Untuk waktu yang lama, medan magnet telah menimbulkan banyak pertanyaan pada manusia, tetapi bahkan sekarang masih merupakan fenomena yang sedikit diketahui. Banyak ilmuwan mencoba mempelajari karakteristik dan sifat-sifatnya, karena manfaat dan potensi penggunaan lapangan adalah fakta yang tak terbantahkan.

Mari kita bereskan semuanya. Jadi, bagaimana medan magnet bekerja dan terbentuk? Benar, arus listrik. Dan arus, menurut buku teks fisika, adalah aliran partikel bermuatan dengan arah, bukan? Jadi, ketika arus melewati konduktor apa pun, jenis materi tertentu mulai bekerja di sekitarnya - medan magnet. Medan magnet dapat diciptakan oleh arus partikel bermuatan atau oleh momen magnetik elektron dalam atom. Sekarang medan dan materi ini memiliki energi, kita melihatnya dalam gaya elektromagnetik yang dapat mempengaruhi arus dan muatannya. Medan magnet mulai bekerja pada aliran partikel bermuatan, dan mereka mengubah arah awal gerakan yang tegak lurus terhadap medan itu sendiri.

Medan magnet lain dapat disebut elektrodinamik, karena terbentuk di dekat partikel yang bergerak dan hanya memengaruhi partikel yang bergerak. Nah, itu dinamis karena fakta bahwa ia memiliki struktur khusus dalam memutar bion di wilayah ruang. Muatan listrik biasa yang bergerak dapat membuat mereka berputar dan bergerak. Bion mentransmisikan interaksi apa pun yang mungkin terjadi di wilayah ruang ini. Oleh karena itu, muatan yang bergerak menarik satu kutub dari semua bion dan menyebabkan mereka berputar. Hanya dia yang dapat mengeluarkan mereka dari keadaan istirahat, tidak ada yang lain, karena kekuatan lain tidak akan dapat mempengaruhi mereka.

Dalam medan listrik terdapat partikel-partikel bermuatan yang bergerak sangat cepat dan dapat menempuh jarak 300.000 km hanya dalam waktu sedetik. Cahaya memiliki kecepatan yang sama. Tidak ada medan magnet tanpa muatan listrik. Ini berarti bahwa partikel-partikel tersebut sangat erat hubungannya satu sama lain dan berada dalam medan elektromagnetik yang sama. Artinya, jika ada perubahan medan magnet, maka akan terjadi perubahan medan listrik. Hukum ini juga terbalik.

Kami berbicara banyak tentang medan magnet di sini, tetapi bagaimana Anda bisa membayangkannya? Kita tidak bisa melihatnya dengan mata telanjang manusia. Selain itu, karena penyebaran medan yang sangat cepat, kami tidak punya waktu untuk memperbaikinya dengan bantuan berbagai perangkat. Tetapi untuk mempelajari sesuatu, seseorang harus memiliki setidaknya beberapa gagasan tentangnya. Hal ini juga sering diperlukan untuk menggambarkan medan magnet dalam diagram. Untuk memudahkan memahaminya, dibuat garis medan bersyarat. Dari mana mereka mendapatkannya? Mereka diciptakan karena suatu alasan.

Mari kita coba melihat medan magnet dengan bantuan serbuk logam kecil dan magnet biasa. Kami akan menuangkan serbuk gergaji ini pada permukaan yang rata dan memasukkannya ke dalam aksi medan magnet. Kemudian kita akan melihat bahwa mereka akan bergerak, berputar dan berbaris dalam suatu pola atau pola. Gambar yang dihasilkan akan menunjukkan perkiraan efek gaya dalam medan magnet. Semua gaya dan, karenanya, garis gaya terus menerus dan tertutup di tempat ini.

Jarum magnet memiliki karakteristik dan sifat yang mirip dengan kompas dan digunakan untuk menentukan arah garis gaya. Jika jatuh ke zona aksi medan magnet, kita dapat melihat arah aksi gaya oleh kutub utaranya. Kemudian kita akan memilih beberapa kesimpulan dari sini: bagian atas magnet permanen biasa, dari mana garis-garis gaya berasal, ditunjuk oleh kutub utara magnet. Sedangkan kutub selatan menunjukkan titik dimana gaya-gaya tersebut tertutup. Nah, garis gaya di dalam magnet tidak disorot dalam diagram.

