Magnētiskais lauks jau sen ir radījis daudz jautājumu cilvēkos, bet pat tagad joprojām ir maz zināma parādība. Daudzi zinātnieki mēģināja izpētīt tā īpašības un īpašības, jo lauka izmantošanas priekšrocības un potenciāls bija nenoliedzami fakti.

Apskatīsim visu kārtībā. Tātad, kā darbojas un veidojas jebkurš magnētiskais lauks? Tieši tā, no elektriskās strāvas. Un strāva, saskaņā ar fizikas mācību grāmatām, ir lādētu daļiņu virziena plūsma, vai ne? Tātad, kad strāva iet caur jebkuru vadītāju, ap to sāk darboties noteikta veida viela - magnētiskais lauks. Magnētisko lauku var radīt lādētu daļiņu strāva vai elektronu magnētiskie momenti atomos. Tagad šim laukam un matērijai ir enerģija, mēs to redzam elektromagnētiskos spēkos, kas var ietekmēt strāvu un tās lādiņus. Magnētiskais lauks sāk ietekmēt lādēto daļiņu plūsmu, un tās maina sākotnējo kustības virzienu perpendikulāri pašam laukam.

Magnētisko lauku var saukt arī par elektrodinamisku, jo tas veidojas kustīgu daļiņu tuvumā un ietekmē tikai kustīgās daļiņas. Nu, tas ir dinamisks, jo tam ir īpaša struktūra rotējošajos bionos kosmosa reģionā. Parasts kustīgs elektriskais lādiņš var likt tiem griezties un kustēties. Bioni pārraida visas iespējamās mijiedarbības šajā kosmosa reģionā. Tāpēc kustīgs lādiņš piesaista vienu polu no visiem bioniem un liek tiem griezties. Tikai viņš var viņus izvest no miera stāvokļa, nekas cits, jo citi spēki nespēs viņus ietekmēt.

Elektriskajā laukā ir uzlādētas daļiņas, kas pārvietojas ļoti ātri un spēj nobraukt 300 000 km tikai sekundē. Gaismai ir vienāds ātrums. Magnētiskais lauks nevar pastāvēt bez elektriskā lādiņa. Tas nozīmē, ka daļiņas ir neticami cieši saistītas viena ar otru un pastāv kopējā elektromagnētiskajā laukā. Tas ir, ja ir kādas izmaiņas magnētiskajā laukā, tad izmaiņas būs arī elektriskajā. Arī šis likums ir pretējs.

Mēs šeit daudz runājam par magnētisko lauku, bet kā mēs to varam iedomāties? Mēs to nevaram redzēt ar cilvēka neapbruņotu aci. Turklāt neticami ātrās lauka izplatīšanās dēļ mums nav laika to noteikt, izmantojot dažādas ierīces. Bet, lai kaut ko pētītu, jums par to ir jābūt vismaz kaut kādai idejai. Arī diagrammās bieži ir nepieciešams attēlot magnētisko lauku. Lai to būtu vieglāk saprast, tiek novilktas nosacījuma lauka līnijas. No kurienes viņi tos dabūja? Tie tika izgudroti kāda iemesla dēļ.

Mēģināsim saskatīt magnētisko lauku, izmantojot nelielas metāla vīles un parastu magnētu. Lejam šīs zāģu skaidas uz līdzenas virsmas un liksim lietā magnētiskais lauks. Tad mēs redzēsim, ka tie pārvietosies, griezīsies un sarindosies pēc raksta vai raksta. Iegūtais attēls parādīs aptuveno spēku ietekmi magnētiskajā laukā. Visi spēki un attiecīgi spēka līnijas šajā vietā ir nepārtrauktas un slēgtas.

Magnētiskajai adatai ir līdzīgas īpašības un īpašības kā kompasam, un to izmanto, lai noteiktu spēka līniju virzienu. Ja tas iekrīt magnētiskā lauka darbības zonā, mēs varam redzēt spēku darbības virzienu no tā ziemeļpola. Tad izcelsim vairākus secinājumus no šejienes: parasta pastāvīgā magnēta augšdaļa, no kuras izplūst spēka līnijas, ir apzīmēta par magnēta ziemeļpolu. Savukārt dienvidu pols apzīmē punktu, kur spēki ir slēgti. Nu, spēka līnijas magnēta iekšpusē diagrammā nav izceltas.

