Jó napot, ma megtudod mi az a mágneses térés honnan jön.

Minden ember a bolygón legalább egyszer, de megtartva mágnes kézben. Kezdve a szuvenír hűtőmágnesekkel, vagy a vaspollen gyűjtésére szolgáló működő mágnesekkel és még sok mással. Gyerekként vicces játék volt, ami a black metalhoz ragadt, de más fémekhez nem. Tehát mi a titka a mágnesnek és annak mágneses mező .

Mi az a mágneses tér

Mikor kezd vonzani a mágnes maga felé? Minden mágnes körül van egy mágneses mező, amelybe beleesve a tárgyak elkezdenek vonzódni hozzá. Az ilyen mező mérete a mágnes méretétől és saját tulajdonságaitól függően változhat.

Wikipédia kifejezés:

Mágneses tér - a mozgó elektromos töltésekre és a mágneses nyomatékkal rendelkező testekre ható erőtér, mozgásuk állapotától függetlenül, az elektromágneses mező mágneses összetevője.

Honnan jön a mágneses tér

A mágneses teret a töltött részecskék árama vagy az atomokban lévő elektronok mágneses momentumai, valamint más részecskék mágneses momentumai hozhatják létre, bár jóval kisebb mértékben.

A mágneses mező megnyilvánulása

A mágneses tér a részecskék és testek mágneses momentumaira, a mozgó töltött részecskékre vagy vezetőkre gyakorolt ​​hatásban nyilvánul meg. A mágneses térben mozgó elektromosan töltött részecskékre ható erő az Lorentz-erőnek nevezik, amely mindig a v és B vektorokra merőlegesen irányul. Arányos a q részecske töltésével, a v sebesség B mágneses térvektor irányára merőleges összetevőjével és a mágneses tér indukciójának nagyságával B.

Milyen tárgyaknak van mágneses tere

Gyakran nem gondolunk rá, de sok (ha nem az összes) körülöttünk lévő tárgy mágnes. Megszoktuk, hogy a mágnes egy kavics, amelynek kifejezett vonzási ereje van önmaga felé, de valójában szinte mindennek van vonzási ereje, csak az sokkal alacsonyabb. Vegyük legalább a bolygónkat – nem repülünk el az űrbe, bár semmivel sem ragaszkodunk a felszínhez. A Föld tere sokkal gyengébb, mint egy kavicsmágnes mezeje, ezért csak az erejének köszönhetően tart meg minket. hatalmas méretű- ha valaha is láttad, hogyan járnak az emberek a Holdon (amelynek átmérője négyszer kisebb), akkor világosan megérted, miről van szó. A Föld vonzása nagyrészt a fém alkatrészeken alapul, a kéreg és a mag – erős mágneses térrel rendelkeznek. Talán hallottál már arról, hogy a nagy vasérclelőhelyek közelében az iránytű nem mutat megfelelő irányt észak felé – ez azért van így, mert az iránytű elve a mágneses mezők kölcsönhatásán alapul, ill. vasérc magához vonzza a nyilát.

Mágneses mező ez az elektromos áramforrások, valamint az állandó mágnesek körül felmerülő kérdés. A térben a mágneses mező olyan erők kombinációjaként jelenik meg, amelyek hatással lehetnek a mágnesezett testekre. Ezt a hatást a molekuláris szintű kisülések jelenléte magyarázza.

A mágneses tér csak a mozgásban lévő elektromos töltések körül jön létre. Ez az oka annak, hogy a mágneses és az elektromos mezők egybetartoznak, és együtt alkotnak elektromágneses mező. A mágneses tér komponensei összekapcsolódnak és egymásra hatnak, megváltoztatva tulajdonságaikat.

A mágneses tér tulajdonságai:
1. A mágneses tér az elektromos áram hajtótöltéseinek hatására jön létre.
2. A mágneses teret bármely pontján fizikai mennyiségi vektor jellemzi, ún mágneses indukció, amely a mágneses térre jellemző erő.
3. A mágneses tér csak mágnesekre, vezető vezetőkre és mozgó töltésekre hathat.
4. A mágneses tér lehet állandó és változó típusú
5. A mágneses teret csak speciális eszközök mérik, az emberi érzékszervek nem érzékelik.
6. A mágneses tér elektrodinamikus, mivel csak töltött részecskék mozgása során jön létre, és csak a mozgásban lévő töltésekre hat.
7. A töltött részecskék merőleges pályán mozognak.

A mágneses tér nagysága a mágneses tér változási sebességétől függ. Ennek megfelelően kétféle mágneses tér létezik: dinamikus mágneses térÉs gravitációs mágneses tér. Gravitációs mágneses tér csak a közelében fordul elő elemi részecskékés e részecskék szerkezeti sajátosságaitól függően jön létre.

Mágneses pillanat akkor fordul elő, amikor mágneses mező hat egy vezetőképes keretre. Más szavakkal, a mágneses momentum egy vektor, amely a keretre merőlegesen futó egyenesen helyezkedik el.

A mágneses mező grafikusan ábrázolható mágnes segítségével erővonalak. Ezeket a vonalakat olyan irányba húzzuk, hogy a térerők iránya egybeessen magának a térvonalnak az irányával. A mágneses erővonalak egyidejűleg folyamatosak és zártak.

A mágneses tér irányát mágneses tű segítségével határozzuk meg. Az erővonalak meghatározzák a mágnes polaritását is, az erővonalak kilépési vége az északi pólus, ezen vonalak bemeneti vége pedig a déli pólus.

Nagyon kényelmes a mágneses mező vizuális felmérése közönséges vasreszelék és egy papírdarab segítségével.
Ha egy papírlapot teszünk egy állandó mágnesre, és a tetejére fűrészport szórunk, akkor a vasrészecskék a mágneses erővonalak szerint sorakoznak.

A vezető erővonalainak irányát kényelmesen a híres gimlet szabály vagy jobb kéz szabálya. Ha a karunkat a karmester köré fonjuk úgy hüvelykujj az áram irányába nézett (mínuszról pluszra), akkor a maradék 4 ujj megmutatja a mágneses erővonalak irányát.

És a Lorentz-erő iránya - az az erő, amellyel a mágneses mező egy töltött részecskére vagy áramvezetőre hat, a szerint bal kéz szabály.
Ha elhelyezzük bal kéz mágneses térben úgy, hogy 4 ujj a vezetőben lévő áram irányába nézett, és az erővonalak a tenyérbe kerültek, akkor a hüvelykujj jelzi a Lorentz-erő irányát, a mágnesbe helyezett vezetőre ható erőt. terület.

Nagyjából ennyi. Feltétlenül tegye fel kérdéseit a megjegyzésekben.

A mágneses tér az anyag speciális formája, amelyet mágnesek, árammal rendelkező vezetők (mozgó töltött részecskék) hoznak létre, és amely mágnesek, vezetők és áram (mozgó töltött részecskék) kölcsönhatása révén érzékelhető.

Oersted tapasztalata

Az első (1820-ban végrehajtott) kísérletek, amelyek kimutatták, hogy az elektromos és a mágneses jelenségek között mély összefüggés van, H. Oersted dán fizikus kísérletei voltak.

