Това, което се нарича магнитно поле. Откъде произлиза магнитното поле?
Добър ден, днес ще разберете какво е магнитно полеи откъде идва.
Всеки човек на планетата поне веднъж, но запазен магнитв ръка. Започвайки от сувенирни магнити за хладилник или работещи магнити за събиране на железен прашец и много други. Като дете беше забавна играчка, която се залепваше за черен метал, но не и за други метали. И така, каква е тайната на магнита и неговата магнитно поле.
Какво е магнитно поле
В кой момент магнитът започва да привлича към себе си? Около всеки магнит има магнитно поле, попадайки в което, обектите започват да се привличат към него. Размерът на такова поле може да варира в зависимост от размера на магнита и собствените му свойства.
Термин в Уикипедия:
Магнитното поле е силово поле, което действа върху движещи се обекти. електрически зарядии върху тела с магнитен момент, независимо от състоянието на тяхното движение, магнитната компонента електромагнитно поле.
Откъде идва магнитното поле
Магнитното поле може да бъде създадено от тока на заредени частици или от магнитните моменти на електроните в атомите, както и от магнитните моменти на други частици, макар и в много по-малка степен.
Проява на магнитно поле
Магнитното поле се проявява в въздействието върху магнитните моменти на частици и тела, върху движещи се заредени частици или проводници с . Силата, действаща върху електрически заредена частица, движеща се в магнитно поле, е наречена сила на Лоренц, който винаги е насочен перпендикулярно на векторите v и B. Той е пропорционален на заряда на частицата q, компонента на скоростта v, перпендикулярна на посоката на вектора на магнитното поле B, и големината на индукцията на магнитното поле б.
Какви обекти имат магнитно поле
Често не мислим за това, но много (ако не и всички) от обектите около нас са магнити. Свикнали сме, че магнитът е камъче с изразена сила на привличане към себе си, но всъщност почти всичко има сила на привличане, просто е много по-ниска. Да вземем поне нашата планета - ние не отлитаме в космоса, въпреки че не се държим на повърхността с нищо. Полето на Земята е много по-слабо от полето на камъчен магнит, поради което ни държи само благодарение на огромния си размер - ако някога сте виждали хора да се разхождат по Луната (която е четири пъти по-малък в диаметър), ясно ще разберете за какво говорим. Привличането на Земята се основава до голяма степен на металните компоненти.Нейната кора и ядро - те имат мощно магнитно поле. Може би сте чували, че в близост до големи находища на желязна руда компасите спират да показват правилната посока на север - това е така, защото принципът на компаса се основава на взаимодействието на магнитните полета, а желязната руда привлича иглата си.
всеизвестен широко приложениемагнитно поле у дома, на работа и в научно изследване. Достатъчно е да посочим такива устройства като алтернатори, електродвигатели, релета, ускорители. елементарни частиции различни сензори. Нека разгледаме по-подробно какво е магнитно поле и как се формира.
Какво е магнитно поле - определение
Магнитното поле е силово поле, действащо върху движещи се заредени частици. Размерът на магнитното поле зависи от скоростта на неговото изменение. Според този признак се разграничават два вида магнитно поле: динамично и гравитационно.
Гравитационното магнитно поле възниква само в близост до елементарни частици и се формира в зависимост от характеристиките на тяхната структура. Източниците на динамично магнитно поле са движещи се електрически заряди или заредени тела, проводници с ток, както и магнетизирани вещества.
Свойства на магнитното поле
Великият френски учен Андре Ампер успява да открие две основни свойства на магнитното поле:
- Основната разлика между магнитното поле и електрическото поле и основното му свойство е, че е относително. Ако вземете заредено тяло, оставите го неподвижно във всяка референтна система и поставите магнитна стрелка наблизо, тя, както обикновено, ще сочи на север. Тоест няма да засече друго поле освен земното. Ако започнете да движите това заредено тяло спрямо стрелката, то ще започне да се върти - това показва, че когато зареденото тяло се движи, освен електрическото възниква и магнитно поле. По този начин се появява магнитно поле тогава и само ако има движещ се заряд.
