Muistamme magneettikentän vielä koulusta, mutta se, mitä se edustaa, ei "ponnahtaa" kaikkien muistoihin. Päivitetään, mitä olemme käsitelleet, ja ehkä kerromme sinulle jotain uutta, hyödyllistä ja mielenkiintoista.

Magneettikentän määritys

Magneettikenttä on voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin esineisiin. sähkövaraukset(hiukkasia). Tämän voimakentän ansiosta esineet houkuttelevat toisiaan. Magneettikenttiä on kahdenlaisia:

1. Gravitaatio - muodostuu yksinomaan alkuainehiukkasten lähelle ja vaihtelee lujuudessaan näiden hiukkasten ominaisuuksien ja rakenteen mukaan.
2. Dynaaminen, tuotetaan esineissä, joissa on liikkuvia sähkövarauksia (virtalähettimet, magnetoidut aineet).

Magneettikentän nimityksen esitti ensimmäisen kerran M. Faraday vuonna 1845, vaikka sen merkitys olikin hieman virheellinen, koska uskottiin, että sekä sähköinen että magneettinen vaikutus ja vuorovaikutus tapahtuvat saman materiaalikentän perusteella. Myöhemmin vuonna 1873 D. Maxwell "esitteli" kvanttiteorian, jossa näitä käsitteitä alettiin erottaa ja aiemmin johdettua voimakenttää kutsuttiin sähkömagneettiseksi kenttään.

Miten magneettikenttä ilmenee?

Ei havaittu ihmissilmällä eri esineiden magneettikentät, ja vain erityiset anturit voivat havaita sen. Magneettisen voimakentän esiintymisen lähde mikroskooppisessa mittakaavassa on magnetoitujen (varattujen) mikrohiukkasten liike, jotka ovat:

• ionit;
• elektronit;
• protonit.

Niiden liike johtuu spin-magneettisesta momentista, joka on läsnä jokaisessa mikrohiukkasessa.

Magneettikenttä, mistä se löytyy?

Huolimatta siitä, kuinka oudolta se kuulostaa, melkein kaikilla ympärillämme olevilla esineillä on oma magneettikenttä. Vaikka monien käsityksessä vain magneetiksi kutsutulla kivillä on magneettikenttä, joka houkuttelee rautaesineitä itseensä. Itse asiassa vetovoima on olemassa kaikissa esineissä, mutta se ilmenee vähemmän valenssina.

On myös syytä selventää, että voimakenttä, jota kutsutaan magneettiseksi, ilmestyy vain sähkövarausten tai kappaleiden liikkuessa.

Kiinteillä varauksilla on sähköinen voimakenttä (se voi olla myös liikkuvissa varauksissa). Osoittautuu, että lähteet magneettikenttä kaiuttimet:

• kestomagneetit;
• liikkuvia maksuja.

Magneettikenttä on pitkään herättänyt monia kysymyksiä ihmisissä, mutta se on edelleenkin vähän tunnettu ilmiö. Monet tutkijat yrittivät tutkia sen ominaisuuksia ja ominaisuuksia, koska alan hyödyt ja mahdollisuudet olivat kiistattomia tosiasioita.

Katsotaan kaikki järjestyksessä. Joten miten mikä tahansa magneettikenttä toimii ja muodostuu? Aivan oikein, sähkövirrasta. Ja virta on fysiikan oppikirjojen mukaan varautuneiden hiukkasten suunnattua virtausta, eikö niin? Joten kun virta kulkee minkä tahansa johtimen läpi, tietyntyyppinen aine alkaa toimia sen ympärillä - magneettikenttä. Magneettikenttä voidaan luoda varautuneiden hiukkasten virralla tai atomeissa olevien elektronien magneettisilla momenteilla. Nyt tällä kentällä ja aineella on energiaa, näemme sen sähkömagneettisina voimina, jotka voivat vaikuttaa virtaan ja sen varauksiin. Magneettikenttä alkaa vaikuttaa varautuneiden hiukkasten virtaukseen ja ne muuttavat alkuperäistä liikesuuntaa kohtisuoraan itse kenttään nähden.

