта на екосистемата и човешкия живот, базирани на фундаментално ново разбиране на физиката ‒ ПЪРВИЧНАТА ФИЗИКА НА АЛЛАТРА. Към днешна дата са направени редица успешни стъпки в тази посока, които са придобили солидна научна основа и практическо потвърждение. Началният етап на практическо развитие на тази област вече показва стабилни резултати... .

В период на нарастваща опасност от глобални климатични събития е жизненоважно човечеството да се обедини върху творчески духовни и морални основи и непрекъснато да разширява познанията ПЪРВОНАЧАЛНА ФИЗИКА АЛЛАТРА, развиват обещаващи научни направления, посочени в доклада. ДУХОВНОСТИ АЛЛАТРА НАУКА- това е именно здравата основа, която ще позволи на човечеството да оцелее в ерата на глобалните климатични промени и да създаде, при нови условия, нов тип общество, за което човечеството отдавна мечтае. Първоначалните знания бяха дадени в докладите на общността ALLATRA SCIENCE и сега много зависи от всеки човек, така че да се използва изключително за добро!

Виталий Афанасиев

Литература:

Доклад „За проблемите и последиците от глобалното изменение на климата на Земята. Ефективни начини за решаване на тези проблеми” от международна група учени на Международното социално движение „АЛЛАТРА”, 26 ноември 2014 г.;

Връзката между електрическите и магнитните полета е забелязана от много дълго време. Тази връзка е открита още през 19 век от английския физик Фарадей и ѝ дава името. Появява се в момента, когато магнитен поток прониква през повърхността на затворена верига. След промяна на магнитния поток за определено време в тази верига се появява електрически ток.

Връзка между електромагнитна индукция и магнитен поток

Същността на магнитния поток се отразява от добре известната формула: Ф = BS cos α. В него F е магнитният поток, S е контурната повърхност (площ), B е векторът на магнитната индукция. Ъгълът α се образува поради посоката на вектора на магнитната индукция и нормалата към повърхността на веригата. От това следва, че магнитният поток ще достигне максималния праг при cos α = 1 и минималния праг при cos α = 0.

Във втория вариант вектор B ще бъде перпендикулярен на нормалата. Оказва се, че линиите на потока не пресичат контура, а само се плъзгат по неговата равнина. Следователно характеристиките ще се определят от линиите на вектор B, пресичащи повърхността на контура. За изчисления като мерна единица се използва weber: 1 wb = 1v x 1s (волт-секунда). Друга, по-малка мерна единица е максуел (μs). Това е: 1 vb = 108 μs, тоест 1 μs = 10-8 vb.

За изследванията на Фарадей са използвани две телени спирали, изолирани една от друга и поставени върху намотка от дърво. Единият от тях беше свързан към източник на енергия, а другият към галванометър, предназначен да регистрира малки токове. В момента, в който веригата на оригиналната спирала се затвори и отвори, в другата верига стрелката на измервателния уред се отклони.

Провеждане на изследвания върху явлението индукция

В първата серия от експерименти Майкъл Фарадей вкара магнетизирана метална пръчка в намотка, свързана с ток, и след това я извади (фиг. 1, 2).

1 2

Когато магнит се постави в намотка, свързана с измервателен уред, във веригата започва да тече индуциран ток. Ако магнитната лента се отстрани от бобината, индуцираният ток все още се появява, но посоката му става противоположна. Следователно параметрите на индукционния ток ще се променят в посоката на движение на пръта и в зависимост от полюса, с който е поставен в намотката. Силата на тока се влияе от скоростта на движение на магнита.

Втората серия от експерименти потвърждава явлението, при което променящ се ток в една намотка предизвиква индуциран ток в друга намотка (фиг. 3, 4, 5). Това се случва, когато веригата се затваря и отваря. Посоката на тока ще зависи от това дали електрическата верига се затваря или отваря. В допълнение, тези действия не са нищо повече от начини за промяна на магнитния поток. Когато веригата е затворена, тя ще се увеличи и когато се отвори, ще намалее, като едновременно с това ще проникне в първата намотка.

3 4

5

В резултат на експерименти беше установено, че възникването на електрически ток в затворена проводяща верига е възможно само когато те са поставени в променливо магнитно поле. В този случай потокът може да се промени във времето по всякакъв начин.

Електрическият ток, който се появява под въздействието на електромагнитна индукция, се нарича индукция, въпреки че няма да бъде ток в общоприетия смисъл. Когато затворена верига се постави в магнитно поле, се генерира емф с точна стойност, а не ток, който зависи от различни съпротивления.

Това явление се нарича индуцирана ЕДС, което се отразява по формулата: Eind = - ∆Ф/∆t. Стойността му съвпада със скоростта на промяна на магнитния поток, проникващ през повърхността на затворен контур, взет с отрицателна стойност. Минусът, присъстващ в този израз, е отражение на правилото на Ленц.

