Magnetvälja allikad on liigub elektrilaengud (voolud) . Voolujuhte ümbritsevas ruumis tekib magnetväli, nii nagu elektriväli tekib statsionaarseid elektrilaenguid ümbritsevas ruumis. Püsimagnetite magnetvälja tekitavad ka aine molekulide sees ringlevad elektrilised mikrovoolud (Ampere’i hüpotees).

Magnetvälja kirjeldamiseks on vaja sisse tuua väljale iseloomulik jõud, mis sarnaneb vektoriga pinged elektriväli. See omadus on magnetinduktsiooni vektor Magnetilise induktsiooni vektor määrab magnetväljas vooludele või liikuvatele laengutele mõjuvad jõud.
Vektori positiivseks suunaks loetakse suund lõunapoolusest S magnetväljas vabalt paikneva magnetnõela põhjapooluse N suunas. Seega, uurides väikese magnetnõela abil voolu või püsimagneti tekitatud magnetvälja, on see võimalik igas ruumipunktis

Magnetvälja kvantitatiivseks kirjeldamiseks on vaja näidata meetodit mitte ainult
vektori suund aga ja selle moodul Magnetilise induktsiooni vektori moodul on võrdne maksimaalse väärtuse suhtega
Vooluga sirgele juhile mõjuv amprijõud voolutugevusele I juhis ja selle pikkus Δ l :

Amperjõud on suunatud risti magnetinduktsiooni vektori ja juhti läbiva voolu suunaga. Tavaliselt kasutatakse amprijõu suuna määramiseks vasaku käe reegel: kui asetate vasaku käe nii, et induktsioonijooned sisenevad peopessa ja väljasirutatud sõrmed on suunatud piki voolu, näitab röövitud pöial juhile mõjuva jõu suunda.

Planeetidevaheline magnetväli

Kui planeetidevaheline ruum oleks vaakum, siis ainsad magnetväljad selles võiksid olla ainult Päikese ja planeetide väljad, samuti galaktilise päritoluga väli, mis ulatub mööda meie Galaktika spiraalseid harusid. Sel juhul oleksid Päikese ja planeetide väljad planeetidevahelises ruumis äärmiselt nõrgad.
Tegelikult pole planeetidevaheline ruum vaakum, vaid see on täidetud Päikese (päikesetuule) ioniseeritud gaasiga. Selle gaasi kontsentratsioon on 1-10 cm -3, tüüpilised kiirused jäävad vahemikku 300-800 km/s, temperatuur on ligi 10 5 K (tuletame meelde, et koroona temperatuur on 2×10 6 K).
päikeseline tuul– plasma väljavool päikesekroonist planeetidevahelisse ruumi. Maa orbiidi tasandil on päikesetuule osakeste (prootonite ja elektronide) keskmine kiirus umbes 400 km/s, osakeste arv on mitukümmend 1 cm 3 kohta.

Inglise teadlane William Gilbert, kuninganna Elizabethi õuearst, näitas 1600. aastal esimesena, et Maa on magnet, mille telg ei ühti Maa pöörlemisteljega. Järelikult on Maa ümber, nagu iga magneti ümber, magnetväli. 1635. aastal avastas Gellibrand, et Maa magnetväli on aeglaselt muutumas ning Edmund Halley viis läbi maailma esimese ookeanide magnetuuringu ja lõi maailma esimesed magnetkaardid (1702). 1835. aastal viis Gauss läbi Maa magnetvälja sfäärilise harmoonilise analüüsi. Ta lõi Göttingenis maailma esimese magnetobservatooriumi.

Paar sõna magnetkaartide kohta. Tavaliselt iga 5 aasta tagant kujutatakse magnetvälja jaotust Maa pinnal kolme või enama magnetilise elemendi magnetkaartidega. Igal neist kaartidest on joonistatud isoliinid, mida mööda antud elemendil on konstantne väärtus. Võrdse deklinatsiooniga jooni D nimetatakse isogonideks, kaldeid I isokliinideks ja kogutugevuse B suurusi isodünaamilisteks joonteks või isodiinideks. Elementide H, Z, X ja Y isomagnetilisi jooni nimetatakse vastavalt horisontaal-, vertikaal-, põhja- või idakomponendi isoliinideks.

