Bất kỳ người nào quan sát những hiện tượng xảy ra những ngày này liên quan đến biến đổi khí hậu toàn cầu trên hành tinh, bằng cách này hay cách khác, nhưng trước hết nghĩ về nguyên nhân khiến các thảm họa thiên nhiên gia tăng về số lượng và cường độ, thứ hai là về khả năng xảy ra các thảm họa thiên nhiên. dự báo dài hạn các thảm họa thiên nhiên nhằm giúp đỡ xã hội. Suy cho cùng, ngày nay ngày càng có nhiều thông tin về việc nhân loại bước vào kỷ nguyên thiên tai toàn cầu. Liệu có thể, nếu không ngăn chặn hoàn toàn thì ít nhất cũng giảm thiểu được hậu quả của biến đổi khí hậu toàn cầu đối với hành tinh? Cuộc tìm kiếm đã dẫn đến thông tin rất ấn tượng và đáng khích lệ - một báo cáo từ cộng đồng các nhà khoa học ALLATRA SCIENCE: " ". Báo cáo chứa thông tin riêng cho mỗi người, vì đây là chìa khóa để giải quyết các vấn đề khí hậu ở mọi mức độ phức tạp. Nó cũng chỉ ra một lối thoát thực sự cho tình trạng hiện tại thông qua sự thống nhất của cộng đồng thế giới trên cơ sở sáng tạo, tinh thần và đạo đức.

Từ trường Trái đất là “lá chắn” tự nhiên của hành tinh khỏi bức xạ vũ trụ và mặt trời có hại cho mọi sinh vật. Trên thực tế, nếu Trái đất không có từ trường riêng thì sự sống, ở dạng mà chúng ta quen thuộc, sẽ không thể tồn tại trên đó. Cường độ từ trường Trái đất phân bố không đồng đều và trung bình khoảng 50.000 nT (0,5 Oe) trên bề mặt và dao động từ 20.000 nT đến 60.000 nT.

Cơm. 1. “Ảnh chụp nhanh” từ trường chính trên bề mặt Trái đất vào tháng 6 năm 2014 dựa trên dữ liệu từ Vệ tinh tràn ngập . Các vùng có từ trường mạnh được biểu thị bằng màu đỏ và các vùng có từ trường yếu được biểu thị bằng màu xanh lam.

Tuy nhiên, các quan sát cho thấy Từ trường Trái đất đang dần suy yếu, trong khi các cực địa từ dịch chuyển. Như đã nêu trong báo cáo nêu trên, các quá trình này trước hết bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố vũ trụ nhất định, mặc dù khoa học truyền thống chưa biết về chúng và chưa tính đến chúng, cố gắng tìm kiếm câu trả lời trong lòng Trái đất. không có kết quả.

Dữ liệu được truyền bởi các vệ tinh Swarm do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) phóng lên ), xác nhận xu hướng chung của từ trường yếu đi và mức độ suy giảm lớn nhất được quan sát thấy ở bán cầu Tây của hành tinh chúng ta .

Cơm. 2. Sự thay đổi cường độ từ trường Trái đất trong một khoảng thời giantừ tháng 1 năm 2014 đến tháng 6 năm 2014 theo Swarm. Trong hình, màu hoa cà tương ứng với mức tăng và màu xanh đậm tương ứng với mức giảm điện áp trong phạm vi ±100 nT.

Phân tích hậu quả của nhiều thảm họa thiên nhiên, các nhà khoa học phát hiện ra rằng trước khi bắt đầu hoạt động địa chấn, những dị thường trong từ trường Trái đất đã xuất hiện. Đặc biệt, trận động đất xảy ra vào ngày 11 tháng 3 năm 2011 tại Nhật Bản có trước sự hoạt động của mảng thạch quyển Thái Bình Dương trong các đới hút chìm. Sự kiện này đã trở thành một dấu hiệu cho thấy một giai đoạn mới của hoạt động địa chấn gắn liền với sự gia tốc chuyển động của tấm thạch quyển này. Sự dịch chuyển của các cực địa từ nằm ở Đông Siberia và Thái Bình Dương do các yếu tố vũ trụ đã dẫn đến những thay đổi quy mô lớn về biến thiên từ tính lâu dài trên lãnh thổ quần đảo Nhật Bản. Kết quả của những hiện tượng này là một loạt trận động đất mạnh với cường độ 9,0 độ richter.

Người ta chính thức tin rằng trong 100 năm qua, từ trường Trái đất đã suy yếu khoảng 5%. Ở khu vực được gọi là Dị thường Nam Đại Tây Dương ngoài khơi Brazil, sự suy yếu thậm chí còn đáng kể hơn. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là trước đây cũng như hiện nay, các phép đo trên mặt đất đều được thực hiện theo từng điểm và trên đất liền, điều này không còn có thể phản ánh bức tranh đầy đủ về những thay đổi lâu dài trong từ trường. Ngoài ra, các lỗ hổng trong từ trường Trái đất cũng không được tính đến - những khoảng trống đặc biệt trong từ quyển mà qua đó các dòng bức xạ mặt trời khổng lồ xuyên qua. Vì những lý do mà khoa học truyền thống chưa biết đến, số lượng các lỗ này không ngừng tăng lên. Nhưng chúng tôi sẽ nói về chúng trong các ấn phẩm sau.

Được biết, từ trường Trái đất suy yếu dẫn đến hiện tượng đảo cực, trong đó các cực từ bắc và nam đổi chỗ cho nhau và xảy ra hiện tượng đảo cực. Nghiên cứu trong lĩnh vực cổ từ học đã chỉ ra rằng trước đó, trong quá trình đảo cực xảy ra dần dần, từ trường Trái đất đã mất đi cấu trúc lưỡng cực. Trước sự đảo ngược của từ trường là sự suy yếu của nó, và sau đó cường độ trường lại tăng lên giá trị trước đó. Trong quá khứ, những sự đảo ngược này xảy ra trung bình khoảng 250.000 năm một lần. Nhưng kể từ lần cuối cùng, theo các nhà khoa học, khoảng 780.000 năm đã trôi qua. Tuy nhiên, khoa học chính thức vẫn chưa thể đưa ra bất kỳ lời giải thích nào cho thời kỳ ổn định lâu dài như vậy. Ngoài ra, tính đúng đắn của việc giải thích dữ liệu cổ từ tính thường xuyên bị chỉ trích trong giới khoa học. Bằng cách này hay cách khác, sự suy yếu nhanh chóng của từ trường ngày nay là dấu hiệu cho thấy sự khởi đầu của các quá trình toàn cầu cả ở ngoài vũ trụ và trong lòng Trái đất. Đó là lý do tại sao các thảm họa xảy ra trên hành tinh phần lớn là do các yếu tố tự nhiên gây ra hơn là do ảnh hưởng của con người.