Правилото на Ленц за магнитния поток

Добре известното правило е изведено след поредица от изследвания през 30-те години на 19 век. Формулира се по следния начин:

Посоката на индукционния ток, възбуден в затворен контур от променящ се магнитен поток, влияе върху създаденото от него магнитно поле по такъв начин, че то на свой ред създава пречка за магнитния поток, причинявайки появата на индукционния ток.

Когато магнитният поток се увеличи, т.е. стане Ф > 0, а индуцираната ЕДС намалява и става Eind< 0, в результате этого появляется электроток с такой направленностью, при которой под влиянием его магнитного поля происходит изменение потока в сторону уменьшения при его прохождении через плоскость замкнутого контура.

Ако потокът намалее, тогава обратният процес възниква, когато F< 0 и Еинд >0, тоест действието на магнитното поле на индукционния ток, има увеличение на магнитния поток, преминаващ през веригата.

Физическият смисъл на правилото на Ленц е да отразява закона за запазване на енергията, когато когато едно количество намалява, друго се увеличава и, обратно, когато едно количество се увеличава, другото ще намалява. Различни фактори също влияят върху индуцираната ЕДС. Когато в бобината се вкарват последователно силен и слаб магнит, съответно устройството ще покаже по-висока стойност в първия случай и по-ниска стойност във втория. Същото се случва, когато скоростта на магнита се промени.

Представената фигура показва как се определя посоката на индукционния ток с помощта на правилото на Ленц. Синият цвят съответства на линиите на магнитното поле на индуцирания ток и постоянния магнит. Те са разположени по посока на полюсите от север на юг, които се намират във всеки магнит.

Променливият магнитен поток води до появата на индуктивен електрически ток, чиято посока предизвиква противодействие от неговото магнитно поле, предотвратявайки промените в магнитния поток. В тази връзка силовите линии на магнитното поле на намотката са насочени в посока, обратна на силовите линии на постоянния магнит, тъй като неговото движение се извършва в посоката на тази намотка.

За да определите посоката на тока, използвайте го с дясна резба. Тя трябва да бъде завинтена по такъв начин, че посоката на нейното транслационно движение да съвпада с посоката на индукционните линии на намотката. В този случай посоките на индукционния ток и въртенето на дръжката на гимлета ще съвпадат.

Компютърното моделиране ни позволява да си представим как се променя магнитното поле на Земята при промяна на полярността. Преди южният магнитен полюс да стане северен и северният магнитен полюс да стане южен, и двата ще изчезнат за известно време или, което е едно и също, ще има много от тях. Кредити Гари Глацмайер, Пол Робъртс

Човешката природа е да очаква бедствия. Започвайки поне от библейски времена, нашите предци са чакали нещо лошо: края на света, Страшния съд, Второто пришествие. Те чакаха и се страхуваха. Нашите съвременници продължават да чакат и да се страхуват. Само съвременният свят предлага много повече възможности. Нобеловият лауреат по биология Франсис Крик в книгата си „Животът на Земята, неговият произход и същност“ цитира четири основни причини, поради които човечеството може да не доживее до края на 21 век: глобален въоръжен конфликт с използване на оръжия за масово унищожение, фатално замърсяване на околната среда, изчерпване на необходимите природни ресурси, космическа катастрофа. Тези четири класа причини са подредени в низходящ ред според тяхната вероятност. Всеки от тях може да бъде детайлизиран и допълнен в зависимост от силата на въображението. През 10-ти век хората се страхуваха от началото на новото хилядолетие; в края на 16-ти век избухналата в небето свръхнова се смяташе за предвестник на края на света; През 20-ти век беше модерно да се страхуват от комети, приближаващи Земята. Сред новите истории на ужасите е опасността от „смяна на полярността“, за която се говори през последните няколко години.

Ето за какво говорим. Магнитното поле на нашата планета има доста сложна форма, която обикновено се представя под формата на така нареченото многополюсно разширение, тоест безкрайна сума от елементи, които са елементарни в определен смисъл. Първият член в тази сума се нарича монопол, но за Земята (както и за всяко друго познато ни космическо тяло) той е равен на нула. Просто казано, това означава, че всяка магнитна линия, която започва на повърхността на Земята, завършва на повърхността на Земята. Следващият по големина член е дипол. Създава се от два магнитни монопола с безкрайно голям заряд, разположени безкрайно близо един до друг, или от пръстеновиден електрически ток с безкрайно голяма сила и безкрайно малък радиус. За Земята този термин е много по-голям от всички останали, тъй като, както е общоприето сега, нейното магнитно поле се създава от вихровите движения на земното течно ядро. Зарядите в него не се движат много бързо, така че токът не е много голям, но радиусът е много голям. Но дори този голям радиус е малък в сравнение с радиуса на Земята.

