2. dia

A munka szakaszai

Célok és célkitűzések meghatározása Gyakorlati rész. Kutatás és megfigyelés. Következtetés.

3. dia

Cél: mágneses jelenségek tulajdonságainak kísérleti vizsgálata. Célok: - Irodalom tanulmányozása. - Kísérleteket, megfigyeléseket végezni.

4. dia

Mágnesesség

A mágnesesség a mozgó elektromos töltések kölcsönhatásának egyik formája, amelyet távolról, mágneses mezőn keresztül hajtanak végre. A mágneses kölcsönhatás fontos szerepet játszik az Univerzumban lezajló folyamatokban. Íme két példa, amely megerősíti az elhangzottakat. Ismeretes, hogy egy csillag mágneses tere a napszélhez hasonló csillagszelet generál, amely a csillag tömegének és tehetetlenségi nyomatékának csökkentésével megváltoztatja fejlődésének menetét. Az is ismert, hogy a Föld magnetoszférája megvéd minket a kozmikus sugarak katasztrofális hatásaitól. Ha nem létezett volna, a bolygónk élőlényeinek evolúciója láthatóan más utat járt volna be, és talán egyáltalán nem keletkezett volna élet a Földön.

5. dia

6. dia

A Föld mágneses tere

A Föld mágneses mezejének jelenlétének fő oka az, hogy a Föld magja forró vasból áll (jó vezető a Földön belül keletkező elektromos áramoknak). Grafikailag a Föld mágneses tere hasonló az állandó mágnes mágneses teréhez. A Föld mágneses tere magnetoszférát alkot, amely 70-80 ezer km-re terjed ki a Nap irányába. Védi a Föld felszínét, véd a töltött részecskék káros hatásaitól, a nagy energiáktól és a kozmikus sugaraktól, meghatározza az időjárás jellegét. A Nap mágneses tere 100-szor nagyobb, mint a Földé.

7. dia

Mágneses tér változás

Az állandó változások oka az ásványi lelőhelyek jelenléte. Vannak olyan területek a Földön, ahol a saját mágneses tere erősen torzul a vasércek előfordulása miatt. Például a Kurszki mágneses anomália, amely a Kurszk régióban található. A Föld mágneses terének rövid távú változásának oka a „napszél”, azaz a „napszél” működése. a Nap által kibocsátott töltött részecskék áramának hatása. Ennek az áramlásnak a mágneses tere kölcsönhatásba lép a Föld mágneses mezőjével, és „mágneses viharok” keletkeznek.

8. dia

Az ember és a mágneses viharok

A szív- és érrendszer, a keringési rendszer, a vérnyomás emelkedik, a koszorúér-keringés romlik. A mágneses viharok súlyosbodását okozzák a szív- és érrendszeri betegségekben (miokardiális infarktus, stroke, hipertóniás krízis stb.) szenvedő személy testében. Légzőszervek A bioritmusok megváltoznak a mágneses viharok hatására. Egyes betegek állapota a mágneses viharok előtt romlik, mások pedig után. Az ilyen betegek alkalmazkodóképessége a mágneses viharok körülményeihez nagyon alacsony.

9. dia

Gyakorlati rész

Cél: adatgyűjtés a 2008-as mentőhívások számáról és következtetés levonása. A gyermekkori morbiditás és a mágneses viharok közötti összefüggés feltárása.

Üdvözlet, kedves olvasók. A természet sok titkot rejt. Az embernek sikerült magyarázatot találnia egyes rejtélyekre, másokra viszont nem. A természetben a mágneses jelenségek a földünkön és körülöttünk fordulnak elő, és néha egyszerűen nem vesszük észre őket.

Az egyik ilyen jelenség látható, ha felveszünk egy mágnest, és ráirányítjuk egy fémszegre vagy tűre. Nézze meg, hogyan vonzódnak egymáshoz.

Sokan emlékszünk még az iskolai fizikatanfolyamunkból az ezzel a mágneses térrel rendelkező tárggyal végzett kísérletekre.

Remélem, emlékszel, mik azok a mágneses jelenségek? Természetesen ez az a képesség, hogy más fémtárgyakat vonzzon magához, mágneses mezővel.

Tekintsük a mágneses vasércet, amelyből mágnesek készülnek. Valószínűleg mindegyikőtöknek van ilyen mágnes a hűtőszekrény ajtaján.

Érdekelné, hogy milyen más mágneses természeti jelenségek léteznek? Az iskolai fizikaórákról tudjuk, hogy a mezők lehetnek mágnesesek és elektromágnesesek.

Legyen tudatta veled, hogy a mágneses vasércet már korszakunk előtt is ismerték az élő természetben. Ebben az időben egy iránytűt hoztak létre, amelyet a kínai császár számos hadjárata és csak tengeri sétája során használt.

A mágnes szót kínaiul szerető kőnek fordítják. Csodálatos fordítás, nem igaz?

