მოდით დავხატოთ უწყვეტი ხაზების სერია მაგნიტურ ველში ისე, რომ ეს ხაზები ყველგან ემთხვეოდეს ველის სიძლიერის მიმართულებას (მაგნიტური ინდუქციის მიმართულებას). შედეგად მიღებული სურათი შეიძლება იყოს მაგნიტური ველის გამოსახულება.
თუ თქვენ გადაადგილდებით პატარა, თავისუფლად დაკიდებულ კომპასის ნემსს მაგნიტური ველის ხაზის გასწვრივ, მაშინ მისი ღერძი ყველგან დაემთხვევა ხაზის მიმდებარე მონაკვეთს. ერთ-ერთ ხაზზე ნახ. 2.13 გვიჩვენებს კომპასის ისრებს ოთხ პოზიციაზე.
ბრინჯი. 2.13. მაგნიტური ზოლის მაგნიტური ველი
ბრინჯი. 2.14. მართკუთხა დენის გამტარის მაგნიტური ველი. შეადარე ნახ. 2.10
ნახ. 2.13, 2.14 ხაზების საშუალებით ნაჩვენებია მუდმივი მაგნიტის და მართკუთხა გამტარის მაგნიტური ველები დენით. ხაზებზე ისრები გვიჩვენებს მაგნიტური ველის მიმართულებას (მიმართულება, რომელზეც მიუთითებს კომპასის ნემსის ჩრდილოეთი ბოლო).
იმისათვის, რომ შეგვეძლოს ფიგურის მიხედვით ველის სიძლიერის შეფასება, შეთანხმდნენ, რომ ხაზები რაც უფრო ახლოს იყო ერთმანეთთან, მით უფრო ძლიერია ველი.
ნახ. 2.13 გვიჩვენებს, რომ ყველაზე ძლიერი ველი პირდაპირ მაგნიტის პოლუსებთანაა. ნახ. 2.14 ჩანს, რომ მიმდინარე ველი ყველაზე ძლიერია მავთულის მახლობლად და როცა მისგან შორდებით, ველი სუსტდება.
§ 2.1-ში ითქვა, რომ მაგნიტის გავლენის ქვეშ მყოფი პატარა რკინის სხეულები თავად ხდებიან მაგნიტები (ნახ. 2.1, ა).
მაშასადამე, ცხადია, რომ თუ დაფაზე მუდმივ მაგნიტს დაადებთ და დაფას რკინის ფილებით მოაყრით, მაშინ ისინი განლაგდება ისე, როგორც პატარა კომპასის ნემსები იქნება განთავსებული. ნახერხის საშუალებით მიღებული სურათები ველის ვიზუალურ წარმოდგენას იძლევა.
ნახ. 2.15 გვიჩვენებს კოჭის მაგნიტურ ველს. თუ მავთული დახვეულია სპირალურად, ხვეულივით დახვეული, მაშინ ცალკეული მობრუნების თანაბრად მიმართული ველები ერთმანეთს ემატება, აძლიერებს ველს კოჭის შიგნით.
მაგნიტური ხაზის მიმართულება ემთხვევა ხვეულის ღერძს და ველი იქ აღწევს უდიდეს მნიშვნელობას. კოჭის შიგნით ველი დაახლოებით ერთგვაროვანია, ანუ ველის სიძლიერე დაახლოებით იგივე რჩება სხვადასხვა წერტილში. მანძილი მიმდებარე მაგნიტურ ხაზებს შორის, რომლებსაც აქვთ ყველაზე მაღალი სიმკვრივე კოჭის შიგნით, ასევე იგივე იქნება.
ბრინჯი. 2.15. Coil მაგნიტური ველის ნიმუში
მაგნიტური ველის სტრუქტურის შესასწავლად გამოიყენება სპექტრის მეთოდი. მაგნიტურ ველში ჩავარდნილი რკინის პატარა ნარჩენები მაგნიტიზებულია და ერთმანეთთან ურთიერთქმედებით ქმნიან ჯაჭვებს, რომელთა განლაგება საშუალებას იძლევა განვსაჯოთ მაგნიტური ველის სტრუქტურა.
როგორც განაცხადის მაგალითი სპექტრის მეთოდიგანვიხილოთ ექსპერიმენტი სწორი გამტარის მაგნიტურ ველთან. მოდით გავატაროთ გრძელი სწორი გამტარი, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრულ წრედთან თხელი დიელექტრიკული ფირფიტით. თეფშზე დავასხამთ პატარა რკინის ჩირქებს, მსუბუქად დაჭერით თეფშზე. ნახერხი დაგროვდება გამტარის გარშემო სხვადასხვა დიამეტრის კონცენტრული წრეების სახით (სურ. 6.10). სხვა დირიჟორებთან ექსპერიმენტის გამეორებისას დენის სიძლიერის სხვა მნიშვნელობებზე, ვიღებთ მსგავს ნიმუშებს, რომლებსაც მაგნიტურ სპექტრებს უწოდებენ.
სპექტრებიშეიძლება წარმოდგენილი იყოს ქაღალდზე, როგორც მაგნიტური ინდუქციის ხაზები.
სწორი დირიჟორისთვის ასეთი გამოსახულება ნაჩვენებია ნახ. 6.11. მაგნიტური სპექტრის სურათებში მაგნიტური ინდუქციის ხაზებიაჩვენეთ მაგნიტური ინდუქციის მიმართულება თითოეულ წერტილში. ინდუქციური ხაზის თითოეულ წერტილში ტანგენსი ემთხვევა მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს.
