Dobar dan, danas ćete saznati šta je magnetno polje i odakle dolazi.

Svaka osoba na planeti barem jednom, ali zadržana magnet u ruci. Počevši od suvenir magneta za frižider, ili radnih magneta za sakupljanje željeznog polena i još mnogo toga. Kao dijete, to je bila smiješna igračka koja se lijepila za black metal, ali ne i za druge metale. Dakle, u čemu je tajna magneta i njegova magnetsko polje.

Šta je magnetno polje

U kom trenutku magnet počinje da privlači sebe? Oko svakog magneta postoji magnetsko polje, padajući u koje, predmeti počinju da ga privlače. Veličina takvog polja može varirati ovisno o veličini magneta i njegovim vlastitim svojstvima.

pojam Wikipedije:

Magnetno polje - polje sile koje djeluje na pokretne električne naboje i na tijela s magnetskim momentom, bez obzira na stanje njihovog kretanja, magnetska komponenta elektromagnetnog polja.

Odakle dolazi magnetsko polje

Magnetno polje može biti stvoreno strujom nabijenih čestica ili magnetnim momentima elektrona u atomima, kao i magnetnim momentima drugih čestica, iako u znatno manjoj mjeri.

Manifestacija magnetnog polja

Magnetno polje se manifestira u djelovanju na magnetne momente čestica i tijela, na pokretne nabijene čestice ili provodnike sa . Sila koja djeluje na električno nabijenu česticu koja se kreće u magnetskom polju je nazvana Lorentzova sila, koja je uvijek usmjerena okomito na vektore v i B. Proporcionalna je naboju čestice q, komponenti brzine v, okomitoj na smjer vektora magnetskog polja B, i veličini indukcije magnetskog polja B.

Koji objekti imaju magnetno polje

Često ne razmišljamo o tome, ali mnogi (ako ne i svi) objekti oko nas su magneti. Navikli smo da je magnet kamenčić sa izraženom silom privlačenja prema sebi, ali zapravo gotovo sve ima privlačnu silu, samo je mnogo manja. Uzmimo barem našu planetu - mi ne letimo u svemir, iako se ničim ne držimo za površinu. Zemljino polje je mnogo slabije od polja šljunčanog magneta, pa nas zadržava samo zbog svoje ogromne veličine - ako ste ikada vidjeli ljude kako hodaju po Mjesecu (koji je četiri puta manji u prečniku), jasno ćete shvatite o čemu pričamo. Privlačnost Zemlje je uglavnom zasnovana na metalnim komponentama.Njena kora i jezgro - imaju snažno magnetno polje. Možda ste čuli da u blizini velikih nalazišta željezne rude kompasi prestaju pokazivati ​​pravi smjer prema sjeveru - to je zato što se princip kompasa zasniva na interakciji magnetnih polja, a željezna ruda privlači svoju iglu.

Magnetno polje to je materija koja nastaje oko izvora električne struje, kao i oko permanentnih magneta. U svemiru se magnetsko polje prikazuje kao kombinacija sila koje mogu utjecati na magnetizirana tijela. Ova akcija se objašnjava prisustvom pokretačkih pražnjenja na molekularnom nivou.

Magnetno polje se formira samo oko električnih naboja koji su u pokretu. Zato su magnetsko i električno polje integralno i zajedno formiraju elektromagnetno polje. Komponente magnetskog polja su međusobno povezane i djeluju jedna na drugu, mijenjajući svoja svojstva.

Svojstva magnetnog polja:
1. Magnetno polje nastaje pod uticajem pokretanja naelektrisanja električne struje.
2. U bilo kojoj svojoj tački, magnetsko polje karakterizira vektor fizičke veličine tzv magnetna indukcija, što je karakteristika sile magnetnog polja.
3. Magnetno polje može uticati samo na magnete, provodne provodnike i pokretna naelektrisanja.
4. Magnetno polje može biti konstantnog i promjenjivog tipa
5. Magnetno polje se mjeri samo posebnim uređajima i ne može se percipirati ljudskim osjetilima.
6. Magnetno polje je elektrodinamičko, jer nastaje samo tokom kretanja naelektrisanih čestica i utiče samo na naelektrisanja koja su u pokretu.
7. Nabijene čestice se kreću duž okomite putanje.

Veličina magnetnog polja ovisi o brzini promjene magnetnog polja. Prema tome, postoje dvije vrste magnetnog polja: dinamičko magnetno polje i gravitaciono magnetno polje. Gravitaciono magnetno polje nastaje samo u blizini elementarnih čestica i formira se u zavisnosti od strukturnih karakteristika ovih čestica.

Magnetski trenutak nastaje kada magnetsko polje djeluje na provodljivi okvir. Drugim riječima, magnetni moment je vektor koji se nalazi na liniji koja ide okomito na okvir.

Magnetno polje se može prikazati grafički koristeći magnetne linije sile. Ove linije su povučene u takvom smjeru da se smjer sila polja poklapa sa smjerom same linije polja. Linije magnetnog polja su kontinuirane i zatvorene u isto vrijeme.

Smjer magnetskog polja određuje se pomoću magnetske igle. Linije sile određuju i polaritet magneta, kraj sa izlazom iz linija sile je sjeverni pol, a kraj sa ulazom ovih linija je južni pol.

Vrlo je zgodno vizualno procijeniti magnetsko polje koristeći obične željezne strugotine i komad papira.
Ako stavimo list papira na trajni magnet, a odozgo posipamo piljevinu, tada će se čestice željeza poredati prema linijama magnetnog polja.

Smjer linija sile za provodnik je prikladno određen poznatim pravilo gimleta ili pravilo desne ruke. Ako rukom uhvatimo provodnik tako da palac gleda u smjeru struje (od minusa do plusa), tada će nam 4 preostala prsta pokazati smjer linija magnetskog polja.

A smjer Lorentzove sile - sila kojom magnetsko polje djeluje na nabijenu česticu ili provodnik strujom, prema pravilo leve ruke.
Ako lijevu ruku stavimo u magnetsko polje tako da 4 prsta gledaju u smjeru struje u provodniku, a linije sile ulaze u dlan, tada će palac pokazati smjer Lorentzove sile, sile koja djeluje na provodnik postavljen u magnetsko polje.

To je otprilike to. Svakako postavite sva pitanja u komentarima.

Magnetno polje je poseban oblik materije koji stvaraju magneti, provodnici sa strujom (pokreću naelektrisane čestice) i koji se može detektovati interakcijom magneta, provodnika sa strujom (pokreću naelektrisane čestice).

Oerstedovo iskustvo

Prvi eksperimenti (izvedeni 1820. godine), koji su pokazali da postoji duboka veza između električnih i magnetskih fenomena, bili su eksperimenti danskog fizičara H. Oersteda.