Kolumbusz Kristóf, amikor utazásai során mágneses iránytűt használt, észrevette, hogy a földrajzi koordináták befolyásolják az iránytű tűjének eltérését. Később ez a megfigyelési eredmény arra a következtetésre vezette a tudósokat, hogy vannak mágneses mezők a Földön.

A mágneses mező hatása az élő és élettelen természetben

A vándormadarak egyedülálló képessége élőhelyük pontos meghatározására mindig is érdekelte a tudósokat. A Föld mágneses tere félreérthetetlenül segíti őket a fekvésben. És sok állat vándorlása függ ettől a földmezőtől.

Tehát nem csak madarak, hanem olyan állatok is, mint:

• Teknősök
• Tengeri kagylók
• Lazac
• Szalamandra
• és sok más állat.

A tudósok azt találták, hogy az élő szervezetek testében speciális receptorok, valamint magnetit részecskék találhatók, amelyek segítik a mágneses és elektromágneses mezők érzékelését.

De arra, hogy a vadonban élő élőlények pontosan hogyan találják meg a megfelelő mérföldkőt, a tudósok nem tudják egyértelműen megválaszolni.

Mágneses viharok és hatásaik az emberre

Már ismerjük Földünk mágneses tereit. Megvédenek minket a Nap felől hozzánk érő töltött mikrorészecskék hatásaitól. A mágneses vihar nem más, mint a minket védő föld elektromágneses mezőjének hirtelen megváltozása.

Nem vetted észre, hogy néha hirtelen éles fájdalom nyilal a fejed halántékába, majd azonnal erős fejfájás jelentkezik? Mindezek az emberi testben előforduló fájdalmas tünetek ennek a természetes jelenségnek a jelenlétére utalnak.

Ez a mágneses jelenség egy órától 12 óráig tarthat, vagy rövid életű is lehet. És ahogy az orvosok megjegyezték, a szív- és érrendszeri betegségekben szenvedő idős emberek többet szenvednek ettől.

Megállapították, hogy hosszan tartó mágneses vihar során a szívrohamok száma nő. Számos tudós figyeli a mágneses viharok előfordulását.

Szóval, kedves olvasóim, néha érdemes tájékozódni a megjelenésükről, és lehetőség szerint megpróbálni megelőzni szörnyű következményeit.

Mágneses anomáliák Oroszországban

Földünk hatalmas területén különféle mágneses anomáliák találhatók. Tudjunk meg egy kicsit róluk.

A híres tudós és csillagász, P. B. Inokhodtsev 1773-ban tanulmányozta Oroszország központi részének összes városának földrajzi elhelyezkedését. Ekkor fedezett fel egy erős anomáliát Kurszk és Belgorod környékén, ahol az iránytű lázasan forgott. Csak 1923-ban fúrták meg az első kutat, amely fémércet tárt fel.

A tudósok még ma sem tudják megmagyarázni a vasérc hatalmas felhalmozódását a kurszki mágneses anomáliában.

Földrajzi tankönyvekből tudjuk, hogy minden vasércet hegyvidéki területeken bányásznak. Nem ismert, hogyan keletkeztek a síkságon a vasérc lelőhelyek.

Brazil mágneses anomália

Brazília óceánpartjainál, több mint 1000 kilométeres magasságban az e hely felett átrepülő repülőgépek műszereinek többsége - repülőgépek, sőt műholdak is - leállítják munkáját.

Képzelj el egy narancssárga narancsot. Héja védi a pépet, a Föld mágneses tere pedig a légkör védőrétegével védi bolygónkat az űrből érkező káros hatásoktól. A brazil anomália pedig olyan, mint egy horpadás ezen a héjon.

Ezen a szokatlan helyen ráadásul nem egyszer figyeltek meg rejtélyeseket.

Földünk sok titkát és titkát még fel kell tárni a tudósok, barátaim előtt. Jó egészséget kívánok, és hogy a kedvezőtlen mágneses jelenségek elkerüljék!

Remélem, tetszett a természet mágneses jelenségeiről szóló rövid áttekintésem. Vagy talán már megfigyelted őket, vagy érezted a hatásukat magadon. Írjátok meg kommentben, kíváncsi leszek rá. És mára ennyi. Hadd búcsúzzak el tőled és újra találkozunk.

Azt javaslom, hogy iratkozzon fel a blogfrissítésekre. A cikket a 10-es rendszer szerint is értékelheti, meghatározott számú csillaggal megjelölve. Gyere el hozzám és hozd el barátaidat is, mert ezt az oldalt kifejezetten neked hozták létre. Biztos vagyok benne, hogy itt biztosan sok hasznos és érdekes információt talál.

Viharok stb. Hogyan keletkeznek? Mi jellemzi őket?