- Магнитното поле действа върху друг електрически ток. Така че можете да го откриете, като проследите движението на заредените частици - в магнитно поле те ще се отклонят, проводниците с ток ще се движат, рамката с ток ще се завърти, намагнитизираните вещества ще се изместят. Тук трябва да си припомним стрелката на магнитния компас, обикновено боядисана Син цвят- това е просто парче магнетизирано желязо. Винаги се ориентира на север, защото Земята има магнитно поле. Цялата ни планета е огромен магнит: Южният магнитен пояс се намира на Северния полюс, а Северният магнитен полюс е разположен на Южния географски полюс.
В допълнение, свойствата на магнитното поле включват следните характеристики:
- Силата на магнитното поле се описва чрез магнитна индукция - това е векторна величина, която определя силата, с която магнитното поле влияе на движещите се заряди.
- Магнитното поле може да бъде постоянно и променливо. Първият се генерира от инвариантен във времето електрическо поле, индукцията на такова поле също не се променя. Вторият най-често се генерира с помощта на индуктори, захранвани от променлив ток.
- Магнитното поле не се възприема от човешките сетива и се записва само от специални сензори.
Магнитното поле на Земята е формация, генерирана от източници на планетата. Той е обект на изследване на съответния раздел на геофизиката. След това нека разгледаме по-отблизо какво е магнитното поле на Земята, как се формира.
Главна информация
Недалеч от повърхността на Земята, приблизително на разстояние от три нейни радиуса, силовите линии от магнитното поле са подредени в система от "два полярни заряда". Тук има област, наречена "плазмена сфера". С отдалечаване от повърхността на планетата се увеличава влиянието на потока йонизирани частици от слънчевата корона. Това води до компресия на магнитосферата от страната на Слънцето и обратно, магнитното поле на Земята се изтегля от противоположната, сенчеста страна.
плазмена сфера
Осезаем ефект върху повърхностното магнитно поле на Земята оказва насоченото движение на заредени частици в горните слоеве на атмосферата (йоносферата). Местоположението на последния е от сто километра и повече от повърхността на планетата. Магнитното поле на Земята държи плазмосферата. Структурата му обаче силно зависи от активността на слънчевия вятър и взаимодействието му със задържащия слой. и честота магнитни бурина нашата планета се причинява от слънчеви изригвания.
Терминология
Съществува понятието "магнитна ос на Земята". Това е права линия, която минава през съответните полюси на планетата. "Магнитният екватор" е голямата окръжност на равнината, перпендикулярна на тази ос. Векторът върху него има посока, близка до хоризонталата. Средната сила на магнитното поле на Земята значително зависи от географско местоположение. Той е приблизително равен на 0,5 Oe, тоест 40 A / m. На магнитния екватор същият индикатор е приблизително 0,34 Oe, а близо до полюсите е близо до 0,66 Oe.В някои аномалии на планетата, например в рамките на Курската аномалия, индикаторът се увеличава и възлиза на 2 Oe. сложна структура, проектирани върху нейната повърхност и събиращи се в собствените си полюси, се наричат „магнитни меридиани“.
Естеството на възникване. Предположения и догадки
Не толкова отдавна предположението за връзката между появата на земната магнитосфера и протичането на ток в течно метално ядро, разположено на разстояние една четвърт или една трета от радиуса на нашата планета, придоби правото на съществуване. Учените имат предположение за така наречените "телурични течения", протичащи наблизо земната кора. Трябва да се каже, че с течение на времето има трансформация на формацията. Магнитното поле на Земята се е променило многократно през последните сто и осемдесет години. Това е фиксирано в океанската кора и това се доказва от изследванията на остатъчната магнетизация. Чрез сравняване на участъците от двете страни на океанските хребети се определя времето на разминаване на тези участъци.