Magneettikenttää voidaan kutsua myös sähködynaamiseksi, koska se muodostuu lähellä liikkuvia hiukkasia ja vaikuttaa vain liikkuviin hiukkasiin. No, se on dynaaminen johtuen siitä, että sillä on erityinen rakenne pyörivissä bioneissa avaruuden alueella. Tavallinen liikkuva sähkövaraus saa ne pyörimään ja liikkumaan. Bionit välittävät kaikki mahdolliset vuorovaikutukset tällä avaruuden alueella. Siksi liikkuva varaus vetää puoleensa yhden navan kaikista bioneista ja saa ne pyörimään. Vain hän voi tuoda heidät pois lepotilastaan, ei mikään muu, koska muut voimat eivät voi vaikuttaa heihin.

Sähkökentässä on varautuneita hiukkasia, jotka liikkuvat erittäin nopeasti ja voivat kulkea 300 000 km sekunnissa. Valolla on sama nopeus. Magneettikenttä ei voi olla olemassa ilman sähkövarausta. Tämä tarkoittaa, että hiukkaset liittyvät uskomattoman läheisesti toisiinsa ja ovat yhteisessä sähkömagneettisessa kentässä. Eli jos magneettikentässä tapahtuu muutoksia, niin sähkökentässä tapahtuu muutoksia. Tämä laki on myös päinvastainen.

Puhumme täällä paljon magneettikentästä, mutta kuinka voimme kuvitella sen? Emme voi nähdä sitä paljaalla ihmissilmällämme. Lisäksi kentän uskomattoman nopean etenemisen vuoksi meillä ei ole aikaa havaita sitä erilaisilla laitteilla. Mutta opiskellaksesi jotain, sinulla on oltava siitä ainakin jonkinlainen käsitys. Usein on myös tarpeen kuvata magneettikenttä kaavioissa. Ymmärtämisen helpottamiseksi ehdolliset kenttäviivat piirretään. Mistä he saivat ne? Ne keksittiin syystä.

Yritetään nähdä magneettikenttä käyttämällä pieniä metalliviiloja ja tavallista magneettia. Kaadetaan nämä sahanpurut tasaiselle pinnalle ja altistetaan ne magneettikentälle. Sitten näemme, että ne liikkuvat, pyörivät ja asettuvat kuvioon tai kuvioon. Tuloksena oleva kuva näyttää voimien likimääräisen vaikutuksen magneettikentässä. Kaikki voimat ja vastaavasti voimalinjat ovat jatkuvia ja suljettuja tässä paikassa.

Magneettisella neulalla on samanlaiset ominaisuudet ja ominaisuudet kuin kompassilla, ja sitä käytetään voimalinjojen suunnan määrittämiseen. Jos se putoaa magneettikentän toiminta-alueelle, voimme nähdä voimien toimintasuunnan sen pohjoisnavasta. Tehdään sitten tästä useita johtopäätöksiä: tavallisen kestomagneetin huippu, josta voimalinjat lähtevät, on nimetty magneetin pohjoisnapaksi. Etelänapa taas tarkoittaa pistettä, jossa voimat ovat kiinni. No, magneetin sisällä olevia voimalinjoja ei ole korostettu kaaviossa.

Magneettikentällä, sen ominaisuuksilla ja ominaisuuksilla on melko laaja käyttökohde, koska monissa ongelmissa se on otettava huomioon ja tutkittava. Tämä on fysiikan tieteen tärkein ilmiö. Monimutkaisemmat asiat, kuten magneettinen permeabiliteetti ja induktio, liittyvät siihen erottamattomasti. Selittääksemme kaikki syyt magneettikentän esiintymiseen, meidän on turvauduttava todellisiin tieteellisiin faktoihin ja vahvistukseen. Muuten monimutkaisemmissa ongelmissa väärä lähestymistapa voi loukata teorian eheyttä.

