При подключении к двум параллельным проводникам электрического тока, они будут притягиваться или отталкиваться, в зависимости от направления (полярности) подключенного тока. Это объясняется явлением возникновения материи особого рода вокруг этих проводников. Эта материя называется магнитное поле (МП). Магнитной силой называется сила, с которой проводники действуют друг на друга.
Теория магнетизма возникла еще в древности, в античной цивилизации Азии. В Магнезии в горах нашли особую породу, куски которой могли притягиваться между собой. По названию места эту породу назвали «магнетиками». Стержневой магнит содержит два полюса. На полюсах особенно сильно обнаруживаются его магнитные свойства.
Магнит, висящий на нитке, своими полюсами будет показывать стороны горизонта. Его полюса будут повернуты на север и юг. На таком принципе действует устройство компаса. Разноименные полюсы двух магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются.
Ученые обнаружили, что намагниченная стрелка, находящаяся возле проводника, отклоняется при прохождении по нему электрического тока. Это говорит о том, что вокруг него образуется МП.
• Перемещающиеся электрические заряды.• Вещества, называемые ферромагнетиками: железо, чугун, их сплавы.
Постоянные магниты – тела, имеющие общий магнитный момент заряженных частиц (электронов).
1 — Южный полюс магнита2 — Северный полюс магнита3 — МП на примере металлических опилок4 — Направление магнитного поля
Силовые линии появляются при приближении постоянного магнита к бумажному листу, на который насыпан слой железных опилок. На рисунке четко видны места полюсов с ориентированными силовыми линиями.
С детства нам знакомы постоянные магниты. Они использовались в качестве игрушек, которые притягивали к себе различные металлические детали. Их прикрепляли к холодильнику, они были встроены в различные игрушки.
Электрические заряды, которые находятся в движении, чаще всего имеют больше магнитной энергии, по сравнению с постоянными магнитами.
• Главным отличительным признаком и свойством магнитного поля является относительность. Если неподвижно оставить заряженное тело в некоторой системе отсчета, а рядом расположить магнитную стрелку, то она укажет на север, и при этом не «почувствует» постороннего поля, кроме поля земли. А если заряженное тело начать двигать возле стрелки, то вокруг тела появится МП. В результате становится ясно, что МП формируется только при передвижении некоторого заряда.• Магнитное поле способно воздействовать и влиять на электрический ток. Его можно обнаружить, если проконтролировать движение заряженных электронов. В магнитном поле частицы с зарядом отклонятся, проводники с протекающим током будут перемещаться. Рамка с подключенным питанием тока станет поворачиваться, а намагниченные материалы переместятся на некоторое расстояние. Стрелка компаса чаще всего окрашивается в синий цвет. Она является полоской намагниченной стали. Компас ориентируется всегда на север, так как у Земли есть МП. Вся планета – это как большой магнит со своими полюсами.
Магнитное поле не воспринимается человеческими органами, и может фиксироваться только особыми приборами и датчиками. Оно бывает переменного и постоянного вида. Переменное поле обычно создается специальными индукторами, которые функционируют от переменного тока. Постоянное поле формируется неизменным электрическим полем.
Рассмотрим основные правила изображения магнитного поля для различных проводников.
Силовая линия изображается в плоскости, которая расположена под углом 900 к пути движения тока таким образом, чтобы в каждой точке сила была направлена по касательной к линии.
Чтобы определить направление магнитных сил, нужно вспомнить правило буравчика с правой резьбой.
Буравчик нужно расположить по одной оси с вектором тока, рукоятку вращать таким образом, чтобы буравчик двигался в сторону его направления. В этом случае ориентация линий определится вращением рукоятки буравчика.
Поступательное перемещение буравчика в проводнике, выполненном в виде кольца, показывает, как ориентирована индукция, вращение совпадает с течением тока.
Силовые линии имеют свое продолжение внутри магнита и не могут быть разомкнутыми.
Магнитные поля разных источников суммируются между собой. При этом они создают общее поле.
Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются, а с разными – притягиваются. Значение силы взаимодействия зависит от удаленности между ними. При приближении полюсов сила возрастает.
Интенсивность магнитного поля вычисляется размером вектора магнитной индукции, которая зависит от силы F, и формируется током I по проводнику, имеющему длину l: В = F / (I * l).
Магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл), в честь ученого, изучавшего явления магнетизма и занимавшегося их методами расчета. 1 Тл равна индукции магнитного потока силой 1 Н на длине 1 м прямого проводника, находящегося под углом 900 к направлению поля, при протекающем токе в один ампер:
1 Тл = 1 х Н / (А х м).Правило находит направление вектора магнитной индукции.
