MAGNETICKÉ POLE

Magnetické pole je zvláštny druh hmoty, pre ľudí neviditeľný a nehmotný,
existujúci nezávisle od nášho vedomia.
Dokonca aj v dávnych dobách vedci-myslitelia hádali, že okolo magnetu niečo existuje.

Magnetická ihla.

Magnetická ihla je zariadenie potrebné na štúdium magnetického pôsobenia elektrického prúdu.
Je to malý magnet namontovaný na špičke ihly, má dva póly: severný a južný.Magnetická ihla sa môže voľne otáčať na špičke ihly.
Severný koniec magnetickej strelky vždy ukazuje na sever.
Čiara spájajúca póly magnetickej strelky sa nazýva os magnetickej strelky.
Podobná magnetická strelka je v akomkoľvek kompase - zariadení na orientáciu na zemi.

Kde vzniká magnetické pole?

Oerstedov experiment (1820) – ukazuje, ako spolupôsobí vodič s prúdom a magnetická ihla.

Pri uzavretí elektrického obvodu sa magnetická ihla vychýli zo svojej pôvodnej polohy, pri otvorení obvodu sa magnetická ihla vráti do pôvodnej polohy.

V priestore okolo vodiča s prúdom (a vo všeobecnosti okolo akéhokoľvek pohybujúceho sa elektrického náboja) vzniká magnetické pole.
Magnetické sily tohto poľa pôsobia na ihlu a otáčajú ju.

Vo všeobecnosti sa dá povedať
že okolo pohybujúcich sa elektrických nábojov vzniká magnetické pole.
Elektrický prúd a magnetické pole sú od seba neoddeliteľné.

ZAUJÍMAVÉ ČO...

Mnohé nebeské telesá – planéty a hviezdy – majú svoje vlastné magnetické polia.
Naši najbližší susedia - Mesiac, Venuša a Mars - však magnetické pole nemajú,
podobná zemi.
___

Gilbert zistil, že keď sa kúsok železa priblíži k jednému pólu magnetu, druhý pól sa začne priťahovať silnejšie. Tento nápad bol patentovaný len 250 rokov po Hilbertovej smrti.

V prvej polovici 90. rokov, keď sa objavili nové gruzínske mince - lari,
miestni vreckoví zlodeji dostali magnety,
pretože kov, z ktorého boli tieto mince vyrobené, bol dobre priťahovaný magnetom!

Ak vezmete dolárovú bankovku za roh a privediete ju k silnému magnetu
(napríklad podkova), vytvárajúce nerovnomerné magnetické pole, kus papiera
odchýliť sa smerom k jednému z pólov. Ukazuje sa, že farba dolárovej bankovky obsahuje soli železa,
ktoré majú magnetické vlastnosti, takže dolár je priťahovaný k jednému z pólov magnetu.

Ak prinesiete veľký magnet na úroveň tesárskej bubliny, bublina sa pohne.
Faktom je, že hladina bublín je naplnená diamagnetickou kvapalinou. Keď sa takáto kvapalina umiestni do magnetického poľa, vytvorí sa v nej magnetické pole opačného smeru a vytlačí sa z poľa. Preto sa bublina v kvapaline približuje k magnetu.

MALI BY STE O NICH VEDIEŤ!

Organizátorom obchodu s magnetickými kompasmi v ruskom námorníctve bol známy deviátor, vedec,
kapitán 1. hodnosti, autor vedeckých prác o teórii kompasu I.P. Belavan.
Člen cesty okolo sveta na fregate „Pallada“ a účastník krymskej vojny v rokoch 1853-56. ako prvý na svete demagnetizoval loď (1863)
a vyriešil problém inštalácie kompasov vo vnútri železnej ponorky.
V roku 1865 bol vymenovaný za vedúceho prvého observatória Compass v krajine v Kronštadte.

Poďme spoločne pochopiť, čo je magnetické pole. Veď veľa ľudí žije v tomto odbore celý život a ani o tom nepremýšľajú. Je čas to napraviť!

Magnetické pole

Magnetické pole je zvláštny druh hmoty. Prejavuje sa pôsobením na pohybujúce sa elektrické náboje a telesá, ktoré majú vlastný magnetický moment (permanentné magnety).

Dôležité: magnetické pole nepôsobí na stacionárne náboje! Magnetické pole vzniká aj pohybom elektrických nábojov, alebo časovo premenným elektrickým poľom, alebo magnetickými momentmi elektrónov v atómoch. To znamená, že každý drôt, cez ktorý preteká prúd, sa tiež stane magnetom!

Teleso, ktoré má svoje magnetické pole.

Magnet má póly nazývané severný a južný. Označenia "severný" a "južný" sú uvedené len pre pohodlie (ako "plus" a "mínus" v elektrine).

Magnetické pole je reprezentované silové magnetické čiary. Siločiary sú súvislé a uzavreté a ich smer sa vždy zhoduje so smerom síl poľa. Ak sú kovové hobliny rozptýlené okolo permanentného magnetu, kovové častice ukážu jasný obraz magnetických siločiar vystupujúcich zo severu a vstupujúcich do južného pólu. Grafická charakteristika magnetického poľa - siločiary.