Otetaan nyt esimerkkejä. Me kaikki tunnemme planeettamme. Sanotaanko, että sillä ei ole magneettikenttää? Saatat olla oikeassa, mutta tiedemiehet sanovat, että prosessit ja vuorovaikutukset Maan ytimen sisällä synnyttävät valtavan magneettikentän, joka ulottuu tuhansia kilometrejä. Mutta missä tahansa magneettikentässä täytyy olla sen navat. Ja niitä on olemassa, ne sijaitsevat vain vähän kaukana maantieteellisestä napasta. Miltä se tuntuu? Esimerkiksi linnut ovat kehittäneet navigointikykyjä, ja ne navigoivat erityisesti magneettikentän avulla. Joten hänen avullaan hanhet saapuvat turvallisesti Lappiin. Myös erikoisnavigointilaitteet käyttävät tätä ilmiötä.

Magneettikenttiä esiintyy luonnossa ja niitä voidaan luoda keinotekoisesti. Mies huomasi heidät hyödyllisiä ominaisuuksia, jota opin käyttämään Jokapäiväinen elämä. Mikä on magneettikentän lähde?

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" sizes="(max-leveys: 600px) 100vw, 600px">

Maan magneettikenttä

Kuinka oppi magneettikentästä kehittyi

Joidenkin aineiden magneettiset ominaisuudet havaittiin muinaisina aikoina, mutta niiden tutkimus alkoi todella 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 Ampere 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:

1. Johtimet, joiden läpi sähkövirta kulkee;
2. Pysyvät magneetit;
3. Sähkökentän muuttaminen.

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 esiintymisen perimmäinen syy on identtinen kaikille lähteille: sähköisillä mikrovarauksilla - elektroneilla, ioneilla tai protoneilla - on oma magneettinen momenttinsa tai ne ovat suunnatussa liikkeessä.

Tärkeä! Sähkö- ja magneettikentät synnyttävät toisiaan, muuttuen ajan myötä. Tämä suhde määräytyy Maxwellin yhtälöillä.

Magneettikentän ominaisuudet

Magneettikentän ominaisuudet ovat:

1. Magneettivuo, skalaarisuure, joka määrittää kuinka monta magneettikenttäviivaa kulkee tietyn poikkileikkauksen läpi. Merkitään kirjaimella F. Laskettu kaavalla:

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. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Magneettinen virtaus

1. Magneettinen induktiovektori (B) näyttää varauksenkantajiin vaikuttavan voiman. Se on suunnattu pohjoisnavalle, johon tavallinen magneettinen neula osoittaa. Magneettinen induktio mitataan kvantitatiivisesti Teslassa (T);
2. MF-jännitys (N). Määräytyy eri välineiden magneettisen läpäisevyyden perusteella. Tyhjiössä läpäisevyyttä pidetään yhtenäisuutena. Jännitysvektorin suunta on sama kuin magneettisen induktion suunta. Mittayksikkö – A/m.

Kuinka esittää magneettikenttä

Magneettikentän ilmenemismuodot on helppo nähdä kestomagneetin esimerkillä. Siinä on kaksi napaa ja suunnasta riippuen kaksi magneettia vetää tai hylkii. Magneettikenttä luonnehtii tämän aikana tapahtuvia prosesseja:

1. MP on matemaattisesti kuvattu vektorikenttänä. Se voidaan rakentaa monien magneettisen induktion B vektorien avulla, joista jokainen on suunnattu kompassin neulan pohjoisnapaa kohti ja jonka pituus riippuu magneettisesta voimasta;
2. Vaihtoehtoinen tapa esittää tämä on käyttää kenttäviivoja. Nämä linjat eivät koskaan leikkaa, eivät ala tai pysähdy missään muodostaen suljettuja silmukoita. MF-linjat yhdistetään useammin sijaitseville alueille, joilla magneettikenttä on voimakkain.