Това не означава, че диполният момент непременно е най-големият член в тази сума. При определени обстоятелства изчезва напълно. Това се случи например на Слънцето преди пет години. В продължение на почти цяла година от март 2000 г. до февруари 2001 г. на Слънцето не е имало нито северен, нито южен магнитен полюс или, ако формално считаме, че магнитен полюс е мястото, където линията на магнитното поле пресича повърхността на звезда или планета, успоредна на нейния радиус, тогава е имало поне две от тях едновременно. В този случай магнитното поле се държи изключително неспокойно и средно силно отслабва. Ако нещо подобно се случи на Земята, щяхме да имаме много проблеми: продължителна и необичайно силна магнитна буря би била придружена средно от отслабване на магнитното поле. Магнитосферата би се справила по-зле с най-важната си функция за биосферата - да я предпазва от потоци заредени частици от космоса и от Слънцето.

Но на Земята от време на време се случва нещо подобно. Вярно, много по-рядко, отколкото на Слънцето. На Слънцето магнитните полюси сменят местата си на всеки единадесет години. На Земята за последен път магнитните полюси са разменили местата си преди 740 000 години. И има някои индикации, че е време да го изпитате отново. През последните сто и петдесет години магнитното поле на Земята забележимо отслабва. Може и да е отслабнал преди, но сега се оказва, че в периода от 1590 до 1840 г. се е променил много по-бавно. Това се доказва от стари корабни дневници, изследвани от Дейвид Губинс и неговите колеги от университета в Лийдс (доклад за тяхното изследване е публикуван в списание Science. 2006. Том 312. № 5775. С. 900-902)

Тяхната идея беше да възстановят стойността на диполния момент на магнитното поле на Земята до времето преди 1837 г. През тази година великият немски математик Карл Гаус откри начин за директно измерване на диполния момент. И оттогава се измерва горе-долу редовно. Но преди това представите на хората за магнитното поле бяха най-неясни. Оказа се, че има изход. Старите моряци обръщаха голямо внимание на показанията на компаса. Първо, още през късното Средновековие е известно, че компасът почти никога не сочи точно на север. Легендарният италиански лекар, поет и астроном Джироламо Фракасторо (1478–1553) дори предложи най-старото теоретично обяснение, достигнало до нас: стрелката на магнитния компас е привлечена от огромните железни планини в северната част на Атлантическия океан. Ето защо тя никога не гледа точно на север. Оттогава моряците внимателно записват как показанията на компаса се различават от истинската посока на север. Проблемът обаче е, че те рядко можеха да направят това с необходимата точност и често допускаха грешки.

Но в края на 17-ти век моряците откриха нова изненада: магнитната стрелка не само „гледа“ отвъд полюса, но и не е успоредна на повърхността на Земята. На северния магнитен полюс стрелката на компаса обикновено стои вертикално (ако, разбира се, я оставите на собствените си устройства). Тогава правилно се смяташе, че познаването на този „наклон“ (както обикновено се нарича) позволява да се изясни посоката на север с помощта на показанията на компаса. И това позволи на Дейвид Губинс да изясни самата разлика между посоката на север и показанията на компаса. Но въпреки всичко, всички събрани данни не бяха достатъчни, за да се възстанови пълната картина на промяната в диполния момент преди 1840 г. Те обаче бяха достатъчни за фундаментално заключение: магнитното поле на нашата планета отслабва с нарастваща скорост. Може да е преживяла няколко вълни през това време.

В момента, тоест през последните сто и петдесет години, диполният момент на магнитното поле на Земята намалява с приблизително 0,5% на всеки 10 години. Не е трудно да се изчисли, че този полеви компонент ще изчезне след две хиляди години. Може би това е моментът, в който започва следващата смяна на полюсите. Новите открития на Gubbins предполагат, че тази оценка трябва да бъде преразгледана. Диполният момент ще отиде до нула приблизително два пъти по-бързо.

Изследването на промените в магнитното поле е извършено в Калифорнийския университет, като се възстановяват данни за силата на магнитното поле от ориентацията на магнитните частици в скала и във фрагменти от керамика. Геофизикът Гари Глацмайер използва тези данни, за да моделира процесите, протичащи дълбоко под повърхността на Земята, които създават магнитното поле. Той смята, че нови изследвания, проведени в Англия, потвърждават основната му идея, че магнитното поле варира неравномерно, което може да се увеличи, намали или да остане непроменено за неопределен период от време. Вероятно предположението за линейна промяна в диполния момент между 1590 и 1840 г. е твърде грубо. В крайна сметка съвпадението на рязката промяна в скоростта на отслабване на диполния момент на магнитното поле и откритието на Гаус изглежда малко подозрително. Със същия успех може да се приеме, че в по-голямата си част в периода 1590–1840 г. полето е отслабвало с приблизително същата скорост, но в някои сравнително кратки периоди от време то не е отслабвало, а по-скоро бързо е нараствало. Поради това средната скорост беше два пъти по-ниска. Напълно възможно е през 740 хиляди години, изминали от последното „обръщане на полярността“, Земята многократно да е започвала този процес отново, но след това да се е връщала в първоначалното си състояние.