Charakteristiky magnetického poľa

Hlavné charakteristiky magnetického poľa sú magnetická indukcia, magnetický tok a magnetická permeabilita. Ale povedzme si o všetkom pekne po poriadku.

Okamžite si všimneme, že všetky merné jednotky sú uvedené v systéme SI.

Magnetická indukcia B - vektorová fyzikálna veličina, ktorá je hlavnou výkonovou charakteristikou magnetického poľa. Označené písmenom B . Jednotka merania magnetickej indukcie - Tesla (Tl).

Magnetická indukcia udáva, aké silné je pole určením sily, ktorou pôsobí na náboj. Táto sila sa nazýva Lorentzova sila.

Tu q - poplatok, v - jeho rýchlosť v magnetickom poli, B - indukcia, F je Lorentzova sila, ktorou pole pôsobí na náboj.

F- fyzikálne množstvo rovnajúce sa súčinu magnetickej indukcie v oblasti obrysu a kosínusu medzi vektorom indukcie a normálou k rovine obrysu, cez ktorý prúdi. Magnetický tok je skalárna charakteristika magnetického poľa.

Môžeme povedať, že magnetický tok charakterizuje počet magnetických indukčných čiar prenikajúcich jednotkovou plochou. Magnetický tok sa meria v Weberach (WB).

Magnetická priepustnosť je koeficient, ktorý určuje magnetické vlastnosti média. Jedným z parametrov, od ktorých závisí magnetická indukcia poľa, je magnetická permeabilita.

Naša planéta je už niekoľko miliárd rokov obrovským magnetom. Indukcia magnetického poľa Zeme sa mení v závislosti od súradníc. Na rovníku je to asi 3,1 krát 10 na mínus pätinu Teslu. Okrem toho existujú magnetické anomálie, kde sa hodnota a smer poľa výrazne líšia od susedných oblastí. Jedna z najväčších magnetických anomálií na planéte - Kursk a Brazílska magnetická anomália.

Pôvod magnetického poľa Zeme je pre vedcov stále záhadou. Predpokladá sa, že zdrojom poľa je tekuté kovové jadro Zeme. Jadro sa pohybuje, čo znamená, že roztavená zliatina železa a niklu sa pohybuje a pohyb nabitých častíc je elektrický prúd, ktorý vytvára magnetické pole. Problém je v tejto teórii geodynamo) nevysvetľuje, ako sa pole udržiava stabilné.

Zem je obrovský magnetický dipól. Magnetické póly sa nezhodujú s geografickými, hoci sú v tesnej blízkosti. Okrem toho sa magnetické póly Zeme pohybujú. Ich vysídlenie sa zaznamenáva od roku 1885. Napríklad za posledných sto rokov sa magnetický pól na južnej pologuli posunul takmer o 900 kilometrov a teraz sa nachádza v južnom oceáne. Pól arktickej pologule sa pohybuje cez Severný ľadový oceán smerom k východosibírskej magnetickej anomálii, rýchlosť jeho pohybu (podľa údajov z roku 2004) bola asi 60 kilometrov za rok. Teraz dochádza k zrýchleniu pohybu pólov - v priemere rastie rýchlosť o 3 kilometre za rok.

Aký význam má pre nás magnetické pole Zeme? V prvom rade magnetické pole Zeme chráni planétu pred kozmickým žiarením a slnečným vetrom. Nabité častice z hlbokého vesmíru nepadajú priamo na zem, ale sú odklonené obrovským magnetom a pohybujú sa po jeho siločiarach. Všetko živé je tak chránené pred škodlivým žiarením.

Počas histórie Zeme ich bolo niekoľko inverzie(zmeny) magnetických pólov. Inverzia pólov keď si vymenia miesta. Naposledy sa tento jav vyskytol asi pred 800 000 rokmi a geomagnetických zvratov bolo v histórii Zeme viac ako 400. Niektorí vedci sa domnievajú, že vzhľadom na pozorované zrýchlenie pohybu magnetických pólov by nasledujúci obrat pólov mal byť očakávané v najbližších niekoľkých tisícoch rokov.

Našťastie sa v našom storočí neočakáva žiadne obrátenie pólov. Takže môžete premýšľať o príjemnom a užívať si život v starom dobrom konštantnom poli Zeme, po zvážení hlavných vlastností a charakteristík magnetického poľa. A aby ste to dokázali, sú tu naši autori, ktorým možno s dôverou v úspech zveriť niektoré z výchovných problémov! a iné druhy prác si môžete objednať na odkaze.

Magnetické pole a jeho vlastnosti

Plán prednášok:

Magnetické pole, jeho vlastnosti a charakteristiky.

Magnetické pole- forma existencie hmoty obklopujúcej pohybujúce sa elektrické náboje (vodiče s prúdom, permanentné magnety).

