Магнітне поле його властивості. Що є магнітне поле

Вступ

Що таке магнітне поле? Всі про нього чули, всі бачили, як намагнічена стрілка компаса завжди одним і тим же кінцем повертається у бік північного магнітного полюса, а іншим своїм кінцем – завжди у бік південного магнітного полюса. Людину від найрозумнішої тварини відрізняє те, що вона цікава, і хоче знати - а чому це так відбувається, як це влаштовано, що так відбувається. Саме для пояснення того, що відбувається навколо нього древня людинавигадав богів. Духи, боги у свідомості людей були факторами, якими пояснювалося все, що людина бачила, чув, від чого залежала удача на полюванні та на війні, хто пересував Сонце по небу, хто влаштовував грозу, проливав дощ і сипав сніг, загалом усе суще , все, що відбувається. Уявіть собі, до діда підходить маленький онук, показує на блискавку і питає: що це таке, чому вогонь з хмари летить у землю, і хто так голосно стукає там у хмарах? Якщо дід відповідав: не знаю, то онук дивився на нього з жалем і починав менше шанувати. Але коли дід казав, що це бог Ярило їздить на колісниці хмарами і вогняні стріли в поганих людей пускає, онук слухав і ще більше шанував свого діда. Він починав менше боятися грому та блискавки, бо знав, що він же добрий, тож Ярило в нього стріляти не стане.

У ранньому дитинстві, коли я починав пустувати, бабуся Ганна казала: "Шурка, дивись, не пустуй, а то боженька камінчиком стукне". І при цьому показувала на ікону в червоному кутку на божниці. Я на деякий час притихав, з побоюванням поглядав на суворого мужика, намальованого на дошці, але якось засумнівався в його здатності кидатися камінням. Поставив на лаву табуретку, заліз на неї і заглянув на полицю за ікону. Ніяких камінчиків я там не побачив, і коли баба стала в черговий раз лякати мене, розсміявся і заявив: "Жодного каміння в нього немає, і взагалі він намальований і кидатися не може. І нічого лякати мене боженькою, я вже не маленький". Отак і наш далекий предок колись засумнівався, що це Ярило по небу катається і стріли пускає. Ось тоді й зародилося раціональне знання, коли люди засумнівалися у всемогутності богів. Але чим вони їх замінили? А замінили вони богів законами природи, і стали вірити цим законам. Але там, де законами природи людина пояснити те, що відбувається не може, вона залишила місце для богів. Саме тому релігія та наука співіснують у суспільстві досі.

Пам'ятаю, як старші друзі показали нам, малюкам, фокус. По столу сам по собі рухався покладений на стіл залізний цвях, а хлопець-фокусник під столом пересував свою руку. Цвях слідував за рукою. Ми здивовано витріщали на це очі і не розуміли, чому цвях рухається. Коли я розповів матері про цей фокус, то вона роз'яснила, що в руці хлопець мав магніт, який притягує до себе залізо, що хлопець під столом рухав не просто рукою, а в руці у нього був магніт. На той момент це пояснення задовольнило мою цікавість, але згодом я вже хотів зрозуміти, а чому магніт на відстані - через дошку столу, через шар повітря - притягує до себе залізо. На це запитання ні мама, ні тато мені відповісти не змогли. Довелося чекати до школи. Там на уроці фізики вчитель пояснив, що магніт діє на залізо через магнітне поле, яке створює навколо себе, що магніт має два полюси - північний і південний, що з північного виходять якісь невидимі магнітні силові лінії, які дугою згинаються і входять у Південний полюс.

Тоді я вперше замислився: отже, у світі, окрім видимого, чутного й відчутного, є дещо невидиме і невловиме. Тоді я подумав: а що, коли бог невидимий і невловимий - як це магнітне поле. Його начебто і немає ніде, а він все ж таки існує. А на іконах у вигляді мужика його так, по дурниці, зображують. Не знав я тоді, що до цього ще раніше за мене додумався і філософ Спіноза, який став розглядати Природу і Бога як єдине і нероздільне, видиме і невидиме. Природа є Бог!

Пам'ятаю, я намагався уявити це магнітне поле, що складається з силових ліній, і нічого не розумів. Я цих ліній не бачив та не чув. Вони нічим не пахли, і повірити, що навколо нас може бути щось, що ми ніяк не відчуваємо, мені тоді було не дуже зрозуміло. Залізні цвяхи та тирса відчували магнітне поле і орієнтувалися і рухалися в ньому, а я зі своїми тонкими органами почуттів нічого не відчував. Ця ущербність мене відверто пригнічувала. Але не одного мене. А. Ейнштейн писав про сильне здивування від побачених властивостей магніту, який йому в дитинстві подарував на день народження батько, від того, що він не міг зрозуміти, як і чому ці привабливі властивості магніту відбуваються.

