Mari kita menggambar serangkaian garis kontinu dalam medan magnet sehingga garis-garis ini bertepatan di mana-mana dengan arah kuat medan (dengan arah induksi magnet). Gambar yang dihasilkan dapat berfungsi sebagai gambar medan magnet.
Jika Anda menggerakkan jarum kompas kecil yang tergantung bebas di sepanjang garis medan magnet, maka sumbunya di mana-mana akan bertepatan dengan bagian garis terdekat. Pada salah satu garis pada Gambar. 2.13 menunjukkan panah kompas di empat posisi.
Beras. 2.13. Medan magnet magnet batang
Beras. 2.14. Medan magnet dari konduktor pembawa arus bujursangkar. Bandingkan dengan gambar. 2.10
pada gambar. 2.13, 2.14 melalui garis-garis medan magnet magnet permanen dan konduktor bujursangkar dengan arus ditunjukkan. Panah pada garis menunjukkan arah medan magnet (arah yang akan ditunjukkan oleh ujung utara jarum kompas).
Untuk dapat menilai kekuatan medan dari gambar, disepakati untuk menarik garis semakin dekat satu sama lain, semakin kuat medannya.
Dari gambar. 2.13 menunjukkan bahwa medan terkuat berada tepat di dekat kutub magnet. Dari gambar. 2.14 dapat dilihat bahwa medan arus paling kuat di dekat kawat, dan saat Anda menjauh darinya, medan melemah.
Dalam 2.1 dikatakan bahwa benda besi kecil di bawah pengaruh magnet itu sendiri menjadi magnet (Gbr. 2.1, a).
Oleh karena itu, jelas bahwa jika Anda meletakkan magnet permanen di papan dan menaburkan papan dengan serbuk besi, maka mereka akan ditempatkan seperti jarum kompas kecil. Gambar-gambar yang diperoleh dengan cara serbuk gergaji memberikan representasi visual dari lapangan.
pada gambar. 2.15 menunjukkan medan magnet kumparan. Jika kawat dililitkan menjadi spiral, dililit seperti kumparan, maka medan belokan individu yang diarahkan sama akan menambah satu sama lain, memperkuat medan di dalam kumparan.
Arah garis magnet bertepatan dengan sumbu kumparan, dan medan mencapai nilai terbesarnya di sana. Medan di dalam kumparan kira-kira seragam, yaitu kekuatan medan tetap kira-kira sama pada titik-titik yang berbeda. Jarak antara garis magnet yang berdekatan yang memiliki kerapatan tertinggi di dalam kumparan juga akan sama.
Beras. 2.15. Pola medan magnet kumparan
Untuk mempelajari struktur medan magnet, digunakan metode spektrum. Serbuk besi kecil, yang jatuh ke dalam medan magnet, dimagnetisasi dan, berinteraksi satu sama lain, membentuk rantai, susunannya memungkinkan seseorang untuk menilai struktur medan magnet.
Sebagai contoh aplikasi metode spektrum Pertimbangkan percobaan dengan medan magnet konduktor lurus. Mari kita melewatkan konduktor lurus panjang yang terhubung ke sirkuit listrik melalui pelat dielektrik tipis. Kami akan menuangkan serbuk besi kecil ke piring, dengan ringan mengetuk piring. Serbuk gergaji akan berkumpul di sekitar konduktor dalam bentuk lingkaran konsentris dengan berbagai diameter (Gbr. 6.10). Saat mengulangi percobaan dengan konduktor lain pada nilai lain dari kekuatan saat ini, kami mendapatkan pola serupa, yang disebut spektrum magnetik.
spektrum dapat direpresentasikan di atas kertas sebagai garis induksi magnet.
Untuk konduktor lurus, gambar seperti itu ditunjukkan pada gambar. 6.11. Dalam gambar spektrum magnetik garis induksi magnet menunjukkan arah induksi magnet pada setiap titik. Pada setiap titik garis induksi, garis singgung bertepatan dengan vektor induksi magnetik.