ხაზები, რომლებზეც თითოეულ წერტილში გვიჩვენებს მაგნიტური ინდუქციის მიმართულებას, ეწოდება მაგნიტური ინდუქციის ხაზები.
სიმკვრივე მაგნიტური ინდუქციის ხაზებიდამოკიდებულია მაგნიტური ინდუქციის მოდულზე. ის უფრო დიდია იქ, სადაც მოდული უფრო დიდია და პირიქით. პირდაპირი გამტარის მაგნიტური ინდუქციის ხაზების მიმართულება განისაზღვრება მარჯვენა ხრახნის წესით.
მაგნიტური ველების სპექტრებიგანსხვავებული ფორმის დირიჟორებს ბევრი საერთო აქვთ.
ასე რომ, რგოლის მაგნიტური ველის სპექტრი დენით მსგავსია სწორი გამტარების ორი გაერთიანებული სპექტრისა (სურ. 6.12). მხოლოდ რგოლის ცენტრში ინდუქციური ხაზების სიმკვრივეა მეტი (ნახ. 6.13).
კოჭის მაგნიტური სპექტრი დიდი რაოდენობით ბრუნვით (სოლენოიდი) ნაჩვენებია ნახ. 6.14. ნახაზი აჩვენებს, რომ ხაზები ასეთი ხვეულის მაგნიტური ინდუქცია შიგნიდან პარალელურია და აქვს იგივე სიმკვრივე. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ გრძელი ხვეულის შიგნით მაგნიტური ველი ერთგვაროვანია - ყველა წერტილში მაგნიტური ინდუქცია ერთნაირია (სურ. 6.15). მაგნიტური ინდუქციის ხაზები განსხვავდება მხოლოდ კოჭის გარეთ, სადაც მაგნიტური ველი არაერთგვაროვანია.
თუ შევადარებთ გამტარების მაგნიტური ველების სპექტრებს სხვადასხვა ფორმის დენთან, დავინახავთ ამას ინდუქციური ხაზები ყოველთვის დახურულიაან შემდგომი გაგრძელებით, მათ შეუძლიათ დახურვა. ეს მიუთითებს მაგნიტური მუხტების არარსებობაზე. ასეთ ველს ე.წ მორევი.მორევის ველი არ აქვს პოტენციალი.მასალა საიტიდან
ამ გვერდზე, მასალა თემებზე:
მაგნიტური ველების სპექტრები GDz Reshebnik
რა ფიზიკური პროცესები ხდება მაგნიტური სპექტრის ფორმირებისას
აღმოჩენები მაგნიტური ველების სფეროში
მოხსენება მაგნიტური ველის თემაზე და მისი გრაფიკული გამოსახულება
მაგნიტური ველის სპექტრის მაგალითები
კითხვები ამ ნივთის შესახებ:
ორსტედის ექსპერიმენტი 1820 წელს.რაზე მიუთითებს მაგნიტური ნემსის გადახრა, როდესაც ელექტრული წრე დახურულია? დენის გამტარის გარშემო არის მაგნიტური ველი. მაგნიტური ნემსი რეაგირებს მასზე. მაგნიტური ველის წყარო მოძრავი ელექტრული მუხტები ან დენებია.
ოერსტედის ექსპერიმენტი 1820 წელს რაზე მიუთითებს მაგნიტური ნემსის ჩართვის ფაქტი? ეს ნიშნავს, რომ დირიჟორში დენის მიმართულება შეიცვალა საპირისპიროდ.
ამპერის ექსპერიმენტი 1820 წელს. როგორ ავხსნათ ის ფაქტი, რომ დირიჟორები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან? ჩვენ ვიცით, რომ მაგნიტური ველი მოქმედებს დენის გამტარზე. ამრიგად, დენების ურთიერთქმედების ფენომენი შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად: ელექტრული დენი პირველ გამტარში წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც მოქმედებს მეორე დენზე და პირიქით ...
დენის სიმძლავრის ერთეული თუ დენი 1 A გადის ორ პარალელურ გამტარში 1 მ სიგრძით, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, მაშინ ისინი ურთიერთქმედებენ ძალა N-თან.
დენის სიმძლავრის ერთეული 2 A რა არის დენის სიძლიერე გამტარებში, თუ ისინი ურთიერთქმედებენ H ძალასთან?
რა არის მაგნიტური ველი და რა თვისებები აქვს მას? 1.MP არის მატერიის განსაკუთრებული ფორმა, რომელიც არსებობს ჩვენგან და მის შესახებ ჩვენი ცოდნისგან დამოუკიდებლად. 2. MP წარმოიქმნება მოძრავი ელექტრული მუხტებით და გამოვლინდება მოძრავი ელექტრო მუხტების მოქმედებით. 3. მფ-ის წყაროდან დაშორებით სუსტდება.
