Magneettikentät syntyvät luonnossa ja voidaan luoda keinotekoisesti. Mies huomasi heidät hyödyllisiä ominaisuuksia jotka ovat oppineet soveltamaan Jokapäiväinen elämä. Mikä on lähde magneettikenttä?
Jpg?.jpg 600w
Maan magneettikenttä
Kuinka oppi magneettikentästä kehittyi
Joidenkin aineiden magneettiset ominaisuudet havaittiin jo antiikissa, mutta niiden todellinen tutkimus alkoi vuonna keskiaikainen Eurooppa. Pienillä teräsneuloilla ranskalainen tiedemies Peregrine löysi magneettisten voimalinjojen leikkauspisteen tietyissä pisteissä - navoissa. Vain kolme vuosisataa myöhemmin tämän löydön ohjaamana Gilbert jatkoi sen tutkimista ja puolusti myöhemmin hypoteesiaan, jonka mukaan maapallolla on oma magneettikenttä.
Magnetismiteorian nopea kehitys alkoi 1800-luvun alussa, kun Ampère löysi ja kuvasi sähkökentän vaikutuksen magneettikentän esiintymiseen ja Faradayn löydön. elektromagneettinen induktio loi käänteisen suhteen.
Mikä on magneettikenttä
Magneettikenttä ilmenee voimavaikutuksena liikkeessä oleviin sähkövarauksiin tai kappaleisiin, joilla on magneettinen momentti.
Magneettikentän lähteet:
- johtimet, joiden läpi sähkövirta kulkee;
- kestomagneetit;
- muuttuva sähkökenttä.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" sizes="(max-leveys: 600px) 100vw, 600px">
Magneettikentän lähteet
Magneettikentän perimmäinen syy on identtinen kaikille lähteille: sähköisillä mikrovarauksilla - elektroneilla, ioneilla tai protoneilla - on oma magneettinen momenttinsa tai ne ovat suunnatussa liikkeessä.
Tärkeä! Luovat toisilleen sähkö- ja magneettikenttiä, jotka muuttuvat ajan myötä. Tämä suhde määräytyy Maxwellin yhtälöillä.
Magneettikentän ominaisuudet
Magneettikentän ominaisuudet ovat:
- Magneettivuo, skalaarisuure, joka määrittää, kuinka monta magneettikenttäviivaa kulkee tietyn osan läpi. Merkitty kirjaimella F. Laskettu kaavan mukaan:
F = B x S x cos α,
missä B on magneettinen induktiovektori, S on leikkaus, α on vektorin kaltevuuskulma poikkileikkaustasoon piirrettyyn kohtisuoraan nähden. Mittayksikkö - weber (Wb);
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. fi/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
magneettinen virtaus
- Magneettinen induktiovektori (B) näyttää varauksenkantajiin vaikuttavan voiman. Se on suunnattu pohjoisnavalle, johon tavallinen magneettinen neula osoittaa. Kvantitatiivisesti magneettinen induktio mitataan tesloina (Tl);
- MP jännitys (N). Se määräytyy eri välineiden magneettisen permeabiliteetin perusteella. Tyhjiössä läpäisevyyttä pidetään yhtenäisuutena. Intensiteettivektorin suunta on sama kuin magneettisen induktion suunta. Mittayksikkö - A / m.
Kuinka esittää magneettikenttä
Magneettikentän ilmenemismuodot on helppo nähdä kestomagneetin esimerkistä. Siinä on kaksi napaa, ja asennosta riippuen kaksi magneettia vetää tai hylkii. Magneettikenttä luonnehtii tässä tapauksessa tapahtuvia prosesseja:
- MP on matemaattisesti kuvattu vektorikentällä. Se voidaan rakentaa monien magneettisen induktion B vektorien avulla, joista jokainen on suunnattu kompassin neulan pohjoisnapaa kohti ja jonka pituus riippuu magneettisesta voimasta;
- Vaihtoehtoinen esitystapa on käyttää voimalinjoja. Nämä linjat eivät koskaan leikkaa, eivät koskaan ala tai pysähdy missään muodostaen suljettuja silmukoita. MF-linjat yhdistyvät useammin alueilla, joilla magneettikenttä on voimakkain.
Tärkeä! Kenttäviivojen tiheys kertoo magneettikentän voimakkuuden.