Garis singgung yang pada setiap titiknya menunjukkan arah induksi magnet disebut garis induksi magnet.
Kepadatan garis induksi magnet tergantung pada modulus induksi magnet. Ini lebih besar di mana modul lebih besar, dan sebaliknya. Arah garis induksi magnetik konduktor langsung ditentukan oleh aturan sekrup kanan.
Spektrum medan magnet konduktor dari bentuk yang berbeda memiliki banyak kesamaan.
Jadi, spektrum medan magnet cincin berarus mirip dengan dua spektrum gabungan konduktor lurus (Gbr. 6.12). Hanya kerapatan garis induksi di tengah cincin yang lebih besar (Gbr. 6.13).
Spektrum magnet sebuah kumparan dengan jumlah lilitan yang banyak (solenoid) ditunjukkan pada gambar. 6.14. Gambar tersebut menunjukkan bahwa garis Induksi magnet dari kumparan semacam itu paralel secara internal dan memiliki kerapatan yang sama. Ini menunjukkan bahwa di dalam kumparan panjang medan magnetnya seragam - di semua titik induksi magnetnya sama (Gbr. 6.15). Garis-garis induksi magnet hanya menyimpang di luar kumparan, di mana medan magnet tidak homogen.
Jika kita membandingkan spektrum medan magnet konduktor dengan arus berbagai bentuk, kita dapat melihat bahwa garis induksi selalu tertutup atau dengan kelanjutan lebih lanjut, mereka dapat menutup. Ini menunjukkan tidak adanya muatan magnet. Bidang seperti itu disebut pusaran. bidang pusaran tidak memiliki potensi.bahan dari situs
Halaman ini berisi materi tentang topik:
Spektrum medan magnet GDz Reshebnik
Proses fisik apa yang terjadi selama pembentukan spektrum magnetik?
Penemuan di bidang medan magnet
Laporkan topik medan magnet dan representasi grafisnya
Contoh spektrum medan magnet
Pertanyaan tentang barang ini:
Eksperimen Oersted pada tahun 1820. Apa yang ditunjukkan oleh penyimpangan jarum magnet ketika rangkaian listrik ditutup? Ada medan magnet di sekitar konduktor pembawa arus. Jarum magnet bereaksi terhadapnya. Sumber medan magnet adalah muatan atau arus listrik yang bergerak.
Eksperimen Oersted pada tahun 1820. Apa yang ditunjukkan oleh fakta bahwa jarum magnet dihidupkan? Ini berarti bahwa arah arus dalam penghantar telah berubah menjadi sebaliknya.
Eksperimen Ampère pada tahun 1820. Bagaimana menjelaskan fakta bahwa konduktor dengan arus berinteraksi satu sama lain? Kita tahu bahwa medan magnet bekerja pada konduktor pembawa arus. Oleh karena itu, fenomena interaksi arus dapat dijelaskan sebagai berikut: arus listrik pada penghantar pertama menghasilkan medan magnet yang bekerja pada arus kedua dan sebaliknya ...
Satuan kuat arus Jika arus 1 A mengalir melalui dua penghantar sejajar yang panjangnya 1 m, terletak pada jarak 1 m dari satu sama lain, maka keduanya berinteraksi dengan gaya N.
Satuan kuat arus 2 A Berapa kuat arus dalam penghantar jika mereka berinteraksi dengan gaya H?
Apa itu medan magnet dan apa sifat-sifatnya? 1.MP adalah bentuk khusus materi yang ada secara independen dari kita dan pengetahuan kita tentangnya. 2. MP dihasilkan dengan memindahkan muatan listrik dan dideteksi oleh aksi pada muatan listrik yang bergerak. 3. Dengan jarak dari sumber MF, melemah.
