Ang magnetic field ay matagal nang nagtaas ng maraming katanungan sa mga tao, ngunit kahit ngayon ay nananatiling isang maliit na kilalang phenomenon. Sinubukan ng maraming siyentipiko na pag-aralan ang mga katangian at katangian nito, dahil ang mga benepisyo at potensyal ng paggamit ng larangan ay hindi maikakaila na mga katotohanan.
Tingnan natin ang lahat sa pagkakasunud-sunod. Kaya, paano gumagana at nabubuo ang anumang magnetic field? Tama, mula sa electric current. At ang kasalukuyang, ayon sa mga aklat-aralin sa pisika, ay isang direksyon na daloy ng mga sisingilin na particle, hindi ba? Kaya, kapag ang isang kasalukuyang dumadaan sa anumang konduktor, ang isang tiyak na uri ng bagay ay nagsisimulang kumilos sa paligid nito - isang magnetic field. Ang isang magnetic field ay maaaring malikha sa pamamagitan ng isang kasalukuyang ng mga sisingilin na particle o ng mga magnetic moment ng mga electron sa mga atomo. Ngayon ang larangan at bagay na ito ay may enerhiya, nakikita natin ito sa mga puwersang electromagnetic na maaaring makaapekto sa kasalukuyang at mga singil nito. Nagsisimulang maimpluwensyahan ng magnetic field ang daloy ng mga sisingilin na particle, at binabago nila ang paunang direksyon ng paggalaw patayo sa mismong field.
Ang isang magnetic field ay maaari ding tawaging electrodynamic, dahil ito ay nabuo malapit sa gumagalaw na mga particle at nakakaapekto lamang sa mga gumagalaw na particle. Well, ito ay dynamic dahil sa ang katunayan na ito ay may isang espesyal na istraktura sa umiikot na mga bion sa isang rehiyon ng espasyo. Ang isang ordinaryong gumagalaw na electric charge ay maaaring magpaikot at gumalaw sa kanila. Ang mga bion ay nagpapadala ng anumang posibleng pakikipag-ugnayan sa rehiyong ito ng espasyo. Samakatuwid, ang isang gumagalaw na singil ay umaakit sa isang poste ng lahat ng mga bion at pinapaikot ang mga ito. Siya lamang ang makapagpapalabas sa kanila sa kanilang estado ng pahinga, wala nang iba pa, dahil hindi sila maimpluwensyahan ng ibang pwersa.
Sa isang electric field ay may mga charged na particle na napakabilis na gumagalaw at maaaring maglakbay ng 300,000 km sa loob lamang ng isang segundo. Ang liwanag ay may parehong bilis. Ang isang magnetic field ay hindi maaaring umiral nang walang electric charge. Nangangahulugan ito na ang mga particle ay hindi kapani-paniwalang malapit na nauugnay sa isa't isa at umiiral sa isang karaniwang electromagnetic field. Iyon ay, kung mayroong anumang mga pagbabago sa magnetic field, pagkatapos ay magkakaroon ng mga pagbabago sa electric isa. Baliktad din ang batas na ito.
Marami tayong pinag-uusapan tungkol sa magnetic field dito, ngunit paano natin ito maiisip? Hindi natin ito makikita sa ating mata ng tao. Bukod dito, dahil sa hindi kapani-paniwalang mabilis na pagpapalaganap ng patlang, wala kaming oras upang makita ito gamit ang iba't ibang mga aparato. Ngunit upang mapag-aralan ang isang bagay, kailangan mong magkaroon ng kahit ilang ideya tungkol dito. Madalas ding kinakailangan na ilarawan ang isang magnetic field sa mga diagram. Upang gawing mas madaling maunawaan, iginuhit ang mga conditional field lines. Saan nila nakuha ang mga ito? Sila ay naimbento para sa isang dahilan.
Subukan nating makita ang magnetic field gamit ang maliliit na metal filing at isang ordinaryong magnet. Ibuhos natin ang sawdust na ito sa isang patag na ibabaw at ilagay ito sa aksyon magnetic field. Pagkatapos ay makikita natin na sila ay lilipat, paikutin at pumila sa isang pattern o pattern. Ang resultang imahe ay magpapakita ng tinatayang epekto ng mga puwersa sa magnetic field. Ang lahat ng pwersa at, nang naaayon, ang mga linya ng puwersa ay tuloy-tuloy at sarado sa lugar na ito.
Ang magnetic needle ay may katulad na mga katangian at katangian sa isang compass, at ginagamit upang matukoy ang direksyon ng mga linya ng puwersa. Kung ito ay bumagsak sa zone of action ng isang magnetic field, makikita natin ang direksyon ng pagkilos ng mga puwersa mula sa north pole nito. Pagkatapos ay i-highlight natin ang ilang mga konklusyon mula dito: ang tuktok ng isang ordinaryong permanenteng magnet, kung saan nagmumula ang mga linya ng puwersa, ay itinalagang north pole ng magnet. Samantalang ang south pole ay tumutukoy sa punto kung saan sarado ang mga puwersa. Well, ang mga linya ng puwersa sa loob ng magnet ay hindi naka-highlight sa diagram.
