Де магнітне поле. Магнітне поле

Подібно до того, як спокій електричний заряд діє на інший заряд за допомогою електричного поля, електричний струм діє на інший струм за допомогою магнітного поля. Дія магнітного поля на постійні магніти зводиться до дії його на заряди, що рухаються в атомах речовини та створюють мікроскопічні кругові струми.

Вчення про електромагнетизмзасноване на двох положеннях:

• магнітне поле діє на заряди, що рухаються, і струми;
• магнітне поле виникає навколо струмів і зарядів, що рухаються.

Взаємодія магнітів

Постійний магніт(або магнітна стрілка) орієнтується вздовж магнітного меридіана Землі. Той його кінець, що вказує на північ, називається північним полюсом(N), а протилежний кінець - південним полюсом(S). Наближаючи два магніти один до одного, зауважимо, що однойменні полюси їх відштовхуються, а різноіменні - притягуються ( Рис. 1 ).

Якщо поділити полюси, розрізавши постійний магніт на дві частини, то ми виявимо, що кожна з них теж матиме два полюси, Т. е. буде постійним магнітом ( Рис. 2 ). Обидва полюси - північний і південний - невіддільні один від одного, рівноправні.

Магнітне поле, створюване Землею або постійними магнітами, зображується, подібно до електричного поля, магнітними силовими лініями. Картину силових ліній магнітного поля будь-якого магніту можна отримати, поміщаючи над ним аркуш паперу, на якому насипано рівномірним шаром залізну тирсу. Потрапляючи в магнітне поле, тирса намагнічується - у кожної з них з'являється північний і південний полюси. Протилежні полюси прагнуть зблизитися один з одним, але цьому заважає тертя тирси об папір. Якщо постукати по паперу пальцем, тертя зменшиться і тирса притягнеться один до одного, утворюючи ланцюжки, що зображають лінії магнітного поля.

на Рис. 3 показано розташування в полі прямого магніту тирси і маленьких магнітних стрілок, що вказують напрямок ліній магнітного поля. За цей напрямок прийнято напрямок північного полюса магнітної стрілки.

Досвід Ерстеда. Магнітне поле струму

У початку XIXв. датський вчений Ерстедзробив важливе відкриття, виявивши дія електричного струму на постійні магніти . Він розмістив довгий провід поблизу магнітної стрілки. При пропусканні дроту струму стрілка поверталася, прагнучи розташуватися перпендикулярно йому ( Рис. 4 ). Це можна пояснити виникненням навколо провідника магнітного поля.

Магнітні силові лінії поля, створеного прямим провідником зі струмом, є концентричними колами, розташованими в перпендикулярній до нього площині, з центрами в точці, через яку проходить струм ( Рис. 5 ). Напрямок ліній визначається правилом правого гвинта:

Якщо гвинт обертатиме у напрямку ліній поля, він рухатиметься у напрямку струму у провіднику .

Силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції B . У кожній точці він спрямований щодо лінії поля. Лінії електричного поля починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних, а сила, що діє в цьому полі на заряд, спрямована по дотичній лінії в кожній її точці. На відміну від електричного лінії магнітного поля замкнуті, що пов'язано з відсутністю в природі «магнітних зарядів».

Магнітне поле струму принципово нічим відрізняється від поля, створеного постійним магнітом. У цьому сенсі аналогом плоского магніту є довгий соленоїд - котушка з дроту, довжина якої значно більша за її діаметр. Схема ліній створеного ним магнітного поля, зображена на Рис. 6 , аналогічна такою для плоского магніту ( Рис. 3 ). Кружочками позначені перерізи дроту, що утворює обмотку соленоїда. Струми, що точаться по дроту від спостерігача, позначені хрестиками, а струми протилежного напрямку – до спостерігача – позначені точками. Такі ж позначення прийняті і для ліній магнітного поля, коли вони перпендикулярні до площини креслення ( Рис. 7 а, б).