Magnetna igla koja se nalazi u blizini vodiča rotira se pod određenim kutom kada se struja uključi u vodič. Kada se krug otvori, strelica se vraća u prvobitni položaj.

Iz iskustva G. Oersteda proizlazi da oko ovog provodnika postoji magnetsko polje.

Amper iskustvo
Dva paralelna vodiča, kroz koja teče električna struja, međusobno djeluju: privlače se ako su struje u istom smjeru, a odbijaju se ako su struje u suprotnom smjeru. To je zbog interakcije magnetnih polja koja nastaju oko vodiča.

Svojstva magnetnog polja

1. Materijalno, tj. postoji nezavisno od nas i našeg znanja o tome.

2. Kreirani od magneta, provodnika sa strujom (pokreću nabijene čestice)

3. Detektovano interakcijom magneta, provodnika sa strujom (pokretne nabijene čestice)

4. Djeluje na magnete, provodnike strujom (pokreću nabijene čestice) određenom silom

5. U prirodi nema magnetnih naboja. Ne možete razdvojiti sjeverni i južni pol i dobiti tijelo sa jednim polom.

6. Razlog zašto tijela imaju magnetna svojstva otkrio je francuski naučnik Amper. Amper je iznio zaključak da su magnetska svojstva bilo kojeg tijela određena zatvorenim električnim strujama unutar njega.

Ove struje predstavljaju kretanje elektrona po orbitama u atomu.

Ako su ravni u kojima te struje kruže nasumično smještene jedna u odnosu na drugu zbog toplinskog kretanja molekula koji čine tijelo, tada su njihove interakcije međusobno kompenzirane i tijelo ne pokazuje nikakva magnetska svojstva.

I obrnuto: ako su ravni u kojima se rotiraju elektroni paralelne jedna s drugom i smjerovi normala na ove ravnine se poklapaju, tada takve tvari pojačavaju vanjsko magnetsko polje.

7. Magnetne sile djeluju u magnetskom polju u određenim smjerovima, koji se nazivaju magnetne linije sila. Uz njihovu pomoć možete jednostavno i jasno prikazati magnetsko polje u određenom slučaju.

Da bismo što preciznije prikazali magnetno polje, dogovorili smo se da na onim mestima gde je polje jače prikažemo gušće smeštene linije sile, tj. bliže jedno drugom. I obrnuto, na mjestima gdje je polje slabije, linije polja se prikazuju u manjem broju, tj. rjeđe locirani.

8. Magnetno polje karakteriše vektor magnetne indukcije.

Vektor magnetske indukcije je vektorska veličina koja karakteriše magnetsko polje.

Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom sjevernog pola slobodne magnetne igle u datoj tački.

Smjer vektora indukcije polja i jačina struje I povezani su "pravilom desnog vijka (gimlet)":

ako zavrtite gimlet u smjeru struje u vodiču, tada će se smjer brzine kretanja kraja njegove ručke u datoj točki poklopiti sa smjerom vektora magnetske indukcije u ovoj točki.

/ magnetno polje

Predmet: Magnetno polje

Pripremio: Baigarashev D.M.

Provjerio: Gabdullina A.T.

Magnetno polje

Ako su dva paralelna vodiča spojena na izvor struje tako da kroz njih prolazi električna struja, tada se, ovisno o smjeru struje u njima, vodiči odbijaju ili privlače.

Objašnjenje ovog fenomena moguće je sa stanovišta pojave oko provodnika posebne vrste materije - magnetnog polja.

Sile s kojima provodnici sa strujom međusobno djeluju nazivaju se magnetna.

Magnetno polje- ovo je posebna vrsta materije, čija je specifičnost djelovanje na pokretni električni naboj, provodnike sa strujom, tijela s magnetskim momentom, sa silom koja ovisi o vektoru brzine naboja, smjeru jačine struje u provodnika i na smjeru magnetskog momenta tijela.

Istorija magnetizma seže do antičkih vremena, do drevnih civilizacija Male Azije. Na teritoriji Male Azije, u Magneziji, pronađena je stijena čiji su se uzorci međusobno privlačili. Prema nazivu područja, takvi uzorci su počeli da se nazivaju "magneti". Svaki magnet u obliku štapa ili potkovice ima dva kraja, koji se nazivaju polovi; upravo na ovom mjestu su najizraženije njegove magnetne osobine. Ako okačite magnet na konac, jedan pol će uvijek biti usmjeren na sjever. Kompas je zasnovan na ovom principu. Pol slobodnog magneta okrenut prema sjeveru naziva se sjeverni pol magneta (N). Suprotni pol naziva se južni pol (S).

Magnetski polovi međusobno djeluju: poput polova se odbijaju, a različiti privlače. Slično, koncept električnog polja koje okružuje električni naboj uvodi koncept magnetnog polja oko magneta.

Godine 1820. Oersted (1777-1851) otkrio je da magnetna igla koja se nalazi pored električnog vodiča odstupa kada struja teče kroz provodnik, odnosno da se oko provodnika sa strujom stvara magnetsko polje. Ako uzmemo okvir sa strujom, tada vanjsko magnetsko polje stupa u interakciju sa magnetnim poljem okvira i ima orijentirajući učinak na njega, tj. postoji pozicija okvira u kojoj vanjsko magnetsko polje ima maksimalni rotirajući učinak na i postoji pozicija kada je sila momenta nula.

Magnetno polje u bilo kojoj tački može se okarakterisati vektorom B, koji se naziva vektor magnetne indukcije ili magnetna indukcija u tački.

Magnetna indukcija B je vektorska fizička veličina, koja je sila karakteristična za magnetsko polje u nekoj tački. On je jednak omjeru maksimalnog mehaničkog momenta sila koje djeluju na petlju sa strujom smještenom u jednolično polje i umnošku jačine struje u petlji i njene površine:

Za smjer vektora magnetske indukcije B uzima se smjer pozitivne normale na okvir, koji je povezan sa strujom u okviru po pravilu desnog zavrtnja, s mehaničkim momentom jednakim nuli.

Na isti način kao što su prikazane linije jačine električnog polja, prikazane su linije indukcije magnetnog polja. Linija indukcije magnetskog polja je zamišljena linija, tangenta na koju se poklapa sa smjerom B u tački.

Smjerovi magnetskog polja u datoj tački se također mogu definirati kao smjer koji ukazuje

sjeverni pol igle kompasa postavljene u toj tački. Vjeruje se da su linije indukcije magnetskog polja usmjerene od sjevernog pola prema jugu.

Smjer linija magnetske indukcije magnetskog polja stvorenog električnom strujom koja teče kroz pravi provodnik određen je pravilom zavojnice ili desnog vijka. Smjer rotacije glave vijka uzima se kao smjer linija magnetske indukcije, čime bi se osiguralo njeno translacijsko kretanje u smjeru električne struje (sl. 59).

gdje je n 01 = 4 Pi 10-7V s / (A m). - magnetna konstanta, R - udaljenost, I - jačina struje u provodniku.