A vezető közelében található mágneses tű egy bizonyos szögben elfordul, amikor az áramot bekapcsolják a vezetőben. Az áramkör nyitásakor a nyíl visszatér eredeti helyzetébe.

G. Oersted tapasztalataiból következik, hogy e vezető körül mágneses tér van.

Amper tapasztalat
Két párhuzamos vezetéket szállít elektromosság kölcsönhatásba lépnek egymással: vonzzák, ha az áramok egyirányúak, és taszítják, ha az áramok ellentétes irányúak. Ennek oka a vezetők körül kialakuló mágneses mezők kölcsönhatása.

Mágneses tér tulajdonságai

1. Anyagilag, azaz. tőlünk és az arról való tudásunktól függetlenül létezik.

2. Mágnesek, áramvezetők (mozgó töltött részecskék) alkotják

3. Mágnesek, vezetők és áram kölcsönhatása (mozgó töltött részecskék) érzékeli

4. Mágnesekre, vezetőkre árammal hat (mozgatja a töltött részecskéket) némi erővel

5. A természetben nincsenek mágneses töltések. Nem választhatja szét az északi és a déli pólust, és nem kaphat egy pólusú testet.

6. A testek mágneses tulajdonságainak okát Ampère francia tudós találta meg. Ampere arra a következtetésre jutott, hogy bármely test mágneses tulajdonságait a benne lévő zárt elektromos áramok határozzák meg.

Ezek az áramok az elektronok mozgását jelzik az atomban keringő pályán.

Ha azok a síkok, amelyekben ezek az áramok keringenek, véletlenszerűen helyezkednek el egymáshoz képest a testet alkotó molekulák hőmozgása miatt, akkor kölcsönhatásuk kölcsönösen kompenzálódik, és a test nem mutat mágneses tulajdonságokat.

És fordítva: ha a síkok, amelyekben az elektronok forognak, párhuzamosak egymással, és a normálok iránya ezekre a síkra esik egybe, akkor az ilyen anyagok fokozzák a külső mágneses teret.

7. A mágneses erők a mágneses térben bizonyos irányokban hatnak, ezeket mágneses erővonalaknak nevezzük. Segítségükkel kényelmesen és egyértelműen megmutathatja a mágneses mezőt egy adott esetben.

A mágneses tér pontosabb ábrázolása érdekében azokon a helyeken állapodtunk meg, ahol erősebb a tér, hogy a sűrűbben elhelyezkedő erővonalakat, pl. közelebbi barátja barátnak. És fordítva, azokon a helyeken, ahol gyengébb a mező, a mezővonalak kisebb számban jelennek meg, pl. ritkábban található.

8. A mágneses tér jellemzi a mágneses indukció vektorát.

A mágneses indukciós vektor a mágneses teret jellemző vektormennyiség.

A mágneses indukciós vektor iránya egybeesik az irányával északi sark szabad mágneses tű egy adott pontban.

A térindukciós vektor iránya és az I áramerősség összefügg a „jobboldali csavar (gerinc) szabályával”:

ha a kardánt a vezetőben lévő áram irányába csavarja, akkor a fogantyú végének mozgási sebességének iránya egy adott pontban egybeesik a mágneses indukciós vektor irányával ezen a ponton.

/ mágneses mező

Tárgy: Mágneses tér

Felkészítő: Baigarashev D.M.

Ellenőrizte: Gabdullina A.T.

Mágneses mező

Ha két párhuzamos vezetőt úgy csatlakoztatunk egy áramforráshoz, hogy elektromos áram halad át rajtuk, akkor a bennük lévő áram irányától függően a vezetők vagy taszítják, vagy vonzzák.

Ennek a jelenségnek a magyarázata abból a szempontból lehetséges, hogy a vezetők körül egy speciális anyagtípus - egy mágneses tér jelenik meg.

Azokat az erőket, amelyekkel az áramvezetők kölcsönhatásba lépnek, nevezzük mágneses.

Mágneses mező- Ezt különleges fajtaügy, sajátos jellemző ami mozgó elektromos töltésre, árammal működő vezetőkre, mágneses nyomatékú testekre, a töltési sebességvektortól, a vezetőben lévő áramerősség irányától és a test mágneses nyomatékának irányától függő erővel hat. .

A mágnesesség története az ókorig, Kis-Ázsia ősi civilizációiig nyúlik vissza. Kis-Ázsia területén, Magnéziában találtak egy sziklát, amelynek mintái egymáshoz vonzódtak. A terület nevének megfelelően az ilyen mintákat "mágneseknek" kezdték nevezni. Minden rúd vagy patkó alakú mágnesnek két vége van, amelyeket pólusoknak nevezünk; mágneses tulajdonságai ezen a helyen a legkifejezettebbek. Ha mágnest akasztunk egy zsinórra, az egyik pólus mindig északra mutat. Az iránytű ezen az elven alapul. A szabadon függő mágnes északi pólusát a mágnes északi pólusának (N) nevezzük. Az ellentétes pólust déli pólusnak (S) nevezzük.

A mágneses pólusok kölcsönhatásba lépnek egymással: a pólusokhoz hasonlóan taszítják, a pólusokkal ellentétben pedig vonzzák. Hasonlóképpen, az elektromos töltést körülvevő elektromos tér fogalma bevezeti a mágnes körüli mágneses tér fogalmát.

1820-ban Oersted (1777-1851) felfedezte, hogy egy mágneses tű található elektromos vezető, eltér, amikor áram folyik át a vezetőn, azaz mágneses tér jön létre az áramvezető vezeték körül. Ha veszünk egy keretet árammal, akkor a külső mágneses tér kölcsönhatásba lép a keret mágneses terével és orientáló hatással van rá, azaz van a keretnek egy olyan pozíciója, ahol a külső mágneses tér maximálisan forgatja a keretet. és van olyan helyzet, amikor a nyomatékerő nulla.

A mágneses teret bármely pontban jellemezhetjük a B vektorral, amelyet ún mágneses indukciós vektor vagy mágneses indukció azon a ponton.

A B mágneses indukció egy vektor fizikai mennyiség, amely a mágneses térre jellemző erő a pontban. Ez egyenlő az egyenletes térben elhelyezett áramú hurokra ható erők maximális mechanikai nyomatékának és a hurokban lévő áramerősség és annak területe szorzatának arányával:

A B mágneses indukciós vektor iránya a keret pozitív normáljának iránya, amely a jobb oldali csavar szabálya szerint a keretben lévő áramhoz viszonyítva nullával egyenlő mechanikai nyomatékkal.

Ugyanúgy, mint az elektromos térerősség vonalai, a mágneses tér indukciós vonalai is ábrázolva vannak. A mágneses tér indukciós vonala egy képzeletbeli egyenes, amelynek érintője a pontban egybeesik a B iránnyal.

A mágneses tér irányai egy adott pontban jelző irányként is meghatározhatók

az arra a pontra helyezett iránytű északi pólusa. Úgy gondolják, hogy a mágneses tér indukciós vonalai az északi pólustól dél felé irányulnak.