Магнитно поле- това е материалната среда, чрез която възниква взаимодействие между проводници с ток или движещи се заряди.

Свойства на магнитното поле:

Характеристики на магнитното поле:

За изследване на магнитното поле се използва тестова верига с ток. Той е малък по размер и токът в него е много по-малък от тока в проводника, създаващ магнитното поле. От противоположните страни на токопроводящата верига действат сили от магнитното поле, които са еднакви по големина, но насочени в противоположни посоки, тъй като посоката на силата зависи от посоката на тока. Приложните точки на тези сили не лежат на една и съща права линия. Такива сили се наричат няколко сили. В резултат на действието на двойка сили веригата не може да се движи транслационно; тя се върти около оста си. Характеризира се въртеливото действие въртящ момент.

, Където л–лост няколко сили(разстояние между точките на прилагане на силите).

Тъй като токът в изпитвателната верига или площта на веригата се увеличава, въртящият момент на двойката сили ще се увеличи пропорционално. Съотношението на максималния момент на сила, действащ върху веригата с ток, към големината на тока във веригата и площта на веригата е постоянна стойност за дадена точка в полето. Нарича се магнитна индукция.

, Където
-магнитен моментверига с ток.

Мерна единицамагнитна индукция - Тесла [T].

Магнитен момент на веригата– векторна величина, чиято посока зависи от посоката на тока във веригата и се определя от правило за десен винт: стиснете дясната си ръка в юмрук, насочете четири пръста по посока на тока във веригата, след което палецът ще покаже посоката на вектора на магнитния момент. Векторът на магнитния момент винаги е перпендикулярен на равнината на контура.

Отзад посока на вектора на магнитната индукциявземете посоката на вектора на магнитния момент на веригата, ориентиран в магнитното поле.

Линия на магнитна индукция– права, чиято допирателна във всяка точка съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция. Линиите на магнитната индукция са винаги затворени и никога не се пресичат. Линии на магнитна индукция на прав проводникс ток имат формата на кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на проводника. Посоката на линиите на магнитната индукция се определя от правилото на десния винт. Линии на магнитна индукция на кръгов ток(завои с ток) също имат формата на кръгове. Всеки елемент на бобина е с дължина
може да си представим като прав проводник, който създава собствено магнитно поле. За магнитните полета се прилага принципът на суперпозиция (независимо добавяне). Общият вектор на магнитната индукция на кръговия ток се определя като резултат от добавянето на тези полета в центъра на завоя съгласно правилото на десния винт.

Ако големината и посоката на вектора на магнитната индукция са еднакви във всяка точка на пространството, тогава магнитното поле се нарича хомогенен. Ако големината и посоката на вектора на магнитната индукция във всяка точка не се променят с времето, тогава такова поле се нарича постоянен.

величина магнитна индукциявъв всяка точка на полето е право пропорционална на силата на тока в проводника, създаващ полето, обратно пропорционална на разстоянието от проводника до дадена точка на полето, зависи от свойствата на средата и формата на проводника, създаващ областта.

, Където
НА 2 ; Gn/m – магнитна константа на вакуума,

-относителна магнитна проницаемост на средата,

-абсолютна магнитна проницаемост на средата.

В зависимост от стойността на магнитната проницаемост всички вещества се разделят на три класа:

С увеличаване на абсолютната пропускливост на средата се увеличава и магнитната индукция в дадена точка на полето. Съотношението на магнитната индукция към абсолютната магнитна пропускливост на средата е постоянна стойност за дадена поли точка, e се нарича напрежение.

.

Векторите на напрежението и магнитната индукция съвпадат по посока. Силата на магнитното поле не зависи от свойствата на средата.

Амперна мощност– силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток.

Където л– дължина на проводника, - ъгълът между вектора на магнитната индукция и посоката на тока.

Посоката на силата на Ампер се определя от правило на лявата ръка: лявата ръка е разположена така, че компонентът на вектора на магнитната индукция, перпендикулярен на проводника, да влезе в дланта, четири удължени пръста са насочени по протежение на тока, след това палецът, огънат на 90 0, ще покаже посоката на силата на Ампер.

Резултатът от силата на Ампер е движението на проводника в дадена посока.

д ако = 90 0 , тогава F=max, ако = 0 0 , тогава F = 0.

Сила на Лоренц– силата на магнитното поле върху движещ се заряд.

, където q е зарядът, v е скоростта на движението му, - ъгълът между векторите на опън и скорост.

Силата на Лоренц винаги е перпендикулярна на векторите на магнитната индукция и скоростта. Посоката се определя от правило на лявата ръка(пръстите следват движението на положителния заряд). Ако посоката на скоростта на частицата е перпендикулярна на линиите на магнитна индукция на еднородно магнитно поле, тогава частицата се движи в кръг, без да променя кинетичната си енергия.