Изместване на магнитния полюс на Земята
Местоположението на тези части на планетата не е постоянно. Фактът на тяхното разместване е регистриран от края на деветнадесети век. В южното полукълбо за това време магнитният полюс се е изместил с 900 км и се е озовал в Индийския океан. Подобни процеси протичат и в северната част. Тук полюсът се измества към магнитната аномалия при Източен Сибир. От 1973 до 1994 г. разстоянието, което участъкът изминава тук е 270 км. Тези предварително изчислени данни бяха потвърдени по-късно от измервания. По последни данни скоростта на магнитния полюс Северното полукълбосе е увеличил значително. Тя е нараснала от 10 км/година през седемдесетте години на миналия век до 60 км/година в началото на този век. В същото време силата на земното магнитно поле намалява неравномерно. Така че през последните 22 години той е намалял с 1,7% на места, а някъде с 10%, въпреки че има и области, където, напротив, се е увеличил. Ускоряването на изместването на магнитните полюси (с приблизително 3 км годишно) дава основание да се предположи, че наблюдаваното днес движение не е екскурзия, а друга инверсия.
Това косвено се потвърждава от увеличаването на така наречените "полярни празнини" в южната и северната част на магнитосферата. Йонизираният материал на слънчевата корона и пространството бързо прониква в получените разширения. От това всичко се събира в полярните райони на Земята. голямо количествоенергия, което само по себе си е изпълнено с допълнително нагряване на полярните ледени шапки.
Координати
В науката, която изучава космически лъчи, използват координатите на геомагнитното поле, кръстено на учения Макилвин. Той беше първият, който предложи използването им, тъй като те се основават на модифицирани варианти на активността на заредени елементи в магнитно поле. За точка се използват две координати (L, B). Те характеризират магнитната обвивка (параметърът на McIlwain) и индукцията на полето L. Последната е параметър, равен на отношението на средното разстояние на сферата от центъра на планетата към нейния радиус.
"Магнитно наклонение"
Преди няколко хиляди години китайците направиха невероятно откритие. Те откриха, че магнетизираните обекти могат да бъдат поставени в определена посока. И в средата на шестнадесети век Георг Картман, немски учен, направи още едно откритиев тази област. Така се появи понятието "магнитно наклоняване". Това име означава ъгълът на отклонение на стрелката нагоре или надолу от хоризонталната равнина под въздействието на магнитосферата на планетата.
Из историята на изследването
В района на северния магнитен екватор, който е различен от географския, северният край се спуска надолу, а на юг, напротив, се издига. През 1600 г. английският лекар Уилям Гилбърт за първи път прави предположения за наличието на магнитно поле на Земята, причиняващо определено поведение на предварително намагнитизирани обекти. В книгата си той описва експеримент с топка, оборудвана с желязна стрела. В резултат на изследвания той стигна до извода, че Земята е голям магнит. Експериментите са проведени и от английския астроном Хенри Гелибрант. В резултат на своите наблюдения той стигна до извода, че магнитното поле на Земята е подложено на бавни промени.
Хосе де Акоста описва възможността за използване на компас. Той установи и разликата между Magnetic и северни полюси, и в неговия известна история(1590) обосновава теорията за линиите без магнитно отклонение. Значителен принос в изучаването на разглеждания въпрос има и Христофор Колумб. Той притежава откритието за несъответствието на магнитната деклинация. Трансформациите се правят в зависимост от промените в географските координати. Магнитната деклинация е ъгълът на отклонение на стрелката от посоката север-юг. Във връзка с откриването на Колумб изследванията се засилиха. Информацията за това какво е магнитното поле на Земята беше изключително необходима за навигаторите. По този проблем работи и М. В. Ломоносов. За изучаването на земния магнетизъм той препоръчва провеждането на систематични наблюдения, като се използват постоянни точки (като обсерватории) за това. Също така според Ломоносов беше много важно да се извърши това в морето. Тази идея на великия учен е реализирана в Русия шестдесет години по-късно. Откриването на магнитния полюс в Канадския архипелаг принадлежи на английския полярен изследовател Джон Рос (1831 г.). И през 1841 г. той открива и другия полюс на планетата, но вече в Антарктида. Хипотезата за произхода на магнитното поле на Земята е изложена от Карл Гаус. Скоро той също доказа, че по-голямата част от него се захранва от източник вътре в планетата, но причината за леките му отклонения е във външната среда.