Mágnesesség

A mágneses jelenségeket és tulajdonságokat együttesen mágnesességnek nevezzük. Létezésük már nagyon régóta ismert. Feltételezik, hogy a kínaiak már négyezer évvel ezelőtt felhasználták ezt a tudást iránytű létrehozására és tengeri utakon való navigálásra. Csak a 19. században kezdtek kísérleteket végezni és komolyan tanulmányozni a fizikai mágneses jelenséget. Hans Oersted az egyik első kutató ezen a területen.

Mágneses jelenségek az űrben és a Földön egyaránt előfordulhatnak, és csak mágneses mezőn belül jelenhetnek meg. Az ilyen mezők elektromos töltésekből származnak. Amikor a töltések álló helyzetben vannak, elektromos tér jön létre körülöttük. Amikor mozognak, mágneses mező van.

Vagyis a mágneses mező jelensége elektromos áram vagy váltakozó elektromos tér megjelenésével következik be. Ez egy olyan térrész, amelyen belül erő hat a mágnesekre és a mágneses vezetőkre. Megvan a maga iránya, és csökken, ahogy távolodik a forrásától - a vezetőtől.

Mágnesek

A testet, amely körül kialakul, mágnesnek nevezik. Közülük a legkisebb az elektron. A mágnesek vonzása a leghíresebb fizikai mágneses jelenség: ha két mágnest egymás mellé teszünk, azok vagy vonzzák, vagy taszítják. Minden az egymáshoz viszonyított helyzetükön múlik. Minden mágnesnek két pólusa van: északi és déli.

Mint a pólusok taszítják, és a pólusokkal ellentétben, éppen ellenkezőleg, vonzzák. Ha kettévágod, az északi és a déli pólus nem válik szét. Ennek eredményeként két mágnest kapunk, amelyek mindegyikének szintén két pólusa lesz.

Számos anyag rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal: vas, kobalt, nikkel, acél stb. Ezek között vannak folyadékok, ötvözetek és kémiai vegyületek. Ha mágneseket tart a mágnes közelében, azok maguk is azzá válnak.

Az olyan anyagok, mint a tiszta vas, könnyen megszerezhetik ezt a tulajdonságot, de gyorsan el is búcsúznak tőle. Másoknál (például acélnál) hosszabb ideig tart a mágnesezés, de a hatás hosszú ideig megmarad.

Mágnesezés

Fentebb megállapítottuk, hogy a töltött részecskék mozgása során mágneses tér keletkezik. De milyen mozgásról beszélhetünk például egy hűtőn lógó vasdarabban? Minden anyag atomokból áll, amelyek mozgó részecskéket tartalmaznak.

Minden atomnak megvan a maga mágneses tere. De egyes anyagokban ezek a mezők kaotikusan különböző irányokba vannak irányítva. Emiatt nem jön létre körülöttük egy nagy mező. Az ilyen anyagok nem képesek mágnesezésre.

Más anyagokban (vas, kobalt, nikkel, acél) az atomok képesek úgy felsorakozni, hogy mindegyik egy irányba mutasson. Ennek eredményeként általános mágneses tér jön létre körülöttük, és a test mágnesezetté válik.

Kiderült, hogy egy test mágnesezettsége az atomjai mezőinek rendezettsége. Ennek a sorrendnek a megszegéséhez csak erősen üsse meg, például kalapáccsal. Az atommezők kaotikusan mozognak, és elvesztik mágneses tulajdonságaikat. Ugyanez történik, ha az anyagot felmelegítik.

Mágneses indukció

A mágneses jelenségek mozgó töltésekhez kapcsolódnak. Így minden bizonnyal mágneses tér keletkezik az elektromos áramot szállító vezető körül. De lehet ez fordítva is? Michael Faraday angol fizikus egyszer feltette ezt a kérdést, és felfedezte a mágneses indukció jelenségét.

Arra a következtetésre jutott, hogy az állandó mező nem okozhat elektromos áramot, de a váltakozó mező igen. Az áram egy mágneses tér zárt hurkában jön létre, és indukciónak nevezik. Az elektromotoros erő az áramkört átható mező sebességének változásával arányosan változik.

Faraday felfedezése igazi áttörést jelentett, és jelentős előnyökkel járt az elektromos berendezések gyártói számára. Neki köszönhetően lehetővé vált az áram előállítása mechanikai energiából. A tudós által levezetett törvényt alkalmazták és alkalmazzák az elektromos motorok, különféle generátorok, transzformátorok stb.

A Föld mágneses tere

A Jupiter, a Neptunusz, a Szaturnusz és az Uránusz mágneses mezővel rendelkezik. Bolygónk sem kivétel. A hétköznapi életben szinte észre sem vesszük. Megfoghatatlan, nincs íze, szaga. De a természet mágneses jelenségei kapcsolódnak hozzá. Ilyen például az aurora, a mágneses viharok vagy az állatok magnetorecepciója.