Khoa học truyền thống vẫn đang khó tìm ra câu trả lời cho câu hỏi: điều gì xảy ra với từ trường tại thời điểm nghịch chuyển? Nó có biến mất hoàn toàn hoặc suy yếu đến một số giá trị quan trọng nhất định không? Có nhiều lý thuyết và giả định về chủ đề này, nhưng không có lý thuyết nào trong số đó có vẻ đáng tin cậy. Một trong những nỗ lực mô phỏng từ trường tại thời điểm đảo chiều được thể hiện trong hình. 3:

Cơm. 3. Biểu diễn mô hình từ trường chính của Trái đất ở trạng thái hiện tại (trái) và trong quá trình đảo cực (phải). Theo thời gian, từ trường Trái đất có thể chuyển từ lưỡng cực sang đa cực và khi đó cấu trúc lưỡng cực ổn định sẽ hình thành trở lại. Tuy nhiên, hướng của từ trường sẽ thay đổi theo hướng ngược lại: cực địa từ phía bắc sẽ thay thế cho cực nam và cực địa từ phía nam sẽ di chuyển về phía Bắc bán cầu.

Thực tế là sự hiện diện của các dị thường từ tính đáng kể tại thời điểm đảo cực có thể dẫn đến hiện tượng kiến ​​​​tạo toàn cầu trên Trái đất, đồng thời gây nguy hiểm nghiêm trọng cho mọi sự sống trên hành tinh do mức độ bức xạ mặt trời ngày càng tăng.

Sự phát triển của các phương pháp quan sát từ trường Trái đất, cũng như trường septon của Trái đấtđang đính hôn. Những dữ liệu này giúp có thể phản ứng kịp thời với những biến đổi của chúng và thực hiện các biện pháp đối phó nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểu thảm họa thiên nhiên. Việc xác định sớm các nguồn gây ra thảm họa trong tương lai (động đất, núi lửa phun, lốc xoáy, bão) giúp khởi động các cơ chế thích ứng, nhờ đó cường độ hoạt động địa chấn và núi lửa giảm đáng kể và có thời gian để cảnh báo người dân sống trong vùng khu vực nguy hiểm. Lĩnh vực nghiên cứu khoa học tiên tiến này được gọi là địa kỹ thuật khí hậu và bao gồm việc phát triển hướng đi và phương pháp mới, hoàn toàn an toàn cho sự toàn vẹn của hệ sinh thái và đời sống con người, dựa trên sự hiểu biết cơ bản mới về vật lý ‒ VẬT LÝ ALLATRA NGUYÊN TẮC. Cho đến nay, một số bước thành công đã được thực hiện theo hướng này, có cơ sở khoa học vững chắc và xác nhận thực tế. Giai đoạn đầu của sự phát triển thực tế của lĩnh vực này đã cho thấy những kết quả ổn định... .

Trong thời kỳ nguy cơ ngày càng gia tăng của các hiện tượng khí hậu toàn cầu, điều quan trọng là nhân loại phải đoàn kết trên những nền tảng tinh thần, đạo đức sáng tạo và không ngừng mở rộng kiến ​​thức. VẬT LÝ NGUYÊN TẮC ALLATRA, phát triển các hướng khoa học đầy triển vọng được đề cập trong báo cáo. TÂM LINH Và KHOA HỌC ALLATRA- đây chính xác là nền tảng vững chắc cho phép nhân loại tồn tại trong thời đại biến đổi khí hậu toàn cầu và tạo ra, trong những điều kiện mới, một kiểu xã hội mới mà nhân loại đã mơ ước từ lâu. Kiến thức ban đầu đã được đưa ra trong các báo cáo của cộng đồng KHOA HỌC ALLATRA, và bây giờ rất nhiều điều phụ thuộc vào mỗi người để nó được sử dụng riêng cho mục đích tốt!

Vitaly Afanasiev

Văn học:

Báo cáo “Về các vấn đề và hậu quả của biến đổi khí hậu toàn cầu trên Trái đất. Những cách hiệu quả để giải quyết những vấn đề này” của nhóm các nhà khoa học quốc tế thuộc Phong trào Xã hội Quốc tế “ALLATRA”, ngày 26 tháng 11 năm 2014;

Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường đã được chú ý từ rất lâu. Mối liên hệ này được nhà vật lý người Anh Faraday phát hiện vào thế kỷ 19 và đặt tên cho nó. Nó xuất hiện vào lúc có từ thông xuyên qua bề mặt của một mạch kín. Sau khi từ thông thay đổi xảy ra trong một thời gian nhất định, một dòng điện sẽ xuất hiện trong mạch này.

Mối quan hệ giữa cảm ứng điện từ và từ thông

Bản chất của từ thông được thể hiện qua công thức nổi tiếng: Ф = BS cos α. Trong đó F là từ thông, S là bề mặt đường viền (diện tích), B là vectơ cảm ứng từ. Góc α được hình thành do hướng của vectơ cảm ứng từ và pháp tuyến của bề mặt mạch điện. Theo đó từ thông sẽ đạt ngưỡng cực đại tại cos α = 1 và ngưỡng tối thiểu tại cos α = 0.

Trong tùy chọn thứ hai, vectơ B sẽ vuông góc với pháp tuyến. Hóa ra các đường dòng không giao nhau với đường viền mà chỉ trượt dọc theo mặt phẳng của nó. Do đó, các đặc tính sẽ được xác định bởi các đường của vectơ B giao nhau với bề mặt của đường viền. Để tính toán, weber được sử dụng làm đơn vị đo: 1 wb = 1v x 1s (volt-giây). Một đơn vị đo khác nhỏ hơn là maxwell (μs). Đó là: 1 vb = 108 μs, tức là 1 μs = 10-8 vb.

Đối với nghiên cứu của Faraday, hai dây xoắn ốc đã được sử dụng, cách điện với nhau và đặt trên một cuộn dây bằng gỗ. Một trong số chúng được kết nối với nguồn năng lượng và cái còn lại với điện kế được thiết kế để ghi lại dòng điện nhỏ. Tại thời điểm mạch của vòng xoắn ốc ban đầu đóng và mở, ở mạch kia, mũi tên của thiết bị đo bị lệch.

Nghiên cứu hiện tượng cảm ứng

Trong loạt thí nghiệm đầu tiên, Michael Faraday chèn một thanh kim loại có từ tính vào một cuộn dây nối với dòng điện, sau đó lấy nó ra (Hình 1, 2).

1 2

Khi một nam châm được đặt trong một cuộn dây nối với dụng cụ đo, một dòng điện cảm ứng bắt đầu chạy trong mạch. Nếu tháo thanh nam châm ra khỏi cuộn dây thì dòng điện cảm ứng vẫn xuất hiện nhưng chiều của nó ngược lại. Do đó, các thông số của dòng điện cảm ứng sẽ thay đổi theo hướng chuyển động của thanh và tùy thuộc vào cực đặt nó trong cuộn dây. Cường độ dòng điện bị ảnh hưởng bởi tốc độ chuyển động của nam châm.

Chuỗi thí nghiệm thứ hai xác nhận hiện tượng dòng điện thay đổi trong một cuộn dây gây ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây khác (Hình 3, 4, 5). Điều này xảy ra tại thời điểm đóng và mở mạch. Chiều của dòng điện sẽ phụ thuộc vào việc mạch điện đóng hay mở. Ngoài ra, những hành động này không gì khác hơn là cách để thay đổi từ thông. Khi mạch đóng thì tăng lên, khi mở ra thì giảm, đồng thời xuyên qua cuộn dây thứ nhất.

