Magnetická indukcia. Definícia a opis tohto javu. Čo je indukcia magnetického poľa?

Magnetická indukcia je vektorové množstvo charakterizujúce pevnosť a smer magnetického poľa v bode v priestore. Pravdepodobne ste to videli na obrázkoch na lekciách fyziky: turbulencie v podobe planetárnych poludníkov, ktoré konvergujú k pólom červenej a modrej podkovy. Prvé obrazy magnetického poľa sa pokúšali vybudovať v 17. storočí. Zrejme pomocou kovových pilín. Veľkosť magnetickej indukcie je určená parametrami média.

Linky magnetického poľa

Magnetické pole a magnetizmus

Magnetická indukcia popisuje pole oveľa presnejšie ako iné metódy. Zapuzdané pojmy narúšajú pochopenie. Indukcia je zmätená s napätím. Obidva výrazy sú vektorové, opisujú pole. Napätie nezávisí od charakteristík prostredia, ktoré sa líšia. Magnetizmus je známy už dávno. Vedci sú bezmocní na to, aby určili presný dátum začatia používania terénu na zemi pre navigáciu námorníkmi, historici odhalili nasledujúce zaujímavé fakty:

1. Olmeci (starodávny indický kmeň) používali magnetizované ihly v roku 1500 pred naším letopočtom. Neexistujú presné dôkazy týkajúce sa účelu štruktúry. Predpokladá sa, že pomocou magnetizmu určili starí ľudia smer.
2. V Číne sa prvé písomné záznamy týkajú II. Storočia pred nl. Magnetické ihly sa použili na predpovede o povahe terénu zemského povrchu za účelom usporiadania bytov podľa techník Feng Shui.

Historické fakty sa nazývajú prvá moderná civilizácia, ktorá začala praktizovať navigáciu s orientáciou magnetickým poľom Zeme, Čínou. X - XI storočia nl. Návrh je starostlivo ignorovaný písomnými zdrojmi. Riskujeme, že predpokladáme, že kompas opakuje úspechy zubovateľov:

• Koniec kovovej ihly je magnetizovaný železom.
• Výrobok je zavesený na hodvábnej nite, vosk pôsobí ako fixačný bod upevňovacieho bodu.

Takto vytvorené zariadenia vyzerajú na juh, potom na sever. V závislosti od podmienok magnetizácie ihly. Európa sa učila kompas o pár storočí neskôr. Prvým zdrojom popisujúcim návrh takýchto zariadení spolu s astrolábom je jednoduchý list (1269 nl), ktorý nakreslil Petrus "Peregrinus" (Pilgrim) na určitého vlastníka pôdy počas obliehania talianskej Lucery. Zrejme, autorov prezývka naznačuje, že autor je s touto témou dobre oboznámený. Astroláb pomohol určiť miestny čas, v kombinácii s kompasom sa dalo vypočítať zemepisné súradnice. Obidve zariadenia zjednodušujú navigáciu (samozrejme je prioritou plavba po mori).

Magnetické pole Zeme dlho používajú cestujúci na orientáciu na povrchu planéty. Spolu s exotickými zariadeniami: kryštály, rozdelenie slnečného svetla a tým umožňujú určiť polohu hlavnej hviezdy na oblohe. Astroláb pridal stereografickú projekciu (gule na rovinu) všetkých telies. Umožňuje výpočty v tme. Stačí stačiť s alidádou (šípka na zadnej strane astrolaby) výšku hviezdy nad horizontom.

Bolo to mínus: pre každú zemepisnú šírku bolo potrebné vytvoriť mapu na tympan (rotačná zátka tela astrolaba). Námorník s použitím potrebného disku vyriešil problém na akejkoľvek zemepisnej šírke. Samozrejme, musím sa vopred postarať o získanie potrebných tympanických kariet. V opačnom prípade sa merania stali nepresnými, nesprávnymi. Vidíte, koľko ťažkostí musia títo cestujúci vydržať, vráťme sa na magnetické pole na Zemi. Fenomén popisuje indukciu. Hovorilo sa, že Tesla využil znalosti o veľkosti magnetického poľa Zeme, pričom si vybral parametre elektrických zariadení. Avšak, to fanduje fantázie, mimozemšťania z hviezd, druhá svetová vojna.

Indukcia magnetického poľa Zeme je prítomná, každý nájde elektronickú kartu, ak je to potrebné. Magnetické póly sa nezhodujú so skutočnými. Magnetická indukčná mapa bude mať meridiány, ktoré sa líšia od priestorových. V stredných šírkach to nebráni navigátorom navigovať pomocou kompasu.