Pöördume tagasi joonise juurde. See näitab ringi nurga raadiusega 90° – d, mis kirjeldab Päikese asukohta maapinnal. Läbi punkti P ja geomagnetilise pooluse B tõmmatud suur ringkaar lõikab seda ringi punktides H'n ja H'm, mis näitavad vastavalt Päikese asukohta punkti P geomagnetilise keskpäeva ja geomagnetilise kesköö hetkel. hetked sõltuvad punkti P laiuskraadist. Asukohad Päikest kohalikul tõelisel keskpäeval ja keskööl tähistavad punktid H n ja H m. Kui d on positiivne (põhjapoolkeral suvi), siis geomagnetilise päeva hommikupoolik ei võrdu õhtuga. Kõrgetel laiuskraadidel võib geomagnetiline aeg olla suurema osa päevast tegelikust või keskmisest ajast väga erinev.
Aja- ja koordinaatsüsteemidest rääkides räägime ka magnetdipooli ekstsentrilisuse arvestamisest. Ekstsentriline dipool on alates 1836. aastast aeglaselt väljapoole (põhja ja läände) triivinud. Kas see on ületanud ekvaatoritasapinna? umbes 1862. Selle radiaalne trajektoor asub Gilberti saare piirkonnas Vaikses ookeanis

MAGNETVÄLJA MÕJU VOOLULE

Igas sektoris varieerub päikesetuule kiirus ja osakeste tihedus süstemaatiliselt. Raketivaatlused näitavad, et sektori piiril tõusevad mõlemad parameetrid järsult. Teise päeva lõpus pärast sektoripiiri ületamist tihedus väga kiiresti ja seejärel kahe või kolme päeva pärast hakkab see aeglaselt suurenema. Päikesetuule kiirus väheneb aeglaselt teisel-kolmandal päeval pärast haripunkti saavutamist. Sektori struktuur ning kiiruse ja tiheduse erinevused on tihedalt seotud magnetosfääri häiretega. Sektorstruktuur on üsna stabiilne, nii et kogu voolustruktuur pöörleb koos Päikesega vähemalt mitu päikesepööret, läbides Maast umbes iga 27 päeva järel.

Magnetväli See on probleem, mis tekib elektrivoolu allikate ja ka püsimagnetite ümber. Kosmoses kuvatakse magnetväli jõudude kombinatsioonina, mis võivad mõjutada magnetiseeritud kehasid. Seda toimingut seletatakse molekulaarsel tasemel juhtivate heitmete olemasoluga.

Magnetväli tekib ainult liikuvate elektrilaengute ümber. Seetõttu on magnet- ja elektriväljad terviklikud ja moodustavad koos elektromagnetväli. Magnetvälja komponendid on omavahel seotud ja mõjutavad üksteist, muutes nende omadusi.

Magnetvälja omadused:
1. Magnetväli tekib elektrivoolu liikuvate laengute mõjul.
2. Igas punktis iseloomustab magnetvälja füüsikalise suuruse vektor, mida nimetatakse magnetiline induktsioon, mis on magnetvälja tugevusomadus.
3. Magnetväli saab mõjutada ainult magneteid, voolujuhte ja liikuvaid laenguid.
4. Magnetväli võib olla konstantset või vahelduvat tüüpi
5. Magnetvälja mõõdetakse ainult spetsiaalsete instrumentidega ja inimese meeltega seda ei tajuta.
6. Magnetväli on elektrodünaamiline, kuna see tekib ainult laetud osakeste liikumisel ja mõjutab ainult liikuvaid laenguid.
7. Laetud osakesed liiguvad mööda risti olevat trajektoori.

Magnetvälja suurus sõltub magnetvälja muutumise kiirusest. Selle funktsiooni järgi on kahte tüüpi magnetvälju: dünaamiline magnetväli Ja gravitatsiooniline magnetväli. Gravitatsiooniline magnetväli ilmub ainult elementaarosakeste lähedal ja moodustub sõltuvalt nende osakeste struktuurilistest iseärasustest.

