Magnetické pole vyvolávalo v ľuďoch po dlhú dobu veľa otázok, no aj teraz zostáva málo známym javom. Mnoho vedcov sa pokúšalo študovať jeho charakteristiky a vlastnosti, pretože výhody a potenciál využitia poľa boli nespornými faktami.

Zoberme si všetko po poriadku. Ako teda pôsobí a tvorí akékoľvek magnetické pole? Presne tak, elektrický prúd. A prúd je podľa učebníc fyziky prúd nabitých častíc so smerom, nie? Takže keď prúd prechádza ktorýmkoľvek vodičom, začne okolo neho pôsobiť určitý druh hmoty – magnetické pole. Magnetické pole môže byť vytvorené prúdom nabitých častíc alebo magnetickými momentmi elektrónov v atómoch. Teraz toto pole a hmota majú energiu, vidíme ju v elektromagnetických silách, ktoré môžu ovplyvniť prúd a jeho náboje. Magnetické pole začína pôsobiť na tok nabitých častíc a tie menia počiatočný smer pohybu kolmo na samotné pole.

Iné magnetické pole môžeme nazvať elektrodynamické, pretože sa vytvára v blízkosti pohybujúcich sa častíc a ovplyvňuje iba pohybujúce sa častice. Je dynamický vďaka tomu, že má špeciálnu štruktúru rotujúcich biónov v oblasti vesmíru. Bežný elektrický pohyblivý náboj ich môže prinútiť otáčať sa a pohybovať sa. Bióny prenášajú akékoľvek možné interakcie v tejto oblasti vesmíru. Preto pohybujúci sa náboj priťahuje jeden pól všetkých biónov a spôsobuje ich rotáciu. Zo stavu pokoja ich môže vyviesť iba on, nič iné, pretože iné sily ich nebudú môcť ovplyvniť.

V elektrickom poli sú nabité častice, ktoré sa pohybujú veľmi rýchlo a môžu prejsť 300 000 km za sekundu. Svetlo má rovnakú rýchlosť. Bez elektrického náboja neexistuje magnetické pole. To znamená, že častice spolu neuveriteľne úzko súvisia a existujú v spoločnom elektromagnetickom poli. To znamená, že ak dôjde k zmenám v magnetickom poli, dôjde k zmenám v elektrickom poli. Tento zákon je tiež obrátený.

Hovoríme tu veľa o magnetickom poli, ale ako si to predstaviť? Voľným ľudským okom to nevidíme. Navyše kvôli neuveriteľne rýchlemu šíreniu poľa nemáme čas ho opravovať pomocou rôznych zariadení. Ale aby sme mohli niečo študovať, musí o tom mať aspoň nejakú predstavu. Často je tiež potrebné znázorniť magnetické pole v diagramoch. Aby to bolo jednoduchšie pochopiť, sú nakreslené podmienené siločiary. Odkiaľ ich majú? Boli vynájdené z nejakého dôvodu.

Skúsme vidieť magnetické pole pomocou malých kovových pilín a obyčajného magnetu. Tieto piliny nasypeme na rovnú plochu a uvedieme do pôsobenia magnetického poľa. Potom uvidíme, že sa budú pohybovať, otáčať a zoraďovať do vzoru alebo vzoru. Výsledný obrázok ukáže približný účinok síl v magnetickom poli. Všetky sily a teda aj siločiary sú na tomto mieste súvislé a uzavreté.

Magnetická strelka má podobné charakteristiky a vlastnosti ako kompas a používa sa na určenie smeru siločiar. Ak spadne do zóny pôsobenia magnetického poľa, vidíme smer pôsobenia síl podľa jeho severného pólu. Potom si vyberieme niekoľko záverov: vrchol obyčajného permanentného magnetu, z ktorého vychádzajú siločiary, je označený severným pólom magnetu. Zatiaľ čo južný pól označuje bod, kde sú sily uzavreté. No, siločiary vo vnútri magnetu nie sú na diagrame zvýraznené.

Magnetické pole, jeho vlastnosti a charakteristiky sú pomerne široko používané, pretože v mnohých problémoch je potrebné ho brať do úvahy a študovať. Toto je najdôležitejší fenomén vo vede fyziky. Neodmysliteľne sú s ňou spojené zložitejšie veci, ako magnetická permeabilita a indukcia. Na vysvetlenie všetkých dôvodov vzniku magnetického poľa sa treba spoliehať na skutočné vedecké fakty a potvrdenia. V opačnom prípade pri zložitejších problémoch môže nesprávny prístup narušiť integritu teórie.