3 4

5

Kết quả thí nghiệm, người ta thấy rằng dòng điện xuất hiện bên trong một mạch dẫn kín chỉ có thể xảy ra khi chúng được đặt trong một từ trường xoay chiều. Trong trường hợp này, dòng chảy có thể thay đổi theo thời gian theo bất kỳ cách nào.

Dòng điện xuất hiện dưới tác dụng của cảm ứng điện từ được gọi là cảm ứng, mặc dù nó sẽ không phải là dòng điện theo nghĩa thông thường. Khi một mạch kín được đặt trong từ trường, một lực điện động có giá trị chính xác sẽ được tạo ra, thay vì dòng điện phụ thuộc vào các điện trở khác nhau.

Hiện tượng này gọi là emf cảm ứng, được biểu thị bằng công thức: Eind = - ∆Ф/∆t. Giá trị của nó trùng với tốc độ thay đổi của từ thông xuyên qua bề mặt của một vòng kín lấy giá trị âm. Điểm trừ trong biểu thức này phản ánh quy tắc Lenz.

Quy tắc Lenz cho từ thông

Quy tắc nổi tiếng này được rút ra sau một loạt nghiên cứu vào những năm 30 của thế kỷ 19. Nó được xây dựng như sau:

Hướng của dòng điện cảm ứng được kích thích trong một vòng kín do từ thông thay đổi sẽ ảnh hưởng đến từ trường mà nó tạo ra sao cho nó tạo ra trở ngại cho từ thông gây ra sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng.

Khi từ thông tăng, nghĩa là trở thành Ф > 0, và suất điện động cảm ứng giảm và trở thành 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.

Nếu lưu lượng giảm thì quá trình ngược lại xảy ra khi F< 0 и Еинд >0, tức là dưới tác dụng của từ trường của dòng điện cảm ứng, từ thông đi qua mạch tăng lên.

Ý nghĩa vật lý của định luật Lenz là phản ánh định luật bảo toàn năng lượng, khi đại lượng này giảm thì đại lượng khác tăng và ngược lại, khi đại lượng này tăng thì đại lượng kia sẽ giảm. Các yếu tố khác nhau cũng ảnh hưởng đến emf cảm ứng. Khi một nam châm mạnh và yếu được chèn xen kẽ vào cuộn dây, thiết bị sẽ hiển thị giá trị cao hơn trong trường hợp đầu tiên và giá trị thấp hơn trong trường hợp thứ hai. Điều tương tự cũng xảy ra khi tốc độ của nam châm thay đổi.

Hình vẽ cho thấy hướng của dòng điện cảm ứng được xác định bằng cách sử dụng quy tắc Lenz. Màu xanh lam tương ứng với các đường sức từ của dòng điện cảm ứng và nam châm vĩnh cửu. Chúng nằm theo hướng cực từ bắc xuống nam, được tìm thấy trong mọi nam châm.

Từ thông thay đổi dẫn đến xuất hiện dòng điện cảm ứng, hướng của dòng điện này gây ra sự đối lập với từ trường của nó, ngăn cản sự thay đổi của từ thông. Về vấn đề này, các đường sức từ của cuộn dây có hướng ngược lại với các đường sức của nam châm vĩnh cửu, vì chuyển động của nó xảy ra theo hướng của cuộn dây này.

Để xác định hướng của dòng điện, hãy sử dụng nó bằng ren bên phải. Nó phải được vặn sao cho hướng chuyển động tịnh tiến của nó trùng với hướng của các đường cảm ứng của cuộn dây. Trong trường hợp này, hướng của dòng điện cảm ứng và chiều quay của tay cầm gimlet sẽ trùng nhau.

Mô hình máy tính cho phép chúng ta tưởng tượng từ trường của Trái đất thay đổi như thế nào khi cực thay đổi. Trước khi cực nam từ trở thành bắc và cực từ bắc trở thành nam, cả hai sẽ biến mất trong một thời gian, hoặc giống nhau là sẽ có rất nhiều cực từ. Tín dụngGary Glatzmaier, Paul Roberts

Bản chất của con người là mong đợi thảm họa. Ít nhất là bắt đầu từ thời Kinh thánh, tổ tiên của chúng ta đã chờ đợi một điều gì đó tồi tệ: ngày tận thế, Sự phán xét cuối cùng, Sự tái lâm. Họ chờ đợi và sợ hãi. Những người đương thời của chúng tôi tiếp tục chờ đợi và sợ hãi. Chỉ có thế giới hiện đại mới cung cấp nhiều lựa chọn hơn. Người đoạt giải Nobel về sinh học Francis Crick trong cuốn sách “Sự sống trên Trái đất, Nguồn gốc và Bản chất của nó” đã nêu ra bốn lý do chính khiến nhân loại có thể không sống đến cuối thế kỷ 21: xung đột vũ trang toàn cầu sử dụng vũ khí hủy diệt hàng loạt, ô nhiễm môi trường chết người, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên cần thiết, thảm họa không gian. Bốn loại nguyên nhân này được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về khả năng xảy ra của chúng. Mỗi trong số chúng có thể được chi tiết và bổ sung tùy thuộc vào sức mạnh của trí tưởng tượng. Vào thế kỷ thứ 10, người ta lo sợ về sự khởi đầu của một thiên niên kỷ mới; vào cuối thế kỷ 16, một siêu tân tinh bùng phát trên bầu trời được coi là điềm báo về ngày tận thế vào đầu thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 19; Thế kỷ 20, việc sợ sao chổi tiếp cận Trái đất đã trở thành mốt. Trong số những câu chuyện kinh dị mới có nguy cơ “đảo ngược cực”, đã được nhắc đến trong vài năm qua.

Đây là những gì chúng ta đang nói về. Từ trường của hành tinh chúng ta có hình dạng khá phức tạp, thường được biểu diễn dưới dạng cái gọi là mở rộng đa cực, nghĩa là tổng vô hạn các phần tử cơ bản theo một nghĩa nào đó. Số hạng đầu tiên trong tổng này được gọi là đơn cực, nhưng đối với Trái đất (cũng như đối với bất kỳ thiên thể vũ trụ nào khác mà chúng ta biết) thì nó bằng 0. Nói một cách đơn giản, điều này có nghĩa là mọi đường sức từ bắt đầu trên bề mặt Trái đất đều kết thúc trên bề mặt Trái đất. Số hạng lớn nhất tiếp theo là lưỡng cực. Nó được tạo ra bởi hai đơn cực từ có điện tích vô cùng lớn, nằm vô cùng gần nhau hoặc bởi một dòng điện vòng có cường độ vô cùng lớn và bán kính vô cùng nhỏ. Đối với Trái đất, thuật ngữ này lớn hơn nhiều so với tất cả các thuật ngữ khác, bởi vì, như ngày nay được chấp nhận rộng rãi, từ trường của nó được tạo ra bởi các chuyển động xoáy của lõi chất lỏng của Trái đất. Các điện tích trong nó chuyển động không nhanh lắm nên dòng điện không lớn lắm nhưng bán kính rất lớn. Nhưng ngay cả bán kính lớn này cũng vẫn nhỏ so với bán kính Trái đất.

