რატომ გჭირდებათ დედამიწის მაგნიტური ველი, ამას ამ სტატიიდან შეიტყობთ.

რა არის დედამიწის მაგნიტური ველის ღირებულება?

უპირველეს ყოვლისა, ის იცავს ხელოვნურ თანამგზავრებს და პლანეტის მაცხოვრებლებს კოსმოსური ნაწილაკების მოქმედებისგან. მათ შორისაა მზის ქარის დამუხტული, იონიზირებული ნაწილაკები. როდესაც ისინი ჩვენს ატმოსფეროში შედიან, მაგნიტური ველი ცვლის მათ ტრაექტორიას და მიმართავს მათ ველის ხაზის გასწვრივ.

გარდა ამისა, ჩვენ შევედით ახალი ტექნოლოგიების ეპოქაში ჩვენი მაგნიტური ველის წყალობით. ყველა თანამედროვე, მოწინავე მოწყობილობა, რომელიც მუშაობს სხვადასხვა მეხსიერების დისკების გამოყენებით (დისკები, ბარათები) პირდაპირ დამოკიდებულია მაგნიტურ ველზე. მისი დაძაბულობა და სტაბილურობა პირდაპირ გავლენას ახდენს აბსოლუტურად ყველა ინფორმაციას, კომპიუტერულ სისტემაზე, ვინაიდან ყველა ინფორმაცია, რომელიც აუცილებელია მათი სწორი მუშაობისთვის, მოთავსებულია მაგნიტურ მედიაზე.

აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ თანამედროვე ცივილიზაციის კეთილდღეობა, მისი ტექნოლოგიების "სიცოცხლისუნარიანობა" მჭიდროდ არის დამოკიდებული ჩვენი პლანეტის მაგნიტური ველის მდგომარეობაზე.

რა არის დედამიწის მაგნიტური ველი?

დედამიწის მაგნიტური ველიარის პლანეტის გარშემო არსებული ტერიტორია, სადაც მაგნიტური ძალები მოქმედებენ.

რაც შეეხება მის წარმოშობას, ეს საკითხი ჯერ არ არის საბოლოოდ გადაწყვეტილი. მაგრამ მკვლევართა უმეტესობა მიდრეკილია იფიქროს, რომ ჩვენი პლანეტა ბირთვში მაგნიტური ველის არსებობას ავალდებულებს. იგი შედგება შიდა მყარი ნაწილისა და გარე თხევადი ნაწილისგან. დედამიწის ბრუნვა ხელს უწყობს მუდმივ დინებას თხევადი ბირთვში. და ეს იწვევს მათ გარშემო მაგნიტური ველის გაჩენას.

მზის სისტემის პლანეტების უმეტესობას აქვს მაგნიტური ველები სხვადასხვა ხარისხით. თუ ისინი დიპოლური მაგნიტური მომენტის შემცირების მიხედვით განლაგდებიან მწკრივში, მაშინ მიიღება შემდეგი სურათი: იუპიტერი, სატურნი, დედამიწა, მერკური და მარსი. მისი წარმოშობის მთავარი მიზეზი არის თხევადი ბირთვის არსებობა.

ჩვენ ჯერ კიდევ გვახსოვს მაგნიტური ველის შესახებ სკოლიდან, ეს არის ის, რაც არის, "ამოჩნდება" არა ყველას მეხსიერებაში. მოდით განვაახლოთ ის, რაც გამოვიარეთ და იქნებ რაიმე ახალი, სასარგებლო და საინტერესო გითხრათ.

მაგნიტური ველის განსაზღვრა

მაგნიტური ველი არის ძალის ველი, რომელიც მოქმედებს მოძრავ ელექტრულ მუხტებზე (ნაწილაკებზე). ამ ძალის ველის გამო, ობიექტები ერთმანეთს იზიდავენ. არსებობს ორი სახის მაგნიტური ველი:

1. გრავიტაციული - იქმნება ექსკლუზიურად ელემენტარული ნაწილაკების მახლობლად და მისი სიძლიერით, ამ ნაწილაკების მახასიათებლებისა და სტრუქტურის საფუძველზე.
2. დინამიური, წარმოებული მოძრავი ელექტრული მუხტის მქონე ობიექტებში (დენის გადამცემები, მაგნიტირებული ნივთიერებები).

პირველად, მაგნიტური ველის აღნიშვნა შემოიღო მ. ფარადეიმ 1845 წელს, თუმცა მისი მნიშვნელობა ცოტა მცდარი იყო, რადგან ითვლებოდა, რომ როგორც ელექტრული, ასევე მაგნიტური ეფექტები და ურთიერთქმედება ეფუძნება იმავე მატერიალურ ველს. მოგვიანებით, 1873 წელს, დ.მაქსველმა „წარმოადგინა“ კვანტური თეორია, რომელშიც დაიწყო ამ ცნებების გამიჯვნა და ადრე გამოყვანილ ძალოვან ველს ეწოდა ელექტრომაგნიტური ველი.

როგორ ჩნდება მაგნიტური ველი?