მაგნიტური ხაზების თვისებები: 1. მაგნიტური ხაზები დახურული მრუდებია. რას ამბობს? თუ მაგნიტის ნაჭერს აიღებთ და ორ ნაწილად გაყოფთ, თითოეულ ნაწილს კვლავ ექნება "ჩრდილოეთი" და "სამხრეთი" პოლუსი. თუ მიღებული ნაჭერი კვლავ ორ ნაწილად გაყოფთ, თითოეულ ნაწილს კვლავ ექნება "ჩრდილოეთი" და "სამხრეთი" პოლუსი. რაც არ უნდა მცირე იყოს მიღებული მაგნიტების ნაჭრები, თითოეულ ნაწილს ყოველთვის ექნება "ჩრდილოეთი" და "სამხრეთი" პოლუსი. შეუძლებელია მაგნიტური მონოპოლის მიღწევა („მონო“ ნიშნავს ერთს, მონოპოლი – ერთ პოლუსს). ყოველ შემთხვევაში, ეს არის თანამედროვე თვალსაზრისი ამ ფენომენზე. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ბუნებაში არ არსებობს მაგნიტური მუხტი. მაგნიტური პოლუსების გამოყოფა შეუძლებელია.
2. მაგნიტური ველის აღმოჩენა შეგიძლიათ ... ა) ნებისმიერ გამტარზე მოქმედებით, ბ) დირიჟორზე მოქმედებით, რომლის მეშვეობითაც ელექტრული დენი მიედინება, გ) დატვირთული ჩოგბურთის ბურთი, რომელიც შეჩერებულია თხელ გაუწვდომელ ძაფზე, დ) მოძრავი ელექტრული მუხტები. ა) A და B, ბ) A და C, გ) B და C, დ) B და D.
7. რომელი განცხადებებია მართალი? ა ელექტრო მუხტები ბუნებაში არსებობს. ბ ბუნებაში არის მაგნიტური მუხტები. პ. ბუნებაში არ არსებობს ელექტრული მუხტები. დ. ბუნებაში არ არსებობს მაგნიტური მუხტები. ა) A და B, ბ) A და C, გ) A და D, დ) B, C და D.
10. 1 მ სიგრძის ორი პარალელური გამტარი, რომლებიც მდებარეობენ ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, როდესაც მათში ელექტრული დენი გადის, იზიდავს N ძალით. ეს ნიშნავს, რომ დენი მიედინება გამტარებლებში ... ა) საპირისპირო მიმართულებები 1 A, ბ) ერთი მიმართულება თითო 1 A, გ) საპირისპირო მიმართულებები თითო 0,5 A, დ) ერთი მიმართულება თითო 0,5 A.
23. მაგნიტური ნემსი გადაიხრება, თუ ის განთავსდება ... ა) ელექტრონების ნაკადთან, ბ) წყალბადის ატომების ნაკადთან, გ) უარყოფითი იონების ნაკადთან, დ) დადებითი იონების ნაკადთან ახლოს, ე) ჟანგბადის ატომის ბირთვების ნაკადთან ახლოს. ა) ყველა პასუხი სწორია ბ) A, B, C და D, გ) B, C, D, დ) B, C, D, E
3. ნახატზე ნაჩვენებია გამტარის ჯვარი კვეთა დენით A წერტილში, ელექტრული დენი შედის ფიგურის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. M წერტილში წარმოდგენილი მიმართულებებიდან რომელი შეესაბამება ამ წერტილში დენის მაგნიტური ველის ინდუქციის B ვექტორის მიმართულებას? ა) 1, ბ) 2, გ) 3, 4)
მოდით ერთად გავიგოთ რა არის მაგნიტური ველი. ბევრი ადამიანი ხომ მთელი ცხოვრება ამ სფეროში ცხოვრობს და არც ფიქრობს ამაზე. დროა გამოსწორდეს!
მაგნიტური ველი
მაგნიტური ველიგანსაკუთრებული სახის საკითხია. იგი გამოიხატება მოძრავ ელექტრულ მუხტებზე და სხეულებზე, რომლებსაც აქვთ საკუთარი მაგნიტური მომენტი (მუდმივი მაგნიტები).
მნიშვნელოვანია: მაგნიტური ველი არ მოქმედებს სტაციონარულ მუხტებზე! მაგნიტური ველი ასევე იქმნება ელექტრული მუხტების გადაადგილებით, ან დროში ცვალებადი ელექტრული ველით, ან ატომებში ელექტრონების მაგნიტური მომენტებით. ანუ ნებისმიერი მავთული, რომლის მეშვეობითაც დენი გადის, ასევე ხდება მაგნიტი!
სხეული, რომელსაც აქვს საკუთარი მაგნიტური ველი.
მაგნიტს აქვს პოლუსები, რომლებსაც ჩრდილოეთი და სამხრეთი უწოდებენ. აღნიშვნები "ჩრდილოეთი" და "სამხრეთი" მოცემულია მხოლოდ მოხერხებულობისთვის (როგორც "პლუს" და "მინუს" ელექტროენერგიაში).
მაგნიტური ველი წარმოდგენილია ძალის მაგნიტური ხაზები. ძალის ხაზები უწყვეტი და დახურულია და მათი მიმართულება ყოველთვის ემთხვევა საველე ძალების მიმართულებას. თუ ლითონის ნამსხვრევები მიმოფანტულია მუდმივი მაგნიტის ირგვლივ, ლითონის ნაწილაკები მკაფიო სურათს აჩვენებენ ჩრდილოეთიდან გამომავალი და სამხრეთ პოლუსში შემავალი მაგნიტური ველის ხაზების შესახებ. მაგნიტური ველის გრაფიკული მახასიათებელი - ძალის ხაზები.
მაგნიტური ველის მახასიათებლები
მაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლებია მაგნიტური ინდუქცია, მაგნიტური ნაკადიდა მაგნიტური გამტარიანობა. მაგრამ მოდით ვისაუბროთ ყველაფერზე თანმიმდევრობით.
დაუყოვნებლივ აღვნიშნავთ, რომ ყველა საზომი ერთეული მოცემულია სისტემაში SI.