Напрямок струму в обмотці соленоїда та напрямок ліній магнітного поля всередині нього також пов'язані правилом правого гвинта, яке в цьому випадку формулюється так:

Якщо дивитися вздовж осі соленоїда, то струм у напрямку годинникової стрілки струм створює в ньому магнітне поле, напрямок якого збігається з напрямком руху правого гвинта ( Рис. 8 )

Виходячи з цього правила, легко збагнути, що у соленоїда, зображеного на Рис. 6 , Північним полюсом служить правий його кінець, а південним - лівий.

Магнітне поле всередині соленоїда є однорідним – вектор магнітної індукції має там постійне значення(B = const). У цьому відношенні соленоїд подібний до плоского конденсатора, всередині якого створюється однорідне електричне поле.

Сила, що діє в магнітному полі на провідник зі струмом

Досвідченим шляхом було встановлено, що на провідник зі струмом у магнітному полі діє сила. В однорідному полі прямолінійний провідник довжиною l, яким тече струм I, розташований перпендикулярно вектору поля B, відчуває дію сили: F = I l B .

Напрямок сили визначається правилом лівої руки:

Якщо чотири витягнуті пальці лівої руки розташувати у напрямку струму в провіднику, а долоня - перпендикулярно вектору B, то відставлений великий палецьвкаже напрям сили, що діє на провідник (Рис. 9 ).

Слід зазначити, що сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, спрямована не по дотичній до його силових ліній, подібно до електричної сили, а перпендикулярна їм. На провідник, розташований вздовж силових ліній, магнітна сила діє.

Рівняння F = IlBдозволяє надати кількісну характеристику індукції магнітного поля.

Ставлення не залежить від властивостей провідника та характеризує саме магнітне поле.

Модуль вектора магнітної індукції B чисельно дорівнює силі, що діє на розташований перпендикулярно до нього провідник одиничної довжини, яким тече струм силою один ампер.

У системі СІ одиницею індукції магнітного поля служить тесла (Тл):

Магнітне поле. Таблиці, схеми, формули

(Взаємодія магнітів, досвід Ерстеда, вектор магнітної індукції, напрямок вектора, принцип суперпозиції. Графічне зображення магнітних полів, лінії магнітної індукції. Магнітний потік, енергетична характеристика поля. Магнітні сили, сила Ампера, сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному. властивості речовини, гіпотеза Ампера)

Магнітні поля виникають у природі та можуть створюватися штучно. Людина помітила їх корисні характеристики, які навчився застосовувати в повсякденному житті. Що є джерелом магнітного поля?

Як розвивалося вчення про магнітне поле

Магнітні властивості деяких речовин були помічені ще в давнину, але по-справжньому їхнє вивчення почалося в середньовічної Європи. Використовуючи дрібні сталеві голки, вчений із Франції Перегрін виявив перетин силових магнітних лінійу певних пунктах – полюсах. Тільки через три століття, керуючись цим відкриттям, Гілберт продовжив його вивчення і згодом захищав свою гіпотезу, що Земля має власне магнітне поле.

Бурхливий розвиток теорії магнетизму почався з початку 19-го століття, коли Ампер виявив і описав вплив електричного поля на виникнення магнітного, а відкриття Фарадеєм електромагнітної індукції встановило зворотний взаємозв'язок.

Що таке магнітне поле

Магнітне поле проявляється у силовому впливі на електрозаряди, що знаходяться в русі, або на тіла, які мають магнітний момент.

1. Провідники, якими проходить електричний струм;
2. Постійні магніти;
3. Електричне поле, що змінюється.

Причина виникнення магнітного поля ідентична всім джерел: електричні мікрозаряди – електрони, іони чи протони мають власним магнітним моментом чи перебувають у спрямованому русі.

Важливо!Взаємно породжують одне одного електричні та магнітні поля, що змінюються з часом. Цей взаємозв'язок визначається рівняннями Максвелла.