Vznik koncepcie magnetickej indukcie

Na začiatku éry vývoja elektrickej energie ľudia začali skúmať súvisiace javy. Takže Hans Oersted objavil v roku 1819: dirigent s prúdom vytvoril kruhové magnetické pole okolo, Andre-Marie Amper ukázal, že ak sa smer pohybu nábojov zhoduje, priľahlé vodiče sa navzájom priťahujú. Koniec diskusie položil vytvorenie zákona Bio-Savard (domáce zdroje dodávajú Laplace), opisujúc magnitúdu, smer magnetickej indukcie v bode vo vesmíre. Zdroje pripúšťajú doložku týkajúcu sa výskumu uskutočňovaného jednosmerným prúdom.

Vzťah indukcie a intenzity magnetického poľa

Integrácia (pozri obrázok) sleduje obrys s prúdom. Vo vzorci r znamená elementárny stredný bod aktuálneho segmentu, r0 je miesto priestoru, pre ktorý je vypočítaná magnetická indukcia. Všimnite si, že v menovateli zlomku pre integrálne dva vektory sa násobí. Výsledkom je hodnota, ktorej smer je určený pravidlom gimlet (ľavá alebo pravá ruka). Integrácia sa uskutočňuje cez obrysový prvok dr, r - stredný bod malého rezu celej dĺžky. Rovnaké rozdiely v čitateľovi a menovateľovi, ktoré redukujeme, zostávajú v hornej časti vektora jednotky, ktorý určuje smer výsledku.

Vzorec ukazuje, ako nájsť pole pre kontúry ľubovoľného tvaru, ktoré vedú integráciu cez body. Moderné numerické metódy sú základom činnosti počítačových aplikácií (ako je Maxwell 3D) na vyriešenie príslušného problému. Rovnica je v súlade so zákonmi Gauss (magnetická indukcia) a Ampere (cirkulácia magnetického poľa). Georg Ohm využil vedomosti o kompasu a odvodil známu závislosť. Tvar polárnych línií sa získa pomocou magnetických šípok a silou opustenia smeru nezmeneného (pozri poznámku o Ohmovom zákone pre reťazovú časť). Bude to obraz magnetickej indukcie vo vesmíre, experimentálne potvrdzujúci zákon Bio-Savart-Laplace.

Umožňoval to, čo urobil Ampère v roku 1825: elektrický prúd je v niektorých prípadoch analógom permanentného magnetu. Bol tu nový model, ktorý bol viac konzistentný s realitou než systém poissonovho dipólu. Takáto abstrakcia vysvetľovala absenciu izolovaných magnetických pólov v prírode. Podľa moderných koncepcií je kúsok ocele magnetizovaný, pretože dipóly elementárnych častíc a molekúl nadobúdajú poriadok. Demagnetizačné obvody transformátorových jadier sú založené na tom, ktoré pred vypnutím napájania spôsobujú oscilácie tlmených prúdov. V dôsledku toho je účinok poradia rozmazaný, výrazné vlastnosti zmiznú.

Prítomnosť magnetického momentu sa vysvetľuje existenciou spinov (koncepcia bola predstavená v dvadsiatych rokoch 20. storočia) - hriadeľ momentu častíc mikrosvety. Skutočné, nie abstraktné veci, existencia je potvrdená experimentálne (Stern-Gerlach). Spin je vektorové množstvo, ktoré je rovnaké pre všetky častice toho istého typu (napríklad elektróny) a je opísané špeciálnym kvantovým číslom. V SI je jednotka merania j s, rovnako ako pre druhý uhlový moment (Planckova konštanta). Niekedy sa používa zjednodušené bezrozmerné nahrávanie. Konštantný Planck je znížený. Číslo spinovania je jednoducho indikované (s, ms).

V dôsledku prítomnosti spinu získa elementárna častica magnetický moment, vypočítaný podľa vzorca: v čitateľovi, produkt spinového uhlového momentu na náboji častice a g-faktoru (konštanty uvedené v rôznych referenčných knihách pre tieto alebo iné elementárne častice); v menovateli - zdvojnásobuje hmotnosť elementárnych častíc. Ako vidíte, môže sa počítať, maximálna magnetizácia materiálu za daných podmienok sa dá vypočítať vopred. Skutočným triumfom kvantovej elektrodynamiky bola predpoveď g-faktorov pre niektoré elementárne častice.

