Исто така види: Портал:Физика

Може да се создаде магнетно поле струја на наелектризирани честичкии/или магнетни моменти електрониВ атоми(и магнетни моменти на други честички, иако во значително помала мера) ( постојани магнети).

Покрај тоа, таа се појавува во присуство на временски варира електрично поле.

Главната јачина карактеристика на магнетното поле е вектор на магнетна индукција (вектор на индукција на магнетно поле). Од математичка гледна точка - векторско поле, дефинирање и специфицирање на физичкиот концепт на магнетно поле. Честопати, за краткост, векторот на магнетна индукција едноставно се нарекува магнетно поле (иако ова веројатно не е најстрогата употреба на терминот).

Друга основна карактеристика на магнетното поле (алтернатива на магнетната индукција и тесно меѓусебно поврзана со неа, речиси еднаква на него по физичка вредност) е векторски потенцијал .

Магнетното поле може да се нарече посебен вид материја, преку која се јавува интеракција помеѓу подвижните наелектризирани честички или тела кои имаат магнетен момент.

Магнетните полиња се неопходна (во контекст) последица на постоењето на електрични полиња.

• Од гледна точка на теоријата на квантното поле, магнетната интеракција е посебен случај електромагнетна интеракцијаносена од фундаменталната безмаса бозон - фотон(честичка што може да се претстави како квантно возбудување на електромагнетно поле), често (на пример, во сите случаи на статични полиња) - виртуелно.

Извори на магнетно поле

Се создава (генерира) магнетно поле. струја на наелектризирани честички, или временски варира електрично поле, или сопствените магнетни моменти на честичките (последниве, заради униформност на сликата, може формално да се сведат на електрични струи).

Пресметка

Во едноставни случаи, магнетното поле на проводник со струја (вклучувајќи го и случајот на струја распределена произволно преку волумен или простор) може да се најде од Законот Биот-Саварт-Лапласили теореми за циркулација(ака - Амперовиот закон). Во принцип, овој метод е ограничен на случајот (приближување) магнетостатика- односно случај на константни (ако зборуваме за строга применливост) или подобро кажано полека менување (ако зборуваме за приближна примена) магнетни и електрични полиња.

Во посложени ситуации се бара како решение Максвелови равенки.

Манифестација на магнетно поле

Магнетното поле се манифестира во ефектот на магнетните моменти на честичките и телата, на подвижните наелектризирани честички (или спроводниците што носат струја). Силата што делува на електрично наелектризираната честичка која се движи во магнетно поле се нарекува Лоренцова сила, која секогаш е насочена нормално на векторите vИ Б. Тоа е пропорционално наплаќаатчестички q, компонента за брзина v, нормално на насоката на векторот на магнетното поле Б, и големината на индукцијата на магнетното поле Б. Во SI единици Лоренцова силасе изразува вака:

во системот за единици GHS:

каде што означуваат квадратни загради векторски производ.

Исто така (поради дејството на Лоренцовата сила на наелектризираните честички кои се движат по проводник), магнетното поле делува на проводникСо електричен шок. Силата што делува на проводникот што носи струја се нарекува Амперска сила. Оваа сила се состои од силите кои делуваат на поединечни полнежи кои се движат внатре во проводникот.

Интеракција на два магнети

Една од најчестите манифестации на магнетно поле во секојдневниот живот е интеракцијата на две магнети: Како што половите одбиваат, така и спротивните полови се привлекуваат. Примамливо е да се опише интеракцијата помеѓу магнетите како интеракција помеѓу два монополи, и од формална гледна точка, оваа идеја е сосема остварлива и често многу погодна, а со тоа и практично корисна (во пресметките); сепак, деталната анализа покажува дека тоа всушност не е целосно точен опис на феноменот (најочигледното прашање што не може да се објасни во рамките на таков модел е прашањето зошто монополите никогаш не можат да се разделат, односно зошто експериментот покажува дека не изолирано, телото всушност нема магнетно полнење, покрај тоа, слабоста на моделот е што не е применлив за магнетното поле создадено од макроскопска струја, и затоа, ако не се смета како чисто формална техника, тоа води само; до компликација на теоријата во фундаментална смисла).

