Il campo magnetico ha da tempo sollevato molte domande nell’uomo, ma anche adesso rimane un fenomeno poco conosciuto. Molti scienziati hanno cercato di studiarne le caratteristiche e le proprietà, perché i benefici e le potenzialità dell'utilizzo del campo erano fatti innegabili.

Diamo un'occhiata a tutto in ordine. Quindi, come funziona e come si forma un campo magnetico? Esatto, dalla corrente elettrica. E la corrente, secondo i libri di fisica, è un flusso direzionale di particelle cariche, non è vero? Quindi, quando una corrente passa attraverso un conduttore, un certo tipo di materia inizia ad agire attorno ad esso: un campo magnetico. Un campo magnetico può essere creato da una corrente di particelle cariche o dai momenti magnetici degli elettroni negli atomi. Ora questo campo e questa materia hanno energia, lo vediamo nelle forze elettromagnetiche che possono influenzare la corrente e le sue cariche. Il campo magnetico inizia a influenzare il flusso delle particelle cariche e queste cambiano la direzione iniziale del movimento perpendicolare al campo stesso.

Un campo magnetico può anche essere chiamato elettrodinamico, perché si forma vicino a particelle in movimento e colpisce solo le particelle in movimento. Ebbene, è dinamico perché ha una struttura speciale nel ruotare i bioni in una regione dello spazio. Una normale carica elettrica in movimento può farli ruotare e muovere. I bioni trasmettono tutte le possibili interazioni in questa regione dello spazio. Pertanto, una carica in movimento attrae un polo di tutti i bioni e li fa ruotare. Solo Lui può farli uscire dal loro stato di riposo, nient'altro, perché altre forze non potranno influenzarli.

In un campo elettrico ci sono particelle cariche che si muovono molto velocemente e possono percorrere 300.000 km in un solo secondo. La luce ha la stessa velocità. Un campo magnetico non può esistere senza carica elettrica. Ciò significa che le particelle sono incredibilmente strettamente correlate tra loro ed esistono in un campo elettromagnetico comune. Cioè, se ci sono cambiamenti nel campo magnetico, allora ci saranno cambiamenti anche in quello elettrico. Anche questa legge è inversa.

Qui si parla tanto di campo magnetico, ma come possiamo immaginarlo? Non possiamo vederlo ad occhio nudo. Inoltre, a causa della propagazione incredibilmente veloce del campo, non abbiamo il tempo di rilevarlo utilizzando vari dispositivi. Ma per studiare qualcosa, devi avere almeno qualche idea al riguardo. Spesso è anche necessario rappresentare un campo magnetico nei diagrammi. Per facilitare la comprensione, vengono tracciate le linee del campo condizionale. Da dove li hanno presi? Sono stati inventati per un motivo.

Proviamo a vedere il campo magnetico utilizzando piccola limatura metallica e un normale magnete. Versiamo questa segatura su una superficie piana e mettiamola in azione campo magnetico. Quindi vedremo che si muoveranno, ruoteranno e si allineeranno secondo uno schema o uno schema. L'immagine risultante mostrerà l'effetto approssimativo delle forze nel campo magnetico. Tutte le forze e, di conseguenza, le linee di forza in questo luogo sono continue e chiuse.

Un ago magnetico ha caratteristiche e proprietà simili a una bussola e viene utilizzato per determinare la direzione delle linee di forza. Se cade nella zona d'azione di un campo magnetico, possiamo vedere la direzione d'azione delle forze dal suo polo nord. Evidenziamo quindi alcune conclusioni da qui: la parte superiore di un normale magnete permanente, da cui partono le linee di forza, è designata come polo nord del magnete. Mentre il polo sud indica il punto in cui le forze sono chiuse. Ebbene, nel diagramma le linee di forza all'interno del magnete non sono evidenziate.

Il campo magnetico, le sue proprietà e caratteristiche hanno un'applicazione abbastanza ampia, perché in molti problemi deve essere preso in considerazione e studiato. Questo è il fenomeno più importante nella scienza della fisica. Cose più complesse come la permeabilità magnetica e l'induzione sono indissolubilmente legate ad esso. Per spiegare tutte le ragioni della comparsa di un campo magnetico, dobbiamo fare affidamento su fatti e conferme scientifiche reali. Altrimenti, in problemi più complessi, un approccio errato potrebbe violare l’integrità della teoria.