Тъй като посоката на силата на Лоренц зависи от знака на заряда, тя се използва за разделяне на зарядите.

Магнитен поток– стойност, равна на броя линии на магнитна индукция, които преминават през всяка област, разположена перпендикулярно на линиите на магнитна индукция.

, Където - ъгълът между магнитната индукция и нормалата (перпендикуляра) към областта S.

Мерна единица– Вебер [Wb].

Методи за измерване на магнитния поток:

Промяна на ориентацията на сайта в магнитно поле (промяна на ъгъла)

Промяна на площта на верига, поставена в магнитно поле

Промяна в силата на тока, създаваща магнитно поле

Промяна на разстоянието на веригата от източника на магнитно поле

Промени в магнитните свойства на средата.

Е Арадей регистрира електрически ток във верига, която не съдържа източник, но се намира до друга верига, съдържаща източник. Освен това токът в първата верига възниква в следните случаи: при всяка промяна на тока във верига А, при относително движение на веригите, при въвеждане на железен прът във верига А, при движение на постоянен магнит относително към верига B. Насоченото движение на свободни заряди (ток) възниква само в електрическо поле. Това означава, че променящото се магнитно поле генерира електрическо поле, което задвижва свободните заряди на проводника. Това електрическо поле се нарича индуциранили вихър.

Разлики между вихрово електрическо поле и електростатично поле:

Източникът на вихровото поле е променящо се магнитно поле.

Линиите на интензитета на вихровото поле са затворени.

Работата, извършена от това поле за преместване на заряд по затворена верига, не е нула.

Енергийната характеристика на вихровото поле не е потенциалът, а индуцирана емф– стойност, равна на работата на външни сили (сили с неелектростатичен произход) за преместване на единица заряд по затворена верига.

.Измерено във волтове[IN].

Вихрово електрическо поле възниква при всяка промяна в магнитното поле, независимо дали има проводяща затворена верига или не. Веригата позволява само да се открие вихровото електрическо поле.

Електромагнитна индукция- това е появата на индуцирана ЕДС в затворена верига с всяка промяна в магнитния поток през нейната повърхност.

Индуцираната ЕДС в затворена верига генерира индуциран ток.

.

Посока на индукционния токопределя се от Правилото на Ленц: индуцираният ток е в такава посока, че създаденото от него магнитно поле противодейства на всяка промяна в магнитния поток, който генерира този ток.

Законът на Фарадей за електромагнитната индукция: Индуцираната ЕДС в затворена верига е право пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от веригата.

T оки фуко– вихрови индукционни токове, които възникват в големи проводници, поставени в променящо се магнитно поле. Съпротивлението на такъв проводник е ниско, тъй като има голямо напречно сечение S, така че токовете на Фуко могат да бъдат големи по стойност, в резултат на което проводникът се нагрява.

Самоиндукция- това е появата на индуцирана ЕДС в проводник, когато силата на тока в него се промени.

Проводник, по който протича ток, създава магнитно поле. Магнитната индукция зависи от силата на тока, следователно собственият магнитен поток също зависи от силата на тока.

, където L е коефициентът на пропорционалност, индуктивност.

Мерна единицаиндуктивност – Хенри [H].

Индуктивностпроводник зависи от неговия размер, форма и магнитна пропускливост на средата.

Индуктивностнараства с увеличаване на дължината на проводника, индуктивността на един намотка е по-голяма от индуктивността на прав проводник със същата дължина, индуктивността на намотка (проводник с голям брой навивки) е по-голяма от индуктивността на един навивка , индуктивността на бобината се увеличава, ако в нея се постави железен прът.

Закон на Фарадей за самоиндукция:
.

Самоиндуцирана емфе право пропорционална на скоростта на промяна на тока.

Самоиндуцирана емфгенерира самоиндукционен ток, който винаги предотвратява промяната на тока във веригата, тоест, ако токът се увеличи, самоиндукционният ток се насочва в обратна посока, когато токът във веригата намалява, самоиндукционният ток се насочва в обратна посока; индукционният ток е насочен в същата посока. Колкото по-голяма е индуктивността на бобината, толкова по-голяма е самоиндуктивната ЕДС, която възниква в нея.

Енергия на магнитното полее равна на работата, която токът извършва, за да преодолее самоиндуцираната едс през времето, докато токът нараства от нула до максималната стойност.

.

Електромагнитни вибрации– това са периодични промени в заряда, силата на тока и всички характеристики на електрическите и магнитните полета.

Електрическа осцилаторна система(осцилиращ кръг) се състои от кондензатор и индуктор.

Условия за възникване на трептения:

Системата трябва да бъде изведена от равновесие, заредете кондензатора. Енергия на електрическото поле на зареден кондензатор:

.