Характеристики магнітного поля

Характеристиками магнітного поля є:

1. Магнітний потік, скалярна величина, що визначає, скільки силових ліній магнітного поля проходить через заданий переріз. Позначається літерою F. Розраховується за формулою:

F = B x S x cos α,

де В – вектор магнітної індукції, S – переріз, α – кут нахилу вектора до перпендикуляра, проведеного до площини перерізу. Одиниця виміру - вебер (Вб);

1. Вектор магнітної індукції (В) показує силу, що діє на зарядні носії. Він спрямований у бік північного полюса, куди вказує стандартна магнітна стрілка. Кількісно магнітну індукцію вимірюють у теслах (Тл);
2. Напруженість МП (Н). Визначається магнітною проникністю різних середовищ. У вакуумі проникність приймається за одиницю. Напрямок вектора напруженості збігається із напрямком магнітної індукції. Одиниця виміру – А/м.

Як уявити магнітне поле

Легко бачити прояви магнітного поля з прикладу постійного магніту. Він має два полюси, і в залежності від орієнтації два магніти притягуються або відштовхуються. Магнітне поле характеризує процеси, що відбуваються при цьому:

1. МП математично описується як векторне поле. Воно може бути побудовано за допомогою багатьох векторів магнітної індукції, кожен з яких спрямований у бік північного полюса стрілки компаса і має довжину, що залежить від магнітної сили;
2. Альтернативний спосіб подання полягає у використанні силових ліній. Ці лінії ніколи не перетинаються, ніде не починаються і не зупиняються утворюючи замкнуті петлі. Лінії МП поєднуються в області з більш частим розташуванням, де магнітне поле є найсильнішим.

Важливо!Щільність силових ліній свідчить про міцність магнітного поля.

Хоча насправді МП бачити не можна, силові лінії легко візуалізувати в реальному світі, розташувавши залізну тирсу в МП. Кожна частка поводиться як крихітний магніт з північним і південним полюсом. Результатом є шаблон схожий на силові лінії. Відчути вплив МП людина не здатна.

Вимірювання магнітного поля

Так як це векторна величина, для вимірювання МП існує два параметри: сила і напрямок. Напрямок легко виміряти компасом, з'єднаним з полем. Приклад компас, поміщений в магнітне поле Землі.

Вимірювання інших характеристик значно складніше. Практичні магнітометри з'явилися лише у 19-му столітті. Більшість із них працюють, використовуючи силу, яку електрон відчуває під час руху МП.

Дуже точний вимір малих магнітних полів став практично здійсненним з моменту відкриття в 1988 році гігантського магнітоопору в шаруватих матеріалах. Це відкриття у фундаментальній фізиці було швидко застосовано до магнітної технології. жорсткого дискадля зберігання даних на комп'ютерах, що призвело до тисячоразового збільшення ємності сховища лише за кілька років.

У загальноприйнятих системах вимірювання МП вимірюється в тестах (Тл) або в гаусах (Гс). 1 Тл = 10 000 Гс. Гаус часто використовується, тому що Тесла - занадто велике поле.

Цікаво.Невеликий магніт на холодильнику створює МП, що дорівнює 0,001 Тл, а магнітне поле Землі в середньому - 0,00005 Тл.

Природа виникнення магнітного поля

Магнетизм та магнітні поля є проявами електромагнітної сили. Є два можливі способи, як організувати енергозаряд у русі і, отже, магнітне поле.

Перший - це приєднати провід до джерела струму, навколо нього утворюється МП.

Важливо!У міру збільшення струму (кількості зарядів у русі) пропорційно збільшується МП. При віддаленні дроту поле знижується залежно від відстані. Це описується законом Ампера.

Деякі матеріали, що мають більш високу магнітопроникність, здатні концентрувати магнітні поля.

Оскільки магнітне поле – це вектор, необхідно визначити його напрямок. Для звичайного струму, що протікає через прямий провід, напрямок можна знайти за правилом правої руки.

Щоб використовувати правило, треба уявити, що провід обхоплений правою рукою, а великий палець вказує напрямок струму. Тоді чотири інші пальці покажуть напрямок вектора магнітної індукції навколо провідника.