Ora diamo degli esempi. Conosciamo tutti il ​​nostro pianeta. Dirai che non ha campo magnetico? Forse hai ragione, ma gli scienziati dicono che i processi e le interazioni all'interno del nucleo terrestre danno origine a un enorme campo magnetico che si estende per migliaia di chilometri. Ma in ogni campo magnetico devono esserci i suoi poli. Ed esistono, solo che si trovano un po’ distanti dal polo geografico. Come lo sentiamo? Ad esempio, gli uccelli hanno sviluppato capacità di navigazione e si orientano, in particolare, grazie al campo magnetico. Così, con il suo aiuto, le oche arrivano sane e salve in Lapponia. Anche speciali dispositivi di navigazione sfruttano questo fenomeno.

Campo magnetico e sue caratteristiche. Quando una corrente elettrica passa attraverso un conduttore, a un campo magnetico. Un campo magnetico rappresenta uno dei tipi di materia. Ha energia che si manifesta sotto forma di forze elettromagnetiche che agiscono sulle singole parti mobili. cariche elettriche(elettroni e ioni) e i loro flussi, cioè la corrente elettrica. Sotto l'influenza delle forze elettromagnetiche, le particelle cariche in movimento deviano dal loro percorso originale in una direzione perpendicolare al campo (Fig. 34). Si forma il campo magnetico solo attorno alle cariche elettriche in movimento, e la sua azione si estende anche solo alle cariche elettriche in movimento. Campi magnetici ed elettrici inseparabili e formano insieme uno solo campo elettromagnetico. Qualsiasi cambiamento campo elettrico porta alla comparsa di un campo magnetico e, viceversa, qualsiasi cambiamento nel campo magnetico è accompagnato dalla comparsa di un campo elettrico. Campo elettromagnetico si propaga alla velocità della luce, cioè 300.000 km/s.

Rappresentazione grafica del campo magnetico. Graficamente, il campo magnetico è rappresentato da linee di forza magnetiche, disegnate in modo che la direzione della linea di campo in ciascun punto del campo coincida con la direzione delle forze di campo; le linee del campo magnetico sono sempre continue e chiuse. La direzione del campo magnetico in ciascun punto può essere determinata utilizzando un ago magnetico. Il polo nord della freccia è sempre orientato nella direzione delle forze del campo. L'estremità di un magnete permanente, da cui emergono le linee di campo (Fig. 35, a), è considerata il polo nord, e l'estremità opposta, in cui entrano le linee di campo, è il polo sud (le linee di campo che passano all'interno del magnete non sono mostrati). La distribuzione delle linee di campo tra i poli di un magnete piatto può essere rilevata utilizzando limatura di acciaio cosparsa su un foglio di carta posto sui poli (Fig. 35, b). Il campo magnetico nel traferro tra due poli opposti paralleli di un magnete permanente è caratterizzato da una distribuzione uniforme delle linee di forza magnetica (Fig. 36) (le linee di campo che passano all'interno del magnete non sono mostrate).

Riso. 37. Flusso magnetico che penetra nella bobina quando le sue posizioni sono perpendicolari (a) e inclinate (b) rispetto alla direzione delle linee di forza magnetiche.

Per una rappresentazione più visiva del campo magnetico, le linee di campo sono posizionate meno frequentemente o più dense. Nei luoghi in cui il campo magnetico è più forte, le linee del campo si trovano più vicine l'una all'altra e nei luoghi in cui è più debole sono più distanti. Le linee di forza non si intersecano da nessuna parte.

In molti casi è conveniente considerare le linee di forza magnetiche come dei fili elastici tesi che tendono a contrarsi e anche a respingersi (hanno una spinta laterale reciproca). Questo concetto meccanico di linee di forza consente di spiegare chiaramente l'emergere di forze elettromagnetiche durante l'interazione di un campo magnetico e di un conduttore con la corrente, nonché di due campi magnetici.