Если ладонь левой руки разместить в поле, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь из северного полюса под 900, а 4 пальца разместить по течению тока, большой палец покажет направление магнитной силы.
Если проводник находится под другим углом, то сила будет прямо зависеть от тока и проекции проводника на плоскость, находящуюся под прямым углом.
Сила не зависит от вида материала проводника и его сечения. Если проводник отсутствует, а заряды движутся в другой среде, то сила не изменится.
При направлении вектора магнитного поля в одну сторону одной величины, поле называется равномерным. Различные среды влияют на размер вектора индукции.
Магнитная индукция, проходящая по некоторой площади S и ограниченная этой площадью, является магнитным потоком.
Если площадь имеет наклон на некоторый угол α к линии индукции, магнитный поток снижается на размер косинуса этого угла. Наибольшая его величина образуется при нахождении площади под прямым углом к магнитной индукции:
Ф = В * S.Магнитный поток измеряется в такой единице, как «вебер», который равен протеканием индукции величиной 1 Тл по площади в 1 м2.
Такое понятие применяется для создания общего значения магнитного потока, который создан от некоторого числа проводников, находящихся между магнитными полюсами.
В случае, когда одинаковый ток I протекает по обмотке с количеством витков n, общий магнитный поток, образованный всеми витками, является потокосцеплением.
Потокосцепление Ψ измеряется в веберах, и равно: Ψ = n * Ф.
Магнитная проницаемость определяет, насколько МП в определенной среде ниже или выше индукции поля в вакууме. Вещество называют намагниченным, если оно образует свое магнитное поле. При помещении вещества в магнитное поле у него появляется намагниченность.
Ученые определили причину, по которой тела получают магнитные свойства. Согласно гипотезе ученых внутри веществ есть электрические токи микроскопической величины. Электрон обладает своим магнитным моментом, который имеет квантовую природу, движется по некоторой орбите в атомах. Именно такими малыми токами определяются магнитные свойства.
Если токи движутся беспорядочно, то магнитные поля, вызываемые ими, самокомпенсируются. Внешнее поле делает токи упорядоченными, поэтому формируется магнитное поле. Это является намагниченностью вещества.
Различные вещества можно разделить по свойствам взаимодействия с магнитными полями. Рассмотрим некоторые из таких веществ.
• Парамагнетики – вещества, имеющие свойства намагничивания в направлении внешнего поля, обладающие низкой возможностью магнетизма. Они имеют положительную напряженность поля. К таким веществам относят хлорное железо, марганец, платину и т. д.• Ферримагнетики – вещества с неуравновешенными по направлению и значению магнитными моментами. В них характерно наличие некомпенсированного антиферромагнетизма. Напряженность поля и температура влияет на их магнитную восприимчивость (различные оксиды).• Ферромагнетики – вещества с повышенной положительной восприимчивостью, зависящей от напряженности и температуры (кристаллы кобальта, никеля и т. д.).• Диамагнетики – обладают свойством намагничивания в противоположном направлении внешнего поля, то есть, отрицательное значение магнитной восприимчивости, не зависящая от напряженности. При отсутствии поля у этого вещества не будет магнитных свойств. К таким веществам относятся: серебро, висмут, азот, цинк, водород и другие вещества.• Антиферромагнетики – обладают уравновешенным магнитным моментом, вследствие чего образуется низкая степень намагничивания вещества. У них при нагревании осуществляется фазовый переход вещества, при котором возникают парамагнитные свойства. При снижении температуры ниже определенной границы, такие свойства появляться не будут (хром, марганец).
• Магнитомягкие материалы. Они обладают низкой коэрцитивной силой. При маломощных магнитных полях они могут войти в насыщение. При процессе перемагничивания у них наблюдаются незначительные потери. Вследствие этого такие материалы используются для производства сердечников электрических устройств, функционирующих на переменном напряжении (асинхронный электродвигатель, генератор, трансформатор).• Магнитотвердые материалы. Они обладают повышенной величиной коэрцитивной силы. Чтобы их перемагнитить, потребуется сильное магнитное поле. Такие материалы используются в производстве постоянных магнитов.
Магнитные свойства различных веществ находят свое использование в технических проектах и изобретениях.
Объединение нескольких магнитных веществ называется магнитной цепью. Они являются подобием электрических цепей и определяются аналогичными законами математики.
На базе магнитных цепей действуют электрические приборы, индуктивности, трансформаторы. У функционирующего электромагнита поток протекает по магнитопроводу, изготовленному из ферромагнитного материала и воздуху, который не является ферромагнетиком. Объединение этих компонентов является магнитной цепью. Множество электрических устройств в своей конструкции содержат магнитные цепи.