За да се разбере каква е характеристиката на магнитното поле, трябва да се дефинират много явления. В същото време трябва да запомните предварително как и защо се появява. Научете какво е силово поле. Важно е също така, че такова поле може да възникне не само в магнитите. В тази връзка не е зле да споменем характеристиките на земното магнитно поле.
Възникване на полето
За начало е необходимо да се опише външния вид на полето. След това можете да опишете магнитното поле и неговите характеристики. Появява се при движение на заредени частици. Може да засегне особено проводими проводници. Взаимодействието между магнитно поле и движещи се заряди или проводници, през които протича ток, възниква поради сили, наречени електромагнитни.
Характеристиката на интензитета или мощността на магнитното поле в определена пространствена точка се определя с помощта на магнитна индукция. Последният се обозначава със символа B.
Графично представяне на полето
Магнитното поле и неговите характеристики могат да бъдат представени графично с помощта на индукционни линии. Това определение се нарича линии, допирателните към които във всяка точка ще съвпадат с посоката на вектора y на магнитната индукция.
Тези линии са включени в характеристиките на магнитното поле и се използват за определяне на неговата посока и интензитет. Колкото по-висок е интензитетът на магнитното поле, толкова повече линии за данни ще бъдат изчертани.
Какво представляват магнитните линии
Магнитните линии на прави проводници с ток имат формата на концентричен кръг, чийто център е разположен върху оста на този проводник. Посоката на магнитните линии в близост до проводниците с ток се определя от правилото на гимлета, което звучи така: ако гимлетът е разположен така, че да се завинтва в проводника по посока на тока, тогава посоката на въртенето на дръжката съответства на посоката на магнитните линии.
За бобина с ток посоката на магнитното поле също ще се определя от правилото на гимлета. Също така е необходимо да завъртите дръжката по посока на тока в завоите на соленоида. Посоката на линиите на магнитна индукция ще съответства на посоката движение напредгимлет.
Това е основната характеристика на магнитното поле.
Създадено от един ток, при еднакви условия, полето ще се различава по своя интензитет в различни среди поради различните магнитни свойства на тези вещества. Магнитните свойства на средата се характеризират с абсолютна магнитна проницаемост. Измерва се в хенри на метър (g/m).
Характеристиката на магнитното поле включва абсолютната магнитна проницаемост на вакуума, наречена магнитна константа. Стойността, която определя колко пъти абсолютната магнитна проницаемост на средата ще се различава от константата, се нарича относителна магнитна проницаемост.
Магнитна проницаемост на веществата
Това е безразмерна величина. Веществата със стойност на проницаемост по-малка от единица се наричат диамагнитни. В тези вещества полето ще бъде по-слабо, отколкото във вакуум. Тези свойства присъстват във водорода, водата, кварца, среброто и др.
Средите с магнитна проницаемост по-голяма от единица се наричат парамагнитни. В тези вещества полето ще бъде по-силно, отколкото във вакуум. Тези среди и вещества включват въздух, алуминий, кислород, платина.
В случай на парамагнитни и диамагнитни вещества, стойността на магнитната проницаемост няма да зависи от напрежението на външното, магнетизиращо поле. Това означава, че стойността е постоянна за конкретно вещество.
Феромагнетиците принадлежат към специална група. За тези вещества магнитната проницаемост ще достигне няколко хиляди или повече. Тези вещества, които имат свойството да се магнетизират и да усилват магнитното поле, намират широко приложение в електротехниката.
Сила на полето
За определяне на характеристиките на магнитното поле, заедно с вектора на магнитната индукция, може да се използва стойност, наречена сила на магнитното поле. Този термин определя интензитета на външното магнитно поле. Посоката на магнитното поле в среда със същите свойства във всички посоки, векторът на интензитета ще съвпадне с вектора на магнитната индукция в точката на полето.
Силните магнитни свойства на феромагнетиците се обясняват с наличието в тях на произволно намагнетизирани малки части, които могат да бъдат представени като малки магнити.