Le principali caratteristiche di un campo magnetico sono l'induzione magnetica, il flusso magnetico, la permeabilità magnetica e l'intensità del campo magnetico.

Induzione magnetica e flusso magnetico. L'intensità del campo magnetico, cioè la sua capacità di produrre lavoro, è determinata da una quantità chiamata induzione magnetica. Quanto più forte è il campo magnetico creato da un magnete permanente o da un elettromagnete, tanto maggiore è la sua induzione. L'induzione magnetica B può essere caratterizzata dalla densità delle linee del campo magnetico, ovvero dal numero di linee del campo che attraversano un'area di 1 m 2 o 1 cm 2 situata perpendicolare al campo magnetico. Esistono campi magnetici omogenei e disomogenei. In un campo magnetico uniforme, l'induzione magnetica in ogni punto del campo ha lo stesso valore e la stessa direzione. Il campo nel traferro tra i poli opposti di un magnete o elettromagnete (vedi Fig. 36) può essere considerato omogeneo ad una certa distanza dai suoi bordi. Viene determinato il flusso magnetico Ф che passa attraverso qualsiasi superficie numero totale linee di forza magnetiche che penetrano questa superficie, ad esempio bobina 1 (Fig. 37, a), quindi, in un campo magnetico uniforme

F = BS (40)

dove S è l'area della sezione trasversale della superficie attraverso la quale passano le linee del campo magnetico. Ne consegue che in tale campo l'induzione magnetica è uguale al flusso diviso per l'area della sezione trasversale S:

B = F/S (41)

Se una superficie si trova obliquamente rispetto alla direzione delle linee del campo magnetico (Fig. 37, b), il flusso che la penetra sarà inferiore rispetto a se fosse perpendicolare alla sua posizione, ad es. Ф 2 sarà inferiore a Ф 1 .

Nel sistema di unità SI, il flusso magnetico è misurato in weber (Wb), questa unità ha la dimensione V*s (volt-secondo). L'induzione magnetica nelle unità SI è misurata in tesla (T); 1 T = 1 Wb/m2.

Permeabilità magnetica. L'induzione magnetica dipende non solo dall'intensità della corrente che passa attraverso un conduttore rettilineo o una bobina, ma anche dalle proprietà del mezzo in cui viene creato il campo magnetico. La grandezza che caratterizza le proprietà magnetiche di un mezzo è la permeabilità magnetica assoluta? UN. La sua unità di misura è l'henry al metro (1 H/m = 1 Ohm*s/m).
In un mezzo con maggiore permeabilità magnetica, una corrente elettrica di una certa intensità crea un campo magnetico con maggiore induzione. È stato accertato che la permeabilità magnetica dell'aria e di tutte le sostanze, ad eccezione dei materiali ferromagnetici (vedi § 18), ha all'incirca lo stesso valore della permeabilità magnetica del vuoto. La permeabilità magnetica assoluta del vuoto è chiamata costante magnetica, ? o = 4?*10 -7 H/m. La permeabilità magnetica dei materiali ferromagnetici è migliaia e addirittura decine di migliaia di volte maggiore della permeabilità magnetica delle sostanze non ferromagnetiche. Rapporto di permeabilità magnetica? e qualche sostanza alla permeabilità magnetica del vuoto? o è chiamata permeabilità magnetica relativa:

? = ? UN /? O (42)

Intensità del campo magnetico. Tensione E non dipende da proprietà magnetiche ambiente, ma tiene conto dell'influenza dell'intensità della corrente e della forma dei conduttori sull'intensità del campo magnetico in un dato punto dello spazio. L'induzione magnetica e la tensione sono legate dalla relazione

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

Di conseguenza, in un mezzo con permeabilità magnetica costante, l'induzione del campo magnetico è proporzionale alla sua intensità.
L'intensità del campo magnetico viene misurata in ampere per metro (A/m) o ampere per centimetro (A/cm).

Capiamo insieme cos'è un campo magnetico. Dopotutto, molte persone vivono in questo campo tutta la vita e non ci pensano nemmeno. È ora di sistemarlo!

