Câmpul magnetic și proprietățile acestuia. Ce este un câmp magnetic

O zi buna, astazi vei afla ce este un câmp magnetic si de unde vine.

Fiecare persoană de pe planetă măcar o dată, dar păstrată magnetîn mână. Începând de la magneți de frigider pentru suveniruri, sau magneți de lucru pentru colectarea polenului de fier și multe altele. În copilărie, era o jucărie amuzantă care se lipește de metalul negru, dar nu și de alte metale. Deci, care este secretul magnetului și al acestuia camp magnetic .

Ce este un câmp magnetic

În ce moment începe un magnet să se atragă spre sine? În jurul fiecărui magnet există un câmp magnetic, în care cade, obiectele încep să fie atrase de el. Mărimea unui astfel de câmp poate varia în funcție de mărimea magnetului și de propriile sale proprietăți.

Termen Wikipedia:

Câmp magnetic - câmp de forță care acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor cu moment magnetic, indiferent de starea mișcării lor, componenta magnetică a câmpului electromagnetic.

De unde provine câmpul magnetic

Câmpul magnetic poate fi creat de curentul particulelor încărcate sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi, precum și de momentele magnetice ale altor particule, deși într-o măsură mult mai mică.

Manifestarea unui câmp magnetic

Câmpul magnetic se manifestă prin efectul asupra momentelor magnetice ale particulelor și corpurilor, asupra particulelor încărcate în mișcare sau conductoarelor cu . Forța care acționează asupra unei particule încărcate electric care se mișcă într-un câmp magnetic este numită forţa Lorentz, care este întotdeauna direcționat perpendicular pe vectorii v și B. Este proporțional cu sarcina particulei q, componenta vitezei v, perpendiculară pe direcția vectorului de câmp magnetic B și mărimea inducției câmpului magnetic B.

Ce obiecte au un câmp magnetic

De multe ori nu ne gândim la asta, dar multe (dacă nu toate) obiectele din jurul nostru sunt magneți. Suntem obișnuiți cu faptul că un magnet este o pietricică cu o forță pronunțată de atracție față de sine, dar de fapt, aproape totul are o forță de atracție, este doar mult mai mică. Să luăm măcar planeta noastră - nu zburăm în spațiu, deși nu ne ținem de suprafață cu nimic. Câmpul Pământului este mult mai slab decât câmpul unui magnet de pietricele, așa că ne ține doar datorită dimensiune uriașă- dacă ați văzut vreodată cum oamenii merg pe Lună (al cărei diametru este de patru ori mai mic), veți înțelege clar despre ce este vorba. Atracția Pământului se bazează în mare parte pe componentele metalice, scoarța și miezul său - au un câmp magnetic puternic. Poate ați auzit că în apropierea depozitelor mari de minereu de fier, busolele nu mai arată direcția corectă spre nord - acest lucru se datorează faptului că principiul busolei se bazează pe interacțiunea câmpurilor magnetice și minereu de fierîi atrage săgeata.

Un câmp magnetic aceasta este materia care apare în jurul surselor de curent electric, precum și în jurul magneților permanenți. În spațiu, câmpul magnetic este afișat ca o combinație de forțe care pot afecta corpurile magnetizate. Această acțiune se explică prin prezența descărcărilor de antrenare la nivel molecular.

Câmpul magnetic se formează numai în jurul sarcinilor electrice care sunt în mișcare. De aceea câmpurile magnetice și electrice sunt integrale și se formează împreună câmp electromagnetic. Componentele câmpului magnetic sunt interconectate și acționează unele asupra altora, schimbându-și proprietățile.

Proprietățile câmpului magnetic:
1. Câmpul magnetic apare sub influența sarcinilor de antrenare a curentului electric.
2. În oricare dintre punctele sale, câmpul magnetic este caracterizat de un vector de mărime fizică numit inducție magnetică, care este forța caracteristică câmpului magnetic.
3. Câmpul magnetic poate afecta numai magneții, conductoarele conductoare și sarcinile în mișcare.
4. Câmpul magnetic poate fi de tip constant și variabil
5. Câmpul magnetic se măsoară numai cu dispozitive speciale și nu poate fi perceput de simțurile umane.
6. Câmpul magnetic este electrodinamic, deoarece este generat doar în timpul mișcării particulelor încărcate și afectează doar sarcinile care sunt în mișcare.
7. Particulele încărcate se deplasează pe o traiectorie perpendiculară.

Mărimea câmpului magnetic depinde de viteza de modificare a câmpului magnetic. În consecință, există două tipuri de câmp magnetic: câmp magnetic dinamicși câmp magnetic gravitațional. Câmp magnetic gravitațional apare doar în apropiere particule elementareși se formează în funcție de caracteristicile structurale ale acestor particule.

Moment magnetic apare atunci când un câmp magnetic acţionează asupra unui cadru conductor. Cu alte cuvinte, momentul magnetic este un vector care este situat pe linia care merge perpendicular pe cadru.

Câmpul magnetic poate fi reprezentat grafic folosind magnetic linii de forță. Aceste linii sunt trasate în așa direcție încât direcția forțelor câmpului să coincidă cu direcția liniei câmpului în sine. Liniile de câmp magnetic sunt continue și închise în același timp.

Direcția câmpului magnetic este determinată cu ajutorul unui ac magnetic. Liniile de forță determină și polaritatea magnetului, capătul cu ieșirea liniilor de forță este polul nord, iar capătul cu intrarea acestor linii este polul sud.

Este foarte convenabil să evaluați vizual câmpul magnetic folosind pilitura obișnuită de fier și o bucată de hârtie.
Dacă punem o foaie de hârtie pe un magnet permanent și presărăm rumeguș deasupra, atunci particulele de fier se vor alinia în funcție de liniile câmpului magnetic.

Direcția liniilor de forță pentru conductor este determinată convenabil de faimos regula gimlet sau regula mana dreapta. Dacă ne înfăşurăm cu braţele în jurul dirijorului astfel încât deget mare privit în direcția curentului (de la minus la plus), apoi cele 4 degete rămase ne vor arăta direcția liniilor câmpului magnetic.

Și direcția forței Lorentz - forța cu care câmpul magnetic acționează asupra unei particule sau a unui conductor încărcat cu curent, conform regula mana stanga.
Dacă plasăm mâna stângăîntr-un câmp magnetic, astfel încât 4 degete să privească în direcția curentului în conductor, iar liniile de forță au intrat în palmă, apoi degetul mare va indica direcția forței Lorentz, forța care acționează asupra conductorului plasat într-un magnetic. camp.

Cam atât. Asigurați-vă că puneți orice întrebări în comentarii.

Un câmp magnetic este o formă specială de materie care este creată de magneți, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare) și care poate fi detectat prin interacțiunea magneților, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare).

experiența lui Oersted

Primele experimente (realizate în 1820), care au arătat că există o legătură profundă între fenomenele electrice și magnetice, au fost experimentele fizicianului danez H. Oersted.