Za razliku od linija elektrostatičkog polja, koje počinju na pozitivnom naboju, a završavaju na negativnom, linije magnetnog polja su uvijek zatvorene. Nije pronađen nikakav magnetski naboj sličan električnom.

Kao jedinica indukcije uzima se jedna tesla (1 T) - indukcija takvog jednolikog magnetskog polja u kojem na okvir površine 1 m2 djeluje maksimalni moment od 1 Nm, kroz koji teče struja od 1 A teče.

Indukcija magnetskog polja se također može odrediti silom koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju.

Provodnik sa strujom smešten u magnetsko polje podleže Amperovoj sili, čija je vrednost određena sledećim izrazom:

gdje je I jačina struje u provodniku, l- dužina provodnika, B je modul vektora magnetske indukcije, i ugao između vektora i smjera struje.

Smjer Amperove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke: dlan lijeve ruke je postavljen tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, četiri prsta su postavljena u smjeru struje u provodniku, tada savijeni palac pokazuje smjer amperove sile.

Uzimajući u obzir da je I = q 0 nSv i zamjenom ovog izraza u (3.21), dobijamo F = q 0 nSh/B sin a. Broj čestica (N) u datom volumenu provodnika je N = nSl, tada je F = q 0 NvB sin a.

Odredimo silu koja djeluje sa strane magnetskog polja na posebnu nabijenu česticu koja se kreće u magnetskom polju:

Ova sila se zove Lorentzova sila (1853-1928). Smjer Lorentzove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke: dlan lijeve ruke je postavljen tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, četiri prsta pokazuju smjer kretanja pozitivnog naboja, palac savijen pokazuje smjer Lorentzove sile.

Sila interakcije između dva paralelna provodnika, kroz koja teku struje I 1 i I 2, jednaka je:

gdje l- dio provodnika koji se nalazi u magnetskom polju. Ako su struje u istom smjeru, onda se provodnici privlače (slika 60), ako su u suprotnom smjeru, odbijaju se. Sile koje djeluju na svaki provodnik su jednake po veličini, suprotnog smjera. Formula (3.22) je glavna za određivanje jedinice jačine struje 1 amper (1 A).

Magnetna svojstva tvari karakterizira skalarna fizička veličina - magnetska permeabilnost, koja pokazuje koliko se puta indukcija B magnetskog polja u tvari koja potpuno ispunjava polje razlikuje u apsolutnoj vrijednosti od indukcije B 0 magnetskog polja u vakuumu:

Prema svojim magnetnim svojstvima, sve tvari se dijele na dijamagnetski, paramagnetski i feromagnetski.

Razmotrite prirodu magnetskih svojstava tvari.

Elektroni u ljusci atoma materije kreću se u različitim orbitama. Radi jednostavnosti, smatramo da su ove orbite kružne, a svaki elektron koji kruži oko atomskog jezgra može se smatrati kružnom električnom strujom. Svaki elektron, poput kružne struje, stvara magnetsko polje koje ćemo nazvati orbitalnim. Osim toga, elektron u atomu ima svoje magnetsko polje, koje se naziva spin polje.

Ako se, kada se uvede u vanjsko magnetsko polje sa indukcijom B 0, indukcija B se stvori unutar tvari< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).

U dijamagnetnim materijalima, u odsustvu vanjskog magnetskog polja, magnetska polja elektrona su kompenzirana, a kada se uvedu u magnetsko polje, indukcija magnetskog polja atoma postaje usmjerena protiv vanjskog polja. Dijamagnet se istiskuje iz vanjskog magnetnog polja.

At paramagnetski materijala, magnetska indukcija elektrona u atomima nije u potpunosti kompenzirana, a atom kao cjelina ispada kao mali permanentni magnet. Obično su u materiji svi ovi mali magneti orijentisani proizvoljno, a ukupna magnetna indukcija svih njihovih polja jednaka je nuli. Ako paramagnet postavite u vanjsko magnetsko polje, tada će se svi mali magneti - atomi okretati u vanjskom magnetskom polju poput igle kompasa i magnetsko polje u tvari se povećava ( n >= 1).

feromagnetski su materijali koji su n„1. U feromagnetnim materijalima nastaju takozvani domeni, makroskopski regioni spontane magnetizacije.

U različitim domenima, indukcija magnetnih polja ima različite smjerove (slika 61) iu velikom kristalu

međusobno kompenziraju jedni druge. Kada se feromagnetski uzorak unese u vanjsko magnetsko polje, granice pojedinačnih domena se pomjeraju tako da se volumen domena orijentiranih duž vanjskog polja povećava.

Sa povećanjem indukcije vanjskog polja B 0, povećava se magnetna indukcija magnetizirane tvari. Za neke vrijednosti B 0, indukcija zaustavlja svoj nagli rast. Ovaj fenomen se naziva magnetsko zasićenje.

Karakteristična karakteristika feromagnetnih materijala je fenomen histereze, koji se sastoji u dvosmislenoj zavisnosti indukcije u materijalu od indukcije vanjskog magnetskog polja kako se mijenja.

Petlja magnetske histereze je zatvorena kriva (cdc`d`c), koja izražava ovisnost indukcije u materijalu od amplitude indukcije vanjskog polja s periodičnom prilično sporom promjenom potonjeg (slika 62).

Histerezisnu petlju karakteriziraju sljedeće vrijednosti B s , B r , B c . B s - maksimalna vrijednost indukcije materijala na B 0s ; B r - zaostala indukcija jednaka vrijednosti indukcije u materijalu kada se indukcija vanjskog magnetskog polja smanji sa B 0s na nulu; -B c i B c - koercitivna sila - vrijednost jednaka indukciji vanjskog magnetskog polja koja je neophodna da se indukcija u materijalu promijeni sa preostale na nulu.

Za svaki feromagnet postoji takva temperatura (Kurijeva tačka (J. Curie, 1859-1906), iznad koje feromagnet gubi svoja feromagnetna svojstva.

Postoje dva načina da se magnetizovani feromagnet dovede u demagnetizovano stanje: a) zagrejati iznad Kirijeve tačke i ohladiti; b) magnetizirati materijal naizmjeničnim magnetnim poljem sa polako opadajućom amplitudom.

Feromagneti sa niskom zaostalom indukcijom i koercitivnom silom nazivaju se meki magneti. Nalaze primenu u uređajima gde se feromagnet mora često remagnetisati (jezgra transformatora, generatora itd.).

Za proizvodnju trajnih magneta koriste se magnetski tvrdi feromagneti, koji imaju veliku koercitivnu silu.