Vaikka MF:ää ei voi nähdä todellisuudessa, voimalinjat voidaan helposti visualisoida todellisessa maailmassa asettamalla rautaviilat MF:ään. Jokainen hiukkanen käyttäytyy kuin pieni magneetti, jolla on pohjois- ja etelänapa. Tuloksena on voimalinjojen kaltainen kuvio. Ihminen ei voi tuntea MP:n vaikutusta.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w
Magneettikenttäviivat
Magneettikentän mittaus
Koska tämä on vektorisuure, MF:n mittaamiseen on kaksi parametria: voima ja suunta. Suunta on helppo mitata peltoon kytketyllä kompassilla. Esimerkkinä on kompassi, joka on sijoitettu maan magneettikenttään.
Muiden ominaisuuksien mittaaminen on paljon vaikeampaa. Käytännölliset magnetometrit ilmestyivät vasta 1800-luvulla. Suurin osa niistä toimii käyttämällä voimaa, jonka elektroni tuntee liikkuessaan magneettikentän läpi.
Jpg?x15027" alt="Magnetometer" width="414" height="600">!}
Magnetometri
Pienten magneettikenttien erittäin tarkka mittaus on tullut käytännölliseksi sen jälkeen, kun vuonna 1988 löydettiin jättimäinen magneettiresistanssi kerroksellisissa materiaaleissa. Tätä perusfysiikan löytöä sovellettiin nopeasti magneettitekniikkaan. kovalevy tietojen tallentamiseen tietokoneille, mikä lisää tallennuskapasiteettia tuhatkertaisesti muutamassa vuodessa.
Yleisesti hyväksytyissä mittausjärjestelmissä MF mitataan testeissä (T) tai gausseissa (Gs). 1 T = 10 000 gaussia. Gaussia käytetään usein, koska Tesla on liian suuri kenttä.
Mielenkiintoista. Pieni jääkaappimagneetti luo MF:n, joka on 0,001 T, ja Maan magneettikenttä on keskimäärin 0,00005 T.
Magneettikentän luonne
Magnetismi ja magneettikentät ovat sähkömagneettisen voiman ilmentymiä. On kaksi mahdollisia tapoja kuinka järjestää liikkeessä oleva energiavaraus ja sitä kautta magneettikenttä.
Ensimmäinen on kytkeä johto virtalähteeseen, sen ympärille muodostetaan MF.
Tärkeä! Kun virta (liikkeessä olevien varausten lukumäärä) kasvaa, MP kasvaa suhteessa. Kun siirryt pois johdosta, kenttä pienenee etäisyyden myötä. Tätä kuvaa Ampèren laki.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w
Ampèren laki
Jotkut materiaalit, joilla on korkeampi magneettinen permeabiliteetti, pystyvät keskittämään magneettikenttiä.
Koska magneettikenttä on vektori, on tarpeen määrittää sen suunta. Suoran johdon kautta kulkevalle tavalliselle virralle suunta löytyy oikean käden säännöstä.
Sääntöä käyttääksesi sinun on kuviteltava, että lanka on kääritty oikea käsi, A peukalo ilmaisee virran suunnan. Sitten muut neljä sormea näyttävät magneettisen induktiovektorin suunnan johtimen ympärillä.
Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w
Oikean käden sääntö
Toinen tapa luoda MF on käyttää sitä tosiasiaa, että elektroneja esiintyy joissakin aineissa, joilla on oma magneettinen momenttinsa. Näin kestomagneetit toimivat:
- Vaikka atomeissa on usein monia elektroneja, ne ovat enimmäkseen yhteydessä toisiinsa siten, että parin kokonaismagneettikenttä kumoutuu. Kahden tällä tavalla paritetun elektronin sanotaan olevan vastakkaiset spinit. Siksi, jotta voit magnetoida jotain, tarvitset atomeja, joissa on yksi tai useampi elektroni samalla spinillä. Esimerkiksi raudassa on neljä tällaista elektronia ja se soveltuu magneettien valmistukseen;
- Miljardit atomeissa olevat elektronit voivat olla satunnaisesti suunnattuja, eikä yhteistä magneettikenttää tule olemaan riippumatta siitä, kuinka monta parittomia elektroneja materiaalissa on. Sen on oltava stabiili alhaisessa lämpötilassa, jotta saataisiin yleinen edullinen elektronien orientaatio. Korkea magneettinen permeabiliteetti aiheuttaa tällaisten aineiden magnetoitumisen tietyissä olosuhteissa magneettikentän vaikutuksen ulkopuolella. Nämä ovat ferromagneetteja;
- Muilla materiaaleilla voi olla magneettisia ominaisuuksia ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa. Ulkoinen kenttä tasaa kaikki elektronien spinit, jotka katoavat MF:n poistamisen jälkeen. Nämä aineet ovat paramagneettisia. Jääkaapin oven metalli on esimerkki paramagneetista.