При липса на магнитно поле феромагнитното вещество може да няма изразени магнитни свойства, тъй като полетата на домейна придобиват различни ориентации и общото им магнитно поле е нула.
Според основната характеристика на магнитното поле, ако феромагнетик се постави във външно магнитно поле, например в намотка с ток, тогава под въздействието на външното поле домейните ще се обърнат в посоката на външното поле . Освен това, магнитното поле в намотката ще се увеличи и магнитната индукция ще се увеличи. Ако външното поле е достатъчно слабо, тогава само част от всички домейни, чиито магнитни полета се доближават до посоката на външното поле, ще се обърнат. Тъй като силата на външното поле се увеличава, броят на завъртаните домейни ще се увеличава и като определена стойностнапрежението на външното поле, почти всички части ще бъдат разположени така, че магнитните полета да са разположени в посоката на външното поле. Това състояниенаречено магнитно насищане.
Връзка между магнитна индукция и интензитет
Връзката между магнитната индукция на феромагнитно вещество и силата на външно поле може да бъде изобразена с помощта на графика, наречена крива на намагнитване. При завоя на графиката на кривата скоростта на нарастване на магнитната индукция намалява. След огъване, където напрежението достига определена стойност, настъпва насищане и кривата леко се издига, като постепенно придобива формата на права линия. В този участък индукцията все още нараства, но доста бавно и само поради увеличаване на силата на външното поле.
Графичната зависимост на тези показатели не е пряка, което означава, че съотношението им не е постоянно, а магнитната проницаемост на материала не е постоянен показател, а зависи от външното поле.
Промени в магнитните свойства на материалите
С увеличаване на силата на тока до пълно насищане в намотка с феромагнитна сърцевина и последващото му намаляване, кривата на намагнитване няма да съвпадне с кривата на демагнетизиране. При нулев интензитет магнитната индукция няма да има същата стойност, а ще придобие някакъв показател, наречен остатъчна магнитна индукция. Ситуацията с изоставането на магнитната индукция от магнетизиращата сила се нарича хистерезис.
За пълно демагнетизиране на феромагнитната сърцевина в бобината е необходимо да се даде обратен ток, който ще създаде необходимото напрежение. За различни феромагнитни вещества е необходим сегмент с различна дължина. Колкото по-голям е, толкова повече енергия е необходима за размагнитване. Стойността, при която материалът е напълно демагнетизиран, се нарича коерцитивна сила.
С по-нататъшно увеличаване на тока в намотката, индукцията отново ще се увеличи до индекса на насищане, но с различна посока на магнитните линии. При размагнитване в обратна посока ще се получи остатъчна индукция. Феноменът на остатъчния магнетизъм се използва за създаване на постоянни магнити от вещества с висок остатъчен магнетизъм. От вещества, които имат способността да се ремагнетизират, се създават сърцевини за електрически машини и устройства.
правило на лявата ръка
Силата, действаща върху проводник с ток, има посока, определена от правилото на лявата ръка: когато дланта на девическата ръка е разположена така, че магнитните линии да влизат в нея, а четирите пръста са протегнати по посока на ток в проводника, огънат палецпоказва посоката на силата. Дадена властперпендикулярно на вектора на индукция и тока.
Проводник с ток, движещ се в магнитно поле, се счита за прототип на електрически двигател, който се променя електрическа енергияв механични.
Правило на дясната ръка
При движението на проводника в магнитно поле в него се индуцира електродвижеща сила, която има стойност, пропорционална на магнитната индукция, дължината на участващия проводник и скоростта на неговото движение. Тази зависимост се нарича електромагнитна индукция. При определяне на посоката на индуцираната ЕМП в проводника се използва правилото дясна ръка: когато дясната ръка е позиционирана по същия начин, както в примера отляво, магнитните линии влизат в дланта, а палецът показва посоката на движение на проводника, протегнатите пръсти показват посоката на индуцираното ЕМП. Проводник, движещ се в магнитен поток под въздействието на външна механична сила, е най-простият пример за електрически генератор, в който механичната енергия се преобразува в електрическа.