მაგნიტური ინდუქცია ბ - ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც არის მაგნიტური ველის ძირითადი სიმძლავრის მახასიათებელი. ასოებით აღინიშნება ბ . მაგნიტური ინდუქციის საზომი ერთეული - ტესლა (ტლ).
მაგნიტური ინდუქცია მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენად ძლიერია ველი მუხტზე მოქმედი ძალის განსაზღვრით. ამ ძალას ე.წ ლორენცის ძალა.
Აქ ქ - დატენვა, ვ - მისი სიჩქარე მაგნიტურ ველში, ბ - ინდუქცია, ფ არის ლორენცის ძალა, რომლითაც ველი მოქმედებს მუხტზე.
ფ- ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია მაგნიტური ინდუქციის პროდუქტს კონტურისა და კოსინუსის ფართობით ინდუქციურ ვექტორს შორის და ნორმალური იმ კონტურის სიბრტყისთვის, რომლითაც გადის ნაკადი. მაგნიტური ნაკადი არის მაგნიტური ველის სკალარული მახასიათებელი.
შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მაგნიტური ნაკადი ახასიათებს მაგნიტური ინდუქციის ხაზების რაოდენობას, რომლებიც შეაღწევენ ერთეულ ფართობს. მაგნიტური ნაკადი იზომება ვებერახი (WB).
მაგნიტური გამტარიანობაარის კოეფიციენტი, რომელიც განსაზღვრავს საშუალების მაგნიტურ თვისებებს. ერთ-ერთი პარამეტრი, რომელზეც დამოკიდებულია ველის მაგნიტური ინდუქცია, არის მაგნიტური გამტარიანობა.
ჩვენი პლანეტა არის უზარმაზარი მაგნიტი რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში. დედამიწის მაგნიტური ველის ინდუქცია იცვლება კოორდინატების მიხედვით. ეკვატორზე ეს არის დაახლოებით 3,1 ჯერ 10 ტესლას მინუს მეხუთე ხარისხზე. გარდა ამისა, არის მაგნიტური ანომალიები, სადაც ველის მნიშვნელობა და მიმართულება მნიშვნელოვნად განსხვავდება მეზობელი უბნებისგან. პლანეტის ერთ-ერთი უდიდესი მაგნიტური ანომალია - კურსკიდა ბრაზილიის მაგნიტური ანომალია.
დედამიწის მაგნიტური ველის წარმოშობა ჯერ კიდევ საიდუმლოა მეცნიერებისთვის. ვარაუდობენ, რომ ველის წყარო არის დედამიწის თხევადი ლითონის ბირთვი. ბირთვი მოძრაობს, რაც ნიშნავს, რომ გამდნარი რკინა-ნიკელის შენადნობი მოძრაობს და დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა არის ელექტრული დენი, რომელიც წარმოქმნის მაგნიტურ ველს. პრობლემა ის არის, რომ ეს თეორია გეოდინამო) არ განმარტავს, როგორ ინახება ველი სტაბილურად.
დედამიწა უზარმაზარი მაგნიტური დიპოლია.მაგნიტური პოლუსები არ ემთხვევა გეოგრაფიულ ბოძებს, თუმცა ისინი ახლოს არიან. უფრო მეტიც, დედამიწის მაგნიტური პოლუსები მოძრაობენ. მათი გადაადგილება ფიქსირდება 1885 წლიდან. მაგალითად, ბოლო ასი წლის განმავლობაში, სამხრეთ ნახევარსფეროში მაგნიტური პოლუსი გადაინაცვლა თითქმის 900 კილომეტრით და ახლა სამხრეთ ოკეანეშია. არქტიკული ნახევარსფეროს პოლუსი მოძრაობს არქტიკულ ოკეანეში აღმოსავლეთ ციმბირის მაგნიტური ანომალიისკენ, მისი მოძრაობის სიჩქარე (2004 წლის მონაცემებით) იყო დაახლოებით 60 კილომეტრი წელიწადში. ახლა არის პოლუსების მოძრაობის აჩქარება - საშუალოდ, სიჩქარე წელიწადში 3 კილომეტრით იზრდება.
რა მნიშვნელობა აქვს ჩვენთვის დედამიწის მაგნიტურ ველს?უპირველეს ყოვლისა, დედამიწის მაგნიტური ველი იცავს პლანეტას კოსმოსური სხივებისა და მზის ქარისგან. ღრმა კოსმოსიდან დამუხტული ნაწილაკები პირდაპირ არ ეცემა მიწაზე, არამედ იხრება გიგანტური მაგნიტით და მოძრაობენ მისი ძალის ხაზების გასწვრივ. ამრიგად, ყველა ცოცხალი არსება დაცულია მავნე გამოსხივებისგან.
დედამიწის ისტორიის განმავლობაში რამდენიმე იყო ინვერსიებიმაგნიტური პოლუსების (ცვლილებები). პოლუსის ინვერსიაარის როცა ადგილებს იცვლიან. ბოლოს ეს ფენომენი დაახლოებით 800 ათასი წლის წინ მოხდა და დედამიწის ისტორიაში 400-ზე მეტი გეომაგნიტური შებრუნება მოხდა. ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ მაგნიტური პოლუსების მოძრაობის დაჩქარების დაკვირვების გათვალისწინებით, შემდეგი პოლუსი უნდა იყოს შებრუნებული. მოსალოდნელია მომდევნო რამდენიმე ათასი წლის განმავლობაში.