Un ac magnetic situat în apropierea conductorului se rotește printr-un anumit unghi atunci când curentul este pornit în conductor. Când circuitul este deschis, săgeata revine la poziția inițială.

Din experiența lui G. Oersted rezultă că în jurul acestui conductor există un câmp magnetic.

Ampère experiență
Două conductoare paralele care poartă electricitate, interacționează între ele: se atrag dacă curenții sunt co-direcționați și se resping dacă curenții sunt direcționați opus. Acest lucru se datorează interacțiunii câmpurilor magnetice care apar în jurul conductorilor.

Proprietățile câmpului magnetic

1. Material, adică există independent de noi și de cunoștințele noastre despre aceasta.

2. Creat de magneți, conductori cu curent (particule încărcate în mișcare)

3. Detectat prin interacțiunea magneților, conductorilor cu curentul (particulele încărcate în mișcare)

4. Acționează asupra magneților, conductoarelor cu curent (particulele încărcate în mișcare) cu o oarecare forță

5. Nu există încărcături magnetice în natură. Nu puteți separa polii nord și sud și obțineți un corp cu un singur pol.

6. Motivul pentru care corpurile au proprietăți magnetice a fost găsit de omul de știință francez Ampère. Ampere a prezentat concluzia că proprietățile magnetice ale oricărui corp sunt determinate de curenții electrici închisi din interiorul acestuia.

Acești curenți reprezintă mișcarea electronilor pe orbitele atomului.

Dacă planurile în care circulă acești curenți sunt situate aleatoriu unul față de celălalt datorită mișcării termice a moleculelor care alcătuiesc corpul, atunci interacțiunile lor sunt compensate reciproc și corpul nu prezintă nicio proprietate magnetică.

Și invers: dacă planurile în care se rotesc electronii sunt paralele între ele și direcțiile normalelor către aceste planuri coincid, atunci astfel de substanțe sporesc câmpul magnetic extern.

7. Forțele magnetice acționează într-un câmp magnetic în anumite direcții, care se numesc linii de forță magnetice. Cu ajutorul lor, puteți afișa convenabil și clar câmpul magnetic într-un anumit caz.

Pentru a descrie mai exact câmpul magnetic, am convenit în acele locuri în care câmpul este mai puternic, să arătăm liniile de forță situate mai dens, adică. prieten mai apropiat la prieten. Și invers, în locurile în care câmpul este mai slab, liniile de câmp sunt afișate într-un număr mai mic, adică. mai rar localizat.

8. Câmpul magnetic caracterizează vectorul inducției magnetice.

Vectorul de inducție magnetică este o mărime vectorială care caracterizează câmpul magnetic.

Direcția vectorului de inducție magnetică coincide cu direcția polul Nord ac magnetic liber într-un punct dat.

Direcția vectorului de inducție a câmpului și puterea curentului I sunt legate de „regula șurubului drept (brașă)”:

dacă înșurubați brațul în direcția curentului din conductor, atunci direcția vitezei de mișcare a capătului mânerului său într-un punct dat va coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică în acest punct.

/ un câmp magnetic

Subiect: Câmp magnetic

Întocmit de: Baigarashev D.M.

Verificat de: Gabdullina A.T.

Un câmp magnetic

Dacă doi conductori paraleli sunt conectați la o sursă de curent, astfel încât un curent electric să treacă prin ei, atunci, în funcție de direcția curentului în ei, conductorii fie resping, fie se atrag.

Explicația acestui fenomen este posibilă din punctul de vedere al apariției în jurul conductorilor unui tip special de materie - un câmp magnetic.

Se numesc forțele cu care interacționează conductorii purtători de curent magnetic.

Un câmp magnetic- aceasta este un fel deosebit materie, caracteristică specifică care este acțiunea asupra unei sarcini electrice în mișcare, conductoare cu curent, corpuri cu moment magnetic, cu o forță în funcție de vectorul viteză a sarcinii, de direcția curentului în conductor și de direcția momentului magnetic al corpului.

Istoria magnetismului datează din cele mai vechi timpuri, la vechile civilizații din Asia Mică. Pe teritoriul Asiei Mici, în Magnezia, a fost găsită o rocă, dintre care mostre au fost atrase unele de altele. După numele zonei, astfel de mostre au început să fie numite „magneți”. Orice magnet sub formă de tijă sau potcoavă are două capete, care se numesc poli; în acest loc sunt cele mai pronunțate proprietățile sale magnetice. Dacă atârnați un magnet pe o sfoară, un stâlp va îndrepta întotdeauna spre nord. Busola se bazează pe acest principiu. Polul orientat spre nord al unui magnet liber se numește polul nord al magnetului (N). Polul opus se numește polul sud (S).

Polii magnetici interacționează între ei: polii asemănători se resping, iar polii spre deosebire de poli se atrag. În mod similar, conceptul de câmp electric care înconjoară o sarcină electrică introduce conceptul de câmp magnetic în jurul unui magnet.

În 1820, Oersted (1777-1851) a descoperit că un ac magnetic situat lângă conductor electric, deviază atunci când curentul trece prin conductor, adică se creează un câmp magnetic în jurul conductorului purtător de curent. Dacă luăm un cadru cu curent, atunci câmpul magnetic extern interacționează cu câmpul magnetic al cadrului și are un efect de orientare asupra acestuia, adică există o poziție a cadrului la care câmpul magnetic extern are un efect maxim de rotație asupra și există o poziție când forța cuplului este zero.

Câmpul magnetic în orice punct poate fi caracterizat prin vectorul B, care se numește vector de inducție magnetică sau inducție magnetică la punct.

Inducția magnetică B este un vector cantitate fizica, care este forța caracteristică câmpului magnetic în punct. Este egal cu raportul dintre momentul mecanic maxim al forțelor care acționează asupra unei bucle cu curent plasat într-un câmp uniform și produsul dintre puterea curentului din buclă și aria sa:

Direcția vectorului de inducție magnetică B este luată ca fiind direcția normalei pozitive la cadru, care este legată de curentul din cadru prin regula șurubului din dreapta, cu un moment mecanic egal cu zero.

În același mod în care sunt descrise liniile de intensitate a câmpului electric, sunt reprezentate liniile de inducție a câmpului magnetic. Linia de inducție a câmpului magnetic este o linie imaginară, a cărei tangentă coincide cu direcția B în punct.

Direcțiile câmpului magnetic într-un punct dat pot fi definite și ca direcția care indică

polul nord al acului busolei plasat în acel punct. Se crede că liniile de inducție ale câmpului magnetic sunt direcționate de la polul nord spre sud.