Може да се формулира по различен начин: в затворена верига се индуцира ЕМП, при всяка промяна в магнитния поток, обхванат от тази верига, EDE във веригата е числено равна на скоростта на промяна на магнитния поток, който обхваща тази верига.
Тази форма предоставя среден индикатор за ЕМП и показва зависимостта на ЕМП не от магнитния поток, а от скоростта на неговата промяна.
Законът на Ленц
Също така трябва да запомните закона на Ленц: токът, предизвикан от промяна в магнитното поле, преминаващо през веригата, със своето магнитно поле, предотвратява тази промяна. Ако завоите на намотката са пробити от магнитни потоци с различни величини, тогава ЕМП, индуцирана върху цялата намотка, е равна на сумата от ЕМП в различни завои. Сумата от магнитните потоци на различните навивки на бобината се нарича свързаност на потока. Единицата за измерване на тази величина, както и на магнитния поток, е weber.
Когато се промени електрически токвъв веригата има промяна и създадения от нея магнитен поток. Въпреки това, според закона електромагнитна индукция, ЕМП се индуцира вътре в проводника. Появява се във връзка с промяна на тока в проводника, поради което това явление се нарича самоиндукция, а ЕМП, индуцирана в проводника, се нарича ЕМП на самоиндукция.
Връзката на потока и магнитният поток зависят не само от силата на тока, но и от размера и формата на даден проводник и от магнитната пропускливост на околната субстанция.
индуктивност на проводника
Коефициентът на пропорционалност се нарича индуктивност на проводника. Означава способността на проводника да създава връзка на потока, когато електричеството преминава през него. Това е един от основните параметри на електрическите вериги. За определени вериги индуктивността е константа. Това ще зависи от размера на контура, неговата конфигурация и магнитната пропускливост на средата. В този случай силата на тока във веригата и магнитният поток няма да имат значение.
Горните определения и явления дават обяснение какво е магнитно поле. Дадени са и основните характеристики на магнитното поле, с помощта на които е възможно да се дефинира това явление.
Магнитно поле и неговите характеристики
План на лекцията:
Магнитно поле, неговите свойства и характеристики.
Магнитно поле- формата на съществуване на материята около движещи се електрически заряди (проводници с ток, постоянни магнити).
Това име се дължи на факта, че, както датският физик Ханс Оерстед открива през 1820 г., има ориентиращ ефект върху магнитната стрелка. Експериментът на Ерстед: магнитна игла се поставя под проводник с ток, въртящ се върху игла. Когато токът беше включен, той беше инсталиран перпендикулярно на жицата; при промяна на посоката на тока той се обърна в обратна посока.
Основните свойства на магнитното поле:
генерирани от движещи се електрически заряди, проводници с ток, постоянни магнити и променливо електрическо поле;
действа със сила върху движещи се електрически заряди, проводници с ток, намагнитни тела;
променливото магнитно поле генерира променливо електрическо поле.
От опита на Ерстед следва, че магнитното поле е насочено и трябва да има векторна силова характеристика. Означава се и се нарича магнитна индукция.
Магнитното поле се изобразява графично с помощта на магнитни силови линии или линии на магнитна индукция. магнитна сила линиисе наричат линии, по които са разположени железни стружки или оси на малки магнитни стрелки в магнитно поле. Във всяка точка на такава линия векторът е насочен тангенциално.
Линиите на магнитната индукция са винаги затворени, което показва липсата на магнитни заряди в природата и вихровия характер на магнитното поле.
Обикновено те напускат северния полюс на магнита и навлизат в южния. Плътността на линиите е избрана така, че броят на линиите на единица площ, перпендикулярна на магнитното поле, да е пропорционален на големината на магнитната индукция.
з
Магнитен соленоид с ток
Посоката на линиите се определя от правилото на десния винт. Соленоид - намотка с ток, чиито завои са разположени близо една до друга, а диаметърът на завоя е много по-малък от дължината на намотката.