Az egyenes vezetőn átfolyó elektromos áram által létrehozott mágneses tér mágneses indukciós vonalainak irányát a karmantyú vagy egy jobboldali csavar szabálya határozza meg. A csavarfej forgásirányát a mágneses indukciós vonalak irányának vesszük, ami biztosítaná annak transzlációs mozgását az elektromos áram irányában (59. ábra).

ahol n 01 = 4 Pi 10-7V s / (A m). - mágneses állandó, R - távolság, I - áramerősség a vezetőben.

Az elektrosztatikus erővonalakkal ellentétben, amelyek pozitív töltésnél kezdődnek, és negatív töltésnél végződnek, a mágneses erővonalak mindig zártak. Az elektromos töltéshez hasonló mágneses töltést nem találtak.

Egy tesla (1 T) az indukció mértékegysége - egy olyan homogén mágneses tér indukciója, amelyben 1 N m maximális nyomaték hat egy 1 m2 területű keretre, amelyen keresztül 1 A folyik.

A mágneses tér indukciója meghatározható a mágneses térben lévő áramvezető vezetőre ható erővel is.

A mágneses térbe helyezett áramú vezető az Amper-erőnek van kitéve, amelynek értékét a következő kifejezés határozza meg:

ahol I az áramerősség a vezetőben, l- a vezető hossza, B a mágneses indukciós vektor modulusa, és a vektor és az áram iránya közötti szög.

Az Amper-erő iránya a bal kéz szabályával határozható meg: a bal kéz tenyerét úgy helyezzük el, hogy a mágneses indukció vonalai a tenyérbe kerüljenek, négy ujját a vezetőben lévő áram irányába helyezzük, akkor a behajlított hüvelykujj az Amper-erő irányát mutatja.

Figyelembe véve, hogy I = q 0 nSv, és ezt a kifejezést (3.21) behelyettesítjük, F = q 0 nSh/B sin kapjuk a. A részecskék száma (N) a vezető adott térfogatában N = nSl, akkor F = q 0 NvB sin a.

Határozzuk meg a mágneses térben mozgó külön töltött részecskére a mágneses tér oldaláról ható erőt:

Ezt az erőt Lorentz-erőnek (1853-1928) nevezik. A Lorentz-erő iránya a bal kéz szabályával határozható meg: a bal kéz tenyerét úgy helyezzük el, hogy a mágneses indukció vonalai a tenyérbe kerüljenek, négy ujj a pozitív töltés mozgási irányát mutatja, a hüvelykujj megmutatja a Lorentz-erő irányát.

A kettő közötti kölcsönhatás erőssége párhuzamos vezetők, amelyen keresztül az I 1 és I 2 áramok átfolynak, egyenlő:

Ahol l- a vezetőnek az a része, amely mágneses térben van. Ha az áramok azonos irányúak, akkor a vezetők vonzódnak (60. ábra), ha ellenkező irányúak, akkor taszítják őket. Az egyes vezetőkre ható erők egyenlő nagyságúak, ellentétes irányúak. A (3.22) képlet a fő az 1 amper (1 A) áramerősség mértékegységének meghatározásához.

Egy anyag mágneses tulajdonságait skaláris fizikai mennyiség - mágneses permeabilitás - jellemzi, amely megmutatja, hogy a teret teljesen kitöltő anyagban a mágneses tér B indukciója hányszor tér el abszolút értékben egy mágneses tér B 0 indukciójától. vákuum:

Mágneses tulajdonságaik szerint minden anyag fel van osztva diamágneses, paramágnesesÉs ferromágneses.

Tekintsük az anyagok mágneses tulajdonságainak természetét.

Az atomok héjában lévő elektronok különböző pályákon mozognak. Az egyszerűség kedvéért ezeket a pályákat kör alakúnak tekintjük, és minden elektron körül kering atommag, körkörös elektromos áramnak tekinthető. Minden elektron, mint egy köráram, mágneses teret hoz létre, amelyet orbitálisnak nevezünk. Ezenkívül az atomban lévő elektronnak saját mágneses tere van, amelyet spin mezőnek neveznek.

Ha B 0 indukciójú külső mágneses térbe vezetve B indukció jön létre az anyag belsejében< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).

A diamágneses anyagokban külső mágneses tér hiányában az elektronok mágneses terei kompenzálódnak, mágneses térbe vezetve pedig az atom mágneses terének indukciója a külső tér ellen irányul. A diamágnes kiszorul a külső mágneses térből.

Nál nél paramágneses anyagok, az elektronok mágneses indukciója az atomokban nincs teljesen kompenzálva, és az atom egésze olyannak bizonyul, mint egy kis állandó mágnes. Általában az anyagban ezek a kis mágnesek tetszőlegesen vannak orientálva, és az összes mezőjük teljes mágneses indukciója nulla. Ha egy paramágnest külső mágneses térbe helyezünk, akkor az összes kis mágnes – az atomok iránytűként fog megfordulni a külső mágneses térben, és az anyagban lévő mágneses tér megnő ( n >= 1).

ferromágneses olyan anyagok, amelyek n"1. A ferromágneses anyagokban úgynevezett domének, a spontán mágnesezettség makroszkopikus régiói jönnek létre.

Különböző tartományokban a mágneses mezők indukciója eltérő irányú (61. ábra) és egy nagy kristályban

kölcsönösen kompenzálják egymást. Amikor egy ferromágneses mintát egy külső mágneses térbe vezetünk, az egyes tartományok határai eltolódnak, így a külső tér mentén orientált domének térfogata megnő.

A B 0 külső tér indukciójának növekedésével a mágnesezett anyag mágneses indukciója növekszik. Egyes B 0 értékeknél az indukció leállítja annak éles növekedését. Ezt a jelenséget mágneses telítésnek nevezik.

A ferromágneses anyagok jellegzetes vonása a hiszterézis jelensége, amely abban áll, hogy az anyagban lévő indukció kétértelműen függ a külső mágneses tér indukciójától annak változása során.

A mágneses hiszterézis hurok egy zárt görbe (cdc`d`c), amely az anyagban lévő indukció függőségét fejezi ki a külső tér indukciójának amplitúdójától, az utóbbi periodikus, meglehetősen lassú változásával (62. ábra).

A hiszterézis hurkot a következő értékek jellemzik: B s , B r , B c . B s - az anyag indukciójának maximális értéke B 0s-nál; B r - maradék indukció, megegyezik az anyagban bekövetkező indukció értékével, amikor a külső mágneses tér indukciója B 0s-ról nullára csökken; -B c és B c - kényszerítő erő - a külső mágneses tér indukciójával megegyező érték, amely ahhoz szükséges, hogy az anyagban az indukciót maradékról nullára változtassa.

Minden ferromágneshez tartozik egy olyan hőmérséklet (Curie-pont (J. Curie, 1859-1906), amely felett a ferromágnes elveszti ferromágneses tulajdonságait.

Kétféleképpen lehet mágnesezett ferromágnest lemágnesezett állapotba hozni: a) a Curie-pont fölé melegíteni és lehűteni; b) az anyagot lassan csökkenő amplitúdójú váltakozó mágneses térrel mágnesezzük.