Maan magneettikenttä
Maa voidaan esittää kondensaattorilevyjen muodossa, joiden varauksella on päinvastainen merkki: "miinus" - y maanpinta ja "plus" - ionosfäärissä. Niiden välissä on ilmakehän ilmaa eristävänä tiivisteenä. Jättimäinen kondensaattori säilyttää jatkuvan varauksen maan magneettikentän vaikutuksesta. Tämän tiedon avulla on mahdollista luoda järjestelmä sähköenergian saamiseksi Maan magneettikentästä. Totta, tuloksena on alhaiset jännitearvot.
Täytyy ottaa:
- maadoitus laite;
- lanka;
- Tesla-muuntaja, joka pystyy tuottamaan suurtaajuisia värähtelyjä ja luomaan koronapurkauksen, ionisoimalla ilmaa.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. fi/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">
Tesla kela
Tesla-kela toimii elektronien emitterina. Koko rakenne on liitetty yhteen ja riittävän potentiaalieron varmistamiseksi muuntaja on nostettava huomattavan korkealle. Näin syntyy sähköpiiri, jonka läpi virtaa pieni virta. Saada suuri määrä sähköä ei ole mahdollista käyttää tällä laitteella.
Sähkö ja magnetismi hallitsevat monia ihmistä ympäröiviä maailmoja: luonnon perustavanlaatuisimmista prosesseista huippuluokan elektronisiin laitteisiin.
Video
Magneettikenttä ja sen ominaisuudet. Kun sähkövirta kulkee johtimen läpi, a magneettikenttä. Magneettikenttä on yksi ainetyypeistä. Siinä on energiaa, joka ilmenee yksittäisiin liikkuviin sähkövarauksiin (elektroniin ja ioneihin) ja niiden virtoihin vaikuttavina sähkömagneettisina voimina eli sähkövirtana. Sähkömagneettisten voimien vaikutuksesta liikkuvat varautuneet hiukkaset poikkeavat alkuperäiseltä reitiltä kenttään nähden kohtisuoraan suuntaan (kuva 34). Magneettikenttä muodostuu vain liikkuvien sähkövarausten ympärillä, ja sen toiminta ulottuu myös vain liikkuviin varauksiin. Magneetti- ja sähkökentät ovat erottamattomia ja muodostavat yhdessä yhden elektromagneettinen kenttä. Mitään muutosta sähkökenttä johtaa magneettikentän ilmestymiseen ja päinvastoin kaikkiin magneettikentän muutokseen liittyy sähkökentän ilmaantuminen. Elektromagneettinen kenttä etenee valon nopeudella eli 300 000 km/s.
Magneettikentän graafinen esitys. Graafisesti magneettikenttä esitetään magneettisilla voimalinjoilla, jotka on piirretty siten, että voimalinjan suunta kussakin kentän pisteessä on sama kuin kenttävoimien suunta; magneettikenttäviivat ovat aina jatkuvia ja suljettuja. Magneettikentän suunta kussakin pisteessä voidaan määrittää magneettineulalla. Nuolen pohjoisnapa on aina asetettu kenttävoimien suuntaan. Kestomagneetin päätä, josta voimalinjat tulevat ulos (kuva 35, a), pidetään pohjoisnavana ja vastakkaisena päänä, joka sisältää voimalinjat, on etelänapa (viivat magneetin sisällä kulkevaa voimaa ei näytetä). Voimalinjojen jakautuminen litteän magneetin napojen välillä voidaan havaita napojen päälle asetetulle paperiarkille sirotetuilla teräsviiloilla (kuva 35, b). Kestomagneetin kahden rinnakkaisen vastakkaisen navan välisen ilmavälin magneettikentälle on tunnusomaista magneettisten voimalinjojen tasainen jakautuminen (kuva 36) (magneetin sisällä kulkevia kenttälinjoja ei ole esitetty).