Магнитното поле вътре в соленоида е равномерно. Магнитното поле се нарича хомогенно, ако векторът е постоянен във всяка точка.
Магнитното поле на соленоида е подобно на магнитното поле на пръчковия магнит.
СЪС
Оленоидът с ток е електромагнит.
Опитът показва, че за магнитно поле, както и за електрическо поле, принцип на суперпозиция: индукцията на магнитното поле, създадено от няколко тока или движещи се заряди, е равна на векторната сума на индукциите на магнитните полета, създадени от всеки ток или заряд:
Векторът се въвежда по един от 3 начина:
а) от закона на Ампер;
б) чрез действието на магнитно поле върху контур с ток;
в) от израза за силата на Лоренц.
А mper експериментално установи, че силата, с която магнитното поле действа върху елемента на проводника с ток I, разположен в магнитно поле, е право пропорционална на силата
ток I и векторното произведение на елемента на дължината и магнитната индукция:
- Закон на Ампер
з
Посоката на вектора може да се намери според общите правила на векторното произведение, от което следва правилото на лявата ръка: ако дланта на лявата ръка е разположена така, че магнитните силови линии да влизат в нея, а 4 изпънати пръстите са насочени по течението, тогава свитият палец ще покаже посоката на силата.
Силата, действаща върху тел с крайна дължина, може да се намери чрез интегриране по цялата дължина.
За I = const, B=const, F = BIlsin
Ако =90 0 , F = BIl
Индукция на магнитно поле- векторна физическа величина, числено равна на силата, действаща в еднородно магнитно поле върху проводник с единична дължина с единичен ток, разположен перпендикулярно на линиите на магнитното поле.
1Tl е индукцията на еднородно магнитно поле, при което върху проводник с дължина 1 m и ток 1A, разположен перпендикулярно на линиите на магнитното поле, се въздейства със сила 1N.
Досега разглеждахме макротокове, протичащи в проводници. Въпреки това, според предположението на Ампер, във всяко тяло има микроскопични токове, дължащи се на движението на електрони в атомите. Тези микроскопични молекулярни токове създават собствено магнитно поле и могат да се обръщат в полетата на макротокове, създавайки допълнително магнитно поле в тялото. Векторът характеризира полученото магнитно поле, създадено от всички макро- и микротокове, т.е. за един и същ макроток векторът в различни среди има различни стойности.
Магнитното поле на макротоковете се описва от вектора на магнитния интензитет.
За хомогенна изотропна среда
,
0 \u003d 410 -7 H / m - магнитна константа, 0 \u003d 410 -7 N / A 2,
- магнитна проницаемост на средата, показваща колко пъти се променя магнитното поле на макротоковете поради полето на микротоковете на средата.
магнитен поток. Теорема на Гаус за магнитния поток.
векторен поток(магнитен поток) през подложката dSсе нарича скаларна стойност, равна на
където е проекцията върху посоката на нормалата към обекта;
- ъгъл между векторите и .
насочен повърхностен елемент,
Векторният поток е алгебрична величина,
Ако - при напускане на повърхността;
Ако - на входа на повърхността.
Потокът на вектора на магнитната индукция през произволна повърхност S е равен на
За еднородно магнитно поле = const,
1 Wb - магнитен поток, преминаващ през плоска повърхност от 1 m 2, разположена перпендикулярно на еднородно магнитно поле, чиято индукция е равна на 1 T.
Магнитният поток през повърхността S е числено равно на числотолиниите на магнитното поле, пресичащи дадена повърхност.
Тъй като линиите на магнитна индукция винаги са затворени, за затворена повърхност броят на линиите, влизащи в повърхността (Ф 0), следователно общият поток на магнитна индукция през затворена повърхност е нула.
- Теорема на Гаус: потокът на вектора на магнитната индукция през всяка затворена повърхност е нула.
Тази теорема е математически израз на факта, че в природата няма магнитни заряди, върху които да започват или завършват линиите на магнитната индукция.
Законът на Био-Савар-Лаплас и приложението му за изчисляване на магнитни полета.