Tento názov je spôsobený tým, že ako zistil v roku 1820 dánsky fyzik Hans Oersted, má orientačný účinok na magnetickú ihlu. Oerstedov experiment: magnetická ihla bola umiestnená pod drôt s prúdom, ktorý sa otáčal na ihle. Keď bol prúd zapnutý, bol inštalovaný kolmo na drôt; pri zmene smeru prúdu sa otočil opačným smerom.

Hlavné vlastnosti magnetického poľa:

generované pohybom elektrických nábojov, vodičov s prúdom, permanentných magnetov a striedavého elektrického poľa;

pôsobí silou na pohybujúce sa elektrické náboje, vodiče s prúdom, zmagnetizované telesá;

striedavé magnetické pole vytvára striedavé elektrické pole.

Zo skúseností Oersteda vyplýva, že magnetické pole je smerové a musí mať vektorovú silovú charakteristiku. Označuje sa a nazýva sa magnetická indukcia.

Magnetické pole je znázornené graficky pomocou magnetických siločiar alebo čiar magnetickej indukcie. magnetická sila linky sa nazývajú čiary, pozdĺž ktorých sú v magnetickom poli umiestnené železné piliny alebo osi malých magnetických šípok. V každom bode takejto priamky je vektor nasmerovaný tangenciálne.

Čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté, čo naznačuje neprítomnosť magnetických nábojov v prírode a vírivú povahu magnetického poľa.

Zvyčajne opúšťajú severný pól magnetu a vstupujú na južný. Hustota čiar sa volí tak, aby počet čiar na jednotku plochy kolmých na magnetické pole bol úmerný veľkosti magnetickej indukcie.

H

Magnetický solenoid s prúdom

Smer čiar je určený pravidlom pravej skrutky. Solenoid - cievka s prúdom, ktorej závity sú umiestnené blízko seba a priemer závitu je oveľa menší ako dĺžka cievky.

Magnetické pole vo vnútri solenoidu je rovnomerné. Magnetické pole sa nazýva homogénne, ak je vektor konštantný v akomkoľvek bode.

Magnetické pole solenoidu je podobné magnetickému poľu tyčového magnetu.

OD
Olenoid s prúdom je elektromagnet.

Skúsenosti ukazujú, že pre magnetické pole, ako aj pre elektrické pole, princíp superpozície: indukcia magnetického poľa vytvoreného niekoľkými prúdmi alebo pohyblivými nábojmi sa rovná vektorovému súčtu indukcií magnetických polí vytvorených každým prúdom alebo nábojom:

Vektor sa zadáva jedným z 3 spôsobov:

a) z Ampérovho zákona;

b) pôsobením magnetického poľa na slučku s prúdom;

c) z výrazu pre Lorentzovu silu.

ALE mper experimentálne zistil, že sila, ktorou magnetické pole pôsobí na prvok vodiča s prúdom I, ktorý sa nachádza v magnetickom poli, je priamo úmerná sile

prúd I a vektorový súčin dĺžkového prvku a magnetickej indukcie:

- Ampérov zákon

H
smer vektora sa dá zistiť podľa všeobecných pravidiel vektorového súčinu, z ktorého vyplýva pravidlo ľavej ruky: ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že do nej vstupujú magnetické siločiary, a 4 vystretá prsty sú nasmerované pozdĺž prúdu, potom ohnutý palec ukáže smer sily.

Sila pôsobiaca na drôt konečnej dĺžky sa dá zistiť integráciou po celej dĺžke.

Pre I = const, B = const, F = BIlsin

Ak  =90 0, F = BIl

Indukcia magnetického poľa- vektorová fyzikálna veličina číselne rovná sile pôsobiacej v rovnomernom magnetickom poli na vodič jednotkovej dĺžky s jednotkovým prúdom, umiestnený kolmo na siločiary magnetického poľa.

1Tl je indukcia rovnomerného magnetického poľa, pri ktorom na vodič s dĺžkou 1 m s prúdom 1A, ktorý je umiestnený kolmo na siločiary magnetického poľa, pôsobí sila 1N.

Doteraz sme uvažovali o makroprúdoch tečúcich vo vodičoch. Podľa Amperovho predpokladu však v akomkoľvek tele existujú mikroskopické prúdy v dôsledku pohybu elektrónov v atómoch. Tieto mikroskopické molekulárne prúdy vytvárajú svoje vlastné magnetické pole a môžu sa otáčať v poliach makroprúdov, čím vytvárajú dodatočné magnetické pole v tele. Vektor charakterizuje výsledné magnetické pole vytvorené všetkými makro- a mikroprúdmi, t.j. pre rovnaký makroprúd má vektor v rôznych médiách rôzne hodnoty.

Magnetické pole makroprúdov je opísané vektorom magnetickej intenzity.