Системата трябва да се върне в състояние на равновесие. Под въздействието на електрическо поле зарядът се прехвърля от една плоча на кондензатора към друга, тоест във веригата се появява електрически ток, който протича през намотката. С увеличаването на тока в индуктора възниква едс на самоиндукция; токът на самоиндукция е насочен в обратна посока. Когато токът в бобината намалява, токът на самоиндукция е насочен в същата посока. По този начин токът на самоиндукция се стреми да върне системата в състояние на равновесие.

Електрическото съпротивление на веригата трябва да е ниско.

Идеална осцилаторна вериганяма съпротивление. Вибрациите в него се наричат Безплатно.

За всяка електрическа верига е изпълнен законът на Ом, според който ЕДС, действаща във веригата, е равна на сумата от напреженията във всички секции на веригата. В осцилаторната верига няма източник на ток, но в индуктора се появява самоиндуктивна ЕДС, която е равна на напрежението върху кондензатора.

Заключение: зарядът на кондензатора се променя според хармоничен закон.

Напрежение на кондензатора:
.

Сила на тока във веригата:
.

величина
- амплитуда на тока.

Разликата от таксата на
.

Период на свободни трептения във веригата:

Енергия на електрическото поле на кондензатор:

Енергия на магнитното поле на намотката:

Енергиите на електрическото и магнитното поле се променят по хармоничен закон, но фазите на техните колебания са различни: когато енергията на електрическото поле е максимална, енергията на магнитното поле е нула.

Обща енергия на трептящата система:
.

IN идеален контуробщата енергия не се променя.

По време на процеса на трептене енергията на електрическото поле се преобразува напълно в енергията на магнитното поле и обратно. Това означава, че енергията във всеки момент от времето е равна на максималната енергия на електрическото поле или на максималната енергия на магнитното поле.

Реален колебателен кръгсъдържа съпротива. Вибрациите в него се наричат затихване.

Законът на Ом ще приеме формата:

При условие, че затихването е малко (квадратът на собствената честота на трептенията е много по-голям от квадрата на коефициента на затихване), логаритмичният декремент на затихване е:

При силно затихване (квадратът на естествената честота на трептене е по-малък от квадрата на коефициента на трептене):

Това уравнение описва процеса на разреждане на кондензатор в резистор. При липса на индуктивност няма да възникнат трептения. Съгласно този закон се променя и напрежението върху пластините на кондензатора.

Обща енергияв реална верига намалява, тъй като топлината се отделя в съпротивлението R по време на преминаването на тока.

Процес на преход– процес, който протича в електрическите вериги при преход от един работен режим към друг. Приблизително по време ( ), по време на което параметърът, характеризиращ преходния процес, ще се промени с e пъти.

За схема с кондензатор и резистор:
.

Теорията на Максуел за електромагнитното поле:

1 позиция:

Всяко променливо електрическо поле генерира вихрово магнитно поле. Променливото електрическо поле е наречено от Максуел ток на изместване, тъй като то, подобно на обикновен ток, причинява магнитно поле.

За да откриете тока на изместване, помислете за преминаването на ток през система, в която е свързан кондензатор с диелектрик.

Плътност на тока на отклонение:
. Плътността на тока е насочена по посока на промяната на напрежението.

Първото уравнение на Максуел:
- вихровото магнитно поле се генерира както от токове на проводимост (движещи се електрически заряди), така и от токове на изместване (променливо електрическо поле E).

2 позиция:

Всяко променливо магнитно поле генерира вихрово електрическо поле - основният закон на електромагнитната индукция.

Второто уравнение на Максуел:
- свързва скоростта на промяна на магнитния поток през всяка повърхност и циркулацията на вектора на силата на електрическото поле, който възниква едновременно.

Всеки проводник, по който протича ток, създава магнитно поле в пространството. Ако токът е постоянен (не се променя с времето), тогава свързаното с него магнитно поле също е постоянно. Променливият ток създава променящо се магнитно поле. Вътре в проводник, по който протича ток, има електрическо поле. Следователно променящото се електрическо поле създава променящо се магнитно поле.

Магнитното поле е вихрово, тъй като линиите на магнитна индукция винаги са затворени. Големината на напрегнатостта на магнитното поле H е пропорционална на скоростта на промяна на напрегнатостта на електрическото поле . Посока на вектора на напрегнатост на магнитното поле свързани с промени в напрегнатостта на електрическото поле Правило на десния винт: стиснете дясната си ръка в юмрук, насочете палеца си в посоката на промяната в силата на електрическото поле, тогава свитите 4 пръста ще покажат посоката на линиите на силата на магнитното поле.

Всяко променящо се магнитно поле създава вихрово електрическо поле, чиито линии на напрежение са затворени и разположени в равнина, перпендикулярна на силата на магнитното поле.