Medan magnet, sifat dan karakteristiknya cukup banyak digunakan, karena dalam banyak masalah harus diperhitungkan dan dipelajari. Ini adalah fenomena terpenting dalam ilmu fisika. Hal-hal yang lebih kompleks terkait erat dengannya, seperti permeabilitas magnetik dan induksi. Untuk menjelaskan semua alasan munculnya medan magnet, seseorang harus mengandalkan fakta dan konfirmasi ilmiah yang nyata. Jika tidak, dalam masalah yang lebih kompleks, pendekatan yang salah dapat melanggar integritas teori.

Sekarang mari kita beri contoh. Kita semua tahu planet kita. Anda mengatakan bahwa itu tidak memiliki medan magnet? Anda mungkin benar, tetapi para ilmuwan mengatakan bahwa proses dan interaksi di dalam inti bumi menciptakan medan magnet besar yang membentang ribuan kilometer. Tetapi medan magnet apa pun harus memiliki kutubnya. Dan mereka ada, hanya terletak agak jauh dari kutub geografis. Bagaimana kita merasakannya? Misalnya, burung telah mengembangkan kemampuan navigasi, dan mereka mengorientasikan diri, khususnya, oleh medan magnet. Jadi, dengan bantuannya, angsa tiba dengan selamat di Lapland. Perangkat navigasi khusus juga menggunakan fenomena ini.

BIDANG MAGNETIK

Medan magnet adalah jenis materi khusus, tidak terlihat dan tidak berwujud bagi manusia,
ada secara independen dari kesadaran kita.
Bahkan di zaman kuno, para ilmuwan-pemikir menebak bahwa ada sesuatu di sekitar magnet.

jarum magnet.

Jarum magnet adalah alat yang diperlukan untuk mempelajari aksi magnetis dari arus listrik.
Ini adalah magnet kecil yang dipasang di ujung jarum, memiliki dua kutub: utara dan selatan.Jarum magnet dapat berputar bebas di ujung jarum.
Ujung utara jarum magnet selalu menunjuk ke utara.
Garis yang menghubungkan kutub-kutub jarum magnet disebut sumbu jarum magnet.
Jarum magnet serupa ada di kompas apa pun - perangkat untuk orienteering di tanah.

Dari manakah asal medan magnet?

Eksperimen Oersted (1820) - menunjukkan bagaimana konduktor dengan arus dan jarum magnet berinteraksi.

Ketika rangkaian listrik ditutup, jarum magnet menyimpang dari posisi semula, ketika rangkaian dibuka, jarum magnet kembali ke posisi semula.

Di ruang di sekitar konduktor dengan arus (dan dalam kasus umum di sekitar muatan listrik yang bergerak) medan magnet muncul.
Gaya magnet medan ini bekerja pada jarum dan memutarnya.

Secara umum, bisa dikatakan
bahwa medan magnet muncul di sekitar muatan listrik yang bergerak.
Arus listrik dan medan magnet tidak dapat dipisahkan satu sama lain.

MENARIK APA...

Banyak benda langit - planet dan bintang - memiliki medan magnetnya sendiri.
Namun, tetangga terdekat kita - Bulan, Venus, dan Mars - tidak memiliki medan magnet,
mirip dengan bumi.
___

Gilbert menemukan bahwa ketika sepotong besi didekatkan dengan salah satu kutub magnet, kutub lainnya mulai menarik lebih kuat. Ide ini dipatenkan hanya 250 tahun setelah kematian Hilbert.

Di paruh pertama tahun 90-an, ketika koin Georgia baru muncul - lari,
pencopet lokal mendapat magnet,
karena logam dari mana koin ini dibuat tertarik dengan baik oleh magnet!

Jika Anda mengambil uang dolar di tikungan dan membawanya ke magnet yang kuat
(misalnya, tapal kuda), menciptakan medan magnet yang tidak seragam, selembar kertas
menyimpang ke salah satu kutub. Ternyata warna uang kertas itu mengandung garam besi,
memiliki sifat magnet, sehingga dolar tertarik pada salah satu kutub magnet.

Jika Anda membawa magnet besar ke tingkat gelembung tukang kayu, gelembung akan bergerak.
Faktanya adalah bahwa tingkat gelembung diisi dengan cairan diamagnetik. Ketika cairan seperti itu ditempatkan di medan magnet, medan magnet dari arah yang berlawanan dibuat di dalamnya, dan didorong keluar dari medan. Oleh karena itu, gelembung dalam cairan mendekati magnet.