Az alacsony maradék indukcióval és koercitív erővel rendelkező ferromágneseket lágymágnesesnek nevezzük. Alkalmazhatóak olyan eszközökben, ahol a ferromágneseket gyakran újramágnesezni kell (transzformátorok magjai, generátorok stb.).

Az állandó mágnesek gyártásához mágnesesen kemény ferromágneseket használnak, amelyek nagy kényszerítő erővel rendelkeznek.

A MÁGNESES MEZŐ INDUKCIÓJÁNAK MEGHATÁROZÁSA A KÖRÁRAM TENGELYÉN

A munka célja : mágneses tér tulajdonságainak tanulmányozására, a mágneses indukció fogalmának megismerésére. Határozza meg a mágneses tér indukcióját a köráram tengelyén!

Elméleti bevezető. Mágneses mező. A mágneses mező léte a természetben számos jelenségben nyilvánul meg, amelyek közül a legegyszerűbbek a mozgó töltések (áramok), az áram és az állandó mágnes, két állandó mágnes kölcsönhatása. Mágneses mező vektor . Ez azt jelenti, hogy mennyiségi leírásához a tér minden pontjában be kell állítani a mágneses indukció vektorát. Néha ezt a mennyiséget egyszerűen hívják mágneses indukció . A mágneses indukció vektorának iránya egybeesik a tér vizsgált pontjában elhelyezkedő, egyéb hatásoktól mentes mágneses tű irányával.

Mivel a mágneses mező egy erőtér, így ábrázoljuk mágneses indukciós vonalak - vonalak, amelyek érintői minden pontban egybeesnek a mágneses indukciós vektor irányával a mező ezen pontjain. Szokásos több mágneses indukciós vonalat húzni egyetlen, -ra merőleges területen, ami megegyezik a mágneses indukció értékével. Így a vonalsűrűség megfelel az értéknek BAN BEN . A kísérletek azt mutatják, hogy a természetben nincsenek mágneses töltések. Ennek az a következménye, hogy a mágneses indukció vonalai zártak. A mágneses teret ún homogén ha az indukciós vektorok ennek a mezőnek minden pontjában azonosak, azaz abszolút értékükben egyenlők és irányuk megegyezik.

A mágneses mezőhöz szuperpozíció elve: a keletkező tér több áram vagy mozgó töltés által létrehozott mágneses indukciója az vektor összege minden egyes áram vagy mozgó töltés által létrehozott mágneses indukciós mezők.

Egyenletes mágneses térben az egyenes vezetőre hat amperteljesítmény:

ahol egy vektor, amely abszolút értékben egyenlő a vezető hosszával l és egybeesik az áram irányával én ebben a karmesterben.

Meghatározzuk az Amper-erő irányát jobb csavaros szabály(vektorok , és jobboldali csavarrendszert alkotnak): ha egy jobbmenetű csavart a és vektorok által alkotott síkra merőlegesen helyezünk el, és a legkisebb szög mentén elforgatjuk től-ig, akkor a csavar transzlációs mozgása csavar jelzi az erő irányát. Skaláris formában az (1) összefüggés a következőképpen írható fel:

F=I× l× B× bűn a vagy (2).

Az utolsó összefüggésből következik A mágneses indukció fizikai jelentése : az egyenletes tér mágneses indukciója számszerűen egyenlő a tér irányára merőlegesen elhelyezkedő, 1 A áramerősségű, 1 m hosszú vezetőre ható erővel.

A mágneses indukció SI mértékegysége Tesla (Tl): .

Köráram mágneses tere. Az elektromos áram nemcsak kölcsönhatásba lép a mágneses mezővel, hanem létrehozza is. A tapasztalat azt mutatja, hogy vákuumban egy áramelem a tér egy pontjában indukciós mágneses teret hoz létre

(3) ,

hol van az arányossági együttható, m 0 \u003d 4p × 10-7 H / m a mágneses állandó, egy vektor, amely számszerűen egyenlő a vezetőelem hosszával, és iránya egybeesik az elemi árammal; r a sugárvektor modulusa. A (3) összefüggést Biot és Savart kísérletileg állapította meg, Laplace elemezte, ezért ún. Biot-Savart-Laplace törvény. A jobb csavarszabály szerint a vizsgált pontban a mágneses indukciós vektor merőlegesnek bizonyul az áramelemre és a sugárvektorra.

A Biot-Savart-Laplace törvény és a szuperpozíció elve alapján tetszőleges konfigurációjú vezetőkben folyó elektromos áramok mágneses tereinek kiszámítása a vezető teljes hosszában történő integrálással történik. Például a mágneses tér mágneses indukciója egy sugarú körtekercs közepén R amelyen áram folyik én , egyenlő:

A kör- és egyenáramok mágneses indukciójának vonalait az 1. ábra mutatja. A köráram tengelyén a mágneses indukció vonala egyenes. A mágneses indukció iránya összefügg az áramkörben lévő áram irányával jobb csavaros szabály. A köráramra vonatkoztatva a következőképpen fogalmazható meg: ha egy jobbmenetű csavart a köráram irányába forgatunk, akkor a csavar transzlációs mozgása jelzi a mágneses indukciós vonalak irányát, az érintőket. amelyekhez minden pontban egybeesnek a mágneses indukciós vektorral.

, (5)

Ahol R a gyűrű sugara, x a távolság a gyűrű középpontjától a tengely azon pontjáig, ahol a mágneses indukciót meghatározzák.

Mi a definíció, mágneses tér..??

Roger

A modern fizikában a „mágneses mezőt” az egyik erőternek tekintik, amely mágneses erő hatásához vezet a mozgó elektromos töltésekre. A mágneses mezőt elektromos töltések, általában elektromos áramok mozgatása, valamint váltakozó elektromos tér hozza létre. Van egy hipotézis a mágneses töltések létezésének lehetőségéről, amit elvileg nem tilt az elektrodinamika, de ez idáig ilyen töltéseket (mágneses monopólusokat) nem fedeztek fel. A Maxwell-féle elektrodinamikán belül kiderült, hogy a mágneses tér szorosan összefügg az elektromos térrel, ami az elektromágneses tér egységes fogalmának kialakulásához vezetett.
A térfizika némileg megváltoztatja a mágneses térhez való viszonyulást. Először is bizonyítja, hogy mágneses töltések elvileg nem létezhetnek. Másodszor, kiderül, hogy a mágneses tér nem független tér, egyenlő az elektromos térrel, hanem az elektromos töltések mozgása során fellépő három dinamikus korrekció egyike. Ezért a térfizika csak az elektromos teret tekinti alapvetőnek, és a mágneses erő lesz az elektromos kölcsönhatás egyik deriváltja.
P.S. a professzor persze bojtorján, de a felszerelés vele van....