Sifat-sifat Garis Magnetik : 1. Garis-garis magnet adalah kurva tertutup. Apa yang dikatakan? Jika Anda mengambil sepotong magnet dan memecahnya menjadi dua bagian, masing-masing bagian akan kembali memiliki kutub "utara" dan "selatan". Jika Anda kembali mematahkan potongan yang dihasilkan menjadi dua bagian, setiap bagian akan kembali memiliki kutub "utara" dan "selatan". Tidak peduli seberapa kecil potongan magnet yang dihasilkan, setiap potongan akan selalu memiliki kutub "utara" dan "selatan". Tidak mungkin untuk mencapai monopole magnetik ("mono" berarti satu, monopole - satu kutub). Setidaknya, inilah sudut pandang modern tentang fenomena ini. Ini menunjukkan bahwa tidak ada muatan magnet di alam. Kutub magnet tidak dapat dipisahkan.
2. Anda dapat mendeteksi medan magnet dengan ... A) dengan bekerja pada konduktor apa pun, B) dengan bekerja pada konduktor yang dialiri arus listrik, C) bola tenis bermuatan yang digantung pada seutas benang tipis yang tidak dapat diperpanjang, D) dengan muatan listrik yang bergerak. a) A dan B, b) A dan C, c) B dan C, d) B dan D.
7. Manakah pernyataan yang benar? A. Muatan listrik ada di alam. B. Ada muatan magnet di alam. T. Tidak ada muatan listrik di alam. D. Tidak ada muatan magnet di alam. a) A dan B, b) A dan C, c) A dan D, d) B, C dan D.
10. Dua konduktor paralel yang panjangnya 1 m, terletak pada jarak 1 m dari satu sama lain ketika arus listrik mengalir melalui mereka, ditarik dengan gaya N. Ini berarti bahwa arus mengalir melalui konduktor ... a) berlawanan arah 1 A, b ) satu arah masing-masing 1 A, c) berlawanan arah masing-masing 0,5 A, d) satu arah masing-masing 0,5 A.
23. Jarum magnet akan menyimpang jika diletakkan di dekat... A) dekat aliran elektron, B) dekat aliran atom hidrogen, C) dekat aliran ion negatif, D) dekat aliran ion positif, E) dekat aliran inti atom oksigen. a) semua jawaban benar b) A, B, C, dan D, c) B, C, D, d) B, C, D, E
3. Gambar menunjukkan penampang suatu penghantar berarus di titik A, arus listrik masuk tegak lurus bidang gambar. Manakah dari arah yang disajikan di titik M yang sesuai dengan arah vektor B dari induksi medan magnet arus di titik ini? a) 1, b) 2, c) 3, 4)
Mari kita pahami bersama apa itu medan magnet. Lagi pula, banyak orang hidup di bidang ini sepanjang hidup mereka dan bahkan tidak memikirkannya. Waktu untuk memperbaikinya!
Medan magnet
Medan magnet adalah jenis materi khusus. Ini memanifestasikan dirinya dalam aksi memindahkan muatan listrik dan benda yang memiliki momen magnetnya sendiri (magnet permanen).
Penting: medan magnet tidak bekerja pada muatan stasioner! Medan magnet juga diciptakan dengan memindahkan muatan listrik, atau oleh medan listrik yang berubah terhadap waktu, atau oleh momen magnetik elektron dalam atom. Artinya, setiap kawat yang dilalui arus juga menjadi magnet!
Benda yang memiliki medan magnetnya sendiri.
Magnet memiliki kutub yang disebut utara dan selatan. Sebutan "utara" dan "selatan" diberikan hanya untuk kenyamanan (sebagai "plus" dan "minus" dalam listrik).
Medan magnet diwakili oleh gaya magnet garis. Garis-garis gaya itu kontinu dan tertutup, dan arahnya selalu bertepatan dengan arah gaya-gaya medan. Jika serutan logam tersebar di sekitar magnet permanen, partikel logam akan menunjukkan gambaran yang jelas tentang garis-garis medan magnet yang muncul dari utara dan memasuki kutub selatan. Karakteristik grafis dari medan magnet - garis gaya.