Magnetiline moment tekib magnetvälja mõjul juhtivale raamile. Teisisõnu, magnetmoment on vektor, mis asub kaadriga risti kulgeval joonel.

Magnetvälja saab kujutada graafiliselt kasutades magnetilisi jõujooni. Need jooned on tõmmatud sellises suunas, et väljajõudude suund langeb kokku väljajoone enda suunaga. Magnetjõujooned on pidevad ja samal ajal suletud.

Magnetvälja suund määratakse magnetnõela abil. Jõujooned määravad ka magneti polaarsuse, jõujoonte väljundiga ots on põhjapoolus ja nende joonte sisendiga ots on lõunapoolus.

Magnetvälja on väga mugav visuaalselt hinnata tavaliste raudviilide ja paberitüki abil.
Kui paneme paberilehe püsimagnetile ja puistame peale saepuru, siis lähevad rauaosakesed magnetvälja jõujoonte järgi ritta.

Elektrijuhtmete suuna juhi jaoks määrab mugavalt kuulus kere reegel või parema käe reegel. Kui keerame käe ümber juhtme nii, et pöial näitab voolu suunda (miinusest plussi), siis näitavad 4 ülejäänud sõrme meile magnetvälja joonte suunda.

Ja Lorentzi jõu suund on jõud, millega magnetväli mõjub vooluga laetud osakesele või juhile, vastavalt vasaku käe reegel.
Kui asetame vasaku käe magnetvälja nii, et 4 sõrme vaatavad juhis oleva voolu suunas ja jõujooned sisenevad peopesale, siis pöial näitab Lorentzi jõu suunda, mis sellele mõjub. magnetvälja asetatud juht.

See on kõik. Kindlasti esitage kommentaarides kõik küsimused.

MAGNETVÄLJA

Magnetväli on inimesele nähtamatu ja immateriaalne aine eriliik,
eksisteerivad meie teadvusest sõltumatult.
Isegi iidsetel aegadel arvasid teadusmõtlejad, et magneti ümber on midagi.

Magnetnõel.

Magnetnõel on seade, mis on vajalik elektrivoolu magnetilise toime uurimiseks.
Tegemist on väikese magnetiga, mis on paigaldatud nõela otsa ja millel on kaks poolust: põhja- ja lõunapoolus Magnetnõel saab nõela otsas vabalt pöörlema ​​hakata.
Magnetnõela põhjapoolne ots näitab alati "põhja".
Magnetnõela poolusi ühendavat joont nimetatakse magnetnõela teljeks.
Sarnase magnetnõela leiab igast kompassist – orienteerumisseadmest.

Kust tekib magnetväli?

Oerstedi eksperiment (1820) – näitab, kuidas vooluga juht interakteerub magnetnõelaga.

Kui elektriahel on suletud, kaldub magnetnõel oma algsest asendist kõrvale, vooluringi avamisel naaseb magnetnõel oma algasendisse.

Magnetväli tekib ruumis voolu kandva juhi ümber (ja üldiselt iga liikuva elektrilaengu ümber).
Selle välja magnetjõud mõjuvad nõelale ja pööravad seda.

Üldiselt võime öelda
et liikuvate elektrilaengute ümber tekib magnetväli.
Elektrivool ja magnetväli on üksteisest lahutamatud.

HUVITAV, ET...

Paljudel taevakehadel – planeetidel ja tähtedel – on oma magnetväljad.
Meie lähinaabritel – Kuul, Veenusel ja Marsil – aga magnetväli puudub,
sarnane maisele.
___

Gilbert avastas, et kui rauatükk viia magneti ühele poolusele lähemale, hakkab teine ​​poolus tugevamini tõmbuma. See idee patenteeriti alles 250 aastat pärast Gilberti surma.