Другий спосіб створення МП - використання факту, що в деяких речовинах з'являються електрони, що мають власний магнітний момент. Так працюють постійні магніти:

1. Хоча атоми часто мають багато електронів, вони з'єднуються в основному так, що повне магнітне поле пари компенсується. Кажуть, що два електрони, спарені таким чином, мають протилежний спин. Тому щоб щось намагнітити, потрібні атоми, які мають один або кілька електронів з однаковим спином. Наприклад, залізо має чотири таких електрони і підходить для виготовлення магнітів;
2. Мільярди електронів, що знаходяться в атомах, можуть бути випадково орієнтовані, і загального МП не буде незалежно від того, скільки неспарених електронів має матеріал. Він має бути стабільним за невисокої температури, щоб забезпечити загальну кращу орієнтацію електронів. Висока магнітопроникність обумовлює намагнічування таких речовин за певних умов поза впливом МП. Це феромагнетики;
3. Інші матеріали можуть проявляти магнітні властивості за наявності зовнішнього МП. Зовнішнє поле служить вирівнювання всіх електронних спинів, що зникає після видалення МП. Це речовини – парамагнетики. Метал двері холодильника є прикладом парамагнетика.

Землю можна як конденсаторних обкладок, заряд яких має протилежний знак: «мінус» – біля земної поверхні і «плюс» – в іоносфері. Між ними знаходиться атмосферне повітря як ізоляційна прокладка. Гігантський конденсатор зберігає постійний заряд завдяки впливу земного МП. Користуючись цими знаннями, можна створити схему отримання електрики з магнітного поля Землі. Щоправда, у результаті будуть невисокі значення напруги.

Потрібно взяти:

• заземлюючий пристрій;
• дріт;
• трансформатор Тесла, здатний генерувати високочастотні коливання та створювати коронний розряд, іонізуючи повітря.

Котушка Тесли виступатиме в ролі емітера електронів. Вся конструкція з'єднується разом, причому для забезпечення достатньої різниці потенціалів трансформатор має бути піднятий на значну висоту. Таким чином, буде створено електричний ланцюг, яким буде протікати маленький струм. Отримати велику кількість електроенергії, користуючись цим пристроєм, неможливо.

Електрика та магнетизм домінують у багатьох світах, що оточують людину: від самих фундаментальних процесів у природі до ультрасучасних електронних пристроїв.

Відео

Магнітне поле - це особлива форма матерії, яка створюється магнітами, провідниками зі струмом (зарядженими частинками, що рухаються) і яку можна виявити по взаємодії магнітів, провідників зі струмом (заряджених частинок, що рухаються).

Досвід Ерстеда

Першими експериментами (проведені 1820 р.), які показали, що між електричними і магнітними явищами є глибокий зв'язок, були досліди датського фізика Х. Ерстеда.

Магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, повертається деякий кут при включенні струму у провіднику. При розмиканні ланцюга стрілка повертається у вихідне положення.

З досвіду Г. Ерстеда випливає, що довкола цього провідника існує магнітне поле.

Досвід Ампера
Два паралельні провідники, якими протікає електричний струм, взаємодіють між собою: притягуються, якщо струми спрямовані, і відштовхуються, якщо струми спрямовані протилежно. Це відбувається через взаємодію провідників магнітних полів, що виникають навколо.

Властивості магнітного поля

1. Матеріально, тобто. існує незалежно від нас та наших знань про нього.

2. Створюється магнітами, провідниками зі струмом (зарядженими частинками, що рухаються)

3. Виявляється по взаємодії магнітів, провідників зі струмом (заряджених частинок, що рухаються)

4. Діє на магніти, провідники зі струмом (заряджені частинки, що рухаються) з деякою силою

5. Жодних магнітних зарядів у природі не існує. Не можна розділити північний та південний полюси та отримати тіло з одним полюсом.

6. Причина, внаслідок якої тіла мають магнітні властивості, була знайдена французьким ученим Ампером. Ампер висунув висновок – магнітні властивості будь-якого тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього.

Ці струми є рух електронів по орбітах в атомі.

Якщо площини, в яких циркулюють ці струми, розташовані безладно по відношенню один до одного внаслідок теплового руху молекул, що становлять тіло, їх взаємодії взаємно компенсуються і ніяких магнітних властивостейтіло не виявляє.

І навпаки: якщо площини, в яких обертаються електрони, паралельні один одному і напрямки нормалей до цих площин збігаються, такі речовини посилюють зовнішнє магнітне поле.