Би било поправилно да се каже тоа магнетен дипол, сместена во нерамномерно поле, дејствува сила која има тенденција да го ротира така што магнетниот момент на диполот е порамнет со магнетното поле. Но, ниту еден магнет не ја искусува (вкупната) сила што ја врши еднообразно магнетно поле. Силата што дејствува на магнетен диполсо магнетен момент мизразено со формулата:

Силата што делува на магнет (кој не е дипол од една точка) од нерамномерно магнетно поле може да се определи со собирање на сите сили (определени со оваа формула) што делуваат на елементарните диполи што го сочинуваат магнетот.

Сепак, можен е пристап што ја намалува интеракцијата на магнетите до амперовата сила, а самата формула погоре за силата што делува на магнетниот дипол, исто така, може да се добие врз основа на силата на Ампер.

Феноменот на електромагнетна индукција

Векторско поле Хмерено во амперина метар(A/m) во системот SIи во ОерштедахВ GHS. Оерстедите и Гаусите се идентични величини, нивната поделба е чисто терминолошка.

Енергија на магнетно поле

Зголемувањето на густината на енергијата на магнетното поле е еднакво на:

Х - јачина на магнетно поле , Б - магнетна индукција

Во линеарното тензорско приближување магнетна пропустливостЕте го тензор(да го означиме) и множењето вектор со него е множење на тензорот (матрица):

или во компоненти.

Густината на енергијата во ова приближување е еднаква на:

- тензорски компоненти магнетна пропустливост, е тензор што може да се претстави со матрица, обратноматрица на тензорот на магнетна пропустливост, - магнетна константа

При изборот на координатни оски што се совпаѓаат со главните оски на тензорот за магнетна пропустливост, формулите во компонентите се поедноставени:

- дијагонални компоненти на тензорот на магнетна пропустливост во сопствените оски (преостанатите компоненти во овие посебни координати - и само во нив! - се еднакви на нула).

Во изотропен линеарен магнет:

- роднина магнетна пропустливост

Во вакуум и:

Енергијата на магнетното поле во индукторот може да се најде со помош на формулата:

F - магнетен тек, I - струја, L - индуктивностсерпентина или свртете со струја.

Магнетни својства на супстанциите

Од фундаментална гледна точка, како што е наведено погоре, магнетното поле може да се создаде (и затоа - во контекст на овој став - ослабено или зајакнато) со наизменично електрично поле, електрични струи во форма на струи на наелектризирани честички или магнетни моменти на честички.

Специфичната микроскопска структура и својства на различни супстанции (како и нивните мешавини, легури, состојби на агрегација, кристални модификации итн.) доведуваат до фактот дека на макроскопско ниво тие можат да се однесуваат сосема поинаку под влијание на надворешно магнетно поле. (особено, слабеење или подобрување до различен степен).

Во овој поглед, супстанциите (и општо опкружувањето) во однос на нивните магнетни својства се поделени во следните главни групи:

• Антиферомагнети- супстанции во кои е основан антиферомагнетнисо цел магнетни моменти атомиили јони: магнетните моменти на супстанциите се насочени спротивно и се еднакви по јачина.
• Дијамагнети- супстанции кои се магнетизираат против насоката на надворешното магнетно поле.
• Парамагнети- супстанции кои се магнетизираат во надворешно магнетно поле во правец на надворешното магнетно поле.
• Феромагнети- супстанции во кои, под одредена критична температура (точка Кири), е воспоставен долг дострел феромагнетен ред на магнетни моменти
• Феримагнети- материјали во кои магнетните моменти на супстанцијата се насочени спротивно и не се еднакви по јачина.
• Групите на супстанции наведени погоре главно вклучуваат обични цврсти или (некои) течни супстанции, како и гасови. Интеракцијата со магнетното поле е значително различна суперпроводнициИ плазма.

Токи Фуко

Фуко струи (вртливи струи) - затворени електрични струиво масивна проводник, кои произлегуваат од промена на проникнувањето магнетен тек. Тие се индукциски струи, формиран во спроводливо тело или како резултат на промена на времето на магнетното поле во кое се наоѓа, или како резултат на движење на тело во магнетно поле, што доведува до промена на магнетниот тек низ телото или кој било дел од него. Според Правилото на Ленц, магнетното поле на струите на Фуко е насочено така што да се спротивстави на промената на магнетниот флукс што ги индуцира овие струи.