ANDA HARUS TAHU TENTANG MEREKA!

Penyelenggara bisnis kompas magnetik di Angkatan Laut Rusia adalah seorang ilmuwan deviator terkenal,
kapten peringkat 1, penulis karya ilmiah tentang teori kompas I.P. Belavan.
Anggota perjalanan keliling dunia dengan fregat "Pallada" dan peserta dalam Perang Krimea tahun 1853-56. dia adalah orang pertama di dunia yang melakukan demagnetisasi kapal (1863)
dan memecahkan masalah memasang kompas di dalam kapal selam besi.
Pada tahun 1865 ia diangkat sebagai kepala Observatorium Kompas pertama negara itu di Kronstadt.

Untuk memahami apa yang merupakan karakteristik medan magnet, banyak fenomena harus didefinisikan. Pada saat yang sama, Anda perlu mengingat terlebih dahulu bagaimana dan mengapa itu muncul. Cari tahu apa karakteristik kekuatan medan magnet. Penting juga bahwa medan semacam itu dapat terjadi tidak hanya pada magnet. Berkaitan dengan hal tersebut, tidak ada salahnya untuk menyebutkan ciri-ciri medan magnet bumi.

munculnya lapangan

Untuk memulainya, perlu untuk menggambarkan penampilan lapangan. Setelah itu, Anda dapat menggambarkan medan magnet dan karakteristiknya. Itu muncul selama pergerakan partikel bermuatan. Dapat mempengaruhi terutama konduktor konduktif. Interaksi antara medan magnet dan muatan yang bergerak, atau konduktor yang dilalui arus, terjadi karena gaya yang disebut elektromagnetik.

Intensitas atau karakteristik daya medan magnet pada titik spasial tertentu ditentukan dengan menggunakan induksi magnetik. Yang terakhir dilambangkan dengan simbol B.

Representasi grafis dari lapangan

Medan magnet dan karakteristiknya dapat direpresentasikan secara grafis menggunakan garis induksi. Definisi ini disebut garis, garis singgung yang pada setiap titik akan bertepatan dengan arah vektor y dari induksi magnetik.

Garis-garis ini termasuk dalam karakteristik medan magnet dan digunakan untuk menentukan arah dan intensitasnya. Semakin tinggi intensitas medan magnet, semakin banyak garis data yang akan ditarik.

Apa itu garis magnet?

Garis-garis magnet konduktor lurus dengan arus berbentuk lingkaran konsentris, yang pusatnya terletak pada sumbu konduktor ini. Arah garis magnet di dekat konduktor dengan arus ditentukan oleh aturan gimlet, yang berbunyi seperti ini: jika gimlet terletak sehingga akan disekrup ke konduktor searah arus, maka arah rotasi pegangan sesuai dengan arah garis magnet.

Untuk kumparan dengan arus, arah medan magnet juga akan ditentukan oleh aturan gimlet. Juga diperlukan untuk memutar pegangan ke arah arus di belokan solenoida. Arah garis induksi magnetik akan sesuai dengan arah gerakan translasi gimlet.

Ini adalah karakteristik utama dari medan magnet.

Dibuat oleh satu arus, dalam kondisi yang sama, medan akan berbeda dalam intensitasnya di media yang berbeda karena sifat magnetik yang berbeda dalam zat ini. Sifat magnetik medium dicirikan oleh permeabilitas magnetik absolut. Ini diukur dalam henry per meter (g/m).

Karakteristik medan magnet meliputi permeabilitas magnetik absolut dari ruang hampa, yang disebut konstanta magnetik. Nilai yang menentukan berapa kali permeabilitas magnetik absolut media akan berbeda dari konstanta disebut permeabilitas magnetik relatif.

Permeabilitas magnetik zat

Ini adalah kuantitas tanpa dimensi. Zat dengan nilai permeabilitas kurang dari satu disebut diamagnetik. Dalam zat ini, medannya akan lebih lemah daripada di ruang hampa. Sifat-sifat ini hadir dalam hidrogen, air, kuarsa, perak, dll.

Media dengan permeabilitas magnetik lebih besar dari satu disebut paramagnetik. Dalam zat ini, medannya akan lebih kuat daripada di ruang hampa. Media dan zat ini termasuk udara, aluminium, oksigen, platinum.