Marie

Mágneses mező - az elektromágneses mező egyik összetevője, amely időben változó elektromos mező jelenlétében jelenik meg. Ezenkívül mágneses teret hozhat létre a töltött részecskék árama, vagy az atomokban lévő elektronok mágneses momentumai (állandó mágnesek). A mágneses tér fő jellemzője az erőssége, amelyet a \vec(\mathbf(B) mágneses indukciós vektor határoz meg). Az SI-ben a mágneses indukciót Teslában (T) mérik.
Fizikai tulajdonságok
A mágneses mezőt időben változó elektromos tér vagy a részecskék belső mágneses momentumai alkotják. Ezenkívül a mágneses mezőt a töltött részecskék árama is létrehozhatja. Egyszerű esetekben a Biot-Savart-Laplace törvényből vagy a cirkulációs tételből (ez is Ampère törvénye) található. Többben nehéz helyzetek a Maxwell-egyenletek megoldását keresik
A mágneses tér a részecskék és testek mágneses momentumaira, mozgó töltött részecskékre (vagy áramvezetőkre) gyakorolt ​​hatásban nyilvánul meg. A mágneses térben mozgó töltött részecskékre ható erőt Lorentz-erőnek nevezzük. Arányos a részecske töltésével és a mező vektorszorzatával és a részecske sebességével.
Matematikai ábrázolás
Olyan vektormennyiség, amely nulla térbeli divergenciájú mezőt alkot.

Mágneses mező- az anyag speciális formája, amely a mozgó elektromos töltések - áramok körül létezik.

A mágneses tér forrásai állandó mágnesek, áramvezetők. A mágneses mezőt egy mágnestűn, egy áramvezető vezetőn és mozgó töltött részecskén észlelheti.

A mágneses tér vizsgálatához zárt lapos áramvezető áramkört (áramvezető hurok) használnak.

Oersted 1820-ban fedezte fel először a mágneses tű fordulatát egy olyan vezető közelében, amelyen keresztül áramlik. Ampere megfigyelte azoknak a vezetőknek a kölcsönhatását, amelyeken keresztül áram folyik: ha a vezetőkben lévő áramok egy irányban áramlanak, akkor a vezetők vonzzák, ha a vezetőkben lévő áramok ellentétes irányban, akkor taszítják.

A mágneses tér tulajdonságai:

• a mágneses mező anyagi;
• forrás- és mezőjelző - elektromos áram;
• a mágneses tér örvény – erővonalai (mágneses indukciós vonalai) zártak;
• a mező nagysága a mező forrásától való távolsággal csökken.

Fontos!
A mágneses tér nem potenciális. Zárt pályán végzett munkája nem feltétlenül egyenlő nullával.

mágneses kölcsönhatás nevezzük az elektromosan semleges vezetők vonzását vagy taszítását, amikor elektromos áram halad át rajtuk.

A mozgó elektromos töltések mágneses kölcsönhatását a következőképpen magyarázzuk: minden mozgó elektromos töltés mágneses teret hoz létre a térben, amely a mozgó töltött részecskékre hat.

A mágneses térre jellemző erő - mágneses indukciós vektor\(\vec(B) \) . A mágneses indukciós vektor modulja megegyezik a mágneses térből az áramvezető vezetőre ható erő maximális értékének a vezetőben lévő áramerősséghez \ (I \) ​ és hosszával \ ( l \) ​:

A jelölés \(\vec(B) \) , az SI mértékegysége a tesla (T).

1 T egy olyan mágneses tér indukciója, amelyben a vezető hosszának minden méterére maximum 1 N erő hat 1 A áramerősség mellett.

A mágneses indukciós vektor iránya egybeesik az irányból Déli-sark a mágneses tű északi pólusához (az az irány, amelyre a mágnestű északi pólusa mutat), szabadon kialakítva egy mágneses térben.

A mágneses indukciós vektor iránya meghatározható gimlet szabály:

ha a gimlet transzlációs mozgásának iránya egybeesik a vezetőben folyó áram irányával, akkor a kardán fogantyújának forgásiránya egybeesik a mágneses indukciós vektor irányával.

Számos mező mágneses indukciójának meghatározására szolgál szuperpozíció elve:

a keletkező tér több forrás által létrehozott mágneses indukciója megegyezik az egyes források által külön-külön létrehozott mezők mágneses indukcióinak vektorösszegével:

Azt a mezőt, amelynek minden pontjában a mágneses indukciós vektor nagysága és iránya azonos, nevezzük homogén.

Vizuálisan a mágneses mezőt mágneses vonalak vagy mágneses indukciós vonalak formájában ábrázolják. Mágneses indukció vonala- ez egy képzeletbeli egyenes, amelynek bármely pontjában a mágneses indukciós vektor tangenciálisan irányul rá.

A mágneses vonalak tulajdonságai:

• a mágneses vonalak folytonosak;
• a mágneses vonalak zártak (azaz a természetben nincsenek az elektromos töltésekkel analóg mágneses töltések);
• A mágneses vonalak iránya az áram irányához kapcsolódik.

Az elrendezés sűrűsége lehetővé teszi a mező nagyságának megítélését: minél sűrűbbek a vonalak, annál erősebb a mező.

Egyenletes mágneses térbe helyezett, lapos zárt áramkörön ​ \ (M \) ​ erőnyomaték hat:

ahol \(I \) ​ az áramerősség a vezetőben, ​\(S \) ​ a kontúr által lefedett felület, ​\(B \) ​ a mágneses indukciós vektor modulusa, ​\ (\alpha \) ​ - a kontúrsíkra merőleges és a mágneses indukciós vektor közötti szög.

Ekkor a mágneses indukciós vektor modulusára felírhatjuk a képletet:

ahol az erők maximális nyomatéka a \(\alpha \) ​ = 90° szögnek felel meg.

Ebben az esetben a mágneses indukció vonalai a keret síkjában fekszenek, és egyensúlyi helyzete instabil. Az árammal rendelkező hurok helyzete stabil lesz abban az esetben, ha a hurok síkja merőleges a mágneses indukció vonalaira.

állandó mágnesek- ezek olyan testek, amelyek hosszú ideig megtartják a mágnesezettséget, azaz mágneses teret hoznak létre.

A mágnesek fő tulajdonsága, hogy vonzzák a vasból vagy ötvözeteiből (például acélból) készült testeket. A mágnesek természetesek (mágneses vasércből) és mesterségesek, amelyek mágnesezett vascsíkok. A mágnes azon területeit, ahol a mágneses tulajdonságai a legkifejezettebbek, pólusoknak nevezzük. A mágnesnek két pólusa van: északi \(N \) és déli \ (S \) .

Fontos!
A mágnesen kívül a mágneses vonalak kilépnek az északi pólusból és belépnek a déli pólusba.

Nem választhatja szét a mágnes pólusait.

Ampere elmagyarázta a mágneses mező létezését az állandó mágnesekben. Hipotézise szerint a mágnest alkotó molekulák belsejében elemi elektromos áramok keringenek. Ha ezek az áramok egy bizonyos módon irányulnak, akkor hatásuk összeadódik, és a test mágneses tulajdonságokat mutat. Ha ezek az áramok véletlenszerűen vannak elrendezve, akkor hatásuk kölcsönösen kompenzálódik, és a test nem mutat mágneses tulajdonságokat.

A mágnesek kölcsönhatásba lépnek: ahogy a mágneses pólusok taszítják, az ellentétes mágneses pólusok vonzzák egymást.

Az áramvezető mágneses tere

Az áramot vezető vezetéken átfolyó elektromos áram mágneses teret hoz létre a környező térben. Minél nagyobb az áram, amely áthalad a vezetőn, annál erősebb a körülötte keletkező mágneses tér.