Tärkeä! Kenttäviivojen tiheys kertoo magneettikentän voimakkuuden.

Vaikka MP ei näy todellisuudessa, kenttäviivat voidaan helposti visualisoida todellisessa maailmassa asettamalla MP: hen rautaviilat. 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" sizes="(max-leveys: 600px) 100vw, 600px">

Magneettikenttäviivat

Magneettikentän mittaus

Koska tämä on vektorisuure, MF:n mittaamiseen on kaksi parametria: voima ja suunta. Suunta on helppo mitata peltoon liitetyn kompassin avulla. Esimerkkinä on kompassi, joka on sijoitettu maan magneettikenttään.

Muiden ominaisuuksien mittaaminen on paljon vaikeampaa. Käytännölliset magnetometrit ilmestyivät vasta 1800-luvulla. Useimmat niistä toimivat käyttämällä voimaa, jonka elektroni tuntee liikkuessaan MP:tä pitkin.

Jpg?x15027" alt="Magnetometer" width="414" height="600">!}

Magnetometri

Pienten magneettikenttien erittäin tarkka mittaus on tullut käytännössä mahdollista 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 MP mitataan testeillä (T) tai gaussilla (G). 1 T = 10 000 Gs. Gaussia käytetään usein, koska Tesla on liian suuri kenttä.

Mielenkiintoista. Pieni magneetti jääkaapissa luo magneettikentän, joka vastaa 0,001 Teslaa, ja Maan magneettikenttä on keskimäärin 0,00005 Teslaa.

Magneettikentän luonne

Magnetismi ja magneettikentät ovat sähkömagneettisen voiman ilmentymiä. On kaksi mahdollisia tapoja, miten liikkeessä oleva energiavaraus ja sitä kautta magneettikenttä järjestetään.

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 mukaan. Tätä kuvaa Amperen laki.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" sizes="(max-leveys: 600px) 100vw, 600px">

Amperen 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 kiedottu oikea käsi, A peukalo ilmaisee virran suunnan. Sitten neljä jäljellä olevaa sormea ​​näyttävät magneettisen induktiovektorin suunnan johtimen ympärillä.

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Oikean käden sääntö

Toinen tapa luoda magneettikenttä on käyttää sitä tosiasiaa, että joissakin aineissa esiintyy elektroneja, joilla on oma magneettinen momenttinsa. Näin kestomagneetit toimivat:

1. Vaikka atomeissa on usein monia elektroneja, ne enimmäkseen sitoutuvat siten, että parin kokonaismagneettikenttä kumoutuu. Kahden tällä tavalla paritetun elektronin sanotaan olevan vastakkainen spin. 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;
2. Miljardit atomeista löytyvät elektronit voivat olla satunnaisesti suunnattuja, eikä kokonaisvaltaista MF:ää tule olemaan riippumatta siitä, kuinka monta parittomia elektroneja materiaalissa on. Sen on oltava stabiili matalissa lämpötiloissa, jotta elektronien yleinen suositeltava orientaatio saadaan aikaan. Korkea magneettinen permeabiliteetti aiheuttaa tällaisten aineiden magnetoitumisen tietyissä olosuhteissa magneettikenttien vaikutuksen ulkopuolella. Nämä ovat ferromagneettisia;
3. Muut materiaalit voivat olla esillä magneettiset ominaisuudet ulkopuolisen kansanedustajan läsnäollessa. Ulkoisen kentän tehtävänä on kohdistaa kaikki elektronien spinit, jotka katoavat MF:n poistamisen jälkeen. Nämä aineet ovat paramagneettisia. Jääkaapin oven metalli on esimerkki paramagneettisesta materiaalista.