Dalam hal zat paramagnetik dan diamagnetik, nilai permeabilitas magnetik tidak akan bergantung pada tegangan medan magnet eksternal. Ini berarti bahwa nilainya konstan untuk zat tertentu.

Ferromagnet termasuk dalam kelompok khusus. Untuk zat ini, permeabilitas magnetik akan mencapai beberapa ribu atau lebih. Zat-zat ini, yang memiliki sifat menjadi magnet dan memperkuat medan magnet, banyak digunakan dalam teknik listrik.

Kekuatan medan

Untuk menentukan karakteristik medan magnet, bersama-sama dengan vektor induksi magnet, nilai yang disebut kekuatan medan magnet dapat digunakan. Istilah ini mendefinisikan intensitas medan magnet luar. Arah medan magnet pada suatu medium dengan sifat yang sama ke segala arah, vektor intensitas akan berimpit dengan vektor induksi magnet pada titik medan.

Kekuatan feromagnet dijelaskan oleh adanya bagian-bagian kecil yang dimagnetisasi secara sewenang-wenang, yang dapat direpresentasikan sebagai magnet kecil.

Dengan tidak adanya medan magnet, zat feromagnetik mungkin tidak memiliki sifat magnet yang nyata, karena bidang domain memperoleh orientasi yang berbeda, dan medan magnet totalnya adalah nol.

Menurut sifat utama medan magnet, jika feromagnet ditempatkan dalam medan magnet luar, misalnya, dalam kumparan berarus, maka di bawah pengaruh medan luar, domain akan berputar ke arah medan luar. . Selain itu, medan magnet pada kumparan akan meningkat, dan induksi magnet akan meningkat. Jika medan luar cukup lemah, maka hanya sebagian dari semua domain yang medan magnetnya mendekati arah medan luar akan terbalik. Ketika kekuatan medan luar meningkat, jumlah domain yang diputar akan meningkat, dan pada nilai tertentu dari tegangan medan luar, hampir semua bagian akan diputar sehingga medan magnet terletak searah dengan medan luar. Keadaan ini disebut saturasi magnetik.

Hubungan antara induksi magnet dan intensitas

Hubungan antara induksi magnet suatu zat feromagnetik dan kuat medan luar dapat digambarkan dengan menggunakan grafik yang disebut kurva magnetisasi. Pada kurva kurva kurva, laju peningkatan induksi magnetik menurun. Setelah tikungan, di mana tegangan mencapai nilai tertentu, terjadi kejenuhan, dan kurva sedikit naik, secara bertahap memperoleh bentuk garis lurus. Pada bagian ini, induksi masih tumbuh, tetapi agak lambat dan hanya karena peningkatan kekuatan medan eksternal.

Ketergantungan grafis dari indikator-indikator ini tidak langsung, yang berarti rasionya tidak konstan, dan permeabilitas magnetik material bukanlah indikator konstan, tetapi tergantung pada medan eksternal.

Perubahan sifat kemagnetan bahan

Dengan peningkatan kekuatan arus hingga saturasi penuh dalam koil dengan inti feromagnetik dan penurunan selanjutnya, kurva magnetisasi tidak akan bertepatan dengan kurva demagnetisasi. Dengan intensitas nol, induksi magnetik tidak akan memiliki nilai yang sama, tetapi akan memperoleh beberapa indikator yang disebut induksi magnetik residual. Situasi dengan kelambatan induksi magnet dari gaya magnetisasi disebut histeresis.

Untuk benar-benar mendemagnetisasi inti feromagnetik dalam koil, perlu untuk memberikan arus balik, yang akan menciptakan tegangan yang diperlukan. Untuk zat feromagnetik yang berbeda, diperlukan segmen dengan panjang yang berbeda. Semakin besar, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk demagnetisasi. Nilai di mana material benar-benar mengalami demagnetisasi disebut gaya koersif.

Dengan semakin bertambahnya arus dalam kumparan, induksi akan kembali meningkat ke indeks saturasi, tetapi dengan arah garis magnet yang berbeda. Ketika demagnetisasi dalam arah yang berlawanan, induksi sisa akan diperoleh. Fenomena magnet sisa digunakan untuk membuat magnet permanen dari zat dengan magnet sisa tinggi. Dari zat yang memiliki kemampuan untuk memagnetisasi ulang, inti dibuat untuk mesin dan perangkat listrik.

aturan tangan kiri

Gaya yang bekerja pada konduktor dengan arus memiliki arah yang ditentukan oleh aturan tangan kiri: ketika telapak tangan perawan terletak sedemikian rupa sehingga garis magnet masuk ke dalamnya, dan empat jari direntangkan ke arah arus dalam konduktor, ibu jari yang ditekuk akan menunjukkan arah gaya. Gaya ini tegak lurus terhadap vektor induksi dan arus.