Điều này không có nghĩa là mômen lưỡng cực nhất thiết phải là số hạng lớn nhất trong tổng này. Trong một số trường hợp nó biến mất hoàn toàn. Ví dụ, điều này đã xảy ra trên Mặt trời cách đây 5 năm. Trong gần một năm từ tháng 3 năm 2000 đến tháng 2 năm 2001, không có cực bắc hay cực nam trên Mặt trời, hoặc nếu chúng ta chính thức coi cực từ là nơi mà một đường sức từ cắt bề mặt của một ngôi sao hoặc hành tinh song song với bán kính của nó thì có ít nhất hai hành tinh cùng một lúc. Trong trường hợp này, từ trường hoạt động cực kỳ không ổn định và trung bình yếu đi rất nhiều. Nếu điều gì đó tương tự xảy ra trên Trái đất, chúng ta sẽ gặp rất nhiều rắc rối: một cơn bão từ kéo dài và mạnh bất thường sẽ đi kèm với sự suy yếu trung bình của từ trường. Từ quyển sẽ khó có khả năng đáp ứng được chức năng quan trọng nhất của nó đối với sinh quyển - bảo vệ nó khỏi các dòng hạt tích điện từ không gian và từ Mặt trời.

Nhưng trên Trái đất, thỉnh thoảng điều tương tự vẫn xảy ra. Đúng, ít thường xuyên hơn nhiều so với trên Mặt trời. Trên Mặt trời, các cực từ thay đổi vị trí cứ sau 11 năm. Trên Trái đất, lần cuối cùng các cực từ chuyển đổi vị trí là 740.000 năm trước. Và có một số dấu hiệu cho thấy đã đến lúc phải trải nghiệm lại điều đó. Trong một trăm năm mươi năm qua, từ trường Trái đất đã suy yếu rõ rệt. Trước đây nó có thể đã suy yếu, nhưng bây giờ hóa ra trong khoảng thời gian từ 1590 đến 1840, nó thay đổi chậm hơn nhiều. Điều này được chứng minh bằng nhật ký tàu cũ được David Gubbins và các đồng nghiệp của ông từ Đại học Leeds kiểm tra (báo cáo về nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Science. 2006. Tập 312. Số 5775. P. 900-902)

Ý tưởng của họ là khôi phục giá trị của mômen lưỡng cực của từ trường Trái đất về thời điểm trước năm 1837. Chính trong năm này, nhà toán học vĩ đại người Đức Carl Gauss đã khám phá ra cách đo trực tiếp mô men lưỡng cực. Và kể từ đó nó ít nhiều được đo lường thường xuyên. Nhưng trước đó, quan niệm của con người về từ trường là mơ hồ nhất. Hóa ra là có một lối thoát. Các thủy thủ già rất chú ý đến việc đọc la bàn. Thứ nhất, vào cuối thời Trung cổ, người ta đã biết rằng la bàn hầu như không bao giờ chỉ chính xác về hướng Bắc. Bác sĩ, nhà thơ và nhà thiên văn học huyền thoại người Ý Girolamo Fracastoro (1478–1553) thậm chí còn đề xuất lời giải thích lý thuyết lâu đời nhất mà chúng ta đã biết: kim la bàn từ tính bị hút bởi những ngọn núi sắt khổng lồ ở phía bắc Đại Tây Dương. Đây là lý do tại sao cô ấy không bao giờ nhìn chính xác về phía bắc. Kể từ đó, các thủy thủ đã cẩn thận ghi lại cách đọc la bàn khác với hướng thực sự của phương bắc. Tuy nhiên, vấn đề là họ hiếm khi làm được điều này với độ chính xác cần thiết và thường mắc sai lầm.

Nhưng vào cuối thế kỷ 17, các thủy thủ đã phát hiện ra một điều bất ngờ mới: kim từ không chỉ “nhìn” qua cực mà còn không song song với bề mặt Trái đất. Ở cực từ phía bắc, kim la bàn thường đứng thẳng đứng (tất nhiên nếu bạn để nó tự thiết bị). Sau đó, người ta tin một cách đúng đắn rằng kiến ​​​​thức về "độ nghiêng" này (như người ta thường gọi) có thể làm rõ hướng về phía bắc bằng cách sử dụng số đo trên la bàn. Và nó cho phép David Gubbins làm rõ sự khác biệt giữa hướng bắc và chỉ số la bàn. Nhưng bất chấp tất cả, tất cả dữ liệu thu thập được vẫn không đủ để dựng lại một bức tranh hoàn chỉnh về sự thay đổi mômen lưỡng cực trước năm 1840. Tuy nhiên, chúng cũng đủ để đưa ra một kết luận cơ bản: từ trường của hành tinh chúng ta đang suy yếu với tốc độ ngày càng tăng. Cô ấy có thể đã trải qua một số biến động trong thời gian này.

Hiện tại, tức là trong một trăm năm mươi năm qua, mômen lưỡng cực của từ trường Trái đất giảm khoảng 0,5% cứ sau 10 năm. Không khó để tính toán rằng thành phần trường này sẽ biến mất sau hai nghìn năm nữa. Có lẽ đây là thời điểm sự thay đổi cực tiếp theo bắt đầu. Những phát hiện mới của Gubbins cho thấy đánh giá này cần được xem xét lại. Mômen lưỡng cực sẽ về 0 nhanh hơn khoảng hai lần.

Nghiên cứu về sự thay đổi của từ trường được thực hiện tại Đại học California, khôi phục dữ liệu về cường độ của từ trường từ sự định hướng của các hạt từ tính trong đá và trong các mảnh gốm. Nhà địa vật lý Gary Glatzmaier đang sử dụng dữ liệu này để mô hình hóa các quá trình tạo ra từ trường xảy ra sâu bên dưới bề mặt Trái đất. Ông tin rằng nghiên cứu mới được thực hiện ở Anh xác nhận ý tưởng cơ bản của ông rằng từ trường biến đổi không đều, có thể tăng, giảm hoặc không đổi trong một khoảng thời gian không xác định. Có vẻ như giả định về sự thay đổi tuyến tính của mômen lưỡng cực trong khoảng thời gian từ 1590 đến 1840 là quá thô thiển. Rốt cuộc, sự trùng hợp giữa sự thay đổi mạnh mẽ về tốc độ suy yếu của mô men lưỡng cực của từ trường và khám phá của Gauss có vẻ hơi đáng ngờ. Có thể giả định một cách thành công tương đương rằng trong phần lớn giai đoạn 1590–1840, trường suy yếu với tốc độ xấp xỉ như nhau, nhưng trong một số khoảng thời gian tương đối ngắn, nó không suy yếu mà còn tăng nhanh. Vì điều này, tốc độ trung bình thấp hơn hai lần. Rất có thể trong 740 nghìn năm trôi qua kể từ lần “đảo ngược cực” cuối cùng, Trái đất đã nhiều lần bắt đầu lại quá trình này, nhưng sau đó lại quay trở lại trạng thái ban đầu.

Một từ trường- đây là môi trường vật chất qua đó xảy ra tương tác giữa các dây dẫn với dòng điện hoặc điện tích chuyển động.