სხვადასხვა ობიექტების მაგნიტური ველები არ აღიქმება ადამიანის თვალით და მხოლოდ სპეციალურ სენსორებს შეუძლიათ მისი დაფიქსირება. მიკროსკოპული მასშტაბით მაგნიტური ძალის ველის გამოჩენის წყაროა მაგნიტიზებული (დამუხტული) მიკრონაწილაკების მოძრაობა, რომლებიც:

• იონები;
• ელექტრონები;
• პროტონები.

მათი მოძრაობა ხდება სპინის მაგნიტური მომენტის გამო, რომელიც იმყოფება თითოეულ მიკრონაწილაკში.

მაგნიტური ველი, სად შეიძლება მისი პოვნა?

რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს, მაგრამ ჩვენს გარშემო თითქმის ყველა ობიექტს აქვს თავისი მაგნიტური ველი. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრის კონცეფციაში მხოლოდ კენჭს, რომელსაც მაგნიტს უწოდებენ, აქვს მაგნიტური ველი, რომელიც იზიდავს რკინის ობიექტებს თავისკენ. სინამდვილეში, მიზიდულობის ძალა ყველა ობიექტშია, ის მხოლოდ ქვედა ვალენტობაში ვლინდება.

ასევე უნდა განვმარტოთ, რომ ძალის ველი, რომელსაც მაგნიტური ეწოდება, ჩნდება მხოლოდ იმ პირობით, რომ ელექტრული მუხტები ან სხეულები მოძრაობენ.

უძრავ მუხტებს აქვთ ელექტრული ძალის ველი (ის შეიძლება იყოს მოძრავ მუხტებშიც). გამოდის, რომ მაგნიტური ველის წყაროებია:

• მუდმივი მაგნიტები;
• მობილური გადასახადი.

როდესაც დაკავშირებულია ელექტრული დენის ორ პარალელურ გამტართან, ისინი იზიდავენ ან მოიგერიებენ, დაკავშირებული დენის მიმართულებიდან (პოლარობით). ეს აიხსნება ამ გამტარების ირგვლივ სპეციალური სახის ნივთიერების გამოჩენით. ამ მატერიას მაგნიტური ველი (MF) ეწოდება. მაგნიტური ძალა არის ძალა, რომლითაც გამტარები მოქმედებენ ერთმანეთზე.

მაგნეტიზმის თეორია წარმოიშვა ანტიკურ ხანაში, აზიის უძველეს ცივილიზაციაში. მაგნეზიაში, მთებში, მათ იპოვეს სპეციალური კლდე, რომლის ნაჭრები ერთმანეთისკენ იზიდავდნენ. ადგილის სახელწოდებით ამ ჯიშს "მაგნიტები" უწოდეს. ბარის მაგნიტი შეიცავს ორ პოლუსს. მისი მაგნიტური თვისებები განსაკუთრებით გამოხატულია პოლუსებზე.

ძაფზე ჩამოკიდებული მაგნიტი თავისი პოლუსებით ჰორიზონტის გვერდებს აჩვენებს. მისი პოლუსები ჩრდილოეთით და სამხრეთით იქნება მოქცეული. კომპასი მუშაობს ამ პრინციპით. ორი მაგნიტის საპირისპირო პოლუსი იზიდავს და მსგავსი ბოძები მოგერიდება.

მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მაგნიტიზებული ნემსი, რომელიც მდებარეობს გამტართან, გადახრილია, როდესაც მასში ელექტრული დენი გადის. ეს ვარაუდობს, რომ მის გარშემო ჩამოყალიბებულია MF.

მაგნიტური ველი გავლენას ახდენს:

მოძრავი ელექტრული მუხტები.
ნივთიერებები, რომლებსაც ფერომაგნიტები ეწოდება: რკინა, თუჯი, მათი შენადნობები.

მუდმივი მაგნიტები არის სხეულები, რომლებსაც აქვთ დამუხტული ნაწილაკების (ელექტრონების) საერთო მაგნიტური მომენტი.

1 - მაგნიტის სამხრეთ პოლუსი
2 - მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსი
3 - დეპუტატი ლითონის ფილების მაგალითზე
4 - მაგნიტური ველის მიმართულება

საველე ხაზები ჩნდება, როდესაც მუდმივი მაგნიტი უახლოვდება ქაღალდის ფურცელს, რომელზედაც რკინის ნარჩენების ფენა არის ჩამოსხმული. ნახატზე ნათლად ჩანს ბოძების ადგილები ძალის ორიენტირებული ხაზებით.

მაგნიტური ველის წყაროები

• ელექტრული ველი, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება.
• მობილური გადასახადი.
• მუდმივი მაგნიტები.

ჩვენ ბავშვობიდან ვიცნობთ მუდმივ მაგნიტებს. მათ იყენებდნენ სათამაშოებად, რომლებიც იზიდავდნენ სხვადასხვა მეტალის ნაწილებს. მაცივარზე მიამაგრეს, სხვადასხვა სათამაშოებში ჩასვეს.

ელექტრო მუხტებს, რომლებიც მოძრაობენ, ხშირად უფრო მეტი მაგნიტური ენერგია აქვთ, ვიდრე მუდმივ მაგნიტებს.