Direcția liniilor de inducție magnetică a câmpului magnetic creat de un curent electric care curge printr-un conductor drept este determinată de regula unui ghirț sau șurub drept. Direcția de rotație a capului șurubului este luată ca direcție a liniilor de inducție magnetică, care ar asigura mișcarea lui de translație în direcția curentului electric (Fig. 59).

unde n 01 = 4 Pi 10-7V s / (A m). - constanta magnetica, R - distanta, I - puterea curentului in conductor.

Spre deosebire de liniile de câmp electrostatic, care încep cu o sarcină pozitivă și se termină cu una negativă, liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise. Nu a fost găsită nicio sarcină magnetică similară cu cea electrică.

Un tesla (1 T) este luat ca unitate de inducție - inducerea unui astfel de câmp magnetic omogen în care un cuplu maxim de 1 Nm acționează asupra unui cadru cu o suprafață de 1 m2, prin care un curent de 1 A curge.

Inducerea unui câmp magnetic poate fi determinată și de forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic.

Un conductor cu curent plasat într-un câmp magnetic este supus forței Ampère, a cărei valoare este determinată de următoarea expresie:

unde I este puterea curentului în conductor, l- lungimea conductorului, B este modulul vectorului de inducție magnetică și este unghiul dintre vector și direcția curentului.

Direcția forței Ampere poate fi determinată de regula mâinii stângi: palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete sunt plasate în direcția curentului în conductor, apoi degetul mare îndoit arată direcția forței Ampere.

Considerând că I = q 0 nSv și substituind această expresie în (3.21), obținem F = q 0 nSh/B sin A. Numărul de particule (N) dintr-un volum dat al conductorului este N = nSl, atunci F = q 0 NvB sin A.

Să determinăm forța care acționează din partea câmpului magnetic asupra unei particule încărcate separate care se mișcă într-un câmp magnetic:

Această forță se numește forța Lorentz (1853-1928). Direcția forței Lorentz poate fi determinată de regula mâinii stângi: palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete arată direcția de mișcare a sarcinii pozitive, degetul mare va arăta direcția forței Lorentz.

Forța interacțiunii dintre cei doi conductoare paralele, prin care curg curenții I 1 și I 2 este egal cu:

Unde l- partea unui conductor care se află într-un câmp magnetic. Dacă curenții sunt în aceeași direcție, atunci conductoarele sunt atrase (Fig. 60), dacă sunt în sens invers, sunt respinse. Forțele care acționează asupra fiecărui conductor sunt egale ca mărime, de direcție opusă. Formula (3.22) este cea principală pentru determinarea unității de putere a curentului 1 amper (1 A).

Proprietățile magnetice ale unei substanțe sunt caracterizate printr-o mărime fizică scalară - permeabilitatea magnetică, care arată de câte ori inducția B a unui câmp magnetic într-o substanță care umple complet câmpul diferă în valoare absolută de inducția B 0 a unui câmp magnetic în vid:

După proprietățile lor magnetice, toate substanțele sunt împărțite în diamagnetic, paramagneticși feromagnetic.

Luați în considerare natura proprietăților magnetice ale substanțelor.

Electronii din învelișul atomilor de materie se mișcă pe orbite diferite. Pentru simplitate, considerăm că aceste orbite sunt circulare și fiecare electron se rotește în jurul nucleul atomic, poate fi considerat ca un curent electric circular. Fiecare electron, ca un curent circular, creează un câmp magnetic, pe care îl vom numi orbital. În plus, un electron dintr-un atom are propriul său câmp magnetic, numit câmp de spin.

Dacă, atunci când este introdus într-un câmp magnetic extern cu inducție B 0, în interiorul substanței se creează inducția B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).

În materialele diamagnetice, în absența unui câmp magnetic extern, câmpurile magnetice ale electronilor sunt compensate, iar atunci când sunt introduse într-un câmp magnetic, inducerea câmpului magnetic al unui atom devine direcționată împotriva câmpului extern. Diamagnetul este împins în afara câmpului magnetic extern.

La paramagnetic materiale, inducerea magnetică a electronilor în atomi nu este complet compensată, iar atomul în ansamblu se dovedește a fi ca un mic magnet permanent. De obicei, în materie, toți acești magneți mici sunt orientați în mod arbitrar, iar inducția magnetică totală a tuturor câmpurilor lor este egală cu zero. Dacă plasați un paramagnet într-un câmp magnetic extern, atunci toți magneții mici - atomii se vor transforma în câmpul magnetic extern ca acele busole și câmpul magnetic din substanță crește ( n >= 1).

feromagnetic sunt materiale care sunt n„1. Așa-numitele domenii, regiuni macroscopice de magnetizare spontană, sunt create în materiale feromagnetice.

În diferite domenii, inducerea câmpurilor magnetice are direcții diferite (Fig. 61) și într-un cristal mare

se compensează reciproc. Când o probă feromagnetică este introdusă într-un câmp magnetic extern, limitele domeniilor individuale sunt deplasate astfel încât volumul domeniilor orientate de-a lungul câmpului extern să crească.

Odată cu creșterea inducției câmpului extern B 0, crește inducția magnetică a substanței magnetizate. Pentru unele valori ale lui B 0, inducția își oprește creșterea bruscă. Acest fenomen se numește saturație magnetică.

O trăsătură caracteristică a materialelor feromagnetice este fenomenul de histerezis, care constă în dependența ambiguă a inducției în material de inducerea câmpului magnetic extern pe măsură ce acesta se modifică.

Bucla de histerezis magnetic este o curbă închisă (cdc`d`c), exprimând dependența inducției în material de amplitudinea inducției câmpului extern cu o modificare periodică destul de lentă a acestuia din urmă (Fig. 62).

Bucla de histerezis este caracterizată de următoarele valori B s , B r , B c . B s - valoarea maximă a inducţiei materialului la B 0s ; B r - inducția reziduală, egală cu valoarea inducției în material atunci când inducția câmpului magnetic extern scade de la B 0s la zero; -B c și B c - forță coercitivă - o valoare egală cu inducerea câmpului magnetic extern necesar pentru a schimba inducția în material de la rezidual la zero.

Pentru fiecare feromagnet, există o astfel de temperatură (punctul Curie (J. Curie, 1859-1906), peste care feromagnetul își pierde proprietățile feromagnetice.

Există două moduri de a aduce un feromagnet magnetizat într-o stare demagnetizată: a) căldură deasupra punctului Curie și răcire; b) magnetizați materialul cu un câmp magnetic alternant cu o amplitudine lent descrescătoare.

Feromagneții cu inducție reziduală scăzută și forță coercitivă se numesc magnetic soft. Ei găsesc aplicație în dispozitivele în care un feromagnet trebuie remagnetizat frecvent (miezuri de transformatoare, generatoare etc.).

Feromagneții duri magnetic, care au o forță coercitivă mare, sunt utilizați pentru fabricarea magneților permanenți.