Историја на развојот на идеи за магнетното поле

Иако магнетите и магнетизмот биле познати многу порано, проучувањето на магнетното поле започнало во 1269 година, кога францускиот научник Питер Перегрин (Витезот Пјер од Мерикур) го означил магнетното поле на површината на сферичниот магнет користејќи челични игли и утврдил дека добиеното линиите на магнетното поле се пресекле на две точки, кои тој ги нарекол „полови“ по аналогија со половите на Земјата. Речиси три века подоцна, Вилијам Гилберт Колчестерја искористи работата на Питер Перегрин и за прв пат дефинитивно изјави дека самата Земја е магнет. Објавено во 1600 година, делото на Гилберт „Де Магнет“, ги постави темелите на магнетизмот како наука.

Три откритија по ред ја предизвикаа оваа „основа на магнетизмот“. Прво, во 1819 г Ханс Кристијан Оерстедоткриле дека електричната струја создава магнетно поле околу себе. Потоа, во 1820 г. Андре-Мари Амперпокажа дека паралелните жици кои носат струја во иста насока се привлекуваат едни со други. Конечно, Жан Батист БиоИ Феликс Савардво 1820 година откриле закон наречен Законот Биот-Саварт-Лаплас, што точно го предвиде магнетното поле околу која било жица под напон.

Проширувајќи ги овие експерименти, Ампер го објавил својот успешен модел на магнетизам во 1825 година. Во него, тој ја покажа еквивалентноста на електричната струја во магнети, а наместо диполите на магнетните полнежи на моделот Поасон, ја предложи идејата дека магнетизмот е поврзан со постојано течени струјни јамки. Оваа идеја објасни зошто магнетното полнење не може да се изолира. Покрај тоа, Ампер извади закон именуван по него, кој, како и законот Биот-Саварт-Лаплас, правилно го опиша магнетното поле создадено од директна струја, а исто така беше воведен теорема за циркулација на магнетно поле. Исто така, во ова дело, Ампер го измислил терминот „електродинамика“ за да ја опише врската помеѓу електричната енергија и магнетизмот.

Иако силата на магнетното поле на движечкиот електричен полнеж имплицирана во законот на Ампер не беше експлицитно наведена, во 1892 г. Хендрик Лоренцго извел од Максвеловите равенки. Во исто време, класичната теорија на електродинамиката беше во основа завршена.

Дваесеттиот век ги прошири погледите на електродинамиката, благодарение на појавата на теоријата на релативност и квантната механика. Алберт Ајнштајнво неговиот труд од 1905 година, кој ја воспостави неговата теорија на релативност, покажа дека електричните и магнетните полиња се дел од истиот феномен, разгледувани во различни рамки на референца. (Види проблем со подвижниот магнет и проводник - мисловен експеримент, што на крајот му помогна на Ајнштајн да се развие специјална теорија на релативност). Конечно, квантна механикабеше комбиниран со електродинамиката за да се формира квантна електродинамика(QED).

