Източниците на магнитното поле са движещи се електрически заряди (токове) . В пространството около проводниците с ток възниква магнитно поле, точно както възниква електрическо поле в пространството около неподвижните електрически заряди. Магнитното поле на постоянните магнити също се създава от електрически микротокове, циркулиращи вътре в молекулите на веществото (хипотезата на Ампер).

За да се опише магнитното поле, е необходимо да се въведе силова характеристика на полето, подобна на вектора напреженияелектрическо поле. Тази характеристика е вектор на магнитна индукцияВекторът на магнитната индукция определя силите, действащи върху токове или движещи се заряди в магнитно поле.
За положителна посока на вектора се приема посоката от южния полюс S към северния полюс N на магнитната стрелка, която е свободно разположена в магнитното поле. По този начин, чрез изследване на магнитното поле, създадено от ток или постоянен магнит с помощта на малка магнитна игла, е възможно във всяка точка на пространството

За да се опише количествено магнитното поле, е необходимо да се посочи метод за определяне не само
посока на вектора но и неговия модулМодулът на вектора на магнитната индукция е равен на отношението на максималната стойност
Сила на Ампер, действаща върху прав проводник с ток, до силата на тока азв проводника и неговата дължина Δ л :

Силата на Ампер е насочена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция и посоката на тока, протичащ през проводника. За определяне на посоката на силата на Ампер обикновено се използва правило на лявата ръка: ако поставите лявата си ръка така, че индукционните линии да влизат в дланта, а протегнатите пръсти да са насочени по протежение на тока, тогава отвлеченият палец ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника.

Междупланетно магнитно поле

Ако междупланетното пространство беше вакуум, тогава единствените магнитни полета в него биха могли да бъдат само тези на Слънцето и планетите, както и поле от галактически произход, което се простира по спиралните ръкави на нашата Галактика. В този случай полетата на Слънцето и планетите в междупланетното пространство биха били изключително слаби.
Всъщност междупланетното пространство не е вакуум, а е изпълнено с йонизиран газ, излъчван от Слънцето (слънчев вятър). Концентрацията на този газ е 1-10 cm -3, типичните скорости са между 300 и 800 km/s, температурата е близо до 10 5 K (припомнете си, че температурата на короната е 2 × 10 6 K).
слънчев вятър– изтичане на плазма от слънчевата корона в междупланетното пространство. На нивото на земната орбита средната скорост на частиците на слънчевия вятър (протони и електрони) е около 400 km/s, броят на частиците е няколко десетки на 1 cm3.

Английският учен Уилям Гилбърт, придворен лекар на кралица Елизабет, през 1600 г. за първи път показва, че Земята е магнит, чиято ос не съвпада с оста на въртене на Земята. Следователно около Земята, както около всеки магнит, има магнитно поле. През 1635 г. Гелибранд открива, че магнитното поле на Земята се променя бавно, а Едмънд Халей провежда първото в света магнитно изследване на океаните и създава първите в света магнитни карти (1702 г.). През 1835 г. Гаус извършва сферичен хармоничен анализ на магнитното поле на Земята. Той създава първата в света магнитна обсерватория в Гьотинген.

Няколко думи за магнитните карти. Обикновено на всеки 5 години разпределението на магнитното поле на земната повърхност се представя чрез магнитни карти на три или повече магнитни елемента. На всяка от тези карти са начертани изолинии, по които даден елемент има постоянна стойност. Линиите с еднаква деклинация D се наричат ​​изогони, наклоните I се наричат ​​изоклини, а величините с обща сила B се наричат ​​изодинамични линии или изодини. Изомагнитните линии на елементите H, Z, X и Y се наричат ​​съответно изолинии на хоризонталните, вертикалните, северните или източните компоненти.