90ndate esimesel poolel, kui ilmusid uued Gruusia mündid - lari,
kohalikud taskuvargad on omandanud magnetid,
sest metall, millest need mündid tehti, tõmbas magnetiga hästi ligi!

Kui võtate dollariraha nurgast ja hoiate seda võimsa magneti lähedal
(näiteks hobuserauakujuline), ebaühtlase magnetvälja tekitamine, paberitükk
kaldub ühe pooluse poole. Selgub, et dollaripaberil olev tint sisaldab rauasooli.
millel on magnetilised omadused, nii et dollar tõmbab magneti ühe pooluse külge.

Kui hoiate suurt magnetit puusepa mullitaseme lähedal, siis mull liigub.
Fakt on see, et mullitase on täidetud diamagnetilise vedelikuga. Kui selline vedelik asetada magnetvälja, tekib selle sees vastassuunaline magnetväli ja see lükatakse väljast välja. Seetõttu läheneb vedelikus olev mull magnetile.

SA PEAD NEIST TEADMA!

Magnetkompassi äri korraldaja Venemaa mereväes oli kuulus hälvikuteadlane,
1. järgu kapten, kompassi teooriat käsitlevate teadustööde autor I.P. Belavanets.
Osalenud ümbermaailmareisil fregatil "Pallada" ja osalenud Krimmi sõjas 1853-56. Ta oli esimene maailmas, kes demagnetiseeris laeva (1863)
ja lahendas raudallveelaeva sisemusse kompasside paigaldamise probleemi.
1865. aastal määrati ta Kroonlinnas asuva riigi esimese kompassiobservatooriumi juhiks.

Magnetväli on aine erivorm, mille tekitavad magnetid, vooluga juhid (liikuvad laetud osakesed) ja mida saab tuvastada magnetite, juhtide ja voolu vastasmõjul (liikuvad laetud osakesed).

Oerstedi kogemus

Esimesed katsed (viidud läbi 1820. aastal), mis näitasid, et elektriliste ja magnetiliste nähtuste vahel on sügav seos, olid Taani füüsiku H. Oerstedi katsed.

Juhi lähedal asuv magnetnõel pöörleb teatud nurga all, kui juhi vool on sisse lülitatud. Ahela avamisel naaseb nool algsesse asendisse.

G. Oerstedi kogemusest järeldub, et selle juhi ümber on magnetväli.

Ampere'i kogemus
Kaks paralleelset juhti, mille kaudu elektrivool voolab, suhtlevad üksteisega: nad tõmbavad, kui voolud on samas suunas, ja tõrjuvad, kui voolud on vastassuunalised. See tekib juhtide ümber tekkivate magnetväljade vastasmõju tõttu.

Magnetvälja omadused

1. Materiaalselt, s.o. eksisteerib meist ja meie teadmistest selle kohta sõltumatult.

2. Loonud magnetid, vooluga juhid (liigutavad laetud osakesed)

3. Tuvastatud magnetite, juhtmete ja vooluga koosmõjul (liikuvad laetud osakesed)

4. Mõjub teatud jõuga magnetitele, voolu juhtivatele juhtidele (liikuvad laetud osakesed)

5. Looduses pole magnetlaenguid. Sa ei saa eraldada põhja- ja lõunapoolust ning saada ühe poolusega keha.

6. Põhjuse, miks kehadel on magnetilised omadused, leidis prantsuse teadlane Ampere. Ampere tegi järelduse, et iga keha magnetilised omadused määravad selle sees olevad suletud elektrivoolud.

Need voolud tähistavad elektronide liikumist aatomi orbiitidel.

Kui tasapinnad, milles need voolud ringlevad, paiknevad keha moodustavate molekulide soojusliikumise tõttu üksteise suhtes juhuslikult, siis nende vastastikmõjud kompenseeritakse vastastikku ja kehal ei ole mingeid magnetilisi omadusi.

Ja vastupidi: kui tasapinnad, milles elektronid pöörlevad, on üksteisega paralleelsed ja normaalide suunad nendele tasanditele langevad kokku, siis sellised ained võimendavad välist magnetvälja.