ODREĐIVANJE INDUKCIJE MAGNETSKOG POLJA NA OSI KRUŽNE STRUJE

Cilj : proučavati svojstva magnetnog polja, upoznati se sa pojmom magnetne indukcije. Odrediti indukciju magnetskog polja na osi kružne struje.

Teorijski uvod. Magnetno polje. Postojanje magnetnog polja u prirodi se manifestuje u brojnim pojavama, od kojih su najjednostavniji interakcija pokretnih naelektrisanja (struja), struje i stalnog magneta, dva trajna magneta. Magnetno polje vektor . To znači da je za njegov kvantitativni opis u svakoj tački prostora potrebno postaviti vektor magnetne indukcije. Ponekad se ova količina jednostavno naziva magnetna indukcija . Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom magnetske igle smještene u razmatranoj tački u prostoru i oslobođene drugih utjecaja.

Budući da je magnetsko polje polje sile, ono je prikazano pomoću linije magnetne indukcije - linije, tangente na koje se u svakoj tački poklapaju sa smjerom vektora magnetske indukcije u ovim tačkama polja. Uobičajeno je da se povuče niz linija magnetske indukcije kroz jedno područje okomito na , jednaku veličini magnetske indukcije. Dakle, gustina linije odgovara vrijednosti AT . Eksperimenti pokazuju da u prirodi nema magnetnih naboja. Posljedica toga je da su linije magnetske indukcije zatvorene. Magnetno polje se naziva homogena ako su vektori indukcije u svim tačkama ovog polja isti, odnosno jednaki su po apsolutnoj vrijednosti i imaju iste smjerove.

Za magnetno polje, princip superpozicije: magnetska indukcija rezultujućeg polja stvorenog od nekoliko struja ili pokretnih naboja je vektorska suma polja magnetne indukcije koja stvara svaka struja ili pokretno naelektrisanje.

U jednoličnom magnetskom polju deluje na pravi provodnik amperska snaga:

gdje je vektor jednak po apsolutnoj vrijednosti dužini provodnika l i poklapa se sa smjerom struje I u ovom provodniku.

Određuje se smjer Amperove sile pravilo desnog zavrtnja(vektori , i formiraju sistem desnog vijka): ako se vijak s desnim navojem postavi okomito na ravan koju formiraju vektori i , i zarotira ga od do uz najmanji ugao, tada se translacijsko kretanje vijak će pokazati smjer sile.U skalarnom obliku, relacija (1) se može zapisati na sljedeći način:

F=I× l× B× grijeh a ili (2).

Iz posljednje relacije slijedi fizičko značenje magnetne indukcije : magnetna indukcija jednolikog polja numerički je jednaka sili koja djeluje na provodnik sa strujom od 1 A, dužine 1 m, smješten okomito na smjer polja.

SI jedinica za magnetnu indukciju je Tesla (Tl): .

Magnetno polje kružne struje. Električna struja ne samo da je u interakciji s magnetnim poljem, već ga i stvara. Iskustvo pokazuje da u vakuumu strujni element stvara magnetsko polje sa indukcijom u tački prostora

(3) ,

gdje je koeficijent proporcionalnosti, m 0 \u003d 4p × 10-7 H / m je magnetna konstanta, je vektor numerički jednak dužini elementa provodnika i koji se poklapa u smjeru sa elementarnom strujom, je vektor radijusa povučen od elementa provodnika do razmatrane točke polja, r je modul radijus vektora. Relaciju (3) su eksperimentalno ustanovili Biot i Savart, analizirao Laplace, pa se stoga naziva Biot-Savart-Laplaceov zakon. Prema pravilu desnog zavrtnja, vektor magnetske indukcije u tački koja se razmatra ispada okomit na element struje i vektor radijusa.

Na osnovu Biot-Savart-Laplaceovog zakona i principa superpozicije, proračun magnetnih polja električnih struja koje teku u provodnicima proizvoljne konfiguracije vrši se integracijom po cijeloj dužini provodnika. Na primjer, magnetska indukcija magnetskog polja u središtu kružnog namotaja polumjera R kroz koje teče struja I , je jednako:

Linije magnetske indukcije kružne i jednosmjerne struje prikazane su na slici 1. Na osi kružne struje linija magnetne indukcije je ravna. Smjer magnetske indukcije povezan je sa smjerom struje u kolu pravilo desnog zavrtnja. Primjenjujući se na kružnu struju, može se formulirati na sljedeći način: ako se desni vijak rotira u smjeru kružne struje, tada će translacijsko kretanje vijka ukazati na smjer linija magnetske indukcije, tangente na koje u svakoj tački poklapaju se sa vektorom magnetske indukcije.

, (5)

gdje R je poluprečnik prstena, X je rastojanje od središta prstena do tačke na osi u kojoj se određuje magnetna indukcija.

Koja je definicija, magnetno polje..??

Roger

U modernoj fizici, “magnetno polje” se smatra jednim od polja sila koje dovodi do djelovanja magnetske sile na pokretne električne naboje. Magnetno polje nastaje kretanjem električnih naboja, obično električnih struja, kao i naizmjeničnim električnim poljem. Postoji hipoteza o mogućnosti postojanja magnetnih naboja, što u principu nije zabranjeno elektrodinamikom, ali do sada takvi naboji (magnetski monopoli) nisu otkriveni. U okviru Maxwellove elektrodinamike pokazalo se da je magnetsko polje blisko povezano s električnim poljem, što je dovelo do pojave jedinstvenog koncepta elektromagnetnog polja.
Fizika polja donekle menja odnos prema magnetnom polju. Prvo, dokazuje da magnetni naboji u principu ne mogu postojati. Drugo, pokazalo se da magnetsko polje nije nezavisno polje, jednako električnom, već jedna od tri dinamičke korekcije koje nastaju tijekom kretanja električnih naboja. Stoga fizika polja smatra samo električno polje fundamentalnim, a magnetska sila postaje jedan od derivata električne interakcije.
P.S. profesor je naravno čičak, ali oprema je kod njega....

Marie

Magnetno polje - komponenta elektromagnetnog polja koja se pojavljuje u prisustvu električnog polja koje se mijenja u vremenu. Osim toga, magnetsko polje može biti stvoreno strujom nabijenih čestica ili magnetnim momentima elektrona u atomima (trajni magneti). Glavna karakteristika magnetnog polja je njegova jačina, koja je određena vektorom magnetske indukcije \vec(\mathbf(B)). U SI, magnetna indukcija se mjeri u Tesli (T).
Fizička svojstva
Magnetno polje je formirano vremenski promjenjivim električnim poljem ili intrinzičnim magnetskim momentima čestica. Osim toga, magnetsko polje može biti stvoreno strujom nabijenih čestica. U jednostavnim slučajevima, može se naći iz Biot-Savart-Laplaceovog zakona ili teoreme o cirkulaciji (to je također Amperov zakon). U složenijim situacijama traži se kao rješenje Maxwellovih jednačina
Magnetno polje se manifestira u djelovanju na magnetne momente čestica i tijela, na pokretne nabijene čestice (ili provodnike sa strujom). Sila koja djeluje na nabijenu česticu koja se kreće u magnetskom polju naziva se Lorentzova sila. Proporcionalan je naboju čestice i vektorskom proizvodu polja i brzini čestice.
Matematička reprezentacija
Vektorska veličina koja formira polje sa nultom divergencijom u prostoru.