Да се ​​върнем към чертежа. Той показва кръг с ъглов радиус 90° - d, който описва положението на Слънцето върху земната повърхност. Дъгата на голямата окръжност, начертана през точка P и геомагнитния полюс B, пресича тази окръжност в точките H' n и H' m, които показват съответно позицията на Слънцето в моментите на геомагнитно пладне и геомагнитна полунощ на точка P. Тези моментите зависят от географската ширина на точка P. Позиции Слънцето в местния истински пладне и полунощ са обозначени съответно с точки H n и H m. Когато d е положителен (лято в северното полукълбо), тогава сутрешната половина на геомагнитния ден не е равна на вечерта. На високи географски ширини геомагнитното време може да бъде много различно от истинското или средното време през по-голямата част от деня.
Говорейки за времето и координатните системи, нека поговорим и за отчитането на ексцентричността на магнитния дипол. Ексцентричният дипол бавно се измества навън (на север и запад) от 1836 г. насам. Пресякъл ли е екваториалната равнина? около 1862 г. Радиалната му траектория се намира в района на остров Гилбърт в Тихия океан

ДЕЙСТВИЕ НА МАГНИТНОТО ПОЛЕ ВЪРХУ ТОК

Във всеки сектор скоростта на слънчевия вятър и плътността на частиците варират систематично. Наблюденията на ракетите показват, че и двата параметъра рязко нарастват на границата на сектора. В края на втория ден след преминаване на границата на сектора, плътността много бързо, а след това, след два-три дни, бавно започва да се увеличава. Скоростта на слънчевия вятър бавно намалява на втория или третия ден след достигане на своя пик. Секторната структура и отбелязаните вариации в скоростта и плътността са тясно свързани с магнитосферните смущения. Секторната структура е доста стабилна, така че цялата структура на потока се върти със Слънцето за поне няколко слънчеви оборота, преминавайки над Земята приблизително на всеки 27 дни.

Магнитно полеТова е въпросът, който възниква около източниците на електрически ток, както и около постоянните магнити. В космоса магнитното поле се показва като комбинация от сили, които могат да повлияят на магнетизирани тела. Това действие се обяснява с наличието на движещи разряди на молекулярно ниво.

Магнитно поле се образува само около електрически заряди, които са в движение. Ето защо магнитното и електрическото поле са интегрални и заедно образуват електромагнитно поле. Компонентите на магнитното поле са взаимосвързани и си влияят, като променят свойствата си.

Свойства на магнитното поле:
1. Магнитно поле възниква под въздействието на задвижващи заряди на електрически ток.
2. Във всяка точка магнитното поле се характеризира с вектор на физична величина, наречена магнитна индукция, което е силовата характеристика на магнитното поле.
3. Магнитното поле може да въздейства само върху магнити, проводници с ток и движещи се заряди.
4. Магнитното поле може да бъде постоянно или променливо
5. Магнитното поле се измерва само със специални инструменти и не може да се възприеме от човешките сетива.
6. Магнитното поле е електродинамично, тъй като се генерира само от движението на заредени частици и засяга само зарядите, които са в движение.
7. Заредените частици се движат по перпендикулярна траектория.

Размерът на магнитното поле зависи от скоростта на изменение на магнитното поле. Според тази характеристика има два вида магнитни полета: динамично магнитно полеИ гравитационно магнитно поле. Гравитационно магнитно полевъзниква само в близост до елементарни частици и се образува в зависимост от структурните особености на тези частици.

Магнитен моментвъзниква, когато магнитно поле действа върху проводяща рамка. С други думи, магнитният момент е вектор, който се намира на линията, която минава перпендикулярно на рамката.

Магнитното поле може да бъде представено графичноизползвайки магнитни силови линии. Тези линии са начертани в такава посока, че посоката на силите на полето съвпада с посоката на самата линия на полето. Магнитните силови линии са непрекъснати и затворени в същото време.

Посоката на магнитното поле се определя с помощта на магнитна стрелка. Силовите линии също определят полярността на магнита, краят с изхода на силовите линии е северният полюс, а краят с входа на тези линии е южният полюс.

Много е удобно да се оцени визуално магнитното поле с помощта на обикновени железни стружки и лист хартия.
Ако поставим лист хартия върху постоянен магнит и поръсим дървени стърготини отгоре, тогава железните частици ще се подредят според линиите на магнитното поле.

Посоката на електропроводите за проводник се определя удобно от известния gimlet ruleили правило на дясната ръка. Ако увием ръката си около проводника, така че палецът да сочи посоката на тока (от минус към плюс), тогава останалите 4 пръста ще ни покажат посоката на силовите линии на магнитното поле.

А посоката на силата на Лоренц е силата, с която магнитното поле действа върху заредена частица или проводник с ток, съгл. правило на лявата ръка.
Ако поставим лявата си ръка в магнитно поле, така че 4 пръста да гледат в посоката на тока в проводника, а силовите линии влизат в дланта, тогава палецът ще покаже посоката на силата на Лоренц, силата, действаща върху проводникът, поставен в магнитното поле.