DETERMINAREA INDUCȚIEI CÂMPULUI MAGNETIC PE AXA CURENTULUI CIRCULAR

Obiectiv : să studieze proprietățile unui câmp magnetic, să se familiarizeze cu conceptul de inducție magnetică. Determinați inducția câmpului magnetic pe axa curentului circular.

Introducere teoretică. Un câmp magnetic. Existența unui câmp magnetic în natură se manifestă în numeroase fenomene, dintre care cele mai simple sunt interacțiunea sarcinilor (curenților) în mișcare, curent și un magnet permanent, doi magneți permanenți. Un câmp magnetic vector . Aceasta înseamnă că pentru descrierea sa cantitativă în fiecare punct din spațiu, este necesar să se stabilească vectorul inducției magnetice. Uneori, această cantitate este numită pur și simplu inducție magnetică . Direcția vectorului de inducție magnetică coincide cu direcția acului magnetic situat în punctul considerat din spațiu și liber de alte influențe.

Deoarece câmpul magnetic este un câmp de forță, acesta este reprezentat folosind linii de inducție magnetică - linii, tangentele la care în fiecare punct coincid cu direcția vectorului de inducție magnetică în aceste puncte ale câmpului. Se obișnuiește să se tragă un număr de linii de inducție magnetică printr-o singură zonă perpendiculară pe , egal cu valoarea inducției magnetice. Astfel, densitatea liniei corespunde valorii LA . Experimentele arată că nu există sarcini magnetice în natură. Consecința acestui lucru este că liniile de inducție magnetică sunt închise. Câmpul magnetic se numește omogen dacă vectorii de inducție în toate punctele acestui câmp sunt aceiași, adică sunt egali în valoare absolută și au aceleași direcții.

Pentru un câmp magnetic, principiul suprapunerii: inducerea magnetică a câmpului rezultat creat de mai mulți curenți sau sarcini în mișcare este suma vectoriala câmpuri de inducție magnetică create de fiecare curent sau sarcină în mișcare.

Într-un câmp magnetic uniform, se acționează asupra unui conductor drept putere de amperi:

unde este un vector egal în valoare absolută cu lungimea conductorului l și coincide cu direcția curentului eu în acest dirijor.

Se determină direcția forței Ampère regula șurubului drept(vectori , și formează un sistem de șuruburi pe partea dreaptă): dacă un șurub cu filet pe dreapta este așezat perpendicular pe planul format de vectorii și , și îl rotiți de la până la cel mai mic unghi, atunci mișcarea de translație a șurubul va indica direcția forței.În formă scalară, relația (1) poate fi scrisă după cum urmează:

F=I× l× B× păcat a sau (2).

Din ultima relație urmează semnificația fizică a inducției magnetice : inducerea magnetică a unui câmp uniform este numeric egală cu forța care acționează asupra unui conductor cu un curent de 1 A, lung de 1 m, situat perpendicular pe direcția câmpului.

Unitatea SI pentru inducția magnetică este Tesla (Tl): .

Câmp magnetic al curentului circular. Un curent electric nu numai că interacționează cu un câmp magnetic, ci și îl creează. Experiența arată că în vid un element curent creează un câmp magnetic cu inducție într-un punct din spațiu

(3) ,

unde este coeficientul de proporționalitate, m 0 \u003d 4p × 10-7 H / m este constanta magnetică; este un vector numeric egal cu lungimea elementului conductor și care coincide în direcția curentului elementar; r este modulul vectorului rază. Relația (3) a fost stabilită experimental de Biot și Savart, analizată de Laplace și de aceea se numește Legea Biot-Savart-Laplace. Conform regulii șurubului drept, vectorul de inducție magnetică în punctul considerat se dovedește a fi perpendicular pe elementul curent și pe vectorul rază.

Pe baza legii Biot-Savart-Laplace și a principiului suprapunerii, calculul câmpurilor magnetice ale curenților electrici care circulă în conductoare de configurație arbitrară se realizează prin integrare pe toată lungimea conductorului. De exemplu, inducția magnetică a câmpului magnetic în centrul unei bobine circulare cu o rază R prin care curge curentul eu , este egal cu:

Liniile de inducție magnetică ale curenților circulari și continui sunt prezentate în Figura 1. Pe axa curentului circular, linia de inducție magnetică este dreaptă. Direcția inducției magnetice este legată de direcția curentului din circuit regula șurubului drept. Așa cum se aplică curentului circular, poate fi formulat după cum urmează: dacă un șurub cu filet la dreapta este rotit în direcția curentului circular, atunci mișcarea de translație a șurubului va indica direcția liniilor de inducție magnetică, tangentele. la care în fiecare punct coincide cu vectorul de inducție magnetică.

, (5)

Unde R este raza inelului, X este distanța de la centrul inelului până la punctul de pe axa la care se determină inducția magnetică.

Care este definiția câmpului magnetic..??

Roger

În fizica modernă, „câmpul magnetic” este considerat unul dintre câmpurile de forță, ceea ce duce la acțiunea unei forțe magnetice asupra sarcinilor electrice în mișcare. Un câmp magnetic este creat de sarcini electrice în mișcare, de obicei curenți electrici, precum și un câmp electric alternativ. Există o ipoteză cu privire la posibilitatea existenței unor sarcini magnetice, care, în principiu, nu este interzisă de electrodinamică, dar până acum astfel de sarcini (monopoli magnetici) nu au fost descoperite. În cadrul electrodinamicii lui Maxwell, câmpul magnetic s-a dovedit a fi strâns legat de câmpul electric, ceea ce a condus la apariția unui singur concept de câmp electromagnetic.
Fizica câmpului schimbă oarecum atitudinea față de câmpul magnetic. În primul rând, demonstrează că sarcinile magnetice nu pot exista în principiu. În al doilea rând, câmpul magnetic se dovedește a nu fi un câmp independent, egal cu cel electric, ci una dintre cele trei corecții dinamice care apar în timpul mișcării sarcinilor electrice. Prin urmare, fizica câmpului consideră fundamental doar câmpul electric, iar forța magnetică devine una dintre derivatele interacțiunii electrice.
P.S. profesorul, desigur, este un brusture, dar echipamentul este cu el ....

Marie

Câmp magnetic - o componentă a câmpului electromagnetic care apare în prezența unui câmp electric care variază în timp. În plus, un câmp magnetic poate fi creat de curentul particulelor încărcate sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi (magneți permanenți). Caracteristica principală a unui câmp magnetic este puterea acestuia, care este determinată de vectorul de inducție magnetică \vec(\mathbf(B)). În SI, inducția magnetică este măsurată în Tesla (T).
Proprietăți fizice
Câmpul magnetic este format dintr-un câmp electric variabil în timp sau momente magnetice intrinseci ale particulelor. În plus, câmpul magnetic poate fi creat de curentul particulelor încărcate. În cazuri simple, poate fi găsită din legea Biot-Savart-Laplace sau din teorema circulației (este și legea lui Ampère). În mai mult situatii dificile este căutată ca soluție la ecuațiile Maxwell
Câmpul magnetic se manifestă prin efectul asupra momentelor magnetice ale particulelor și corpurilor, asupra particulelor încărcate în mișcare (sau conductoarelor cu curent). Forța care acționează asupra unei particule încărcate care se mișcă într-un câmp magnetic se numește forță Lorentz. Este proporțională cu sarcina particulei și produsul vectorial al câmpului și viteza particulei.
Reprezentare matematică
O mărime vectorială care formează un câmp cu divergență zero în spațiu.