Lényegében a Föld egy hatalmas, de nem túl erős mágnes, amelynek két pólusa van, amelyek nem esnek egybe a földrajzi pólusokkal. Mágneses vonalak hagyják el a bolygó déli sarkát, és belépnek az Északi-sarkra. Ez azt jelenti, hogy valójában a Föld déli pólusa a mágnes északi pólusa (ezért nyugaton a kék a déli pólus - S, a piros pedig az északi pólus - É).

A mágneses tér több száz kilométerre terjed ki a bolygó felszínétől. Láthatatlan kupolaként szolgál, amely tükrözi az erőteljes galaktikus és napsugárzást. A sugárzási részecskéknek a Föld héjával való ütközésekor számos mágneses jelenség jön létre. Nézzük ezek közül a leghíresebbeket.

Mágneses viharok

A Nap erős befolyást gyakorol bolygónkra. Nemcsak meleget és fényt ad nekünk, hanem olyan kellemetlen mágneses jelenségeket is kivált, mint a viharok. Megjelenésük a naptevékenység növekedésével és a csillag belsejében zajló folyamatokkal függ össze.

A Földet folyamatosan befolyásolja a Napból érkező ionizált részecskék áramlása. 300-1200 km/s sebességgel mozognak, és napszélként jellemzik. De időről időre ezek a részecskék hirtelen kibocsátása történik a csillagon. Lökésekként hatnak a föld héjára, és a mágneses mezőt oszcillálják.

Az ilyen viharok általában legfeljebb három napig tartanak. Jelenleg bolygónk egyes lakói rosszul érzik magukat. A membrán fluktuációja fejfájással, megnövekedett vérnyomással és gyengeséggel érint bennünket. Egy ember élete során átlagosan 2000 vihart él át.

Északi fény

Vannak kellemesebb mágneses jelenségek is a természetben - az északi fény vagy az aurora. Világításként jelenik meg az égen, gyorsan változó színekkel, és főleg a magas szélességeken (67-70°) fordul elő. Erős naptevékenység esetén a ragyogás is alacsonyabb.

Körülbelül 64 kilométerrel a pólusok felett töltéssel rendelkező naprészecskék találkoznak a mágneses mező távolabbi részeivel. Itt ezek egy része a Föld mágneses pólusaira irányul, ahol kölcsönhatásba lépnek a légköri gázokkal, ezért jelenik meg a ragyogás.

Az izzás spektruma a levegő összetételétől és ritkulásától függ. A vörös izzás 150-400 kilométeres magasságban fordul elő. A kék és zöld árnyalatok magas oxigén- és nitrogénszinttel járnak. 100 kilométeres magasságban fordulnak elő.

Magnetorecepció

A mágneses jelenségekkel foglalkozó fő tudomány a fizika. Néhányuk azonban biológiát is tartalmazhat. Például az élő szervezetek mágneses érzékenysége a Föld mágneses terének felismerésének képessége.

Sok állat, különösen a vándorló faj rendelkezik ezzel az egyedülálló ajándékkal. A magnetorecepció képességét denevérekben, galambokban, teknősökben, macskákban, szarvasokban, egyes baktériumokban stb. találták meg. Segít az állatoknak eligazodni az űrben és megtalálni otthonukat, távolodva onnan több tíz kilométerre.

Ha egy személy iránytűt használ a tájékozódáshoz, akkor az állatok teljesen természetes eszközöket használnak. A tudósok még nem tudják pontosan meghatározni, hogyan és miért működik a magnetorecepció. De köztudott, hogy a galambok akkor is képesek otthonra találni, ha több száz kilométerre elviszik őket onnan, miközben a madarat egy teljesen sötét dobozba zárják. A teknősök még évekkel később is megtalálják szülőhelyüket.

„Szupererejüknek” köszönhetően az állatok vulkánkitörésekre, földrengésekre, viharokra és egyéb katasztrófákra számítanak. Finoman érzékelik a mágneses tér ingadozásait, ami növeli önfenntartási képességüket.

A fizikai testek a fizikai jelenségek „szereplői”. Ismerjünk meg néhányat közülük.

Mechanikai jelenségek

A mechanikai jelenségek a testek mozgása (1.3. ábra) és egymásra gyakorolt ​​hatásuk, például taszítás vagy vonzás. A testek egymásra gyakorolt ​​hatását interakciónak nevezzük.

A mechanikai jelenségekkel ebben a tanévben fogunk közelebbről is megismerkedni.

Rizs. 1.3. Példák mechanikai jelenségekre: a testek mozgása és kölcsönhatása sportversenyek során (a, b. c); a Föld mozgása a Nap körül és forgása saját tengelye körül (r)

Hangjelenségek

A hangjelenségek, amint a neve is sugallja, olyan jelenségek, amelyekben a hang is részt vesz. Ide tartozik például a hang terjedése levegőben vagy vízben, valamint a hang visszaverődése különböző akadályokról – mondjuk hegyekről vagy épületekről. Amikor a hang visszaverődik, ismerős visszhang jelenik meg.