Karakteristik medan magnet
Ciri-ciri utama medan magnet adalah induksi magnet, fluks magnet dan permeabilitas magnetik. Tapi mari kita bicarakan semuanya secara berurutan.
Segera, kami mencatat bahwa semua unit pengukuran diberikan dalam sistem SI.
Induksi magnetik B - kuantitas fisik vektor, yang merupakan karakteristik kekuatan utama medan magnet. Dilambangkan dengan huruf B . Satuan pengukuran induksi magnetik - Tesla (Tl).
Induksi magnetik menunjukkan seberapa kuat medan dengan menentukan gaya yang bekerja pada muatan. Kekuatan ini disebut gaya Lorentz.
Di Sini q - mengenakan biaya, v - kecepatannya dalam medan magnet, B - induksi, F adalah gaya Lorentz di mana medan bekerja pada muatan.
F- kuantitas fisik yang sama dengan produk induksi magnetik dengan luas kontur dan kosinus antara vektor induksi dan normal terhadap bidang kontur yang dilalui aliran. Fluks magnet adalah karakteristik skalar dari medan magnet.
Kita dapat mengatakan bahwa fluks magnet mencirikan jumlah garis induksi magnetik yang menembus suatu satuan luas. Fluks magnet diukur dalam Weberach (WB).
Permeabilitas magnetik adalah koefisien yang menentukan sifat magnetik medium. Salah satu parameter yang bergantung pada induksi magnetik medan adalah permeabilitas magnetik.
Planet kita telah menjadi magnet besar selama beberapa miliar tahun. Induksi medan magnet bumi bervariasi tergantung pada koordinat. Di khatulistiwa, itu sekitar 3,1 kali 10 pangkat lima minus Tesla. Selain itu, terdapat anomali magnetik, dimana nilai dan arah medan berbeda secara signifikan dengan daerah sekitarnya. Salah satu anomali magnetik terbesar di planet ini - Kursk dan Anomali magnetik Brasil.
Asal usul medan magnet bumi masih menjadi misteri bagi para ilmuwan. Diasumsikan bahwa sumber medan adalah inti logam cair Bumi. Inti bergerak, yang berarti bahwa paduan besi-nikel cair bergerak, dan pergerakan partikel bermuatan adalah arus listrik yang menghasilkan medan magnet. Masalahnya adalah teori ini geodinamo) tidak menjelaskan bagaimana medan tetap stabil.
Bumi adalah dipol magnet yang sangat besar. Kutub magnet tidak bertepatan dengan kutub geografis, meskipun mereka berada dalam jarak yang dekat. Apalagi kutub magnet bumi sedang bergerak. Perpindahan mereka telah tercatat sejak tahun 1885. Misalnya, selama seratus tahun terakhir, kutub magnet di belahan bumi selatan telah bergeser hampir 900 kilometer dan sekarang berada di Samudra Selatan. Kutub belahan bumi Arktik bergerak melintasi Samudra Arktik menuju anomali magnetik Siberia Timur, kecepatan pergerakannya (menurut data 2004) sekitar 60 kilometer per tahun. Sekarang ada percepatan pergerakan kutub - rata-rata kecepatannya bertambah 3 kilometer per tahun.
Apa pentingnya medan magnet bumi bagi kita? Pertama-tama, medan magnet bumi melindungi planet ini dari sinar kosmik dan angin matahari. Partikel bermuatan dari luar angkasa tidak jatuh langsung ke tanah, tetapi dibelokkan oleh magnet raksasa dan bergerak sepanjang garis gayanya. Dengan demikian, semua makhluk hidup terlindungi dari radiasi berbahaya.
Selama sejarah Bumi, ada beberapa inversi(perubahan) kutub magnet. Inversi kutub adalah ketika mereka berpindah tempat. Terakhir kali fenomena ini terjadi sekitar 800 ribu tahun yang lalu, dan ada lebih dari 400 pembalikan geomagnetik dalam sejarah Bumi.Beberapa ilmuwan percaya bahwa, mengingat percepatan yang diamati dari pergerakan kutub magnet, pembalikan kutub berikutnya harus diharapkan dalam beberapa ribu tahun mendatang.