Ang magnetic field, ang mga katangian at katangian nito ay may medyo malawak na aplikasyon, dahil sa maraming mga problema ay dapat itong isaalang-alang at pag-aralan. Ito ang pinakamahalagang kababalaghan sa agham ng pisika. Ang mas kumplikadong mga bagay tulad ng magnetic permeability at induction ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay dito. Upang ipaliwanag ang lahat ng mga dahilan para sa paglitaw ng isang magnetic field, dapat tayong umasa sa mga totoong siyentipikong katotohanan at kumpirmasyon. Kung hindi, sa mas kumplikadong mga problema, ang isang hindi tamang diskarte ay maaaring lumabag sa integridad ng teorya.
Ngayon magbigay tayo ng mga halimbawa. Alam nating lahat ang ating planeta. Sasabihin mo ba na wala itong magnetic field? Maaaring tama ka, ngunit sinasabi ng mga siyentipiko na ang mga proseso at pakikipag-ugnayan sa loob ng core ng Earth ay nagdudulot ng malaking magnetic field na umaabot sa libu-libong kilometro. Ngunit sa anumang magnetic field ay dapat mayroong mga pole nito. At sila ay umiiral, sila ay matatagpuan lamang ng kaunti ang layo mula sa geographic na poste. Paano natin ito nararamdaman? Halimbawa, ang mga ibon ay nakabuo ng mga kakayahan sa pag-navigate, at sila ay nag-navigate, sa partikular, sa pamamagitan ng magnetic field. Kaya, sa tulong niya, ligtas na nakarating ang mga gansa sa Lapland. Ginagamit din ng mga espesyal na navigation device ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Magnetic field at mga katangian nito. Kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang konduktor, a isang magnetic field. Isang magnetic field kumakatawan sa isa sa mga uri ng bagay. Mayroon itong enerhiya na nagpapakita ng sarili sa anyo ng mga electromagnetic na pwersa na kumikilos sa mga indibidwal na gumagalaw na bahagi. mga singil sa kuryente(mga electron at ions) at ang kanilang mga daloy, ibig sabihin, electric current. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng electromagnetic, ang paglipat ng mga sisingilin na particle ay lumihis mula sa kanilang orihinal na landas sa isang direksyon na patayo sa field (Larawan 34). Ang magnetic field ay nabuo sa paligid lamang ng mga gumagalaw na singil sa kuryente, at ang pagkilos nito ay umaabot lamang sa mga gumagalaw na singil. Magnetic at electric field hindi mapaghihiwalay at magkasamang bumubuo ng isang solong electromagnetic field. Anumang pagbabago electric field humahantong sa hitsura ng isang magnetic field at, sa kabaligtaran, ang anumang pagbabago sa magnetic field ay sinamahan ng hitsura ng isang electric field. Electromagnetic field kumakalat sa bilis ng liwanag, i.e. 300,000 km/s.
Graphic na representasyon ng magnetic field. Sa graphically, ang magnetic field ay kinakatawan ng magnetic lines of force, na iginuhit upang ang direksyon ng field line sa bawat punto ng field ay tumutugma sa direksyon ng field forces; Ang mga linya ng magnetic field ay palaging tuloy-tuloy at sarado. Ang direksyon ng magnetic field sa bawat punto ay maaaring matukoy gamit ang magnetic needle. Ang north pole ng arrow ay palaging nakatakda sa direksyon ng field forces. Ang dulo ng isang permanenteng magnet, kung saan lumalabas ang mga linya ng field (Larawan 35, a), ay itinuturing na north pole, at ang kabaligtaran na dulo, kung saan pumapasok ang mga linya ng field, ay ang south pole (ang mga linya ng field na dumadaan sa loob ng magnet ay hindi ipinapakita). Ang pamamahagi ng mga linya ng patlang sa pagitan ng mga pole ng isang flat magnet ay maaaring makita gamit ang mga pag-file ng bakal na iwinisik sa isang sheet ng papel na inilagay sa mga pole (Larawan 35, b). Ang magnetic field sa air gap sa pagitan ng dalawang parallel na magkasalungat na pole ng isang permanenteng magnet ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-parehong pamamahagi ng mga magnetic force lines (Fig. 36) (mga linya ng field na dumadaan sa loob ng magnet ay hindi ipinapakita).
kanin. 37. Magnetic flux na tumatagos sa coil kapag ang mga posisyon nito ay patayo (a) at inclined (b) na may kaugnayan sa direksyon ng magnetic lines of force.
Para sa isang mas visual na representasyon ng magnetic field, ang mga linya ng field ay inilalagay nang mas madalas o mas siksik. Sa mga lugar na kung saan ang magnetic field ay mas malakas, ang mga linya ng field ay matatagpuan mas malapit sa isa't isa, at sa mga lugar kung saan ito ay mas mahina, sila ay higit na magkahiwalay. Ang mga linya ng puwersa ay hindi nagsalubong kahit saan.