Hőjelenségek

A hőjelenségek a testek felmelegedése és lehűlése, valamint például a párolgás (a folyadék gőzzé alakulása) és az olvadás (a szilárd anyag folyadékká alakulása).

A termikus jelenségek rendkívül elterjedtek: például meghatározzák a víz körforgását a természetben (1.4. ábra).

Rizs. 1.4. Víz körforgása a természetben

Az óceánok és tengerek vize, amelyet a nap sugarai melegítenek, elpárolog. Ahogy a gőz felemelkedik, lehűl, vízcseppekké vagy jégkristályokká alakul. Felhőket képeznek, amelyekből a víz eső vagy hó formájában visszatér a Földre.

A hőjelenségek igazi „laboratóriuma” a konyha: készül-e a leves a tűzhelyen, felforr-e a víz a vízforralóban, megfagynak-e az élelmiszerek a hűtőszekrényben – mindezek a hőjelenségek példái.

Az autómotor működését a hőjelenségek is meghatározzák: a benzin égésekor nagyon forró gáz keletkezik, ami a dugattyút (motorrészt) nyomja. És a dugattyú mozgását speciális mechanizmusokon keresztül továbbítják az autó kerekeihez.

Elektromos és mágneses jelenségek

Az elektromos jelenség legszembetűnőbb (a szó szó szerinti értelmében) példája a villámlás (1.5. ábra, a). Az elektromos világítás és az elektromos közlekedés (1.5. ábra, b) az elektromos jelenségek alkalmazásának köszönhetően vált lehetővé. A mágneses jelenségek példái közé tartozik a vas és acél tárgyak állandó mágnesek általi vonzása, valamint az állandó mágnesek kölcsönhatása.

Rizs. 1.5. Elektromos és mágneses jelenségek és felhasználásuk

Az iránytű tűje (1.5. ábra, c) úgy forog, hogy „északi” vége éppen északra mutat, mert a tű egy kis állandó mágnes, a Föld pedig egy hatalmas mágnes. Az északi fényt (1.5. ábra, d) az okozza, hogy az űrből repülő elektromosan töltött részecskék mágnesként lépnek kölcsönhatásba a Földdel. Elektromos és mágneses jelenségek határozzák meg a televíziók és a számítógépek működését (1.5. ábra, e, f).

Optikai jelenségek

Bármerre nézünk, mindenhol optikai jelenségeket fogunk látni (1.6. ábra). Ezek a fénnyel kapcsolatos jelenségek.

Az optikai jelenségre példa a fény különféle tárgyak általi visszaverődése. A tárgyakról visszaverődő fénysugarak bejutnak a szemünkbe, ennek köszönhetően látjuk ezeket a tárgyakat.

Rizs. 1.6. Példák optikai jelenségekre: A nap fényt bocsát ki (a); A hold visszaveri a napfényt (b); A tükrök c) különösen jól visszaverik a fényt; az egyik legszebb optikai jelenség - szivárvány (d)

Ebben a leckében, amelynek témája az „Elektromágneses mező”, megvitatjuk az „elektromágneses mező” fogalmát, megnyilvánulásának jellemzőit és a mező paramétereit.

Mobiltelefonon beszélünk. Hogyan továbbítják a jelet? Hogyan továbbítják a jelet a Marsra repülő űrállomásról? Az ürességben? Igen, lehet, hogy nincs anyag, de ez nem üresség, van valami más, amin keresztül a jel továbbítódik. Ezt a valamit elektromágneses mezőnek hívták. Ez nem közvetlenül megfigyelhető, hanem valóban létező természeti tárgy.

Ha a hangjel egy anyag, például levegő paramétereinek változása (1. ábra), akkor a rádiójel az EM mező paramétereinek változása.

Rizs. 1. Hanghullámok terjedése levegőben

Az „elektromos” és a „mágneses” szavak világosak számunkra, külön tanulmányoztuk már az elektromos jelenségeket (2. ábra) és a mágneses jelenségeket (3. ábra), de miért beszélünk akkor az elektromágneses térről? Ma kitaláljuk.

Rizs. 2. Elektromos tér

Rizs. 3. Mágneses tér

Példák elektromágneses jelenségekre.

A mikrohullámú sütő erős, és ami a legfontosabb, nagyon gyorsan változó elektromágneses tereket hoz létre, amelyek elektromos töltésre hatnak. És mint tudjuk, az anyagok atomjai és molekulái elektromos töltést tartalmaznak (4. ábra). Itt hat rá az elektromágneses tér, ami gyorsabb mozgásra kényszeríti a molekulákat (5. ábra) - a hőmérséklet nő, az étel felmelegszik. A röntgensugarak, az ultraibolya sugarak és a látható fény azonos természetűek.