Pre homogénne izotropné médium

,

 0 \u003d 410 -7 H / m - magnetická konštanta,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - magnetická permeabilita média, ktorá ukazuje, koľkokrát sa magnetické pole makroprúdov zmení vplyvom poľa mikroprúdov média.

magnetický tok. Gaussova veta pre magnetický tok.

vektorový tok(magnetický tok) cez podložku dS sa nazýva skalárna hodnota rovná

kde je projekcia na smer normály k miestu;

 - uhol medzi vektormi a .

smerový plošný prvok,

Vektorový tok je algebraická veličina,

ak - pri opustení povrchu;

ak - pri vstupe na povrch.

Tok vektora magnetickej indukcie cez ľubovoľný povrch S sa rovná

Pre rovnomerné magnetické pole = konšt.

1 Wb - magnetický tok prechádzajúci plochým povrchom 1 m 2 umiestneným kolmo na rovnomerné magnetické pole, ktorého indukcia sa rovná 1 T.

Magnetický tok povrchom S sa numericky rovná počtu magnetických siločiar prechádzajúcich daným povrchom.

Pretože čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté, pre uzavretý povrch je počet čiar vstupujúcich do povrchu (Ф 0), preto je celkový tok magnetickej indukcie uzavretým povrchom nulový.

- Gaussova veta: tok vektora magnetickej indukcie cez akýkoľvek uzavretý povrch je nulový.

Táto veta je matematickým vyjadrením skutočnosti, že v prírode neexistujú žiadne magnetické náboje, na ktorých by začínali alebo končili čiary magnetickej indukcie.

Biot-Savart-Laplaceov zákon a jeho aplikácia na výpočet magnetických polí.

Magnetické pole jednosmerných prúdov rôznych tvarov podrobne študoval fr. vedci Biot a Savart. Zistili, že vo všetkých prípadoch je magnetická indukcia v ľubovoľnom bode úmerná sile prúdu, závisí od tvaru, rozmerov vodiča, umiestnenia tohto bodu vo vzťahu k vodiču a od média.

Výsledky týchto pokusov zhrnul fr. matematik Laplace, ktorý vzal do úvahy vektorovú povahu magnetickej indukcie a vyslovil hypotézu, že indukcia v každom bode je podľa princípu superpozície vektorovým súčtom indukcií elementárnych magnetických polí vytvorených každým úsekom tohto vodiča.

Laplace v roku 1820 sformuloval zákon, ktorý sa nazýval Biot-Savart-Laplaceov zákon: každý prvok vodiča s prúdom vytvára magnetické pole, ktorého indukčný vektor v určitom ľubovoľnom bode K je určený vzorcom:

- Biot-Savart-Laplaceov zákon.

Z Biotovho-Sovarovho-Laplaceovho zákona vyplýva, že smer vektora sa zhoduje so smerom krížového súčinu. Rovnaký smer udáva pravidlo pravej skrutky (gimlet).

Vzhľadom na to,

Vodivý prvok v súlade s prúdom;

Vektor polomeru spájajúci sa s bodom K;

Biot-Savart-Laplaceov zákon má praktický význam, pretože umožňuje nájsť v danom bode priestoru indukciu magnetického poľa prúdu pretekajúceho vodičom konečnej veľkosti a ľubovoľného tvaru.

Pre ľubovoľný prúd je takýto výpočet zložitým matematickým problémom. Ak má však rozloženie prúdu určitú symetriu, potom aplikácia princípu superpozície spolu s Biot-Savart-Laplaceovým zákonom umožňuje relatívne jednoducho vypočítať špecifické magnetické polia.

Pozrime sa na niekoľko príkladov.

A. Magnetické pole priamočiareho vodiča s prúdom.

pre vodič konečnej dĺžky:

pre vodič nekonečnej dĺžky:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetické pole v strede kruhového prúdu:

=90 0 , sin=1,

Oersted v roku 1820 experimentálne zistil, že cirkulácia v uzavretom okruhu obklopujúcom systém makroprúdov je úmerná algebraickému súčtu týchto prúdov. Koeficient proporcionality závisí od výberu sústavy jednotiek a v SI sa rovná 1.

C
obeh vektora sa nazýva integrál s uzavretou slučkou.

Tento vzorec sa nazýva cirkulačný teorém alebo zákon celkového prúdu:

cirkulácia vektora intenzity magnetického poľa pozdĺž ľubovoľného uzavretého obvodu sa rovná algebraickému súčtu makroprúdov (alebo celkového prúdu) pokrytých týmto obvodom. jeho vlastnosti V priestore obklopujúcom prúdy a permanentné magnety pôsobí sila lúka volal magnetické. Dostupnosť magnetické poliach ukazuje sa...

O skutočnej štruktúre elektromagnetického poliach a jeho vlastnostišírenie vo forme rovinných vĺn.

Článok >> Fyzika

O REÁLNEJ ŠTRUKTÚRE ELEKTROMAGNETICKÉHO FIELDS A JEHO CHARAKTERISTIKY PROPAGÁCIE VO FORME ROVINNÝCH VLN ... ďalšie zložky singlu poliach: elektromagnetický lúka s vektorovými komponentmi a, el lúka s komponentmi a magnetické lúka s komponentmi...