Tính chất của từ trường:

Đặc điểm của từ trường:

Để nghiên cứu từ trường, người ta sử dụng mạch thử nghiệm có dòng điện. Nó có kích thước nhỏ và dòng điện trong nó nhỏ hơn nhiều so với dòng điện trong dây dẫn tạo ra từ trường. Ở các phía đối diện của mạch mang dòng điện, các lực từ từ trường tác dụng có độ lớn bằng nhau nhưng có hướng ngược nhau, vì hướng của lực phụ thuộc vào hướng của dòng điện. Điểm tác dụng của các lực này không nằm trên cùng một đường thẳng. Những lực như vậy gọi là một vài lực lượng. Do tác dụng của một cặp lực, mạch không thể chuyển động tịnh tiến; nó quay quanh trục của nó. Hành động quay được đặc trưng mô-men xoắn.

, Ở đâu tôi–đòn bẩy của một vài lực lượng(khoảng cách giữa các điểm đặt lực).

Khi dòng điện trong mạch thử nghiệm hoặc diện tích mạch tăng lên thì mô men xoắn của cặp lực sẽ tăng tỷ lệ thuận. Tỷ số giữa mô men cực đại của lực tác dụng lên mạch có dòng điện với độ lớn của dòng điện trong mạch và diện tích của mạch là một giá trị không đổi đối với một điểm cho trước trong từ trường. Nó được gọi là cảm ứng từ.

, Ở đâu
-khoảnh khắc từ tính mạch có dòng điện.

Đơn vị cảm ứng từ - Tesla [T].

Momen từ của mạch– đại lượng vectơ, hướng của vectơ này phụ thuộc vào chiều dòng điện trong mạch và được xác định bởi quy tắc vít phải: nắm chặt bàn tay phải thành nắm đấm, chỉ bốn ngón tay theo chiều dòng điện trong mạch, khi đó ngón cái sẽ chỉ chiều của vectơ mômen từ. Vectơ mômen từ luôn vuông góc với mặt phẳng đồng mức.

Phía sau hướng của vectơ cảm ứng từ lấy hướng của vectơ mômen từ của mạch điện định hướng trong từ trường.

Đường cảm ứng từ– một đường thẳng có tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hướng của vectơ cảm ứng từ. Các đường sức cảm ứng từ luôn khép kín và không bao giờ cắt nhau. Đường cảm ứng từ của dây dẫn thẳng với dòng điện có dạng các đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn. Chiều của đường cảm ứng từ được xác định theo quy tắc vít phải. Đường cảm ứng từ của dòng điện tròn(quay theo dòng điện) cũng có dạng hình tròn. Mỗi phần tử cuộn dây có chiều dài
có thể được hình dung như một dây dẫn thẳng tạo ra từ trường riêng của nó. Đối với từ trường, áp dụng nguyên lý chồng chất (cộng độc lập). Vectơ tổng cảm ứng từ của dòng điện tròn được xác định là kết quả của việc cộng các trường này vào tâm vòng dây theo quy tắc vít phải.

Nếu vectơ cảm ứng từ có độ lớn và hướng bằng nhau tại mọi điểm trong không gian thì từ trường được gọi là đồng nhất. Nếu độ lớn và hướng của vectơ cảm ứng từ tại mỗi điểm không thay đổi theo thời gian thì trường đó gọi là trường Vĩnh viễn.

Kích cỡ cảm ứng từ tại một điểm bất kỳ trong từ trường tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện trong dây dẫn tạo ra từ trường, tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ dây dẫn đến một điểm cho trước trong từ trường, phụ thuộc vào tính chất của môi trường và hình dạng của dây dẫn tạo ra cánh đồng.

, Ở đâu
BẬT 2; Gn/m - hằng số từ của chân không,

-tính thấm từ tương đối của môi trường,

-độ thấm từ tuyệt đối của môi trường.

Tùy thuộc vào giá trị độ thấm từ, tất cả các chất được chia thành ba loại:

Khi độ thấm tuyệt đối của môi trường tăng lên thì cảm ứng từ tại một điểm nhất định trong từ trường cũng tăng lên. Tỷ số cảm ứng từ với độ thấm từ tuyệt đối của môi trường là một giá trị không đổi đối với một điểm poly cho trước, e được gọi là căng thẳng.

.

Các vectơ lực căng và cảm ứng từ trùng phương. Cường độ từ trường không phụ thuộc vào tính chất của môi trường.

Ampe điện- lực từ trường tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.

Ở đâu tôi- chiều dài dây dẫn, - góc giữa vectơ cảm ứng từ và hướng của dòng điện.

Hướng của lực Ampe được xác định bởi quy tắc bàn tay trái: bàn tay trái đặt sao cho thành phần vectơ cảm ứng từ vuông góc với dây dẫn đi vào lòng bàn tay, bốn ngón tay duỗi thẳng hướng dọc theo dòng điện thì ngón cái uốn cong 90 0 sẽ chỉ chiều của lực Ampe.

Kết quả của lực Ampe là sự chuyển động của dây dẫn theo một hướng nhất định.

E nếu như = 90 0 , thì F=max, nếu = 0 0 , thì F = 0.

Lực Lorentz- lực của từ trường tác dụng lên một điện tích chuyển động.

, trong đó q là điện tích, v là tốc độ chuyển động của nó, - góc giữa các vectơ lực căng và tốc độ.

Lực Lorentz luôn vuông góc với vectơ cảm ứng từ và vectơ vận tốc. Hướng được xác định bởi quy tắc bàn tay trái(ngón tay theo chuyển động của điện tích dương). Nếu hướng vận tốc của hạt vuông góc với đường cảm ứng từ của từ trường đều thì hạt chuyển động theo một đường tròn mà động năng không thay đổi.

Vì hướng của lực Lorentz phụ thuộc vào dấu của điện tích nên nó được dùng để phân tách các điện tích.

từ thông– giá trị bằng số lượng đường cảm ứng từ đi qua diện tích bất kỳ nằm vuông góc với đường cảm ứng từ.

, Ở đâu - góc giữa cảm ứng từ và pháp tuyến (vuông góc) với diện tích S.

Đơn vị– Weber [Wb].

Phương pháp đo từ thông:

Thay đổi hướng của địa điểm trong từ trường (thay đổi góc)

Thay đổi diện tích của mạch đặt trong từ trường

Thay đổi cường độ dòng điện tạo ra từ trường

Thay đổi khoảng cách của mạch từ nguồn từ trường

Sự thay đổi tính chất từ ​​của môi trường.

F Araday đã ghi lại một dòng điện trong một mạch không chứa nguồn mà nằm cạnh một mạch khác có chứa nguồn. Hơn nữa, dòng điện trong mạch thứ nhất xuất hiện trong các trường hợp sau: với bất kỳ sự thay đổi nào của dòng điện trong mạch A, với sự chuyển động tương đối của các mạch, với việc đưa một thanh sắt vào mạch A, với sự chuyển động của một nam châm vĩnh cửu tương đối. đến mạch B. Chuyển động có hướng của các điện tích tự do (dòng điện) chỉ xảy ra trong điện trường. Điều này có nghĩa là từ trường thay đổi sẽ tạo ra một điện trường, làm chuyển động các điện tích tự do của dây dẫn. Điện trường này được gọi là gây ra hoặc xoáy nước.

Sự khác biệt giữa điện trường xoáy và điện trường tĩnh:

Nguồn của trường xoáy là từ trường biến thiên.