Ennek a mezőnek a mágneses erővonalai koncentrikus körök mentén helyezkednek el, amelyek közepén egy áramvezető található.

Az árammal rendelkező vezető körül a mágneses erővonalak iránya mindig szigorúan összhangban van a vezetőn áthaladó áram irányával.

A mágneses erővonalak iránya meghatározható a gimlet szabálya szerint: ha a karmantyú (1) transzlációs mozgása egybeesik a vezetőben lévő áram (2) irányával, akkor a fogantyújának forgása jelzi a vezető körüli mágneses tér erővonalainak (4) irányát .

Amikor az áram iránya megváltozik, a mágneses erővonalak is megváltoztatják irányukat.

Ahogy távolodik a vezetőtől, a mágneses erővonalak ritkábban fordulnak elő. Ennek következtében a mágneses tér indukciója csökken.

A vezetőben lévő áram irányát általában egy pont jelzi, ha az áram hozzánk megy, és egy kereszt, ha az áram tőlünk távolodik.

Erős mágneses mezők kis áramerősségnél történő eléréséhez általában növelik az áramvezető vezetékek számát, és fordulatsorok formájában hajtják végre; az ilyen eszközt tekercsnek nevezik.

Egy tekercs formájában meghajlított vezetőben a vezető összes szakasza által alkotott mágneses mezők azonos irányúak lesznek a tekercsen belül. Ezért a tekercs belsejében a mágneses tér intenzitása nagyobb lesz, mint az egyenes vonalú vezető körül. Ha a meneteket tekercsben egyesítjük, az egyes menetek által létrehozott mágneses mezők összeadódnak. Ebben az esetben a tekercsen belüli erővonalak koncentrációja megnő, vagyis a benne lévő mágneses tér megnő.

Minél több áram halad át a tekercsen, és minél több fordulattal rendelkezik, annál erősebb a tekercs által létrehozott mágneses tér. A tekercsen kívüli mágneses tér is az egyes menetek mágneses tereiből áll, azonban a mágneses erővonalak nem olyan sűrűek, ami miatt ott nem akkora a mágneses tér intenzitása, mint a tekercsen belül.

Az árammal rendelkező tekercs mágneses tere ugyanolyan alakú, mint az egyenes vonalú állandó mágnesé: a mágneses erővonalak a tekercs egyik végéből lépnek ki, és belépnek a másik végébe. Ezért az árammal ellátott tekercs mesterséges elektromos mágnes. Általában egy acélmagot helyeznek be a tekercsbe, hogy fokozzák a mágneses mezőt; ezt a tekercset hívják elektromágnes.

A tekercs árammal történő mágneses indukciós vonalainak irányát a jobb kéz szabálya:

ha gondolatban a jobb tenyereddel megfogod az árammal rendelkező tekercset úgy, hogy négy ujjad jelölje az áram irányát a fordulataiban, akkor a hüvelykujj jelzi a mágneses indukciós vektor irányát.

A tekercs vagy tekercs által létrehozott mágneses mező vonalainak irányának meghatározásához használhatja azt is gimlet szabály:

ha a gimlet fogantyúját a tekercsben vagy tekercsben lévő áram irányába forgatja, akkor a gimlet transzlációs mozgása jelzi a mágneses indukciós vektor irányát.

Elektromágnesek találtak rendkívül széles körű alkalmazás a technológiában. Az elektromágnes polaritása (a mágneses tér iránya) szintén meghatározható a jobb kéz szabályával.

Erősítő teljesítmény

Erősítő teljesítmény- az az erő, amely mágneses térben áramvezető vezetőre hat.

Ampere törvénye: egy \(I \) áramú, ​\(l \) ​hosszúságú vezetőt ​\(\vec(B) \) ​ indukciós mágneses térbe helyezve olyan erő hat, amelynek modulusa egyenlő:

ahol \(\alpha \) ​ az áramvezető vezető és a mágneses indukciós vektor közötti szög ​\(\vec(B) \) ​.

Meghatározzuk az ampererő irányát bal kéz szabály: ha a bal kéz tenyere úgy van elhelyezve, hogy a \ \ (B_ \ perp \) mágneses indukciós vektor vezetőre merőleges komponense a tenyérbe kerül, és négy kinyújtott ujj jelzi az áram irányát a vezetőben, akkor a 90°-ban hajlított hüvelykujj az Amper-erő irányát mutatja.

Az Amper-erő nem központi. A mágneses indukció vonalaira merőlegesen irányul.

Az amperteljesítményt széles körben használják. BAN BEN technikai eszközök hozzon létre egy mágneses mezőt vezetők segítségével, amelyeken elektromos áram folyik. Az elektromágneseket elektromechanikus relékben használják elektromos áramkörök távoli kikapcsolására, mágneses daruban, számítógép merevlemezén, videomagnó-felvevőfejben, TV-kineszkópban, számítógép-monitorban. Széles körben használják a mindennapi életben, a közlekedésben és az iparban villanymotorok. Az elektromágnes kölcsönhatása az állandó mágnes mezőjével lehetővé tette elektromos mérőműszerek (ampermérő, voltmérő) létrehozását.

A villanymotor legegyszerűbb modellje egy állandó mágnes mágneses mezőjébe áramló keret. A valódi villanymotorokban állandó mágnesek helyett elektromágneseket használnak, keret helyett tekercseket egy nagy szám huzal fordulatait.

Együttható hasznos akció elektromos motor:

ahol \(N \) ​ – mechanikai erő a motor fejlesztette ki.

Az elektromos motor hatásfoka nagyon magas.

Algoritmus a mágneses mező hatásával kapcsolatos problémák megoldására áramvezető vezetékeken:

• készítsen vázlatos rajzot, amelyen feltünteti a vezetőt vagy az áramkört az árammal és az erővonalak irányát;
• jelölje be a szögeket a mező iránya és különálló elemek körvonal;
• a bal oldali szabály segítségével határozza meg az áramvezetőre vagy az áramkör egyes elemeire ható Ampererő irányát, és mutassa be ezeket az erőket a rajzon;
• jelezze a vezetőre vagy áramkörre ható összes többi erőt;
• írjon képleteket a feladatban említett többi erőhöz! Fejezd ki az erőket azokkal a mennyiségekkel, amelyektől függenek. Ha a vezető egyensúlyban van, akkor fel kell írni az egyensúlyi feltételét (az erők és erőnyomatékok összegének nullával egyenlősége);
• írjuk fel Newton második törvényét vektor formában és vetületekben;
• megoldást ellenőrizni.

Lorentz erő

Lorentz erő a mozgó töltött részecskére a mágneses tér oldaláról ható erő.

A Lorentz-erő megtalálásának képlete:

ahol \(q \) ​ a részecske töltése, ​\(v \) ​ a részecske sebessége, ​\(B \) ​ a mágneses indukciós vektor modulusa, ​\(\alpha \) a részecskesebesség-vektor és a mágneses indukcióvektor közötti szög.