Maan magneettikenttä

Maa voidaan esittää kondensaattorilevyjen muodossa, joiden varauksella on päinvastainen merkki: "miinus" - klo. maanpinta ja "plus" - ionosfäärissä. Niiden välissä on ilmakehän ilmaa eristävänä välikkeenä. Jättimäinen kondensaattori ylläpitää jatkuvaa varausta maan MF:n vaikutuksesta. Tämän tiedon avulla voit luoda järjestelmän sähköenergian saamiseksi Maan magneettikentästä. Totta, tuloksena on alhaiset jännitearvot.

Täytyy ottaa:

• maadoitus laite;
• lanka;
• Tesla-muuntaja, joka pystyy tuottamaan korkeataajuisia 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. ru/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. Siten syntyy sähköpiiri, jonka läpi virtaa pieni virta. Saada suuri määrä sähkö ei ole mahdollista tällä laitteella.

Sähkö ja magnetismi hallitsevat monia ympärillämme olevia maailmoja, luonnon perustavanlaatuisimmista prosesseista huippuluokan elektronisiin laitteisiin.

Video

Magneettikenttä ja sen ominaisuudet

Luennon sisältö:

Magneettikenttä, sen ominaisuudet ja ominaisuudet.

Magneettikenttä- liikkuvia sähkövarauksia ympäröivän aineen olemassaolon muoto (virtaa kuljettavat johtimet, kestomagneetit).

Tämä nimi johtuu siitä, että tanskalainen fyysikko Hans Oersted havaitsi vuonna 1820, että sillä on suuntaava vaikutus magneettiseen neulaan. Oerstedin koe: magneettinen neula asetettiin virtaa kuljettavan johtimen alle, joka pyöri neulan päällä. Kun virta kytkettiin päälle, se asennettiin kohtisuoraan johtoon nähden; kun virran suunta muuttui, se kääntyi vastakkaiseen suuntaan.

Magneettikentän perusominaisuudet:

liikkuvien sähkövarausten, virtaa kuljettavien johtimien, kestomagneettien ja vaihtosähkökentän synnyttämä;

vaikuttaa voimalla liikkuviin sähkövarauksiin, virtaa kuljettaviin johtimiin ja magnetoituihin kappaleisiin;

vaihtuva magneettikenttä synnyttää vaihtuvan sähkökentän.

Oerstedin kokemuksesta seuraa, että magneettikenttä on suunnattu ja sillä on oltava vektorivoimaominaisuus. Sitä kutsutaan magneettiseksi induktioksi.

Magneettikenttä esitetään graafisesti käyttämällä magneettisia voimalinjoja tai magneettisia induktioviivoja. Magneettinen voima rivit Nämä ovat linjoja, joita pitkin rautaviilat tai pienten magneettineulojen akselit sijaitsevat magneettikentässä. Jokaisessa tällaisen suoran pisteessä vektori on suunnattu tangenttia pitkin.

Magneettiset induktiolinjat ovat aina suljettuja, mikä osoittaa magneettisten varausten puuttumisen luonnossa ja magneettikentän pyörteisyyden.

Perinteisesti ne jättävät magneetin pohjoisnavan ja tulevat etelään. Viivojen tiheys valitaan siten, että juovien lukumäärä pinta-alayksikköä kohti kohtisuorassa magneettikenttään on verrannollinen magneettisen induktion suuruuteen.

N

Magneettinen solenoidi virralla

Viivojen suunta määräytyy oikeanpuoleisen ruuvisäännön mukaan. Solenoidi on käämi virralla, jonka kierrokset sijaitsevat lähellä toisiaan ja kierroksen halkaisija on paljon pienempi kuin käämin pituus.

Magneettikenttä solenoidin sisällä on tasainen. Magneettikenttää kutsutaan yhtenäiseksi, jos vektori on vakio missä tahansa pisteessä.