Untungnya, tidak ada pembalikan kutub yang diharapkan di abad kita. Jadi, Anda dapat memikirkan kehidupan yang menyenangkan dan menikmati kehidupan di medan konstan lama yang baik di Bumi, dengan mempertimbangkan sifat dan karakteristik utama medan magnet. Dan agar Anda dapat melakukan ini, ada penulis kami, kepada siapa Anda dapat mempercayakan sebagian dari masalah pendidikan dengan keyakinan akan kesuksesan! dan jenis pekerjaan lainnya dapat Anda pesan di tautan.
Topik pengkode USE: interaksi magnet, medan magnet konduktor dengan arus.
Sifat magnetik materi telah diketahui orang sejak lama. Magnet mendapatkan namanya dari kota kuno Magnesia: mineral (kemudian disebut bijih besi magnetik atau magnetit) tersebar luas di sekitarnya, potongan-potongannya menarik benda-benda besi.
Interaksi magnet
Di dua sisi masing-masing magnet terletak kutub Utara dan kutub selatan. Dua buah magnet saling tarik menarik oleh kutub yang berlawanan dan saling tolak menolak oleh kutub yang sejenis. Magnet dapat bekerja satu sama lain bahkan melalui ruang hampa! Semua ini mengingatkan pada interaksi muatan listrik, namun interaksi magnet bukan listrik. Ini dibuktikan dengan fakta eksperimental berikut.
Gaya magnet melemah ketika magnet dipanaskan. Kekuatan interaksi muatan titik tidak bergantung pada suhunya.
Gaya magnet diperlemah dengan cara menggoyangkan magnet. Tidak ada hal serupa yang terjadi dengan benda bermuatan listrik.
Muatan listrik positif dapat dipisahkan dari muatan negatif (misalnya, ketika benda dialiri listrik). Tetapi tidak mungkin untuk memisahkan kutub magnet: jika Anda memotong magnet menjadi dua bagian, maka kutub juga muncul di titik potong, dan magnet pecah menjadi dua magnet dengan kutub yang berlawanan di ujungnya (berorientasi persis sama cara sebagai kutub magnet asli).
Jadi magnetnya selalu bipolar, mereka hanya ada dalam bentuk dipol. Kutub magnet terisolasi (disebut monopol magnetik- analog muatan listrik) di alam tidak ada (dalam hal apa pun, mereka belum terdeteksi secara eksperimental). Ini mungkin asimetri yang paling mengesankan antara listrik dan magnet.
Seperti benda bermuatan listrik, magnet bekerja berdasarkan muatan listrik. Namun, magnet hanya bekerja pada bergerak mengenakan biaya; Jika muatan dalam keadaan diam relatif terhadap magnet, maka tidak ada gaya magnet yang bekerja pada muatan tersebut. Sebaliknya, benda yang dialiri listrik bekerja dengan muatan apa pun, terlepas dari apakah benda itu diam atau bergerak.
Menurut ide-ide modern teori aksi jarak pendek, interaksi magnet dilakukan melalui Medan gaya Yaitu, magnet menciptakan medan magnet di ruang sekitarnya, yang bekerja pada magnet lain dan menyebabkan daya tarik atau tolakan magnet yang terlihat.
Contoh magnet adalah jarum magnet kompas. Dengan bantuan jarum magnet, seseorang dapat menilai keberadaan medan magnet di wilayah ruang tertentu, serta arah medan.
Planet Bumi kita adalah magnet raksasa. Tidak jauh dari kutub utara geografis bumi terdapat kutub magnet selatan. Oleh karena itu, ujung utara jarum kompas, berbelok ke kutub magnet selatan Bumi, menunjuk ke utara geografis. Oleh karena itu, sebenarnya, nama "kutub utara" magnet muncul.