Sa maraming pagkakataon, maginhawang isaalang-alang ang mga magnetic lines ng puwersa bilang ilang nababanat na nakaunat na mga thread na malamang na magkontrata at nagtataboy din sa isa't isa (may mutual lateral thrust). Ang mekanikal na konsepto ng mga linya ng puwersa ay ginagawang posible na malinaw na ipaliwanag ang paglitaw ng mga electromagnetic na pwersa sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng isang magnetic field at isang konduktor na may kasalukuyang, pati na rin ang dalawang magnetic field.
Ang mga pangunahing katangian ng isang magnetic field ay magnetic induction, magnetic flux, magnetic permeability at magnetic field strength.
Magnetic induction at magnetic flux. Ang intensity ng magnetic field, i.e. ang kakayahang gumawa ng trabaho, ay tinutukoy ng isang dami na tinatawag na magnetic induction. Kung mas malakas ang magnetic field na nilikha ng isang permanenteng magnet o electromagnet, mas malaki ang induction na mayroon ito. Ang magnetic induction B ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng density ng mga linya ng magnetic field, i.e., ang bilang ng mga linya ng field na dumadaan sa isang lugar na 1 m 2 o 1 cm 2 na matatagpuan patayo sa magnetic field. Mayroong homogenous at inhomogeneous magnetic field. Sa isang pare-parehong magnetic field, ang magnetic induction sa bawat punto sa field ay may parehong halaga at direksyon. Ang patlang sa puwang ng hangin sa pagitan ng magkasalungat na mga pole ng isang magnet o electromagnet (tingnan ang Fig. 36) ay maaaring ituring na homogenous sa ilang distansya mula sa mga gilid nito. Ang magnetic flux Ф na dumadaan sa anumang ibabaw ay tinutukoy kabuuang bilang magnetic na mga linya ng puwersa na tumatagos sa ibabaw na ito, halimbawa coil 1 (Fig. 37, a), samakatuwid, sa isang pare-parehong magnetic field
F = BS (40)
kung saan ang S ay ang cross-sectional area ng ibabaw kung saan dumadaan ang mga linya ng magnetic field. Kasunod nito na sa ganoong larangan ang magnetic induction ay katumbas ng flux na hinati ng cross-sectional area S:
B = F/S (41)
Kung ang anumang ibabaw ay matatagpuan nang pahilig na may paggalang sa direksyon ng mga linya ng magnetic field (Larawan 37, b), kung gayon ang flux na tumagos dito ay magiging mas mababa kaysa sa kung ito ay patayo sa posisyon nito, ibig sabihin, ang Ф 2 ay mas mababa sa Ф 1 .
Sa SI system ng mga unit, ang magnetic flux ay sinusukat sa webers (Wb), ang unit na ito ay may dimensyon na V*s (volt-second). Ang magnetic induction sa mga yunit ng SI ay sinusukat sa teslas (T); 1 T = 1 Wb/m2.
Magnetic permeability. Ang magnetic induction ay nakasalalay hindi lamang sa lakas ng kasalukuyang dumadaan sa isang tuwid na conductor o coil, kundi pati na rin sa mga katangian ng daluyan kung saan nilikha ang magnetic field. Ang dami na nagpapakilala sa magnetic properties ng isang medium ay absolute magnetic permeability? A. Ang yunit ng pagsukat nito ay henry bawat metro (1 H/m = 1 Ohm*s/m).
Sa isang daluyan na may higit na magnetic permeability, ang isang electric current ng isang tiyak na lakas ay lumilikha ng isang magnetic field na may higit na induction. Napagtibay na ang magnetic permeability ng hangin at lahat ng substance, maliban sa ferromagnetic materials (tingnan ang § 18), ay may humigit-kumulang kaparehong halaga ng magnetic permeability ng vacuum. Ang absolute magnetic permeability ng isang vacuum ay tinatawag na magnetic constant, ? o = 4?*10 -7 H/m. Ang magnetic permeability ng ferromagnetic materials ay libu-libo at kahit sampu-sampung libong beses na mas malaki kaysa sa magnetic permeability ng mga non-ferromagnetic substance. Magnetic permeability ratio? at anumang sangkap sa magnetic permeability ng vacuum? o tinatawag na relative magnetic permeability:
? = ? A /? O (42)
Lakas ng magnetic field. Tensyon At hindi nakasalalay sa magnetic properties kapaligiran, ngunit isinasaalang-alang ang impluwensya ng kasalukuyang lakas at ang hugis ng mga konduktor sa intensity ng magnetic field sa isang naibigay na punto sa espasyo. Ang magnetic induction at tension ay nauugnay sa kaugnayan
H = B/? a = B/(?? o) (43)
Dahil dito, sa isang daluyan na may pare-pareho ang magnetic permeability, ang magnetic field induction ay proporsyonal sa lakas nito.
Ang lakas ng magnetic field ay sinusukat sa mga amperes bawat metro (A/m) o amperes bawat sentimetro (A/cm).
Sabay-sabay nating unawain kung ano ang magnetic field. Pagkatapos ng lahat, maraming tao ang naninirahan sa larangang ito sa buong buhay nila at hindi man lang iniisip ang tungkol dito. Oras na para ayusin ito!