Თვისებები

• მაგნიტური ველის მთავარი განმასხვავებელი თვისება და თვისებაა ფარდობითობა. თუ დამუხტული სხეული გაუნძრევლად დარჩება გარკვეულ საცნობარო ჩარჩოში და იქვე მოათავსებენ მაგნიტურ ნემსს, მაშინ ის მიუთითებს ჩრდილოეთისკენ და ამავდროულად ის არ „იგრძნობს“ გარე ველს, გარდა დედამიწის ველისა. . და თუ დამუხტული სხეული იწყებს მოძრაობას ისრის მახლობლად, მაშინ სხეულის გარშემო გამოჩნდება მაგნიტური ველი. შედეგად, ირკვევა, რომ MF იქმნება მხოლოდ მაშინ, როდესაც გარკვეული მუხტი მოძრაობს.
• მაგნიტურ ველს შეუძლია გავლენა მოახდინოს და გავლენა მოახდინოს ელექტრო დენზე. მისი აღმოჩენა შესაძლებელია დამუხტული ელექტრონების მოძრაობის მონიტორინგით. მაგნიტურ ველში, მუხტის მქონე ნაწილაკები გადახრილი იქნებიან, დირიჟორები მოძრაობენ დინების დენით. დენის ენერგიაზე მომუშავე ჩარჩო ბრუნავს და მაგნიტიზებული მასალები გადაადგილდებიან გარკვეულ მანძილზე. კომპასის ნემსი ყველაზე ხშირად ლურჯი ფერისაა. ეს არის მაგნიტიზებული ფოლადის ზოლი. კომპასი ყოველთვის ჩრდილოეთითაა ორიენტირებული, რადგან დედამიწას აქვს მაგნიტური ველი. მთელი პლანეტა თავისი პოლუსებით დიდ მაგნიტს ჰგავს.

მაგნიტური ველი არ არის აღქმული ადამიანის ორგანოების მიერ და მისი აღმოჩენა მხოლოდ სპეციალური მოწყობილობებითა და სენსორებითაა შესაძლებელი. ის ცვალებადი და მუდმივია. ალტერნატიული ველი ჩვეულებრივ იქმნება სპეციალური ინდუქტორებით, რომლებიც მუშაობენ ალტერნატიულ დენზე. მუდმივი ველი იქმნება მუდმივი ელექტრული ველით.

წესები

განვიხილოთ მაგნიტური ველის გამოსახულების ძირითადი წესები სხვადასხვა გამტარებისთვის.

გიმლეტის წესი

ძალის ხაზი გამოსახულია სიბრტყეში, რომელიც განლაგებულია მიმდინარე ბილიკის მიმართ 90 0 კუთხით ისე, რომ თითოეულ წერტილში ძალა მიმართულია ხაზთან ტანგენციალურად.

მაგნიტური ძალების მიმართულების დასადგენად, თქვენ უნდა დაიმახსოვროთ მარჯვენა ძაფით გიმლეტის წესი.

ღვეზელი უნდა იყოს განლაგებული იმავე ღერძის გასწვრივ, როგორც მიმდინარე ვექტორი, სახელური უნდა იყოს შემობრუნებული ისე, რომ ღრიალი მოძრაობდეს მისი მიმართულებით. ამ შემთხვევაში ხაზების ორიენტაცია განისაზღვრება ჯიმლის სახელურის შემობრუნებით.

ბეჭდის ჯირკვლის წესი

რგოლის სახით გაკეთებული დირიჟორში გიმლეტის გადაადგილება გვიჩვენებს, თუ როგორ არის ორიენტირებული ინდუქცია, ბრუნი ემთხვევა მიმდინარე ნაკადს.

ძალის ხაზებს აქვთ მათი გაგრძელება მაგნიტის შიგნით და არ შეიძლება იყოს ღია.

სხვადასხვა წყაროების მაგნიტური ველი შეჯამებულია ერთმანეთთან. ამით ისინი ქმნიან საერთო ველს.

ერთი და იგივე პოლუსის მქონე მაგნიტები ერთმანეთს მოგერიებენ, განსხვავებული პოლუსების მქონეები კი იზიდავენ. ურთიერთქმედების სიძლიერის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მათ შორის მანძილზე. პოლუსების მიახლოებისას ძალა იზრდება.

მაგნიტური ველის პარამეტრები

• ნაკადის მიჯაჭვულობა ( Ψ ).
• მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი ( AT).
• მაგნიტური ნაკადი ( ფ).

მაგნიტური ველის ინტენსივობა გამოითვლება მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ზომით, რომელიც დამოკიდებულია F ძალაზე და წარმოიქმნება I დენით სიგრძის გამტარში. l: V \u003d F / (I * l).

მაგნიტური ინდუქცია იზომება ტესლაში (Tl), მეცნიერის პატივსაცემად, რომელიც სწავლობდა მაგნეტიზმის ფენომენებს და ეხებოდა მათ გამოთვლის მეთოდებს. 1 T უდრის მაგნიტური ნაკადის ინდუქციას ძალით 1 ნსიგრძეზე 1მსწორი გამტარი კუთხით 90 0 ველის მიმართულებით, ერთი ამპერის დენით:

1 T = 1 x H / (A x m).

მარცხენა ხელის წესი

წესი პოულობს მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მიმართულებას.