Magnetický lúka, obvody a indukcia

Abstrakt >> Fyzika

... poliach). Základné charakteristický magnetické poliach je jeho vektorová sila magnetické indukcia (indukčný vektor magnetické poliach). v SI magnetické... s magnetické moment. Magnetický lúka a jeho parametre Smer magnetické linky a...

Magnetický lúka (2)

Abstrakt >> Fyzika

Úsek vodiča AB s prúdom v magnetické lúka kolmý jeho magnetické linky. Keď je znázornené na obrázku ... hodnota závisí len od magnetické poliach a môže slúžiť jeho kvantitatívne charakteristický. Táto hodnota sa berie...

Magnetický materiály (2)

Abstrakt >> Ekonomika

Materiály, ktoré interagujú magnetické lúka vyjadrené v jeho zmene, ako aj v iných...a po ukončení expozície magnetické poliach.jeden. Hlavné vlastnosti magnetické materiályMagnetické vlastnosti materiálov sa vyznačujú...

Magnetické pole a jeho vlastnosti. Keď elektrický prúd prechádza vodičom, a magnetické pole. Magnetické pole je jedným z druhov hmoty. Má energiu, ktorá sa prejavuje vo forme elektromagnetických síl pôsobiacich na jednotlivé pohybujúce sa elektrické náboje (elektróny a ióny) a na ich toky, teda elektrický prúd. Pohybujúce sa nabité častice sa vplyvom elektromagnetických síl odchyľujú od svojej pôvodnej dráhy v smere kolmom na pole (obr. 34). Vytvára sa magnetické pole len okolo pohybujúcich sa elektrických nábojov a jeho pôsobenie sa tiež vzťahuje len na pohybujúce sa náboje. Magnetické a elektrické polia sú neoddeliteľné a tvoria jeden celok elektromagnetického poľa. Akákoľvek zmena elektrické pole vedie k vzniku magnetického poľa a naopak, každá zmena magnetického poľa je sprevádzaná vznikom elektrického poľa. Elektromagnetické pole sa šíri rýchlosťou svetla, teda 300 000 km/s.

Grafické znázornenie magnetického poľa. Graficky je magnetické pole znázornené magnetickými siločiarami, ktoré sú nakreslené tak, že smer siločiary v každom bode poľa sa zhoduje so smerom síl poľa; magnetické siločiary sú vždy súvislé a uzavreté. Smer magnetického poľa v každom bode možno určiť pomocou magnetickej ihly. Severný pól šípky je vždy nastavený v smere síl poľa. Koniec permanentného magnetu, z ktorého vychádzajú siločiary (obr. 35, a), sa považuje za severný pól a opačný koniec, ktorý zahŕňa siločiary, je južný pól (čiary sily prechádzajúcej vnútri magnetu nie sú zobrazené). Rozloženie siločiar medzi pólmi plochého magnetu je možné zistiť pomocou oceľových pilín nasypaných na list papiera umiestnený na póloch (obr. 35, b). Magnetické pole vo vzduchovej medzere medzi dvoma rovnobežnými protiľahlými pólmi permanentného magnetu je charakterizované rovnomerným rozložením magnetických siločiar (obr. 36) (nie sú znázornené siločiary prechádzajúce vnútri magnetu).

Ryža. 37. Magnetický tok prenikajúci do cievky v kolmých (a) a naklonených (b) jej polohách vzhľadom na smer magnetických siločiar.

Pre lepšie vizuálne znázornenie magnetického poľa sú siločiary umiestnené menej často alebo hrubšie. Na tých miestach, kde je magnetická rola silnejšia, sú siločiary umiestnené bližšie k sebe, na tom istom mieste, kde je slabšia, ďalej od seba. Siločiary sa nikde nepretínajú.

V mnohých prípadoch je vhodné považovať magnetické siločiary za nejaké elastické natiahnuté vlákna, ktoré majú tendenciu sa sťahovať a tiež sa navzájom odpudzovať (majú vzájomnú bočnú expanziu). Takéto mechanické znázornenie siločiar umožňuje jasne vysvetliť vznik elektromagnetických síl pri interakcii magnetického poľa a vodiča s prúdom, ako aj dvoch magnetických polí.

Hlavnými charakteristikami magnetického poľa sú magnetická indukcia, magnetický tok, magnetická permeabilita a sila magnetického poľa.