Похожие темы:
electrosam.ru
Хорошо известно широкое применение магнитного поля в быту, на производстве и в научных исследованиях. Достаточно назвать такие устройства, как генераторы переменного тока, электродвигатели, реле, ускорители элементарных частиц и различные датчики. Рассмотрим подробнее, что собой представляет магнитное поле и как оно образуется.
Магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся заряженные частицы. Размер магнитного поля завит от скорости его изменения. Согласно этому признаку выделяют два типа магнитного поля: динамическое и гравитационное.
Гравитационное магнитное поле возникает только вблизи элементарных частиц и формируется в зависимости от особенностей их строения. Источниками динамического магнитного поля являются движущиеся электрические заряды или заряженные тела, проводники с током, а также намагниченные вещества.
Великому французскому ученому Андре Амперу удалось выяснить два основополагающих свойства магнитного поля:
elhow.ru
Известное ещё с давних времён, магнитное поле и его свойства до сих пор остаются весьма загадочным явлением окружающего мира. Потенциал применения магнитного поля просто огромен, и общая теория взаимодействий вносит новый импульс в использование скрытой энергии, которая таится в магнетизме.
Определение: магнитное поле – область пространства, в которой конфигурация бионов, передатчиков всех взаимодействий, представляет собой динамическое, взаимосогласованное вращение (смотрите анимацию).Направление действия магнитных сил совпадает с осью вращения бионов с применением правила правого винта (для случая показанного в анимации вектор магнитного поля направлен от зрителя). Силовая характеристика магнитного поля определяется частотой вращения бионов. Чем выше частота вращения тем сильнее поле.
Магнитное поле правильнее было бы называть электродинамическим, так как оно возникает только при движении заряженных частиц, и действует только на движущиеся заряды. Объясним, почему магнитное поле является динамическим. Чтобы возникло магнитное поле, необходимо, чтобы бионы начали вращаться, а заставить их вращаться может только движущийся заряд, который будет притягивать один из полюсов биона. Если заряд не будет двигаться, то и бион не будет вращаться.
Покажем с помощью анимации примеры возникновения магнитного поля.
В анимации приведена причина образования магнитного поля, возникающего при движении заряженной частицы (электрона). Бион показан как два шарика - красный и синий. Как легко увидеть, бионы начинают вращаться, ориентируясь своим положительным полюсом в сторону электрона. Если бы не было движения электрона, то и бионы не вращались бы. Вот вам и ответ на вопрос, почему магнитное поле динамическое, а электрическое – статическое. В анимации можно также усмотреть объяснение того, как должно быть направлено магнитное поле, то есть объяснить ещё одно свойство, почему магнитное поле направлено всегда перпендикулярно траектории движения заряженной частицы. Ось вращения всегда будет перпендикулярна направлению движения заряженной частицы
Ниже в анимации показано возникновение магнитного поля вокруг проводника с током.
Слева вид на проводник с боку, справа вид на проводник с фронта
Слева в анимации показана сама суть магнитного поля. Из-за искривлённости биона, его вращение приводит к небольшой разнице в расположении центров полюсов, которая может проявить себя только тогда, когда бион вращается. И чем больше частота вращения биона, тем чаще такая разница возникает, тем сильнее будет силовое воздействие (величина магнитного поля).
Для объяснения приведём ещё одну анимацию магнитного поля.
Здесь мы видим, что положительный полюс биона стремиться ориентироваться в сторону электрона, а отрицательный, наоборот, как можно более отдалиться. В итоге, результирующая электрическая сила, возникающая из-за искривлённости биона, будет всегда направлена строго перпендикулярно траектории движения частицы. (Если Вам не понятны описания, советую познакомиться с основными положениями общей теории взаимодействий и почитать о строении и свойствах биона).
Итак, мы описали такие свойства магнитного поля как динамичность и перпендикулярность траектории движения заряженной частицы. Теперь постараемся показать, от чего зависит величина магнитного поля. Посмотрев анимацию, легко сделать вывод: величина зависит от скорости (частоты вращения) бионов, которая в свою очередь определяется скоростью движения заряженной частицы (или скоростью изменения электрического поля). Можно также сказать, забегая вперёд, что существует два вида магнитного поля: это собственно магнитное поле (динамическое), возникающее при движении заряженных частиц. И вид микростатического магнитного поля, возникающий в окрестностях элементарных частиц и вызванный строением этих элементарных частиц. Такой вид магнитного поля все знают под названием гравитационное. ( Подробности на странице Гравитация – новая теория).