Objav Michaelom Faradayom v roku 1831 generácie striedavého magnetického poľa kruhového elektrického poľa ukázal, že dva javy sú úzko prepojené, čo je predpokladom pre vytvorenie (štyroch) Maxwellových rovníc, ktorých zvláštnym prípadom je väčšina vzorcov v tejto oblasti pri zohľadnení vyššie uvedených. Výskum pokračoval ako obvykle, ale trochu inak. Integráciu urobil lord Kelvin, známy ako William Thompson, ktorý preukázal prítomnosť H (intenzity) a B magnetickej indukcie, prvý charakterizuje Poissonov model, druhý - Ampér.

B a H magnetickej indukcie

Magnetická indukcia B sa meria pomocou Tesla (SI), T je ekvivalentná Hs / Cl m. N je Newton, jednotka merania sily; s je druhý čas; CL - prívesok, elektrický náboj; vzdialenosť m - metra. GHS pre ten istý účel platí gauss (G = √ g / s √ cm), g - gram hmoty; s je druhý čas; cm - centimetra vzdialenosť. H je magnetická indukcia meraná ampere na meter (SI) alebo Oersteds (GHS). Jazyková literatúra v ruskom jazyku označuje silu H oblasti.

Jednotka Tesla bola predstavená v roku 1960 Medzinárodnou konferenciou o vážnosti a čestných opatreniach zosnulého Nikola Tesla. V skutočnosti od začiatku SI. Ako predtým žili vedci? V roku 1948 sa narodila myšlienka zavádzania SI, GHS už existovala. Jeho pôvod vznikol v roku 1832 Karlom Friedrichom Gaussom, ktorý hľadal jediný základ pre oblasti fyziky, aby bolo jednoduchšie spájať heterogénne zákony. Vedec požiadal tri základné jednotky: milimeter, miligram, druhý.

Gauss zomrel krátko po zavedení konceptu magnetickej indukcie a rozdelenia magnitúdy do B a H, avšak v roku 1874 James Maxwell doplnil zoznam s novými množstvami. Magnetická indukcia bola pomenovaná po zakladateľovi, súčasne sa systém nazýval GHS (predtým nazývaný Gaussian). Pokiaľ ide o SI, tesla môže byť zastúpená rôznymi spôsobmi prostredníctvom základných alebo odvodených jednotiek. Weber, na meter štvorcový.

Cievky odpudzovacieho prúdu

Vo vákuu sú dva typy indukcie (H a B) spojené konštantami. Aby sme sa rozlíšili jeden od druhého, H sa nazýva vektor intenzity magnetického poľa. Je jasné, že význam nie je veľmi odlišný od B. Vo vzorci:

1. μ je magnetická permeabilita média.
2. μ0 je magnetická konštanta (vákuová permeabilita). V systéme sa GHS rovná 1, vo vákuu sú B a H rovnaké. SI je 1,257 mikrónov za štvorcový ampér.

Konštanty sú zavedené špeciálne pre spojenie charakteristík H a B - magnetického poľa. Mimochodom, existuje veľa verzií, prečo lord Kelvin volať takto (písmená H a B). Záujemcovia sa vyzývajú, aby sa oboznámili s nasledujúcimi konceptmi: relatívna magnetická permeabilita (pomer absolútnej μ k konštantnej μ0), magnetická citlivosť (relatívna magnetická permeabilita sa zvýšila o 1). Pomôže lepšie pochopiť vzorce literárnych zdrojov, kde vzťah medzi B a H je iného druhu, ktorý je uvedený v prehľade.

Nájdete veľa zákonov, vzorcov týkajúcich sa magnetických indukcií, ktoré ukazujú, aký dôležitý je parameter v teórii. Nie je známe, či Nikola Tesla používal pri vývoji viacfázového asynchrónneho motora podobné množstvá, ale nebolo to bezpredmetné, že hodnota dostala meno veľkého vedca!

Všetky magnety sú oddelené silou ich nárazu. Existuje teda určitá hodnota, ktorá charakterizuje stupeň prejavu sily magnetu. Presnejšie, táto sila nie je vytvorená samotnými magnetmi, ale ich magnetickými poľami. Samotné magnetické pole závisí od vektorového množstva, ktoré je známe ako magnetická indukcia alebo jednoducho magnetická indukcia.

vzorec

Na určenie veľkosti elektromagnetickej indukcie sa používa vzorec B = F / (I * 1), kde magnetická indukcia B, čo je vektorový modul, je definovaná ako pomer modulu sily F pôsobiaceho na vodič s prúdom kolmým na magnetické čiary s hodnotou sily prúd I, ktorý je k dispozícii vo vodiči a dĺžka l samotného vodiča.