Големината на интензитета E на вихровото електрическо поле зависи от скоростта на промяна на магнитното поле . Посоката на вектора E е свързана с посоката на промяна в магнитното поле H по правилото на левия винт: стиснете лявата си ръка в юмрук, насочете палеца си в посоката на промяната в магнитното поле, свитите четири пръста ще показват посоката на линиите на интензитет на вихровото електрическо поле.

Съвкупността от взаимосвързани вихрови електрически и магнитни полета представлява електромагнитно поле. Електромагнитното поле не остава в точката на възникване, а се разпространява в пространството под формата на напречна електромагнитна вълна.

Електромагнитна вълна– това е разпространението в пространството на свързани помежду си вихрови електрически и магнитни полета.

Условие за възникване на електромагнитна вълна– движение на заряда с ускорение.

Уравнение на електромагнитната вълна:

- циклична честота на електромагнитните трептения

t – времето от началото на трептенията

l – разстоянието от източника на вълната до дадена точка в пространството

- скорост на разпространение на вълната

Времето, необходимо на една вълна да премине от своя източник до дадена точка.

Векторите E и H в електромагнитна вълна са перпендикулярни един на друг и на скоростта на разпространение на вълната.

Източник на електромагнитни вълни– проводници, през които протичат бързопроменливи токове (макроемитери), както и възбудени атоми и молекули (микроемитери). Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-добри електромагнитни вълни се излъчват в пространството.

Свойства на електромагнитните вълни:

Всички електромагнитни вълни са напречен

В хомогенна среда електромагнитни вълни разпространяват с постоянна скорост, което зависи от свойствата на околната среда:

- относителна диелектрична проницаемост на средата

- диелектрична константа на вакуум,
F/m, Cl2/nm2

- относителна магнитна проницаемост на средата

- магнитна константа на вакуума,
НА 2 ; Gn/m

Електромагнитни вълни отразено от препятствия, погълнато, разпръснато, пречупено, поляризирано, дифрактирано, интерферирано.

Обемна енергийна плътностелектромагнитното поле се състои от обемни енергийни плътности на електрически и магнитни полета:

Плътност на вълновия енергиен поток - интензитет на вълната:

-Вектор на Умов-Пойнтинг.

Всички електромагнитни вълни са подредени в поредица от честоти или дължини на вълните (
). Този ред е скала на електромагнитните вълни.

Нискочестотни вибрации. 0 – 10 4 Hz. Получава се от генератори. Те излъчват лошо

Радио вълни. 10 4 – 10 13 Hz. Те се излъчват от твърди проводници, пренасящи бързо променливи токове.

Инфрачервено лъчение– вълни, излъчвани от всички тела при температури над 0 K, дължащи се на вътрешноатомни и вътрешномолекулни процеси.

Видима светлина– вълни, които действат върху окото, предизвиквайки зрително усещане. 380-760 nm

Ултравиолетова радиация. 10 – 380 nm. Видимата светлина и UV се появяват, когато движението на електроните във външните обвивки на атома се промени.

Рентгеново лъчение. 80 – 10 -5 nm. Възниква, когато движението на електроните във вътрешните обвивки на атома се промени.

Гама радиация. Възниква при разпадането на атомните ядра.

Какво е постоянен магнит? Постоянният магнит е тяло, което може да поддържа магнетизация за дълго време. В резултат на многократни изследвания и многобройни експерименти можем да кажем, че само три вещества на Земята могат да бъдат постоянни магнити (фиг. 1).

Ориз. 1. Постоянни магнити. ()

Само тези три вещества и техните сплави могат да бъдат постоянни магнити, само те могат да бъдат намагнетизирани и да поддържат това състояние за дълго време.

Постоянните магнити се използват от много дълго време и преди всичко те са устройства за ориентация в пространството - първият компас е изобретен в Китай, за да се ориентирате в пустинята. Днес никой не спори за магнитни игли или постоянни магнити; те се използват навсякъде в телефони и радиопредаватели и просто в различни електрически продукти. Те могат да бъдат различни: има лентови магнити (фиг. 2)

Ориз. 2. Магнитна лента ()

И има магнити, които се наричат ​​дъгообразни или подковообразни (фиг. 3)

Ориз. 3. Дъгов магнит ()

Изследването на постоянните магнити е свързано изключително с тяхното взаимодействие. Магнитно поле може да се създаде от електрически ток и постоянен магнит, така че първото нещо, което беше направено, беше изследване с магнитни игли. Ако доближим магнит до стрелката, ще видим взаимодействие – еднаквите полюси ще се отблъскват, а разнополюсните ще се привличат. Това взаимодействие се наблюдава при всички магнити.

Нека поставим малки магнитни стрелки по лентовия магнит (фиг. 4), южният полюс ще взаимодейства със северния, а северният ще привлече южния. Магнитните стрелки ще бъдат разположени по линията на магнитното поле. Общоприето е, че магнитните линии са насочени извън постоянен магнит от северния полюс към юг и вътре в магнита от южния полюс към север. Така магнитните линии са затворени точно по същия начин като тези на електрическия ток, това са концентрични кръгове, те са затворени вътре в самия магнит. Оказва се, че извън магнита магнитното поле е насочено от север на юг, а вътре в магнита от юг на север.