Магнитното поле на постоянни токове с различни форми е подробно изследвано от fr. учени Био и Савар. Те установиха, че във всички случаи магнитната индукция в произволна точка е пропорционална на силата на тока, зависи от формата, размерите на проводника, местоположението на тази точка спрямо проводника и от средата.
Резултатите от тези експерименти са обобщени от fr. математик Лаплас, който взе предвид векторния характер на магнитната индукция и предположи, че индукцията във всяка точка е, според принципа на суперпозицията, векторната сума на индукциите на елементарните магнитни полета, създадени от всяка секция на този проводник.
Лаплас през 1820 г. формулира закон, наречен закон на Био-Савар-Лаплас: всеки елемент от проводник с ток създава магнитно поле, чийто вектор на индукция в произволна точка K се определя по формулата:
- Закон на Био-Савар-Лаплас.
От закона на Био-Совар-Лаплас следва, че посоката на вектора съвпада с посоката на кръстосаното произведение. Същата посока се дава от правилото на десния винт (Gimlet).
като се има предвид, че
Проводник, съпосочен на тока;
Радиус вектор, свързващ се с точка К;
Законът на Био-Савар-Лаплас има практическо значение, т.к ви позволява да намерите в дадена точка в пространството индукцията на магнитното поле на тока, протичащ през проводника с краен размер и произволна форма.
За произволен ток такова изчисление е сложен математически проблем. Въпреки това, ако разпределението на тока има определена симетрия, тогава прилагането на принципа на суперпозицията заедно със закона на Biot-Savart-Laplace прави възможно сравнително просто да се изчислят специфичните магнитни полета.
Нека да разгледаме някои примери.
А. Магнитно поле на праволинеен проводник с ток.
за проводник с крайна дължина:
за проводник с безкрайна дължина: 1 = 0, 2 =
B. Магнитно поле в центъра на кръговия ток:
=90 0 , sin=1,
Ерстед през 1820 г. експериментално установи, че циркулацията в затворена верига, заобикаляща система от макротокове, е пропорционална на алгебричната сума на тези токове. Коефициентът на пропорционалност зависи от избора на системата от единици и в SI е равен на 1.
° С
циркулацията на вектор се нарича интеграл със затворен контур.
Тази формула се нарича теорема за циркулацията или закон за тоталния ток:
циркулацията на вектора на напрегнатостта на магнитното поле по произволна затворена верига е равна на алгебричната сума на макротоковете (или общия ток), обхванати от тази верига. неговият характеристикиВ пространството около токове и постоянни магнити има сила полеНаречен магнитен. Наличност магнитен полетапоказва се...
За реалната структура на електромагн полетаИ неговият характеристикиразпространение под формата на плоски вълни.
Статия >> ФизикаВЪРХУ РЕАЛНАТА СТРУКТУРА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТА ПОЛЕТАИ НЕГОВОТО ХАРАКТЕРИСТИКИРАЗПРОСТРАНЕНИЕ ПОД ФОРМАТА НА РАВНИ ВЪЛНИ ... други компоненти на единичен полета: електромагнитни полес векторни компоненти и, ел полес компоненти и магнитен полес компоненти...
Магнитни поле, вериги и индукция
Резюме >> Физика... полета). Основен Характеристика магнитен полетае неговиятвекторна сила магнитениндукция (индукционен вектор магнитен полета). в SI магнитен... с магнитенмомент. Магнитни полеИ неговиятпараметри Посока магнитенлинии и...
Магнитни поле (2)
Резюме >> ФизикаУчастък от проводник AB с ток в магнитен полеперпендикулярен неговият магнитенлинии. Когато е показано на фигурата ... стойността зависи само от магнитен полетаи може да служи неговиятколичествен Характеристика. Тази стойност се приема...
Магнитниматериали (2)
Резюме >> ИкономикаМатериали, които взаимодействат с магнитен полеизразено в неговиятпромяна, както и в други ... и след прекратяване на експозицията магнитен полета.1. Основен характеристики магнитенматериалиМагнитните свойства на материалите се характеризират с...