Un câmp magnetic- o formă specială de materie care există în jurul sarcinilor electrice în mișcare - curenții.

Sursele câmpului magnetic sunt magneții permanenți, conductori cu curent. Puteți detecta un câmp magnetic prin acțiunea asupra unui ac magnetic, a unui conductor care transportă curent și a particulelor încărcate în mișcare.

Pentru a studia câmpul magnetic, se folosește un circuit plat închis de purtător de curent (bucla purtătoare de curent).

Pentru prima dată, învârtirea unui ac magnetic lângă un conductor prin care trece curentul a fost descoperită în 1820 de Oersted. Ampere a observat interacțiunea conductoarelor prin care curge curentul: dacă curenții din conductori curg într-o singură direcție, atunci conductoarele se atrag, dacă curenții din conductori curg în direcții opuse, atunci se resping.

Proprietățile câmpului magnetic:

câmpul magnetic este material;
indicator de sursă și câmp - curent electric;
câmpul magnetic este vortex - liniile sale de forță (liniile de inducție magnetică) sunt închise;
magnitudinea câmpului scade cu distanța de la sursa câmpului.

Important!
Câmpul magnetic nu este potențial. Lucrarea sa pe o traiectorie închisă poate să nu fie egală cu zero.

interacțiune magnetică numiți atracția sau respingerea conductorilor neutri din punct de vedere electric atunci când un curent electric este trecut prin ei.

Interacțiunea magnetică a sarcinilor electrice în mișcare este explicată după cum urmează: fiecare sarcină electrică în mișcare creează un câmp magnetic în spațiu, care acționează asupra particulelor încărcate în mișcare.

Forța caracteristică câmpului magnetic - vector de inducție magnetică\(\vec(B) \) . Modulul vectorului de inducție magnetică este egal cu raportul dintre valoarea maximă a forței care acționează din câmpul magnetic asupra conductorului purtător de curent și puterea curentului în conductor \ (I \) și lungimea sa \ ( l\):

Denumirea este \(\vec(B) \), unitatea de măsură în SI este tesla (T).

1 T este inducția unui astfel de câmp magnetic în care o forță maximă de 1 N acționează pe fiecare metru din lungimea conductorului la un curent de 1 A.

Direcția vectorului de inducție magnetică coincide cu directia de la polul Sud la polul nord al unui ac magnetic (direcția pe care o indică polul nord al unui ac magnetic), stabilit liber într-un câmp magnetic.

Direcția vectorului de inducție magnetică poate fi determinată din regula gimlet:

dacă direcția mișcării de translație a brațului coincide cu direcția curentului în conductor, atunci sensul de rotație a mânerului brațului coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică.

Pentru a determina inducția magnetică a mai multor câmpuri se folosește principiul suprapunerii:

inducția magnetică a câmpului rezultat creat de mai multe surse este egală cu suma vectorială a inducțiilor magnetice ale câmpurilor create de fiecare sursă separat:

Câmpul, în fiecare punct al cărui vector de inducție magnetică este același ca mărime și direcție, este numit omogen.

Vizual, câmpul magnetic este reprezentat sub formă de linii magnetice sau linii de inducție magnetică. Linia de inducție magnetică- aceasta este o linie imaginară, în orice punct în care vectorul de inducție magnetică este îndreptat tangențial la acesta.

Proprietățile liniilor magnetice:

liniile magnetice sunt continue;
liniile magnetice sunt închise (adică în natură nu există sarcini magnetice analoge cu sarcinile electrice);
liniile magnetice au o direcție legată de direcția curentului.

Densitatea aranjamentului face posibilă aprecierea mărimii câmpului: cu cât liniile sunt mai dense, cu atât câmpul este mai puternic.

Pe un circuit plat inchis cu curent, plasat intr-un camp magnetic uniform, momentul fortelor \ (M \) actioneaza:

unde \(I \) este puterea curentului în conductor, \(S \) este aria suprafeței acoperite de contur, \(B \) este modulul vectorului de inducție magnetică, \ (\alpha \) - unghiul dintre perpendiculara pe planul conturului și vectorul de inducție magnetică.

Apoi, pentru modulul vectorului de inducție magnetică, putem scrie formula:

unde momentul maxim al forțelor corespunde unghiului \(\alpha \) = 90°.

În acest caz, liniile de inducție magnetică se află în planul cadrului, iar poziția sa de echilibru este instabilă. Poziția buclei cu curent va fi stabilă în cazul în care planul buclei este perpendicular pe liniile de inducție magnetică.

magneți permanenți- acestea sunt corpuri care rețin magnetizarea mult timp, adică creează un câmp magnetic.

Principala proprietate a magneților este de a atrage corpuri din fier sau aliajele acestuia (de exemplu, oțel). Magneții sunt naturali (din minereu de fier magnetic) și artificiali, care sunt benzi de fier magnetizate. Zonele unui magnet unde proprietățile sale magnetice sunt cele mai pronunțate se numesc poli. Un magnet are doi poli: nord \(N \) și sud \(S \) .

Important!
În afara magnetului, liniile magnetice ies din polul nord și intră în polul sud.

Nu puteți separa polii unui magnet.

Ampere a explicat existența unui câmp magnetic în magneții permanenți. Conform ipotezei sale, în interiorul moleculelor care alcătuiesc magnetul circulă curenți electrici elementari. Dacă acești curenți sunt orientați într-un anumit fel, atunci acțiunile lor se adună și corpul prezintă proprietăți magnetice. Dacă acești curenți sunt aranjați aleatoriu, atunci acțiunea lor este compensată reciproc și corpul nu prezintă proprietăți magnetice.

Magneții interacționează: ca polii magnetici se resping, polii magnetici opuși se atrag.

Câmpul magnetic al unui conductor purtător de curent

Un curent electric care circulă printr-un conductor purtător de curent creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător. Cu cât este mai mare curentul care trece prin conductor, cu atât este mai puternic câmpul magnetic care apare în jurul acestuia.

Liniile magnetice de forță ale acestui câmp sunt dispuse de-a lungul unor cercuri concentrice, în centrul cărora se află un conductor care transportă curent.

Direcția liniilor de câmp magnetic în jurul unui conductor cu curent este întotdeauna în strictă concordanță cu direcția curentului care trece prin conductor.