Magnētiskajam laukam, tā īpašībām un raksturlielumiem ir diezgan plašs pielietojums, jo daudzās problēmās tas ir jāņem vērā un jāpēta. Šī ir vissvarīgākā parādība fizikas zinātnē. Ar to ir nesaraujami saistītas sarežģītākas lietas, piemēram, magnētiskā caurlaidība un indukcija. Lai izskaidrotu visus magnētiskā lauka parādīšanās iemeslus, mums jāpaļaujas uz reāliem zinātniskiem faktiem un apstiprinājumu. Pretējā gadījumā sarežģītākās problēmās nepareiza pieeja var pārkāpt teorijas integritāti.

Tagad sniegsim piemērus. Mēs visi zinām savu planētu. Teiksiet, ka tai nav magnētiskā lauka? Jums var būt taisnība, taču zinātnieki saka, ka procesi un mijiedarbība Zemes kodolā rada milzīgu magnētisko lauku, kas stiepjas tūkstošiem kilometru. Bet jebkurā magnētiskajā laukā ir jābūt tā poliem. Un tie pastāv, tikai atrodas nedaudz tālāk no ģeogrāfiskā pola. Kā mēs to jūtam? Piemēram, putni ir attīstījuši navigācijas spējas, un tie orientējas, jo īpaši, izmantojot magnētisko lauku. Tā nu ar viņa palīdzību zosis droši nonāk Lapzemē. Šo fenomenu izmanto arī īpašas navigācijas ierīces.

Magnētiskais lauks un tā īpašības. Kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, a magnētiskais lauks. Magnētiskais lauks pārstāv vienu no matērijas veidiem. Tam ir enerģija, kas izpaužas elektromagnētisko spēku veidā, kas iedarbojas uz atsevišķām kustīgajām daļām. elektriskie lādiņi(elektroni un joni) un to plūsmas, t.i., elektriskā strāva. Elektromagnētisko spēku ietekmē kustīgās lādētās daļiņas novirzās no sākotnējā ceļa virzienā, kas ir perpendikulārs laukam (34. att.). Magnētiskais lauks veidojas tikai ap kustīgiem elektriskiem lādiņiem, un tā darbība attiecas arī tikai uz kustīgiem lādiņiem. Magnētiskie un elektriskie lauki nedalāmi un kopā veido vienotu elektromagnētiskais lauks. Jebkuras izmaiņas elektriskais lauks noved pie magnētiskā lauka parādīšanās un, gluži pretēji, jebkuras izmaiņas magnētiskajā laukā pavada elektriskā lauka parādīšanās. Elektromagnētiskais lauks izplatās ar gaismas ātrumu, t.i., 300 000 km/s.

Magnētiskā lauka grafiskais attēlojums. Grafiski magnētiskais lauks tiek attēlots ar magnētiskām spēka līnijām, kuras novilktas tā, lai lauka līnijas virziens katrā lauka punktā sakristu ar lauka spēku virzienu; magnētiskā lauka līnijas vienmēr ir nepārtrauktas un slēgtas. Magnētiskā lauka virzienu katrā punktā var noteikt, izmantojot magnētisko adatu. Bultas ziemeļpols vienmēr ir iestatīts lauka spēku virzienā. Pastāvīgā magnēta gals, no kura izplūst lauka līnijas (35. att., a), tiek uzskatīts par ziemeļpolu, bet pretējais gals, kurā lauka līnijas ieiet, ir dienvidu pols (lauka līnijas, kas iet lauka līnijas iekšpusē). magnēts nav parādīts). Lauka līniju sadalījumu starp plakana magnēta poliem var noteikt, izmantojot tērauda vīles, kas uzkaisītas uz poliem novietotas papīra loksnes (35. att., b). Magnētiskais lauks gaisa spraugā starp diviem paralēliem pastāvīgā magnēta pretējiem poliem raksturojas ar vienmērīgu magnētisko spēka līniju sadalījumu (36. att.) (lauka līnijas, kas iet magnēta iekšpusē, nav attēlotas).

Rīsi. 37. Magnētiskā plūsma, kas iekļūst spolē, kad tās pozīcijas ir perpendikulāras (a) un slīpas (b) attiecībā pret magnētisko spēka līniju virzienu.

Lai iegūtu vizuālāku magnētiskā lauka attēlojumu, lauka līnijas tiek novietotas retāk vai blīvāk. Tajās vietās, kur magnētiskais lauks ir spēcīgāks, lauka līnijas atrodas tuvāk viena otrai, un vietās, kur tas ir vājāks, tās atrodas tālāk viena no otras. Spēka līnijas nekur nekrustojas.

Daudzos gadījumos ir ērti uzskatīt magnētiskās spēka līnijas par dažiem elastīgiem izstieptiem pavedieniem, kuriem ir tendence sarauties un arī atgrūst viens otru (kuriem ir savstarpēja sānu vilce). Šī mehāniskā spēka līniju koncepcija ļauj skaidri izskaidrot elektromagnētisko spēku rašanos magnētiskā lauka un vadītāja mijiedarbības laikā ar strāvu, kā arī diviem magnētiskajiem laukiem.