საბედნიეროდ, ჩვენს საუკუნეში პოლუსების შემობრუნება არ არის მოსალოდნელი. ასე რომ, შეგიძლიათ იფიქროთ სასიამოვნოზე და დატკბეთ ცხოვრებით დედამიწის ძველ კარგ მუდმივ ველში, მაგნიტური ველის ძირითადი თვისებებისა და მახასიათებლების გათვალისწინებით. და ეს რომ შეგეძლოთ, არიან ჩვენი ავტორები, რომელთაც შეგიძლიათ მიანდოთ საგანმანათლებლო პრობლემების ნაწილი წარმატების დარწმუნებით! და სხვა სახის სამუშაოები შეგიძლიათ შეუკვეთოთ ბმულზე.
USE კოდიფიკატორის თემები: მაგნიტების ურთიერთქმედება, გამტარის მაგნიტური ველი დენთან.
მატერიის მაგნიტური თვისებები ადამიანებისთვის დიდი ხანია ცნობილია. მაგნიტებმა სახელი მიიღეს უძველესი ქალაქ მაგნეზიადან: მის სიახლოვეს ფართოდ იყო გავრცელებული მინერალი (მოგვიანებით მაგნიტური რკინის საბადო ან მაგნეტიტი ეწოდა), რომლის ნაჭრები იზიდავდა რკინის საგნებს.
მაგნიტების ურთიერთქმედება
თითოეული მაგნიტის ორ მხარეს მდებარეობს ჩრდილოეთ პოლუსიდა სამხრეთ პოლუსის. ორი მაგნიტი იზიდავს ერთმანეთს საპირისპირო პოლუსებით და იგერიებენ მსგავსი პოლუსებით. მაგნიტებს შეუძლიათ ერთმანეთზე მოქმედება ვაკუუმის საშუალებითაც კი! თუმცა ეს ყველაფერი ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედებას მოგვაგონებს მაგნიტების ურთიერთქმედება არ არის ელექტრული. ამას მოწმობს შემდეგი ექსპერიმენტული ფაქტები.
მაგნიტური ძალა სუსტდება, როდესაც მაგნიტი თბება. წერტილოვანი მუხტების ურთიერთქმედების სიძლიერე არ არის დამოკიდებული მათ ტემპერატურაზე.
მაგნიტური ძალა სუსტდება მაგნიტის შერყევის შედეგად. მსგავსი არაფერი ხდება ელექტრული დამუხტულ სხეულებთან.
დადებითი ელექტრული მუხტები შეიძლება განცალკევდეს უარყოფითიდან (მაგალითად, სხეულების ელექტრიფიცირებისას). მაგრამ მაგნიტის პოლუსების გამოყოფა შეუძლებელია: თუ მაგნიტს ორ ნაწილად გაჭრით, მაშინ პოლუსებიც ჩნდება ჭრის წერტილში და მაგნიტი იშლება ორ მაგნიტად, ბოლოებზე საპირისპირო პოლუსებით (ზუსტად იგივეზე ორიენტირებული. გზა, როგორც ორიგინალური მაგნიტის პოლუსები).
ასე რომ, მაგნიტები ყოველთვისბიპოლარული, ისინი მხოლოდ ფორმით არსებობენ დიპოლები. იზოლირებული მაგნიტური პოლუსები (ე.წ მაგნიტური მონოპოლები- ელექტრული მუხტის ანალოგები) ბუნებაში არ არსებობს (ყოველ შემთხვევაში, ისინი ჯერ ექსპერიმენტულად არ გამოვლენილა). ეს არის ალბათ ყველაზე შთამბეჭდავი ასიმეტრია ელექტროენერგიასა და მაგნიტიზმს შორის.
ელექტრულად დამუხტული სხეულების მსგავსად, მაგნიტები მოქმედებენ ელექტრულ მუხტებზე. თუმცა, მაგნიტი მხოლოდ მოქმედებს მოძრავიდატენვა; თუ მუხტი დასვენებულია მაგნიტთან შედარებით, მაშინ მუხტზე არანაირი მაგნიტური ძალა არ მოქმედებს. პირიქით, ელექტრიფიცირებული სხეული მოქმედებს ნებისმიერი მუხტით, განურჩევლად იმისა, მოსვენებულ მდგომარეობაშია თუ მოძრაობაში.
მოკლე დიაპაზონის მოქმედების თეორიის თანამედროვე იდეების მიხედვით, მაგნიტების ურთიერთქმედება ხორციელდება მეშვეობით მაგნიტური ველიკერძოდ, მაგნიტი ქმნის მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში, რომელიც მოქმედებს სხვა მაგნიტზე და იწვევს ამ მაგნიტების ხილულ მიზიდულობას ან მოგერიებას.
მაგნიტის მაგალითია მაგნიტური ნემსიკომპასი. მაგნიტური ნემსის დახმარებით შეიძლება ვიმსჯელოთ სივრცის მოცემულ რეგიონში მაგნიტური ველის არსებობაზე, ასევე ველის მიმართულებაზე.
ჩვენი პლანეტა დედამიწა არის გიგანტური მაგნიტი. დედამიწის გეოგრაფიული ჩრდილოეთ პოლუსიდან არც თუ ისე შორს არის სამხრეთ მაგნიტური პოლუსი. ამიტომ, კომპასის ნემსის ჩრდილოეთი ბოლო, დედამიწის სამხრეთ მაგნიტური პოლუსისკენ, მიუთითებს გეოგრაფიულ ჩრდილოეთზე. აქედან, ფაქტობრივად, წარმოიშვა მაგნიტის სახელი "ჩრდილოეთ პოლუსი".