това е всичко Не забравяйте да зададете всички въпроси, които имате в коментарите.

МАГНИТНО ПОЛЕ

Магнитното поле е специален вид материя, невидима и неосезаема за хората,
съществуващи независимо от нашето съзнание.
Дори в древни времена учените са предполагали, че нещо съществува около магнит.

Магнитна игла.

Магнитната игла е устройство, необходимо при изучаване на магнитното действие на електрическия ток.
Това е малък магнит, монтиран на върха на иглата и има два полюса: северен и южен. Магнитната игла може да се върти свободно на върха на иглата.
Северният край на магнитната стрелка винаги сочи на "север".
Линията, свързваща полюсите на магнитната стрелка, се нарича ос на магнитната стрелка.
Подобна магнитна стрелка има във всеки компас - устройство за ориентиране.

Откъде произлиза магнитното поле?

Опитът на Ерстед (1820 г.) - показва как взаимодействат проводник с ток и магнитна стрелка.

Когато електрическата верига е затворена, магнитната стрелка се отклонява от първоначалното си положение; когато веригата се отвори, магнитната стрелка се връща в първоначалното си положение.

В пространството около проводник, по който тече ток (и в общия случай около всеки движещ се електрически заряд), възниква магнитно поле.
Магнитните сили на това поле действат върху иглата и я завъртат.

Като цяло можем да кажем
че около движещи се електрически заряди възниква магнитно поле.
Електрическият ток и магнитното поле са неразделни едно от друго.

ИНТЕРЕСНО Е, ЧЕ...

Много небесни тела - планети и звезди - имат свои собствени магнитни полета.
Най-близките ни съседи обаче - Луната, Венера и Марс - нямат магнитно поле,
подобно на земното.
___

Гилбърт открива, че когато парче желязо се приближи до единия полюс на магнита, другият полюс започва да привлича по-силно. Тази идея е патентована само 250 години след смъртта на Гилбърт.

През първата половина на 90-те години, когато се появиха нови грузински монети - лари,
местните джебчии са се сдобили с магнити,
защото металът, от който са направени тези монети, е добре привлечен от магнит!

Ако вземете доларова банкнота от ъгъла и я държите близо до мощен магнит
(например с форма на подкова), създавайки неравномерно магнитно поле, лист хартия
ще се отклони към един от полюсите. Оказва се, че мастилото върху доларовата банкнота съдържа железни соли.
притежаващи магнитни свойства, така че доларът е привлечен от един от полюсите на магнита.

Ако държите голям магнит близо до дърводелски нивелир, балонът ще се движи.
Факт е, че нивото на мехурчетата е пълно с диамагнитна течност. Когато такава течност се постави в магнитно поле, вътре в нея се създава магнитно поле в обратна посока и тя се изтласква извън полето. Следователно мехурчето в течността се доближава до магнита.

ТРЯБВА ДА ЗНАЕТЕ ЗА ТЯХ!

Организаторът на бизнеса с магнитни компаси в руския флот беше известен учен девиатор,
капитан от 1-ви ранг, автор на научни трудове по теория на компаса I.P. Белаванец.
Участник в околосветското пътуване на фрегатата "Палада" и участник в Кримската война от 1853-56 г. Той е първият в света, който размагнитва кораб (1863 г.)
и реши проблема с инсталирането на компаси в желязна подводница.
През 1865 г. той е назначен за ръководител на първата в страната компасна обсерватория в Кронщад.

Магнитното поле е специална форма на материя, която се създава от магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици) и която може да бъде открита чрез взаимодействието на магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици).

Опитът на Ерстед

Първите експерименти (извършени през 1820 г.), които показват, че има дълбока връзка между електрическите и магнитните явления, са експериментите на датския физик Х. Ерстед.

Магнитна стрелка, разположена в близост до проводник, се върти под определен ъгъл, когато токът в проводника е включен. Когато веригата се отвори, стрелката се връща в първоначалното си положение.

От опита на G. Oersted следва, че около този проводник има магнитно поле.