Отметим, что математическое обеспечение общей теории взаимодействий, и в частности, описание магнитного поля, совпадают с общеизвестными. В нашей теории даётся лишь новая смысловая интерпретация формул, основанная на новом представлении о кванте.
Теперь давайте рассмотрим такое понятие, как магнитный момент. Магнитный момент проявляет себя при воздействии магнитного поля на рамку с током. При таком взаимодействии возникает момент сил равный . Здесь B – вектор индукции магнитного поля, I – ток в рамке, S - её площадь и α – угол между силовыми линиями и перпендикуляром к плоскости рамки.
Магнитный момент считают вектором, который расположен на линии, перпендикулярной плоскости рамки. Направление вектора (вверх или вниз этой линии) определяется правилом буравчика: буравчик нужно расположить перпендикулярно плоскости рамки и вращать по направлению тока в рамке (по часовой стрелке или против) – направление движения буравчика укажет направление вектора магнитного момента.
Магнитный момент – важное понятие в физике. В состав атомов входят ядра, вокруг которых вращаются электроны (в общей теории взаимодействий атом вращается целиком – подробности на странице строение атома). Каждый движущийся вокруг ядра электрон как заряженная частица создаёт ток, образуя как бы микроскопическую рамку с током.
Величина магнитного момента электрона, связанная с его движением по орбите, или как говорят, орбитальный магнитный момент . Где e – заряд электрона, m – его масса, а момент импульса электрона. Значение, вычисляемое по этой формуле, совпадает со значением, получаемым в квантовой механике. А вот для спина электрона, квантовая механика даёт величину магнитного момента, в два раза большую, чем классическая физика . И это различие между орбитальным и спиновым магнитными моментами невозможно объяснить с классической точки зрения. Полный магнитный момент атома складывается из орбитальных и спиновых моментов всех электронов, а поскольку они отличаются в два раза, то в выражении для магнитного момента атома появляется множитель g (1< g <2), характеризующий состояние атома:
Хотя общая теория взаимодействий объясняет физический смысл спина по-другому, мы всё же приведём своё объяснение аномального магнитного момента электрона. Такое объяснение аномальности магнитного момента электрона в атоме связано со строением атомов, и очевидно вытекает из такого строения. Посмотрите анимацию.
Очевидно, что магнитное поле возникает только снаружи атома, так как электрон не движется вокруг ядра, а жестко связан с ним электрическими силами. Поэтому, магнитное поле на половине пространства вокруг электрона и не возникает.
Кратко, но наглядно, опишем явление электромагнитной индукции.
В анимации (анимация пока не готова) видно, что перемещая магнит, мы создаём в катушке электромагнитную волну, которая, в свою очередь заставляет двигаться электроны. Если перемещений магнита нет, то электромагнитная индукция отсутствует. Очевидно также, что чем выше скорость изменения магнитного потока, тем значительнее возникающая в проводнике электромагнитная волна, тем, следовательно, сильнее возникающий ток.
К свойствам магнитного поля относят, и его способность определённым образом воздействовать на вещества, и определённым образом изменяться внутри этих веществ. Рассмотрению магнитных свойств веществ, а также их способности проводить электрический ток и посвящена страница свойства веществ и соединений.
При движении заряда в магнитном поле возникает разница во времени, которое на него воздействует тот или полюс биона. Такя разница возникает именно из-за движения, и её не наблюдается, если заряд покоится. Зелёным в анимации показаны зоны временного притяжения заряда со стороны бионов, так как они в этот момент повернуты к заряду полюсом противоположного знака. Красным обозначены зоны временного отталкивания. Траектория частицы изменяется то в одну, то в другую сторону.Получается, что заряженная частица в магнитном поле будет двигаться по довольно сложной траектории. Попробуем понять, что она (траектория) будет собой представлять. На самом деле, становится ясно, что отклоняющая сила будет представлена циклоидой.
На рисунке видно, что время действия силы, изменяющей направление движения положительного заряда в одну сторону (против часовой) больше, чем время действия силы изменяющее направление движения в противоположную сторону (по часовой). Разными будут и работы (указаны цветом). В результате получим следующий вид траектории заряженной частицы в магнитном поле.
Рисунок А показывает траекторию положительно заряженной частицы, для случая указанного на предыдущих рисунках (магнитное поле очень слабо). Рисунок В объясняет траекторию отрицательно заряженной частицы. В данном случае изменилось значение магнитной индукции поля (поэтому «лепестков» стало больше) (каждый лепесток представляет собой, один период циклоиды). При увеличении скорости частицы соответственно увеличится радиус. При увеличении силы магнитного поля число «лепестков» возрастает, и траектория частицы всё больше приближается к окружности (на рисунках показаны цветом). Все наши выводы в итоге совпадают с результатами опытов, лишь немного уточняя их.