Rizs. 4. A vízmolekula egy dipólus

Rizs. 5. Elektromos töltéssel rendelkező molekulák mozgása

Mikrohullámú sütőben az elektromágneses tér energiát ad az anyagnak, amelyet melegítésre használnak fel, a látható fény energiát ad a szemreceptoroknak, ami a receptor aktiválására szolgál (6. ábra), az ultraibolya sugárzás energiáját használják fel melanint képeznek a bőrben (barnulás megjelenése, 7. ábra), és A röntgensugárzás energiája hatására a film feketévé válik, amelyen a csontvázának képe látható (8. ábra). Az elektromágneses mezőnek ezekben az esetekben eltérő paraméterei vannak, ezért eltérő hatásai vannak.

Rizs. 6. A szem receptorának látható fényenergiával történő aktiválásának feltételes diagramja

Rizs. 7. Bőrbarnítás

Rizs. 8. A film elfeketedése röntgenfelvétel közben

Tehát sokkal gyakrabban találkozunk az elektromágneses térrel, mint amilyennek látszik, és régóta hozzászoktunk a vele kapcsolatos jelenségekhez.

Tehát tudjuk, hogy az elektromos tér az elektromos töltések körül keletkezik (9. ábra). Itt minden világos.

Rizs. 9. Elektromos tér elektromos töltés körül

Ha egy elektromos töltés mozog, akkor, mint azt vizsgáltuk, mágneses tér keletkezik körülötte (10. ábra). Itt már felmerül a kérdés: elektromos töltés mozog, elektromos tér van körülötte, mi köze hozzá a mágneses térnek? Még egy kérdés: azt mondjuk, hogy „a töltés mozog”. De a mozgás relatív, és mozoghat az egyik vonatkoztatási rendszerben, és nyugalomban lehet egy másikban (11. ábra). Ez azt jelenti, hogy az egyik vonatkoztatási rendszerben létezik mágneses tér, a másikban nem? De a mezőnek nem kell léteznie vagy nem léteznie a referenciakeret választásától függően.

Rizs. 10. Mágneses tér mozgó elektromos töltés körül

Rizs. 11. A töltésmozgás relativitáselmélete

A tény az, hogy egyetlen elektromágneses mező van, és egyetlen forrása van - elektromos töltés. Két összetevője van. Az elektromos és a mágneses mezők külön megnyilvánulásai, egyetlen elektromágneses tér külön alkotóelemei, amelyek a különböző referenciarendszerekben eltérően mutatkoznak meg (12. ábra).

Rizs. 12. Az elektromágneses tér megnyilvánulásai

Kiválaszthat egy referenciakeretet, amelyben csak az elektromos mező, vagy csak a mágneses mező, vagy mindkettő egyszerre jelenik meg. Lehetetlen azonban olyan referenciarendszert választani, amelyben mind az elektromos, mind a mágneses komponens nulla lesz, vagyis amelyben az elektromágneses tér megszűnik.

A referenciarendszertől függően vagy a mező egyik összetevőjét látjuk, vagy egy másikat, vagy mindkettőt. Ez olyan, mint egy test körben való mozgása: ha egy ilyen testet felülről nézünk, akkor a kör mentén mozgást látunk (13. ábra), ha oldalról, akkor a szakasz mentén oszcillációkat (14. ábra). ). Minden koordinátatengelyre vetítésben a körkörös mozgás rezgések.

Rizs. 13. Testmozgás körben

Rizs. 14. A test oszcillációi egy szakasz mentén

Rizs. 15. Körmozgások vetítése a koordinátatengelyre

Egy másik hasonlat a piramis síkra vetítése. Háromszögre vagy négyzetre vetíthető. A síkon ezek teljesen más figurák, de mindez egy piramis, amit más-más oldalról néznek. De nincs olyan szög, ahonnan a piramis teljesen eltűnne. Inkább négyzetnek vagy háromszögnek fog kinézni (16. ábra).

Rizs. 16. Piramis vetületei síkra

Tekintsünk egy áramot szállító vezetőt. Ebben a negatív töltéseket pozitívak kompenzálják, az elektromos tér körülötte nulla (17. ábra). A mágneses tér nem nulla (18. ábra), az árammal rendelkező vezető körül mágneses tér kialakulását vettük figyelembe. Válasszunk olyan referenciarendszert, amelyben az elektromos áramot alkotó elektronok stacionáriusak lesznek. De ebben a vonatkoztatási rendszerben a vezető pozitív töltésű ionjai az elektronokhoz képest ellentétes irányban mozognak: mágneses tér továbbra is keletkezik (18. ábra).