Riisi. 37. Magneettivuo, joka tunkeutuu kelaan kohtisuorassa (a) ja kallisti (b) sen asentoa magneettisten voimalinjojen suuntaan nähden.
Magneettikentän visuaalisempaa esitystä varten voimalinjat sijaitsevat harvemmin tai paksummin. Niissä paikoissa, joissa magneettinen rooli on vahvempi, voimalinjat sijaitsevat lähempänä toisiaan, samassa paikassa missä se on heikompi, kauempana toisistaan. Voimalinjat eivät leikkaa missään.
Monissa tapauksissa on kätevää pitää magneettisia voimalinjoja joinakin elastisina venytettyinä lankoina, jotka pyrkivät supistumaan ja myös hylkimään toisiaan (joissa on molemminpuolinen sivuttaislaajeneminen). Tällainen voimalinjojen mekaaninen esitys mahdollistaa sähkömagneettisten voimien syntymisen selkeän selityksen magneettikentän ja johtimen ja virran sekä kahden magneettikentän vuorovaikutuksen aikana.
Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet ovat magneettinen induktio, magneettivuo, magneettinen permeabiliteetti ja magneettikentän voimakkuus.
Magneettinen induktio ja magneettivuo. Magneettikentän intensiteetti eli sen työkyky määräytyy suurella, jota kutsutaan magneettiseksi induktioksi. Mitä voimakkaampi kestomagneetin tai sähkömagneetin luoma magneettikenttä on, sitä suurempi on sen induktio. Magneettista induktiota B voidaan luonnehtia magneettisten voimalinjojen tiheydellä, toisin sanoen niiden voimalinjojen lukumäärällä, jotka kulkevat magneettikenttään nähden kohtisuorassa olevan 1 m 2 tai 1 cm 2 alueen läpi. Erottele homogeeniset ja epähomogeeniset magneettikentät. Tasaisessa magneettikentässä magneettisella induktiolla on jokaisessa kentän pisteessä sama arvo ja suunta. Magneetin tai sähkömagneetin vastakkaisten napojen välisen ilmavälin kenttää (katso kuva 36) voidaan pitää homogeenisena jollain etäisyydellä sen reunoista. Minkä tahansa pinnan läpi kulkeva magneettivuo Ф määräytyy kokonaismäärä tämän pinnan tunkeutuvat magneettikenttäviivat, esimerkiksi kela 1 (kuva 37, a), siis tasaisessa magneettikentässä
F = BS (40)
missä S on sen pinnan poikkileikkausala, jonka läpi magneettiset voimalinjat kulkevat. Tästä seuraa, että tällaisessa kentässä magneettinen induktio on yhtä suuri kuin vuo jaettuna poikkipinta-alalla S:
B = F/S (41)
Jos jokin pinta on vinossa suhteessa magneettikenttälinjojen suuntaan (kuva 37, b), niin sen läpäisevä vuo on pienempi kuin silloin, kun se on kohtisuorassa, eli Ф 2 on pienempi kuin Ф 1.
SI-yksikköjärjestelmässä magneettivuo mitataan webereinä (Wb), tämän yksikön mitat ovat V * s (voltti-sekunti). Magneettinen induktio SI-yksikköjärjestelmässä mitataan tesloina (T); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.
Magneettinen läpäisevyys. Magneettinen induktio ei riipu vain suoran johtimen tai kelan läpi kulkevan virran voimakkuudesta, vaan myös magneettikentän luovan väliaineen ominaisuuksista. Väliaineen magneettisia ominaisuuksia kuvaava suure on absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti? A. Sen yksikkö on henry per metri (1 H/m = 1 ohm*s/m).