Galvenās magnētiskā lauka īpašības ir magnētiskā indukcija, magnētiskā plūsma, magnētiskā caurlaidība un magnētiskā lauka stiprums.

Magnētiskā indukcija un magnētiskā plūsma. Magnētiskā lauka intensitāti, t.i., tā spēju radīt darbu, nosaka lielums, ko sauc par magnētisko indukciju. Jo spēcīgāks ir pastāvīgā magnēta vai elektromagnēta radītais magnētiskais lauks, jo lielāka ir tā indukcija. Magnētisko indukciju B var raksturot ar magnētiskā lauka līniju blīvumu, t.i., lauka līniju skaitu, kas iet caur 1 m 2 vai 1 cm 2 laukumu, kas atrodas perpendikulāri magnētiskajam laukam. Ir viendabīgi un nehomogēni magnētiskie lauki. Vienmērīgā magnētiskajā laukā magnētiskajai indukcijai katrā lauka punktā ir vienāda vērtība un virziens. Lauku gaisa spraugā starp magnēta vai elektromagnēta pretējiem poliem (sk. 36. att.) var uzskatīt par viendabīgu kādā attālumā no tā malām. Tiek noteikta magnētiskā plūsma Ф, kas iet caur jebkuru virsmu kopējais skaits magnētiskās spēka līnijas, kas iekļūst šajā virsmā, piemēram, spole 1 (37. att., a), tāpēc vienmērīgā magnētiskajā laukā

F = BS (40)

kur S ir tās virsmas šķērsgriezuma laukums, caur kuru iet magnētiskā lauka līnijas. No tā izriet, ka šādā laukā magnētiskā indukcija ir vienāda ar plūsmu, kas dalīta ar šķērsgriezuma laukumu S:

B = F/S (41)

Ja kāda virsma atrodas slīpi attiecībā pret magnētiskā lauka līniju virzienu (37. att., b), tad tajā iekļūstošā plūsma būs mazāka nekā tad, ja tā ir perpendikulāra savai pozīcijai, t.i., Ф 2 būs mazāka par Ф 1 .

SI mērvienību sistēmā magnētisko plūsmu mēra veberos (Wb), šīs vienības izmērs ir V*s (volt-sekunde). Magnētisko indukciju SI vienībās mēra teslās (T); 1 T = 1 Wb/m2.

Magnētiskā caurlaidība. Magnētiskā indukcija ir atkarīga ne tikai no strāvas stipruma, kas iet caur taisnu vadītāju vai spoli, bet arī no vides īpašībām, kurā tiek izveidots magnētiskais lauks. Daudzums, kas raksturo vides magnētiskās īpašības, ir absolūtā magnētiskā caurlaidība? A. Tās mērvienība ir henrijs uz metru (1 H/m = 1 oms*s/m).
Vidē ar lielāku magnētisko caurlaidību noteikta stipruma elektriskā strāva rada magnētisko lauku ar lielāku indukciju. Ir konstatēts, ka gaisa un visu vielu magnētiskajai caurlaidībai, izņemot feromagnētiskos materiālus (skat. § 18), ir aptuveni tāda pati vērtība kā vakuuma magnētiskajai caurlaidībai. Vakuuma absolūto magnētisko caurlaidību sauc par magnētisko konstanti, ? o = 4?*10 -7 H/m. Feromagnētisko materiālu magnētiskā caurlaidība ir tūkstošiem un pat desmitiem tūkstošu reižu lielāka nekā neferomagnētisko vielu magnētiskā caurlaidība. Magnētiskās caurlaidības attiecība? un kāda viela vakuuma magnētiskajai caurlaidībai? o sauc par relatīvo magnētisko caurlaidību:

? = ? A /? O (42)

Magnētiskā lauka stiprums. Spriedze Un nav atkarīgs no magnētiskās īpašības vide, bet ņem vērā strāvas stipruma un vadītāju formas ietekmi uz magnētiskā lauka intensitāti noteiktā telpas punktā. Magnētiskā indukcija un spriegums ir saistīti ar attiecību

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

Līdz ar to vidē ar nemainīgu magnētisko caurlaidību magnētiskā lauka indukcija ir proporcionāla tās stiprumam.
Magnētiskā lauka stiprumu mēra ampēros uz metru (A/m) vai ampēros uz centimetru (A/cm).