Isang magnetic field
Isang magnetic field – espesyal na uri bagay. Ito ay nagpapakita ng sarili sa pagkilos sa paglipat ng mga singil sa kuryente at mga katawan na may sariling magnetic moment (permanenteng magnet).
Mahalaga: ang magnetic field ay hindi nakakaapekto sa mga nakatigil na singil! Ang isang magnetic field ay nalilikha din sa pamamagitan ng paggalaw ng mga singil sa kuryente, o ng isang electric field na nagbabago-panahon, o ng mga magnetic moment ng mga electron sa mga atomo. Iyon ay, ang anumang kawad kung saan dumadaloy ang kasalukuyang ay nagiging magnet din!
Isang katawan na may sariling magnetic field.
Ang magnet ay may mga pole na tinatawag na hilaga at timog. Ang mga pagtatalagang "hilaga" at "timog" ay ibinibigay para sa kaginhawahan lamang (tulad ng "plus" at "minus" sa kuryente).
Ang magnetic field ay kinakatawan ng mga linya ng magnetic power. Ang mga linya ng puwersa ay tuloy-tuloy at sarado, at ang kanilang direksyon ay palaging nag-tutugma sa direksyon ng pagkilos ng mga puwersa sa larangan. Kung ang mga metal shaving ay nakakalat sa paligid ng isang permanenteng magnet, ang mga particle ng metal ay magpapakita ng isang malinaw na larawan ng mga linya ng magnetic field na lumalabas sa north pole at pumapasok sa south pole. Graphic na katangian ng isang magnetic field - mga linya ng puwersa.
Mga katangian ng magnetic field
Ang mga pangunahing katangian ng magnetic field ay magnetic induction, magnetic flux At magnetic permeability. Ngunit pag-usapan natin ang lahat sa pagkakasunud-sunod.
Agad nating tandaan na ang lahat ng mga yunit ng pagsukat ay ibinigay sa system SI.
Magnetic induction B – vector pisikal na bilang, na siyang pangunahing katangian ng puwersa ng magnetic field. Tinutukoy ng liham B . Yunit ng pagsukat ng magnetic induction - Tesla (T).
Ang magnetic induction ay nagpapakita kung gaano kalakas ang field sa pamamagitan ng pagtukoy sa puwersa na ginagawa nito sa isang charge. Ang puwersang ito ay tinatawag Lorentz force.
Dito q - bayad, v - ang bilis nito sa isang magnetic field, B - induction, F - Lorentz na puwersa kung saan kumikilos ang field sa pagsingil.
F– isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng magnetic induction sa pamamagitan ng lugar ng circuit at ang cosine sa pagitan ng induction vector at ang normal sa eroplano ng circuit kung saan dumadaan ang flux. Ang magnetic flux ay isang scalar na katangian ng isang magnetic field.
Masasabi nating ang magnetic flux ay nagpapakilala sa bilang ng mga magnetic induction lines na tumatagos sa isang unit area. Ang magnetic flux ay sinusukat sa Weberach (Wb).
Magnetic permeability– coefficient na tumutukoy sa magnetic properties ng medium. Ang isa sa mga parameter kung saan nakasalalay ang magnetic induction ng isang field ay ang magnetic permeability.
Ang ating planeta ay naging isang malaking magnet sa loob ng ilang bilyong taon. Ang induction ng magnetic field ng Earth ay nag-iiba depende sa mga coordinate. Sa ekwador ito ay humigit-kumulang 3.1 beses 10 sa minus ikalimang kapangyarihan ng Tesla. Bilang karagdagan, mayroong mga magnetic anomalya kung saan ang halaga at direksyon ng patlang ay makabuluhang naiiba mula sa mga kalapit na lugar. Ilan sa pinakamalaking magnetic anomalya sa planeta - Kursk At Mga magnetic anomalya ng Brazil.
Ang pinagmulan ng magnetic field ng Earth ay nananatiling misteryo sa mga siyentipiko. Ipinapalagay na ang pinagmulan ng field ay ang likidong metal na core ng Earth. Ang core ay gumagalaw, na nangangahulugan na ang tinunaw na iron-nickel alloy ay gumagalaw, at ang paggalaw ng mga sisingilin na particle ay ang electric current na bumubuo ng magnetic field. Ang problema ay ang teoryang ito ( geodynamo) ay hindi nagpapaliwanag kung paano pinananatiling matatag ang field.
Ang Earth ay isang malaking magnetic dipole. Ang mga magnetic pole ay hindi nag-tutugma sa mga heograpiko, bagaman sila ay malapit. Bukod dito, gumagalaw ang mga magnetic pole ng Earth. Ang kanilang paglilipat ay naitala mula noong 1885. Halimbawa, sa nakalipas na daang taon, ang magnetic pole sa Southern Hemisphere ay lumipat ng halos 900 kilometro at ngayon ay matatagpuan sa Southern Ocean. Ang poste ng Arctic hemisphere ay gumagalaw sa Arctic Ocean patungo sa East Siberian magnetic anomaly; ang bilis ng paggalaw nito (ayon sa 2004 data) ay humigit-kumulang 60 kilometro bawat taon. Ngayon ay mayroong isang pagbilis ng paggalaw ng mga poste - sa karaniwan, ang bilis ay lumalaki ng 3 kilometro bawat taon.