Magnetno polje- poseban oblik materije koji postoji oko pokretnih električnih naboja - struja.

Izvori magnetnog polja su trajni magneti, provodnici sa strujom. Magnetno polje možete otkriti djelovanjem na magnetsku iglu, provodnik koji nosi struju i pokretne nabijene čestice.

Za proučavanje magnetskog polja koristi se zatvoreno ravno strujno kolo (petlja za nošenje struje).

Po prvi put, okret magnetne igle u blizini provodnika kroz koji teče struja otkrio je 1820. Oersted. Amper je promatrao interakciju provodnika kroz koje teče struja: ako struje u vodičima teku u jednom smjeru, onda se provodnici privlače, ako struje u vodičima teku u suprotnim smjerovima, onda se odbijaju.

Svojstva magnetnog polja:

• magnetno polje je materijalno;
• indikator izvora i polja - električna struja;
• magnetno polje je vrtložno - njegove linije sile (linije magnetske indukcije) su zatvorene;
• veličina polja opada sa rastojanjem od izvora polja.

Bitan!
Magnetno polje nije potencijalno. Njegov rad na zatvorenoj putanji možda neće biti jednak nuli.

magnetna interakcija nazivaju privlačenje ili odbijanje električnih neutralnih vodiča kada kroz njih prolazi električna struja.

Magnetska interakcija pokretnih električnih naboja objašnjava se na sljedeći način: svaki pokretni električni naboj stvara magnetsko polje u prostoru, koje djeluje na pokretne nabijene čestice.

Karakteristična sila magnetnog polja - vektor magnetne indukcije​\(\vec(B) \) . Modul vektora magnetske indukcije jednak je omjeru maksimalne vrijednosti sile koja djeluje iz magnetskog polja na provodnik sa strujom i jačine struje u vodiču ​ \ (I \) ​ i njegove dužine ​ \ ( l \)​:

Oznaka je \(\vec(B) \) , jedinica mjere u SI je tesla (T).

1 T je indukcija takvog magnetnog polja u kojem na svaki metar dužine vodiča djeluje najveća sila od 1 N pri struji od 1 A.

Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom od južnog do sjevernog pola magnetske igle (smjer koji označava sjeverni pol magnetne igle), slobodno uspostavljen u magnetskom polju.

Smjer vektora magnetske indukcije može se odrediti iz pravilo gimleta:

ako se smjer translacijskog kretanja gimleta poklapa sa smjerom struje u provodniku, tada se smjer rotacije ručke gimleta poklapa sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Za određivanje magnetske indukcije nekoliko polja koristi se princip superpozicije:

magnetna indukcija rezultujućeg polja koju stvara nekoliko izvora jednaka je vektorskom zbroju magnetnih indukcija polja koje stvara svaki izvor posebno:

Polje, u čijoj je tački vektor magnetske indukcije isti po veličini i smjeru, naziva se homogena.

Vizualno se magnetsko polje prikazuje u obliku magnetskih linija ili linija magnetske indukcije. Linija magnetne indukcije- ovo je zamišljena linija, u čijoj je bilo kojoj tački vektor magnetske indukcije usmjeren tangencijalno na nju.

Svojstva magnetnih linija:

• magnetne linije su neprekidne;
• magnetne linije su zatvorene (tj. u prirodi nema magnetnih naboja analognih električnim nabojima);
• magnetne linije imaju smjer povezan sa smjerom struje.

Gustina rasporeda omogućava procjenu veličine polja: što su linije gušće, to je polje jače.

Na ravno zatvoreno kolo sa strujom, smješteno u jednolično magnetsko polje, djeluje moment sila ​ \ (M \) ​:

gdje je ​\(I \) ​ jačina struje u vodiču, ​\(S \) ​ površina pokrivena konturom, ​\(B \) ​ je modul vektora magnetske indukcije, ​\ (\alpha \) ​ - ugao između okomite na ravan konture i vektora magnetne indukcije.

Tada za modul vektora magnetske indukcije možemo napisati formulu:

gdje maksimalni moment sila odgovara kutu ​\(\alpha \)​ = 90°.

U ovom slučaju, linije magnetske indukcije leže u ravni okvira, a njegov ravnotežni položaj je nestabilan. Položaj petlje sa strujom bit će stabilan u slučaju kada je ravnina petlje okomita na linije magnetske indukcije.

trajni magneti- to su tijela koja dugo zadržavaju magnetizaciju, odnosno stvaraju magnetsko polje.

Glavno svojstvo magneta je da privlače tijela napravljena od željeza ili njegovih legura (na primjer, čelika). Magneti su prirodni (od magnetne željezne rude) i umjetni, koji su magnetizirane željezne trake. Područja magneta gdje su njegova magnetska svojstva najizraženija nazivaju se polovi. Magnet ima dva pola: sjeverni ​\(N \) ​ i južni ​\(S \) .

Bitan!
Izvan magneta, magnetne linije izlaze iz sjevernog pola i ulaze u južni pol.

Ne možete razdvojiti polove magneta.

Amper je objasnio postojanje magnetnog polja u permanentnim magnetima. Prema njegovoj hipotezi, unutar molekula koji čine magnet, kruže elementarne električne struje. Ako su te struje orijentirane na određeni način, tada se njihova djelovanja zbrajaju i tijelo pokazuje magnetska svojstva. Ako su ove struje raspoređene nasumično, tada je njihovo djelovanje međusobno kompenzirano i tijelo ne pokazuje magnetska svojstva.

Magneti su u interakciji: kao što se magnetni polovi odbijaju, suprotni magnetni polovi se privlače.

Magnetno polje provodnika sa strujom

Električna struja koja teče kroz provodnik koji nosi struju stvara magnetsko polje u okolnom prostoru. Što je veća struja koja prolazi kroz provodnik, to je jače magnetsko polje koje nastaje oko njega.

Magnetske linije sile ovog polja raspoređene su duž koncentričnih krugova, u čijem se središtu nalazi provodnik sa strujom.

Smjer linija magnetskog polja oko provodnika sa strujom uvijek je u strogom skladu sa smjerom struje koja prolazi kroz provodnik.