Un campo magnetico

Un campo magnetico – tipo speciale questione. Si manifesta nell'azione su cariche elettriche in movimento e su corpi dotati di un proprio momento magnetico (magneti permanenti).

Importante: il campo magnetico non influisce sulle cariche stazionarie! Un campo magnetico viene creato anche dallo spostamento di cariche elettriche, o da un campo elettrico variabile nel tempo, o dai momenti magnetici degli elettroni negli atomi. Cioè, qualsiasi filo attraverso il quale scorre la corrente diventa anche un magnete!

Un corpo che ha un proprio campo magnetico.

Un magnete ha poli chiamati nord e sud. Le denominazioni "nord" e "sud" sono fornite solo per comodità (come "più" e "meno" nell'elettricità).

Il campo magnetico è rappresentato da linee elettriche magnetiche. Le linee di forza sono continue e chiuse e la loro direzione coincide sempre con la direzione di azione delle forze del campo. Se dei trucioli metallici sono sparsi attorno a un magnete permanente, le particelle metalliche mostreranno un’immagine chiara delle linee del campo magnetico che escono dal polo nord ed entrano nel polo sud. Caratteristica grafica di un campo magnetico - linee di forza.

Caratteristiche del campo magnetico

Le principali caratteristiche del campo magnetico sono induzione magnetica, flusso magnetico E permeabilità magnetica. Ma parliamo di tutto in ordine.

Notiamo subito che nel sistema sono fornite tutte le unità di misura SI.

Induzione magnetica B – vettore quantità fisica, che è la forza principale caratteristica del campo magnetico. Indicato con la lettera B . Unità di misura dell’induzione magnetica – Tesla (t).

L'induzione magnetica mostra quanto è forte il campo determinando la forza che esercita su una carica. Questa forza si chiama Forza di Lorentz.

Qui Q - carica, v - la sua velocità in un campo magnetico, B - induzione, F - Forza di Lorentz con cui il campo agisce sulla carica.

F– una quantità fisica pari al prodotto dell'induzione magnetica per l'area del circuito e il coseno tra il vettore di induzione e la normale al piano del circuito attraverso il quale passa il flusso. Il flusso magnetico è una caratteristica scalare di un campo magnetico.

Possiamo dire che il flusso magnetico caratterizza il numero di linee di induzione magnetica che penetrano in un'unità di area. Il flusso magnetico viene misurato Weberach (Wb).

Permeabilità magnetica– coefficiente che determina le proprietà magnetiche del mezzo. Uno dei parametri da cui dipende l'induzione magnetica di un campo è la permeabilità magnetica.

Il nostro pianeta è stato un enorme magnete per diversi miliardi di anni. L'induzione del campo magnetico terrestre varia a seconda delle coordinate. All'equatore è circa 3,1 volte 10 alla meno quinta potenza di Tesla. Inoltre, esistono anomalie magnetiche in cui il valore e la direzione del campo differiscono notevolmente dalle aree vicine. Alcune delle più grandi anomalie magnetiche del pianeta - Kursk E Anomalie magnetiche brasiliane.

L'origine del campo magnetico terrestre rimane ancora un mistero per gli scienziati. Si presume che la sorgente del campo sia il nucleo di metallo liquido della Terra. Il nucleo si sta muovendo, il che significa che la lega fusa di ferro-nichel si sta muovendo, e il movimento delle particelle cariche è la corrente elettrica che genera il campo magnetico. Il problema è che questa teoria ( geodinamo) non spiega come il campo viene mantenuto stabile.

La Terra è un enorme dipolo magnetico. I poli magnetici non coincidono con quelli geografici, pur essendo molto vicini. Inoltre, i poli magnetici della Terra si muovono. Il loro spostamento è stato registrato dal 1885. Ad esempio, negli ultimi cento anni, il polo magnetico nell'emisfero australe si è spostato di quasi 900 chilometri e ora si trova nell'Oceano Australe. Il polo dell'emisfero artico si sta muovendo attraverso l'Oceano Artico verso l'anomalia magnetica della Siberia orientale, la sua velocità di movimento (secondo i dati del 2004) era di circa 60 chilometri all'anno; Ora c'è un'accelerazione del movimento dei poli: in media, la velocità aumenta di 3 chilometri all'anno.