Опитът на Ампер
Два успоредни проводника, през които протича електрически ток, взаимодействат помежду си: привличат се, ако токовете са в една и съща посока, и се отблъскват, ако токовете са в противоположна посока. Това се дължи на взаимодействието на магнитните полета, възникващи около проводниците.

Свойства на магнитното поле

1. Материално, т.е. съществува независимо от нас и нашето знание за него.

2. Създадени от магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици)

3. Открива се чрез взаимодействие на магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици)

4. Действа върху магнити, проводници с ток (движещи се заредени частици) с известна сила

5. В природата няма магнитни заряди. Не можете да разделите северния и южния полюс и да получите тяло с един полюс.

6. Причината, поради която телата имат магнитни свойства, е открита от френския учен Ампер. Ампер направи извода, че магнитните свойства на всяко тяло се определят от затворени електрически токове вътре в него.

Тези токове представляват движението на електрони около орбитите в атома.

Ако равнините, в които циркулират тези токове, са разположени произволно една спрямо друга поради термичното движение на молекулите, които изграждат тялото, тогава техните взаимодействия са взаимно компенсирани и тялото не проявява никакви магнитни свойства.

И обратно: ако равнините, в които се въртят електроните, са успоредни една на друга и посоките на нормалите към тези равнини съвпадат, тогава такива вещества усилват външното магнитно поле.

7. В магнитно поле действат магнитни сили в определени посоки, които се наричат ​​магнитни силови линии. С тяхна помощ можете удобно и ясно да покажете магнитното поле в конкретен случай.

За да се изобрази по-точно магнитното поле, беше договорено, че в онези места, където полето е по-силно, силовите линии трябва да бъдат показани по-плътни, т.е. по-близо един до друг. И обратно, на места, където полето е по-слабо, се показват по-малко полеви линии, т.е. по-рядко разположени.

8. Магнитното поле се характеризира с вектора на магнитната индукция.

Векторът на магнитната индукция е векторна величина, характеризираща магнитното поле.

Посоката на вектора на магнитната индукция съвпада с посоката на северния полюс на свободната магнитна стрелка в дадена точка.

Посоката на вектора на индукция на полето и силата на тока I са свързани с "правилото на десния винт (гимлет)":

ако завиете гилза по посока на тока в проводника, тогава посоката на скоростта на движение на края на дръжката му в дадена точка ще съвпадне с посоката на вектора на магнитната индукция в тази точка.

Точно както неподвижен електрически заряд действа върху друг заряд чрез електрическо поле, електрическият ток действа върху друг ток през магнитно поле. Ефектът на магнитното поле върху постоянните магнити се свежда до неговия ефект върху зарядите, движещи се в атомите на веществото и създаващи микроскопични кръгови токове.

Учението за електромагнетизъмвъз основа на две разпоредби:

• магнитното поле действа върху движещи се заряди и токове;
• възниква магнитно поле около токове и движещи се заряди.

Магнитно взаимодействие

Постоянен магнит(или магнитна стрелка) е ориентирана по магнитния меридиан на Земята. Краят, който сочи на север, се нарича северен полюс(N), а противоположният край е южен полюс(S). Приближавайки два магнита един до друг, отбелязваме, че техните еднакви полюси се отблъскват, а техните различни полюси се привличат ( ориз. 1 ).

Ако разделим полюсите, като разрежем постоянен магнит на две части, ще открием, че всеки от тях също ще има два полюса, т.е. ще бъде постоянен магнит ( ориз. 2 ). И двата полюса - северният и южният - са неотделими един от друг и имат равни права.

Магнитното поле, създадено от Земята или постоянните магнити, е представено, подобно на електрическо поле, от магнитни силови линии. Картина на линиите на магнитното поле на магнит може да се получи, като върху него се постави лист хартия, върху който са поръсени на равномерен слой железни стружки. Когато са изложени на магнитно поле, стърготините се магнетизират - всеки от тях има северен и южен полюс. Противоположните полюси се стремят да се доближат един до друг, но това се предотвратява от триенето на стърготините върху хартията. Ако почукате хартията с пръст, триенето ще намалее и стърготини ще се привличат една към друга, образувайки вериги, представляващи линии на магнитно поле.

включено ориз. 3 показва местоположението на дървени стърготини и малки магнитни стрелки в полето на директен магнит, което показва посоката на линиите на магнитното поле. Тази посока се приема за посока на северния полюс на магнитната стрелка.