Удивительное дело, но ни в одном учебнике я не нашел не то, что ответа, а даже вопроса, который очевидно должен возникать у каждого, кто начинает изучать магнитные явления.
Вот этот вопрос.Почему магнитный момент контура с током не зависит от формы этого контура, а зависит лишь от его площади? Я думаю, что такой вопрос не задаётся именно потому, что ответа на него никто не знает. При опоре же на наши представления ответ очевиден. Магнитное поле контура есть сумма магнитных полей бионов. А число бионов создающих магнитное поле, определяется площадью контура и не зависит от его формы.
Выводы: магнитное поле описано на этой странице подробно и наглядно лишь по той причине, что мы опираемся на правильный подход к объяснению причин возникновения магнитного поля и проявлению его свойств. В противном случае такой простой и целостной картины со всей общей теорией взаимодействий у нас бы не было, как нет его в квантовой механике.
www.b-i-o-n.ru
<—-Этот удивительный мир
Может ли академическая наука в настоящее время однозначно ответить на этот вопрос? Каковы основы академического подхода к определению магнитного поля?
В данной статье проведем анализ результатов, накопленных академической наукой в областях, связанных с магнитным полем, для того, чтобы в дальнейшем перейти к изложению своей альтернативной точки зрения.
По определению в БСЭ, «магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды…» Что дает нам такое определение магнитного поля, кроме тавтологии: «магнитное поле – это силовое поле….»? Никакого физического смысла. И далее сразу переход к источникам магнитного поля и их перечислению. Источниками магнитного поля являются электроны, протоны, ионы. Поле возникает в результате движения этих частиц, а также из-за наличия у них собственного (спинового) магнитного момента. Макроскопические магнитные поля образуют естественные и искусственные магниты, проводники с током, а также электрически заряженные тела, находящиеся в движении. В других статьях магнитное поле называют особым видом материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами. Таким образом, с точки зрения истинного смысла наука не может объяснить это природное явление.
Несмотря на это, в процессе изучения магнитного поля было сделано множество научных открытий и изобретений, которые описаны во многих книгах, учебниках, популярных научно-технических журналах и т.п. При этом создано огромное количество оборудования и приборов, которые на практике подтверждают принятые академической наукой результаты многочисленных экспериментов гипотез и закономерностей.
Попробуем поговорить об этом подробнее.
Еще в древности люди знали о некоторых свойствах магнитного поля. То, что некоторые вещества (железные руды) притягивают железо, было известно человечеству еще несколько тысячелетий назад. Эти вещества назвали магнитами. На их основе были изготовлены первые в истории мореплавания приборы (компасы), которые реагировали на магнитное поле Земли. В Европе, как утверждают историки, компасом стали пользоваться примерно с XII века.
Одним из первых ученых, который достаточно подробно исследовал магнитные явления, был англичанин В.Гильберт (врач по специальности). В своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните — Земля», изданной в 1600 году, он обобщил и опубликовал результаты своих многолетних исследований по взаимодействию магнитов. В.Гильберт впервые научно объяснил такие магнитные явления, как притяжение и отталкивание между постоянными магнитами. Он объяснил, чем отличаются электрические явления от магнитных, а также указал на существование магнитного поля Земли. Многие исследователи считают, что термин «Магнитное поле» впервые ввел М.Фарадей в 1845 году.
В 1820 году Эрстед обнаружил, что проводник с током оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. Он установил, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле и магнитная стрелка, находящаяся вблизи этого проводника, устанавливается перпендикулярно к нему. Это открытие побудило многих его современников к дальнейшему исследованию магнитного поля.
А.Ампер и Д.Араго впервые изготовили искусственный магнит. Они пропускали сильный ток по проводам соленоида, внутри которого находился железный стержень. После выключения тока стержень становился магнитом. Этот метод изготовления магнитов в основном сохранился и до наших дней.
Магнитные свойства полосового магнита различны в разных частях его поверхности. В этом можно убедиться, если магнит погрузить в железные опилки. Мы увидим, что наибольшее количество опилок пристает к торцам магнита и практически отсутствует в его средней части. Принято считать части поверхности магнита с наибольшим числом притянутых металлических опилок полюсами (северным и южным), а с наименьшим числом опилок нейтральной зоной магнита. Противоположные полюса магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются. Магнитное поле Земли представляет собой аналог большого магнита.