исто така види

• Визуелизатор на магнетни филмови

Белешки

1. TSB. 1973 година, „Советска енциклопедија“.
2. Во одредени случаи, магнетното поле може да постои во отсуство на електрично поле, но генерално кажано, магнетното поле е длабоко меѓусебно поврзано со електричното, и динамички (заемно генерирање на променливи од електричното и магнетното поле едно со друго) , и во смисла дека при преминот кон нов референтен систем, магнетното поле и електричното поле се изразуваат едно преку друго, односно општо земено не можат безусловно да се разделат.
3. Јаворски Б. М., Детлаф А. А.Прирачник за физика: 2. изд., ревидиран. - М.: Науката, Главна редакција на физичко-математичката литература, 1985, - 512 стр.
4. ВО SIмагнетната индукција се мери во Тесла(Т), во системот GHSВ гаус.
5. Точно одговара во системот на единици GHS, В SI- се разликуваат со константен коефициент, што, се разбира, не го менува фактот за нивниот практичен физички идентитет.
6. Најважната и очигледна разлика овде е тоа што силата што делува на подвижна честичка (или на магнетен дипол) се пресметува прецизно преку, а не преку . Секој друг физички правилен и значаен метод на мерење, исто така, ќе овозможи прецизно мерење, иако за формални пресметки понекогаш се покажува дека е попогодно - што, всушност, е поентата на воведувањето на оваа помошна количина (инаку би се работело без неа севкупно, користејќи само
7. Меѓутоа, мора добро да разбереме дека голем број основни својства на оваа „материја“ фундаментално се разликуваат од својствата на тој обичен тип на „материја“, што може да се означи со терминот „супстанција“.
8. Цм. Амперова теорема.
9. За еднообразно поле, овој израз дава нулта сила, бидејќи сите деривати се еднакви на нула Бпо координати.
10. Сивукин Д.В. Курс по општа физика. - Ед. 4-ти, стереотипно. - М.: Физматлит; Издавачка куќа МИПТ, 2004. - Т. III. Електрична енергија. - 656 с. - ISBN 5-9221-0227-3 ; ISBN 5-89155-086-5.

Ајде да разбереме заедно што е магнетно поле. На крајот на краиштата, многу луѓе живеат на ова поле цел живот и не ни размислуваат за тоа. Време е да се поправи!

Магнетно поле

Магнетно поле- посебен вид материја. Се манифестира во дејството на подвижните електрични полнежи и тела кои имаат свој магнетен момент (постојани магнети).

Важно: магнетното поле не влијае на стационарни полнежи! Магнетно поле се создава и со движење на електрични полнежи, или со временски променливо електрично поле или со магнетни моменти на електроните во атомите. Односно, секоја жица низ која тече струја, исто така станува магнет!

Тело кое има свое магнетно поле.

Магнетот има столбови наречени север и југ. Ознаките „север“ и „југ“ се дадени само за погодност (како „плус“ и „минус“ во електричната енергија).

Магнетното поле е претставено со магнетни далноводи. Линиите на сила се континуирани и затворени, а нивната насока секогаш се совпаѓа со насоката на дејствување на силите на полето. Ако металните струготини се расфрлаат околу постојан магнет, металните честички ќе покажат јасна слика за линиите на магнетното поле кои излегуваат од северниот пол и влегуваат во јужниот пол. Графичка карактеристика на магнетно поле - линии на сила.

Карактеристики на магнетното поле

Главните карактеристики на магнетното поле се магнетна индукција, магнетен текИ магнетна пропустливост. Но, ајде да разговараме за сè по ред.

Веднаш да забележиме дека сите мерни единици се дадени во системот SI.

Магнетна индукција Б – векторска физичка величина, која е главната сила карактеристика на магнетното поле. Означено со буквата Б . Единица за мерење на магнетна индукција - Тесла (Т).

Магнетната индукција покажува колку е силно полето со одредување на силата што ја врши врз полнежот. Оваа сила се нарекува Лоренцова сила.

Еве q - наплата, v - неговата брзина во магнетно поле, Б - индукција, Ф - Лоренцова сила со која полето делува на полнежот.

Ф- физичка количина еднаква на производот на магнетната индукција од областа на колото и косинусот помеѓу индукцискиот вектор и нормалата на рамнината на колото низ која минува флуксот. Магнетниот флукс е скаларна карактеристика на магнетното поле.

Можеме да кажеме дека магнетниот флукс го карактеризира бројот на линии на магнетна индукција што продираат во единица површина. Магнетниот флукс се мери во Веберах (ВБ).

Магнетна пропустливост– коефициент кој ги одредува магнетните својства на медиумот. Еден од параметрите од кој зависи магнетната индукција на полето е магнетната пропустливост.

Нашата планета е огромен магнет неколку милијарди години. Индукцијата на магнетното поле на Земјата варира во зависност од координатите. На екваторот е приближно 3,1 пати по 10 до минус петтата сила на Тесла. Покрај тоа, постојат магнетни аномалии каде што вредноста и насоката на полето значително се разликуваат од соседните области. Некои од најголемите магнетни аномалии на планетата - КурскИ Бразилски магнетни аномалии.