Teraz si uveďme príklady. Všetci poznáme našu planétu. Hovoríte, že nemá magnetické pole? Možno máte pravdu, ale vedci tvrdia, že procesy a interakcie vo vnútri zemského jadra vytvárajú obrovské magnetické pole, ktoré sa tiahne na tisíce kilometrov. Ale každé magnetické pole musí mať svoje póly. A existujú, len sa nachádzajú trochu ďalej od geografického pólu. Ako to cítime? Napríklad vtáky majú vyvinuté navigačné schopnosti a orientujú sa najmä podľa magnetického poľa. S jeho pomocou sa teda husi bezpečne dostanú do Laponska. Tento jav využívajú aj špeciálne navigačné prístroje.

MAGNETICKÉ POLE

Magnetické pole je zvláštny druh hmoty, pre ľudí neviditeľný a nehmotný,
existujúci nezávisle od nášho vedomia.
Už v dávnych dobách vedci-myslitelia hádali, že okolo magnetu niečo existuje.

Magnetická ihla.

Magnetická ihla je zariadenie potrebné na štúdium magnetického pôsobenia elektrického prúdu.
Je to malý magnet namontovaný na špičke ihly, má dva póly: severný a južný. Magnetická ihla sa môže voľne otáčať na špičke ihly.
Severný koniec magnetickej strelky vždy ukazuje na sever.
Čiara spájajúca póly magnetickej strelky sa nazýva os magnetickej strelky.
Podobná magnetická strelka je v akomkoľvek kompase - zariadení na orientáciu na zemi.

Kde vzniká magnetické pole?

Oerstedov experiment (1820) – ukazuje, ako spolupôsobí vodič s prúdom a magnetická ihla.

Pri uzavretí elektrického obvodu sa magnetická ihla vychýli zo svojej pôvodnej polohy, pri otvorení obvodu sa magnetická ihla vráti do pôvodnej polohy.

V priestore okolo vodiča s prúdom (a vo všeobecnosti okolo akéhokoľvek pohybujúceho sa elektrického náboja) vzniká magnetické pole.
Magnetické sily tohto poľa pôsobia na ihlu a otáčajú ju.

Vo všeobecnosti sa dá povedať
že okolo pohybujúcich sa elektrických nábojov vzniká magnetické pole.
Elektrický prúd a magnetické pole sú od seba neoddeliteľné.

ZAUJÍMAVÉ ČO...

Mnohé nebeské telesá – planéty a hviezdy – majú svoje vlastné magnetické polia.
Naši najbližší susedia - Mesiac, Venuša a Mars - však magnetické pole nemajú,
podobná zemi.
___

Gilbert zistil, že keď sa kúsok železa priblíži k jednému pólu magnetu, druhý pól sa začne priťahovať silnejšie. Tento nápad bol patentovaný len 250 rokov po Hilbertovej smrti.

V prvej polovici 90. rokov, keď sa objavili nové gruzínske mince - lari,
miestni vreckoví zlodeji majú magnety,
pretože kov, z ktorého boli tieto mince vyrobené, bol dobre priťahovaný magnetom!

Ak vezmete dolárovú bankovku za roh a privediete ju k silnému magnetu
(napríklad podkova), vytvárajúce nerovnomerné magnetické pole, kus papiera
odchýliť sa smerom k jednému z pólov. Ukazuje sa, že farba dolárovej bankovky obsahuje soli železa,
ktoré majú magnetické vlastnosti, takže dolár je priťahovaný k jednému z pólov magnetu.

Ak prinesiete veľký magnet na úroveň tesárskej bubliny, bublina sa pohne.
Faktom je, že hladina bublín je naplnená diamagnetickou kvapalinou. Keď sa takáto kvapalina umiestni do magnetického poľa, vytvorí sa v nej magnetické pole opačného smeru a vytlačí sa z poľa. Preto sa bublina v kvapaline približuje k magnetu.

MALI BY STE O NICH VEDIEŤ!