Ориз. 4. Линии на магнитно поле на лентов магнит ()

За да наблюдаваме формата на магнитното поле на лентовия магнит, формата на магнитното поле на дъгообразния магнит, ще използваме следните устройства или части. Нека вземем прозрачна чиния, железни стружки и проведем експеримент. Нека поръсим железни стърготини върху плочата, разположена на магнитната лента (фиг. 5):

Ориз. 5. Форма на магнитното поле на лентов магнит ()

Виждаме, че линиите на магнитното поле напускат северния полюс; по плътността на линиите можем да преценим полюсите на магнита, там са разположени полюсите на магнита.

Ориз. 6. Форма на магнитното поле на дъгообразен магнит ()

Ще проведем подобен експеримент с дъгообразен магнит. Виждаме, че магнитните линии започват на север и завършват на южния полюс в целия магнит.

Вече знаем, че магнитно поле се образува само около магнити и електрически токове. Как можем да определим магнитното поле на Земята? Всяка стрелка, всеки компас в магнитното поле на Земята е строго ориентиран. Тъй като магнитната стрелка е строго ориентирана в пространството, следователно тя се влияе от магнитно поле, а това е магнитното поле на Земята. Можем да заключим, че нашата Земя е голям магнит (фиг. 7) и съответно този магнит създава доста мощно магнитно поле в космоса. Когато погледнем стрелката на магнитен компас, знаем, че червената стрелка сочи юг, а синята стрелка сочи север. Как са разположени магнитните полюси на Земята? В този случай е необходимо да се помни, че южният магнитен полюс се намира на северния географски полюс на Земята, а северният магнитен полюс на Земята е разположен на южния географски полюс. Ако разглеждаме Земята като тяло, разположено в космоса, тогава можем да кажем, че когато вървим на север по компаса, ще стигнем до южния магнитен полюс, а когато вървим на юг, ще се окажем на северния магнитен полюс. На екватора иглата на компаса ще бъде разположена почти хоризонтално спрямо повърхността на Земята и колкото по-близо сме до полюсите, толкова по-вертикална ще бъде иглата. Магнитното поле на Земята можеше да се промени; имаше моменти, когато полюсите се променяха един спрямо друг, тоест югът беше там, където беше северът, и обратно. Според учените това е било предвестник на големи бедствия на Земята. Това не е наблюдавано през последните няколко десетки хилядолетия.

Ориз. 7. Магнитното поле на Земята ()

Магнитните и географските полюси не съвпадат. Вътре в самата Земя също има магнитно поле и, подобно на постоянния магнит, то е насочено от южния магнитен полюс към севера.

Откъде идва магнитното поле в постоянните магнити? Отговорът на този въпрос е даден от френския учен Андре-Мари Ампер. Той изрази идеята, че магнитното поле на постоянните магнити се обяснява с елементарни, най-прости токове, протичащи вътре в постоянните магнити. Тези най-прости елементарни токове се подсилват взаимно по определен начин и създават магнитно поле. Отрицателно заредена частица - електрон - се движи около ядрото на атома; това движение може да се счита за насочено и съответно около такъв движещ се заряд се създава магнитно поле. Във всяко тяло броят на атомите и електроните е просто огромен; съответно всички тези елементарни токове приемат подредена посока и получаваме доста значително магнитно поле. Можем да кажем същото за Земята, тоест магнитното поле на Земята е много подобно на магнитното поле на постоянен магнит. Постоянният магнит е доста ярка характеристика на всяко проявление на магнитно поле.

Освен наличието на магнитни бури има и магнитни аномалии. Те са свързани със слънчевото магнитно поле. Когато на Слънцето възникнат достатъчно мощни експлозии или изхвърляния, те не се случват без помощта на проявлението на магнитното поле на Слънцето. Това ехо достига до Земята и въздейства на нейното магнитно поле, в резултат на което наблюдаваме магнитни бури. Магнитните аномалии са свързани с находищата на желязна руда в Земята, огромните находища се магнетизират от магнитното поле на Земята за дълго време и всички тела наоколо ще изпитат магнитното поле от тази аномалия, стрелките на компаса ще покажат грешната посока.

В следващия урок ще разгледаме други явления, свързани с магнитните действия.

Библиография

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Физика 8 / Ред. Орлова V.A., Roizena I.I. - М.: Мнемозина.
2. Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. Class-fizika.narod.ru ().
3. Files.school-collection.edu.ru ().

Домашна работа

1. Кой край на стрелката на компаса е привлечен от северния полюс на Земята?
2. На кое място на Земята не можете да се доверите на магнитната стрелка?
3. Какво показва плътността на линиите върху магнит?