Závislosť magnetickej indukcie

Absolútne neovplyvnená ani súčasná sila ani dĺžka vodiča. Je to v priamom vzťahu a spojení, len s magnetickým poľom. Preto so znížením prúdu vo vodiči bez toho, aby sa zmenili iné indikátory, nedochádza k poklesu indukcie priamo úmerne k prúdu, ale k sile, s ktorou pôsobí magnetické pole na vodič. Súčasne hodnota samotnej magnetickej indukcie zostáva konštantná. Vďaka týmto vlastnostiam pôsobí elektromagnetická indukcia ako kvantitatívna charakteristika magnetického poľa.

Meranie magnetickej indukcie sa uskutočňuje v Tesle podľa vzorca: 1 T = 1 N / (A * m). Fyzická závislosť tohto množstva na rôznych faktoroch môže byť určená v priebehu jednoduchého experimentu. Je potrebné vziať na mieru stupnicu, kde je vodič pripevnený na jednej strane a záťaže sú umiestnené na druhej strane. Vodič je v konštantnom elektromagnetickom poli, zatiaľ čo jeho hmotnosť a hmotnosť majú rovnakú hodnotu.

Po vyvažovaní váhy prechádza cez vodič elektrický prúd. Okolo to je tvorba magnetického poľa, určená v súlade s. Výsledkom je interakcia polí trvalých magnetov a samotného vodiča. Zároveň bude narušená rovnováha zostatku. Kvôli prúdeniu prúdu začína klesať strana váhy s vodičom. Na výpočet intenzity účinku poľa na tomto vodiči je potrebné ho vyvažovať pomocou závaží. Sila ich gravitácie je vypočítaná špeciálnym vzorcom a bude sa rovnať sily magnetického poľa pôsobiaceho na vodič s prúdom. Pomer tejto sily k dĺžke vodiča a prúdu je konštantný. Táto kvantitatívna charakteristika závisí iba od poľa a nie je ničím iným ako modulom vektora magnetického indukovania.

Magnetické indukčné čiary

Indukcia samotného magnetického poľa je charakterizovaná určitým smerom, ktorým je graficky znázornená čiara. Tieto linky sa tiež nazývajú magnetické čiary alebo línie magnetického poľa. Rovnako ako magnetická indukcia majú svoje línie svoju vlastnú definíciu. Predstavujú čiaru, ku ktorým sú tečny nakreslené vo všetkých bodoch poľa. Tieto dotyčnice a vektor magnetickej indukcie sa navzájom zhodujú.

Homogénne magnetické pole sa vyznačuje paralelnými magnetickými indukčnými líniami, ktoré sa zhodujú so smerom vektora vo všetkých bodoch.

Ak je nehomogénna, dôjde k zmene vektora elektromagnetickej indukcie v každom priestorovom bode umiestnenom okolo vodiča. Tangenty nasmerované na tento vektor vytvoria sústredné kruhy okolo vodiča. Takže v tomto prípade indukčné čiary budú vyzerať ako rozširujúce sa kruhy.

Indukcia magnetického poľa - hodnota určená parametrami média, ukazujúca veľkosť sily, ktorou pole pôsobí na ihlu kompasu, vodič s prúdovými alebo feromagnetickými materiálmi pri prezentácii predmetu. História vývoja témy je podrobne popísaná v časti (slovné synonymá), tu sa sústredíme výlučne na praktickú časť, pojmy.

Magnetické pole a charakteristiky

Oersted objavil odchýlku ihly kompasu drôtom s elektrickým prúdom, magnetizmus bol potom považovaný za nezávislý jav. Ukázali vlastnosti pevných látok. Hilbert napísal: magnetizmus v porovnaní so slabou a nestabilnou elektrickou energiou má silu a nedotknuteľnosť. Pole prechádza voľne. Preto bolo potrebné charakterizovať látku. Trvalo to chvíľu, kým obraz znovu vytvoril. Dnes, ako naznačuje sekcia Magnetic Induction, dominujú dva modely:

1. Poisson.
2. Ampér.

Pôvodne skúmala silu interakcie dvoch vodičov s prúdom. Ako ukázal Ampere objav Oersted na stretnutí vedeckej komunity, výskumníci začali kopať. Počas diskusií navrhla Laplace: účinok tohto javu môže byť posilnený ohýbaním dirigenta. Tak sa objavil (v roku 1820) induktor v multiplikátore Schweiger (galvanometer), prototyp elektromagnetu v Aragoových pokusoch s magnetizáciou ihly previazanej drôtom, vypúšťanie Leydenovej nádoby. Objav zákonov Bio-Savar sa stal významným (viď obr.). Spája charakteristiku magnetického poľa drôtu s prúdovými a niektorými inými hodnotami.