Organizátorom obchodu s magnetickými kompasmi v ruskom námorníctve bol známy deviátor, vedec,
kapitán 1. hodnosti, autor vedeckých prác o teórii kompasu I.P. Belavan.
Člen cesty okolo sveta na fregate „Pallada“ a účastník krymskej vojny v rokoch 1853-56. ako prvý na svete demagnetizoval loď (1863)
a vyriešil problém inštalácie kompasov vo vnútri železnej ponorky.
V roku 1865 bol vymenovaný za vedúceho prvého observatória Compass v krajine v Kronštadte.

Aby sme pochopili, čo je charakteristické pre magnetické pole, je potrebné definovať mnohé javy. Zároveň si musíte vopred zapamätať, ako a prečo sa objavuje. Zistite, aká je výkonová charakteristika magnetického poľa. Dôležité je aj to, že takéto pole sa môže vyskytovať nielen v magnetoch. V tejto súvislosti nezaškodí spomenúť charakteristiku zemského magnetického poľa.

Vznik poľa

Na začiatok je potrebné popísať vzhľad ihriska. Potom môžete opísať magnetické pole a jeho vlastnosti. Objavuje sa pri pohybe nabitých častíc. Môže ovplyvniť najmä vodivé vodiče. Interakcia medzi magnetickým poľom a pohyblivými nábojmi alebo vodičmi, ktorými prúdi prúd, nastáva v dôsledku síl nazývaných elektromagnetické.

Intenzita alebo výkonová charakteristika magnetického poľa v určitom priestorovom bode sa určuje pomocou magnetickej indukcie. Ten je označený symbolom B.

Grafické znázornenie poľa

Magnetické pole a jeho charakteristiky možno graficky znázorniť pomocou indukčných čiar. Táto definícia sa nazýva čiary, dotyčnice, ku ktorým sa v ktoromkoľvek bode zhodujú so smerom vektora y magnetickej indukcie.

Tieto čiary sú zahrnuté v charakteristikách magnetického poľa a používajú sa na určenie jeho smeru a intenzity. Čím vyššia je intenzita magnetického poľa, tým viac dátových čiar bude nakreslených.

Čo sú magnetické čiary

Magnetické čiary priamych vodičov s prúdom majú tvar sústredného kruhu, ktorého stred sa nachádza na osi tohto vodiča. Smer magnetických čiar v blízkosti vodičov s prúdom je určený pravidlom vložky, ktoré znie takto: ak je vložka umiestnená tak, že bude zaskrutkovaná do vodiča v smere prúdu, potom smer rotácia rukoväte zodpovedá smeru magnetických čiar.

Pre cievku s prúdom bude smer magnetického poľa tiež určený gimletovým pravidlom. Je tiež potrebné otáčať rukoväťou v smere prúdu v otáčkach solenoidu. Smer čiar magnetickej indukcie bude zodpovedať smeru translačného pohybu gimletu.

Je to hlavná charakteristika magnetického poľa.

Pole vytvorené jedným prúdom za rovnakých podmienok sa bude líšiť v intenzite v rôznych médiách v dôsledku rôznych magnetických vlastností týchto látok. Magnetické vlastnosti média sú charakterizované absolútnou magnetickou permeabilitou. Meria sa v henry na meter (g/m).

Charakteristika magnetického poľa zahŕňa absolútnu magnetickú permeabilitu vákua, nazývanú magnetická konštanta. Hodnota, ktorá určuje, koľkokrát sa bude absolútna magnetická permeabilita média líšiť od konštanty, sa nazýva relatívna magnetická permeabilita.

Magnetická permeabilita látok

Ide o bezrozmernú veličinu. Látky s hodnotou permeability menšou ako jedna sa nazývajú diamagnetické. V týchto látkach bude pole slabšie ako vo vákuu. Tieto vlastnosti má vodík, voda, kremeň, striebro atď.

Médiá s magnetickou permeabilitou väčšou ako jedna sa nazývajú paramagnetické. V týchto látkach bude pole silnejšie ako vo vákuu. Medzi tieto médiá a látky patrí vzduch, hliník, kyslík, platina.

V prípade paramagnetických a diamagnetických látok nebude hodnota magnetickej permeability závisieť od napätia vonkajšieho, magnetizačného poľa. To znamená, že hodnota je pre určitú látku konštantná.

Feromagnety patria do špeciálnej skupiny. Pre tieto látky bude magnetická permeabilita dosahovať niekoľko tisíc a viac. Tieto látky, ktoré majú tú vlastnosť, že sú magnetizované a zosilňujú magnetické pole, sú široko používané v elektrotechnike.