Qual è il significato del campo magnetico terrestre per noi? Innanzitutto il campo magnetico terrestre protegge il pianeta dai raggi cosmici e dal vento solare. Le particelle cariche provenienti dallo spazio profondo non cadono direttamente al suolo, ma vengono deviate da un magnete gigante e si muovono lungo le sue linee di forza. Pertanto, tutti gli esseri viventi sono protetti dalle radiazioni dannose.

Numerosi eventi si sono verificati nel corso della storia della Terra. inversioni(cambiamenti) dei poli magnetici. Inversione dei poli- questo è quando cambiano posto. Ultima volta questo fenomeno si è verificato circa 800mila anni fa, e in totale ci sono state più di 400 inversioni geomagnetiche nella storia della Terra. Alcuni scienziati ritengono che, data l'accelerazione osservata del movimento dei poli magnetici, ci si dovrebbe aspettare la prossima inversione dei poli nei prossimi duemila anni.

Fortunatamente, nel nostro secolo non è ancora previsto un cambio di polo. Ciò significa che puoi pensare a cose piacevoli e goderti la vita nel buon vecchio campo costante della Terra, considerando le proprietà e le caratteristiche fondamentali del campo magnetico. E affinché tu possa farlo, ci sono i nostri autori, ai quali puoi affidare con fiducia alcuni problemi educativi! e altri tipi di lavoro che puoi ordinare utilizzando il link.

L'uso diffuso dei campi magnetici nella vita di tutti i giorni, nella produzione e in ricerca scientifica. Basta citare dispositivi come generatori di corrente alternata, motori elettrici, relè, acceleratori di particelle e vari sensori. Diamo uno sguardo più da vicino a cos'è un campo magnetico e come si forma.

Cos'è un campo magnetico: definizione

Un campo magnetico è un campo di forza che agisce su particelle cariche in movimento. La dimensione del campo magnetico dipende dalla velocità della sua variazione. Secondo questa caratteristica si distinguono due tipi di campi magnetici: dinamico e gravitazionale.

Il campo magnetico gravitazionale nasce solo in prossimità delle particelle elementari e si forma in base alle caratteristiche della loro struttura. Le sorgenti di un campo magnetico dinamico sono cariche elettriche in movimento o corpi carichi, conduttori che trasportano corrente e sostanze magnetizzate.

Proprietà del campo magnetico

Il grande scienziato francese Andre Ampère riuscì a capire due proprietà fondamentali del campo magnetico:

1. La differenza principale tra un campo magnetico e un campo elettrico e la sua proprietà principale è che è relativo. Se prendi un corpo carico, lo lasci immobile in un sistema di riferimento e metti un ago magnetico nelle vicinanze, allora, come al solito, punterà verso nord. Cioè, non rileverà nessun campo diverso da quello terrestre. Se inizi a spostare questo corpo carico rispetto alla freccia, inizierà a ruotare - questo indica che quando il corpo carico si muove, oltre a quello elettrico si forma anche un campo magnetico. Pertanto, un campo magnetico appare se e solo se c'è una carica in movimento.
2. Un campo magnetico agisce su un'altra corrente elettrica. Quindi, può essere rilevato tracciando il movimento delle particelle cariche: in un campo magnetico devieranno, i conduttori con corrente si muoveranno, il telaio con corrente ruoterà, le sostanze magnetizzate si sposteranno. Qui dovremmo ricordare l'ago della bussola magnetica, solitamente colorato Colore blu, - dopo tutto, è solo un pezzo di ferro magnetizzato. È sempre rivolto a nord perché la Terra ha un campo magnetico. Tutto il nostro pianeta è un enorme magnete: al Polo Nord c'è la fascia magnetica sud, e al Polo geografico sud c'è il polo nord magnetico.