მაგნიტური ველის ხაზები
ელექტრული ველი, გავიხსენებთ, გამოკვლეულია მცირე საცდელი მუხტების დახმარებით, მოქმედებით, რომელზედაც შეიძლება ვიმსჯელოთ ველის სიდიდისა და მიმართულების შესახებ. საცდელი მუხტის ანალოგი მაგნიტური ველის შემთხვევაში არის პატარა მაგნიტური ნემსი.
მაგალითად, თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ გარკვეული გეომეტრიული წარმოდგენა მაგნიტური ველის შესახებ ძალიან პატარა კომპასის ნემსების განთავსებით სივრცის სხვადასხვა წერტილში. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ ისრები გარკვეული ხაზების გასწვრივ დალაგდება - ე.წ მაგნიტური ველის ხაზები. მოდით განვსაზღვროთ ეს კონცეფცია შემდეგი სამი აბზაცის სახით.
1. მაგნიტური ველის ხაზები ან ძალის მაგნიტური ხაზები არის მიმართული ხაზები სივრცეში, რომლებსაც აქვთ შემდეგი თვისება: ამ ხაზის თითოეულ წერტილში მოთავსებული პატარა კომპასის ნემსი ორიენტირებულია ამ ხაზზე ტანგენციალურად..
2. მაგნიტური ველის ხაზის მიმართულება არის კომპასის ნემსების ჩრდილოეთ ბოლოების მიმართულება, რომელიც მდებარეობს ამ ხაზის წერტილებში..
3. რაც უფრო სქელია ხაზები, მით უფრო ძლიერია მაგნიტური ველი სივრცის მოცემულ რეგიონში..
კომპასის ნემსების როლი წარმატებით შეიძლება შეასრულოს რკინის ფილებით: მაგნიტურ ველში მცირე ზომის ჩიპები მაგნიტიზებულია და იქცევა ზუსტად მაგნიტური ნემსების მსგავსად.
ამრიგად, მუდმივი მაგნიტის ირგვლივ რკინის ჩირქები დავასხათ, ჩვენ დავინახავთ მაგნიტური ველის ხაზების დაახლოებით შემდეგ სურათს (ნახ. 1).
ბრინჯი. 1. მუდმივი მაგნიტური ველი
მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსი ლურჯად არის მითითებული და ასო; სამხრეთ პოლუსი - წითელში და ასო . გაითვალისწინეთ, რომ ველის ხაზები გამოდიან მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსიდან და შედიან სამხრეთ პოლუსში, რადგან სწორედ მაგნიტის სამხრეთ პოლუსზე იქნება მიმართული კომპასის ნემსის ჩრდილოეთი ბოლო.
ორსტედის გამოცდილება
მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრული და მაგნიტური ფენომენები ადამიანებისთვის ცნობილი იყო უძველესი დროიდან, მათ შორის ურთიერთობა დიდი ხნის განმავლობაში არ შეიმჩნევა. რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში, ელექტროენერგიისა და მაგნეტიზმის შესახებ კვლევები მიმდინარეობდა პარალელურად და ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად.
აღსანიშნავია ის ფაქტი, რომ ელექტრული და მაგნიტური ფენომენები რეალურად დაკავშირებულია ერთმანეთთან, პირველად აღმოაჩინეს 1820 წელს ოერსტედის ცნობილ ექსპერიმენტში.
Oersted-ის ექსპერიმენტის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 2 (სურათი rt.mipt.ru-დან). მაგნიტური ნემსის ზემოთ (და - ისრის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები) არის ლითონის გამტარი, რომელიც დაკავშირებულია დენის წყაროსთან. თუ წრეს დახურავთ, მაშინ ისარი უხვევს დირიჟორის პერპენდიკულარულად!
ეს მარტივი ექსპერიმენტი პირდაპირ მიუთითებდა ელექტროენერგიისა და მაგნიტიზმს შორის ურთიერთობაზე. ექსპერიმენტებმა, რომლებიც მოჰყვა ოერსტედის გამოცდილებას, მტკიცედ დაადგინა შემდეგი ნიმუში: მაგნიტური ველი წარმოიქმნება ელექტრული დენებისაგან და მოქმედებს დენებზე.
ბრინჯი. 2. ორსტედის ექსპერიმენტი
დირიჟორის მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველის ხაზების სურათი დამოკიდებულია გამტარის ფორმაზე.
სწორი მავთულის მაგნიტური ველი დენით
სწორი მავთულის მაგნიტური ველის ხაზები კონცენტრირებული წრეებია. ამ წრეების ცენტრები მავთულზე დევს და მათი სიბრტყეები მავთულის პერპენდიკულარულია (ნახ. 3).
ბრინჯი. 3. პირდაპირი მავთულის ველი დენით
პირდაპირი დენის მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულების განსაზღვრის ორი ალტერნატიული წესი არსებობს.
საათის ხელის წესი. დათვალიერებისას ველის ხაზები საათის ისრის საწინააღმდეგოდ მიდის ისე, რომ დენი მიედინება ჩვენკენ..