Garis medan magnet
Medan listrik, kita ingat, diselidiki dengan bantuan muatan uji kecil, dengan tindakan di mana seseorang dapat menilai besar dan arah medan. Analog dari muatan uji dalam kasus medan magnet adalah jarum magnet kecil.
Misalnya, Anda bisa mendapatkan ide geometris medan magnet dengan menempatkan jarum kompas yang sangat kecil di berbagai titik di ruang angkasa. Pengalaman menunjukkan bahwa anak panah akan berbaris di sepanjang garis tertentu - yang disebut garis medan magnet. Mari kita definisikan konsep ini dalam bentuk tiga paragraf berikut.
1. Garis-garis medan magnet, atau garis-garis gaya magnet, adalah garis-garis berarah dalam ruang yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: jarum kompas kecil yang ditempatkan pada setiap titik dari garis tersebut berorientasi tangensial ke garis ini.
2. Arah garis medan magnet adalah arah ujung utara jarum kompas yang terletak pada titik-titik garis tersebut.
3. Semakin tebal garisnya, semakin kuat medan magnet di wilayah ruang tertentu..
Peran jarum kompas dapat berhasil dilakukan oleh serbuk besi: dalam medan magnet, serbuk kecil dimagnetisasi dan berperilaku persis seperti jarum magnet.
Jadi, setelah menuangkan serbuk besi di sekitar magnet permanen, kita akan melihat kira-kira gambar garis medan magnet berikut (Gbr. 1).
Beras. 1. Medan magnet permanen
Kutub utara magnet ditunjukkan dengan warna biru dan huruf; kutub selatan - berwarna merah dan huruf . Perhatikan bahwa garis-garis medan keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan, karena ke kutub selatan magnet itulah ujung utara dari jarum kompas akan menunjuk.
Pengalaman Oersted
Terlepas dari kenyataan bahwa fenomena listrik dan magnet telah diketahui orang sejak zaman kuno, tidak ada hubungan di antara mereka yang telah diamati untuk waktu yang lama. Selama beberapa abad, penelitian tentang listrik dan magnetisme berjalan secara paralel dan independen satu sama lain.
Fakta luar biasa bahwa fenomena listrik dan magnet sebenarnya terkait satu sama lain pertama kali ditemukan pada tahun 1820 dalam eksperimen terkenal Oersted.
Skema percobaan Oersted ditunjukkan pada gambar. 2 (gambar dari rt.mipt.ru). Di atas jarum magnet (dan - kutub utara dan selatan panah) adalah konduktor logam yang terhubung ke sumber arus. Jika Anda menutup sirkuit, maka panah berubah tegak lurus terhadap konduktor!
Eksperimen sederhana ini menunjukkan langsung hubungan antara listrik dan magnet. Eksperimen yang mengikuti pengalaman Oersted dengan kuat membentuk pola berikut: medan magnet dihasilkan oleh arus listrik dan bekerja pada arus.
Beras. 2. Eksperimen Oersted
Gambar garis-garis medan magnet yang ditimbulkan oleh suatu penghantar berarus tergantung pada bentuk penghantar tersebut.
Medan magnet dari kawat lurus dengan arus
Garis-garis medan magnet pada kawat lurus yang dialiri arus adalah lingkaran konsentris. Pusat lingkaran ini terletak pada kawat, dan bidangnya tegak lurus terhadap kawat (Gbr. 3).
Beras. 3. Bidang kabel langsung dengan arus
Ada dua alternatif aturan untuk menentukan arah garis medan magnet arus searah.
aturan jarum jam. Garis-garis medan berlawanan arah jarum jam jika dilihat sehingga arus mengalir ke arah kita..
aturan sekrup(atau aturan gimlet, atau aturan pembuka botol- itu lebih dekat dengan seseorang ;-)). Garis medan menuju ke mana sekrup (dengan ulir kanan konvensional) harus diputar untuk bergerak di sepanjang ulir ke arah arus.