Solenoidin magneettikenttä on samanlainen kuin tankomagneetin magneettikenttä.

KANSSA

Virtaa kuljettava solenoidi on sähkömagneetti.

Kokemus osoittaa, että magneettikentällä, kuten sähkökentällä, superpositioperiaate: useiden virtojen tai liikkuvien varausten synnyttämän magneettikentän induktio on yhtä suuri kuin kunkin virran tai varauksen synnyttämien magneettikenttien induktion vektorisumma:

Vektori syötetään jollakin kolmesta tavasta:

a) Amperen laista;

b) magneettikentän vaikutuksesta virtaa kuljettavaan kehykseen;

c) Lorentzin voiman lausekkeesta.

A mpper totesi kokeellisesti, että voima, jolla magneettikenttä vaikuttaa magneettikentässä olevan johtimen elementtiin, jolla on virta I, on suoraan verrannollinen voimaan

virta I ja pituuselementin ja magneettisen induktion vektoritulo:

- Amperen laki

N
Vektorin suunta löytyy vektoritulon yleisten sääntöjen mukaan, josta seuraa vasemman käden sääntö: jos vasemman käden kämmen on sijoitettu niin, että magneettiset voimalinjat tulevat siihen, ja 4. pidennetyt sormet suunnataan virtaa pitkin, niin taivutettu peukalo näyttää voiman suunnan.

Äärillisen pituiseen lankaan vaikuttava voima voidaan löytää integroimalla koko pituudelta.

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

Jos  =90 0, F = BIl

Magneettikentän induktio- vektorifyysinen määrä, numeerisesti yhtä suuri kuin voima, joka vaikuttaa tasaisessa magneettikentässä yksikköpituiseen johtimeen yksikkövirran voimakkuudella, joka sijaitsee kohtisuorassa magneettisia voimalinjoja vastaan.

1T on tasaisen magneettikentän induktio, jossa 1N:n voima vaikuttaa 1 m:n pituiseen johtimeen 1A virralla, joka sijaitsee kohtisuorassa magneettisia voimalinjoja vastaan.

Toistaiseksi olemme tarkastelleet johtimissa kulkevia makrovirtoja. Amperen oletuksen mukaan jokaisessa kappaleessa on kuitenkin mikroskooppisia virtoja, jotka aiheutuvat elektronien liikkeestä atomeissa. Nämä mikroskooppiset molekyylivirrat luovat oman magneettikentän ja voivat pyöriä makrovirtojen kentissä luoden ylimääräisen magneettikentän kehoon. Vektori luonnehtii kaikkien makro- ja mikrovirtojen synnyttämää magneettikenttää, ts. samalla makrovirralla vektorilla eri ympäristöissä on eri arvot.

Makrovirtojen magneettikenttä kuvataan magneettisen intensiteetin vektorilla.

Homogeeniselle isotrooppiselle väliaineelle

,

 0 = 410 -7 H/m - magneettinen vakio,  0 = 410 -7 N/A 2,

 on väliaineen magneettinen permeabiliteetti, joka osoittaa kuinka monta kertaa makrovirtojen magneettikenttä muuttuu väliaineen mikrovirtojen kentän vuoksi.

Magneettinen virtaus. Gaussin lause magneettivuolle.

Vektorivirtaus(magneettivuo) sivuston läpi dS jota kutsutaan skalaarisuureksi, joka on yhtä suuri kuin

missä on projektio normaalin suuntaan kohtaan;

 on vektorien ja välinen kulma.

Suunnattu pintaelementti,

Vektorivuo on algebrallinen suure,

Jos - poistuessaan pinnalta;

Jos - tullessaan pinnalle.

Magneettisen induktiovektorin vuo mielivaltaisen pinnan S läpi on yhtä suuri kuin

Tasainen magneettikenttä = const,

1 Wb - magneettivuo, joka kulkee tasaisen pinnan läpi, jonka pinta-ala on 1 m 2 ja joka sijaitsee kohtisuorassa tasaiseen magneettikenttään, jonka induktio on 1 T.