Magnetická indukcia a magnetický tok. Intenzitu magnetického poľa, teda jeho schopnosť konať, určuje veličina nazývaná magnetická indukcia. Čím silnejšie je magnetické pole vytvorené permanentným magnetom alebo elektromagnetom, tým väčšiu indukciu má. Magnetickú indukciu B možno charakterizovať hustotou magnetických siločiar, t.j. počtom siločiar prechádzajúcich plochou 1 m 2 alebo 1 cm 2 umiestnených kolmo na magnetické pole. Rozlišujte medzi homogénnymi a nehomogénnymi magnetickými poľami. V rovnomernom magnetickom poli má magnetická indukcia v každom bode poľa rovnakú hodnotu a smer. Pole vo vzduchovej medzere medzi protiľahlými pólmi magnetu alebo elektromagnetu (pozri obr. 36) možno v určitej vzdialenosti od jeho okrajov považovať za homogénne. Magnetický tok Ф prechádzajúci akýmkoľvek povrchom je určený celkovým počtom magnetických siločiar prenikajúcich týmto povrchom, napríklad cievkou 1 (obr. 37, a), teda v rovnomernom magnetickom poli

F = BS (40)

kde S je plocha prierezu povrchu, cez ktorý prechádzajú magnetické siločiary. Z toho vyplýva, že v takomto poli sa magnetická indukcia rovná toku deleného plochou prierezu S:

B = F/S (41)

Ak je akýkoľvek povrch naklonený vzhľadom na smer magnetických siločiar (obr. 37, b), potom tok prenikajúci do neho bude menší, ako keď je kolmý, t.j. Ф 2 bude menší ako Ф 1.

V sústave jednotiek SI sa magnetický tok meria vo weberoch (Wb), táto jednotka má rozmer V * s (volt-sekunda). Magnetická indukcia v sústave jednotiek SI sa meria v teslach (T); 1 T \u003d 1 Wb/m 2.

Magnetická priepustnosť. Magnetická indukcia závisí nielen od sily prúdu prechádzajúceho priamym vodičom alebo cievkou, ale aj od vlastností prostredia, v ktorom sa magnetické pole vytvára. Veličina charakterizujúca magnetické vlastnosti média je absolútna magnetická permeabilita? a. Jeho jednotkou je henry na meter (1 H/m = 1 Ohm*s/m).
V médiu s väčšou magnetickou permeabilitou vytvára elektrický prúd určitej sily magnetické pole s väčšou indukciou. Zistilo sa, že magnetická permeabilita vzduchu a všetkých látok s výnimkou feromagnetických materiálov (pozri § 18) má približne rovnakú hodnotu ako magnetická permeabilita vákua. Absolútna magnetická permeabilita vákua sa nazýva magnetická konštanta, ? o \u003d 4? * 10 -7 Gn / m. Magnetická permeabilita feromagnetických materiálov je tisíckrát a dokonca desaťtisíckrát väčšia ako magnetická permeabilita neferomagnetických látok. Pomer priepustnosti? a nejaká látka na magnetickú permeabilitu vákua? o sa nazýva relatívna magnetická permeabilita:

? = ? a /? o (42)

Sila magnetického poľa. Intenzita And nezávisí od magnetických vlastností média, ale zohľadňuje vplyv sily prúdu a tvaru vodičov na intenzitu magnetického poľa v danom bode priestoru. Magnetická indukcia a intenzita sú vo vzťahu

H=B/? a = b/(?? o) (43)

V dôsledku toho v prostredí s konštantnou magnetickou permeabilitou je indukcia magnetického poľa úmerná jeho intenzite.
Intenzita magnetického poľa sa meria v ampéroch na meter (A/m) alebo ampéroch na centimeter (A/cm).

Pri pripojení k dvom paralelným vodičom elektrického prúdu sa budú priťahovať alebo odpudzovať v závislosti od smeru (polarity) pripojeného prúdu. Vysvetľuje sa to objavením sa špeciálneho druhu hmoty okolo týchto vodičov. Táto látka sa nazýva magnetické pole (MF). Magnetická sila je sila, ktorou na seba vodiče pôsobia.

Teória magnetizmu vznikla v staroveku, v starovekej civilizácii Ázie. V Magnesii v horách našli zvláštnu skalu, ktorej kúsky by sa mohli navzájom priťahovať. Podľa názvu miesta sa toto plemeno nazývalo "magnety". Tyčový magnet obsahuje dva póly. Jeho magnetické vlastnosti sú obzvlášť výrazné na póloch.

Magnet visiaci na niti bude svojimi pólmi ukazovať strany horizontu. Jeho póly budú otočené na sever a juh. Na tomto princípe funguje kompas. Protiľahlé póly dvoch magnetov sa priťahujú a podobné póly odpudzujú.

Vedci zistili, že magnetizovaná ihla, umiestnená v blízkosti vodiča, sa odchyľuje, keď ňou prechádza elektrický prúd. To naznačuje, že sa okolo neho vytvára MF.

Magnetické pole ovplyvňuje:

Pohybujúce sa elektrické náboje.
Látky nazývané feromagnetika: železo, liatina, ich zliatiny.

Permanentné magnety sú telesá, ktoré majú spoločný magnetický moment nabitých častíc (elektrónov).

1 - Južný pól magnetu
2 - Severný pól magnetu
3 - MP na príklade kovových pilín
4 - Smer magnetického poľa

Čiary poľa sa objavia, keď sa permanentný magnet priblíži k hárku papiera, na ktorý je nasypaná vrstva železných pilín. Na obrázku sú zreteľne znázornené miesta pólov s orientovanými siločiarami.