Može se odrediti smjer linija magnetskog polja prema Gimletovom pravilu: ako se translacijsko kretanje gimleta (1) poklapa sa smjerom struje (2) u vodiču, tada će rotacija njegove ručke ukazati na smjer linija sile (4) magnetskog polja oko vodiča .

Kada se promijeni smjer struje, linije magnetskog polja također mijenjaju svoj smjer.

Kako se udaljavate od provodnika, magnetske linije sile su manje učestale. Posljedično, indukcija magnetskog polja se smanjuje.

Smjer struje u provodniku obično se prikazuje tačkom ako struja ide prema nama, a križićem ako je struja usmjerena dalje od nas.

Da bi se dobila jaka magnetna polja pri malim strujama, broj provodnika koji nose struju se obično povećava i izvodi u obliku niza zavoja; takav uređaj se naziva zavojnica.

U vodiču savijenom u obliku zavojnice, magnetska polja formirana od svih dijelova ovog vodiča imat će isti smjer unutar zavojnice. Zbog toga će intenzitet magnetnog polja unutar zavojnice biti veći nego oko pravolinijskog provodnika. Kada se zavoji spoje u zavojnicu, magnetna polja stvorena pojedinačnim zavojima se zbrajaju. U tom slučaju se povećava koncentracija linija polja unutar zavojnice, odnosno povećava se magnetsko polje unutar zavojnice.

Što više struje prolazi kroz zavojnicu i što ima više zavoja, to je jače magnetsko polje koje stvara zavojnica. Magnetno polje izvan zavojnice se sastoji i od magnetnih polja pojedinih zavoja, međutim, magnetske linije sile nisu toliko guste, zbog čega intenzitet magnetskog polja tamo nije tako velik kao unutar zavojnice.

Magnetno polje zavojnice sa strujom ima isti oblik kao polje pravolinijskog trajnog magneta: magnetne linije sile izlaze s jednog kraja zavojnice i ulaze na drugi kraj. Stoga je zavojnica sa strujom umjetni električni magnet. Obično je čelično jezgro umetnuto unutar zavojnice kako bi se pojačalo magnetsko polje; ovaj kalem se zove elektromagnet.

Smjer linija magnetske indukcije zavojnice sa strujom nalazi se pomoću pravilo desne ruke:

ako dlanom desne ruke mentalno uhvatite zavojnicu sa strujom tako da četiri prsta pokazuju smjer struje u svojim zavojima, tada će palac pokazati smjer vektora magnetske indukcije.

Da biste odredili smjer linija magnetskog polja koje stvara zavojnica ili zavojnica, također možete koristiti pravilo gimleta:

ako rotirate ručku gimleta u smjeru struje u zavojnici ili zavojnici, tada će translacijsko pomicanje gimleta ukazati na smjer vektora magnetske indukcije.

Elektromagneti su našli izuzetno široku primenu u tehnici. Polaritet elektromagneta (smjer magnetskog polja) također se može odrediti pomoću pravila desne ruke.

Snaga pojačala

Snaga pojačala- sila koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju.

Amperov zakon: provodnik sa strujom ​\(I \) ​ dužine ​\(l \) ​ smešten u magnetsko polje sa indukcijom ​\(\vec(B) \) ​ podleže sili čiji je modul jednak:

gdje je ​\(\alpha \) ​ ugao između vodiča sa strujom i vektora magnetske indukcije ​\(\vec(B) \) ​.

Određuje se smjer amperske sile pravilo leve ruke: ako je dlan lijeve ruke postavljen tako da komponenta vektora magnetske indukcije ​ \ (B_ \ perp \) okomita na provodnik ulazi u dlan, a četiri ispružena prsta pokazuju smjer struje u provodniku, tada palac savijen za 90° pokazat će smjer Amperove sile.

Amperova sila nije centralna. Usmjeren je okomito na linije magnetske indukcije.

Snaga ampera se široko koristi. U tehničkim uređajima magnetsko polje se stvara pomoću vodiča kroz koje teče električna struja. Elektromagneti se koriste u elektromehaničkom releju za daljinsko isključivanje električnih kola, magnetnoj dizalici, čvrstom disku računara, VCR glavi za snimanje, TV kineskopu, kompjuterskom monitoru. U svakodnevnom životu, u transportu i industriji, elektromotori se široko koriste. Interakcija elektromagneta s poljem stalnog magneta omogućila je stvaranje električnih mjernih instrumenata (ampermetar, voltmetar).

Najjednostavniji model elektromotora je okvir sa strujom smještenom u magnetskom polju trajnog magneta. U pravim elektromotorima umjesto trajnih magneta koriste se elektromagneti, umjesto okvira koriste se namoti s velikim brojem zavoja žice.

Efikasnost elektromotora:

gdje je ​ \ (N \) ​ mehanička snaga koju razvija motor.

Efikasnost elektromotora je veoma visoka.

Algoritam za rješavanje problema o djelovanju magnetskog polja na strujne provodnike:

• napraviti šematski crtež na kojem će se označiti provodnik ili kolo sa strujom i smjer linija sila;
• označiti uglove između smjera polja i pojedinih elemenata konture;
• pomoću pravila lijeve ruke odrediti smjer amperove sile koja djeluje na provodnik sa strujom ili na svaki element kola i prikaži te sile na crtežu;
• naznačiti sve druge sile koje djeluju na provodnik ili kolo;
• napisati formule za ostale sile spomenute u zadatku. Izrazite sile u vidu veličina od kojih zavise. Ako je provodnik u ravnoteži, tada je potrebno zapisati uslov njegove ravnoteže (jednakost nuli zbira sila i momenata sila);
• napisati drugi Newtonov zakon u vektorskom obliku i u projekcijama;
• rješenje za provjeru.

Lorencova sila

Lorencova sila je sila koja djeluje na pokretnu nabijenu česticu sa strane magnetskog polja.

Formula za pronalaženje Lorentzove sile:

gdje je ​\(q \) ​ naboj čestice, ​\(v \) ​ brzina čestice, ​\(B \) ​ je modul vektora magnetske indukcije, ​\(\alpha \) ​ je ugao između vektora brzine čestice i vektora magnetne indukcije.

Smjer Lorentzove sile je određen pravilo leve ruke: ako je dlan lijeve ruke postavljen tako da komponenta vektora magnetske indukcije ​\(B_\perp \) okomita na provodnik ulazi u dlan, a četiri ispružena prsta pokazuju smjer brzine pozitivno nabijenog čestice, tada će palac savijen za 90° pokazati smjer Lorencove sile.

Ako je naboj čestice negativan, tada je smjer sile obrnut.

Bitan!
Ako je vektor brzine ko-usmjeren s vektorom magnetske indukcije, tada se čestica kreće jednoliko i pravolinijsko.