7. Магнітні сили діють у магнітному полі за певними напрямками, які називають магнітними силовими лініями. З їх допомогою можна зручно та наочно показувати магнітне поле в тому чи іншому випадку.

Щоб більш точно зобразити магнітне поле, умовилися там, де поле сильніше, показувати силові лінії розташованими гущі, тобто. ближче один до одного. І навпаки, у місцях, де поле слабше, показують силові лінії меншу кількість, тобто. розташованими рідше.

8. Магнітне поле характеризує вектор магнітної індукції.

Вектор магнітної індукції. Векторна величина, Що характеризує магнітне поле

Напрямок вектора магнітної індукції збігається з напрямком північного полюса вільної магнітної стрілки у цій точці.

Напрямок вектора індукції поля та сили струму I пов'язані «правилом правого гвинта (буравчика)»:

якщо загвинчувати свердлик у напрямку струму в провіднику, то напрям швидкості руху кінця рукоятки в даній точці збігається з напрямом вектора магнітної індукції в цій точці.

Давайте разом розумітися на тому, що таке магнітне поле. Адже багато людей живуть у цьому полі все життя і навіть не замислюються про нього. Час це виправити!

Магнітне поле

Магнітне поле- Особливий вид матерії. Воно проявляється у дії на рухомі електричні заряди і тіла, які мають власний магнітний момент (постійні магніти).

Важливо: на нерухомі заряди магнітне поле діє! Створюється магнітне поле також рухомими електричними зарядами, або електричним полем, що змінюється в часі, або магнітними моментами електронів в атомах. Тобто будь-який провід, яким тече струм, стає також і магнітом!

Тіло, що має власне магнітне поле.

Магніт має полюси, звані північним і південним. Позначення "північний" та "південний" дано лише для зручності (як "плюс" і "мінус" в електриці).

Магнітне поле зображається за допомогою силових магнітних ліній. Силові лінії безперервні та замкнуті, а їх напрямок завжди збігається з напрямком дії сил поля. Якщо навколо постійного магніту розсипати металеву стружку, частинки металу покажуть наочну картину силових ліній магнітного поля, що виходять із північного та входять у південний полюс. Графічна характеристика магнітного поля – силові лінії.

Характеристики магнітного поля

Основними характеристиками магнітного поля є магнітна індукція, магнітний потікі магнітна проникність. Але давайте про все по порядку.

Відразу зазначимо, що всі одиниці виміру наводяться у системі СІ.

Магнітна індукція B - Векторна фізична величина, що є основною силовою характеристикою магнітного поля Позначається буквою B . Одиниця виміру магнітної індукції - Тесла (Тл).

Магнітна індукція показує, наскільки сильне поле, визначаючи силу, з якою воно діє на заряд. Ця сила називається силою Лоренца.

Тут q - Заряд, v - його швидкість у магнітному полі, B - Індукція, F - сила Лоренца, з якою поле діє заряд.

Ф– фізична величина, що дорівнює добутку магнітної індукції на площу контуру та косинус між вектором індукції та нормаллю до площини контуру, через який проходить потік. Магнітний потік – скалярна характеристика магнітного поля.

Можна сказати, що магнітний потік характеризує кількість ліній магнітної індукції, що пронизують одиницю площі. Магнітний потік вимірюється в Веберах (Вб).

Магнітна проникність- Коефіцієнт, що визначає магнітні властивості середовища. Одним із параметрів, від яких залежить магнітна індукція поля, є магнітна проникність.

Наша планета протягом кількох мільярдів років є величезним магнітом. Індукція магнітного поля Землі змінюється залежно координат. На екваторі вона дорівнює приблизно 3,1 на 10 мінус п'ятого ступеня Тесла. До того ж існують магнітні аномалії, де значення та напрямок поля суттєво відрізняються від сусідніх областей. Одні з найбільших магнітних аномалій на планеті Курськаі Бразильська магнітні аномалії.

Походження магнітного поля Землі досі залишається загадкою для вчених. Передбачається, що джерелом поля є рідке металеве ядро ​​Землі. Ядро рухається, отже, рухається розплавлений залізо-нікелевий сплав, а рух заряджених частинок - це електричний струм, що породжує магнітне поле. Проблема в тому, що ця теорія ( геодинамо) не пояснює того, як поле зберігається стійким.