Väliaineessa, jolla on suurempi magneettinen permeabiliteetti, tietynvoimainen sähkövirta luo magneettikentän, jolla on suurempi induktio. On todettu, että ilman ja kaikkien aineiden magneettisella läpäisevyydellä, paitsi ferromagneettisilla materiaaleilla (ks. § 18), on suunnilleen sama arvo kuin tyhjiön magneettisella permeabiliteetilla. Tyhjiön absoluuttista magneettista permeabiliteettia kutsutaan magneettivakioksi, ? o \u003d 4? * 10 -7 Gn / m. Ferromagneettisten materiaalien magneettinen permeabiliteetti on tuhansia ja jopa kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin ei-ferromagneettisten aineiden magneettinen permeabiliteetti. Läpäisevyyssuhde? ja mitä tahansa ainetta tyhjiön magneettiseen läpäisevyyteen? o kutsutaan suhteelliseksi magneettiseksi permeabiliteetiksi:
? = ? A/? O (42)
Magneettikentän voimakkuus. Intensiteetti And ei riipu väliaineen magneettisista ominaisuuksista, vaan ottaa huomioon virran voimakkuuden ja johtimien muodon vaikutuksen magneettikentän voimakkuuteen tietyssä avaruuden pisteessä. Magneettinen induktio ja intensiteetti liittyvät toisiinsa suhteella
H=B/? a = b/(?? o) (43)
Näin ollen väliaineessa, jonka magneettinen permeabiliteetti on vakio, magneettikentän induktio on verrannollinen sen voimakkuuteen.
Magneettikentän voimakkuus mitataan ampeereina metriä kohti (A/m) tai ampeereina senttimetriä kohti (A/cm).
Hyvää päivää, tänään saat tietää mikä on magneettikenttä ja mistä se tulee.
Jokainen planeetan ihminen ainakin kerran, mutta säilytetään magneetti kädessä. Alkaen matkamuistojääkaappimagneeteista tai työmagneeteista raudan siitepölyn keräämiseen ja paljon muuta. Lapsena se oli hauska lelu, joka tarttui mustaan metalliin, mutta ei muihin metalleihin. Joten mikä on magneetin ja sen salaisuus magneettikenttä.
Mikä on magneettikenttä
Missä vaiheessa magneetti alkaa vetää puoleensa? Jokaisen magneetin ympärillä on magneettikenttä, johon joutuessaan esineet alkavat vetää puoleensa. Tällaisen kentän koko voi vaihdella magneetin koosta ja sen omista ominaisuuksista riippuen.
Wikipedian termi:
Magneettikenttä - voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin sähkövarauksiin ja kappaleisiin, joilla on magneettinen momentti, riippumatta niiden liikkeen tilasta, sähkömagneettisen kentän magneettinen komponentti.
Mistä magneettikenttä tulee
Magneettikenttä voidaan luoda varautuneiden hiukkasten virralla tai atomien elektronien magneettisilla momenteilla sekä muiden hiukkasten magneettisilla momenteilla, vaikkakin paljon pienemmässä määrin.
Magneettikentän ilmentymä
Magneettikenttä ilmenee vaikutuksena hiukkasten ja kappaleiden magneettisiin momentteihin, liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin tai johtimiin. Magneettikentässä liikkuvaan sähköisesti varautuneeseen hiukkaseen vaikuttava voima on jota kutsutaan Lorentzin voimaksi, joka on aina suunnattu kohtisuoraan vektoreihin v ja B nähden. Se on verrannollinen hiukkasen q varaukseen, nopeuden v komponenttiin, joka on kohtisuorassa magneettikenttävektorin B suuntaa vastaan, ja magneettikentän induktion suuruuteen B.
Millä esineillä on magneettikenttä
Emme usein ajattele sitä, mutta monet (elleivät kaikki) ympärillämme olevista esineistä ovat magneetteja. Olemme tottuneet siihen, että magneetti on kivi, jolla on selvä vetovoima itseään kohtaan, mutta itse asiassa melkein kaikella on vetovoima, se on vain paljon pienempi. Otetaan ainakin planeettamme - emme lennä avaruuteen, vaikka emme pidäkään pintaa millään. Maan kenttä on paljon heikompi kuin kivimagneetin kenttä, joten se pitää meidät vain valtavan kokonsa vuoksi - jos olet koskaan nähnyt ihmisiä kävelemässä Kuussa (joka on halkaisijaltaan neljä kertaa pienempi), tulet selvästi ymmärrä mistä puhumme. Maan vetovoima perustuu suurelta osin metallikomponentteihin, sen kuoreen ja ytimeen - niillä on voimakas magneettikenttä. Olet ehkä kuullut, että suurten rautamalmiesiintymien lähellä kompassit lakkaavat osoittamasta oikeaa suuntaa pohjoiseen - tämä johtuu siitä, että kompassin periaate perustuu magneettikenttien vuorovaikutukseen ja rautamalmi vetää puoleensa neulaansa.