U jednoličnom magnetskom polju, Lorentzova sila savija putanju čestice.

Ako je vektor brzine okomit na vektor magnetske indukcije, tada se čestica kreće duž kružnice čiji je polumjer jednak:

gdje je ​\(m \) ​ masa čestice, ​\(v \) ​ brzina čestice, ​\(B \) ​ je modul vektora magnetske indukcije, ​\(q \ ) ​ je naboj čestice.

U ovom slučaju Lorentzova sila igra ulogu centripetalne sile i njen rad je nula. Period (frekvencija) okretanja čestice ne zavisi od poluprečnika kruga i brzine čestice. Formula za izračunavanje perioda okretanja čestice:

Ugaona brzina nabijene čestice:

Bitan!
Lorentzova sila ne mijenja kinetičku energiju čestice i modul njene brzine. Pod djelovanjem Lorentzove sile mijenja se smjer brzine čestice.

Ako je vektor brzine usmjeren pod uglom ​\(\alpha \)​ (0°< \(\alpha \) < 90°) к вектору магнитной индукции, то частица движется по винтовой линии.

U ovom slučaju, vektor brzine čestice se može predstaviti kao zbir dva vektora brzine, od kojih je jedan, ​\(\vec(v)_2 \) , paralelan vektoru \(\vec(B) \) , a drugi, \(\vec (v)_1 \) , je okomit na njega. Vektor \(\vec(v)_1 \) ne mijenja modul ili smjer. Vektor \(\vec(v)_2 \) mijenja smjer. Lorentzova sila će čestici koja se kreće dati ubrzanje okomito na vektor brzine \(\vec(v)_1 \) . Čestica će se kretati u krug. Period okretanja čestice u krugu je ​ \ (T \) .

Dakle, jednoliko kretanje duž linije indukcije će biti superponirano kružnim kretanjem u ravni okomitoj na vektor \(\vec(B) \) . Čestica se kreće duž spirale sa korakom ​\(h=v_2T \) .

Bitan!
Ako se čestica kreće u električnom i magnetskom polju, tada je ukupna Lorentzova sila:

Karakteristike kretanja nabijene čestice u magnetskom polju koriste se u masenim spektrometrima - uređajima za mjerenje masa nabijenih čestica; akceleratori čestica; za termoizolaciju plazme u instalacijama "Tokamak".

Algoritam za rješavanje problema o djelovanju magnetskog (i električnog) polja na nabijene čestice:

• napravite crtež, označite na njemu linije sile magnetskog (i električnog) polja, nacrtajte vektor početne brzine čestice i označite znak njenog naboja;
• opisati sile koje djeluju na nabijenu česticu;
• odrediti vrstu putanje čestice;
• proširiti sile koje djeluju na nabijenu česticu duž smjera magnetskog polja i u smjeru okomitom na njega;
• sastaviti osnovnu jednačinu dinamike materijalne tačke u svakom od pravaca širenja sila;
• izraziti sile u smislu veličina od kojih zavise;
• riješiti rezultirajući sistem jednačina za nepoznatu veličinu;
• rješenje za provjeru.

Osnovne formule odjeljka "Magnetno polje"

Zemljino magnetsko polje

Magnetno polje je polje sile koje djeluje na pokretne električne naboje i na tijela koja imaju magnetni moment, bez obzira na stanje njihovog kretanja.

Izvori makroskopskog magnetnog polja su magnetizirana tijela, provodnici sa strujom i pokretna električno nabijena tijela. Priroda ovih izvora je ista: magnetsko polje nastaje kao rezultat kretanja nabijenih mikročestica (elektrona, protona, iona), a također i zbog prisustva vlastitog (spin) magnetnog momenta u mikročesticama.

Promjenjivo magnetno polje također se javlja kada se električno polje mijenja tokom vremena. Zauzvrat, kada se magnetsko polje mijenja tokom vremena, nastaje električno polje. Potpuni opis električnog i magnetskog polja u njihovom odnosu dat je Maxwellovim jednačinama. Da bi se okarakterisalo magnetno polje, često se uvodi koncept linija sile (linije magnetne indukcije).

Za mjerenje karakteristika magnetnog polja i magnetnih svojstava tvari koriste se različite vrste magnetometara. Jedinica indukcije magnetnog polja u CGS sistemu je Gaus (Gs), u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intenzitet se mjeri u erstedima (Oe) i amperima po metru (A / m, 1 A / m = 0,01256 Oe; energija magnetnog polja - u Erg / cm 2 ili J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompas reaguje
na Zemljino magnetno polje

Magnetna polja u prirodi su izuzetno raznolika kako po svojim razmjerima tako i po efektima koje izazivaju. Zemljino magnetsko polje, koje čini Zemljinu magnetosferu, proteže se do udaljenosti od 70-80 hiljada km u smjeru Sunca i mnogo milijuna km u suprotnom smjeru. Na površini Zemlje, magnetno polje je u prosjeku 50 μT, na granici magnetosfere ~ 10 -3 G. Geomagnetno polje štiti površinu Zemlje i biosferu od protoka nabijenih čestica iz sunčevog vjetra i dijelom od kosmičkih zraka. Utjecaj samog geomagnetnog polja na vitalnu aktivnost organizama proučava magnetobiologija. U svemiru blizu Zemlje, magnetno polje formira magnetnu zamku za visokoenergetske nabijene čestice - Zemljin radijacijski pojas. Čestice sadržane u radijacijskom pojasu predstavljaju značajnu opasnost tokom svemirskih letova. Nastanak Zemljinog magnetnog polja povezan je s konvektivnim kretanjima provodljive tekuće tvari u Zemljinom jezgru.

Direktna mjerenja uz pomoć svemirskih letjelica pokazala su da kosmička tijela najbliža Zemlji - Mjesec, planete Venera i Mars nemaju svoje magnetsko polje, slično zemaljskom. Od ostalih planeta u Sunčevom sistemu, samo Jupiter i, očigledno, Saturn imaju svoja magnetna polja, dovoljna da stvore planetarne magnetne zamke. Na Jupiteru su pronađena magnetna polja do 10 gausa i niz karakterističnih pojava (magnetske oluje, sinhrotronska radio-emisija i druge), što ukazuje na značajnu ulogu magnetnog polja u planetarnim procesima.

© Fotografija: http://www.tesis.lebedev.ru
Fotografija Sunca
u uskom spektru

Interplanetarno magnetno polje je uglavnom polje solarnog vjetra (kontinuirano širenje plazme solarne korone). U blizini Zemljine orbite, međuplanetarno polje je ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Pravilnost međuplanetarnog magnetnog polja može biti poremećena razvojem različitih vrsta nestabilnosti plazme, prolaskom udarnih talasa i širenjem strujanja brzih čestica koje stvaraju sunčeve baklje.