Inoltre, le proprietà del campo magnetico includono le seguenti caratteristiche:

1. L'intensità di un campo magnetico è descritta dall'induzione magnetica: questa è una quantità vettoriale che determina l'intensità con cui il campo magnetico influenza le cariche in movimento.
2. Il campo magnetico può essere di tipo costante e variabile. Il primo è generato da un campo elettrico che non varia nel tempo; anche l'induzione di tale campo è costante; Il secondo viene spesso generato utilizzando induttori alimentati da corrente alternata.
3. Il campo magnetico non può essere percepito dai sensi umani e viene registrato solo da appositi sensori.

Per comprendere quale sia la caratteristica di un campo magnetico è necessario definire molti fenomeni. Allo stesso tempo, è necessario ricordare in anticipo come e perché appare. Scopri qual è la forza caratteristica di un campo magnetico. È importante che tale campo possa verificarsi non solo nei magneti. A questo proposito non sarebbe male citare le caratteristiche del campo magnetico terrestre.

Emersione del campo

Per prima cosa dobbiamo descrivere l’emergere del campo. Quindi puoi descrivere il campo magnetico e le sue caratteristiche. Appare durante il movimento di particelle cariche. Può colpire in particolare i conduttori sotto tensione. L'interazione tra un campo magnetico e le cariche in movimento, ovvero i conduttori attraverso i quali scorre la corrente, avviene a causa di forze chiamate elettromagnetiche.

L'intensità o la forza caratteristica di un campo magnetico in un determinato punto spaziale viene determinata utilizzando l'induzione magnetica. Quest'ultimo è indicato con il simbolo B.

Rappresentazione grafica del campo

Il campo magnetico e le sue caratteristiche possono essere rappresentati in forma grafica utilizzando linee di induzione. Questa definizione si riferisce a linee le cui tangenti in qualsiasi punto coincideranno con la direzione del vettore di induzione magnetica.

Queste linee sono incluse nelle caratteristiche del campo magnetico e vengono utilizzate per determinarne la direzione e l'intensità. Maggiore è l'intensità del campo magnetico, maggiore sarà il numero di queste linee tracciate.

Cosa sono le linee magnetiche

Le linee magnetiche nei conduttori rettilinei percorsi da corrente hanno la forma di un cerchio concentrico, il cui centro si trova sull'asse di questo conduttore. La direzione delle linee magnetiche vicino ai conduttori che trasportano corrente è determinata dalla regola del succhiello, che suona così: se il succhiello è posizionato in modo tale da essere avvitato nel conduttore nella direzione della corrente, la direzione di rotazione della maniglia corrisponde alla direzione delle linee magnetiche.

In una bobina con corrente, anche la direzione del campo magnetico sarà determinata dalla regola del succhiello. È inoltre necessario ruotare la maniglia nella direzione della corrente nelle spire del solenoide. La direzione delle linee di induzione magnetica corrisponderà alla direzione movimento in avanti succhiello.

È la caratteristica principale di un campo magnetico.

Creato da una corrente, a parità di condizioni, il campo differirà nella sua intensità in ambienti diversi a causa delle diverse proprietà magnetiche di queste sostanze. Le proprietà magnetiche del mezzo sono caratterizzate da assoluta permeabilità magnetica. Si misura in henry per metro (g/m).

Le caratteristiche del campo magnetico includono l'assoluta permeabilità magnetica del vuoto, chiamata costante magnetica. Il valore che determina quante volte la permeabilità magnetica assoluta del mezzo differirà dalla costante è chiamato permeabilità magnetica relativa.

Permeabilità magnetica delle sostanze

Questa è una quantità adimensionale. Le sostanze con un valore di permeabilità inferiore a uno sono chiamate diamagnetiche. In queste sostanze il campo sarà più debole che nel vuoto. Queste proprietà sono presenti nell'idrogeno, nell'acqua, nel quarzo, nell'argento, ecc.

I mezzi con permeabilità magnetica superiore all'unità sono detti paramagnetici. In queste sostanze il campo sarà più forte che nel vuoto. Questi ambienti e sostanze includono aria, alluminio, ossigeno e platino.