Magneettivuo pinnan S läpi on numeerisesti yhtä suuri kuin tämän pinnan ylittävien magneettikenttälinjojen lukumäärä.

Koska magneettiset induktiolinjat ovat aina suljettuja, suljetulla pinnalla pintaan tulevien juovien lukumäärä (Ф 0), siis magneettisen induktion kokonaisvuo suljetun pinnan läpi on nolla.

- Gaussin lause: Magneettisen induktiovektorin vuo minkä tahansa suljetun pinnan läpi on nolla.

Tämä lause on matemaattinen ilmaus siitä tosiasiasta, että luonnossa ei ole magneettisia varauksia, joilla magneettiset induktiolinjat alkavat tai päättyvät.

Biot-Savart-Laplacen laki ja sen soveltaminen magneettikenttien laskemiseen.

Erimuotoisten tasavirtojen magneettikenttää tutki yksityiskohtaisesti Fr. tutkijat Biot ja Savard. He havaitsivat, että kaikissa tapauksissa magneettinen induktio mielivaltaisessa pisteessä on verrannollinen virranvoimakkuuteen ja riippuu johtimen muodosta, koosta, tämän pisteen sijainnista suhteessa johtimeen ja ympäristöstä.

Näiden kokeiden tuloksista teki yhteenvedon Fr. matemaatikko Laplace, joka otti huomioon magneettisen induktion vektoriluonteen ja oletti, että induktio kussakin pisteessä on superpositioperiaatteen mukaan tämän johtimen kunkin osan luomien elementaaristen magneettikenttien induktioiden vektorisumma.

Laplace muotoili vuonna 1820 lain, jota kutsuttiin Biot-Savart-Laplacen laiksi: jokainen virtaa johtavan johtimen elementti muodostaa magneettikentän, jonka induktiovektori jossakin mielivaltaisessa pisteessä K määräytyy kaavalla:

- Biot-Savart-Laplacen laki.

Biot-Sauvar-Laplacen laista seuraa, että vektorin suunta on sama kuin vektoritulon suunta. Saman suunnan antaa oikeanpuoleisen ruuvin sääntö.

Ottaen huomioon,

Johdinelementti ohjataan yhdessä virran kanssa;

Sädevektori, joka yhdistää pisteeseen K;

Biot-Savart-Laplacen lailla on käytännön merkitys, koska avulla voit löytää tietyssä avaruuden pisteessä rajallisten mittojen ja mielivaltaisen muodon johtimen läpi virtaavan virran magneettikentän induktion.

Mielivaltaisen muodon virralle tällainen laskenta on monimutkainen matemaattinen ongelma. Jos virran jakautumisella on kuitenkin tietty symmetria, superpositioperiaatteen soveltaminen yhdessä Biot-Savart-Laplacen lain kanssa mahdollistaa tiettyjen magneettikenttien laskemisen suhteellisen yksinkertaisesti.

Katsotaanpa joitain esimerkkejä.

A. Virtaa kuljettavan suoran johtimen magneettikenttä.

rajallisen pituiselle johtimelle:

äärettömän pituiselle johtimelle:  1 = 0,  2 = 

B. Magneettikenttä pyöreän virran keskellä:

=90 0, sin=1,

Oersted havaitsi kokeellisesti vuonna 1820, että kierto suljetussa kierrossa, joka ympäröi makrovirtajärjestelmää, on verrannollinen algebrallinen summa näitä virtoja. Suhteellisuuskerroin riippuu yksikköjärjestelmän valinnasta ja SI:ssä on yhtä suuri kuin 1.

C
Vektorin kiertokulkua kutsutaan suljetun silmukan integraaliksi.