Ano ang kahalagahan ng magnetic field ng Earth para sa atin? Una sa lahat, pinoprotektahan ng magnetic field ng Earth ang planeta mula sa mga cosmic ray at solar wind. Ang mga naka-charge na particle mula sa malalim na espasyo ay hindi direktang nahuhulog sa lupa, ngunit pinalihis ng isang higanteng magnet at gumagalaw sa mga linya ng puwersa nito. Kaya, ang lahat ng nabubuhay na bagay ay protektado mula sa nakakapinsalang radiation.
Maraming mga kaganapan ang naganap sa buong kasaysayan ng Earth. pagbabaligtad(mga pagbabago) ng mga magnetic pole. baligtad ng poste- ito ay kapag sila ay nagbabago ng mga lugar. Huling beses ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay naganap mga 800 libong taon na ang nakalilipas, at sa kabuuan mayroong higit sa 400 geomagnetic inversions sa kasaysayan ng Earth. Naniniwala ang ilang mga siyentipiko na, dahil sa naobserbahang pagbilis ng paggalaw ng mga magnetic pole, ang susunod na pole inversion ay dapat asahan sa susunod na dalawang libong taon.
Sa kabutihang palad, ang pagbabago ng poste ay hindi pa inaasahan sa ating siglo. Nangangahulugan ito na maaari mong isipin ang tungkol sa mga kaaya-ayang bagay at tamasahin ang buhay sa magandang lumang permanenteng larangan ng Earth, na isinasaalang-alang ang mga pangunahing katangian at katangian ng magnetic field. At para magawa mo ito, nariyan ang aming mga may-akda, kung saan maaari mong ipagkatiwala nang may kumpiyansa ang ilan sa mga problemang pang-edukasyon nang may kumpiyansa! at iba pang uri ng trabaho na maaari mong i-order gamit ang link.
Ang malawakang paggamit ng mga magnetic field sa pang-araw-araw na buhay, sa produksyon at sa siyentipikong pananaliksik. Sapat na pangalanan ang mga naturang device bilang alternating current generators, electric motors, relays, particle accelerators at iba't ibang sensor. Tingnan natin kung ano ang magnetic field at kung paano ito nabuo.
Ano ang magnetic field - kahulugan
Ang magnetic field ay isang force field na kumikilos sa paggalaw ng mga particle na may charge. Ang laki ng magnetic field ay depende sa rate ng pagbabago nito. Ayon sa tampok na ito, dalawang uri ng magnetic field ay nakikilala: dynamic at gravitational.
Ang gravitational magnetic field ay lumitaw lamang malapit sa elementarya na mga particle at nabuo depende sa mga tampok ng kanilang istraktura. Ang mga pinagmumulan ng isang dinamikong magnetic field ay ang mga gumagalaw na singil sa kuryente o mga naka-charge na katawan, mga conductor na nagdadala ng kasalukuyang, at mga magnetized na sangkap.
Mga katangian ng magnetic field
Ang mahusay na Pranses na siyentipiko na si Andre Ampère ay pinamamahalaang upang malaman ang dalawang pangunahing katangian ng magnetic field:
- Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang magnetic field at isang electric field at ang pangunahing pag-aari nito ay ito ay kamag-anak. Kung kukuha ka ng naka-charge na katawan, iwanan itong hindi gumagalaw sa ilang frame of reference at maglagay ng magnetic needle sa malapit, pagkatapos ito ay, gaya ng dati, tumuturo sa hilaga. Ibig sabihin, hindi nito makikita ang anumang larangan maliban sa lupa. Kung sinimulan mong ilipat ang sisingilin na katawan na ito na may kaugnayan sa arrow, magsisimula itong iikot - ito ay nagpapahiwatig na kapag gumagalaw ang sisingilin na katawan, isang magnetic field din ang lumitaw, bilang karagdagan sa electric. Kaya, lumilitaw ang isang magnetic field kung at kung mayroong gumagalaw na singil.
- Ang isang magnetic field ay kumikilos sa isa pang electric current. Kaya, maaari itong makita sa pamamagitan ng pagsubaybay sa paggalaw ng mga sisingilin na particle - sa isang magnetic field ay lilihis sila, ang mga conductor na may kasalukuyang ay lilipat, ang frame na may kasalukuyang ay iikot, ang mga magnetized na sangkap ay lilipat. Dito dapat nating alalahanin ang magnetic compass needle, kadalasang may kulay Kulay asul, - pagkatapos ng lahat, ito ay isang piraso lamang ng magnetized na bakal. Lagi itong nakaharap sa hilaga dahil may magnetic field ang Earth. Ang ating buong planeta ay isang malaking magnet: sa North Pole mayroong isang south magnetic belt, at sa South Geographic Pole mayroong isang north magnetic pole.