Ľavá strana rovnosti obsahuje prvok indukcie. Malá časť spoločného poľa vytvoreného elementárnym (malým) segmentom vodiča dl. Veľkosť je určená silou prúdu, vzdialenosťou od príslušného bodu, uhlom medzi vektormi l a B. Súhlasím s tým, že pojmy sú neurčité, treba brať do úvahy kľúčové koncepty. V modernej fyzike sa fenomény magnetického poľa vysvetľujú vizuálnymi experimentmi s aktívnou účasťou elektroskopu. Fyzické zariadenie, vynájdené dlho pred opísanými udalosťami (polovica XVIII. Storočia), ktoré umožňujú určiť prítomnosť statického náboja na objekte.

Prvý elektroskop pozostával z guľôčky stromu zaveseného na oblúku, ktorý pripomínal rybársky hák, ktorý bol postavený s nohami. V dôsledku toho sa vlákno voľne pohybovalo po boku. Gulička bola pretrepaná vlnou, vytvoril sa náboj, interagoval s ostatnými. Proces popisuje Coulombov zákon. Vráťme sa k demonštrácii magnetického poľa modernou fyzikou. Učebnica používa jednoduché príklady:

1. Nabitá guľa elektroskopu sa privádza na vodič s prúdom. Existuje nejaká interakcia.
2. Smer aktuálnej zmeny: obraz zostáva rovnaký.
3. Súčasné odstránenie prúdu - interakcia je zrejmá.

Dochádza k záveru, že drôt nesúci prúd sám neovplyvňuje pevnú guľu elektroskopu. Existuje elektrifikácia vplyvu. Drôt získava statický náboj z lopty, dochádza k interakcii. V dôsledku toho sa elektrické pole sústredí vo vnútri vodiča, neprekračuje. Podľa axiómu:

Magnetické sily sa nazývajú interakcia vodiča pod prúdom s iným vodičom, šípkou kompasu, niektorými materiálmi a predmetmi.

Linky magnetického poľa

Magnetické pole neovplyvňuje stacionárny náboj, pôsobí na presun elektriny. Keď Bio experimentálne Savard neskôr matematicky formuloval zákon, potrebovali sme modely popisujúce interakciu nového fenoménu s objektmi hmotného sveta. Malo by byť jasné, že aj keď zákon Bio-Savar obsahuje magnitúdu magnetickej indukcie, v dobe 1820 bol vo vedeckej oblasti jednoducho chýbajúci. Určitá miera poľa, čo presne reprezentovala, nikto nemohol presne povedať. Gaussovský GHS sa objavil v roku 1832, bez fyzikálnych veličín.

Treatise 1600 Hilbert navrhol štruktúru trás napätia. Na objasnenie okolností aktívne používal magnetickú ihlu, vytvoril guľu rudy, preukázal podobnosť oblasti objektu s Zemou. Vzhľadom na povahu interakcie predložila myšlienka: jeden pól vyžaruje určitú látku, druhá - absorbuje. Keď bol Rene Descartes spokojný s argumentmi, vytvoril v roku 1644 jeden z prvých snímok magnetického poľa s použitím malých kovových pilín. Skúsenosť nepopiera dnešné učebnice fyziky. Linky magnetického poľa sú hladké, zatvorené na póloch, indukčný vektor je tečny v každom bode.

Podľa zákona Bio-Savar, existujúce vedomosti o Poissone v roku 1824 vytvárajú prvý poľný model. Operuje s dipóliami, odstraňuje sa z prostredia šírenia tohto javu. Ampér ide iným spôsobom, čo predstavuje zdroje magnetického poľa, elementárne obehové náboje. Prostredníctvom experimentov poznamenáva, že sila interakcie závisí od životného prostredia a tak prispieva. Obaja mali pravdu.

Magnetické pole planéty Zem

Existencia magnetického poľa bez ohľadu na prostredie, silu pôsobenia na objekty v niektorých materiáloch sa líši. Aby sme opísali kvantitatívne meranie zmeny, zaviedli sme jednotku relatívnej magnetickej permeability. Zobrazuje rozdiel v sile interakcie v porovnaní s procesom, ktorý prebieha vo vákuu. Podľa tohto prístupu materiály tvoria tri skupiny:

1. Paramagnetika mierne zvyšuje intenzitu H, indukcia magnetického poľa je o niečo väčšia ako vo vákuu. Látky strácajú vlastnosti získané v dôsledku interakcie hneď, ako zmizne zdroj zmeny.
2. Diamagnetické oslabenie pôsobenia poľa. Napätie H je vyššie ako indukcia B. Trieda látok zahŕňa: stolovú soľ, naftalén, bizmut. Poľa je oslabené, magnetická citlivosť je negatívna.
3. Feromagnetika znásobuje napätie, indukcia je oveľa vyššia ako H. Z tohto dôvodu sa používajú na výrobu transformátorových jadier.