Gunakan aturan mana pun yang paling cocok untuk Anda. Lebih baik membiasakan diri dengan aturan searah jarum jam - Anda sendiri nantinya akan melihat bahwa itu lebih universal dan lebih mudah digunakan (dan kemudian mengingatnya dengan rasa terima kasih di tahun pertama Anda ketika Anda mempelajari geometri analitik).
pada gambar. 3, sesuatu yang baru juga muncul: ini adalah vektor, yang disebut induksi medan magnet, atau induksi magnet. Vektor induksi magnetik adalah analog dari vektor kekuatan medan listrik: ia berfungsi karakteristik kekuatan medan magnet, menentukan gaya yang digunakan medan magnet pada muatan yang bergerak.
Kita akan berbicara tentang gaya dalam medan magnet nanti, tetapi untuk saat ini kita hanya akan mencatat bahwa besar dan arah medan magnet ditentukan oleh vektor induksi magnet. Pada setiap titik dalam ruang, vektor diarahkan ke arah yang sama dengan ujung utara jarum kompas yang ditempatkan di titik ini, yaitu bersinggungan dengan garis medan dalam arah garis ini. Induksi magnetik diukur dalam teslach(Tl).
Seperti dalam kasus medan listrik, untuk induksi medan magnet, prinsip superposisi. Itu terletak pada kenyataan bahwa induksi medan magnet yang dibuat pada titik tertentu oleh berbagai arus ditambahkan secara vektor dan memberikan vektor induksi magnet yang dihasilkan:.
Medan magnet kumparan dengan arus
Pertimbangkan sebuah kumparan melingkar yang melaluinya arus searah bersirkulasi. Kami tidak menunjukkan sumber yang menciptakan arus pada gambar.
Gambar garis bidang belokan kita kira-kira akan memiliki bentuk sebagai berikut (Gbr. 4).
Beras. 4. Bidang kumparan dengan arus
Penting bagi kita untuk dapat menentukan di setengah ruang (relatif terhadap bidang kumparan) medan magnet diarahkan. Sekali lagi kami memiliki dua aturan alternatif.
aturan jarum jam. Garis medan menuju ke sana, melihat dari mana arus tampaknya bersirkulasi berlawanan arah jarum jam.
aturan sekrup. Garis medan menuju ke mana sekrup (dengan ulir kanan konvensional) akan bergerak jika diputar ke arah arus.
Seperti yang Anda lihat, peran arus dan medan dibalik - dibandingkan dengan formulasi aturan ini untuk kasus arus searah.
Medan magnet kumparan dengan arus
Gulungan ternyata, jika erat, melilit ke lilitan, melilitkan kawat menjadi spiral yang cukup panjang (Gbr. 5 - gambar dari situs en.wikipedia.org). Kumparan mungkin memiliki beberapa puluh, ratusan atau bahkan ribuan putaran. Kumparan juga disebut solenoida.
Beras. 5. Kumparan (solenoid)
Medan magnet satu putaran, seperti yang kita ketahui, tidak terlihat sangat sederhana. bidang? belokan individu dari kumparan ditumpangkan satu sama lain, dan tampaknya hasilnya akan menjadi gambar yang sangat membingungkan. Namun, ini tidak terjadi: bidang kumparan panjang memiliki struktur sederhana yang tidak terduga (Gbr. 6).
Beras. 6. medan kumparan dengan arus
Pada gambar ini, arus dalam kumparan berjalan berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari kiri (ini akan terjadi jika, pada Gambar. 5, ujung kanan kumparan terhubung ke "plus" dari sumber arus, dan ujung kiri ke "minusnya"). Kita melihat bahwa medan magnet kumparan memiliki dua sifat karakteristik.
1. Di dalam kumparan, jauh dari tepinya, medan magnetnya adalah homogen: pada setiap titik, vektor induksi magnet adalah sama besar dan arahnya. Garis-garis medan adalah garis lurus sejajar; mereka menekuk hanya di dekat tepi kumparan ketika mereka keluar.