Bilang karagdagan, ang mga katangian ng magnetic field ay kinabibilangan ng mga sumusunod na katangian:
- Ang lakas ng isang magnetic field ay inilalarawan ng magnetic induction - ito ay isang vector quantity na tumutukoy sa lakas kung saan ang magnetic field ay nakakaapekto sa mga gumagalaw na singil.
- Ang magnetic field ay maaaring maging pare-pareho at variable na uri. Ang una ay nabuo ng isang electric field na hindi nagbabago sa oras; ang induction ng naturang field ay pare-pareho din. Ang pangalawa ay kadalasang nabuo gamit ang mga inductors na pinapagana ng alternating current.
- Ang magnetic field ay hindi maaaring makita ng mga pandama ng tao at naitala lamang ng mga espesyal na sensor.
Upang maunawaan kung ano ang isang katangian ng isang magnetic field, maraming phenomena ang dapat tukuyin. Kasabay nito, kailangan mong tandaan nang maaga kung paano at bakit ito lumilitaw. Alamin kung ano ang katangian ng lakas ng isang magnetic field. Mahalaga na ang gayong larangan ay maaaring mangyari hindi lamang sa mga magnet. Sa bagay na ito, hindi masasaktan na banggitin ang mga katangian ng magnetic field ng lupa.
Ang paglitaw ng larangan
Una kailangan nating ilarawan ang paglitaw ng larangan. Pagkatapos ay maaari mong ilarawan ang magnetic field at ang mga katangian nito. Lumilitaw ito sa panahon ng paggalaw ng mga sisingilin na particle. Maaaring makaapekto sa partikular na mga live conductor. Ang interaksyon sa pagitan ng magnetic field at gumagalaw na mga singil, o mga conductor kung saan dumadaloy ang kasalukuyang, ay nangyayari dahil sa mga pwersang tinatawag na electromagnetic.
Ang intensity o lakas na katangian ng isang magnetic field sa isang tiyak na spatial point ay tinutukoy gamit ang magnetic induction. Ang huli ay itinalaga ng simbolo B.
Graphical na representasyon ng field
Ang magnetic field at ang mga katangian nito ay maaaring ilarawan sa graphical na anyo gamit ang mga linya ng induction. Ang kahulugan na ito ay tumutukoy sa mga linya na ang mga tangent sa anumang punto ay magkakasabay sa direksyon ng magnetic induction vector.
Ang mga linyang ito ay kasama sa mga katangian ng magnetic field at ginagamit upang matukoy ang direksyon at intensity nito. Kung mas mataas ang intensity ng magnetic field, mas marami sa mga linyang ito ang iguguhit.
Ano ang mga magnetic lines
Ang mga magnetic na linya sa tuwid na kasalukuyang nagdadala ng mga conductor ay may hugis ng isang concentric na bilog, ang gitna nito ay matatagpuan sa axis ng ibinigay na konduktor. Ang direksyon ng mga magnetic na linya malapit sa kasalukuyang nagdadala ng mga conductor ay tinutukoy ng panuntunan ng gimlet, na parang ganito: kung ang gimlet ay nakaposisyon upang ito ay screwed sa conductor sa direksyon ng kasalukuyang, pagkatapos ay ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan. tumutugma sa direksyon ng magnetic lines.
Sa isang coil na may kasalukuyang, ang direksyon ng magnetic field ay matutukoy din ng panuntunan ng gimlet. Kinakailangan din na paikutin ang hawakan sa direksyon ng kasalukuyang sa solenoid turns. Ang direksyon ng mga linya ng magnetic induction ay tumutugma sa direksyon pasulong na galaw gimlet.
Ito ang pangunahing katangian ng isang magnetic field.
Nilikha ng isang kasalukuyang, sa ilalim ng pantay na mga kondisyon, ang field ay mag-iiba sa intensity nito sa iba't ibang kapaligiran dahil sa iba't ibang magnetic properties sa mga substance na ito. Ang mga magnetic na katangian ng daluyan ay nailalarawan sa pamamagitan ng ganap na magnetic permeability. Ito ay sinusukat sa henry per meter (g/m).
Ang mga katangian ng magnetic field ay kinabibilangan ng absolute magnetic permeability ng vacuum, na tinatawag na magnetic constant. Ang halaga na tumutukoy kung gaano karaming beses ang absolute magnetic permeability ng medium ay mag-iiba mula sa constant ay tinatawag na relative magnetic permeability.
Magnetic permeability ng mga sangkap
Ito ay isang walang sukat na dami. Ang mga sangkap na may halaga ng permeability na mas mababa sa isa ay tinatawag na diamagnetic. Sa mga sangkap na ito ang field ay magiging mas mahina kaysa sa isang vacuum. Ang mga katangiang ito ay naroroon sa hydrogen, tubig, kuwarts, pilak, atbp.
Ang media na may magnetic permeability na lampas sa pagkakaisa ay tinatawag na paramagnetic. Sa mga sangkap na ito ang field ay magiging mas malakas kaysa sa isang vacuum. Kasama sa mga kapaligiran at sangkap na ito ang hangin, aluminyo, oxygen, at platinum.