Nel caso delle sostanze paramagnetiche e diamagnetiche, il valore della permeabilità magnetica non dipenderà dalla tensione del campo magnetizzante esterno. Ciò significa che la quantità è costante per una determinata sostanza.

I ferromagneti appartengono ad un gruppo speciale. Per queste sostanze, la permeabilità magnetica raggiungerà diverse migliaia o più. Queste sostanze, che hanno la proprietà di magnetizzarsi e di potenziare un campo magnetico, sono ampiamente utilizzate nell'ingegneria elettrica.

Intensità del campo

Per determinare le caratteristiche di un campo magnetico, è possibile utilizzare un valore chiamato intensità del campo magnetico insieme al vettore di induzione magnetica. Questo termine determina l'intensità del campo magnetico esterno. La direzione del campo magnetico in un mezzo con proprietà identiche in tutte le direzioni il vettore dell'intensità coinciderà con il vettore dell'induzione magnetica nel punto del campo.

La forza dei ferromagneti è spiegata dalla presenza in essi di piccole parti magnetizzate arbitrariamente, che possono essere rappresentate sotto forma di piccoli magneti.

Senza campo magnetico, una sostanza ferromagnetica potrebbe non avere proprietà magnetiche pronunciate, poiché i campi dei domini acquisiscono orientamenti diversi e il loro campo magnetico totale è zero.

Secondo la caratteristica principale del campo magnetico, se un ferromagnete viene posizionato in un campo magnetico esterno, ad esempio in una bobina con corrente, sotto l'influenza del campo esterno i domini gireranno nella direzione del campo esterno. Inoltre, il campo magnetico sulla bobina aumenterà e l'induzione magnetica aumenterà. Se il campo esterno è sufficientemente debole, si girerà solo una parte di tutti i domini, i cui campi magnetici sono vicini alla direzione del campo esterno. All'aumentare dell'intensità del campo esterno, aumenterà il numero di domini ruotati e, ad un certo valore della tensione del campo esterno, quasi tutte le parti verranno ruotate in modo che i campi magnetici siano posizionati nella direzione del campo esterno. Questo stato è chiamato saturazione magnetica.

Relazione tra induzione magnetica e tensione

La relazione tra l'induzione magnetica di una sostanza ferromagnetica e l'intensità del campo esterno può essere rappresentata utilizzando un grafico chiamato curva di magnetizzazione. Nel punto in cui il grafico della curva si piega, la velocità di aumento dell'induzione magnetica diminuisce. Dopo la flessione, dove la tensione raggiunge un certo valore, si verifica la saturazione e la curva si alza leggermente, assumendo gradualmente la forma di una linea retta. In quest'area l'induzione continua a crescere, ma piuttosto lentamente e solo a causa dell'aumento dell'intensità del campo esterno.

La dipendenza grafica dei dati dell'indicatore non è diretta, il che significa che il loro rapporto non è costante e la permeabilità magnetica del materiale non è un indicatore costante, ma dipende dal campo esterno.

Cambiamenti nelle proprietà magnetiche dei materiali

Quando l'intensità della corrente viene aumentata fino alla completa saturazione in una bobina con nucleo ferromagnetico e poi diminuita, la curva di magnetizzazione non coinciderà con la curva di smagnetizzazione. Con intensità zero, l'induzione magnetica non avrà lo stesso valore, ma acquisirà un certo indicatore chiamato induzione magnetica residua. La situazione in cui l'induzione magnetica resta indietro rispetto alla forza magnetizzante è chiamata isteresi.

Per smagnetizzare completamente il nucleo ferromagnetico nella bobina, è necessario fornire una corrente inversa, che creerà la tensione necessaria. Diverse sostanze ferromagnetiche richiedono un pezzo di diverse lunghezze. Più è grande, maggiore è la quantità di energia richiesta per la smagnetizzazione. Il valore al quale avviene la completa smagnetizzazione del materiale è chiamato forza coercitiva.