Các đường cường độ trường xoáy được đóng lại.

Công mà trường này thực hiện để di chuyển điện tích dọc theo một mạch kín không bằng không.

Đặc tính năng lượng của trường xoáy không phải là thế năng mà là lực điện gây ra– giá trị bằng công của các ngoại lực (lực không có nguồn gốc tĩnh điện) để di chuyển một đơn vị điện tích dọc theo một mạch kín.

.Đo bằng Vôn[TRONG].

Điện trường xoáy xảy ra khi có bất kỳ sự thay đổi nào trong từ trường, bất kể có dẫn điện mạch kín hay không. Mạch chỉ cho phép người ta phát hiện điện trường xoáy.

Cảm ứng điện từ- đây là sự xuất hiện của lực điện động cảm ứng trong một mạch kín với bất kỳ sự thay đổi nào của từ thông qua bề mặt của nó.

suất điện động cảm ứng trong mạch kín tạo ra dòng điện cảm ứng.

.

Chiều dòng điện cảm ứngđược xác định bởi Quy tắc Lenz: dòng điện cảm ứng có hướng sao cho từ trường do nó tạo ra sẽ chống lại mọi sự thay đổi của từ thông sinh ra dòng điện này.

Định luật Faraday về cảm ứng điện từ: suất điện động cảm ứng trong một vòng kín tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông qua bề mặt giới hạn bởi vòng đó.

T được rồi fuko- dòng điện cảm ứng xoáy xuất hiện trong các dây dẫn lớn đặt trong từ trường biến thiên. Điện trở của dây dẫn như vậy thấp vì nó có tiết diện S lớn, do đó dòng điện Foucault có thể có giá trị lớn, do đó dây dẫn nóng lên.

Tự cảm ứng- đây là sự xuất hiện của lực điện động cảm ứng trong dây dẫn khi cường độ dòng điện trong nó thay đổi.

Một dây dẫn mang dòng điện tạo ra một từ trường. Cảm ứng từ phụ thuộc vào cường độ dòng điện nên từ thông nội tại cũng phụ thuộc vào cường độ dòng điện.

, trong đó L là hệ số tỷ lệ, độ tự cảm.

Đơn vịđộ tự cảm – Henry [H].

Điện cảm dây dẫn phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và tính thấm từ của môi trường.

Điện cảm tăng khi chiều dài dây dẫn tăng, độ tự cảm của một vòng dây lớn hơn độ tự cảm của một dây dẫn thẳng có cùng chiều dài, độ tự cảm của cuộn dây (dây dẫn có số vòng dây lớn) lớn hơn độ tự cảm của một vòng dây. , độ tự cảm của cuộn dây tăng nếu ta cắm một thanh sắt vào nó.

Định luật Faraday về hiện tượng tự cảm:
.

Emf tự gây ra tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của dòng điện.

Emf tự gây ra tạo ra dòng điện tự cảm, dòng điện này luôn ngăn cản mọi sự thay đổi dòng điện trong mạch, tức là nếu dòng điện tăng thì dòng điện tự cảm có chiều ngược lại khi dòng điện trong mạch giảm thì dòng điện tự cảm ứng; dòng điện cảm ứng cùng chiều. Cuộn dây có độ tự cảm càng lớn thì suất điện động tự cảm xảy ra trong nó càng lớn.

Năng lượng từ trường bằng công mà dòng điện thực hiện để khắc phục suất điện động tự cảm ứng trong thời gian dòng điện tăng từ 0 đến giá trị cực đại.

.

Rung động điện từ– đây là những thay đổi định kỳ về điện tích, cường độ dòng điện và tất cả các đặc tính của điện trường và từ trường.

Hệ thống dao động điện(mạch dao động) gồm một tụ điện và một cuộn cảm.

Điều kiện xảy ra dao động:

Hệ thống phải được đưa ra khỏi trạng thái cân bằng; để làm được điều này, hãy sạc tụ điện. Năng lượng điện trường của tụ điện tích điện:

.

Hệ thống phải trở về trạng thái cân bằng. Dưới tác dụng của điện trường, điện tích truyền từ bản này sang bản khác của tụ điện, nghĩa là trong mạch xuất hiện một dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi dòng điện tăng trong cuộn cảm, xuất hiện lực điện động tự cảm; dòng điện tự cảm có chiều ngược lại. Khi dòng điện trong cuộn dây giảm thì dòng điện tự cảm có chiều cùng chiều. Như vậy, dòng điện tự cảm có xu hướng đưa hệ về trạng thái cân bằng.

Điện trở của mạch phải thấp.

Mạch dao động lý tưởng không có sức đề kháng. Những rung động trong đó được gọi là miễn phí.

Đối với bất kỳ mạch điện nào, định luật Ohm được thỏa mãn, theo đó suất điện động tác dụng trong mạch bằng tổng các điện áp trên tất cả các phần của mạch. Không có nguồn dòng điện trong mạch dao động, nhưng xuất hiện một suất điện động tự cảm trong cuộn cảm, bằng điện áp trên tụ điện.

Kết luận: Điện tích của tụ thay đổi theo quy luật điều hòa.

Điện áp tụ điện:
.

Cường độ dòng điện trong mạch:
.

Kích cỡ
- biên độ dòng điện.

Sự khác biệt so với khoản phí trên
.

Chu kì dao động tự do của mạch:

Năng lượng điện trường của tụ điện:

Năng lượng từ trường cuộn dây:

Năng lượng của điện trường và từ trường biến thiên theo định luật điều hòa nhưng pha dao động của chúng khác nhau: khi năng lượng của điện trường cực đại thì năng lượng của từ trường bằng không.

Tổng năng lượng của hệ dao động:
.

TRONG đường viền lý tưởng tổng năng lượng không thay đổi.

Trong quá trình dao động, năng lượng của điện trường biến đổi hoàn toàn thành năng lượng của từ trường và ngược lại. Điều này có nghĩa là năng lượng tại bất kỳ thời điểm nào đều bằng năng lượng cực đại của điện trường hoặc năng lượng cực đại của từ trường.

Mạch dao động thực chứa đựng sự phản kháng. Những rung động trong đó được gọi là mờ dần.

Định luật Ohm sẽ có dạng:

Với điều kiện độ cản nhỏ (bình phương tần số dao động tự nhiên lớn hơn nhiều so với bình phương hệ số cản), độ suy giảm logarit là:

Với sự giảm chấn mạnh (bình phương tần số dao động tự nhiên nhỏ hơn bình phương hệ số dao động):

Phương trình này mô tả quá trình phóng điện của tụ điện vào điện trở. Trong trường hợp không có điện cảm, dao động sẽ không xảy ra. Theo định luật này, điện áp trên bản tụ cũng thay đổi.

Tổng năng lượng trong mạch thực tế giảm vì nhiệt được giải phóng vào điện trở R trong quá trình dòng điện chạy qua.

Quá trình chuyển tiếp- một quá trình xảy ra trong các mạch điện trong quá trình chuyển đổi từ chế độ vận hành này sang chế độ vận hành khác. Ước tính theo thời gian ( ), trong đó tham số đặc trưng cho quá trình chuyển đổi sẽ thay đổi e lần.

Vì mạch có tụ điện và điện trở:
.