Sapratīsim kopā, kas ir magnētiskais lauks. Galu galā daudzi cilvēki šajā jomā dzīvo visu savu dzīvi un pat nedomā par to. Ir pienācis laiks to labot!

Magnētiskais lauks

Magnētiskais lauks – īpašs veids jautājums. Tas izpaužas iedarbībā uz kustīgiem elektriskiem lādiņiem un ķermeņiem, kuriem ir savs magnētiskais moments (pastāvīgie magnēti).

Svarīgi: magnētiskais lauks neietekmē stacionāros lādiņus! Magnētisko lauku rada arī kustīgi elektriskie lādiņi vai laikā mainīgs elektriskais lauks, vai elektronu magnētiskie momenti atomos. Tas ir, jebkurš vads, pa kuru plūst strāva, arī kļūst par magnētu!

Ķermenis, kuram ir savs magnētiskais lauks.

Magnētam ir stabi, ko sauc par ziemeļiem un dienvidiem. Apzīmējumi "ziemeļi" un "dienvidi" ir doti tikai ērtības labad (piemēram, "plus" un "mīnus" elektrībā).

Magnētiskais lauks ir attēlots ar magnētiskās elektropārvades līnijas. Spēka līnijas ir nepārtrauktas un slēgtas, un to virziens vienmēr sakrīt ar lauka spēku darbības virzienu. Ja metāla skaidas ir izkaisītas ap pastāvīgo magnētu, metāla daļiņas parādīs skaidru priekšstatu par magnētiskā lauka līnijām, kas iziet no ziemeļpola un ieiet dienvidu polā. Magnētiskā lauka grafiskais raksturlielums - spēka līnijas.

Magnētiskā lauka raksturojums

Magnētiskā lauka galvenie raksturlielumi ir magnētiskā indukcija, magnētiskā plūsma Un magnētiskā caurlaidība. Bet parunāsim par visu pēc kārtas.

Uzreiz atzīmēsim, ka sistēmā ir dotas visas mērvienības SI.

Magnētiskā indukcija B - vektors fiziskais daudzums, kas ir galvenais magnētiskajam laukam raksturīgais spēks. Apzīmēts ar burtu B . Magnētiskās indukcijas mērvienība - Tesla (T).

Magnētiskā indukcija parāda, cik spēcīgs ir lauks, nosakot spēku, ko tas iedarbojas uz lādiņu. Šo spēku sauc Lorenca spēks.

Šeit q - uzlāde, v - tā ātrums magnētiskajā laukā, B - indukcija, F - Lorenca spēks, ar kādu lauks iedarbojas uz lādiņu.

F- fiziskais lielums, kas vienāds ar magnētiskās indukcijas reizinājumu ar ķēdes laukumu un kosinusu starp indukcijas vektoru un normālu ķēdes plaknei, caur kuru iet plūsma. Magnētiskā plūsma ir magnētiskā lauka skalārais raksturlielums.

Var teikt, ka magnētiskā plūsma raksturo magnētiskās indukcijas līniju skaitu, kas iekļūst laukuma vienībā. Magnētiskā plūsma tiek mērīta collās Vēberaha (Wb).

Magnētiskā caurlaidība– koeficients, kas nosaka vides magnētiskās īpašības. Viens no parametriem, no kura ir atkarīga lauka magnētiskā indukcija, ir magnētiskā caurlaidība.

Mūsu planēta vairākus miljardus gadu ir bijusi milzīgs magnēts. Zemes magnētiskā lauka indukcija mainās atkarībā no koordinātām. Pie ekvatora tas ir aptuveni 3,1 reizi 10 līdz mīnus piektajai Teslas pakāpei. Turklāt ir magnētiskas anomālijas, kurās lauka vērtība un virziens būtiski atšķiras no kaimiņu apgabaliem. Dažas no lielākajām magnētiskajām anomālijām uz planētas - Kurska Un Brazīlijas magnētiskās anomālijas.

Zemes magnētiskā lauka izcelsme zinātniekiem joprojām ir noslēpums. Tiek pieņemts, ka lauka avots ir Zemes šķidrā metāla kodols. Kodols kustas, kas nozīmē, ka kustās izkausētais dzelzs-niķeļa sakausējums, un uzlādēto daļiņu kustība ir elektriskā strāva, kas ģenerē magnētisko lauku. Problēma ir tāda, ka šī teorija ( ģeodinamo) nepaskaidro, kā lauks tiek uzturēts stabils.