Земля – величезний магнітний диполь.Магнітні полюси не збігаються з географічними, хоч і знаходяться в безпосередній близькості. Більше того, магнітні полюси Землі рухаються. Їхнє зміщення реєструється з 1885 року. Наприклад, за останні сто років магнітний полюс у Південній півкулі змістився майже на 900 кілометрів і зараз перебуває у Південному океані. Полюс арктичної півкулі рухається через Північний Льодовитий океан до Східно-Сибірської магнітної аномалії, швидкість його пересування (за даними 2004 року) склала близько 60 кілометрів на рік. Наразі спостерігається прискорення руху полюсів – у середньому швидкість зростає на 3 кілометри на рік.

Яким є значення магнітного поля Землі для нас?Насамперед магнітне поле Землі захищає планету від космічних променів та сонячного вітру. Заряджені частинки далекого космосу не падають прямо на землю, а відхиляються гігантським магнітом і рухаються вздовж його силових ліній. Таким чином, все живе виявляється захищеним від згубної радіації.

За історію Землі відбувалося кілька інверсій(Змін) магнітних полюсів. Інверсія полюсів- Це коли вони міняються місцями. Останній разце явище сталося близько 800 тисяч років тому, а всього геомагнітних інверсій в історії Землі було більше 400. Деякі вчені вважають, що з урахуванням прискорення руху магнітних полюсів наступної інверсії полюсів, що спостерігається, слід очікувати в найближчі пару тисяч років.

На щастя, у нашому столітті зміни полюсів поки що не очікується. Отже, можна думати про приємне і насолоджуватися життям у старому доброму постійному полі Землі, розглянувши основні властивості та характеристики магнітного поля. А щоб Ви могли це робити, існують наші автори, яким можна з впевненістю в успіху доручити частину навчальних турбот! та інші типи робіт ви можете замовити за посиланням.

При підключенні до двох паралельних провідників електричного струму вони притягуватимуться або відштовхуватимуться, залежно від напрямку (полярності) підключеного струму. Це пояснюється явищем виникнення матерії особливий навколо цих провідників. Ця матерія називається магнітне поле (МП). Магнітною силою називається сила, з якою провідники діють один на одного.

Теорія магнетизму виникла ще в давнину, в античній цивілізації Азії. У Магнезії у горах знайшли особливу породу, шматки якої могли притягатися між собою. За назвою місця цю породу назвали "магнетиками". Стрижневий магніт містить два полюси. На полюсах особливо виявляються його магнітні властивості.

Магніт, що висить на нитці, своїми полюсами показуватиме сторони горизонту. Його полюси будуть повернуті на північ та південь. На такому принципі діє пристрій компасу. Різноіменні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні відштовхуються.

Вчені виявили, що намагнічена стрілка, що знаходиться біля провідника, відхиляється при проходженні електричним струмом. Це свідчить, що навколо нього утворюється МП.

Магнітне поле впливає на:

Електричні заряди, що переміщаються.
Речовини, які називаються феромагнетиками: залізо, чавун, їх сплави.

Постійні магніти – тіла, мають загальний магнітний момент заряджених частинок (електронів).

1 — Південний полюсмагніту
2 - Північний полюс магніту
3 — МП на прикладі металевої тирси
4 - Напрямок магнітного поля

Силові лінії з'являються при наближенні постійного магніту до паперового листа, на який насипаний шар залізної тирси. На малюнку чітко видно місця полюсів із орієнтованими силовими лініями.

Джерела магнітного поля

• Електричне поле, що змінюється у часі.
• Рухливі заряди.
• Постійні магніти.

З дитинства нам знайомі постійні магніти. Вони використовувалися як іграшки, які притягували до себе різні металеві деталі. Їх прикріплювали до холодильника, вони були вбудовані у різні іграшки.

Електричні заряди, що перебувають у русі, найчастіше мають більше магнітної енергії, порівняно з постійними магнітами.