Lý thuyết trường điện từ của Maxwell:

1 vị trí:

Bất kỳ điện trường xoay chiều nào cũng tạo ra một từ trường xoáy. Điện trường xoay chiều được Maxwell gọi là dòng điện dịch chuyển vì nó, giống như dòng điện thông thường, gây ra từ trường.

Để phát hiện dòng điện dịch chuyển, hãy xem xét dòng điện chạy qua một hệ thống trong đó tụ điện được nối với chất điện môi.

Mật độ dòng điện thiên vị:
. Mật độ dòng điện hướng theo hướng thay đổi điện áp.

Phương trình đầu tiên của Maxwell:
- từ trường xoáy được tạo ra bởi cả dòng điện dẫn (điện tích chuyển động) và dòng điện dịch chuyển (điện trường xoay chiều E).

2 vị trí:

Bất kỳ từ trường xoay chiều nào cũng tạo ra một điện trường xoáy - định luật cơ bản của cảm ứng điện từ.

Phương trình thứ hai của Maxwell:
- kết nối tốc độ thay đổi của từ thông qua bất kỳ bề mặt nào và sự chuyển động của vectơ cường độ điện trường phát sinh cùng lúc.

Bất kỳ dây dẫn nào mang dòng điện đều tạo ra một từ trường trong không gian. Nếu dòng điện không đổi (không thay đổi theo thời gian) thì từ trường liên quan đến nó cũng không đổi. Một dòng điện thay đổi tạo ra một từ trường thay đổi. Bên trong vật dẫn mang dòng điện có một điện trường. Do đó, điện trường biến thiên sẽ tạo ra từ trường biến thiên.

Từ trường có tính chất xoáy vì các đường cảm ứng từ luôn đóng. Độ lớn cường độ từ trường H tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của cường độ điện trường . Hướng của vectơ cường độ từ trường liên quan đến sự thay đổi cường độ điện trường Quy tắc vít bên phải: nắm chặt bàn tay phải thành nắm đấm, chỉ ngón cái về hướng thay đổi cường độ điện trường, khi đó 4 ngón cong lại sẽ chỉ hướng của các đường cường độ từ trường.

Mọi từ trường thay đổi đều tạo ra một điện trường xoáy, các đường căng của chúng khép kín và nằm trong mặt phẳng vuông góc với cường độ từ trường.

Độ lớn cường độ E của điện trường xoáy phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ trường . Hướng của vectơ E liên hệ với hướng biến đổi của từ trường H theo quy tắc vít trái: nắm bàn tay trái thành nắm đấm, ngón cái chỉ về hướng thay đổi của từ trường, cong bốn ngón tay sẽ biểu thị hướng của đường cường độ điện trường xoáy.

Tập hợp các điện trường và từ trường xoáy liên kết với nhau biểu thị trường điện từ. Trường điện từ không tồn tại ở điểm xuất phát mà lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ ngang.

Sóng điện từ– đây là sự lan truyền trong không gian của điện trường và từ trường xoáy nối với nhau.

Điều kiện để xuất hiện sóng điện từ- Chuyển động của điện tích có gia tốc.

Phương trình sóng điện từ:

- tần số tuần hoàn của dao động điện từ

t - thời gian kể từ khi bắt đầu dao động

l – khoảng cách từ nguồn sóng đến một điểm nhất định trong không gian

- tốc độ truyền sóng

Thời gian để sóng truyền từ nguồn đến một điểm nhất định.

Các vectơ E và H trong sóng điện từ vuông góc với nhau và vuông góc với tốc độ truyền sóng.

Nguồn sóng điện từ– dây dẫn mà qua đó dòng điện xoay chiều nhanh chóng chạy qua (bộ phát vĩ mô), cũng như các nguyên tử và phân tử bị kích thích (bộ phát vi mô). Tần số dao động càng cao thì sóng điện từ phát ra trong không gian càng tốt.

Tính chất của sóng điện từ:

Tất cả các sóng điện từ đều ngang

Trong môi trường đồng nhất, sóng điện từ lan truyền với tốc độ không đổi, phụ thuộc vào tính chất của môi trường:

- hằng số điện môi tương đối của môi trường

- hằng số điện môi của chân không,
F/m, Cl 2 /nm 2

- tính thấm từ tương đối của môi trường

- hằng số từ của chân không,
BẬT 2; Gn/m

Sóng điện từ phản xạ từ vật cản, bị hấp thụ, tán xạ, khúc xạ, phân cực, nhiễu xạ, giao thoa.

Mật độ năng lượng thể tích Trường điện từ bao gồm mật độ năng lượng thể tích của điện trường và từ trường:

Mật độ dòng năng lượng sóng - cường độ sóng:

-Vectơ Umov-Poynting.

Tất cả các sóng điện từ được sắp xếp theo một chuỗi tần số hoặc bước sóng (
). Hàng này là thang đo sóng điện từ.

Rung động tần số thấp. 0 – 10 4Hz. Thu được từ máy phát điện. Chúng tỏa ra kém

Sóng radio. 10 4 – 10 13Hz. Chúng được phát ra bởi các dây dẫn rắn mang dòng điện xoay chiều nhanh chóng.

Bức xạ hồng ngoại– sóng phát ra từ mọi vật ở nhiệt độ trên 0 K, do các quá trình nội nguyên tử và nội phân tử.

Ánh sáng nhìn thấy được– sóng tác động lên mắt, gây cảm giác thị giác. 380-760nm

Tia cực tím. 10 – 380nm. Ánh sáng khả kiến ​​và tia cực tím phát sinh khi chuyển động của các electron ở lớp vỏ ngoài của nguyên tử thay đổi.

bức xạ tia X. 80 – 10 -5nm. Xảy ra khi chuyển động của các electron ở lớp vỏ bên trong của nguyên tử thay đổi.

Bức xạ gamma. Xảy ra trong quá trình phân rã của hạt nhân nguyên tử.

Nam châm vĩnh cửu là gì? Nam châm vĩnh cửu là vật thể có khả năng duy trì từ hóa trong thời gian dài. Nhờ nghiên cứu lặp đi lặp lại và nhiều thí nghiệm, chúng ta có thể nói rằng chỉ có ba chất trên Trái đất có thể là nam châm vĩnh cửu (Hình 1).

Cơm. 1. Nam châm vĩnh cửu. ()

Chỉ có ba chất này và hợp kim của chúng mới có thể là nam châm vĩnh cửu, chỉ có chúng mới có thể bị từ hóa và duy trì trạng thái này trong thời gian dài.

Nam châm vĩnh cửu đã được sử dụng từ rất lâu và trước hết chúng là thiết bị định hướng trong không gian - chiếc la bàn đầu tiên được phát minh ở Trung Quốc để định hướng trên sa mạc. Ngày nay, không ai còn tranh cãi về kim nam châm hay nam châm vĩnh cửu; chúng được sử dụng khắp nơi trong điện thoại, máy phát sóng vô tuyến và đơn giản là trong nhiều sản phẩm điện tử khác nhau. Chúng có thể khác nhau: có dải nam châm (Hình 2)

Cơm. 2. Dải nam châm ()

Và có những nam châm được gọi là hình vòng cung hoặc hình móng ngựa (Hình 3)

Cơm. 3. Nam châm hồ quang ()

Nghiên cứu về nam châm vĩnh cửu chỉ liên quan đến sự tương tác của chúng. Từ trường có thể được tạo ra bởi dòng điện và nam châm vĩnh cửu, vì vậy việc đầu tiên được thực hiện là nghiên cứu kim từ. Nếu chúng ta đưa một nam châm lại gần mũi tên, chúng ta sẽ thấy sự tương tác - các cực cùng tên sẽ đẩy nhau và các cực khác nhau sẽ hút nhau. Sự tương tác này được quan sát thấy với tất cả các nam châm.