Zeme ir milzīgs magnētiskais dipols. Magnētiskie stabi nesakrīt ar ģeogrāfiskajiem, lai gan tie atrodas tiešā tuvumā. Turklāt Zemes magnētiskie stabi pārvietojas. To pārvietošanās ir reģistrēta kopš 1885. gada. Piemēram, pēdējo simts gadu laikā magnētiskais pols dienvidu puslodē ir nobīdījies gandrīz 900 kilometrus un tagad atrodas Dienvidu okeānā. Arktikas puslodes pols virzās caur Ziemeļu Ledus okeānu uz Austrumsibīrijas magnētisko anomāliju, tā kustības ātrums (pēc 2004. gada datiem) bija aptuveni 60 kilometri gadā. Tagad ir vērojams stabu kustības paātrinājums – vidēji gadā ātrums pieaug par 3 kilometriem.

Kāda nozīme mums ir Zemes magnētiskajam laukam? Pirmkārt, Zemes magnētiskais lauks aizsargā planētu no kosmiskajiem stariem un saules vēja. Uzlādētās daļiņas no dziļā kosmosa nenokrīt tieši zemē, bet tiek novirzītas ar milzu magnētu un kustas pa tā spēka līnijām. Tādējādi visas dzīvās būtnes ir aizsargātas pret kaitīgo starojumu.

Zemes vēstures gaitā ir notikuši vairāki notikumi. inversijas magnētisko polu (izmaiņas). Polu inversija- tas ir tad, kad viņi mainās vietām. Pēdējo reizišī parādība notika pirms aptuveni 800 tūkstošiem gadu, un kopumā Zemes vēsturē bijušas vairāk nekā 400 ģeomagnētisko inversiju.Daži zinātnieki uzskata, ka, ņemot vērā novēroto magnētisko polu kustības paātrinājumu, jārēķinās ar nākamo polu inversiju. tuvāko pāris tūkstošu gadu laikā.

Par laimi, mūsu gadsimtā polu maiņa vēl nav gaidāma. Tas nozīmē, ka jūs varat domāt par patīkamām lietām un baudīt dzīvi vecajā labajā pastāvīgajā Zemes laukā, ņemot vērā magnētiskā lauka pamatīpašības un īpašības. Un, lai jūs to varētu izdarīt, ir mūsu autori, kuriem jūs varat droši uzticēt dažas izglītības problēmas! un cita veida darbus varat pasūtīt, izmantojot saiti.

Plaša magnētisko lauku izmantošana ikdienas dzīvē, ražošanā un iekštelpās zinātniskie pētījumi. Pietiek nosaukt tādas ierīces kā maiņstrāvas ģeneratorus, elektromotorus, relejus, daļiņu paātrinātājus un dažādus sensorus. Sīkāk apskatīsim, kas ir magnētiskais lauks un kā tas veidojas.

Kas ir magnētiskais lauks - definīcija

Magnētiskais lauks ir spēka lauks, kas iedarbojas uz kustīgām lādētām daļiņām. Magnētiskā lauka lielums ir atkarīgs no tā izmaiņu ātruma. Saskaņā ar šo pazīmi izšķir divu veidu magnētiskos laukus: dinamisko un gravitācijas lauku.

Gravitācijas magnētiskais lauks rodas tikai elementārdaļiņu tuvumā un veidojas atkarībā no to struktūras iezīmēm. Dinamiskā magnētiskā lauka avoti ir kustīgi elektriskie lādiņi vai uzlādēti ķermeņi, strāvu nesošie vadītāji un magnetizētas vielas.

Magnētiskā lauka īpašības

Lielajam franču zinātniekam Andrē Ampēram izdevās noskaidrot divas magnētiskā lauka pamatīpašības:

1. Galvenā atšķirība starp magnētisko lauku un elektrisko lauku un tā galvenā īpašība ir tā, ka tas ir relatīvs. Ja paņemat uzlādētu ķermeni, atstājat to nekustīgu kādā atskaites sistēmā un novietojat tuvumā magnētisko adatu, tad tas, kā parasti, rādīs uz ziemeļiem. Tas nozīmē, ka tas neatklās nevienu citu lauku, izņemot Zemes. Ja jūs sākat pārvietot šo uzlādēto ķermeni attiecībā pret bultiņu, tas sāks griezties - tas norāda, ka, pārvietojoties uzlādētajam ķermenim, papildus elektriskajam rodas arī magnētiskais lauks. Tādējādi magnētiskais lauks parādās tad un tikai tad, ja ir kustīgs lādiņš.
2. Magnētiskais lauks iedarbojas uz citu elektrisko strāvu. Tātad, to var noteikt, izsekojot lādētu daļiņu kustībai - magnētiskajā laukā tās novirzīsies, virzīsies vadītāji ar strāvu, rāmis ar strāvu griezīsies, magnetizētās vielas nobīdīsies. Šeit mums vajadzētu atgādināt magnētiskā kompasa adatu, parasti krāsainu Zilā krāsa, - galu galā tas ir tikai magnetizēta dzelzs gabals. Tā vienmēr ir vērsta uz ziemeļiem, jo ​​Zemei ir magnētiskais lauks. Visa mūsu planēta ir milzīgs magnēts: ziemeļpolā ir dienvidu magnētiskā josta, bet dienvidu ģeogrāfiskajā polā ir ziemeļu magnētiskais pols.