Если критически проанализировать материалы по изучению магнитного поля, опубликованные в научной литературе, то можно сделать однозначный вывод о том, что современная наука ничем существенным не пополнила знания о магнитном поле со времен Фарадея. Все знания о магнитном поле сводятся в основном к тому, что вокруг проводника с током или вблизи магнита существует особое поле называемое магнитным, источники которого находятся в микроструктуре вещества. Магнитное поле проявляет себя в виде магнитно-силовых линий. Что подтверждается расположением на картоне железных опилок вдоль магнитно-силовых линий при воздействии на опилки одного из полюсов магнита.
Наука не дает ответа на вопросы:
1.Что же такое магнитное поле?
2.Какова структура магнитно-силовых линий?
3.Каким образом происходит формирование магнитно-силовых линий магнитного поля?
В последующих публикациях постараемся взглянуть на поставленные здесь вопросы со своей альтернативной точки зрения.
<— Этот удивительный мир Силовые линии магнитного поля —>
prompatent.ru
СРС
Тема: Магнитное поле
Подготовил: Байгарашев Д.М.
Проверила: Габдуллина А.Т.
Магнитное Поле
Если два параллельно расположенных проводника подсоединить к источнику тока так, чтобы по ним прошел электрический ток, то в зависимости от направления тока в них проводники либо отталкиваются, либо притягиваются.
Объяснение этого явления возможно с позиции возникновения вокруг проводников особого вида материи - магнитного поля.
Силы, с которыми взаимодействуют проводники с током, называются магнитными.
Магнитное поле - это особый вид материи, специфической особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд, проводники с током, тела, обладающие магнитным моментом, с силой, зависящей от вектора скорости заряда, направления силы тока в проводнике и от направления магнитного момента тела.
История магнетизма уходит корнями в глубокую древность, к античным цивилизациям Малой Азии. Именно на территории Малой Азии, в Магнезии, находили горную породу, образцы которой притягивались друг к другу. По названию местности такие образцы и стали называть "магнетиками". Любой магнит в форме стержня или подковы имеет два торца, которые называются полюсами; именно в этом месте сильнее всего и проявляются его магнитные свойства. Если подвесить магнит на нитке, один полюс всегда будет указывать на север. На этом принципе основан компас. Обращенный на север полюс свободно висящего магнита называется северным полюсом магнита (N). Противоположный полюс называется южным полюсом (S).
Магнитные полюсы взаимодействуют друг с другом: одноименные полюсы отталкиваются, а разноименные - притягиваются. Аналогично концепции электрического поля, окружающего электрический заряд, вводят представление о магнитном поле вокруг магнита.
В 1820 г. Эрстед (1777-1851) обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с электрическим проводником, отклоняется, когда по проводнику течет ток, т. е. вокруг проводника с током создается магнитное поле. Если взять рамку с током, то внешнее магнитное поле взаимодействует с магнитным полем рамки и оказывает на нее ориентирующее действие, т. е. существует такое положение рамки, при котором внешнее магнитное поле оказывает на нее максимальное вращающее действие, и существует положение, когда вращающий момент сил равен нулю.
Магнитное поле в любой точке можно охарактеризовать вектором В, который называетсявектором магнитной индукции или магнитной индукцией в точке.
Магнитная индукция В - это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в точке. Она равна отношению максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещенную в однородное поле, к произведению силы тока в рамке на ее площадь:
За направление вектора магнитной индукции В принимается направление положительной нормали к рамке, которое связано с током в рамке правилом правого винта, при механическом моменте, равном нулю.
Точно так же, как изображали линии напряженности электрического поля, изображают линии индукции магнитного поля. Линия индукции магнитного поля - воображаемая линия, касательная к которой совпадает с направлением В в точке.
Направления магнитного поля в данной точке можно определить еще как направление, которое указывает
северный полюс стрелки компаса, помещенный в эту точку. Считают, что линии индукции магнитного поля направлены от северного полюса к южному.
Направление линий магнитной индукции магнитного поля, созданного электрическим током, который течет по прямолинейному проводнику, определяется правилом буравчика или правого винта. За направление линий магнитной индукции принимается направление вращения головки винта, которое обеспечивало бы поступательное его движение по направлению электрического тока (рис. 59).
где n01= 4Пи• 10-7В • с/(А • м). - магнитная постоянная, R - расстояние, I - сила тока в проводнике.
В отличие от линий напряженности электростатического поля, которые начинаются на положительном заряде и оканчиваются на отрицательном, линии индукции магнитного поля всегда замкнуты. Магнитного заряда аналогично электрическому заряду не обнаружено.