Sila poľa

Na určenie charakteristík magnetického poľa spolu s vektorom magnetickej indukcie možno použiť hodnotu nazývanú sila magnetického poľa. Tento pojem definuje intenzitu vonkajšieho magnetického poľa. Smer magnetického poľa v prostredí s rovnakými vlastnosťami vo všetkých smeroch, vektor intenzity sa bude zhodovať s vektorom magnetickej indukcie v bode poľa.

Silné stránky feromagnetík sa vysvetľujú prítomnosťou ľubovoľne magnetizovaných malých častí, ktoré môžu byť reprezentované ako malé magnety.

V neprítomnosti magnetického poľa nemusí mať feromagnetická látka výrazné magnetické vlastnosti, pretože doménové polia nadobúdajú rôzne orientácie a ich celkové magnetické pole je nulové.

Podľa hlavnej charakteristiky magnetického poľa, ak je feromagnet umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli, napríklad v cievke s prúdom, potom sa pod vplyvom vonkajšieho poľa domény otáčajú v smere vonkajšieho poľa. . Okrem toho sa magnetické pole na cievke zvýši a magnetická indukcia sa zvýši. Ak je vonkajšie pole dostatočne slabé, preklopí sa len časť všetkých domén, ktorých magnetické polia sa približujú k smeru vonkajšieho poľa. S narastajúcou silou vonkajšieho poľa sa bude zvyšovať počet otočených domén a pri určitej hodnote napätia vonkajšieho poľa sa takmer všetky časti natočia tak, že magnetické polia sú umiestnené v smere vonkajšieho poľa. Tento stav sa nazýva magnetická saturácia.

Vzťah medzi magnetickou indukciou a intenzitou

Vzťah medzi magnetickou indukciou feromagnetickej látky a silou vonkajšieho poľa možno znázorniť pomocou grafu nazývaného magnetizačná krivka. Na ohybe krivkového grafu sa rýchlosť nárastu magnetickej indukcie znižuje. Po zákrute, kde napätie dosiahne určitú hodnotu, nastáva saturácia a krivka mierne stúpa a postupne nadobúda tvar priamky. V tejto sekcii indukcia stále rastie, ale skôr pomaly a len kvôli zvýšeniu sily vonkajšieho poľa.

Grafická závislosť týchto indikátorov nie je priama, čo znamená, že ich pomer nie je konštantný a magnetická permeabilita materiálu nie je konštantný indikátor, ale závisí od vonkajšieho poľa.

Zmeny magnetických vlastností materiálov

Pri zvyšovaní sily prúdu na plnú saturáciu v cievke s feromagnetickým jadrom a jej následnom poklese sa magnetizačná krivka nezhoduje s demagnetizačnou krivkou. Pri nulovej intenzite nebude mať magnetická indukcia rovnakú hodnotu, ale nadobudne nejaký ukazovateľ nazývaný zvyšková magnetická indukcia. Situácia s oneskorením magnetickej indukcie od magnetizačnej sily sa nazýva hysterézia.

Na úplnú demagnetizáciu feromagnetického jadra v cievke je potrebné dať spätný prúd, ktorý vytvorí potrebné napätie. Pre rôzne feromagnetické látky je potrebný segment rôznej dĺžky. Čím je väčší, tým viac energie je potrebné na demagnetizáciu. Hodnota, pri ktorej je materiál úplne demagnetizovaný, sa nazýva koercitívna sila.

S ďalším zvýšením prúdu v cievke sa indukcia opäť zvýši na index saturácie, ale s iným smerom magnetických čiar. Pri demagnetizácii v opačnom smere sa získa zvyšková indukcia. Fenomén zvyškového magnetizmu sa využíva na vytváranie permanentných magnetov z látok s vysokým zvyškovým magnetizmom. Z látok, ktoré majú schopnosť remagnetizácie, vznikajú jadrá pre elektrické stroje a zariadenia.

pravidlo ľavej ruky

Sila pôsobiaca na vodič s prúdom má smer určený pravidlom ľavej ruky: keď je dlaň panenskej ruky umiestnená tak, že do nej vstupujú magnetické čiary a štyri prsty sú vystreté v smere prúdu vo vodiči, bude ohnutý palec udávať smer sily. Táto sila je kolmá na indukčný vektor a prúd.