Zdroje magnetického poľa

• Elektrické pole, ktoré sa mení s časom.
• mobilné poplatky.
• permanentné magnety.

Permanentné magnety poznáme už od detstva. Používali sa ako hračky, ktoré k sebe priťahovali rôzne kovové časti. Boli pripevnené na chladničke, boli zabudované do rôznych hračiek.

Elektrické náboje, ktoré sú v pohybe, majú často väčšiu magnetickú energiu ako permanentné magnety.

Vlastnosti

• Hlavným rozlišovacím znakom a vlastnosťou magnetického poľa je relativita. Ak nabité telo zostane nehybné v určitom referenčnom rámci a magnetická ihla je umiestnená blízko, potom bude ukazovať na sever a zároveň nebude „cítiť“ cudzie pole, s výnimkou zemského poľa. . A ak sa nabité telo začne pohybovať v blízkosti šípky, potom sa okolo tela objaví magnetické pole. V dôsledku toho je zrejmé, že MF sa vytvára iba vtedy, keď sa určitý náboj pohybuje.
• Magnetické pole je schopné ovplyvňovať a ovplyvňovať elektrický prúd. Dá sa zistiť sledovaním pohybu nabitých elektrónov. V magnetickom poli sa častice s nábojom budú odchyľovať, vodiče s pretekajúcim prúdom sa budú pohybovať. Rám poháňaný prúdom sa bude otáčať a magnetizované materiály sa posunú o určitú vzdialenosť. Strelka kompasu je najčastejšie sfarbená do modra. Je to pás z magnetizovanej ocele. Kompas je vždy orientovaný na sever, pretože Zem má magnetické pole. Celá planéta je so svojimi pólmi ako veľký magnet.

Magnetické pole nie je vnímané ľudskými orgánmi a môže byť detekované iba špeciálnymi zariadeniami a senzormi. Je variabilný a trvalý. Striedavé pole je zvyčajne vytvorené špeciálnymi induktormi, ktoré fungujú na striedavý prúd. Konštantné pole je tvorené konštantným elektrickým poľom.

pravidlá

Zvážte základné pravidlá pre obraz magnetického poľa pre rôzne vodiče.

gimletové pravidlo

Siločiara je znázornená v rovine, ktorá je umiestnená pod uhlom 90° k aktuálnej dráhe, takže sila v každom bode smeruje tangenciálne k priamke.

Na určenie smeru magnetických síl si musíte pamätať na pravidlo gimletu s pravým závitom.

Vložka musí byť umiestnená pozdĺž rovnakej osi ako vektor prúdu, rukoväť musí byť otočená tak, aby sa gimlet pohyboval v smere svojho smeru. V tomto prípade sa orientácia čiar určuje otočením rukoväte gimletu.

Pravidlo Ring Gimlet

Translačný pohyb gimletu vo vodiči vo forme krúžku ukazuje, ako je orientovaná indukcia, rotácia sa zhoduje s tokom prúdu.

Siločiary majú svoje pokračovanie vo vnútri magnetu a nemôžu byť otvorené.

Magnetické pole rôznych zdrojov sa navzájom sčítava. Tým vytvárajú spoločné pole.

Magnety s rovnakým pólom sa navzájom odpudzujú, zatiaľ čo magnety s rôznymi pólmi sa priťahujú. Hodnota sily interakcie závisí od vzdialenosti medzi nimi. Keď sa póly približujú, sila sa zvyšuje.

Parametre magnetického poľa

• Reťazenie streamu ( Ψ ).
• Vektor magnetickej indukcie ( AT).
• Magnetický tok ( F).

Intenzita magnetického poľa sa vypočíta z veľkosti vektora magnetickej indukcie, ktorý závisí od sily F a je tvorený prúdom I vodičom s dĺžkou l: V \u003d F / (I * l).

Magnetická indukcia sa meria v Tesle (T), na počesť vedca, ktorý študoval javy magnetizmu a zaoberal sa ich výpočtovými metódami. 1 T sa rovná indukcii magnetického toku silou 1 N na dĺžku 1 m priamy vodič pod uhlom 90 0 v smere poľa s pretekajúcim prúdom jedného ampéra:

1 T = 1 x H / (A x m).

pravidlo ľavej ruky

Pravidlo nájde smer vektora magnetickej indukcie.

Ak je dlaň ľavej ruky umiestnená v poli tak, že čiary magnetického poľa vstupujú do dlane od severného pólu pod 90 0 a 4 prsty sú umiestnené pozdĺž prúdu, palec ukáže smer magnetickej sily .

Ak je vodič pod iným uhlom, sila bude priamo závisieť od prúdu a priemetu vodiča na rovinu v pravom uhle.

Sila nezávisí od druhu materiálu vodiča a jeho prierezu. Ak neexistuje žiadny vodič a náboje sa pohybujú v inom médiu, sila sa nezmení.