Termi "magneettikenttä" tarkoittaa yleensä tiettyä energiatilaa, jossa magneettisen vuorovaikutuksen voimat ilmenevät. Ne vaikuttavat:
yksittäiset aineet: ferrimagneetit (metallit - pääasiassa valurauta, rauta ja niiden seokset) ja niiden ferriittiluokka tilasta riippumatta;
sähkön liikkuvat maksut.
Fyysisiä kappaleita, joilla on elektronien tai muiden hiukkasten kokonaismagneettinen momentti, kutsutaan kestomagneetit. Niiden vuorovaikutus näkyy kuvassa. voimamagneettiset linjat.
Ne muodostuivat kestomagneettien tuomisen jälkeen kääntöpuoli pahvilevy, jossa on tasainen kerros rautaviilaa. Kuvassa on selkeä merkintä pohjoisen (N) ja etelän (S) napasta voimalinjojen suunnalla suhteessa niiden suuntaukseen: pohjoisnavasta uloskäynti ja sisäänkäynti etelään.
Kuinka magneettikenttä syntyy
Magneettikentän lähteet ovat:
kestomagneetit;
matkapuhelinmaksut;
ajallisesti muuttuva sähkökenttä.
Jokainen päiväkotilapsi tuntee kestomagneettien toiminnan. Loppujen lopuksi hän joutui veistämään jääkaapin päälle kuvia-magneetteja, jotka oli otettu paketeista, joissa oli kaikenlaisia herkkuja.
Liikkeessä olevilla sähkövarauksilla on yleensä paljon suurempi magneettikentän energia kuin. Se osoitetaan myös voimalinjoilla. Analysoidaan sääntöjä niiden suunnittelusta suoraviivaiselle johtimelle, jolla on virta I.
Magneettinen voimaviiva piirretään tasoon, joka on kohtisuorassa virran liikettä vastaan siten, että jokaisessa pisteessä magneettineulan pohjoisnapaan vaikuttava voima kohdistuu tangentiaalisesti tähän linjaan. Tämä luo samankeskisiä ympyröitä liikkuvan varauksen ympärille.
Näiden voimien suunta määräytyy hyvin tunnetun säännön mukaan, joka koskee oikeakätisellä kierteellä varustettua ruuvia tai kierrettä.
gimlet-sääntö
Kiinnitin on asetettava koaksiaalisesti virtavektorin kanssa ja käännettävä kahvaa niin, että liike eteenpäin gimlet osui yhteen sen suunnan kanssa. Sitten magneettisten voimalinjojen suunta näytetään kääntämällä kahvaa.
Rengasjohtimessa kahvan pyörimisliike osuu yhteen virran suunnan kanssa ja translaatioliike osoittaa induktion suunnan.
Magneettikenttäviivat poistuvat aina pohjoisnavalta ja tulevat etelään. Ne jatkuvat magneetin sisällä eivätkä ole koskaan auki.
Magneettikenttien vuorovaikutuksen säännöt
Magneettikentät alkaen eri lähteistä lisätään toisiinsa muodostaen tuloksena olevan kentän.
Tässä tapauksessa vastakkaisnapaiset magneetit (N - S) vetäytyvät toisiinsa, ja samoilla navoilla (N - N, S - S) ne hylkivät. Napojen väliset vuorovaikutusvoimat riippuvat niiden välisestä etäisyydestä. Mitä lähemmäksi navat siirretään, sitä suurempi voima syntyy.
Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet
Nämä sisältävät:
magneettinen induktiovektori (B);
magneettivuo (F);
vuokytkentä (Ψ).
Kentän vaikutuksen intensiteetti tai voima arvioidaan arvolla magneettinen induktiovektori. Se määräytyy "l" pituisen johtimen läpi kulkevan virran "I" aiheuttaman voiman "F" arvon perusteella. B \u003d F / (I ∙ l)
Magneettisen induktion mittayksikkö SI-järjestelmässä on Tesla (tiedefyysikon muistoksi, joka tutki näitä ilmiöitä ja kuvasi niitä matemaattisilla menetelmillä). Venäläisessä teknisessä kirjallisuudessa se on merkitty "Tl" ja kansainvälisessä dokumentaatiossa tunnus "T" on otettu käyttöön.