თუ მარცხენა ხელის ხელი მოთავსებულია ველში ისე, რომ მაგნიტური ველის ხაზები შევიდეს ხელისგულში ჩრდილოეთ პოლუსიდან 90 0-ზე, ხოლო 4 თითი მოთავსებულია დენის გასწვრივ, ცერა თითი აჩვენებს მაგნიტური ძალის მიმართულებას. .

თუ გამტარი სხვა კუთხით არის, მაშინ ძალა პირდაპირ იქნება დამოკიდებული დენზე და დირიჟორის პროექციაზე სწორი კუთხით.

ძალა არ არის დამოკიდებული გამტარი მასალის ტიპზე და მის კვეთაზე. თუ არ არის გამტარი და მუხტები მოძრაობენ სხვა გარემოში, მაშინ ძალა არ შეიცვლება.

როდესაც მაგნიტური ველის ვექტორის მიმართულება ერთი სიდიდის ერთი მიმართულებით, ველს ერთგვაროვანი ეწოდება. სხვადასხვა გარემო გავლენას ახდენს ინდუქციური ვექტორის ზომაზე.

მაგნიტური ნაკადი

მაგნიტური ინდუქცია, რომელიც გადის გარკვეულ არეალში S და შემოიფარგლება ამ ფართობით, არის მაგნიტური ნაკადი.

თუ ტერიტორიას აქვს დახრილობა რაღაც კუთხით α ინდუქციური ხაზის მიმართ, მაგნიტური ნაკადი მცირდება ამ კუთხის კოსინუსის ზომით. მისი უდიდესი მნიშვნელობა იქმნება, როდესაც ფართობი სწორი კუთხით არის მაგნიტური ინდუქციის მიმართ:

F \u003d B * S.

მაგნიტური ნაკადი იზომება ერთეულში, როგორიცაა "ვებერი", რომელიც უდრის ინდუქციის ნაკადს მნიშვნელობით 1 ტტერიტორიის მიხედვით 1 მ 2.

ნაკადის კავშირი

ეს კონცეფცია გამოიყენება მაგნიტური ნაკადის ზოგადი მნიშვნელობის შესაქმნელად, რომელიც იქმნება მაგნიტურ ბოძებს შორის მდებარე გამტარების გარკვეული რაოდენობისგან.

როცა იგივე დენი მემიედინება გრაგნილში n ბრუნვის რაოდენობით, ყველა შემობრუნებით წარმოქმნილი მთლიანი მაგნიტური ნაკადი არის ნაკადის კავშირი.

ნაკადის კავშირი Ψ იზომება ვებერებში და უდრის: Ψ = n * F.

მაგნიტური თვისებები

გამტარიანობა განსაზღვრავს, თუ რამდენად დაბალია ან მაღალია მაგნიტური ველი კონკრეტულ გარემოში, ვიდრე ველის ინდუქცია ვაკუუმში. ამბობენ, რომ ნივთიერება მაგნიტიზებულია, თუ მას აქვს საკუთარი მაგნიტური ველი. როდესაც ნივთიერება მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, ის მაგნიტირდება.

მეცნიერებმა დაადგინეს მიზეზი, თუ რატომ იძენენ სხეულები მაგნიტურ თვისებებს. მეცნიერთა ჰიპოთეზის მიხედვით, ნივთიერებების შიგნით არის მიკროსკოპული სიდიდის ელექტრული დენები. ელექტრონს აქვს თავისი მაგნიტური მომენტი, რომელსაც აქვს კვანტური ბუნება, მოძრაობს ატომებში გარკვეული ორბიტის გასწვრივ. სწორედ ეს მცირე დენები განსაზღვრავს მაგნიტურ თვისებებს.

თუ დენები შემთხვევით მოძრაობენ, მაშინ მათ მიერ გამოწვეული მაგნიტური ველები თვითკომპენსირებადია. გარე ველი ქმნის დენებს მოწესრიგებულს, ამიტომ წარმოიქმნება მაგნიტური ველი. ეს არის ნივთიერების მაგნიტიზაცია.

სხვადასხვა ნივთიერებები შეიძლება დაიყოს მაგნიტურ ველებთან ურთიერთქმედების თვისებების მიხედვით.

ისინი იყოფა ჯგუფებად:

პარამაგნიტები- ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ დამაგნიტების თვისებები გარე ველის მიმართულებით, მაგნეტიზმის დაბალი შესაძლებლობით. მათ აქვთ დადებითი ველის ძალა. ეს ნივთიერებები მოიცავს რკინის ქლორიდს, მანგანუმს, პლატინას და ა.შ.
ფერიმაგნიტები- ნივთიერებები მაგნიტური მომენტებით, რომლებიც გაუწონასწორებელია მიმართულებით და მნიშვნელობით. მათთვის დამახასიათებელია არაკომპენსირებული ანტიფერომაგნეტიზმის არსებობა. ველის სიძლიერე და ტემპერატურა გავლენას ახდენს მათ მაგნიტურ მგრძნობელობაზე (სხვადასხვა ოქსიდები).
ფერომაგნიტები- ნივთიერებები გაზრდილი დადებითი მგრძნობელობით, ინტენსივობისა და ტემპერატურის მიხედვით (კობალტის, ნიკელის და ა.შ. კრისტალები).
დიამაგნიტები- აქვს დამაგნიტიზაციის თვისება გარე ველის საპირისპირო მიმართულებით, ანუ მაგნიტური მგრძნობელობის უარყოფითი მნიშვნელობა, ინტენსივობისგან დამოუკიდებლად. ველის არარსებობის შემთხვევაში, ამ ნივთიერებას არ ექნება მაგნიტური თვისებები. ამ ნივთიერებებს მიეკუთვნება: ვერცხლი, ბისმუტი, აზოტი, თუთია, წყალბადი და სხვა ნივთიერებები.
ანტიფერომაგნიტები - აქვთ დაბალანსებული მაგნიტური მომენტი, რაც იწვევს ნივთიერების მაგნიტიზაციის დაბალ ხარისხს. გაცხელებისას ისინი განიცდიან ნივთიერების ფაზურ გადასვლას, რომელშიც წარმოიქმნება პარამაგნიტური თვისებები. როდესაც ტემპერატურა გარკვეულ ზღვარს ქვემოთ ეცემა, ასეთი თვისებები არ გამოჩნდება (ქრომი, მანგანუმი).