Prúdový vodič pohybujúci sa v magnetickom poli je považovaný za prototyp elektromotora, ktorý mení elektrickú energiu na mechanickú energiu.

Pravidlo pravej ruky

Pri pohybe vodiča v magnetickom poli sa v jeho vnútri indukuje elektromotorická sila, ktorá má hodnotu úmernú magnetickej indukcii, dĺžke zapojeného vodiča a rýchlosti jeho pohybu. Táto závislosť sa nazýva elektromagnetická indukcia. Pri určovaní smeru indukovaného EMF vo vodiči sa používa pravidlo pravej ruky: keď je pravá ruka umiestnená rovnakým spôsobom ako v príklade zľava, magnetické čiary vstupujú do dlane a palec ukazuje smer pohybu vodiča, vystreté prsty ukazujú smer indukovaného EMF. Vodič pohybujúci sa v magnetickom toku pod vplyvom vonkajšej mechanickej sily je najjednoduchším príkladom elektrického generátora, v ktorom sa mechanická energia premieňa na elektrickú energiu.

Dá sa to formulovať rôzne: v uzavretom obvode sa indukuje EMF, pričom pri akejkoľvek zmene magnetického toku pokrytého týmto obvodom sa EDE v obvode číselne rovná rýchlosti zmeny magnetického toku, ktorý pokrýva tento obvod.

Tento formulár poskytuje priemerný indikátor EMF a indikuje závislosť EMF nie od magnetického toku, ale od rýchlosti jeho zmeny.

Lenzov zákon

Treba si zapamätať aj Lenzov zákon: prúd indukovaný zmenou magnetického poľa prechádzajúceho obvodom svojim magnetickým poľom bráni tejto zmene. Ak sú závity cievky prepichnuté magnetickými tokmi rôznych veľkostí, potom sa EMF indukovaný na celej cievke rovná súčtu EMF v rôznych závitoch. Súčet magnetických tokov rôznych závitov cievky sa nazýva prepojenie toku. Jednotkou merania tejto veličiny, ako aj magnetického toku, je weber.

Pri zmene elektrického prúdu v obvode sa mení aj ním vytvorený magnetický tok. V tomto prípade sa podľa zákona elektromagnetickej indukcie vo vnútri vodiča indukuje EMF. Objavuje sa v súvislosti so zmenou prúdu vo vodiči, preto sa tento jav nazýva samoindukcia a EMF indukovaná vo vodiči sa nazýva samoindukcia EMF.

Väzba toku a magnetický tok závisia nielen od sily prúdu, ale aj od veľkosti a tvaru daného vodiča a od magnetickej permeability okolitej látky.

indukčnosť vodiča

Koeficient úmernosti sa nazýva indukčnosť vodiča. Označuje schopnosť vodiča vytvoriť prepojenie toku, keď ním prechádza elektrina. Toto je jeden z hlavných parametrov elektrických obvodov. Pre určité obvody je indukčnosť konštantná. Bude to závisieť od veľkosti obrysu, jeho konfigurácie a magnetickej permeability média. V tomto prípade nezáleží na sile prúdu v obvode a magnetický tok.

Vyššie uvedené definície a javy poskytujú vysvetlenie toho, čo je magnetické pole. Uvedené sú aj hlavné charakteristiky magnetického poľa, pomocou ktorých je možné tento jav definovať.

Magnetické pole si pamätáme ešte zo školy, to je práve ono, nie každému „vyskakuje“ v spomienkach. Osviežme si, čím sme si prešli, a možno vám povieme niečo nové, užitočné a zaujímavé.

Stanovenie magnetického poľa

Magnetické pole je silové pole, ktoré pôsobí na pohybujúce sa elektrické náboje (častice). V dôsledku tohto silového poľa sa predmety navzájom priťahujú. Existujú dva typy magnetických polí:

1. Gravitačné - je tvorený výlučne v blízkosti elementárnych častíc a viruetsya vo svojej sile na základe vlastností a štruktúry týchto častíc.
2. Dynamický, produkovaný v objektoch s pohyblivými elektrickými nábojmi (vysielače prúdu, magnetizované látky).