Rizs. 17. Olyan áramvezető, amelynek elektromos tere nulla

Rizs. 18. Mágneses tér áramvezető vezeték körül

Ha az elektronok vákuumban lennének, ebben a vonatkoztatási rendszerben elektromos tér keletkezne körülöttük, mivel nem kompenzálják pozitív töltések, de nem lenne mágneses tér (19. ábra).

Rizs. 19. Elektromos tér elektronok körül vákuumban

Nézzünk egy másik példát. Vegyünk egy állandó mágnest. Körülötte van mágneses tér, de nincs elektromos. Valójában a protonok és elektronok elektromos tere kompenzálva van (20. ábra).

Rizs. 20. Mágneses tér állandó mágnes körül

Vegyünk egy referenciakeretet, amelyben a mágnes mozog. Egy mozgó állandó mágnes körül örvény elektromos tér jelenik meg (21. ábra). Hogyan lehet azonosítani? Helyezzen egy fémgyűrűt (ebben a referenciakeretben mozdulatlan) a mágnes útjába. Áram keletkezik benne - ez az elektromágneses indukció jól ismert jelensége: amikor a mágneses fluxus megváltozik, elektromos mező keletkezik, ami töltések mozgásához, áram megjelenéséhez vezet (22. ábra). Az egyik referenciakeretben nincs elektromos tér, a másikban viszont megjelenik.

Rizs. 21. Vortex elektromos mező mozgó állandó mágnes körül

Rizs. 22. Az elektromágneses indukció jelensége

Állandó mágnes mágneses tere

Bármely anyagban az atommag körül keringő elektronok egy kis elektromos áramnak tekinthetők, amely körben folyik (23. ábra). Ez azt jelenti, hogy mágneses mező keletkezik körülötte. Ha az anyag nem mágneses, az azt jelenti, hogy az elektronok forgási síkjai tetszőlegesen irányulnak, és az egyes elektronokból származó mágneses mezők kompenzálják egymást, mivel kaotikusan irányulnak.

Rizs. 23. Az elektronok atommag körüli forgásának ábrázolása

Mágneses anyagokban az elektronok forgási síkjai megközelítőleg egyforma tájolásúak (24. ábra). Ezért az összes elektronból származó mágneses mezők összeadódnak, és a teljes mágnes skáláján nullától eltérő mágneses mezőt kapunk.

Rizs. 24. Elektronok forgása mágneses anyagokban

Az állandó mágnes körül mágneses tér van, vagy inkább az elektromágneses tér mágneses összetevője (25. ábra). Találhatunk-e olyan vonatkoztatási rendszert, amelyben a mágneses komponens nullává válik, és a mágnes elveszti tulajdonságait? Még mindig nem. Valójában az elektronok ugyanabban a síkban forognak (lásd a 24. ábrát), az elektronok sebessége egyetlen pillanatban sem ugyanabba az irányba irányul (26. ábra). Így lehetetlen olyan vonatkoztatási rendszert találni, ahol mindegyik lefagy és a mágneses tér eltűnik.

Rizs. 25. Mágneses tér állandó mágnes körül

Így az elektromos és a mágneses mezők egyetlen elektromágneses tér különböző megnyilvánulásai. Nem lehet azt mondani, hogy a tér egy adott pontjában csak mágneses vagy csak elektromos tér van. Lehet, hogy van egyik vagy másik. Minden attól függ, hogy milyen vonatkoztatási rendszerből nézzük ezt a pontot.

Miért beszéltünk korábban külön az elektromos és a mágneses mezőről? Először is, ez történelmileg történt: az emberek régóta ismerik a mágneseket, az emberek régóta megfigyelték a borostyánon felvillanyozó szőrmét, és senki sem vette észre, hogy ezek a jelenségek azonos természetűek. Másodszor, ez egy kényelmes modell. Azokban a problémákban, ahol nem vagyunk kíváncsiak az elektromos és mágneses komponensek kapcsolatára, célszerű ezeket külön-külön megvizsgálni. Két nyugalmi töltés egy adott vonatkoztatási rendszerben elektromos téren keresztül kölcsönhatásba lép egymással – alkalmazzuk rájuk a Coulomb-törvényt, nem érdekel minket, hogy ugyanazok az elektronok mozoghatnak valamilyen vonatkoztatási rendszerben és mágneses teret hozhatnak létre, és sikeresen megoldjuk a probléma (27. ábra) .

Rizs. 27. Coulomb-törvény

A mágneses tér mozgó töltésre gyakorolt ​​hatását egy másik modellben vizsgáljuk, és alkalmazhatóságának keretein belül számos probléma megoldásában is tökéletesen működik (28. ábra).

Rizs. 28. Balkézszabály

Próbáljuk megérteni, hogyan kapcsolódnak egymáshoz az elektromágneses mező összetevői.

Érdemes megjegyezni, hogy a pontos kapcsolat meglehetősen összetett. James Maxwell brit fizikus fejlesztette ki. Levezette a híres 4 Maxwell-egyenletet (29. ábra), amelyeket az egyetemeken tanulnak, és amelyekhez a magasabb matematika ismerete szükséges. Természetesen nem tanulmányozzuk őket, de néhány egyszerű szóval megértjük, mit jelentenek.