Chúng ta hãy đặt các mũi tên từ tính nhỏ dọc theo dải nam châm (Hình 4), cực nam sẽ tương tác với cực bắc và cực bắc sẽ hút cực nam. Các kim từ sẽ nằm dọc theo đường sức từ. Người ta thường chấp nhận rằng các đường sức từ được định hướng bên ngoài một nam châm vĩnh cửu từ cực bắc đến phía nam và bên trong nam châm từ cực nam đến phía bắc. Như vậy, các đường sức từ được đóng giống hệt như đường sức của dòng điện, đây là những vòng tròn đồng tâm, chúng được đóng bên trong chính nam châm. Hóa ra bên ngoài nam châm, từ trường hướng từ bắc xuống nam, và bên trong nam châm từ nam lên bắc.

Cơm. 4. Đường sức từ của một dải nam châm ()

Để quan sát hình dạng từ trường của nam châm dải, hình dạng từ trường của nam châm hình vòng cung, chúng ta sẽ sử dụng các thiết bị hoặc bộ phận sau đây. Chúng ta hãy lấy một tấm trong suốt, mạt sắt và tiến hành một thí nghiệm. Hãy rắc mạt sắt lên tấm nằm trên dải nam châm (Hình 5):

Cơm. 5. Hình dạng từ trường của một dải nam châm ()

Chúng ta thấy rằng các đường sức từ rời khỏi cực bắc và đi vào cực nam; dựa vào mật độ của các đường sức chúng ta có thể phán đoán các cực của nam châm; nơi nào các đường sức dày hơn thì các cực nam châm nằm ở đó (Hình 6).

Cơm. 6. Hình dạng từ trường của nam châm hình vòng cung ()

Chúng ta sẽ thực hiện một thí nghiệm tương tự với một nam châm hình vòng cung. Ta thấy các đường sức từ bắt đầu ở cực Bắc và kết thúc ở cực Nam xuyên suốt nam châm.

Chúng ta đã biết rằng từ trường chỉ được hình thành xung quanh nam châm và dòng điện. Làm thế nào chúng ta có thể xác định được từ trường của Trái đất? Bất kỳ cây kim, la bàn nào trong từ trường Trái đất đều được định hướng chặt chẽ. Do kim từ được định hướng chặt chẽ trong không gian nên nó chịu tác dụng của từ trường và đây chính là từ trường của Trái đất. Chúng ta có thể kết luận rằng Trái đất của chúng ta là một nam châm lớn (Hình 7) và theo đó, nam châm này tạo ra một từ trường khá mạnh trong không gian. Khi nhìn vào kim la bàn, chúng ta biết rằng mũi tên màu đỏ chỉ về phía nam và mũi tên màu xanh chỉ về phía bắc. Các cực từ của Trái đất nằm ở đâu? Trong trường hợp này, cần nhớ rằng cực từ phía Nam nằm ở cực địa lý phía Bắc của Trái đất và cực từ phía Bắc của Trái đất nằm ở cực địa lý phía Nam. Nếu coi Trái đất như một vật thể nằm trong không gian, thì có thể nói rằng khi đi về hướng bắc theo la bàn, chúng ta sẽ đến cực từ phía nam, và khi đi về phía nam, chúng ta sẽ đến cực từ phía bắc. Ở xích đạo, kim la bàn sẽ nằm gần như nằm ngang so với bề mặt Trái đất, và chúng ta càng ở gần các cực thì kim la bàn sẽ càng thẳng đứng. Từ trường của Trái đất có thể thay đổi; có những lúc các cực thay đổi tương đối với nhau, nghĩa là phía nam ở nơi phía bắc và ngược lại. Theo các nhà khoa học, đây là điềm báo về những thảm họa lớn trên Trái đất. Điều này đã không được quan sát thấy trong vài chục thiên niên kỷ qua.

Cơm. 7. Từ trường Trái đất ()

Cực từ và cực địa lý không trùng nhau. Ngoài ra còn có một từ trường bên trong Trái đất, và giống như nam châm vĩnh cửu, nó hướng từ cực nam lên phía bắc.

Từ trường trong nam châm vĩnh cửu đến từ đâu? Câu trả lời cho câu hỏi này được đưa ra bởi nhà khoa học người Pháp Andre-Marie Ampère. Ông bày tỏ ý tưởng rằng từ trường của nam châm vĩnh cửu được giải thích bằng dòng điện cơ bản, đơn giản nhất chạy bên trong nam châm vĩnh cửu. Những dòng điện cơ bản đơn giản nhất này củng cố lẫn nhau theo một cách nhất định và tạo ra từ trường. Một hạt tích điện âm - một electron - chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử; chuyển động này có thể được coi là có hướng, và do đó, một từ trường được tạo ra xung quanh một điện tích chuyển động như vậy. Bên trong bất kỳ vật thể nào, số lượng nguyên tử và electron đơn giản là rất lớn; do đó, tất cả các dòng điện cơ bản này đều có hướng có trật tự và chúng ta có một từ trường khá đáng kể. Chúng ta có thể nói tương tự về Trái đất, đó là từ trường của Trái đất rất giống với từ trường của nam châm vĩnh cửu. Nam châm vĩnh cửu là một đặc tính khá sáng của bất kỳ biểu hiện nào của từ trường.

Ngoài sự tồn tại của bão từ còn có hiện tượng dị thường từ trường. Chúng được liên kết với từ trường mặt trời. Khi các vụ nổ hoặc phóng xạ đủ mạnh xảy ra trên Mặt trời, chúng xảy ra không phải nếu không có sự trợ giúp của sự biểu hiện của từ trường Mặt trời. Tiếng vang này truyền tới Trái đất và ảnh hưởng đến từ trường của nó, kết quả là chúng ta quan sát thấy các cơn bão từ. Dị thường từ tính gắn liền với các mỏ quặng sắt trong Trái Đất, các trầm tích khổng lồ bị từ trường Trái Đất từ ​​hóa trong thời gian dài, và mọi vật thể xung quanh sẽ chịu từ trường từ dị thường này, các mũi tên la bàn sẽ chỉ hướng sai.

Trong bài học tiếp theo chúng ta sẽ xem xét các hiện tượng khác liên quan đến tác dụng từ trường.

Thư mục

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Vật Lý 8/ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Vật lý 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Vật lý 8. - M.: Sự giác ngộ.

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

Bài tập về nhà

1. Đầu nào của kim la bàn bị hút về cực Bắc của Trái đất?
2. Ở nơi nào trên Trái đất bạn không thể tin tưởng vào kim nam châm?
3. Mật độ vạch trên nam châm cho biết điều gì?