Потеклото на магнетното поле на Земјата сè уште останува мистерија за научниците. Се претпоставува дека изворот на полето е течното метално јадро на Земјата. Јадрото се движи, што значи дека се движи стопената легура на железо-никел, а движењето на наелектризираните честички е електричната струја што го генерира магнетното поле. Проблемот е што оваа теорија ( геодинамо) не објаснува како полето се одржува стабилно.

Земјата е огромен магнетен дипол.Магнетните полови не се совпаѓаат со географските, иако се во непосредна близина. Покрај тоа, магнетните полови на Земјата се движат. Нивното поместување е забележано од 1885 година. На пример, во текот на изминатите сто години, магнетниот пол на јужната хемисфера се помести речиси 900 километри и сега се наоѓа во јужниот океан. Полот на арктичката хемисфера се движи низ Арктичкиот океан кон источносибирската магнетна аномалија, неговата брзина на движење (според податоците од 2004 година) била околу 60 километри годишно. Сега има забрзување на движењето на половите - во просек брзината расте за 3 километри годишно.

Кое е значењето на магнетното поле на Земјата за нас?Пред сè, магнетното поле на Земјата ја штити планетата од космичките зраци и сончевиот ветер. Наелектризираните честички од длабоката вселена не паѓаат директно на земјата, туку се отклонуваат од џиновски магнет и се движат по неговите линии на сила. Така, сите живи суштества се заштитени од штетното зрачење.

Во текот на историјата на Земјата се случиле неколку настани. инверзии(промени) на магнетни полови. Инверзија на пол- ова е кога ги менуваат местата. Последен пат овој феномен се случил пред околу 800 илјади години, а вкупно имало повеќе од 400 геомагнетни инверзии во историјата на Земјата Некои научници веруваат дека, со оглед на забележаното забрзување на движењето на магнетните полови, следниот пол. инверзија треба да се очекува во следните неколку илјади години.

За среќа, во нашиот век сè уште не се очекува промена на полот. Ова значи дека можете да размислувате за пријатни работи и да уживате во животот во старото добро постојано поле на Земјата, имајќи ги предвид основните својства и карактеристики на магнетното поле. И за да можете да го направите ова, тука се и нашите автори, на кои можете самоуверено да им доверите дел од образовните неволји! и други видови на работа што можете да ги нарачате користејќи ја врската.

Изворите на магнетното поле се се движат електрични полнежи (струи) . Магнетното поле се појавува во просторот што ги опкружува проводниците што носат струја, исто како што се појавува електрично поле во просторот околу неподвижните електрични полнежи. Магнетното поле на постојаните магнети се создава и од електрични микроструи кои циркулираат внатре во молекулите на супстанцијата (хипотеза на Ампер).

За да се опише магнетното поле, неопходно е да се воведе сила карактеристична за полето, слична на векторот тензииелектрично поле. Оваа карактеристика е вектор на магнетна индукцијаВекторот за магнетна индукција ги одредува силите што делуваат на струите или подвижните полнежи во магнетното поле.
Позитивната насока на векторот се зема како насока од јужниот пол S кон северниот пол N на магнетната игла, која е слободно поставена во магнетното поле. Така, со испитување на магнетното поле создадено од струја или постојан магнет со помош на мала магнетна игла, можно е во секоја точка во вселената

Со цел квантитативно да се опише магнетното поле, неопходно е да се наведе метод за одредување не само
насока на векторот но и неговиот модул Модулот на векторот на магнетна индукција е еднаков на односот на максималната вредност
Амперска сила што дејствува на правилен проводник со струја, до сегашната јачина Јасво спроводникот и неговата должина Δ л :

Амперската сила е насочена нормално на векторот на магнетната индукција и насоката на струјата што тече низ проводникот. За да се одреди насоката на амперската сила обично се користи правило на левата рака: ако ја поставите левата рака така што индукционите линии ќе влезат во дланката, а испружените прсти се насочени долж струјата, тогаш киднапираниот палец ќе ја означи насоката на силата што дејствува на проводникот.