Po prvýkrát zaviedol označenie magnetické pole M. Faraday v roku 1845, hoci jeho význam bol trochu chybný, pretože sa verilo, že elektrické aj magnetické efekty a interakcie sú založené na rovnakom materiálnom poli. Neskôr v roku 1873 D. Maxwell „predstavil“ kvantovú teóriu, v ktorej sa tieto pojmy začali oddeľovať a predtým odvodené silové pole sa nazývalo elektromagnetické pole.

Ako vzniká magnetické pole?

Magnetické polia rôznych predmetov ľudské oko nevníma a dokážu to opraviť iba špeciálne senzory. Zdrojom vzniku magnetického silového poľa v mikroskopickom meradle je pohyb magnetizovaných (nabitých) mikročastíc, ktorými sú:

• ióny;
• elektróny;
• protóny.

K ich pohybu dochádza v dôsledku spinového magnetického momentu, ktorý je prítomný v každej mikročastici.

Magnetické pole, kde ho možno nájsť?

Bez ohľadu na to, ako zvláštne to môže znieť, takmer všetky predmety okolo nás majú svoje vlastné magnetické pole. Hoci v poňatí mnohých má magnetické pole len kamienok zvaný magnet, ktorý k sebe priťahuje železné predmety. V skutočnosti je sila príťažlivosti vo všetkých predmetoch, len sa prejavuje v nižšej valencii.

Malo by sa tiež objasniť, že silové pole, nazývané magnetické, sa objavuje iba pod podmienkou, že sa elektrické náboje alebo telesá pohybujú.

Nehybné náboje majú elektrické silové pole (môže byť prítomné aj v pohybujúcich sa nábojoch). Ukazuje sa, že zdroje magnetického poľa sú:

• permanentné magnety;
• mobilné poplatky.

Magnetické pole a jeho vlastnosti

Plán prednášok:

Magnetické pole, jeho vlastnosti a charakteristiky.

Magnetické pole- forma existencie hmoty obklopujúcej pohybujúce sa elektrické náboje (vodiče s prúdom, permanentné magnety).

Tento názov je spôsobený tým, že ako zistil v roku 1820 dánsky fyzik Hans Oersted, má orientačný účinok na magnetickú ihlu. Oerstedov experiment: magnetická ihla bola umiestnená pod drôt s prúdom, ktorý sa otáčal na ihle. Keď bol prúd zapnutý, bol inštalovaný kolmo na drôt; pri zmene smeru prúdu sa otočil opačným smerom.

Hlavné vlastnosti magnetického poľa:

generované pohybom elektrických nábojov, vodičov s prúdom, permanentných magnetov a striedavého elektrického poľa;

pôsobí silou na pohybujúce sa elektrické náboje, vodiče s prúdom, zmagnetizované telesá;

striedavé magnetické pole vytvára striedavé elektrické pole.

Zo skúseností Oersteda vyplýva, že magnetické pole je smerové a musí mať vektorovú silovú charakteristiku. Označuje sa a nazýva sa magnetická indukcia.

Magnetické pole je znázornené graficky pomocou magnetických siločiar alebo čiar magnetickej indukcie. magnetická sila linky sa nazývajú čiary, pozdĺž ktorých sú v magnetickom poli umiestnené železné piliny alebo osi malých magnetických šípok. V každom bode takejto priamky je vektor nasmerovaný tangenciálne.

Čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté, čo naznačuje neprítomnosť magnetických nábojov v prírode a vírivú povahu magnetického poľa.

Zvyčajne opúšťajú severný pól magnetu a vstupujú na južný. Hustota čiar sa volí tak, aby počet čiar na jednotku plochy kolmých na magnetické pole bol úmerný veľkosti magnetickej indukcie.

H

Magnetický solenoid s prúdom

Smer čiar je určený pravidlom pravej skrutky. Solenoid - cievka s prúdom, ktorej závity sú umiestnené blízko seba a priemer závitu je oveľa menší ako dĺžka cievky.

Magnetické pole vo vnútri solenoidu je rovnomerné. Magnetické pole sa nazýva homogénne, ak je vektor konštantný v akomkoľvek bode.

Magnetické pole solenoidu je podobné magnetickému poľu tyčového magnetu.

S

Olenoid s prúdom je elektromagnet.