Direcția liniilor câmpului magnetic poate fi determinată după regula gimletului: dacă mișcarea de translație a brațului (1) coincide cu direcția curentului (2) în conductor, atunci rotația mânerului acestuia va indica direcția liniilor de forță (4) ale câmpului magnetic în jurul conductorului .

Când direcția curentului se schimbă, liniile câmpului magnetic își schimbă și ele direcția.

Pe măsură ce vă îndepărtați de conductor, liniile magnetice de forță sunt mai puțin frecvente. În consecință, inducerea câmpului magnetic scade.

Direcția curentului în conductor este de obicei reprezentată printr-un punct dacă curentul merge la noi și printr-o cruce dacă curentul este direcționat departe de noi.

Pentru a obține câmpuri magnetice puternice la curenți mici, numărul conductorilor purtători de curent este de obicei crescut și realizat sub forma unei serii de spire; un astfel de dispozitiv se numește bobină.

Într-un conductor îndoit sub formă de bobină, câmpurile magnetice formate de toate secțiunile acestui conductor vor avea aceeași direcție în interiorul bobinei. Prin urmare, intensitatea câmpului magnetic din interiorul bobinei va fi mai mare decât în jurul conductorului rectiliniu. Când spirele sunt combinate într-o bobină, câmpurile magnetice create de spirele individuale se adună. În acest caz, concentrația liniilor de câmp în interiorul bobinei crește, adică câmpul magnetic din interiorul acesteia crește.

Cu cât trece mai mult curent prin bobină și cu cât are mai multe spire, cu atât este mai puternic câmpul magnetic creat de bobină. Câmpul magnetic din afara bobinei constă, de asemenea, din câmpurile magnetice ale spirelor individuale, cu toate acestea, liniile magnetice de forță nu sunt atât de dense, ca urmare a faptului că intensitatea câmpului magnetic acolo nu este la fel de mare ca în interiorul bobinei.

Câmpul magnetic al unei bobine cu curent are aceeași formă ca și câmpul unui magnet permanent rectiliniu: linii magnetice de forță ies dintr-un capăt al bobinei și intră în celălalt capăt. Prin urmare, o bobină cu curent este un magnet electric artificial. De obicei, un miez de oțel este introdus în interiorul bobinei pentru a îmbunătăți câmpul magnetic; această bobină se numește electromagnet.

Direcția liniilor de inducție magnetică a bobinei cu curent se găsește prin regula mana dreapta:

dacă prindeți mental bobina cu curentul cu palma mâinii drepte, astfel încât patru degete să indice direcția curentului în ture, atunci degetul mare va indica direcția vectorului de inducție magnetică.

Pentru a determina direcția liniilor câmpului magnetic creat de o bobină sau bobină, puteți utiliza, de asemenea regula gimlet:

dacă rotiți mânerul brațului în direcția curentului din bobină sau bobină, atunci mișcarea de translație a brațului va indica direcția vectorului de inducție magnetică.

Electromagneții găsiți extrem de aplicare largăîn tehnologie. Polaritatea unui electromagnet (direcția câmpului magnetic) poate fi determinată și folosind regula mâinii drepte.

Puterea amplificatorului

Puterea amplificatorului- forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic.

legea lui Ampere: un conductor cu un curent \(I \) de lungime \(l \) plasat într-un câmp magnetic cu inducție \(\vec(B) \) este supus unei forțe al cărei modul este egal cu:

unde \(\alpha \) este unghiul dintre conductorul purtător de curent și vectorul de inducție magnetică \(\vec(B) \) .

Se determină direcția forței amperului regula mana stanga: dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât componenta vectorului de inducție magnetică \ \ (B_ \ perp \) perpendiculară pe conductor să intre în palmă, iar patru degete întinse indică direcția curentului în conductor, atunci degetul mare îndoit la 90 ° va arăta direcția forței Ampère.

Forța Amperi nu este centrală. Este îndreptată perpendicular pe liniile de inducție magnetică.

Puterea amperului este utilizată pe scară largă. LA dispozitive tehnice creează un câmp magnetic cu ajutorul unor conductori prin care circulă un curent electric. Electromagneții sunt utilizați într-un releu electromecanic pentru deconectarea de la distanță a circuitelor electrice, a unei macarale magnetice, a unui hard disk de computer, a unui cap de înregistrare VCR, a unui cinescop TV, a unui monitor de computer. Folosit pe scară largă în viața de zi cu zi, transport și industrie motoare electrice. Interacțiunea unui electromagnet cu câmpul unui magnet permanent a făcut posibilă realizarea unor instrumente electrice de măsură (ampermetru, voltmetru).

Cel mai simplu model de motor electric este un cadru cu un curent plasat în câmpul magnetic al unui magnet permanent. În motoarele electrice reale, în loc de magneți permanenți, se folosesc electromagneți, în locul unui cadru, înfășurări cu un numar mare spire de sârmă.

Coeficient acțiune utilă motor electric:

unde \(N \) – putere mecanică dezvoltat de motor.

Eficiența motorului electric este foarte mare.

Algoritm pentru rezolvarea problemelor privind acțiunea unui câmp magnetic asupra conductorilor purtători de curent:

realizați un desen schematic pe care să indicați conductorul sau circuitul cu curent și direcția liniilor de forță a câmpului;
marcați unghiurile dintre direcția câmpului și elemente separate contur;
folosind regula mâinii stângi, determinați direcția forței Ampere care acționează asupra unui conductor purtător de curent sau asupra fiecărui element al circuitului și arătați aceste forțe pe desen;
indicați toate celelalte forțe care acționează asupra conductorului sau circuitului;
scrieți formule pentru restul forțelor menționate în problemă. Exprimați forțele în funcție de mărimile de care depind. Dacă conductorul este în echilibru, atunci este necesar să se noteze starea de echilibru a acestuia (egalitatea la zero a sumei forțelor și momentelor forțelor);
scrie a doua lege a lui Newton sub formă vectorială și în proiecții;
solutie de verificat.

forța Lorentz

forța Lorentz este forța care acționează asupra unei particule încărcate în mișcare din partea câmpului magnetic.

Formula pentru determinarea fortei Lorentz:

unde \(q \) este sarcina particulei, \(v \) este viteza particulei, \(B \) este modulul vectorului de inducție magnetică, \(\alpha \) este unghiul dintre vectorul viteza particulei și vectorul de inducție magnetică.

Direcția forței Lorentz este determinată de regula mana stanga: dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât componenta vectorului de inducție magnetică \(B_\perp \) perpendicular pe conductor să intre în palmă, iar patru degete întinse indică direcția vitezei unui încărcat pozitiv particulă, atunci degetul mare îndoit la 90 ° va arăta direcția forței Lorenz.

Dacă sarcina particulei este negativă, atunci direcția forței este inversată.