განხილული მაგნიტები ასევე იყოფა ორ კატეგორიად:

რბილი მაგნიტური მასალები . მათ აქვთ დაბალი იძულებითი ძალა. სუსტ მაგნიტურ ველებში მათ შეუძლიათ გაჯერება. მაგნიტიზაციის უკუქცევის პროცესში მათ აქვთ უმნიშვნელო დანაკარგები. შედეგად, ასეთი მასალები გამოიყენება ელექტრული მოწყობილობების ბირთვების წარმოებისთვის, რომლებიც მუშაობენ ალტერნატიულ ძაბვაზე (, გენერატორი,).
მყარი მაგნიტურიმასალები. მათ აქვთ იძულებითი ძალის გაზრდილი მნიშვნელობა. მათი ხელახალი მაგნიტიზებისთვის საჭიროა ძლიერი მაგნიტური ველი. ასეთი მასალები გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების წარმოებაში.

სხვადასხვა ნივთიერების მაგნიტური თვისებები პოულობს მათ გამოყენებას ტექნიკურ დიზაინსა და გამოგონებებში.

მაგნიტური სქემები

რამდენიმე მაგნიტური ნივთიერების კომბინაციას მაგნიტური წრე ეწოდება. ისინი მსგავსებაა და განისაზღვრება მათემატიკის ანალოგიური კანონებით.

მაგნიტური სქემების საფუძველზე მოქმედებენ ელექტრო მოწყობილობები, ინდუქციები. მოქმედ ელექტრომაგნიტში ნაკადი მიედინება მაგნიტურ წრეში, რომელიც შედგება ფერომაგნიტური მასალისა და ჰაერისგან, რომელიც არ არის ფერომაგნიტი. ამ კომპონენტების კომბინაცია არის მაგნიტური წრე. ბევრი ელექტრო მოწყობილობა შეიცავს მაგნიტურ წრეებს მათ დიზაინში.

ისევე, როგორც დასვენების დროს ელექტრული მუხტი მოქმედებს სხვა მუხტზე ელექტრული ველის მეშვეობით, ელექტრული დენი მოქმედებს სხვა დენზე მაგნიტური ველი. მაგნიტური ველის მოქმედება მუდმივ მაგნიტებზე მცირდება მის მოქმედებამდე ნივთიერების ატომებში მოძრავ მუხტებზე და ქმნის მიკროსკოპულ წრიულ დენებს.

დოქტრინა ელექტრომაგნიტიზმიორი დაშვების საფუძველზე:

• მაგნიტური ველი მოქმედებს მოძრავ მუხტებზე და დენებზე;
• მაგნიტური ველი წარმოიქმნება დენებისა და მოძრავი მუხტების გარშემო.

მაგნიტების ურთიერთქმედება

მუდმივი მაგნიტი(ან მაგნიტური ნემსი) ორიენტირებულია დედამიწის მაგნიტური მერიდიანის გასწვრივ. ჩრდილოეთით მიმართული დასასრული ეწოდება ჩრდილოეთ პოლუსი(N) და საპირისპირო ბოლოა სამხრეთ პოლუსის(S). ორი მაგნიტის ერთმანეთთან მიახლოებისას ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ მათი მსგავსი პოლუსები მოგერიებენ, ხოლო საპირისპიროები იზიდავენ ( ბრინჯი. ერთი ).

თუ ბოძებს გამოვყოფთ მუდმივი მაგნიტის ორ ნაწილად გაჭრით, მაშინ აღმოვაჩენთ, რომ თითოეულ მათგანს ასევე ექნება ორი ბოძი, ანუ იქნება მუდმივი მაგნიტი ( ბრინჯი. 2 ). ორივე პოლუსი - ჩრდილოეთი და სამხრეთი - განუყოფელია ერთმანეთისგან, თანაბარია.