За единицу индукции принимается одна тесла (1 Тл) - индукция такого однородного магнитного поля, в котором на рамку площадью 1 м2, по которой течет ток в 1 А, действует максимальный вращающий механический момент сил, равный 1 Н • м.
Индукцию магнитного поля можно определить и по силе, действующей на проводник с током в магнитном поле.
На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера, величина которой определяется следующим выражением:
где I - сила тока в проводнике, l -длина проводника, В - модуль вектора магнитной индукции, а - угол между вектором и направлением тока.
Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки: ладонь левой руки располагаем так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца располагаем по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец показывает направление силы Ампера.
Учитывая, что I = q0nSv, и подставляя это выражение в (3.21), получим F = q0nSh/B sin a. Число частиц (N) в заданном объеме проводника равно N = nSl, тогда F = q0NvB sin a.
Определим силу, действующую со стороны магнитного поля на отдельную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле:
Эту силу называют силой Лоренца (1853-1928). Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки: ладонь левой руки располагаем так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца показывали направление движения положительного заряда, большой отогнутый палец покажет направление силы Лоренца.
Сила взаимодействия между двумя параллельными проводниками, по которым текут токи I1 и I2 равна:
где l -часть проводника, находящаяся в магнитном поле. Если токи одного направления, то проводники притягиваются (рис. 60), если противоположного направления - отталкиваются. Силы, действующие на каждый проводник, равны по модулю, противоположны по направлению. Формула (3.22) является основной для определения единицы силы тока 1 ампер (1 А).
Магнитные свойства вещества характеризует скалярная физическая величина - магнитная проницаемость, показывающая во сколько раз индукция В магнитного поля в веществе, полностью заполняющем поле, отличается по модулю от индукции В0 магнитного поля в вакууме:
По своим магнитным свойствам все вещества делятся на диамагнитные, парамагнитные иферромагнитные.
Рассмотрим природу магнитных свойств веществ.
Электроны в оболочке атомов вещества движутся по различным орбитам. Для упрощения считаем эти орбиты круговыми, и каждый электрон, обращающийся вокруг атомного ядра, можно рассматривать как круговой электрический ток. Каждый электрон, как круговой ток, создает магнитное поле, которое назовем орбитальным. Кроме того, у электрона в атоме есть собственное магнитное поле, называемое спиновым.
Если при внесении во внешнее магнитное поле с индукцией В0 внутри вещества создается индукция В < В0, то такие вещества называются диамагнитными (n < 1).
В диамагнитных материалах при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные поля электронов скомпенсированы, и при внесении их в магнитное поле индукция магнитного поля атома становится направленной против внешнего поля. Диамагнетик выталкивается из внешнего магнитного поля.
У парамагнитных материалов магнитная индукция электронов в атомах полностью не скомпенсирована, и атом в целом оказывается подобен маленькому постоянному магниту. Обычно в веществе все эти маленькие магниты ориентированы произвольно, и суммарная магнитная индукция всех их полей равна нулю. Если поместить парамагнетик во внешнее магнитное поле, то все маленькие магниты - атомы повернутся во внешнем магнитном поле подобно стрелкам компаса и магнитное поле в веществе усиливается (n >= 1).
Ферромагнитными называются такие материалы, в которых n " 1. В ферромагнитных материалах создаются так называемые домены, макроскопические области самопроизвольного намагничивания.
В разных доменах индукции магнитных полей имеют различные направления (рис. 61) и в большом кристалле
взаимно компенсируют друг друга. При внесении ферромагнитного образца во внешнее магнитное поле происходит смещение границ отдельных доменов так, что объем доменов, ориентированных по внешнему полю, увеличивается.
С увеличением индукции внешнего поля В0 возрастает магнитная индукция намагниченного вещества. При некоторых значениях В0 индукция прекращает резкий рост. Это явление называется магнитным насыщением.
Характерная особенность ферромагнитных материалов - явление гистерезиса, которое заключается в неоднозначной зависимости индукции в материале от индукции внешнего магнитного поля при его изменении.
Петля магнитного гистерезиса - замкнутая кривая (cdc`d`c), выражающая зависимость индукции в материале от амплитуды индукции внешнего поля при периодическом достаточно медленном изменении последнего (рис. 62).
Петля гистерезиса характеризуется следующими величинами Bs, Br, Bc. Bs - максимальное значение индукции материала при В0s; Вr - остаточная индукция, равная значению индукции в материале при уменьшении индукции внешнего магнитного поля от B0s до нуля; -Вс и Вс - коэрцитивная сила - величина, равная индукции внешнего магнитного поля, необходимого для изменения индукции в материале от остаточной до нуля.