Skúsenosti ukazujú, že pre magnetické pole, ako aj pre elektrické pole, princíp superpozície: indukcia magnetického poľa vytvoreného niekoľkými prúdmi alebo pohyblivými nábojmi sa rovná vektorovému súčtu indukcií magnetických polí vytvorených každým prúdom alebo nábojom:

Vektor sa zadáva jedným z 3 spôsobov:

a) z Amperovho zákona;

b) pôsobením magnetického poľa na slučku s prúdom;

c) z výrazu pre Lorentzovu silu.

ALE mper experimentálne zistil, že sila, ktorou magnetické pole pôsobí na prvok vodiča s prúdom I, ktorý sa nachádza v magnetickom poli, je priamo úmerná sile

prúd I a vektorový súčin dĺžkového prvku a magnetickej indukcie:

- Ampérov zákon

H
smer vektora sa dá zistiť podľa všeobecných pravidiel vektorového súčinu, z ktorého vyplýva pravidlo ľavej ruky: ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že do nej vstupujú magnetické siločiary, a 4 natiahnutá prsty sú nasmerované pozdĺž prúdu, potom ohnutý palec ukáže smer sily.

Sila pôsobiaca na drôt konečnej dĺžky sa dá nájsť integrovaním po celej dĺžke.

Pre I = konštanta, B = konštanta, F = BIlsin

Ak  =90 0, F = BIl

Indukcia magnetického poľa- vektorová fyzikálna veličina číselne rovná sile pôsobiacej v rovnomernom magnetickom poli na vodič jednotkovej dĺžky s jednotkovým prúdom, umiestnený kolmo na siločiary magnetického poľa.

1Tl je indukcia rovnomerného magnetického poľa, pri ktorom na vodič s dĺžkou 1 m s prúdom 1A, ktorý je umiestnený kolmo na siločiary magnetického poľa, pôsobí sila 1N.

Doteraz sme uvažovali o makroprúdoch tečúcich vo vodičoch. Podľa Amperovho predpokladu však v akomkoľvek tele existujú mikroskopické prúdy v dôsledku pohybu elektrónov v atómoch. Tieto mikroskopické molekulárne prúdy vytvárajú svoje vlastné magnetické pole a môžu sa otáčať v poliach makroprúdov, čím vytvárajú dodatočné magnetické pole v tele. Vektor charakterizuje výsledné magnetické pole vytvorené všetkými makro- a mikroprúdmi, t.j. pre rovnaký makroprúd má vektor v rôznych médiách rôzne hodnoty.

Magnetické pole makroprúdov je opísané vektorom magnetickej intenzity.

Pre homogénne izotropné médium

,

 0 \u003d 410 -7 H / m - magnetická konštanta,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - magnetická permeabilita média, ktorá ukazuje, koľkokrát sa magnetické pole makroprúdov zmení vplyvom poľa mikroprúdov média.

magnetický tok. Gaussova veta pre magnetický tok.

vektorový tok(magnetický tok) cez podložku dS sa nazýva skalárna hodnota rovná

kde je projekcia na smer normály k miestu;

 - uhol medzi vektormi a .

smerový plošný prvok,

Vektorový tok je algebraická veličina,

ak - pri opustení povrchu;

ak - pri vstupe na povrch.

Tok vektora magnetickej indukcie cez ľubovoľný povrch S sa rovná

Pre rovnomerné magnetické pole = konšt.

1 Wb - magnetický tok prechádzajúci rovným povrchom 1 m 2 umiestneným kolmo na rovnomerné magnetické pole, ktorého indukcia sa rovná 1 T.

Magnetický tok povrchom S sa numericky rovná počtu magnetických siločiar prechádzajúcich daným povrchom.

Keďže čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté, pre uzavretý povrch je počet čiar vstupujúcich do povrchu (Ф 0), preto je celkový tok magnetickej indukcie uzavretým povrchom nulový.

- Gaussova veta: tok vektora magnetickej indukcie cez akýkoľvek uzavretý povrch je nulový.

Táto veta je matematickým vyjadrením skutočnosti, že v prírode neexistujú žiadne magnetické náboje, na ktorých by začínali alebo končili čiary magnetickej indukcie.

Biot-Savart-Laplaceov zákon a jeho aplikácia na výpočet magnetických polí.

Magnetické pole jednosmerných prúdov rôznych tvarov podrobne študoval fr. vedci Biot a Savart. Zistili, že vo všetkých prípadoch je magnetická indukcia v ľubovoľnom bode úmerná sile prúdu, závisí od tvaru, rozmerov vodiča, umiestnenia tohto bodu vo vzťahu k vodiču a od média.