Tätä kaavaa kutsutaan kiertolause tai kokonaisvirtalaki:

magneettikentän voimakkuusvektorin kierto mielivaltaisessa suljetussa piirissä on yhtä suuri kuin tämän piirin kattamien makrovirtojen (tai kokonaisvirran) algebrallinen summa. hänen ominaisuudet Virtoja ja kestomagneetteja ympäröivässä tilassa syntyy voima ala, nimeltään magneettinen. Saatavuus magneettinen kentät paljastuu...

Magneettikenttien laaja käyttö jokapäiväisessä elämässä, tuotannossa ja sisällä tieteellinen tutkimus. Riittää, kun nimetään sellaiset laitteet vaihtovirtageneraattoreiksi, sähkömoottoreiksi, releiksi, hiukkaskiihdyttimiksi ja erilaisiksi antureiksi. Katsotaanpa tarkemmin, mikä magneettikenttä on ja miten se muodostuu.

Mikä on magneettikenttä - määritelmä

Magneettikenttä on voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin. Magneettikentän koko riippuu sen muutosnopeudesta. Tämän ominaisuuden mukaan erotetaan kahden tyyppisiä magneettikenttiä: dynaamisia ja gravitaatiokenttiä.

Gravitaatiomagneettikenttä syntyy vain alkuainehiukkasten lähellä ja muodostuu niiden rakenteen ominaisuuksien mukaan. Dynaamisen magneettikentän lähteitä ovat liikkuvat sähkövaraukset tai varautuneet kappaleet, virtaa kuljettavat johtimet ja magnetoidut aineet.

Magneettikentän ominaisuudet

Suuri ranskalainen tiedemies Andre Ampère onnistui selvittämään kaksi magneettikentän perusominaisuutta:

1. Suurin ero magneettikentän ja sähkökentän välillä ja sen pääominaisuus on, että se on suhteellinen. Jos otat varautuneen kappaleen, jätät sen liikkumattomaksi johonkin vertailukehykseen ja asetat magneettineulan lähelle, niin se, kuten tavallista, osoittaa pohjoiseen. Eli se ei havaitse mitään muuta kenttää kuin maan. Jos alat siirtää tätä varattua kappaletta nuolen suhteen, se alkaa pyöriä - tämä osoittaa, että kun varautunut kappale liikkuu, syntyy myös magneettikenttä sähköisen kentän lisäksi. Siten magneettikenttä ilmestyy silloin ja vain, jos on liikkuva varaus.
2. Magneettikenttä vaikuttaa toiseen sähkövirtaan. Joten se voidaan havaita jäljittämällä varautuneiden hiukkasten liikettä - magneettikentässä ne poikkeavat, johtimet, joilla on virta, liikkuvat, kehys, jossa on virta, pyörii, magnetoidut aineet siirtyvät. Tässä on muistettava magneettinen kompassin neula, yleensä värillinen Sininen väri, - loppujen lopuksi se on vain pala magnetoitua rautaa. Se on aina pohjoiseen päin, koska maapallolla on magneettikenttä. Koko planeettamme on valtava magneetti: pohjoisnavalla on etelämagneettinen vyö, ja eteläisellä maantieteellisellä napalla on pohjoinen magneettinapa.

Lisäksi magneettikentän ominaisuudet sisältävät seuraavat ominaisuudet:

1. Magneettikentän voimakkuutta kuvaa magneettinen induktio - tämä on vektorisuure, joka määrittää voimakkuuden, jolla magneettikenttä vaikuttaa liikkuviin varauksiin.
2. Magneettikenttä voi olla vakio- ja muuttuvatyyppistä. Ensimmäinen syntyy sähkökentästä, joka ei muutu ajassa, ja myös tällaisen kentän induktio on vakio. Toinen generoidaan useimmiten käyttämällä vaihtovirralla toimivia keloja.
3. Magneettikenttää ei voi havaita ihmisen aisteilla, ja se tallennetaan vain erityisillä antureilla.