Властивості

• Головним відмітною ознакоюта властивістю магнітного поля є відносність. Якщо нерухомо залишити заряджене тіло в деякій системі відліку, а поруч розташувати магнітну стрілку, то вона вкаже на північ, і при цьому не відчує стороннього поля, крім поля землі. А якщо заряджене тіло почати рухати біля стрілки, навколо тіла з'явиться МП. Через війну стає зрозуміло, що МП формується лише за пересуванні деякого заряду.
• Магнітне поле здатне впливати та впливати на електричний струм. Його можна знайти, якщо проконтролювати рух заряджених електронів. У магнітному полі частинки із зарядом відхиляться, провідники з струмом, що протікає, будуть переміщатися. Рамка з підключеним живленням струму повертатиметься, а намагнічені матеріали перемістяться на деяку відстань. Стрілка компаса найчастіше фарбується в синій колір. Вона є смужкою намагніченої сталі. Компас орієнтується завжди північ, оскільки Землі є МП. Вся планета – це великий магніт зі своїми полюсами.

Магнітне поле не сприймається людськими органами і може фіксуватися лише особливими приладами та датчиками. Воно буває змінного та постійного вигляду. Змінне поле зазвичай створюється спеціальними індукторами, які працюють від змінного струму. Постійне поле формується постійним електричним полем.

Правила

Розглянемо основні правила зображення магнітного поля різних провідників.

Правило буравчика

Силова лінія зображується в площині, яка розташована під кутом 90 0 до руху струму таким чином, щоб у кожній точці сила була спрямована по дотичній до лінії.

Щоб визначити напрямок магнітних сил, потрібно згадати правило буравчика з правим різьбленням.

Буравчик потрібно розташувати по одній осі з вектором струму, рукоятку обертати таким чином, щоб свердловець рухався у бік його напрямку. У цьому випадку орієнтація ліній визначиться обертанням рукоятки свердловина.

Правило буравчика для кільця

Поступальне переміщення свердла в провіднику, виконаному у вигляді кільця, показує, як орієнтована індукція, обертання збігається з течією струму.

Силові лінії мають своє продовження всередині магніту і не можуть бути розімкнуті.

Магнітне поле різних джерелпідсумовуються між собою. У цьому вони створюють спільне поле.

Магніти з однаковими полюсами відштовхуються, з різними – притягуються. Значення сили взаємодії залежить від віддаленості між ними. При наближенні полюсів сила зростає.

Параметри магнітного поля

• Зчеплення потоків ( Ψ ).
• Вектор магнітної індукції ( У).
• Магнітний потік ( Ф).

Інтенсивність магнітного поля обчислюється розміром вектора магнітної індукції, яка залежить від сили F, та формується струмом I по провіднику, що має довжину l: В = F / (I * l).

Магнітна індукція вимірюється в Тесла (Тл), на честь вченого, який вивчав явища магнетизму і займався їх методами розрахунку. 1 Тл дорівнює індукції магнітного потоку силою 1 Нна довжині 1 мпрямого провідника, що знаходиться під кутом 90 0 до напрямку поля, при струмі, що протікає, в один ампер:

1 Тл = 1 х Н/(А х м).

Правило лівої руки

Правило знаходить напрямок вектора магнітної індукції.

Якщо долоню лівої руки розмістити у полі, щоб лінії магнітного поля входили в долоню з північного полюса під 90 0 , а 4 пальці розмістити за течією струму, великий палець покаже напрямок магнітної сили.

Якщо провідник знаходиться під іншим кутом, то сила прямо залежатиме від струму та проекції провідника на площину, що знаходиться під прямим кутом.

Сила не залежить від виду матеріалу провідника та його перерізу. Якщо провідника немає, а заряди рухаються в іншому середовищі, то сила не зміниться.

При напрямку вектора магнітного поля в один бік однієї величини поле називається рівномірним. Різні середовища впливають розмір вектора індукції.

Магнітний потік

Магнітна індукція, що проходить деякою площею S і обмежена цією площею, є магнітним потоком.

Якщо площа має нахил на деякий кут до лінії індукції, магнітний потік знижується на розмір косинуса цього кута. Найбільша величина утворюється при знаходженні площі під прямим кутом до магнітної індукції:

Ф = В * S.