Important!
Dacă vectorul viteză este co-direcționat cu vectorul de inducție magnetică, atunci particula se mișcă uniform și rectiliniu.

Într-un câmp magnetic uniform, forța Lorentz îndoaie traiectoria particulei.

Dacă vectorul viteză este perpendicular pe vectorul de inducție magnetică, atunci particula se mișcă de-a lungul unui cerc a cărui rază este egală cu:

unde \(m \) este masa particulei, \(v \) este viteza particulei, \(B \) este modulul vectorului de inducție magnetică, \(q \ ) este sarcina particulei.

În acest caz, forța Lorentz joacă rolul unei forțe centripete, iar activitatea sa este zero. Perioada (frecvența) revoluției particulei nu depinde de raza cercului și de viteza particulei. Formula pentru calcularea perioadei de revoluție a unei particule:

Viteza unghiulară a unei particule încărcate:

Important!
Forța Lorentz nu se schimbă energie kinetică particulele și modulul vitezei sale. Sub acțiunea forței Lorentz, direcția vitezei particulei se modifică.

Dacă vectorul viteză este îndreptat sub un unghi \(\alpha \) (0°< \(\alpha \) < 90°) к вектору магнитной индукции, то частица движется по винтовой линии.

În acest caz, vectorul viteză al particulei poate fi reprezentat ca suma a doi vectori viteză, dintre care unul, \(\vec(v)_2 \) , este paralel cu vectorul \(\vec(B) \) , iar celălalt, \(\vec (v)_1 \) , este perpendicular pe acesta. Vectorul \(\vec(v)_1 \) nu se schimbă modulo sau direcția. Vectorul \(\vec(v)_2 \) își schimbă direcția. Forța Lorentz va da particulei în mișcare o accelerație perpendiculară pe vectorul viteză \(\vec(v)_1 \) . Particula se va mișca într-un cerc. Perioada de revoluție a unei particule într-un cerc este \ (T \) .

Astfel, o mișcare uniformă de-a lungul liniei de inducție va fi suprapusă de o mișcare circulară într-un plan perpendicular pe vectorul \(\vec(B) \) . Particula se mișcă de-a lungul unei spirale cu o treaptă \(h=v_2T \) .

Important!
Dacă particula se mișcă în câmpuri electrice și magnetice, atunci forța totală Lorentz este:

Caracteristicile mișcării unei particule încărcate într-un câmp magnetic sunt utilizate în spectrometrele de masă - dispozitive pentru măsurarea maselor particulelor încărcate; acceleratori de particule; pentru izolarea termică a plasmei în instalaţiile „Tokamak”.

Algoritm pentru rezolvarea problemelor privind acțiunea unui câmp magnetic (și electric) asupra particulelor încărcate:

faceți un desen, indicați pe el liniile de forță ale câmpului magnetic (și electric), desenați un vector viteza initiala particule și marchează semnul încărcăturii sale;
descrieți forțele care acționează asupra unei particule încărcate;
determinați tipul de traiectorie a particulelor;
extinde forțele care acționează asupra unei particule încărcate de-a lungul direcției câmpului magnetic și în direcția perpendiculară pe acesta;
alcătuiți ecuația de bază a dinamicii unui punct material în fiecare dintre direcțiile de expansiune a forțelor;
exprimă forțe în termeni de mărimi de care depind;
rezolvarea sistemului de ecuații rezultat pentru o cantitate necunoscută;
solutie de verificat.

Formule de bază ale secțiunii „Câmp magnetic”

Câmpul magnetic al Pământului

Un câmp magnetic este un câmp de forță care acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor care au un moment magnetic, indiferent de starea mișcării lor.

Sursele unui câmp magnetic macroscopic sunt corpuri magnetizate, conductori purtători de curent și corpuri încărcate electric în mișcare. Natura acestor surse este aceeași: câmpul magnetic apare ca urmare a mișcării microparticulelor încărcate (electroni, protoni, ioni) și, de asemenea, datorită prezenței propriului moment magnetic (spin) în microparticule.

Un câmp magnetic alternativ apare și atunci când câmpul electric se modifică în timp. La rândul său, atunci când câmpul magnetic se modifică în timp, apare un câmp electric. Descriere completa câmpurile electrice și magnetice în relația lor dau ecuațiile Maxwell. Pentru a caracteriza câmpul magnetic, este adesea introdus conceptul de linii de forță de câmp (linii de inducție magnetică).

Pentru a măsura caracteristicile câmpului magnetic și proprietățile magnetice ale substanțelor, tipuri variate magnetometre. Unitatea de inducție a câmpului magnetic în sistemul de unități CGS este Gauss (Gs), în sistem international unități (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intensitatea este măsurată, respectiv, în oersteds (Oe) și amperi pe metru (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energia câmpului magnetic - în Erg / cm 2 sau J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Busola reacționează
la câmpul magnetic al pământului

Câmpurile magnetice din natură sunt extrem de diverse atât prin amploarea lor, cât și prin efectele pe care le provoacă. Câmpul magnetic al Pământului, care formează magnetosfera Pământului, se extinde până la o distanță de 70-80 mii km în direcția Soarelui și pe multe milioane de km în direcția opusă. La suprafața Pământului, câmpul magnetic este în medie de 50 μT, la limita magnetosferei ~ 10 -3 G. Câmpul geomagnetic protejează suprafața Pământului și biosfera de fluxul de particule încărcate de la vântul solar și parțial de razele cosmice. Influența câmpului geomagnetic însuși asupra activității vitale a organismelor este studiată de magnetobiologie. În spațiul apropiat Pământului, câmpul magnetic formează o capcană magnetică pentru particulele încărcate energie mare- Centura de radiații a Pământului. Particulele conținute în centura de radiații reprezintă un pericol semnificativ în timpul zborurilor spațiale. Originea câmpului magnetic al Pământului este asociată cu mișcările convective ale unei substanțe lichide conductoare din miezul Pământului.

Măsurătorile directe cu ajutorul navelor spațiale au arătat că corpurile cosmice cele mai apropiate de Pământ - Luna, planetele Venus și Marte nu au propriul câmp magnetic, asemănător cu cel al Pământului. De pe alte planete sistem solar doar Jupiter și, aparent, Saturn au propriile lor câmpuri magnetice, suficiente pentru a crea capcane magnetice planetare. Câmpuri magnetice de până la 10 gauss și un număr de fenomene caracteristice(furtuni magnetice, emisii radio sincrotron și altele), indicând un rol semnificativ al câmpului magnetic în procesele planetare.

Câmpul magnetic interplanetar este în principal câmpul vântului solar (plasmă în continuă expansiune a coroanei solare). Aproape de orbita Pământului, câmpul interplanetar este de ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Regularitatea câmpului magnetic interplanetar poate fi perturbată din cauza dezvoltării diferite feluri instabilitatea plasmei, trecerea undelor de șoc și propagarea fluxurilor de particule rapide generate de erupțiile solare.