Для каждого ферромагнетика существует такая температура (точка Кюри (Ж. Кюри, 1859-1906), выше которой ферромагнетик утрачивает свои ферромагнитные свойства.
Существует два способа приведения намагниченного ферромагнетика в размагниченное состояние: а) нагреть выше точки Кюри и охладить; б) намагничивать материал переменным магнитным полем с медленно убывающей амплитудой.
Ферромагнетики, обладающие малой остаточной индукцией и коэрцитивной силой, называются магнитомягкими. Они находят применение в устройствах, где ферромагнетику приходится часто перемагничиваться (сердечники трансформаторов, генераторов и др.).
Магнитожесткие ферромагнетики, обладающие большой коэрцитивной силой, применяются для изготовления постоянных магнитов.
studfiles.net
Современная энциклопедия. 2000.
Магнитное поле звёзд — Магнитное поле Солнца производит корональные выбросы массы. Фото NOAA Звёздное магнитное поле магнитное поле, создаваемое движением проводящей плазмы внутри звёзд главно … Википедия
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — силовое поле, действующее на движущиеся электрич. заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (независимо от состояния их движения). М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В. Значение В определяет силу, действующую в данной точке… … Физическая энциклопедия
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, область около магнита или проводника, по которому протекает ток, в которой могут наблюдаться магнитные эффекты, такие как отклонение стрелки компаса. Магнитное поле можно представить в виде ряда линий действия сил (линий потока),… … Научно-технический энциклопедический словарь
магнитное поле — Одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости. [ГОСТ Р 52002 2003] магнитное поле Одна из форм проявления… … Справочник технического переводчика
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — одна из форм электромагнитного поля. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.). Полное описание электрических и магнитных полей и их… … Большой Энциклопедический словарь
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — пространство, в котором может быть обнаружено действие магнитной силы. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ та часть пространства, где проявляется притягивающее или отталкивающее … Словарь иностранных слов русского языка
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — одна из форм электромагнитного (см.). М. п. это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным (см.), независимо от состояния их движения. М. п. существует в межпланетном пространстве, не окружены Земля … Большая политехническая энциклопедия
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — (Magnetic field) пространство, в котором действуют магнитные силы данного магнита, в частности земного шара. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — окружающее магнит пространство, в к ром проявляется его действие. Технический железнодорожный словарь. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович … Технический железнодорожный словарь
Магнитное поле — одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости... Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ… … Официальная терминология
dic.academic.ru
Доброго времени суток, сегодня вы узнаете, что такое магнитное поле и откуда оно берется.
Каждый человек на планете хоть раз, но держал магнит в руках. Начиная от сувенирных магнитиков на холодильник, либо рабочие магниты для сбора железной пыльцы и многое другое. В детстве это была забавная игрушка которая приклеивалась к чёрному металлу, а к остальным металлам нет. Так в чём же секрет магнита и его магнитного поля.
В какой момент магнит начинает притягивать к себе? Вокруг каждого магнита существует магнитное поле, попадая в которое, предметы начинают к нему притягиваться. Размер такого поля может различаться в зависимости от размеров магнита и его собственных свойств.
Термин из википедии:
Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля.
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах, а также магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени.
Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы или проводники с током. Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к векторам v и B. Она пропорциональна заряду частицы q, составляющей скорости v, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля B, и величине индукции магнитного поля B.
Мы часто не задумываемся об этом, но очень многие (если не все) окружающие нас предметы являются магнитами. Мы привыкли к тому, что магнит – это камешек с ярко выраженной силой притяжения к себе, но на самом деле сила притяжения есть практически у всего, просто она значительно ниже. Возьмем хотя бы нашу планету – мы ведь не улетаем в космос, хотя ничем за поверхность не держимся. Поле Земли значительно слабее, чем поле магнита-камешка, поэтому удерживает она нас только за счет своего огромного размера – если Вы когда-нибудь видели, как люди ходят по Луне (диаметр которой в четыре раза меньше), Вы наглядно поймете, о чем речь. Притяжение Земли основано во многом на металлических составляющих.ее коры и ядра – они имеют мощное магнитное поле. Возможно, Вы слышали о том, что рядом с большими залежами железной руды компасы перестают указывать верное направление на север – это потому, что принцип работы компаса основан на взаимодействии магнитных полей, а железная руда притягивает его стрелку.
Спасибо за внимание. Если вам понравилась статья, оставляйте свои комментарии и подписывайтесь на рассылку свежих новостей (справа под меню).
РЕКОМЕНДУЕМ
Просмотров: 3947 | Комментариев: 0 | Дата: 19.02.2015
proelektrik.ucoz.ru
|
|
|
|
|
|