Sa kaso ng paramagnetic at diamagnetic substance, ang halaga ng magnetic permeability ay hindi nakasalalay sa boltahe ng panlabas, magnetizing field. Nangangahulugan ito na ang dami ay pare-pareho para sa isang tiyak na sangkap.
Kasama sa isang espesyal na grupo ang mga ferromagnets. Para sa mga sangkap na ito, ang magnetic permeability ay aabot sa ilang libo o higit pa. Ang mga sangkap na ito, na may pag-aari ng pagiging magnetized at pagpapahusay ng magnetic field, ay malawakang ginagamit sa electrical engineering.
Lakas ng field
Upang matukoy ang mga katangian ng isang magnetic field, ang isang halaga na tinatawag na magnetic field strength ay maaaring gamitin kasama ng magnetic induction vector. Tinutukoy ng terminong ito ang intensity ng panlabas na magnetic field. Ang direksyon ng magnetic field sa isang medium na may magkaparehong katangian sa lahat ng direksyon ang intensity vector ay mag-tutugma sa magnetic induction vector sa field point.
Ang lakas ng mga ferromagnets ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon sa kanila ng mga arbitrarily magnetized na maliliit na bahagi, na maaaring kinakatawan sa anyo ng mga maliliit na magnet.
Nang walang magnetic field, ang isang ferromagnetic substance ay maaaring hindi binibigkas ang mga magnetic na katangian, dahil ang mga patlang ng mga domain ay nakakakuha ng iba't ibang mga oryentasyon, at ang kanilang kabuuang magnetic field ay zero.
Ayon sa pangunahing katangian ng magnetic field, kung ang isang ferromagnet ay inilagay sa isang panlabas na magnetic field, halimbawa, sa isang coil na may kasalukuyang, pagkatapos ay sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na field ang mga domain ay liliko sa direksyon ng panlabas na field. Bukod dito, ang magnetic field sa coil ay tataas, at ang magnetic induction ay tataas. Kung ang panlabas na field ay sapat na mahina, pagkatapos ay isang bahagi lamang ng lahat ng mga domain ang babalik, ang mga magnetic field na kung saan ay malapit sa direksyon sa direksyon ng panlabas na field. Habang tumataas ang lakas ng panlabas na larangan, tataas ang bilang ng mga pinaikot na domain, at sa isang tiyak na halaga ng boltahe ng panlabas na field, halos lahat ng bahagi ay paikutin upang ang mga magnetic field ay matatagpuan sa direksyon ng panlabas na larangan. Ang estado na ito ay tinatawag na magnetic saturation.
Relasyon sa pagitan ng magnetic induction at tension
Ang kaugnayan sa pagitan ng magnetic induction ng isang ferromagnetic substance at ang panlabas na lakas ng field ay maaaring ilarawan gamit ang isang graph na tinatawag na magnetization curve. Sa punto kung saan yumuko ang curve graph, bumababa ang rate ng pagtaas sa magnetic induction. Pagkatapos ng baluktot, kung saan ang pag-igting ay umabot sa isang tiyak na halaga, ang saturation ay nangyayari, at ang curve ay tumataas nang bahagya, unti-unting kumukuha sa hugis ng isang tuwid na linya. Sa lugar na ito, ang induction ay lumalaki pa rin, ngunit sa halip ay dahan-dahan at dahil lamang sa isang pagtaas sa panlabas na lakas ng field.
Ang graphical na pag-asa ng data ng tagapagpahiwatig ay hindi direkta, na nangangahulugan na ang kanilang ratio ay hindi pare-pareho, at ang magnetic permeability ng materyal ay hindi isang pare-parehong tagapagpahiwatig, ngunit depende sa panlabas na larangan.
Mga pagbabago sa magnetic properties ng mga materyales
Kapag ang kasalukuyang lakas ay nadagdagan upang makumpleto ang saturation sa isang coil na may ferromagnetic core at pagkatapos ay nabawasan, ang magnetization curve ay hindi magkakasabay sa demagnetization curve. Sa zero intensity, ang magnetic induction ay hindi magkakaroon ng parehong halaga, ngunit makakakuha ng isang tiyak na indicator na tinatawag na residual magnetic induction. Ang sitwasyon kung saan nahuhuli ang magnetic induction sa likod ng magnetizing force ay tinatawag na hysteresis.
Upang ganap na ma-demagnetize ang ferromagnetic core sa coil, kinakailangan upang magbigay ng reverse current, na lilikha ng kinakailangang boltahe. Ang iba't ibang ferromagnetic substance ay nangangailangan ng isang piraso ng iba't ibang haba. Kung mas malaki ito, mas malaki ang halaga ng enerhiya na kinakailangan para sa demagnetization. Ang halaga kung saan nangyayari ang kumpletong demagnetization ng materyal ay tinatawag na puwersang pumipilit.