Teraz vysvetlíme: intenzita poľa H charakterizuje vlastnosti zdroja magnetizmu, existuje v akomkoľvek prostredí. Indukcia ukazuje schopnosť tohto javu indukovať EMF vo vodičoch. Odkiaľ pochádza názov? Hoci v praxi zohráva indukcia primárnu úlohu, je vhodné vykonať prípady pri súčasnom použití rôznych médií z hľadiska intenzity poľa. Hodnota sa vynásobí hodnotou magnetickej permeability média.

Mimochodom, Michael Faraday, ktorý nevedel fakty, si vybral feromagnet (mäkkú oceľ) pre úspešný zážitok s toroidným transformátorom. Z tohto dôvodu sa úspešne podarilo vyriešiť fenomén indukcie. K tomu dochádza, keď sa vyskytne vo vzduchu, ale nie je tak nápadné. Feromagnetické násobky vynásobia schopnosť poľa vyvolávať odpoveď vo forme sekundárneho napätia sekundárneho vinutia transformátora. Priepustnosť niektorých materiálov je tisícok jednotiek.

Vo výkresoch boli magnetické poľné línie dohodnuté, že sa aplikujú hustšie, tým vyššia je indukcia. Na jednotku plochy (napríklad štvorcový centimeter) sa účtuje toľko ako hodnota fyzického množstva v T. Pomáha vizuálne posúdiť hustotu poľa. Počet čiar, na ktoré sa vzťahuje oblasť čísla, odráža množstvo práce na presun elektrického náboja v ňom. Práca sa odzrkadľuje v Faradayovom zákone (pozri obr.), Kde sa objavuje hodnota magnetickej indukčnej hustoty meranej Weberom.

Zákony a javy spojené s magnetickou indukciou

Magnetická indukcia a indukcia magnetického poľa sú synonymá. Tento parameter charakterizuje vlastnosti zdroja a atribúty prostredia. Preto je na čase zvážiť zákony súvisiace s týmto javom. Prvá vec, ktorá príde na myseľ, je pozrieť sa cez učebnicu fyziky, veríme, že čitatelia to dokážu individuálne. Navrhujeme zvážiť fenomén, ktorý prešiel bez povšimnutia Wikipédiou a niekoľkými učebnicami fyziky, väčšinou.

Zemské magnetické póly sú presným opakom pravého. Znamená to, že magnetické póly sa neodchyľujú od zemepisného. Nie! Priamo oproti miestu, kde sa fyzik nachádza. Preto bez ohľadu na to, akú učebnicu, kdekoľvek ihlu na kompasu ukazujú na juh. Aj keď sa autori snažia vylúčiť obrázky, ktoré môžu byť jednoznačne nastavené. Poďme sa pozrieť na dvoch z nich (foto Kurz fyziky Zhdanov LS a Maradzhanyan VA):

1. Spočiatku môžete vidieť: ihly kompasu sledujú smer poľa so severným pólom.
2. Druhá ukazuje pravidlo ľavej ruky a zároveň si všimneme, že pole je nasmerované zo severu na juh.

Magnetické póly očami fyzikov

Ide o ilustráciu, ktorá jasne ukazuje, že severný koniec feromagnetu vyzerá na juh. Pravý severný pól nie je v Arktíde, ako si ľudia mysleli, v rozsiahlej Antarktíde. Ďalší rozpor fyziky, druhý je predpoklad, že prúd je tvorený pozitívnymi náboji. Rád by som dnes urobil ďalšiu správu.

Zemské magnetické póly pravidelne menia miesta!

Áno, robia to, posledná zmena bola asi pred 780 000 rokmi (informácie získané z analýzy hornín). Aj keď sa niekedy proces vyskytol častejšie. V auguste 1999 sa začala vek vodnárskeho, s ďalšou zmenou pólov. Už po celé storočie sa magnetický severný pól každoročne posunul o 10 km, začiatkom roku 2000 - až o 50 rokov. Tento počet sa neustále zvyšuje. Medzi vedeckými kruhmi sú alarmisti, ktorí tvrdia, že obrátenie polarity zakaždým spôsobuje zrútenie biosféry: pravdepodobne zomreli tak dinosauristi.

Odborníci dávajú prebiehajúci proces 40 - 100 rokov, potom ... fyzické reprezentácie sa stanú skutočnosťou: kompasová ihla bude vyzerať správnym smerom. Vedecká intuícia doby technickej revolúcie? Nie je možné povedať isté, ale je čas, aby námorníci a piloti opravili magnetickú deklináciu (rozdiel medzi smerom k geografickým a magnetickým pólom). Konzoly jedna vec: väčšina objektov sa riadi čítaním zariadení GPS (satelitná navigácia s použitím terestriálnych vysielacích staníc).