Turklāt magnētiskā lauka īpašības ietver šādas īpašības:

1. Magnētiskā lauka stiprumu raksturo magnētiskā indukcija - tas ir vektora lielums, kas nosaka stiprumu, ar kādu magnētiskais lauks ietekmē kustīgos lādiņus.
2. Magnētiskais lauks var būt nemainīgs un mainīgs. Pirmo ģenerē elektriskais lauks, kas nemainās laikā, arī šāda lauka indukcija ir nemainīga. Otro visbiežāk ģenerē, izmantojot induktorus, kas tiek darbināti ar maiņstrāvu.
3. Magnētiskais lauks nav uztverams ar cilvēka maņām un tiek reģistrēts tikai ar īpašiem sensoriem.

Lai saprastu, kas ir magnētiskā lauka īpašība, ir jādefinē daudzas parādības. Tajā pašā laikā jums iepriekš jāatceras, kā un kāpēc tas parādās. Uzziniet, kāds ir magnētiskā lauka stipruma raksturlielums. Ir svarīgi, lai šāds lauks varētu rasties ne tikai magnētos. Šajā sakarā nenāktu par ļaunu pieminēt zemes magnētiskā lauka īpašības.

Lauka parādīšanās

Vispirms jāapraksta lauka rašanās. Tad jūs varat aprakstīt magnētisko lauku un tā īpašības. Tas parādās lādētu daļiņu kustības laikā. Īpaši var ietekmēt strāvas vadītājus. Mijiedarbība starp magnētisko lauku un kustīgiem lādiņiem vai vadītājiem, caur kuriem plūst strāva, notiek spēku, ko sauc par elektromagnētiskiem, dēļ.

Magnētiskā lauka intensitāti vai stiprumu noteiktā telpiskā punktā nosaka, izmantojot magnētisko indukciju. Pēdējais ir apzīmēts ar simbolu B.

Lauka grafiskais attēlojums

Magnētisko lauku un tā raksturlielumus var attēlot grafiskā formā, izmantojot indukcijas līnijas. Šī definīcija attiecas uz līnijām, kuru pieskares jebkurā punktā sakritīs ar magnētiskās indukcijas vektora virzienu.

Šīs līnijas ir iekļautas magnētiskā lauka raksturlielumos un tiek izmantotas, lai noteiktu tā virzienu un intensitāti. Jo lielāka ir magnētiskā lauka intensitāte, jo vairāk šo līniju tiks novilktas.

Kas ir magnētiskās līnijas

Magnētiskām līnijām taisnos strāvu nesošos vadītājos ir koncentriska apļa forma, kura centrs atrodas uz dotā vadītāja ass. Magnētisko līniju virzienu pie strāvu nesošiem vadītājiem nosaka spārna noteikums, kas izklausās šādi: ja karkass ir novietots tā, lai tas būtu ieskrūvēts vadītājā strāvas virzienā, tad roktura griešanās virziens. atbilst magnētisko līniju virzienam.

Spolē ar strāvu magnētiskā lauka virzienu noteiks arī karkasa noteikums. Ir nepieciešams arī pagriezt rokturi strāvas virzienā solenoīda pagriezienos. Magnētiskās indukcijas līniju virziens atbildīs virzienam kustība uz priekšu karkass.

Tā ir galvenā magnētiskā lauka īpašība.

Izveidots ar vienu strāvu, vienādos apstākļos lauks atšķirsies pēc tā intensitātes dažādas videsšo vielu atšķirīgo magnētisko īpašību dēļ. Vides magnētiskās īpašības raksturo absolūta magnētiskā caurlaidība. To mēra henrī uz metru (g/m).

Magnētiskā lauka raksturlielumi ietver vakuuma absolūto magnētisko caurlaidību, ko sauc par magnētisko konstanti. Vērtību, kas nosaka, cik reižu vides absolūtā magnētiskā caurlaidība atšķirsies no konstantes, sauc par relatīvo magnētisko caurlaidību.

Vielu magnētiskā caurlaidība

Tas ir bezizmēra lielums. Vielas, kuru caurlaidības vērtība ir mazāka par vienu, sauc par diamagnētiskām. Šajās vielās lauks būs vājāks nekā vakuumā. Šīs īpašības piemīt ūdeņradim, ūdenim, kvarcam, sudrabam utt.