Konduktor pembawa arus yang bergerak dalam medan magnet dianggap sebagai prototipe motor listrik, yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Aturan tangan kanan

Selama pergerakan konduktor dalam medan magnet, gaya gerak listrik diinduksi di dalamnya, yang memiliki nilai sebanding dengan induksi magnet, panjang konduktor yang terlibat dan kecepatan gerakannya. Ketergantungan ini disebut induksi elektromagnetik. Saat menentukan arah induksi EMF dalam konduktor, aturan tangan kanan digunakan: ketika tangan kanan terletak dengan cara yang sama seperti pada contoh dari kiri, garis magnet memasuki telapak tangan, dan ibu jari menunjukkan arah. gerakan konduktor, jari-jari yang terentang menunjukkan arah EMF yang diinduksi. Konduktor yang bergerak dalam fluks magnet di bawah pengaruh gaya mekanik eksternal adalah contoh paling sederhana dari generator listrik di mana energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Ini dapat dirumuskan secara berbeda: dalam sirkuit tertutup, EMF diinduksi, dengan setiap perubahan fluks magnet yang dicakup oleh sirkuit ini, EDE di sirkuit secara numerik sama dengan laju perubahan fluks magnet yang menutupi sirkuit ini.

Formulir ini memberikan indikator EMF rata-rata dan menunjukkan ketergantungan EMF bukan pada fluks magnet, tetapi pada laju perubahannya.

Hukum Lenz

Anda juga perlu mengingat hukum Lenz: arus yang diinduksi oleh perubahan medan magnet yang melewati sirkuit, dengan medan magnetnya, mencegah perubahan ini. Jika lilitan kumparan ditusuk oleh fluks magnet yang besarnya berbeda, maka EMF yang diinduksi pada seluruh kumparan sama dengan jumlah EMF pada lilitan yang berbeda. Jumlah fluks magnet dari berbagai lilitan kumparan disebut hubungan fluks. Unit pengukuran besaran ini, serta fluks magnet, adalah weber.

Ketika arus listrik dalam rangkaian berubah, fluks magnet yang diciptakan olehnya juga berubah. Dalam hal ini, menurut hukum induksi elektromagnetik, EMF diinduksi di dalam konduktor. Itu muncul sehubungan dengan perubahan arus pada konduktor, oleh karena itu fenomena ini disebut induksi sendiri, dan EMF yang diinduksi dalam konduktor disebut EMF induksi sendiri.

Hubungan fluks dan fluks magnet tidak hanya bergantung pada kekuatan arus, tetapi juga pada ukuran dan bentuk konduktor tertentu, dan permeabilitas magnetik zat di sekitarnya.

induktansi konduktor

Koefisien proporsionalitas disebut induktansi konduktor. Ini menunjukkan kemampuan konduktor untuk membuat hubungan fluks ketika listrik melewatinya. Ini adalah salah satu parameter utama sirkuit listrik. Untuk rangkaian tertentu, induktansi adalah konstan. Ini akan tergantung pada ukuran kontur, konfigurasinya, dan permeabilitas magnetik medium. Dalam hal ini, kekuatan arus dalam rangkaian dan fluks magnet tidak akan menjadi masalah.

Definisi dan fenomena di atas memberikan penjelasan tentang apa itu medan magnet. Karakteristik utama medan magnet juga diberikan, yang dengannya dimungkinkan untuk mendefinisikan fenomena ini.

Kami masih ingat tentang medan magnet dari sekolah, itu saja, "muncul" dalam ingatan tidak semua orang. Mari kita segarkan kembali apa yang telah kita lalui, dan mungkin memberi tahu Anda sesuatu yang baru, bermanfaat, dan menarik.

Penentuan medan magnet

Medan magnet adalah medan gaya yang bekerja pada muatan listrik (partikel) yang bergerak. Karena medan gaya ini, benda-benda tertarik satu sama lain. Ada dua jenis medan magnet:

1. Gravitasi - terbentuk secara eksklusif di dekat partikel elementer dan viruetsya dalam kekuatannya berdasarkan fitur dan struktur partikel ini.
2. Dinamis, diproduksi dalam objek dengan muatan listrik yang bergerak (pemancar arus, zat magnet).