Опитът на Ерстед. Магнитно поле на тока

В началото на 19в. датски учен Ørstedнаправи важно откритие, когато откри действие на електрически ток върху постоянни магнити . Той постави дълга жица близо до магнитна стрелка. Когато токът премина през проводника, стрелката се завъртя, опитвайки се да се позиционира перпендикулярно на него ( ориз. 4 ). Това може да се обясни с появата на магнитно поле около проводника.

Линиите на магнитното поле, създадени от прав проводник, по който протича ток, са концентрични кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на него, с центрове в точката, през която преминава токът ( ориз. 5 ). Посоката на линиите се определя от правилото за десния винт:

Ако винтът се завърти по посока на силовите линии, той ще се движи по посока на тока в проводника .

Силовата характеристика на магнитното поле е вектор на магнитна индукция B . Във всяка точка тя е насочена тангенциално към линията на полето. Силовите линии на електрическото поле започват от положителни заряди и завършват с отрицателни, а силата, действаща върху заряда в това поле, е насочена тангенциално към линията във всяка точка. За разлика от електрическото поле, линиите на магнитното поле са затворени, което се дължи на липсата на „магнитни заряди“ в природата.

Магнитното поле на тока по същество не се различава от полето, създадено от постоянен магнит. В този смисъл аналог на плосък магнит е дълъг соленоид - намотка от тел, чиято дължина е значително по-голяма от диаметъра. Диаграмата на линиите на създаденото от него магнитно поле, показана в ориз. 6 , е подобно на това за плосък магнит ( ориз. 3 ). Кръговете показват напречните сечения на проводника, образуващ намотката на соленоида. Токове, протичащи през проводника встрани от наблюдателя, са обозначени с кръстове, а токовете в обратна посока - към наблюдателя - са обозначени с точки. Същите обозначения се приемат и за линиите на магнитното поле, когато са перпендикулярни на равнината на чертежа ( ориз. 7 а, б).

Посоката на тока в намотката на соленоида и посоката на линиите на магнитното поле вътре в нея също са свързани с правилото на десния винт, което в този случай се формулира, както следва:

Ако погледнете по оста на соленоида, токът, протичащ по посока на часовниковата стрелка, създава в него магнитно поле, чиято посока съвпада с посоката на движение на десния винт ( ориз. 8 )

Въз основа на това правило е лесно да се разбере, че соленоидът, показан в ориз. 6 , северният полюс е десният му край, а южният полюс е левият.

Магнитното поле вътре в соленоида е равномерно - векторът на магнитната индукция има постоянна стойност там (B = const). В това отношение соленоидът е подобен на кондензатор с паралелни пластини, в който се създава равномерно електрическо поле.

Сила, действаща в магнитно поле върху проводник с ток

Експериментално е установено, че върху проводник с ток в магнитно поле действа сила. В еднородно поле прав проводник с дължина l, през който протича ток I, разположен перпендикулярно на вектора на полето B, изпитва сила: F = I l B .

Определя се посоката на силата правило на лявата ръка:

Ако четирите протегнати пръста на лявата ръка са поставени по посока на тока в проводника и дланта е перпендикулярна на вектор B, тогава изпънатият палец ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника (ориз. 9 ).

Трябва да се отбележи, че силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, не е насочена тангенциално към неговите силови линии, като електрическа сила, а перпендикулярна на тях. Проводник, разположен по протежение на силовите линии, не се влияе от магнитна сила.

Уравнение F = IlBви позволява да дадете количествена характеристика на индукцията на магнитното поле.

Отношение не зависи от свойствата на проводника и характеризира самото магнитно поле.

Големината на вектора на магнитната индукция B е числено равна на силата, действаща върху проводник с единична дължина, разположен перпендикулярно на него, през който протича ток от един ампер.

В системата SI единицата за индукция на магнитно поле е тесла (T):

Магнитно поле. Таблици, диаграми, формули

(Взаимодействие на магнити, експеримент на Ерстед, вектор на магнитна индукция, посока на вектора, принцип на суперпозиция. Графично представяне на магнитни полета, линии на магнитна индукция. Магнитен поток, енергийна характеристика на полето. Магнитни сили, сила на Ампер, сила на Лоренц. Движение на заредени частици в магнитно поле. Магнитни свойства на материята, хипотеза на Ампер).