Magnetické búrky sú vyvolané zmenami na slnku. Prirodzená katastrofa, keď sa kompasová ihla začína správať nepredvídateľne. Pole má 11 a 100-ročné cykly, má malý vplyv na počasie, pretože väčšina ľudstva je nepostrehnuteľná. Budeme odpovedať skeptikom: magnetické pole je jedinou obranou ľudstva proti pôsobeniu kozmického žiarenia, je čas vážne premýšľať o zachovaní planéty. Ozónová vrstva bude mimoriadne ťažko postihnutá, po ktorej nasleduje mikroskopická populácia oceánov. V skutočnosti budúcnosť planéty závisí od adaptability vodného života na zmenu.

Prvé 3D mapové mapovanie bolo vykonané satelitom Magsat v roku 1980, potom po dlhej prestávke v roku 1999 začal problém Oersted (satelit). Potreba spustenia je spôsobená príchodom veku Vodnára a udalostí popísaných vyššie. Zatiaľ čo štúdia magnetického štítu Zeme je zapojená do družicového zoskupenia Swarm. Predpokladá sa, že zmeny sú vyvolané kolísaním zloženia jadra planéty, vedci chcú nájsť presné závislosti. Po pol roka práce (začiatkom roka 2014) sa výsledky výskumu stali znepokojujúcimi: magnetické pole oslabuje, mení konfiguráciu.

Čo je indukcia magnetického poľa? Ak chcete odpovedať na túto otázku, pripomeňme si základy elektrodynamiky. Ako je známe, stacionárny nosič náboja q nachádzajúci sa v oblasti pôsobenia elektrického poľa je zaujatý silou F. Čím väčšia je hodnota náboja (bez ohľadu na jeho vlastnosti), tým väčšia je sila. To je sila - jedna z vlastností poľa. Ak ju označujeme ako E, dostaneme:

Zase mobilné poplatky sú ovplyvnené poliami magnetického charakteru. Avšak v tomto prípade sila závisí nielen od veľkosti, ale aj od smerového vektora pohybu (alebo presnejšie od rýchlosti).

Ako možno konfiguráciu študovať? Tento problém úspešne vyriešili známi vedci - Amper a Oersted. Umiestnili vodivú slučku s elektrickým prúdom na pole a skúmali intenzitu účinku. Ukázalo sa, že výsledok bol ovplyvnený orientáciou obrysu v priestore, čo naznačuje prítomnosť smerového vektora krútiaceho momentu. Indukcia magnetického poľa (meraná v Teslahu) je vyjadrená pomerom uvedeného momentu sily k produktu oblasti obrysu vodiča a tečúcou. Vlastne charakterizuje samotné pole, čo je v tomto prípade nevyhnutné. Vyjadrite všetko, čo bolo povedané prostredníctvom jednoduchého vzorca:

kde M je maximálna hodnota momentu sily, závisí od orientácie obvodu v magnetickom poli; S je celková plocha obrysu; I je aktuálna hodnota v dirigente.

Pretože indukcia magnetického poľa je ďalej potrebná na nájdenie jeho orientácie. Najviditeľnejšia reprezentácia je daná obyčajným kompasom, ktorého šípka vždy ukazuje na severný pól. Indukcia magnetického poľa Zeme ju smeruje podľa línie magnetického poľa. To isté sa deje pri umiestnení kompasu blízko vodiča, cez ktorý preteká prúd.

Pri opise obvodu by ste mali predstaviť koncept magnetického momentu. Je to vektor, ktorý je číselne rovný výsledku produktu S I. Jeho smer je kolmý na podmienenú rovinu samotnej vodivej slučky. Môžete určiť známym pravidlom pravého skrutky (alebo gimlet, ktorý je rovnaký). Indukcia magnetického poľa vo vektorovej reprezentácii sa zhoduje so smerom magnetického momentu.