A Lorentz-erő irányát az határozza meg bal kéz szabály: ha a bal kéz tenyere úgy van elhelyezve, hogy a mágneses indukciós vektor ​\(B_\perp \) vezetőre merőleges komponense belép a tenyérbe, és négy kinyújtott ujj jelzi a pozitív töltésű áram sebességének irányát. részecske, akkor a 90°-ban hajlított hüvelykujj megmutatja a Lorenz erő irányát.

Ha a részecske töltése negatív, akkor az erő iránya megfordul.

Fontos!
Ha a sebességvektor a mágneses indukciós vektorral együtt van irányítva, akkor a részecske egyenletesen és egyenesen mozog.

Egyenletes mágneses térben a Lorentz-erő elhajlítja a részecske pályáját.

Ha a sebességvektor merőleges a mágneses indukciós vektorra, akkor a részecske egy kör mentén mozog, amelynek sugara egyenlő:

ahol \(m \) ​ a részecske tömege, ​\(v \) ​ a részecske sebessége, ​\(B \) ​ a mágneses indukciós vektor modulusa, ​\(q \) ) a részecske töltése.

Ebben az esetben a Lorentz-erő egy centripetális erő szerepét tölti be, és munkája nulla. A részecskefordulat periódusa (frekvenciája) nem függ a kör sugarától és a részecske sebességétől. Képlet egy részecske forgási periódusának kiszámításához:

Egy töltött részecske szögsebessége:

Fontos!
A Lorentz-erő nem változik kinetikus energia részecskék és sebességének modulusa. A Lorentz-erő hatására a részecske sebességének iránya megváltozik.

Ha a sebességvektor \(\alpha \) ​ (0°) szögben van irányítva< \(\alpha \) < 90°) к вектору магнитной индукции, то частица движется по винтовой линии.

Ebben az esetben a részecske sebességvektora két sebességvektor összegeként ábrázolható, amelyek közül az egyik, ​\(\vec(v)_2 \) párhuzamos a \(\vec(B) \) vektorral, a másik pedig, \(\vec (v)_1 \) , merőleges rá. A \(\vec(v)_1 \) vektor nem változtat sem modulo-, sem irányt. A \(\vec(v)_2 \) vektor irányt változtat. A Lorentz-erő a mozgó részecskének a \(\vec(v)_1 \) sebességvektorra merőleges gyorsulást ad. A részecske körben fog mozogni. Egy részecske körben forogásának periódusa \ (T \) .

Így az indukciós vonal mentén egyenletes mozgást a \(\vec(B) \) vektorra merőleges síkban végzett körmozgás szuperponál. A részecske egy hélix mentén \(h=v_2T \) lépéssel mozog.

Fontos!
Ha a részecske elektromos és mágneses térben mozog, akkor a teljes Lorentz-erő:

A töltött részecske mágneses térben való mozgásának jellemzőit tömegspektrométerekben használják - a töltött részecskék tömegének mérésére szolgáló eszközökben; részecskegyorsítók; plazma hőszigetelésére "Tokamak" berendezésekben.

Algoritmus a töltött részecskékre gyakorolt ​​mágneses (és elektromos) mező hatásának problémáinak megoldására:

• készíts rajzot, jelöld meg rajta a mágneses (és elektromos) tér erővonalait, rajzolj vektort kezdeti sebesség részecskéket és jelölje meg töltésének jelét;
• ábrázolja a töltött részecskékre ható erőket;
• határozza meg a részecskepálya típusát;
• a töltött részecskére ható erőket a mágneses tér iránya mentén és arra merőleges irányban bővíteni;
• állítsa össze egy anyagi pont dinamikájának alapegyenletét az erők tágulási irányaiban;
• kifejezni az erőket azon mennyiségekkel, amelyektől függenek;
• oldja meg a kapott egyenletrendszert ismeretlen mennyiségre;
• megoldást ellenőrizni.

A "Mágneses mező" szakasz alapképletei

A Föld mágneses tere

A mágneses tér olyan erőtér, amely mozgó elektromos töltésekre és olyan testekre hat, amelyeknek mágneses momentuma van, függetlenül azok mozgási állapotától.

A makroszkopikus mágneses tér forrásai mágnesezett testek, áramvezető vezetők és mozgó elektromosan töltött testek. Ezeknek a forrásoknak a természete megegyezik: a mágneses tér a töltött mikrorészecskék (elektronok, protonok, ionok) mozgása következtében jön létre, valamint saját (spin) mágneses momentumának jelenléte miatt a mikrorészecskékben.

Változó mágneses tér akkor is fellép, ha az elektromos tér idővel megváltozik. Amikor viszont a mágneses tér idővel megváltozik, elektromos mező keletkezik. Teljes leírás az elektromos és mágneses mezők kapcsolatában a Maxwell-egyenleteket adják. A mágneses tér jellemzésére gyakran bevezetik az erővonalak (mágneses indukciós vonalak) fogalmát.

A mágneses tér jellemzőinek és az anyagok mágneses tulajdonságainak mérésére, különféle típusok magnetométerek. A mágneses tér indukciójának mértékegysége a CGS mértékegységrendszerében Gauss (Gs), in nemzetközi rendszer egység (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Az intenzitást oerstedben (Oe) és amperben mérik méterenként (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; mágneses mező energiája - Erg / cm 2 vagy J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Iránytű reagál
a Föld mágneses mezejére

A természetben található mágneses mezők mind méretükben, mind pedig hatásukban rendkívül változatosak. A Föld mágneses tere, amely a Föld magnetoszféráját alkotja, 70-80 ezer km távolságig terjed a Nap irányába, és sok millió km-re az ellenkező irányba. A Föld felszínén a mágneses tér átlagosan 50 μT, a magnetoszféra határán ~ 10 -3 G. A geomágneses tér védi a Föld felszínét és a bioszférát a napszél töltött részecskéinek áramlásától és részben a kozmikus sugaraktól. Magának a geomágneses mezőnek az élőlények élettevékenységére gyakorolt ​​hatását a magnetobiológia vizsgálja. A Föld-közeli térben a mágneses mező mágneses csapdát képez a töltött részecskék számára nagy energia- A Föld sugárzási öve. A sugárzónában lévő részecskék jelentős veszélyt jelentenek az űrrepülések során. A Föld mágneses mezejének eredete egy vezetőképes folyékony anyag konvekciós mozgásaihoz kapcsolódik a Föld magjában.

Az űrhajók segítségével végzett közvetlen mérések kimutatták, hogy a Földhöz legközelebb eső kozmikus testeknek - a Holdnak, a Vénusz és a Mars bolygóknak nincs a Földéhez hasonló mágneses tere. Más bolygókról Naprendszer csak a Jupiternek és a jelek szerint a Szaturnusznak van saját mágneses mezője, amely elegendő a bolygómágneses csapdák létrehozásához. Mágneses mezők 10 gaussig és számos jellemző jelenségek(mágneses viharok, szinkrotron rádiósugárzás és mások), jelezve a mágneses tér jelentős szerepét a bolygófolyamatokban.

© Fotó: http://www.tesis.lebedev.ru
Fénykép a Napról
szűk spektrumban

A bolygóközi mágneses tér elsősorban a napszél (a napkorona folyamatosan táguló plazmája) tere. A Föld pályája közelében a bolygóközi mező ~ 10 -4 -10 -5 Gs. A bolygóközi mágneses tér szabályossága a fejlődés miatt megzavaródhat különféle fajták a plazma instabilitása, a lökéshullámok áthaladása és a napkitörések által generált gyors részecskék áramlásának terjedése.