ხრახნიანი წესი(ან გიმლეტის წესი, ან საკეტის წესი- ვიღაცასთან უფრო ახლოსაა ;-)). ველის ხაზები მიდის იქ, სადაც ხრახნი (ჩვეულებრივი მარჯვენა ძაფით) უნდა იყოს შემობრუნებული, რომ ძაფის გასწვრივ გადაადგილდეს დენის მიმართულებით..
გამოიყენეთ რომელი წესი თქვენთვის ყველაზე მეტად მორგებული. ჯობია საათის ისრის წესს შევეჩვიოთ - მოგვიანებით თავად დაინახავთ, რომ ის უფრო უნივერსალური და გამოსაყენებელია (და შემდეგ მადლიერებით დაიმახსოვრეთ პირველ წელს, როდესაც სწავლობთ ანალიტიკურ გეომეტრიას).
ნახ. 3, რაღაც ახალიც გამოჩნდა: ეს არის ვექტორი, რომელსაც ე.წ მაგნიტური ველის ინდუქცია, ან მაგნიტური ინდუქცია. მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი არის ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის ანალოგი: ის ემსახურება სიმძლავრის მახასიათებელიმაგნიტური ველი, რომელიც განსაზღვრავს ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მოძრავ მუხტებზე.
მაგნიტურ ველში ძალებზე მოგვიანებით ვისაუბრებთ, მაგრამ ახლა მხოლოდ აღვნიშნავთ, რომ მაგნიტუდის სიდიდე და მიმართულება განისაზღვრება მაგნიტური ინდუქციის ვექტორით. სივრცის თითოეულ წერტილში ვექტორი მიმართულია იმავე მიმართულებით, როგორც ამ წერტილში მოთავსებული კომპასის ნემსის ჩრდილოეთი ბოლო, კერძოდ, ამ ხაზის მიმართულებით ველის ხაზთან ტანგენტი. მაგნიტური ინდუქცია იზომება ტესლაჩი(Tl).
როგორც ელექტრული ველის შემთხვევაში, მაგნიტური ველის ინდუქციისთვის, სუპერპოზიციის პრინციპი. მდგომარეობს იმაში, რომ მოცემულ წერტილში შექმნილი მაგნიტური ველების ინდუქცია სხვადასხვა დენებით ემატება ვექტორულად და იძლევა მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს:.
კოჭის მაგნიტური ველი დენით
განვიხილოთ წრიული ხვეული, რომლის მეშვეობითაც პირდაპირი დენი ბრუნავს. ჩვენ არ ვაჩვენებთ წყაროს, რომელიც ქმნის დენს ფიგურაში.
ჩვენი მორიგეობის ველის ხაზების სურათს დაახლოებით შემდეგი ფორმა ექნება (ნახ. 4).
ბრინჯი. 4. კოჭის ველი დენით
ჩვენთვის მნიშვნელოვანი იქნება იმის დადგენა, თუ რომელ ნახევარსივრცეში (კოჭის სიბრტყესთან შედარებით) არის მიმართული მაგნიტური ველი. ისევ გვაქვს ორი ალტერნატიული წესი.
საათის ხელის წესი. ველის ხაზები მიდის იქ, საიდანაც ჩანს, საიდანაც დენი ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.
ხრახნიანი წესი. ველის ხაზები მიდის იქ, სადაც ხრახნი (ჩვეულებრივი მარჯვენა ძაფებით) გადაადგილდება, თუ შემოტრიალდება დენის მიმართულებით..
როგორც ხედავთ, დენის და ველის როლები შებრუნებულია - პირდაპირი დენის შემთხვევისთვის ამ წესების ფორმულირებთან შედარებით.
კოჭის მაგნიტური ველი დენით
Coilგამოვა, თუ მჭიდროდ, ხვეულს გადაახვევთ, მავთულს შემოახვევთ საკმარისად გრძელ სპირალში (ნახ. 5 - სურათი საიტიდან en.wikipedia.org). კოჭას შეიძლება ჰქონდეს რამდენიმე ათეული, ასობით ან თუნდაც ათასობით ბრუნი. კოჭასაც ეძახიან სოლენოიდი.
ბრინჯი. 5. კოჭა (სოლენოიდი)
ერთი შემობრუნების მაგნიტური ველი, როგორც ვიცით, არც ისე მარტივად გამოიყურება. ველები? ხვეულის ცალკეული მოხვევები ერთმანეთზეა გადახურული და, როგორც ჩანს, შედეგი უნდა იყოს ძალიან დამაბნეველი სურათი. თუმცა ეს ასე არ არის: გრძელი ხვეულის ველს აქვს მოულოდნელად მარტივი სტრუქტურა (სურ. 6).
ბრინჯი. 6. კოჭის ველი დენით
ამ ფიგურაში, კოჭის დენი მიდის საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, როდესაც მარცხნიდან ჩანს (ეს მოხდება, თუ ნახ. 5-ში კოჭის მარჯვენა ბოლო უკავშირდება დენის წყაროს „პლუსს“, ხოლო მარცხენა ბოლო - "მინუსი"). ჩვენ ვხედავთ, რომ ხვეულის მაგნიტურ ველს აქვს ორი დამახასიათებელი თვისება.
1. კოჭის შიგნით, მისი კიდეებიდან მოშორებით, მაგნიტური ველია ერთგვაროვანი: თითოეულ წერტილში მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი სიდიდითა და მიმართულებით ერთნაირია. ველის ხაზები არის პარალელური სწორი ხაზები; ისინი იხრება მხოლოდ კოჭის კიდეებთან გასვლისას.