Untuk pertama kalinya, penunjukan medan magnet diperkenalkan oleh M. Faraday pada tahun 1845, meskipun maknanya sedikit keliru, karena diyakini bahwa efek dan interaksi listrik dan magnet didasarkan pada medan material yang sama. Kemudian pada tahun 1873, D. Maxwell "menyajikan" teori kuantum, di mana konsep-konsep ini mulai dipisahkan, dan medan gaya yang diturunkan sebelumnya disebut medan elektromagnetik.

Bagaimana medan magnet muncul?

Medan magnet dari berbagai objek tidak terlihat oleh mata manusia, dan hanya sensor khusus yang dapat memperbaikinya. Sumber munculnya medan gaya magnet pada skala mikroskopis adalah pergerakan partikel mikro yang termagnetisasi (bermuatan), yaitu:

• ion;
• elektron;
• proton.

Pergerakan mereka terjadi karena momen magnet spin, yang ada di setiap mikropartikel.

Medan magnet, di mana dapat ditemukan?

Tidak peduli seberapa aneh kedengarannya, tetapi hampir semua benda di sekitar kita memiliki medan magnetnya sendiri. Meskipun dalam konsep banyak, hanya kerikil yang disebut magnet yang memiliki medan magnet, yang menarik benda besi ke dirinya sendiri. Faktanya, gaya tarik-menarik ada di semua benda, itu hanya memanifestasikan dirinya dalam valensi yang lebih rendah.

Juga harus diklarifikasi bahwa medan gaya, yang disebut magnet, muncul hanya di bawah kondisi bahwa muatan listrik atau benda bergerak.

Muatan tak bergerak memiliki medan gaya listrik (juga dapat hadir dalam muatan bergerak). Ternyata sumber medan magnet adalah:

• magnet permanen;
• biaya seluler.

Medan magnet dan karakteristiknya

Rencana kuliah:

Medan magnet, sifat dan karakteristiknya.

Medan magnet- bentuk keberadaan materi di sekitar muatan listrik yang bergerak (konduktor dengan arus, magnet permanen).

Nama ini disebabkan oleh fakta bahwa, seperti yang ditemukan oleh fisikawan Denmark Hans Oersted pada tahun 1820, ia memiliki efek orientasi pada jarum magnet. Eksperimen Oersted: jarum magnet ditempatkan di bawah kawat berarus, berputar pada jarum. Ketika arus dihidupkan, itu dipasang tegak lurus dengan kabel; ketika mengubah arah arus, itu berbalik ke arah yang berlawanan.

Sifat utama medan magnet:

dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak, konduktor dengan arus, magnet permanen, dan medan listrik bolak-balik;

bertindak dengan kekuatan pada muatan listrik yang bergerak, konduktor dengan arus, benda magnet;

medan magnet bolak-balik menghasilkan medan listrik bolak-balik.

Berdasarkan pengalaman Oersted, medan magnet adalah arah dan harus memiliki karakteristik gaya vektor. Hal ini ditunjuk dan disebut induksi magnetik.

Medan magnet digambarkan secara grafis menggunakan garis gaya magnet atau garis induksi magnet. gaya magnetis garis disebut garis di mana serbuk besi atau sumbu panah magnet kecil terletak di medan magnet. Pada setiap titik dari garis tersebut, vektor diarahkan secara tangensial.

Garis-garis induksi magnet selalu tertutup, yang menunjukkan tidak adanya muatan magnet di alam dan sifat pusaran medan magnet.

Secara konvensional, mereka meninggalkan kutub utara magnet dan masuk ke selatan. Kepadatan garis dipilih sehingga jumlah garis per satuan luas yang tegak lurus medan magnet sebanding dengan besarnya induksi magnet.

H

Solenoid magnetik dengan arus

Arah garis ditentukan oleh aturan sekrup kanan. Solenoid - kumparan dengan arus, belokan yang terletak berdekatan satu sama lain, dan diameter belokan jauh lebih kecil daripada panjang kumparan.

Medan magnet di dalam solenoida seragam. Medan magnet disebut homogen jika vektornya konstan di sembarang titik.

Medan magnet solenoida mirip dengan medan magnet magnet batang.

Dengan

Olenoid dengan arus adalah elektromagnet.