დედამიწის ან მუდმივი მაგნიტების მიერ შექმნილი მაგნიტური ველი გამოსახულია, ისევე როგორც ელექტრული ველი, ძალის მაგნიტური ხაზებით. მაგნიტის მაგნიტური ველის ხაზების სურათის მიღება შესაძლებელია მასზე ქაღალდის ფურცლის დაყენებით, რომელზედაც რკინის ნაფოტები ასხამენ ერთგვაროვან ფენად. მაგნიტურ ველში მოხვედრისას ნახერხი მაგნიტიზებულია - თითოეულ მათგანს აქვს ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები. საპირისპირო პოლუსები მიდრეკილია ერთმანეთთან მიახლოებისკენ, მაგრამ ამას ხელს უშლის ქაღალდზე ნახერხის ხახუნი. თუ ქაღალდს თითით დააჭერთ, ხახუნი შემცირდება და ნარჩენები ერთმანეთისკენ მიიზიდავს, წარმოქმნის ჯაჭვებს, რომლებიც წარმოადგენენ მაგნიტური ველის ხაზებს.

Ზე ბრინჯი. 3 აჩვენებს მდებარეობას ნახერხის პირდაპირი მაგნიტის ველში და მცირე მაგნიტური ისრებით, რომლებიც მიუთითებს მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულებაზე. ამ მიმართულებისთვის აღებულია მაგნიტური ნემსის ჩრდილოეთ პოლუსის მიმართულება.

ორსტედის გამოცდილება. მაგნიტური ველის დენი

XIX საუკუნის დასაწყისში. დანიელი მეცნიერი ორსტედიაღმოჩენით მნიშვნელოვანი აღმოჩენა გააკეთა ელექტრული დენის მოქმედება მუდმივ მაგნიტებზე . მან გრძელი მავთული მოათავსა მაგნიტურ ნემსთან. როდესაც დენი გადიოდა მავთულში, ისარი ტრიალებდა და ცდილობდა მასზე პერპენდიკულარული ყოფილიყო ( ბრინჯი. 4 ). ეს შეიძლება აიხსნას გამტარის გარშემო მაგნიტური ველის გამოჩენით.

პირდაპირი გამტარის მიერ დენით შექმნილი ველის ძალის მაგნიტური ხაზები არის კონცენტრული წრეები, რომლებიც განლაგებულია მასზე პერპენდიკულარულ სიბრტყეში, ცენტრებით იმ წერტილში, სადაც დენი გადის ( ბრინჯი. 5 ). ხაზების მიმართულება განისაზღვრება სწორი ხრახნიანი წესით:

თუ ხრახნი შემოტრიალდება ველის ხაზების მიმართულებით, ის გადავა დირიჟორში დენის მიმართულებით. .

მაგნიტური ველის დამახასიათებელი ძალა არის მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი B . თითოეულ წერტილში ის მიმართულია ტანგენციურად ველის ხაზთან. ელექტრული ველის ხაზები იწყება დადებით მუხტებზე და მთავრდება უარყოფით მუხტებზე და ამ ველში მოქმედი ძალა მუხტზე მიმართულია ხაზთან მის თითოეულ წერტილზე ტანგენციურად. ელექტრული ველისგან განსხვავებით, მაგნიტური ველის ხაზები დახურულია, რაც ბუნებაში „მაგნიტური მუხტების“ არარსებობით არის განპირობებული.

დენის მაგნიტური ველი ძირეულად არ განსხვავდება მუდმივი მაგნიტის მიერ შექმნილი ველისგან. ამ თვალსაზრისით, ბრტყელი მაგნიტის ანალოგი არის გრძელი სოლენოიდი - მავთულის ხვეული, რომლის სიგრძე მის დიამეტრზე ბევრად აღემატება. მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის ხაზების დიაგრამა გამოსახულია ბრინჯი. 6 მსგავსი ბრტყელი მაგნიტისთვის ( ბრინჯი. 3 ). წრეები მიუთითებს მავთულის მონაკვეთებზე, რომლებიც ქმნიან სოლენოიდის გრაგნილს. დამკვირვებლიდან მავთულში გამავალი დენები აღინიშნება ჯვრებით, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით - დამკვირვებლისკენ - წერტილებით. იგივე აღნიშვნები მიიღება მაგნიტური ველის ხაზებისთვის, როდესაც ისინი პერპენდიკულარულია ნახაზის სიბრტყეზე ( ბრინჯი. 7 ა, ბ).

სოლენოიდის გრაგნილში დენის მიმართულება და მის შიგნით მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულება ასევე დაკავშირებულია მარჯვენა ხრახნიანი წესით, რომელიც ამ შემთხვევაში ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად:

თუ დააკვირდებით სოლენოიდის ღერძის გასწვრივ, მაშინ დენი, რომელიც მიედინება საათის ისრის მიმართულებით, ქმნის მასში მაგნიტურ ველს, რომლის მიმართულება ემთხვევა მარჯვენა ხრახნის მოძრაობის მიმართულებას ( ბრინჯი. რვა )

ამ წესიდან გამომდინარე, ადვილია იმის გარკვევა, რომ სოლენოიდი ნაჩვენებია ბრინჯი. 6 , მისი მარჯვენა ბოლო არის ჩრდილოეთ პოლუსი, ხოლო მარცხენა ბოლო არის სამხრეთ პოლუსი.

მაგნიტური ველი სოლენოიდის შიგნით არის ერთგვაროვანი - მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს აქვს მუდმივი მნიშვნელობა იქ (B = const). ამ მხრივ სოლენოიდი ბრტყელი კონდენსატორის მსგავსია, რომლის შიგნით იქმნება ერთიანი ელექტრული ველი.