7. Magnetjõud mõjuvad magnetväljas teatud suundades, mida nimetatakse magnetjõujoonteks. Nende abiga saate mugavalt ja selgelt näidata magnetvälja konkreetsel juhul.

Magnetvälja täpsemaks kujutamiseks lepiti kokku, et neis kohtades, kus väli on tugevam, tuleb välja tuua väljajooned tihedamalt, s.t. üksteisele lähemale. Ja vastupidi, kohtades, kus väli on nõrgem, näidatakse vähem väljajooni, st. harvemini paiknevad.

8. Magnetvälja iseloomustab magnetinduktsiooni vektor.

Magnetilise induktsiooni vektor on magnetvälja iseloomustav vektorsuurus.

Magnetilise induktsiooni vektori suund langeb kokku vaba magnetnõela põhjapooluse suunaga antud punktis.

Välja induktsioonivektori suund ja voolutugevus I on seotud "parema kruvi (kinnise) reegliga":

kui kruvida juhtmestikus oleva voolu suunas rõngastiili, siis langeb selle käepideme otsa liikumiskiirus antud punktis kokku magnetinduktsiooni vektori suunaga selles punktis.

Nii nagu statsionaarne elektrilaeng mõjub teisele laengule läbi elektrivälja, mõjub elektrivool teisele läbivale voolule magnetväli. Magnetvälja mõju püsimagnetitele taandub selle mõjule aine aatomites liikuvatele ja mikroskoopilisi ringvoolusid tekitavatele laengutele.

Õpetus elektromagnetism põhineb kahel sättel:

• magnetväli mõjub liikuvatele laengutele ja vooludele;
• voolude ja liikuvate laengute ümber tekib magnetväli.

Magnetite interaktsioon

Püsimagnet(või magnetnõel) on orienteeritud piki Maa magnetmeridiaani. Otsa, mis osutab põhja poole, nimetatakse põhjapoolus(N) ja vastasots on lõunapoolus(S). Tuues kaks magnetit üksteisele lähemale, märkame, et nende sarnased poolused tõrjuvad ja nende erinevat poolused tõmbavad ( riis. 1 ).

Kui eraldame poolused, lõigates püsimagneti kaheks osaks, leiame, et mõlemal on ka kaks poolust, st saab olema püsimagnet ( riis. 2 ). Mõlemad poolused – põhja- ja lõunapoolus – on üksteisest lahutamatud ja neil on võrdsed õigused.

Maa või püsimagnetite tekitatud magnetväli on sarnaselt elektriväljaga kujutatud magnetiliste jõujoontega. Pildi magneti magnetvälja joontest saab, kui asetada selle peale paberileht, millele puistatakse ühtlase kihina rauaviile. Magnetväljaga kokkupuutel saepuru magnetiseerub – igaühel neist on põhja- ja lõunapoolus. Vastaspoolused kipuvad üksteisele lähemale nihkuma, kuid seda takistab saepuru hõõrdumine paberile. Kui koputate paberit sõrmega, siis hõõrdumine väheneb ja viilud tõmbuvad üksteise külge, moodustades magnetvälja jooni kujutavaid kette.

Peal riis. 3 näitab saepuru ja väikeste magnetnoolte asukohta otsemagneti väljas, mis näitab magnetvälja jõujoonte suunda. Seda suunda peetakse magnetnõela põhjapooluse suunaks.

Oerstedi kogemus. Voolu magnetväli

19. sajandi alguses. Taani teadlane Ørsted avastades tegi olulise avastuse elektrivoolu toime püsimagnetitele . Ta asetas pika traadi magnetnõela lähedusse. Kui vool juhiti läbi juhtme, pöörles nool, püüdes end sellega risti asetada ( riis. 4 ). Seda võib seletada magnetvälja tekkimisega juhi ümber.

Voolu kandva sirge juhi tekitatud magnetvälja jooned on kontsentrilised ringid, mis asuvad sellega risti asetseval tasapinnal ja mille keskpunktid on punktis, mida vool läbib ( riis. 5 ). Joonte suund määratakse õige kruvireegliga:

Kui kruvi pöörata väljajoonte suunas, liigub see juhis oleva voolu suunas .