Rizs. 29. Maxwell-egyenletek

Maxwell egy másik fizikus - Faraday - munkájára támaszkodott (30. ábra), aki egyszerűen minőségileg leírta az összes jelenséget. Rajzokat (31. ábra) és jegyzeteket készített, amelyek nagyban segítették Maxwellt.

Rizs. 31. Michael Faraday rajzai az „Electricity” (1852) című könyvből

Faraday felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét (32. ábra). Emlékezzünk, mi az. A váltakozó mágneses tér indukált emf-et hoz létre a vezetőben. Más szóval, egy váltakozó mágneses tér (igen, ebben az esetben nem elektromos töltés) elektromos teret hoz létre. Ez az elektromos tér örvényszerű, azaz vonalai zártak (33. ábra).

Rizs. 32. Michael Faraday rajzai a kísérlethez

Rizs. 33. Indukált emf előfordulása egy vezetőben

Ezenkívül tudjuk, hogy a mágneses mezőt mozgó elektromos töltés hoz létre. Helyesebb lenne azt mondani, hogy váltakozó elektromos tér generálja. A töltés mozgásával az elektromos tér minden pontban megváltozik, és ez a változás mágneses teret generál (34. ábra).

Rizs. 34. Mágneses tér kialakulása

Észreveheti a mágneses mező megjelenését a kondenzátor lemezei között. Amikor tölt vagy kisül, váltakozó elektromos mező keletkezik a lemezek között, ami viszont mágneses teret hoz létre. Ebben az esetben a mágneses erővonalak az elektromos erővonalakra merőleges síkban helyezkednek el (35. ábra).

Rizs. 35. Mágneses tér megjelenése a kondenzátorlemezek között

Most nézzük meg a Maxwell-egyenleteket (29. ábra), ezek rövid magyarázatát az alábbiakban adjuk segítségül.

A divergencia ikon egy matematikai operátor, a mezőnek azt az összetevőjét emeli ki, amelynek van forrása, vagyis a mezővonalak valaminél kezdődnek és végződnek. Nézzük a második egyenletet: a mágneses tér ezen összetevője nulla: a mágneses erővonalak nem kezdődnek és nem érnek véget semmivel, nincs mágneses töltés. Nézzük az első egyenletet: az elektromos tér ezen összetevője arányos a töltéssűrűséggel. Az elektromos töltés elektromos mezőt hoz létre.

A legérdekesebb a következő két egyenlet. A rotor ikon egy matematikai operátor, amely kiemeli a mező örvénykomponensét. A harmadik egyenlet azt jelenti, hogy az örvény elektromos terét egy időben változó mágneses tér hozza létre (ez a derivált, ami a matematikából ismert, a mágneses tér változási sebességét jelenti). Vagyis elektromágneses indukcióról beszélünk.

A negyedik egyenlet megmutatja, ha nem figyelünk az arányossági együtthatókra: az örvénymágneses teret változó elektromos tér, valamint elektromos áram ( - áramsűrűség) hozza létre. Arról beszélünk, amit jól tudunk: mágneses mezőt mozgó elektromos töltés hozza létre és.

Amint látható, a váltakozó mágneses tér váltakozó elektromos mezőt generál, a váltakozó elektromos mező pedig váltakozó mágneses mezőt, és így tovább (36. ábra).

Rizs. 36. A váltakozó mágneses tér váltakozó elektromos mezőt generálhat, és fordítva

Ennek eredményeként a térben elektromágneses hullám keletkezhet (37. ábra). Ezeknek a hullámoknak különböző megnyilvánulásai vannak - ezek rádióhullámok, látható fény, ultraibolya és így tovább. Erről a következő leckékben fogunk beszélni.

Rizs. 37. Elektromágneses hullám

Bibliográfia

1. Kasyanov V.A. Fizika. 11. évfolyam: Oktatási. általános műveltségre intézmények. - M.: Túzok, 2005.
2. Myakishev G.Ya. Fizika: Tankönyv. 11. osztály számára Általános oktatás intézmények. - M.: Oktatás, 2010.

1. „studopedia.su” internetes portál ()
2. „worldofschool.ru” internetes portál ()

Házi feladat

1. Kimutatható-e mágneses mező egy referenciakeretben, amely a TV-képcsőben létrejövő áramlásban az egyik egyenletesen mozgó elektronhoz kapcsolódik?
2. Milyen mező jelenik meg egy adott vonatkoztatási rendszerben állandó sebességgel mozgó elektron körül?
3. Milyen mező észlelhető a mozdulatlan, statikus elektromossággal feltöltött borostyán körül? Egy mozgó körül? Válaszait indokolja.