Preto je možné odvodiť vzorec pre silu pôsobiacu na obrys (všetky vektorové veličiny!):

kde M je celkový vektor momentu sily; B je magnetická indukcia; m - hodnota

Nemenej zaujímavé je indukcia magnetického poľa solenoidu. Jedná sa o valec so zvinutým drôtom, cez ktorý preteká elektrický prúd. Je to jeden z najpoužívanejších prvkov v elektrotechnike. V každodennom živote, so solenoidmi, každý človek čelí neustále, bez toho, aby to vedel. Takže vytvorený vo vnútri valca je úplne homogénny a jeho vektor je smerovaný koaxiálne s valcom. Ale mimo telesa valca chýba vektor magnetickej indukcie (rovný nule). Toto platí však len pre ideálny solenoid s nekonečnou dĺžkou. V praxi obmedzenie robí svoje vlastné úpravy. Po prvé, indukčný vektor nikdy nie je rovný nule (pole sa tiež zaznamenáva okolo valca) a vnútorná konfigurácia tiež stráca svoju homogenitu. Prečo teda potrebujete "ideálny model"? Veľmi jednoduché! Ak je priemer valca menší ako dĺžka (spravidla je to), potom v strede solenoidu sa indukčný vektor prakticky zhoduje s touto charakteristikou ideálneho modelu. Keď poznáme priemer a dĺžku valca, môžeme vypočítať rozdiel medzi indukciou konečného solenoidu a jeho ideálnym (nekonečným) kolegom. Zvyčajne sa vyjadruje ako percento.

Vieme, že vodič s prúdom umiestneným v magnetickom poli je vystavený silám. Jeho smer závisí od smeru silových polí a ak sú známe, potom je možné určiť smer sily pomocou pravého skrutky.

Pozrime sa teraz na to, odkedy závisí veľkosť tejto sily. Obráťte sa na skúsenosti.

Pozastavte lineárny vodič AB na ľavé rameno kolísky a umiestnite ho medzi póly N a S elektromagnetu tak, aby bol kolmý na línie magnetického poľa. V súlade s týmto vodičom zapína ampermetr a reostat, s ktorými môžeme merať prúd v našom vodiči. Vyvažujte váhy a zatvorte okruh. Nech je prúd v vodiči AB smerovaný z B do A. Zvyšok rovnováhy je narušený; aby sa to obnovilo, bude treba dať dodatočné váhy na pravú misku, ktorej hmotnosť sa bude rovnať sily pôsobiacej vertikálne smerom nadol na vodič. Teraz zmeníme prúd v našom dirigentovi; že so zvyšujúcim sa prúdom sa zvyšuje aj sila pôsobiaca na vodič. Zmeny nám ukazujú, že sila, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič, je priamo úmerná prúdu, ktorý preteká cez tento vodič.

Je táto sila závislá od dĺžky vodiča AB? Na vyriešenie tejto otázky vezmeme vodičov rôznych dĺžok s rovnakým prúdom. Merania nám ukážu, že sila, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom, bude priamo úmerná dĺžke časti vodiča umiestneného v magnetickom poli.

Nech F je sila pôsobiaca na vodič s prúdom umiestneným v magnetickom poli, l je dĺžka tohto vodiča a ja je prúd v ňom.

Pri zmene dĺžky vodiča l a prúdu v ňom sa mení, ako sme videli, veľkosť sily F.

Pomer sily F na dĺžku vodiča I a na prúd v ňom je konštantná hodnota, ktorá nezávisí na prúde v ňom; preto veľkosť tohto pomeru môže charakterizovať magnetické pole.

Táto hodnota sa nazýva magnetická indukcia alebo indukcia magnetického poľa.

Označte magnetickú indukciu písmenom B. Podľa definície môžete napísať:

Jednotka SI magnetickej indukcie systému vykonáva indukčné pole, v ktorom je vodič s prúdom 1 A a 1 m dlhou vystavené sile, ako meno N. 1 jednotka: 1 Newton / (ampérmetre) (v skratke 1 H / (AM)) ,

Ukazujeme, že 1 H / (А˖м) = 1 (В˖sec) / m²:

1 N / (A˖м) = 1 (Н˖м) / (А˖м²) = 1 J / (А˖м²) = 1 (В˖А˖сеc) / (А˖м²) = 1 s) / m²

Jednotka 1 voltu sekundy sa nazýva weber (WB). Preto 1 wb / m2 alebo 1 tesla (T) je jednotka magnetickej indukcie. Zatiaľ čo v systéme merania SGMS je jednotka merania magnetickej indukcie gauss (G):

1 T = 10,4 Gs.

Všeobecne platí, že veľkosť sily, ktorá pôsobí na vodič nesúci prúd umiestnený v magnetickom poli, je určený amperetickým zákonom:

F = BI l sin α, kde α je uhol medzi aktuálnou direktivitou (I) a vektorom (B) magnetického poľa.

Indukcia magnetického poľa je číselne rovnaká ako sila, ktorou pôsobí magnetické pole na jeden prúdový prvok, kolmo umiestnený na indukčnom vektore. Magnetická indukcia závisí od vlastností média.