Mediju, kuru magnētiskā caurlaidība pārsniedz vienību, sauc par paramagnētiskiem. Šajās vielās lauks būs spēcīgāks nekā vakuumā. Šīs vides un vielas ietver gaisu, alumīniju, skābekli un platīnu.

Paramagnētisko un diamagnētisko vielu gadījumā magnētiskās caurlaidības vērtība nebūs atkarīga no ārējā magnetizējošā lauka sprieguma. Tas nozīmē, ka noteiktai vielai daudzums ir nemainīgs.

Īpašā grupā ietilpst feromagnēti. Šīm vielām magnētiskā caurlaidība sasniegs vairākus tūkstošus vai vairāk. Šīs vielas, kurām piemīt īpašība būt magnetizētām un uzlabot magnētisko lauku, tiek plaši izmantotas elektrotehnikā.

Lauka stiprums

Lai noteiktu magnētiskā lauka raksturlielumus, kopā ar magnētiskās indukcijas vektoru var izmantot vērtību, ko sauc par magnētiskā lauka stiprumu. Šis termins nosaka ārējā magnētiskā lauka intensitāti. Magnētiskā lauka virziens vidē ar identiskas īpašības visos virzienos intensitātes vektors sakritīs ar magnētiskās indukcijas vektoru lauka punktā.

Feromagnētu stiprums ir izskaidrojams ar to, ka tajos ir patvaļīgi magnetizētas mazas detaļas, kuras var attēlot mazu magnētu veidā.

Ja nav magnētiskā lauka, feromagnētiskai vielai var nebūt izteiktas magnētiskās īpašības, jo domēnu lauki iegūst dažādu orientāciju, un to kopējais magnētiskais lauks ir nulle.

Saskaņā ar magnētiskā lauka galveno raksturlielumu, ja feromagnētu ievieto ārējā magnētiskajā laukā, piemēram, spolē ar strāvu, tad ārējā lauka ietekmē domēni pagriezīsies ārējā lauka virzienā. Turklāt palielināsies magnētiskais lauks pie spoles un palielināsies magnētiskā indukcija. Ja ārējais lauks ir pietiekami vājš, tad apgāzīsies tikai daļa no visiem domēniem, kuru magnētiskie lauki ir tuvu ārējā lauka virzienam. Palielinoties ārējā lauka stiprumam, palielināsies pagriezto domēnu skaits, un pie noteiktas ārējā lauka sprieguma vērtības gandrīz visas daļas tiks pagrieztas tā, lai magnētiskie lauki atrastos ārējā lauka virzienā. Šo stāvokli sauc par magnētisko piesātinājumu.

Magnētiskās indukcijas un spriedzes saistība

Sakarību starp feromagnētiskās vielas magnētisko indukciju un ārējā lauka intensitāti var attēlot, izmantojot grafiku, ko sauc par magnetizācijas līkni. Punktā, kur līknes grafiks saliecas, magnētiskās indukcijas pieauguma ātrums samazinās. Pēc lieces, kur spriegums sasniedz noteiktu vērtību, notiek piesātinājums, un līkne nedaudz paceļas, pakāpeniski iegūstot taisnas līnijas formu. Šajā jomā indukcija joprojām pieaug, bet diezgan lēni un tikai ārējā lauka intensitātes palielināšanās dēļ.

Indikatora datu grafiskā atkarība nav tieša, kas nozīmē, ka to attiecība nav nemainīga, un materiāla magnētiskā caurlaidība nav nemainīgs rādītājs, bet ir atkarīga no ārējā lauka.

Materiālu magnētisko īpašību izmaiņas

Ja strāvas stiprums tiek palielināts līdz pilnīgam piesātinājumam spolē ar feromagnētisko serdi un pēc tam samazināts, magnetizācijas līkne nesakritīs ar demagnetizācijas līkni. Ar nulles intensitāti magnētiskajai indukcijai nebūs tāda pati vērtība, bet tā iegūs noteiktu indikatoru, ko sauc par atlikušo magnētisko indukciju. Situāciju, kad magnētiskā indukcija atpaliek no magnetizējošā spēka, sauc par histerēzi.

Lai pilnībā demagnetizētu feromagnētisko serdi spolē, ir jādod reversā strāva, kas radīs nepieciešamo spriegumu. Dažādām feromagnētiskām vielām ir nepieciešams dažāda garuma gabals. Jo lielāks tas ir, jo lielāks ir demagnetizācijai nepieciešamais enerģijas daudzums. Vērtību, pie kuras notiek pilnīga materiāla demagnetizācija, sauc par piespiedu spēku.