A Nap minden folyamatában - kitörések, foltok és kiemelkedések megjelenése, a nap kozmikus sugarainak születése, a mágneses tér játszik lényeges szerepet. A Zeeman-effektuson alapuló mérések azt mutatták, hogy a napfoltok mágneses tere eléri a több ezer gaussot, a kiemelkedéseket ~ 10-100 gauss erősségű mezők tartják (a Nap teljes mágneses mezejének átlagos értéke ~ 1 gauss).

Mágneses viharok

A mágneses viharok a Föld mágneses mezőjének erős zavarai, amelyek élesen megzavarják a simaságot napi tanfolyam a földi mágnesesség elemei. A mágneses viharok több órától több napig tartanak, és egyidejűleg figyelhetők meg az egész Földön.

A mágneses viharok általában előzetes, kezdeti és fő fázisból, valamint egy helyreállítási szakaszból állnak. Az előzetes fázisban a geomágneses tér elenyésző változásai figyelhetők meg (főleg a nagy szélességi fokokon), valamint a jellegzetes rövid periódusú téroszcillációk gerjesztése. A kezdeti fázist az egyes mezőkomponensek hirtelen változása jellemzi az egész Földön, a fő fázist pedig nagy téringadozások és a vízszintes komponens erőteljes csökkenése. A mágneses vihar felépülési szakaszában a mező visszatér normál értékére.

A napszél hatása
a Föld magnetoszférájához

A mágneses viharokat a Nap aktív régióiból származó napplazma áramlása okozza, amely a napszélre rakódik. Ezért a mágneses viharok gyakrabban figyelhetők meg a naptevékenység 11 éves ciklusának maximumai közelében. A Földet elérő szoláris plazmaáramlások növelik a magnetoszféra összenyomódását, ami a mágneses vihar kezdeti fázisát idézi elő, és részben behatol a Föld magnetoszférájába. A nagyenergiájú részecskék bejutása a Föld felső légkörébe és a magnetoszférára gyakorolt ​​hatásuk elektromos áramok keletkezéséhez és felerősödéséhez vezet, amelyek az ionoszféra poláris régióiban érik el a legmagasabb intenzitást, ami az ionoszféra poláris területein éri el a legnagyobb intenzitást. a mágneses aktivitás magas szélességi köre. A magnetoszférikus-ionoszférikus áramrendszerek változásai a Föld felszínén szabálytalan mágneses zavarok formájában jelentkeznek.

A mikrokozmosz jelenségeiben a mágneses tér szerepe ugyanolyan lényeges, mint kozmikus léptékben. Ez az összes részecske létezésének köszönhető - szerkezeti elemek anyag (elektronok, protonok, neutronok), mágneses momentum, valamint a mágneses tér hatása a mozgó elektromos töltésekre.

Mágneses terek alkalmazása a tudományban és a technikában. A mágneses tereket általában gyenge (legfeljebb 500 Gs), közepes (500 Gs - 40 kGs), erős (40 kGs - 1 MGs) és szupererős (1 MG feletti) mezőkre osztják. Gyakorlatilag az összes elektrotechnika, rádiótechnika és elektronika gyenge és közepes mágneses terek használatán alapul. Gyenge és közepes mágneses mezőket állandó mágnesekkel, elektromágnesekkel, hűtetlen mágnestekercsekkel, szupravezető mágnesekkel lehet elérni.

Mágneses térforrások

A mágneses mezők minden forrása felosztható mesterségesre és természetesre. A mágneses tér fő természetes forrásai a Föld saját mágneses tere és a napszél. A mesterséges források közé tartozik az összes elektromágneses mező, amely bővelkedik bennünk modern világés különösen a házainkat. Olvasson többet erről, és olvassa el a miénket.

Az elektromos transzport a 0 és 1000 Hz közötti tartományban erős mágneses térforrás. Vasúti közlekedés váltakozó áramot használ. A városi közlekedés állandó. Maximális értékek A mágneses tér indukciója az elővárosi elektromos közlekedésben eléri a 75 μT-t, az átlagos értékek körülbelül 20 μT. A DC-hajtású járművek átlagos értéke 29 µT. A villamosokban, ahol a visszatérő vezeték sínek, a mágneses mezők jóval nagyobb távolságban kompenzálják egymást, mint egy trolibusz vezetékei, a trolibuszon belül pedig még gyorsítás közben is kicsi a mágneses tér ingadozása. De a mágneses tér legnagyobb ingadozása a metróban van. A kompozíció elküldésekor a mágneses tér nagysága a platformon 50-100 μT vagy több, ami meghaladja a geomágneses mezőt. A mágneses tér akkor sem tér vissza korábbi értékére, ha a vonat már régen eltűnt az alagútban. Csak miután a kompozíció áthalad a következő csatlakozási ponton az érintkezősínhez, a mágneses tér visszaáll a régi értékre. Igaz, néha nincs ideje: a következő vonat már közeledik a peronhoz, és amikor lelassul, a mágneses tér ismét megváltozik. Magában az autóban a mágneses tér még erősebb - 150-200 μT, azaz tízszer több, mint egy hagyományos vonatban.

A mágneses mezők indukciójának értékei, amelyekben leggyakrabban találkozunk Mindennapi élet az alábbi diagramon látható. Ha ezt a diagramot nézzük, világossá válik, hogy állandóan és mindenhol mágneses mezőknek vagyunk kitéve. Egyes tudósok szerint a 0,2 µT-nál nagyobb indukciójú mágneses mezőket károsnak tekintik. Természetesen bizonyos óvintézkedéseket meg kell tenni, hogy megvédjük magunkat a minket körülvevő mezők káros hatásaitól. Csak néhányat csinálok egyszerű szabályok Nagymértékben csökkentheti szervezete mágneses mezőinek kitettségét.

A jelenlegi SanPiN 2.1.2.2801-10 „A SanPiN 2.1.2.2645-10 „A lakóépületek és helyiségek életkörülményeinek egészségügyi és járványügyi követelményei” 1. számú módosításai és kiegészítései a következőket mondják: „Maximális megengedett szint a lakóépületek helyiségeiben a geomágneses tér gyengülését 1,5"-re állítják be, továbbá az 50 Hz frekvenciájú mágneses tér intenzitásának és erősségének maximális megengedett értékeit is beállítják:

• lakóhelyiségben - 5 μT vagy 4 A/m;
• V nem lakás céljára szolgáló helyiségek lakóépületek, a lakóterületen, beleértve a kerti telkek területét is - 10 μT vagy 8 A/m.

Ezen szabványok alapján mindenki ki tudja számolni, hogy hány elektromos készülékek minden adott helyiségben be- és készenléti állapotban lehet, vagy amely alapján ajánlásokat adnak ki a lakótér normalizálására.

Kapcsolódó videók

Egy kis tudományos film a Föld mágneses teréről

Hivatkozások

1. Nagy Szovjet Enciklopédia.