ძალა, რომელიც მოქმედებს მაგნიტურ ველში დირიჟორზე

ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ძალა მოქმედებს მაგნიტურ ველში დენის გამტარზე. ერთგვაროვან ველში, l სიგრძის მართკუთხა გამტარი, რომლის მეშვეობითაც მიედინება I დენი, რომელიც მდებარეობს ველის ვექტორის B პერპენდიკულარულად, განიცდის ძალას: F = I l B .

ძალის მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესი:

თუ მარცხენა ხელის ოთხი გაშლილი თითი მოთავსებულია დირიჟორში დენის მიმართულებით, ხოლო ხელის ხელი პერპენდიკულარულია B ვექტორზე, მაშინ გამოწეული ცერა თითი მიუთითებს გამტარზე მოქმედი ძალის მიმართულებაზე. (ბრინჯი. ცხრა ).

უნდა აღინიშნოს, რომ დირიჟორზე მოქმედი ძალა მაგნიტურ ველში დენით არ არის მიმართული მის ძალის ხაზებზე, როგორც ელექტრული ძალა, არამედ მათზე პერპენდიკულურად. დირიჟორი, რომელიც მდებარეობს ძალის ხაზების გასწვრივ, არ განიცდის მაგნიტურ ძალას.

განტოლება F = IlBსაშუალებას იძლევა მივცეთ მაგნიტური ველის ინდუქციის რაოდენობრივი მახასიათებელი.

დამოკიდებულება არ არის დამოკიდებული გამტარის თვისებებზე და ახასიათებს თავად მაგნიტურ ველს.

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის B მოდული რიცხობრივად უდრის მასზე პერპენდიკულარულად მდებარე ერთეული სიგრძის გამტარზე მოქმედ ძალას, რომლის მეშვეობითაც ერთი ამპერის დენი მიედინება.

SI სისტემაში მაგნიტური ველის ინდუქციის ერთეული არის ტესლა (T):

მაგნიტური ველი. ცხრილები, დიაგრამები, ფორმულები

(მაგნიტების ურთიერთქმედება, ოერსტედის ექსპერიმენტი, მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი, ვექტორის მიმართულება, სუპერპოზიციის პრინციპი. მაგნიტური ველების გრაფიკული გამოსახულება, მაგნიტური ინდუქციის ხაზები. მაგნიტური ნაკადი, ველისთვის დამახასიათებელი ენერგია. მაგნიტური ძალები, ამპერის ძალა, ლორენცის ძალა. დამუხტულის მოძრაობა. ნაწილაკები მაგნიტურ ველში. მატერიის მაგნიტური თვისებები, ამპერის ჰიპოთეზა)

დიდი ხნის განმავლობაში, მაგნიტური ველი ადამიანებში ბევრ კითხვას აჩენდა, მაგრამ ახლაც ის რჩება ნაკლებად ცნობილ ფენომენად. ბევრი მეცნიერი ცდილობდა შეესწავლა მისი მახასიათებლები და თვისებები, რადგან დარგის გამოყენების სარგებელი და პოტენციალი უდავო ფაქტები იყო.

ყველაფერი რიგზე ავიღოთ. მაშ, როგორ მოქმედებს და წარმოიქმნება ნებისმიერი მაგნიტური ველი? მართალია, ელექტრო დენი. და დინება, ფიზიკის სახელმძღვანელოების მიხედვით, არის დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი მიმართულებით, არა? ასე რომ, როდესაც დენი გადის რომელიმე გამტარში, მის გარშემო იწყებს მოქმედებას გარკვეული სახის მატერია - მაგნიტური ველი. მაგნიტური ველი შეიძლება შეიქმნას დამუხტული ნაწილაკების დენით ან ატომებში ელექტრონების მაგნიტური მომენტებით. ახლა ამ ველს და მატერიას აქვს ენერგია, ჩვენ მას ვხედავთ ელექტრომაგნიტურ ძალებში, რომლებსაც შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ დენზე და მის მუხტებზე. მაგნიტური ველი იწყებს მოქმედებას დამუხტული ნაწილაკების ნაკადზე და ისინი ცვლიან მოძრაობის საწყის მიმართულებას პერპენდიკულარულად თავად ველზე.

სხვა მაგნიტურ ველს შეიძლება ეწოდოს ელექტროდინამიკური, რადგან ის იქმნება მოძრავი ნაწილაკების მახლობლად და მოქმედებს მხოლოდ მოძრავ ნაწილაკებზე. ისე, ის დინამიურია იმის გამო, რომ მას აქვს განსაკუთრებული სტრუქტურა სივრცის რეგიონში მბრუნავ ბიონებში. ჩვეულებრივ ელექტრომოძრავ მუხტს შეუძლია მათი ბრუნვა და მოძრაობა. ბიონები გადასცემენ ნებისმიერ შესაძლო ურთიერთქმედებას სივრცის ამ რეგიონში. მაშასადამე, მოძრავი მუხტი იზიდავს ყველა ბიონის ერთ პოლუსს და იწვევს მათ ბრუნვას. მხოლოდ მას შეუძლია გამოიყვანოს ისინი მოსვენებული მდგომარეობიდან, სხვა არაფერი, რადგან სხვა ძალები მათზე გავლენას ვერ მოახდენენ.