În toate procesele de pe Soare - erupții, apariția de pete și proeminențe, nașterea razelor cosmice solare, câmpul magnetic joacă rol esential. Măsurătorile bazate pe efectul Zeeman au arătat că câmpul magnetic al petelor solare atinge câteva mii de gauss, proeminențele sunt deținute de câmpuri de ~ 10-100 gauss (cu o valoare medie a câmpului magnetic total al Soarelui ~ 1 gauss).

Furtuni magnetice

Furtunile magnetice sunt perturbări puternice ale câmpului magnetic al Pământului care perturbă brusc curs zilnic elemente ale magnetismului terestru. Furtunile magnetice durează de la câteva ore până la câteva zile și sunt observate simultan pe tot Pământul.

De regulă, furtunile magnetice constau din faze preliminare, inițiale și principale, precum și o fază de recuperare. În faza preliminară se observă modificări nesemnificative ale câmpului geomagnetic (în principal la latitudini mari), precum și excitarea oscilațiilor caracteristice de câmp de scurtă perioadă. Faza inițială este caracterizată printr-o schimbare bruscă a componentelor individuale ale câmpului de pe Pământ, iar faza principală este caracterizată de fluctuații mari ale câmpului și o scădere puternică a componentei orizontale. În faza de recuperare a furtunii magnetice, câmpul revine la valoarea sa normală.

Influența vântului solar
spre magnetosfera terestră

Furtunile magnetice sunt cauzate de fluxurile de plasmă solară din regiunile active ale Soarelui, suprapuse unui vânt solar calm. Prin urmare, furtunile magnetice sunt observate mai des în apropierea maximelor ciclului de 11 ani de activitate solară. Ajungând pe Pământ, fluxurile de plasmă solară cresc comprimarea magnetosferei, provocând faza inițială a unei furtuni magnetice și pătrund parțial în magnetosfera Pământului. Intrarea particulelor de înaltă energie în atmosfera superioară a Pământului și impactul lor asupra magnetosferei duc la generarea și amplificarea de curenți electrici în aceasta, atingând cea mai mare intensitate în regiunile polare ale ionosferei, motiv pentru care există o zonă de activitate magnetică de latitudini înalte. Modificările în sistemele de curent magnetosferic-ionosferic se manifestă pe suprafața Pământului sub formă de perturbații magnetice neregulate.

În fenomenele microcosmosului, rolul câmpului magnetic este la fel de esențial ca la scară cosmică. Acest lucru se datorează existenței tuturor particulelor - elemente structurale materia (electroni, protoni, neutroni), momentul magnetic, precum și acțiunea unui câmp magnetic asupra sarcinilor electrice în mișcare.

Aplicarea câmpurilor magnetice în știință și tehnologie. Câmpurile magnetice sunt de obicei împărțite în slabe (până la 500 Gs), medii (500 Gs - 40 kGs), puternice (40 kGs - 1 MGs) și superputernice (peste 1 MGs). Practic, toată inginerie electrică, inginerie radio și electronică se bazează pe utilizarea câmpurilor magnetice slabe și medii. Câmpurile magnetice slabe și medii se obțin folosind magneți permanenți, electromagneți, solenoizi nerăciți, magneți supraconductori.

Surse de câmp magnetic

Toate sursele de câmpuri magnetice pot fi împărțite în artificiale și naturale. Principalele surse naturale ale câmpului magnetic sunt câmpul magnetic propriu al Pământului și vântul solar. Sursele artificiale includ toate câmpurile electromagnetice care abundă atât de mult în noi lumea modernăși casele noastre în special. Citiți mai multe despre și citiți despre a noastră.

Transportul electric este o sursă puternică de câmp magnetic în intervalul de la 0 la 1000 Hz. Transport feroviar foloseste curent alternativ. Transportul urban este permanent. Valori maxime inducția câmpului magnetic în transportul electric suburban ajunge la 75 μT, valorile medii sunt de aproximativ 20 μT. Valorile medii pentru vehiculele cu curent continuu sunt fixate la 29 µT. În tramvaie, unde firul de retur este șine, câmpurile magnetice se compensează reciproc la o distanță mult mai mare decât firele unui troleibuz, iar în interiorul troleibuzului fluctuațiile câmpului magnetic sunt mici chiar și în timpul accelerației. Dar cele mai mari fluctuații ale câmpului magnetic sunt în metrou. Când compoziția este trimisă, mărimea câmpului magnetic de pe platformă este de 50-100 μT și mai mult, depășind câmpul geomagnetic. Chiar și atunci când trenul a dispărut de mult în tunel, câmpul magnetic nu revine la valoarea anterioară. Abia după ce compoziția trece de următorul punct de conectare la șina de contact, câmpul magnetic va reveni la valoarea veche. Adevărat, uneori nu are timp: următorul tren se apropie deja de peron, iar când încetinește, câmpul magnetic se schimbă din nou. În mașină în sine, câmpul magnetic este și mai puternic - 150-200 μT, adică de zece ori mai mult decât într-un tren convențional.

Valorile inducției câmpurilor magnetice pe care le întâlnim cel mai des Viata de zi cu zi prezentată în diagrama de mai jos. Privind această diagramă, devine clar că suntem expuși la câmpuri magnetice tot timpul și peste tot. Potrivit unor oameni de știință, câmpurile magnetice cu o inducție peste 0,2 µT sunt considerate dăunătoare. Desigur, trebuie luate anumite măsuri de precauție pentru a ne proteja de efectele nocive ale câmpurilor din jurul nostru. Fac doar câteva reguli simple Puteți reduce foarte mult expunerea corpului la câmpurile magnetice.

Actualul SanPiN 2.1.2.2801-10 „Modificări și completări nr. 1 la SanPiN 2.1.2.2645-10 „Cerințe sanitare și epidemiologice pentru condițiile de viață în clădiri și spații rezidențiale” spune următoarele: „Maxim nivel admisibil slăbirea câmpului geomagnetic în incinta clădirilor rezidențiale este stabilită egală cu 1,5". De asemenea, se stabilesc valorile maxime admise ale intensității și intensității câmpului magnetic cu o frecvență de 50 Hz:

in spatii de locuit - 5 μT sau 4 dimineata;
în spații nerezidențiale clădiri rezidențiale, pe zona rezidențială, inclusiv pe teritoriul terenurilor de grădină - 10 μT sau 8 A/m.

Pe baza acestor standarde, toată lumea poate calcula câte electrocasnice poate fi aprins și în starea de așteptare în fiecare cameră specifică, sau pe baza cărora se vor emite recomandări privind normalizarea spațiului de locuit.

Videoclipuri similare

Un mic film științific despre câmpul magnetic al Pământului

Referințe

1. Marea Enciclopedie Sovietică.