Меѓупланетарно магнетно поле

Ако меѓупланетарниот простор е вакуум, тогаш единствените магнетни полиња во него би можеле да бидат само полињата на Сонцето и планетите, како и поле со галактички потекло што се протега по спиралните гранки на нашата Галаксија. Во овој случај, полињата на Сонцето и планетите во меѓупланетарниот простор би биле исклучително слаби.
Всушност, меѓупланетарниот простор не е вакуум, туку е исполнет со јонизиран гас што го испушта Сонцето (сончев ветер). Концентрацијата на овој гас е 1-10 cm -3, типичните брзини се помеѓу 300 и 800 km/s, температурата е блиску до 10 5 K (се потсетиме дека температурата на короната е 2×10 6 K).
сончев ветер– одлив на плазма од сончевата корона во меѓупланетарниот простор. На ниво на орбитата на Земјата, просечната брзина на честичките на сончевиот ветер (протони и електрони) е околу 400 km/s, бројот на честички е неколку десетици на 1 cm 3.

Англискиот научник Вилијам Гилберт, дворскиот лекар на кралицата Елизабета, беше првиот што во 1600 година покажа дека Земјата е магнет, чија оска не се совпаѓа со оската на ротација на Земјата. Следствено, околу Земјата, како и околу секој магнет, постои магнетно поле. Во 1635 година, Гелибранд открил дека магнетното поле на Земјата полека се менува, а Едмунд Хали го направил првото магнетно истражување на океаните во светот и ги создал првите магнетни карти во светот (1702 година). Во 1835 година, Гаус извршил сферична хармонична анализа на магнетното поле на Земјата. Тој ја создаде првата магнетна опсерваторија во светот во Гетинген.

Неколку зборови за магнетните картички. Типично, на секои 5 години, распределбата на магнетното поле на површината на Земјата е претставена со магнетни карти од три или повеќе магнетни елементи. На секоја од овие карти се нацртани изолинии по кои даден елемент има константна вредност. Линиите со еднаква деклинација D се нарекуваат изогони, наклоните I се нарекуваат изоклинини, а величините со вкупна јачина B се нарекуваат изодинамички линии или изодини. Изомагнетните линии на елементите H, Z, X и Y се нарекуваат изолинии на хоризонталните, вертикалните, северните или источните компоненти, соодветно.

Да се ​​вратиме на цртежот. Покажува круг со аголен радиус од 90° - d, кој ја опишува положбата на Сонцето на површината на земјата. Големиот кружен лак извлечен низ точката P и геомагнетниот пол Б ја пресекува оваа кружница во точките H'n и H'm, што ја означуваат положбата на Сонцето, соодветно, во моментите на геомагнетното пладне и геомагнетната полноќ на точката P. моментите зависат од географската ширина на точката P. Позиции Сонцето на локално точно пладне и полноќ се означени со точките H n и H m, соодветно. Кога d е позитивен (лето на северната хемисфера), тогаш утринската половина од геомагнетниот ден не е еднаква на вечерта. На големи географски широчини, геомагнетното време може да биде многу различно од вистинското или средното време во поголемиот дел од денот.
Зборувајќи за времето и координатните системи, ајде да зборуваме и за земање предвид на ексцентричноста на магнетниот дипол. Ексцентричниот дипол полека се движи кон надвор (север и запад) од 1836 година. Дали ја преминал екваторијалната рамнина? околу 1862 година. Неговата радијална траекторија се наоѓа во областа на островот Гилберт во Тихиот Океан

ЕФЕКТ НА МАГНЕТНО ПОЛЕ НА ТЕКОЈАТА

Во секој сектор, брзината на сончевиот ветер и густината на честичките варираат систематски. Набљудувањата на ракетите покажуваат дека двата параметри нагло се зголемуваат на границата на секторот. На крајот на вториот ден по поминувањето на границата на секторот, густината многу брзо, а потоа, по два или три дена, полека почнува да се зголемува. Брзината на сончевиот ветер полека се намалува вториот или третиот ден откако ќе го достигне својот врв. Структурата на секторот и забележаните варијации во брзината и густината се тесно поврзани со магнетосферските нарушувања. Структурата на секторот е доста стабилна, така што целата структура на потокот ротира со Сонцето најмалку неколку соларни вртежи, поминувајќи над Земјата приближно на секои 27 дена.