1 T on sellaisen tasaisen magneettivuon induktio, joka vaikuttaa 1 newtonin voimalla jokaiseen suoran johtimen pituuden metriin kohtisuorassa kentän suuntaan, kun 1 ampeerin virta kulkee tämän johtimen läpi.
1Tl = 1∙N/(A∙m)
Vektorin B suunta määräytyy vasemman käden sääntö.
Jos asetat vasemman kätesi kämmenen magneettikenttään siten, että pohjoisnavasta tulevat voimalinjat menevät kämmenelle suorassa kulmassa ja asetat neljä sormea johtimessa olevan virran suuntaan, esiin työntyvä peukalo osoittavat tähän johtimeen kohdistuvan voiman suunnan.
Siinä tapauksessa, että sähkövirtaa käyttävä johdin ei ole suorassa kulmassa magneettikenttälinjoihin nähden, siihen vaikuttava voima on verrannollinen virtaavan virran suuruuteen ja johtimen pituuden projektion komponenttiosaan. virralla kohtisuoraan tasoon.
Sähkövirtaan vaikuttava voima ei riipu materiaaleista, joista johdin on valmistettu, ja sen poikkipinta-alasta. Vaikka tätä johdinta ei ole ollenkaan ja liikkuvat varaukset alkavat liikkua toisessa väliaineessa magneettinapojen välillä, tämä voima ei muutu millään tavalla.
Jos magneettikentän sisällä kaikissa kohdissa vektorilla B on sama suunta ja suuruus, niin tällaista kenttää pidetään yhtenäisenä.
Mikä tahansa ympäristö, jossa on , vaikuttaa induktiovektorin B arvoon.
Magneettivuo (F)
Jos tarkastellaan magneettisen induktion kulkua tietyn alueen S läpi, sen rajojen rajoittamaa induktiota kutsutaan magneettivuoksi.
Kun alue on kallistettu jossain kulmassa α magneettisen induktion suuntaan, niin magneettivuo pienenee alueen kaltevuuskulman kosinin arvon verran. Sen maksimiarvo syntyy, kun alue on kohtisuorassa sen tunkeutuvaan induktioon nähden. Ф=В·S
Magneettivuon mittayksikkö on 1 weber, joka määräytyy 1 teslan induktion kulkemisesta 1 neliömetrin alueen läpi.
Flux kytkentä
Tätä termiä käytetään määrittämään magneettivuon kokonaismäärä, joka muodostuu tietystä määrästä magneetin napojen välissä olevia virtaa kuljettavia johtimia.
Siinä tapauksessa, että sama virta I kulkee kelan käämin läpi kierrosten lukumäärällä n, kaikkien kierrosten kokonaismagneettivuo (linkitetty) kutsutaan vuolinkoksi Ψ.
Ψ = n F . Vuotteen kytkentäyksikkö on 1 weber.
Kuinka magneettikenttä muodostuu vaihtosähköstä
Sähkömagneettinen kenttä vuorovaikutuksessa sähkövaraukset ja kappaleet, joilla on magneettisia momentteja, on kahden kentän yhdistelmä:
sähköinen;
magneettinen.
Ne liittyvät toisiinsa, edustavat toistensa yhdistelmää, ja kun yksi muuttuu ajan myötä, toisessa esiintyy tiettyjä poikkeamia. Esimerkiksi luotaessa vaihtuvaa sinimuotoista sähkökenttää kolmivaiheiseen generaattoriin, muodostuu sama magneettikenttä samanaikaisesti samanlaisten vuorottelevien harmonisten ominaisuuksien kanssa.