U svim procesima na Suncu – bljescima, pojavi mrlja i prominencija, rađanju sunčevih kosmičkih zraka, magnetno polje igra važnu ulogu. Mjerenja zasnovana na Zeeman efektu pokazala su da magnetno polje sunčevih pjega dostiže nekoliko hiljada gausa, a prominencije drže polja od ~ 10-100 gausa (sa prosječnom vrijednošću ukupnog magnetnog polja Sunca ~ 1 gaus).

Magnetne oluje

Magnetne oluje su jaki poremećaji magnetnog polja Zemlje, koji oštro remete nesmetani dnevni tok elemenata zemaljskog magnetizma. Magnetne oluje traju od nekoliko sati do nekoliko dana i istovremeno se posmatraju širom Zemlje.

Magnetne oluje se po pravilu sastoje od preliminarne, početne i glavne faze, kao i faze oporavka. U preliminarnoj fazi uočavaju se neznatne promjene geomagnetskog polja (uglavnom na visokim geografskim širinama), kao i pobuđivanje karakterističnih kratkoperiodnih oscilacija polja. Početnu fazu karakteriše nagla promena pojedinih komponenti polja širom Zemlje, a glavnu fazu karakterišu velike fluktuacije polja i snažno smanjenje horizontalne komponente. U fazi oporavka od magnetne oluje, polje se vraća na svoju normalnu vrijednost.

Utjecaj solarnog vjetra
do Zemljine magnetosfere

Magnetne oluje su uzrokovane tokovima solarne plazme iz aktivnih područja Sunca, koji se naslanjaju na miran solarni vjetar. Stoga se magnetne oluje češće uočavaju blizu maksimuma 11-godišnjeg ciklusa sunčeve aktivnosti. Dolazeći do Zemlje, tokovi solarne plazme povećavaju kompresiju magnetosfere, izazivajući početnu fazu magnetne oluje, i djelimično prodiru u Zemljinu magnetosferu. Ulazak visokoenergetskih čestica u gornju atmosferu Zemlje i njihov uticaj na magnetosferu dovode do stvaranja i pojačavanja električnih struja u njoj, dostižući najveći intenzitet u polarnim oblastima jonosfere, što je razlog prisustvo zone magnetske aktivnosti visoke geografske širine. Promjene u magnetosfersko-jonosferskim strujnim sistemima manifestiraju se na površini Zemlje u obliku nepravilnih magnetnih poremećaja.

U fenomenima mikrokosmosa, uloga magnetnog polja je jednako bitna kao i na kosmičkoj skali. To je zbog postojanja svih čestica - strukturnih elemenata materije (elektrona, protona, neutrona), magnetnog momenta, kao i djelovanja magnetskog polja na pokretne električne naboje.

Primena magnetnih polja u nauci i tehnologiji. Magnetna polja se obično dijele na slaba (do 500 Gs), srednja (500 Gs - 40 kGs), jaka (40 kGs - 1 MGs) i superjaka (preko 1 MGs). Praktično sva elektrotehnika, radiotehnika i elektronika zasnivaju se na upotrebi slabih i srednjih magnetnih polja. Slaba i srednja magnetna polja se dobijaju pomoću permanentnih magneta, elektromagneta, nehlađenih solenoida, supravodljivih magneta.

Izvori magnetnog polja

Svi izvori magnetnih polja mogu se podijeliti na umjetne i prirodne. Glavni prirodni izvori magnetnog polja su Zemljino magnetno polje i solarni vjetar. Umjetni izvori uključuju sva elektromagnetna polja kojima obiluje naš moderni svijet, a posebno naši domovi. Pročitajte više o, i čitajte na našem.

Električni transport je snažan izvor magnetnog polja u opsegu od 0 do 1000 Hz. Željeznički transport koristi naizmjeničnu struju. Gradski prevoz je stalan. Maksimalne vrijednosti indukcije magnetnog polja u prigradskom električnom transportu dostižu 75 µT, prosječne vrijednosti su oko 20 µT. Prosječne vrijednosti za vozila na DC su fiksne na 29 µT. U tramvajima, gdje su povratna žica šine, magnetna polja se međusobno kompenzuju na mnogo većoj udaljenosti od žica trolejbusa, a unutar trolejbusa fluktuacije magnetnog polja su male čak i pri ubrzanju. Ali najveće fluktuacije u magnetnom polju su u metrou. Kada se kompozicija pošalje, magnituda magnetnog polja na platformi je 50-100 μT i više, premašujući geomagnetno polje. Čak i kada je voz odavno nestao u tunelu, magnetno polje se ne vraća na prethodnu vrijednost. Tek nakon što sastav prođe sljedeću tačku spajanja na kontaktnu šinu, magnetsko polje će se vratiti na staru vrijednost. Istina, ponekad nema vremena: sljedeći voz se već približava peronu, a kada uspori, magnetsko polje se ponovo mijenja. U samom automobilu magnetno polje je još jače - 150-200 μT, odnosno deset puta više nego u konvencionalnom vozu.

Vrijednosti indukcije magnetnih polja koje najčešće susrećemo u svakodnevnom životu prikazane su na dijagramu ispod. Gledajući ovaj dijagram, postaje jasno da smo izloženi magnetnim poljima cijelo vrijeme i svuda. Prema nekim naučnicima, magnetna polja sa indukcijom većom od 0,2 μT smatraju se štetnim. Naravno, treba poduzeti određene mjere opreza kako bismo se zaštitili od štetnog djelovanja polja oko nas. Samo pridržavajući se nekoliko jednostavnih pravila, možete značajno smanjiti utjecaj magnetnih polja na svoje tijelo.

Važeći SanPiN 2.1.2.2801-10 „Izmene i dopune br. 1 SanPiN-u 2.1.2.2645-10 „Sanitarni i epidemiološki zahtevi za uslove života u stambenim zgradama i prostorijama” navodi sledeće: „Maksimalni dozvoljeni nivo slabljenja geomagnetskog polje u prostorijama stambenih zgrada određuje se na 1,5". Također su utvrđene maksimalno dopuštene vrijednosti intenziteta i jakosti magnetnog polja frekvencije 50 Hz:

• u stambenim prostorijama - 5 μT ili 4 A/m;
• u nestambenim prostorijama stambenih zgrada, u stambenim područjima, uključujući i na teritoriji baštenskih parcela - 10 μT ili 8 A/m.

Na osnovu ovih standarda, svako može izračunati koliko električnih uređaja može biti uključeno i u stanju pripravnosti u pojedinoj prostoriji, odnosno na osnovu kojih će se dati preporuke za normalizaciju stambenog prostora.

Povezani video zapisi

Mali naučni film o Zemljinom magnetnom polju

Reference

1. Velika sovjetska enciklopedija.