Výsledky týchto pokusov zhrnul fr. matematik Laplace, ktorý vzal do úvahy vektorovú povahu magnetickej indukcie a vyslovil hypotézu, že indukcia v každom bode je podľa princípu superpozície vektorovým súčtom indukcií elementárnych magnetických polí vytvorených každým úsekom tohto vodiča.

Laplace v roku 1820 sformuloval zákon, ktorý sa nazýval Biot-Savart-Laplaceov zákon: každý prvok vodiča s prúdom vytvára magnetické pole, ktorého indukčný vektor je v určitom ľubovoľnom bode K určený vzorcom:

- Biot-Savart-Laplaceov zákon.

Z Biotovho-Sovarovho-Laplaceovho zákona vyplýva, že smer vektora sa zhoduje so smerom krížového súčinu. Rovnaký smer udáva pravidlo pravej skrutky (gimlet).

Vzhľadom na to,

Vodivý prvok v súlade s prúdom;

Vektor polomeru spájajúci sa s bodom K;

Biot-Savart-Laplaceov zákon má praktický význam, pretože umožňuje nájsť v danom bode priestoru indukciu magnetického poľa prúdu pretekajúceho vodičom konečnej veľkosti a ľubovoľného tvaru.

Pre ľubovoľný prúd je takýto výpočet zložitým matematickým problémom. Ak má však rozloženie prúdu určitú symetriu, potom aplikácia princípu superpozície spolu s Biot-Savart-Laplaceovým zákonom umožňuje relatívne jednoducho vypočítať špecifické magnetické polia.

Pozrime sa na niekoľko príkladov.

A. Magnetické pole priamočiareho vodiča s prúdom.

pre vodič konečnej dĺžky:

pre vodič nekonečnej dĺžky:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetické pole v strede kruhového prúdu:

=90 0 , sin=1,

Oersted v roku 1820 experimentálne zistil, že cirkulácia v uzavretom okruhu obklopujúcom systém makroprúdov je úmerná algebraickému súčtu týchto prúdov. Koeficient proporcionality závisí od výberu sústavy jednotiek a v SI sa rovná 1.

C
obeh vektora sa nazýva integrál s uzavretou slučkou.

Tento vzorec sa nazýva cirkulačný teorém alebo zákon celkového prúdu:

cirkulácia vektora intenzity magnetického poľa pozdĺž ľubovoľného uzavretého obvodu sa rovná algebraickému súčtu makroprúdov (alebo celkového prúdu) pokrytých týmto obvodom. jeho charakteristiky V priestore obklopujúcom prúdy a permanentné magnety pôsobí sila lúka volal magnetické. Dostupnosť magnetické poliach ukazuje sa...

O skutočnej štruktúre elektromagnetického poliach a jeho charakteristikyšírenie vo forme rovinných vĺn.

Článok >> Fyzika

O REÁLNEJ ŠTRUKTÚRE ELEKTROMAGNETICKÉHO POLIA A JEHO CHARAKTERISTIKA PROPAGÁCIE VO FORME ROVINNÝCH VLN ... ďalšie zložky singl poliach: elektromagnetické lúka s vektorovými komponentmi a, el lúka s komponentmi a magnetické lúka s komponentmi...

Magnetický lúka, obvody a indukcia

Abstrakt >> Fyzika

... poliach). Základné charakteristika magnetické poliach je jeho vektorová sila magnetické indukcia (indukčný vektor magnetické poliach). v SI magnetické... s magnetické moment. Magnetický lúka a jeho parametre Smer magnetické linky a...

Magnetický lúka (2)

Abstrakt >> Fyzika

Úsek vodiča AB s prúdom v magnetické lúka kolmý jeho magnetické linky. Keď je znázornené na obrázku ... hodnota závisí len od magnetické poliach a môže slúžiť jeho kvantitatívne charakteristika. Táto hodnota sa berie...

Magnetický materiály (2)

Abstrakt >> Ekonomika

Materiály, ktoré interagujú s magnetické lúka vyjadrené v jeho zmene, ako aj v iných...a po ukončení expozície magnetické poliach.jeden. Hlavná charakteristiky magnetické materiályMagnetické vlastnosti materiálov sa vyznačujú...