Pengalaman menunjukkan bahwa untuk medan magnet, dan juga untuk medan listrik, prinsip superposisi: induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh beberapa arus atau muatan yang bergerak sama dengan jumlah vektor induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh setiap arus atau muatan:

Vektor dimasukkan dalam salah satu dari 3 cara:

a) dari hukum Ampere;

b) oleh aksi medan magnet pada loop dengan arus;

c) dari ekspresi untuk gaya Lorentz.

TETAPI mper secara eksperimental menetapkan bahwa gaya yang dengannya medan magnet bekerja pada elemen konduktor dengan arus I, yang terletak di medan magnet, berbanding lurus dengan gaya

arus I dan produk vektor elemen panjang dan induksi magnetik:

- Hukum Ampere

H
arah vektor dapat ditemukan sesuai dengan aturan umum produk vektor, dari mana mengikuti aturan tangan kiri: jika telapak tangan kiri diposisikan sehingga garis gaya magnet masuk, dan 4 terentang jari-jari diarahkan sepanjang arus, maka ibu jari yang ditekuk akan menunjukkan arah gaya.

Gaya yang bekerja pada kawat dengan panjang terbatas dapat ditemukan dengan mengintegrasikan seluruh panjangnya.

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

Jika =90 0 , F = BIl

Induksi medan magnet- kuantitas fisik vektor yang secara numerik sama dengan gaya yang bekerja dalam medan magnet seragam pada konduktor dengan satuan panjang dengan arus satuan, terletak tegak lurus terhadap garis medan magnet.

1Tl adalah induksi medan magnet seragam, di mana konduktor sepanjang 1m dengan arus 1A, yang terletak tegak lurus terhadap garis medan magnet, dikenai gaya 1N.

Sejauh ini, kami telah mempertimbangkan arus makro yang mengalir dalam konduktor. Namun, menurut asumsi Ampere, di setiap benda ada arus mikroskopis karena pergerakan elektron dalam atom. Arus molekuler mikroskopis ini menciptakan medan magnetnya sendiri dan dapat mengubah medan arus makro, menciptakan medan magnet tambahan di dalam tubuh. Vektor mencirikan medan magnet yang dihasilkan yang diciptakan oleh semua arus makro dan mikro, mis. untuk arus makro yang sama, vektor di media yang berbeda memiliki nilai yang berbeda.

Medan magnet arus makro digambarkan oleh vektor intensitas magnet.

Untuk medium isotropik homogen

,

0 \u003d 410 -7 H / m - konstanta magnetik, 0 \u003d 410 -7 N / A 2,

- permeabilitas magnetik medium, menunjukkan berapa kali medan magnet arus makro berubah karena medan arus mikro medium.

fluks magnet. Teorema Gauss untuk fluks magnet.

aliran vektor(fluks magnet) melalui bantalan dS disebut nilai skalar sama dengan

di mana proyeksi ke arah normal ke situs;

- sudut antara vektor dan .

elemen permukaan terarah,

Fluks vektor adalah besaran aljabar,

jika - saat meninggalkan permukaan;

jika - di pintu masuk ke permukaan.

Fluks vektor induksi magnet melalui permukaan sembarang S sama dengan

Untuk medan magnet seragam = konstanta,

1 Wb - fluks magnet yang melewati permukaan datar 1 m 2 yang terletak tegak lurus terhadap medan magnet seragam, yang induksinya sama dengan 1 T.

Fluks magnet yang melalui permukaan S secara numerik sama dengan jumlah garis gaya magnet yang melintasi permukaan tersebut.

Karena garis induksi magnet selalu tertutup, untuk permukaan tertutup jumlah garis yang masuk ke permukaan (Ф 0), oleh karena itu, fluks total induksi magnet melalui permukaan tertutup adalah nol.

- teorema Gauss: fluks vektor induksi magnet melalui setiap permukaan tertutup adalah nol.

Teorema ini adalah ekspresi matematis dari fakta bahwa di alam tidak ada muatan magnet di mana garis induksi magnet akan dimulai atau diakhiri.

Hukum Biot-Savart-Laplace dan penerapannya pada perhitungan medan magnet.

Medan magnet arus searah dari berbagai bentuk dipelajari secara rinci oleh fr. ilmuwan Biot dan Savart. Mereka menemukan bahwa dalam semua kasus induksi magnetik pada titik sembarang sebanding dengan kekuatan arus, tergantung pada bentuk, dimensi konduktor, lokasi titik ini dalam kaitannya dengan konduktor dan media.