2. Di luar kumparan, medannya mendekati nol. Semakin banyak lilitan dalam kumparan, semakin lemah medan di luarnya.
Perhatikan bahwa kumparan yang panjangnya tak terhingga tidak memancarkan medan sama sekali: tidak ada medan magnet di luar kumparan. Di dalam kumparan seperti itu, medannya seragam di mana-mana.
Tidakkah itu mengingatkanmu pada sesuatu? Kumparan adalah pasangan "magnetik" dari kapasitor. Anda ingat bahwa kapasitor menciptakan medan listrik yang seragam di dalam dirinya sendiri, garis-garisnya melengkung hanya di dekat tepi pelat, dan di luar kapasitor medannya mendekati nol; kapasitor dengan pelat tak terbatas tidak melepaskan medan sama sekali, dan medan seragam di mana-mana di dalamnya.
Dan sekarang - pengamatan utama. Bandingkan gambar garis medan magnet di luar kumparan (Gbr. 6) dengan garis medan magnet di Gbr. satu . Itu hal yang sama, bukan? Dan sekarang kita sampai pada pertanyaan yang mungkin sudah lama Anda miliki: jika medan magnet dihasilkan oleh arus dan bekerja pada arus, lalu apa alasan munculnya medan magnet di dekat magnet permanen? Lagi pula, magnet ini tampaknya bukan konduktor dengan arus!
Hipotesis Ampere. Arus dasar
Pada awalnya, diperkirakan bahwa interaksi magnet disebabkan oleh muatan magnet khusus yang terkonsentrasi di kutub. Tapi, tidak seperti listrik, tidak ada yang bisa mengisolasi muatan magnet; lagi pula, seperti yang telah kami katakan, tidak mungkin untuk mendapatkan kutub utara dan selatan magnet secara terpisah - kutub selalu ada dalam magnet berpasangan.
Keraguan tentang muatan magnet diperparah oleh pengalaman Oersted, ketika ternyata medan magnet dibangkitkan oleh arus listrik. Selain itu, ternyata untuk magnet apa pun dimungkinkan untuk memilih konduktor dengan arus dengan konfigurasi yang sesuai, sehingga medan konduktor ini bertepatan dengan medan magnet.
Ampere mengajukan hipotesis yang berani. Tidak ada muatan magnet. Aksi magnet dijelaskan oleh arus listrik tertutup di dalamnya..
Apa arus-arus ini? Ini arus dasar beredar di dalam atom dan molekul; mereka terkait dengan pergerakan elektron dalam orbit atom. Medan magnet benda apa pun terdiri dari medan magnet arus elementer ini.
Arus dasar dapat ditempatkan secara acak relatif satu sama lain. Kemudian medannya saling meniadakan, dan benda itu tidak menunjukkan sifat magnetik.
Tetapi jika arus dasar dikoordinasikan, maka medannya, bertambah, saling memperkuat. Tubuh menjadi magnet (Gbr. 7; medan magnet akan diarahkan ke kita; kutub utara magnet juga akan diarahkan ke kita).
Beras. 7. Arus magnet dasar
Hipotesis Ampere tentang arus elementer menjelaskan sifat-sifat magnet Pemanasan dan pengocokan magnet merusak susunan arus elementernya, dan sifat magnet melemah. Ketidakterpisahan kutub magnet menjadi jelas: di tempat magnet dipotong, kita mendapatkan arus dasar yang sama di ujungnya. Kemampuan suatu benda untuk menjadi magnet dalam medan magnet dijelaskan oleh keselarasan terkoordinasi dari arus dasar yang "berputar" dengan benar (baca tentang rotasi arus melingkar dalam medan magnet di lembar berikutnya).
Hipotesis Ampère ternyata benar - ini ditunjukkan oleh perkembangan fisika lebih lanjut. Konsep arus elementer telah menjadi bagian integral dari teori atom, yang sudah dikembangkan pada abad kedua puluh - hampir seratus tahun setelah tebakan brilian Ampre.