2. კოჭის გარეთ ველი ნულს უახლოვდება. რაც უფრო მეტი ბრუნია ხვეულში, მით უფრო სუსტია ველი მის გარეთ.
გაითვალისწინეთ, რომ უსასრულოდ გრძელი ხვეული საერთოდ არ ასხივებს ველს: კოჭის გარეთ არ არის მაგნიტური ველი. ასეთი ხვეულის შიგნით ველი ყველგან ერთგვაროვანია.
არაფერს არ გახსენებს? კოჭა არის კონდენსატორის "მაგნიტური" ანალოგი. გახსოვთ, რომ კონდენსატორი თავის შიგნით ქმნის ერთგვაროვან ელექტრულ ველს, რომლის ხაზები მრუდია მხოლოდ ფირფიტების კიდეებთან, ხოლო კონდენსატორის გარეთ ველი ნულს უახლოვდება; უსასრულო ფირფიტების მქონე კონდენსატორი საერთოდ არ ათავისუფლებს ველს და ველი ყველგან ერთგვაროვანია მის შიგნით.
ახლა კი - მთავარი დაკვირვება. შეადარეთ, გთხოვთ, მაგნიტური ველის ხაზების სურათი კოჭის გარეთ (ნახ. 6) მაგნიტის ველის ხაზებთან ნახ. ერთი . ეს იგივეა, არა? ახლა კი მივედით კითხვამდე, რომელიც ალბათ დიდი ხნის წინ გქონდათ: თუ მაგნიტური ველი წარმოიქმნება დენებისაგან და მოქმედებს დენებზე, მაშინ რა არის მაგნიტური ველის გაჩენის მიზეზი მუდმივი მაგნიტის მახლობლად? ბოლოს და ბოლოს, როგორც ჩანს, ეს მაგნიტი არ არის დირიჟორი!
ამპერის ჰიპოთეზა. ელემენტარული დენები
თავიდან ითვლებოდა, რომ მაგნიტების ურთიერთქმედება გამოწვეული იყო პოლუსებზე კონცენტრირებული სპეციალური მაგნიტური მუხტების გამო. მაგრამ, ელექტროენერგიისგან განსხვავებით, ვერავინ შეძლო მაგნიტური მუხტის იზოლირება; ყოველივე ამის შემდეგ, როგორც უკვე ვთქვით, შეუძლებელი იყო მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსების ცალკე მოპოვება - პოლუსები მაგნიტში ყოველთვის წყვილ-წყვილად არის.
მაგნიტურ მუხტებთან დაკავშირებით ეჭვები გამწვავდა ორსტედის გამოცდილებამ, როდესაც გაირკვა, რომ მაგნიტური ველი წარმოიქმნება ელექტრული დენით. უფრო მეტიც, აღმოჩნდა, რომ ნებისმიერი მაგნიტისთვის შესაძლებელია შესაბამისი კონფიგურაციის დენის გამტარის არჩევა, რომ ამ გამტარის ველი ემთხვევა მაგნიტის ველს.
ამპერმა წამოაყენა თამამი ჰიპოთეზა. მაგნიტური მუხტები არ არის. მაგნიტის მოქმედება აიხსნება მის შიგნით დახურული ელექტრული დენებით..
რა არის ეს მიმდინარეობები? ესენი ელემენტარული დინებებიცირკულირება ატომებსა და მოლეკულებში; ისინი დაკავშირებულია ელექტრონების მოძრაობასთან ატომურ ორბიტებში. ნებისმიერი სხეულის მაგნიტური ველი შედგება ამ ელემენტარული დენების მაგნიტური ველებისგან.
ელემენტარული დენები შეიძლება შემთხვევით განლაგდეს ერთმანეთთან შედარებით. შემდეგ მათი ველები ანადგურებენ ერთმანეთს და სხეული არ აჩვენებს მაგნიტურ თვისებებს.
მაგრამ თუ ელემენტარული დენები კოორდინირებულია, მაშინ მათი ველები, შეკრებით, აძლიერებენ ერთმანეთს. სხეული იქცევა მაგნიტად (ნახ. 7; მაგნიტური ველი ჩვენსკენ იქნება მიმართული; მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსიც ჩვენკენ იქნება მიმართული).
ბრინჯი. 7. ელემენტარული მაგნიტის დენები
ამპერის ჰიპოთეზა ელემენტარული დენების შესახებ აზუსტებს მაგნიტების თვისებებს.მაგნიტის გათბობა და შერყევა ანადგურებს მისი ელემენტარული დენების განლაგებას და სუსტდება მაგნიტური თვისებები. აშკარა გახდა მაგნიტის პოლუსების განუყოფლობა: მაგნიტის გაჭრის ადგილას, ბოლოებში ვიღებთ იგივე ელემენტარულ დენებს. სხეულის მაგნიტურ ველში მაგნიტიზების უნარი აიხსნება ელემენტარული დენების კოორდინირებული განლაგებით, რომლებიც სწორად „ბრუნდებიან“ (წაიკითხეთ შემდეგ ფურცელში მაგნიტურ ველში წრიული დენის ბრუნვის შესახებ).
ამპერის ჰიპოთეზა სწორი აღმოჩნდა – ეს ფიზიკის შემდგომმა განვითარებამ აჩვენა. ელემენტარული დინების კონცეფცია გახდა ატომის თეორიის განუყოფელი ნაწილი, რომელიც განვითარდა უკვე მეოცე საუკუნეში - ამპერის ბრწყინვალე გამოცნობიდან თითქმის ასი წლის შემდეგ.