Keď je smer vektora magnetického poľa v jednom smere jednej veľkosti, pole sa nazýva rovnomerné. Rôzne prostredia ovplyvňujú veľkosť vektora indukcie.

magnetický tok

Magnetická indukcia prechádzajúca určitou oblasťou S a ohraničená touto oblasťou je magnetický tok.

Ak má oblasť sklon v určitom uhle α k indukčnej čiare, magnetický tok sa zníži o veľkosť kosínusu tohto uhla. Jeho najväčšia hodnota sa vytvorí, keď je oblasť v pravom uhle k magnetickej indukcii:

F \u003d B * S.

Magnetický tok sa meria v jednotke ako napr "weber", ktorý sa rovná prietoku indukcie o hodnotu 1 t podľa oblasti v 1 m2.

Spojenie toku

Tento koncept sa používa na vytvorenie všeobecnej hodnoty magnetického toku, ktorý je vytvorený z určitého počtu vodičov umiestnených medzi magnetickými pólmi.

Keď rovnaký prúd ja preteká vinutím s počtom závitov n, celkový magnetický tok tvorený všetkými závitmi je väzba toku.

Spojenie toku Ψ merané vo weberoch a rovná sa: Ψ = n * F.

Magnetické vlastnosti

Permeabilita určuje, o koľko je magnetické pole v konkrétnom médiu nižšie alebo vyššie ako indukcia poľa vo vákuu. O látke sa hovorí, že je magnetizovaná, ak má svoje vlastné magnetické pole. Keď sa látka umiestni do magnetického poľa, zmagnetizuje sa.

Vedci určili dôvod, prečo telesá získavajú magnetické vlastnosti. Podľa hypotézy vedcov sa vnútri látok nachádzajú elektrické prúdy mikroskopickej veľkosti. Elektrón má svoj vlastný magnetický moment, ktorý má kvantovú povahu, pohybuje sa po určitej dráhe v atómoch. Práve tieto malé prúdy určujú magnetické vlastnosti.

Ak sa prúdy pohybujú náhodne, potom sa nimi spôsobené magnetické polia samokompenzujú. Vonkajšie pole usporiada prúdy, takže sa vytvorí magnetické pole. Toto je magnetizácia látky.

Rôzne látky možno rozdeliť podľa vlastností interakcie s magnetickými poľami.

Sú rozdelené do skupín:

Paramagnety- látky, ktoré majú magnetizačné vlastnosti v smere vonkajšieho poľa, s nízkou možnosťou magnetizmu. Majú pozitívnu intenzitu poľa. Medzi tieto látky patrí chlorid železitý, mangán, platina atď.
Ferrimagnety- látky s magnetickými momentmi, ktoré sú smerovo a hodnotovo nevyvážené. Vyznačujú sa prítomnosťou nekompenzovaného antiferomagnetizmu. Sila poľa a teplota ovplyvňujú ich magnetickú susceptibilitu (rôzne oxidy).
feromagnetiká- látky so zvýšenou pozitívnou citlivosťou v závislosti od intenzity a teploty (kryštály kobaltu, niklu a pod.).
Diamagnety- majú vlastnosť magnetizácie v opačnom smere vonkajšieho poľa, to znamená zápornú hodnotu magnetickej susceptibility nezávisle od intenzity. V neprítomnosti poľa nebude mať táto látka magnetické vlastnosti. Medzi tieto látky patria: striebro, bizmut, dusík, zinok, vodík a iné látky.
Antiferomagnetiká - majú vyvážený magnetický moment, výsledkom čoho je nízky stupeň magnetizácie látky. Pri zahrievaní prechádzajú fázovým prechodom látky, pri ktorej vznikajú paramagnetické vlastnosti. Keď teplota klesne pod určitú hranicu, takéto vlastnosti sa neprejavia (chróm, mangán).

Uvažované magnety sú tiež rozdelené do dvoch ďalších kategórií:

Mäkké magnetické materiály . Majú nízku donucovaciu silu. V slabých magnetických poliach sa môžu nasýtiť. Počas procesu reverzácie magnetizácie majú nevýznamné straty. Výsledkom je, že takéto materiály sa používajú na výrobu jadier elektrických zariadení pracujúcich na striedavé napätie (, generátor,).
tvrdé magnetické materiálov. Majú zvýšenú hodnotu donucovacej sily. Na ich remagnetizáciu je potrebné silné magnetické pole. Takéto materiály sa používajú pri výrobe permanentných magnetov.

Magnetické vlastnosti rôznych látok nachádzajú svoje využitie v technických návrhoch a vynálezoch.

Magnetické obvody

Kombinácia viacerých magnetických látok sa nazýva magnetický obvod. Sú to podobnosti a sú určené analogickými zákonmi matematiky.

Na základe magnetických obvodov fungujú elektrické zariadenia, indukčnosti. Vo funkčnom elektromagnete prúdi prúd cez magnetický obvod vyrobený z feromagnetického materiálu a vzduchu, ktorý nie je feromagnetom. Kombináciou týchto komponentov je magnetický obvod. Mnoho elektrických zariadení obsahuje vo svojom dizajne magnetické obvody.