Con un ulteriore aumento della corrente nella bobina, l'induzione aumenterà nuovamente fino alla saturazione, ma con una diversa direzione delle linee magnetiche. Quando si smagnetizza nella direzione opposta, si otterrà un'induzione residua. Il fenomeno del magnetismo residuo viene utilizzato per creare magneti permanenti da sostanze con un alto indice di magnetismo residuo. I nuclei per macchine e dispositivi elettrici sono creati da sostanze che hanno la capacità di rimagnetizzarsi.

Regola della mano sinistra

La forza che agisce su un conduttore percorso da corrente ha una direzione determinata dalla regola della mano sinistra: quando il palmo della mano vergine è posizionato in modo tale che le linee magnetiche vi entrino e quattro dita sono estese nella direzione della corrente nel conduttore, piegato pollice indicherà la direzione della forza. Questa forza è perpendicolare al vettore di induzione e alla corrente.

Un conduttore percorso da corrente che si muove in un campo magnetico è considerato un prototipo di motore elettrico che cambia energia elettrica a meccanico.

Regola della mano destra

Quando un conduttore si muove in un campo magnetico, al suo interno viene indotta una forza elettromotrice, che ha un valore proporzionale all'induzione magnetica, alla lunghezza del conduttore interessato e alla velocità del suo movimento. Questa dipendenza è chiamata induzione elettromagnetica. Quando si determina la direzione della fem indotta in un conduttore, utilizzare la regola mano destra: quando la mano destra è posizionata come nell'esempio con la sinistra, le linee magnetiche entrano nel palmo e il pollice indica la direzione del movimento del conduttore, le dita estese indicheranno la direzione della FEM indotta. Muoversi in un flusso magnetico sotto l'influenza di un elemento esterno forza meccanica un conduttore è l'esempio più semplice di generatore elettrico in cui l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica.

Può essere formulato in modo diverso: in un circuito chiuso, viene indotta una forza elettromagnetica; con qualsiasi variazione del flusso magnetico coperto da questo circuito, la forza elettromagnetica nel circuito è numericamente uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico che copre questo circuito.

Questo modulo fornisce un indicatore medio di campi elettromagnetici e indica la dipendenza dei campi elettromagnetici non dal flusso magnetico, ma dalla velocità della sua variazione.

Legge di Lenz

È inoltre necessario ricordare la legge di Lenz: la corrente indotta quando cambia il campo magnetico che passa attraverso il circuito, il suo campo magnetico impedisce questo cambiamento. Se le spire di una bobina sono attraversate da flussi magnetici di diversa entità, la forza elettromagnetica indotta nell'intera bobina è uguale alla somma dell'EDE nelle diverse spire. La somma dei flussi magnetici delle diverse spire della bobina è chiamata flusso concatenato. L'unità di misura di questa grandezza, così come del flusso magnetico, è Weber.

Quando la corrente elettrica nel circuito cambia, cambia anche il flusso magnetico che crea. Allo stesso tempo, secondo la legge induzione elettromagnetica, all'interno del conduttore viene indotta una forza elettromagnetica. Sembra dovuto a un cambiamento di corrente nel conduttore, perché questo fenomeno si chiama autoinduzione e la fem indotta in un conduttore si chiama fem di autoinduzione.

Il collegamento del flusso e il flusso magnetico dipendono non solo dall'intensità della corrente, ma anche dalle dimensioni e dalla forma di un dato conduttore e dalla permeabilità magnetica della sostanza circostante.

Induttanza del conduttore

Il fattore di proporzionalità è chiamato induttanza del conduttore. Si riferisce alla capacità di un conduttore di creare un collegamento di flusso quando l'elettricità lo attraversa. Questo è uno dei parametri principali dei circuiti elettrici. Per alcuni circuiti, l'induttanza è un valore costante. Dipenderà dalle dimensioni del circuito, dalla sua configurazione e dalla permeabilità magnetica del mezzo. In questo caso, l'intensità della corrente nel circuito e il flusso magnetico non avranno importanza.

Le definizioni e i fenomeni di cui sopra forniscono una spiegazione di cosa sia un campo magnetico. Vengono inoltre fornite le principali caratteristiche del campo magnetico, con l'aiuto delle quali è possibile definire questo fenomeno.