Turpinot palielināt strāvu spolē, indukcija atkal palielināsies līdz piesātinājumam, bet ar atšķirīgu magnētisko līniju virzienu. Demagnetizējot pretējā virzienā, tiks iegūta atlikušā indukcija. Atlikušā magnētisma fenomenu izmanto, veidojot pastāvīgos magnētus no vielām ar augstu atlikušā magnētisma indeksu. Elektromašīnu un ierīču serdeņi tiek veidoti no vielām, kurām piemīt spēja atkārtoti magnetizēties.

Kreisās rokas noteikums

Spēkam, kas ietekmē strāvu nesošo vadītāju, ir virziens, ko nosaka kreisās rokas noteikums: kad jaunavas rokas plauksta ir novietota tā, lai tajā iekļūtu magnētiskās līnijas, un četri pirksti ir izstiepti strāvas virzienā. diriģentā, saliekts īkšķis norādīs spēka virzienu. Šis spēks ir perpendikulārs indukcijas vektoram un strāvai.

Strāvu nesošais vadītājs, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, tiek uzskatīts par elektromotora prototipu, kas mainās elektriskā enerģija uz mehānisku.

Labās rokas noteikums

Kad vadītājs pārvietojas magnētiskajā laukā, tajā tiek inducēts elektromotora spēks, kura vērtība ir proporcionāla magnētiskajai indukcijai, iesaistītā vadītāja garumam un tā kustības ātrumam. Šo atkarību sauc par elektromagnētisko indukciju. Nosakot inducētās emf virzienu vadītājā, izmantojiet noteikumu labā roka: kad labā roka ir novietota tādā pašā veidā kā piemērā ar kreiso, magnētiskās līnijas ieiet plaukstā, un īkšķis norāda vadītāja kustības virzienu, izstieptie pirksti norāda inducētās EML virzienu. Pārvietošanās magnētiskajā plūsmā ārējās ietekmes ietekmē mehāniskais spēks vadītājs ir vienkāršākais elektriskā ģeneratora piemērs, kurā mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju.

To var formulēt dažādi: slēgtā cilpā tiek inducēts EML; ar jebkādām izmaiņām magnētiskajā plūsmā, ko aptver šī cilpa, EML cilpā ir skaitliski vienāds ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu, kas aptver šo cilpu.

Šī forma nodrošina vidējo EML indikatoru un norāda EML atkarību nevis no magnētiskās plūsmas, bet gan no tās izmaiņu ātruma.

Lenca likums

Jums arī jāatceras Lenca likums: strāva, kas inducēta, mainoties magnētiskajam laukam, kas iet caur ķēdi, tās magnētiskais lauks novērš šīs izmaiņas. Ja spoles pagriezienus caurauž dažāda lieluma magnētiskās plūsmas, tad visā spolē inducētais EML ir vienāds ar EDE summu dažādos pagriezienos. Dažādu spoles pagriezienu magnētisko plūsmu summu sauc par plūsmas saiti. Šī daudzuma, kā arī magnētiskās plūsmas mērvienība ir Vēbers.

Kad ķēdē mainās elektriskā strāva, mainās arī tās radītā magnētiskā plūsma. Tajā pašā laikā saskaņā ar likumu elektromagnētiskā indukcija, vadītāja iekšpusē tiek inducēts EML. Tas parādās strāvas maiņas dēļ vadītājā, jo šī parādība sauc par pašindukciju, un vadītājā inducēto emf sauc par pašindukciju.

Plūsmas savienojums un magnētiskā plūsma ir atkarīga ne tikai no strāvas stipruma, bet arī no konkrētā vadītāja izmēra un formas, kā arī no apkārtējās vielas magnētiskās caurlaidības.

Vadītāja induktivitāte

Proporcionalitātes koeficientu sauc par vadītāja induktivitāti. Tas attiecas uz vadītāja spēju izveidot plūsmas savienojumu, kad caur to iet elektrība. Tas ir viens no galvenajiem elektrisko ķēžu parametriem. Dažām shēmām induktivitāte ir nemainīga vērtība. Tas būs atkarīgs no ķēdes izmēra, tās konfigurācijas un barotnes magnētiskās caurlaidības. Šajā gadījumā strāvas stiprumam ķēdē un magnētiskajai plūsmai nebūs nozīmes.

Iepriekš minētās definīcijas un parādības sniedz skaidrojumu par to, kas ir magnētiskais lauks. Tiek doti arī galvenie magnētiskā lauka raksturlielumi, ar kuru palīdzību var definēt šo parādību.