Aineiden magneettiset ominaisuudet
Suhteessa vuorovaikutukseen ulkoisen magneettikentän kanssa aineet jaetaan:
antiferromagneetit tasapainoisilla magneettisilla momenteilla, joiden ansiosta kehon magnetoituminen syntyy hyvin vähän;
diamagneetit, joilla on ominaisuus magnetoida sisäkenttä ulkoisen kentän vaikutusta vastaan. Kun ulkoista kenttää ei ole, niillä ei ole magneettisia ominaisuuksia;
paramagneetit, joilla on sisäisen kentän magnetoitumisominaisuudet ulkoisen kentän suuntaan ja joilla on pieni aste;
ferromagneetteja, joilla on magneettiset ominaisuudet ilman ulkoista kenttää Curie-pisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa;
ferrimagneetit, joiden magneettiset momentit ovat epätasapainossa suuruudeltaan ja suunnaltaan.
Kaikki nämä aineiden ominaisuudet ovat löytäneet erilaisia sovelluksia nykyaikaisessa tekniikassa.
Magneettiset piirit
Kaikki muuntajat, induktanssit, sähkökoneet ja monet muut laitteet toimivat pohjalta.
Esimerkiksi toimivassa sähkömagneetissa magneettivuo kulkee ferromagneettisista teräksistä ja ilmasta tehdyn magneettipiirin läpi, jolla on selvät ei-ferromagneettiset ominaisuudet. Näiden elementtien yhdistelmä muodostaa magneettipiirin.
Useimmissa sähkölaitteissa on magneettipiirit. Lue lisää tästä artikkelista -
Viime vuosisadalla useat tutkijat ovat esittäneet useita oletuksia Maan magneettikentästä. Yhden niistä mukaan kenttä ilmestyy planeetan pyörimisen seurauksena akselinsa ympäri.
Se perustuu omituiseen Barnet-Einstein-ilmiöön, joka piilee siinä, että kun mikä tahansa keho pyörii, syntyy magneettikenttä. Tämän vaikutuksen atomeilla on oma magneettinen momenttinsa, kun ne pyörivät oman akselinsa ympäri. Näin Maan magneettikenttä ilmenee. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan kestänyt kokeellisia testejä. Kävi ilmi, että sellaisella ei-triviaalilla tavalla saatu magneettikenttä on useita miljoonia kertoja heikompi kuin todellinen.
Toinen hypoteesi perustuu magneettikentän esiintymiseen liikenneympyrä varautuneita hiukkasia (elektroneja) planeetan pinnalla. Hän oli myös epäpätevä. Elektronien liike voi aiheuttaa erittäin heikon kentän ilmaantumisen, ja tämä hypoteesi ei myöskään selitä Maan magneettikentän kääntymistä. Tiedetään, että pohjoinen magneettinapa ei ole sama kuin pohjoisen maantieteellinen napa.
Aurinkotuuli ja vaippavirrat
Maan ja muiden planeettojen magneettikentän muodostumismekanismi aurinkokunta ei täysin ymmärretty ja on edelleen mysteeri tutkijoille. Eräs ehdotettu hypoteesi tekee kuitenkin melko hyvää työtä todellisen kentän induktion inversion ja suuruuden selittämisessä. Se perustuu Maan sisäisten virtojen ja aurinkotuulen toimintaan.
Maan sisäiset virrat virtaavat vaipassa, joka koostuu erittäin hyvän johtavuuden omaavista aineista. Ydin on nykyinen lähde. Energia siirtyy ytimestä maan pinnalle konvektiolla. Siten vaipassa tapahtuu jatkuvaa aineen liikettä, joka muodostaa magneettikentän hyvin tunnetun varautuneiden hiukkasten liikelain mukaan. Jos yhdistämme sen ulkonäön vain sisäisiin virtoihin, käy ilmi, että kaikilla planeetoilla, joiden pyörimissuunta on sama kuin Maan pyörimissuunta, täytyy olla identtinen magneettikenttä. Se ei kuitenkaan ole. Jupiterin pohjoinen maantieteellinen napa osuu yhteen pohjoisen magneetin kanssa.
Maan magneettikentän muodostumiseen eivät liity ainoastaan sisäiset virrat. On jo pitkään tiedetty, että se reagoi aurinkotuulen, korkean energian hiukkasvirtaan, joka tulee Auringosta sen pinnalla tapahtuvien reaktioiden seurauksena.
Aurinkotuuli on luonteeltaan sähkövirtaa (varautuneiden hiukkasten liikettä). Maan pyörimisen mukana se luo pyöreän virran, joka johtaa Maan magneettikentän ilmestymiseen.