Магнітний потік вимірюється у такій одиниці, як «вебер», який дорівнює перебігу індукції величиною 1 Тлза площею в 1 м 2.

Потокосчеплення

Таке поняття застосовується для створення загального значеннямагнітного потоку, який створений від певної кількості провідників, що знаходяться між магнітними полюсами.

У разі коли однаковий струм Iпротікає по обмотці з кількістю витків n, загальний магнітний потік, утворений усіма витками є потоком зчеплення.

Потокосчеплення Ψ вимірюється у веберах, і так само: Ψ = n * Ф.

Магнітні властивості

Магнітна проникність визначає, наскільки магнітне поле у ​​певному середовищі нижче або вище індукції поля у вакуумі. Речовину називають намагніченою, якщо вона утворює своє магнітне поле. При поміщенні речовини у магнітне полі в нього з'являється намагніченість.

Вчені визначили причину, через яку тіла отримують магнітні властивості. Згідно з гіпотезою вчених усередині речовин є електричні струмимікроскопічні величини. Електрон має свій магнітний момент, який має квантову природу, рухається деякою орбітою в атомах. Саме такими малими струмами визначаються магнітні властивості.

Якщо струми рухаються безладно, то магнітні поля, що їх викликають, самокомпенсуються. Зовнішнє поле робить струми впорядкованими, тому формується магнітне поле. Це є намагніченістю речовини.

Різні речовини можна розділити на властивості взаємодії з магнітними полями.

Їх поділяють на групи:

Парамагнетики– речовини, що мають властивості намагнічування у напрямку зовнішнього поля, що мають низьку можливість магнетизму. Вони мають позитивну напруженість поля. До таких речовин відносять хлорне залізо, марганець, платину тощо.
Феррімагнетики– речовини з неврівноваженими за напрямом та значенням магнітними моментами. Вони характерна наявність некомпенсованого антиферомагнетизму. Напруженість поля та температура впливає на їх магнітну сприйнятливість (різні оксиди).
Феромагнетики– речовини з підвищеною позитивною сприйнятливістю, що залежить від напруженості та температури (кристали кобальту, нікелю тощо).
Діамагнетики- мають властивість намагнічування в протилежному напрямку зовнішнього поля, тобто, негативне значеннямагнітної сприйнятливості, яка залежить від напруженості. За відсутності поля цієї речовини не буде магнітних властивостей. До таких речовин відносяться: срібло, вісмут, азот, цинк, водень та інші речовини.
Антиферомагнетики – мають урівноважений магнітний момент, внаслідок чого утворюється низький ступінь намагнічування речовини. Вони при нагріванні здійснюється фазовий перехід речовини, у якому виникають парамагнитные властивості. При зниженні температури нижче певної межі, такі властивості не з'являтимуться (хром, марганець).

Розглянуті магнетики також класифікуються ще за двома категоріями:

Магнітом'які матеріали . Вони мають низьку коерцитивну силу. При малопотужних магнітних полях вони можуть увійти до насичення. У процесі перемагнічування вони спостерігаються незначні втрати. Внаслідок цього такі матеріали використовуються для виробництва сердечників електричних пристроїв, що функціонують на змінній напрузі ( , генератор, ).
Магнітотвердіматеріали. Вони мають підвищену величину коерцитивної сили. Щоб їх перемагнітити, знадобиться сильне магнітне поле. Такі матеріали використовуються у виробництві постійних магнітів.

Магнітні властивості різних речовинзнаходять своє використання в технічних проектах та винаходах.

Магнітні ланцюги

Об'єднання кількох магнітних речовин називається магнітним ланцюгом. Вони є подібністю та визначаються аналогічними законами математики.

На базі магнітних ланцюгівдіють електричні прилади, індуктивність, . У функціонуючого електромагніту потік протікає магнітопроводом, виготовленим з феромагнітного матеріалу і повітрям, який не є феромагнетиком. Об'єднання цих компонентів є магнітним ланцюгом. Багато електричних пристроїв у своїй конструкції містять магнітні ланцюги.