ელექტრულ ველში დამუხტულია ნაწილაკები, რომლებიც ძალიან სწრაფად მოძრაობენ და მხოლოდ წამში შეუძლიათ 300 000 კმ-ის გავლა. სინათლეს იგივე სიჩქარე აქვს. არ არსებობს მაგნიტური ველი ელექტრული მუხტის გარეშე. ეს ნიშნავს, რომ ნაწილაკები წარმოუდგენლად მჭიდროდ არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან და არსებობენ საერთო ელექტრომაგნიტურ ველში. ანუ, თუ რაიმე ცვლილებაა მაგნიტურ ველში, მაშინ იქნება ცვლილებები ელექტრულ ველში. ეს კანონიც შებრუნებულია.

აქ ბევრს ვსაუბრობთ მაგნიტურ ველზე, მაგრამ როგორ წარმოგიდგენიათ ეს? ჩვენ მას ადამიანის შეუიარაღებელი თვალით ვერ ვხედავთ. უფრო მეტიც, ველის წარმოუდგენლად სწრაფი გავრცელების გამო, ჩვენ არ გვაქვს დრო, რომ გავასწოროთ იგი სხვადასხვა მოწყობილობების დახმარებით. მაგრამ რაღაცის შესასწავლად, მასზე რაღაც წარმოდგენა მაინც უნდა გქონდეს. ასევე ხშირად საჭიროა მაგნიტური ველის დიაგრამებში გამოსახვა. იმისათვის, რომ გაადვილდეს მისი გაგება, შედგენილია პირობითი ველის ხაზები. საიდან მოიტანეს ისინი? ისინი გამოიგონეს მიზეზით.

შევეცადოთ დავინახოთ მაგნიტური ველი პატარა ლითონის ჩიპებისა და ჩვეულებრივი მაგნიტის დახმარებით. ამ ნახერხს დავასხამთ ბრტყელ ზედაპირზე და შევიყვანთ მაგნიტური ველის მოქმედებაში. შემდეგ ჩვენ დავინახავთ, რომ ისინი გადაადგილდებიან, ბრუნავენ და რიგდებიან შაბლონით ან ნიმუშით. შედეგად მიღებული სურათი აჩვენებს ძალების სავარაუდო ეფექტს მაგნიტურ ველში. ყველა ძალა და, შესაბამისად, ძალის ხაზი უწყვეტი და დახურულია ამ ადგილას.

მაგნიტურ ნემსს აქვს კომპასის მსგავსი მახასიათებლები და თვისებები და გამოიყენება ძალის ხაზების მიმართულების დასადგენად. თუ ის მოხვდება მაგნიტური ველის მოქმედების ზონაში, ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ძალების მოქმედების მიმართულება მისი ჩრდილოეთ პოლუსზე. შემდეგ აქედან გამოვყოფთ რამდენიმე დასკვნას: ჩვეულებრივი მუდმივი მაგნიტის ზედა ნაწილი, საიდანაც ძალის ხაზები გამოდის, მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსით არის დანიშნული. მაშინ როდესაც სამხრეთ პოლუსი აღნიშნავს წერტილს, სადაც ძალები დახურულია. კარგად, მაგნიტის შიგნით ძალის ხაზები არ არის ხაზგასმული დიაგრამაში.

მაგნიტური ველი, მისი თვისებები და მახასიათებლები საკმაოდ ფართოდ გამოიყენება, რადგან ბევრ პრობლემაში მისი გათვალისწინება და შესწავლაა საჭირო. ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფენომენი ფიზიკის მეცნიერებაში. მასთან განუყოფლად არის დაკავშირებული უფრო რთული საგნები, როგორიცაა მაგნიტური გამტარიანობა და ინდუქცია. მაგნიტური ველის გამოჩენის ყველა მიზეზის ასახსნელად, უნდა დაეყრდნო რეალურ სამეცნიერო ფაქტებსა და დადასტურებებს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, უფრო რთულ პრობლემებში, არასწორი მიდგომა შეიძლება დაარღვიოს თეორიის მთლიანობა.

ახლა მოვიყვანოთ მაგალითები. ჩვენ ყველამ ვიცით ჩვენი პლანეტა. თქვენ ამბობთ, რომ მას არ აქვს მაგნიტური ველი? შეიძლება მართალი ხარ, მაგრამ მეცნიერები ამბობენ, რომ პროცესები და ურთიერთქმედებები დედამიწის ბირთვში ქმნის უზარმაზარ მაგნიტურ ველს, რომელიც გადაჭიმულია ათასობით კილომეტრზე. მაგრამ ნებისმიერ მაგნიტურ ველს უნდა ჰქონდეს თავისი პოლუსები. და ისინი არსებობენ, გეოგრაფიული პოლუსიდან ცოტა მოშორებით. როგორ ვგრძნობთ ამას? მაგალითად, ფრინველებს აქვთ ნავიგაციის უნარი და ისინი ორიენტირდებიან, კერძოდ, მაგნიტური ველის მიხედვით. ასე რომ, მისი დახმარებით ბატები უსაფრთხოდ ჩადიან ლაპლანდიაში. სპეციალური სანავიგაციო მოწყობილობები ასევე იყენებენ ამ ფენომენს.