Sa isang karagdagang pagtaas sa kasalukuyang sa likid, ang induction ay tataas muli sa saturation, ngunit may ibang direksyon ng magnetic lines. Kapag nag-demagnetize sa kabaligtaran na direksyon, ang natitirang induction ay makukuha. Ang phenomenon ng residual magnetism ay ginagamit upang lumikha ng permanenteng magnet mula sa mga substance na may mataas na index ng residual magnetism. Ang mga core para sa mga de-koryenteng makina at device ay nilikha mula sa mga sangkap na may kakayahang mag-remagnetize.
Panuntunan ng kaliwang kamay
Ang puwersa na nakakaimpluwensya sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay may direksyon na tinutukoy ng kaliwang tuntunin: kapag ang palad ng birhen na kamay ay nakaposisyon sa paraan na ang mga magnetic na linya ay pumasok dito, at apat na daliri ay pinalawak sa direksyon ng kasalukuyang. sa konduktor, nakayuko hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng puwersa. Ang puwersa na ito ay patayo sa induction vector at kasalukuyang.
Ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na gumagalaw sa isang magnetic field ay itinuturing na isang prototype ng isang de-koryenteng motor na nagbabago enerhiyang elektrikal sa mekanikal.
Panuntunan ng kanang kamay
Kapag ang isang konduktor ay gumagalaw sa isang magnetic field, ang isang electromotive na puwersa ay sapilitan sa loob nito, na may halaga na proporsyonal sa magnetic induction, ang haba ng konduktor na kasangkot at ang bilis ng paggalaw nito. Ang pag-asa na ito ay tinatawag na electromagnetic induction. Kapag tinutukoy ang direksyon ng induced emf sa isang konduktor, gamitin ang panuntunan kanang kamay: kapag ang kanang kamay ay nakaposisyon sa parehong paraan tulad ng sa halimbawa sa kaliwa, ang mga magnetic na linya ay pumapasok sa palad, at ang hinlalaki ay nagpapahiwatig ng direksyon ng paggalaw ng konduktor, ang pinalawak na mga daliri ay nagpapahiwatig ng direksyon ng sapilitan na EMF. Gumagalaw sa isang magnetic flux sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas mekanikal na puwersa ang konduktor ay ang pinakasimpleng halimbawa ng isang de-koryenteng generator kung saan ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.
Maaari itong mabuo nang iba: sa isang closed loop, ang isang EMF ay na-induce; sa anumang pagbabago sa magnetic flux na sakop ng loop na ito, ang EMF sa loop ay numerong katumbas ng rate ng pagbabago ng magnetic flux na sumasaklaw sa loop na ito.
Ang form na ito ay nagbibigay ng isang average na tagapagpahiwatig ng EMF at nagpapahiwatig ng pag-asa ng EMF hindi sa magnetic flux, ngunit sa rate ng pagbabago nito.
Batas ni Lenz
Kailangan mo ring tandaan ang batas ni Lenz: ang kasalukuyang sapilitan kapag nagbabago ang magnetic field na dumadaan sa circuit, pinipigilan ng magnetic field nito ang pagbabagong ito. Kung ang mga pagliko ng isang coil ay natagos ng mga magnetic flux ng iba't ibang magnitude, kung gayon ang EMF na sapilitan sa buong coil ay katumbas ng kabuuan ng EDE sa iba't ibang mga pagliko. Ang kabuuan ng mga magnetic flux ng iba't ibang pagliko ng coil ay tinatawag na flux linkage. Ang yunit ng pagsukat para sa dami na ito, pati na rin para sa magnetic flux, ay Weber.
Kapag nagbago ang electric current sa circuit, nagbabago rin ang magnetic flux na nililikha nito. Kasabay nito, ayon sa batas electromagnetic induction, ang isang EMF ay sapilitan sa loob ng konduktor. Lumilitaw ito dahil sa isang pagbabago sa kasalukuyang sa konduktor, dahil itong kababalaghan ay tinatawag na self-induction, at ang emf induced sa isang conductor ay tinatawag na self-induction emf.
Ang pagkakaugnay ng flux at magnetic flux ay nakasalalay hindi lamang sa kasalukuyang lakas, kundi pati na rin sa laki at hugis ng isang ibinigay na konduktor, at ang magnetic permeability ng nakapalibot na sangkap.
Conductor inductance
Ang proportionality factor ay tinatawag na inductance ng conductor. Ito ay tumutukoy sa kakayahan ng isang konduktor na lumikha ng flux linkage kapag ang kuryente ay dumaan dito. Ito ay isa sa mga pangunahing parameter ng mga de-koryenteng circuit. Para sa ilang mga circuit, ang inductance ay isang pare-parehong halaga. Ito ay depende sa laki ng circuit, pagsasaayos nito at ang magnetic permeability ng medium. Sa kasong ito, ang kasalukuyang lakas sa circuit at ang magnetic flux ay hindi mahalaga.
Ang mga kahulugan at phenomena sa itaas ay nagbibigay ng paliwanag kung ano ang magnetic field. Ang mga pangunahing katangian ng magnetic field ay ibinibigay din, sa tulong kung saan maaaring matukoy ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.