Magnetvälja tugevusomadus on magnetinduktsiooni vektor B . Igas punktis on see suunatud tangentsiaalselt väljajoonele. Elektrivälja jõujooned algavad positiivsetel ja lõpevad negatiivsetel ning selles väljas laengule mõjuv jõud on suunatud igas punktis joonele tangentsiaalselt. Erinevalt elektriväljast on magnetvälja jooned suletud, mis on tingitud "magnetlaengute" puudumisest looduses.

Voolu magnetväli ei erine põhimõtteliselt püsimagneti tekitatavast väljast. Selles mõttes on lamemagneti analoogiks pikk solenoid - traadi mähis, mille pikkus on oluliselt suurem selle läbimõõdust. Tema loodud magnetvälja joonte skeem, näidatud joonisel riis. 6 , on sarnane lameda magnetiga ( riis. 3 ). Ringid tähistavad solenoidi mähise moodustava traadi ristlõikeid. Läbi juhtme vaatlejast eemale voolavad voolud on tähistatud ristidega ja vastupidises suunas - vaatleja poole - voolud on tähistatud punktidega. Samad tähised on aktsepteeritud magnetvälja joonte puhul, kui need on joonestustasandiga risti ( riis. 7 a, b).

Voolu suund solenoidmähises ja selle sees olevate magnetvälja joonte suund on samuti seotud parema kruvi reegliga, mis antud juhul on sõnastatud järgmiselt:

Kui vaadata mööda solenoidi telge, siis päripäeva liikuv vool tekitab selles magnetvälja, mille suund langeb kokku parempoolse kruvi liikumissuunaga ( riis. 8 )

Selle reegli põhjal on lihtne mõista, et joonisel näidatud solenoid riis. 6 , põhjapoolus on selle parem ots ja lõunapoolus vasak.

Magnetväli solenoidi sees on ühtlane - magnetilise induktsiooni vektoril on seal konstantne väärtus (B = const). Selles suhtes sarnaneb solenoid paralleelse plaatkondensaatoriga, mille sees tekib ühtlane elektriväli.

Voolu juhtivale juhile magnetväljas mõjuv jõud

Katseliselt tehti kindlaks, et magnetväljas voolu juhtivale juhile mõjub jõud. Ühtlases väljas mõjub väljavektoriga B risti paiknev sirge juht pikkusega l, mille kaudu voolab vool I, jõudu: F = I l B .

Jõu suund määratakse vasaku käe reegel:

Kui vasaku käe neli väljasirutatud sõrme on asetatud juhi voolu suunas ja peopesa on vektoriga B risti, näitab sirutatud pöial juhile mõjuva jõu suunda. (riis. 9 ).

Tuleb märkida, et magnetväljas vooluga juhile mõjuv jõud ei ole suunatud tema jõujoontele tangentsiaalselt, nagu elektrijõud, vaid nendega risti. Mööda jõujoont paiknevat juhti magnetjõud ei mõjuta.

Võrrand F = IlB võimaldab anda magnetvälja induktsiooni kvantitatiivse karakteristiku.

Suhtumine ei sõltu juhi omadustest ja iseloomustab magnetvälja ennast.

Magnetilise induktsiooni vektori B suurus on arvuliselt võrdne sellega risti paiknevale ühikupikkusele juhile mõjuva jõuga, mida läbib üheamprine vool.

SI-süsteemis on magnetvälja induktsiooni ühikuks tesla (T):

Magnetväli. Tabelid, diagrammid, valemid

(Magnettide interaktsioon, Oerstedi eksperiment, magnetinduktsiooni vektor, vektori suund, superpositsiooniprintsiip. Magnetväljade graafiline kujutamine, magnetinduktsiooni jooned. Magnetvoog, väljale iseloomulik energia. Magnetjõud, Amperjõud, Lorentzi jõud. Laetud osakeste liikumine magnetväljas. Aine magnetilised omadused, Ampere'i hüpotees)