Hasil eksperimen ini dirangkum oleh fr. ahli matematika Laplace, yang memperhitungkan sifat vektor induksi magnetik dan berhipotesis bahwa induksi pada setiap titik, menurut prinsip superposisi, adalah jumlah vektor dari induksi medan magnet dasar yang dibuat oleh setiap bagian konduktor ini.

Laplace pada tahun 1820 merumuskan hukum, yang disebut hukum Biot-Savart-Laplace: setiap elemen konduktor dengan arus menciptakan medan magnet, vektor induksi yang pada titik sembarang K ditentukan oleh rumus:

- Hukum Biot-Savart-Laplace.

Ini mengikuti dari hukum Biot-Sovar-Laplace bahwa arah vektor bertepatan dengan arah produk silang. Arah yang sama diberikan oleh aturan sekrup kanan (gimlet).

Mengingat bahwa ,

Elemen konduktor searah dengan arus;

Vektor radius yang menghubungkan titik K;

Hukum Biot-Savart-Laplace sangat penting secara praktis, karena memungkinkan Anda untuk menemukan pada titik tertentu di ruang angkasa induksi medan magnet dari arus yang mengalir melalui konduktor dengan ukuran terbatas dan bentuk sewenang-wenang.

Untuk arus sewenang-wenang, perhitungan seperti itu adalah masalah matematika yang kompleks. Namun, jika distribusi arus memiliki simetri tertentu, maka penerapan prinsip superposisi bersama dengan hukum Biot-Savart-Laplace memungkinkan untuk menghitung medan magnet tertentu secara relatif sederhana.

Mari kita lihat beberapa contoh.

A. Medan magnet konduktor bujursangkar dengan arus.

untuk konduktor dengan panjang terhingga:

untuk konduktor dengan panjang tak terhingga: 1 = 0, 2 =

B. Medan magnet di pusat arus melingkar:

=90 0 , sin=1,

Oersted pada tahun 1820 secara eksperimental menemukan bahwa sirkulasi dalam sirkuit tertutup yang mengelilingi sistem arus makro sebanding dengan jumlah aljabar arus ini. Koefisien proporsionalitas tergantung pada pilihan sistem satuan dan dalam SI sama dengan 1.

C
peredaran suatu vektor disebut integral loop tertutup.

Rumus ini disebut teorema sirkulasi atau hukum arus total:

sirkulasi vektor kekuatan medan magnet di sepanjang sirkuit tertutup sewenang-wenang sama dengan jumlah aljabar dari arus makro (atau arus total) yang dicakup oleh sirkuit ini. miliknya karakteristik Di ruang yang mengelilingi arus dan magnet permanen, ada gaya bidang ditelepon magnetis. Ketersediaan magnetis bidang muncul...

Pada struktur sebenarnya dari elektromagnetik bidang dan miliknya karakteristik propagasi dalam bentuk gelombang bidang.

Artikel >> Fisika

TENTANG STRUKTUR ELEKTROMAGNETIK NYATA BIDANG Dan MILIKNYA KARAKTERISTIK PROPAGASI BENTUK GELOMBANG BIDANG...komponen lain yang satu bidang: elektromagnetik bidang dengan komponen vektor dan, listrik bidang dengan komponen dan magnetis bidang dengan komponen...

Magnetik bidang, sirkuit dan induksi

Abstrak >> Fisika

... bidang). Dasar ciri magnetis bidang adalah miliknya kekuatan vektor magnetis induksi (vektor induksi magnetis bidang). dalam SI magnetis... dengan magnetis momen. Magnetik bidang dan miliknya parameter Arah magnetis garis dan...

Magnetik bidang (2)

Abstrak >> Fisika

Bagian konduktor AB dengan arus masuk magnetis bidang tegak lurus miliknya magnetis garis. Ketika ditunjukkan pada gambar ... nilainya hanya bergantung pada magnetis bidang dan bisa melayani miliknya kuantitatif ciri. Nilai ini diambil...

Magnetik bahan (2)

Abstrak >> Ekonomi

Bahan yang berinteraksi dengan magnetis bidang dinyatakan dalam miliknya perubahan, serta pada orang lain ... dan setelah penghentian paparan magnetis bidang.satu. Utama karakteristik magnetis Bahan Sifat kemagnetan bahan dicirikan oleh...