Коли вчителька суспільствознавства вже у 10-му класі познайомила нас із визначенням матерії, даним В.І. Леніним: "матерія це те, що існує навколо нас і дано нам у відчуттях", я обурено її запитав: "а ось магнітне поле ми не відчуваємо, а воно існує, воно що – хіба не матерія?" Так, одних органів чуття недостатньо, щоб сприймати всі форми матерії, потрібно ще розум, за допомогою якого якщо ми щось і не відчуваємо - не відчуваємо, то розуміємо, що воно є. Зрозумівши це, я вирішив вивчати науки та розвивати свій розум, сподіваючись, що це дозволить мені багато чого зрозуміти. Але в міру того як я розширював простір зрозумілого мені, незрозуміле не зникало, а тільки відсувалося, і лінія горизонту незрозумілого ставала все довшою, оскільки коло пізнаного збільшувалося і довжина його кола, що відокремлює зрозуміле моїм розумом від непізнаного і незрозумілого, теж збільшувалася. У цьому полягає головний парадокс пізнання: що більше ми дізнаємося і розуміємо, тим більше ми ще знаємо. Про це вченому незнанні писав ще Микола Кузанський, якого чомусь вважають філософом схоластиком, хоча відкрита їм істина скоріше свідчить про те, що він був діалектиком.

Перші згадки про породи, здатні притягувати залізо, відносяться до античних часів. З магнітом пов'язана старовинна легенда про пастуха Магнуса, який одного разу виявив, що його залізна палиця та сандалії, підбиті залізними цвяхами, притягуються до невідомого каменю. З того часу цей камінь стали називати «камнем Магнуса», або магнітом.

Походження та сутність магнітного поля Землі, як і магнітних полів взагалі, і досі залишається загадкою. Існує багато гіпотез - варіантів пояснення цього феномена, але істина, як і раніше, "десь там". Ось так визначають магнітне поле вчені фізики: "Магнітне поле- це силове поле, що діє на електричні заряди, що рухаються, і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їх руху". І далі: "Магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок і/або магнітними моментами електронів в атомах (і магнітними моментами інших частинок , хоча в помітно меншою мірою). Крім цього, воно з'являється за наявності електричного поля, що змінюється в часі". Я б не сказав, що з логічного погляду це блискуче визначення. Сказати, що магнітне поле - це силове поле, значить не сказати нічого, це - тавталогія. Адже гравітаційне поле - теж силове поле, і поле ядерних сил - силове!Вказівка ​​на вплив магнітного поля на електричні заряди, що рухаються, про що говорить, це опис однієї з властивостей магнітного поля. воно діє магнітні поля, утворені цими частинками, а ті (трансформовані поля частинок) вже у свою чергу діють на частинки - передають їм отриманий імпульс.

Вперше магнітні явища почав вивчати англійський лікар і фізик Вільям Гільберт, який написав роботу «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт - Землю». Тоді вважали, що електрика та магнетизм не мають нічого спільного. Але в початку XIXв. датський вчений Г.Х. Ерстед 1820 р. експериментальним шляхом довів, що магнетизм є однією з прихованих форм електрики, і підтвердив це на досвіді. Цей досвід спричинив лавину нових відкриттів, що мали величезне значення. Навколо провідників з електричним струмом виникає поле, яке було названо магнітним. Пучок електронів, що рухаються, впливає на магнітну стрілку, аналогічну провіднику зі струмом (досвід Іоффе). Конвекційні струми електрично заряджених частинок за своєю дією на магнітну стрілку подібні до струмів провідності (досвід Ейхенвальда).

Магнітне поле створюється тільки електричними зарядами, що рухаються.або електричними зарядженими тілами, що рухаються, а також постійними магнітами. Цим магнітне поле відрізняється від електричного поля, яке створюють як рухомі, так і нерухомі електричні заряди.

Лінії вектора магнітної індукції (В) завжди замкнуті та охоплюють провідник зі струмом, а лінії напруженості електричного поля починаються на позитивних і закінчуються на негативних зарядах, вони розімкнуті. Лінії магнітної індукції постійного магніту виходять із одного полюса, званого північним (N) і входять до іншого - південний (S). Спочатку здається, що спостерігається повна аналогія з лініями напруженості електричного поля (Е). Полюси магнітів грають роль магнітних зарядів. Однак якщо розрізати магніт, картина зберігається, виходять дрібніші магніти – але кожен зі своїми північним та південним полюсами. Магнітні полюси розділити так, що північний полюс буде в одного шматка, а південний в іншого неможливо, тому що вільних (дискретних) магнітних зарядів, на відміну від дискретних електричних зарядів, у природі не існує.

Магнітні поля, що існують в природі, різноманітні за масштабами і за ефектами, що викликаються ними. Магнітне поле Землі, що утворює земну магнітосферу, тягнеться на відстані 70-80 тисяч кілометрів у напрямку до Сонця і на багато мільйонів кілометрів у зворотному напрямку. Походження магнітного поля Землі пов'язують із рухами рідкої речовинипроведення електрично заряджених частинок в земному ядрі. Потужні магнітні поля мають Юпітер і Сатурн. Магнітне поле Сонця відіграє найважливішу роль у всіх процесах, що відбуваються на Сонці - спалахах, появі плям і протуберанців, народженні сонячних космічних променів. Магнітне поле широко застосовується в різних галузях промисловості: при завантаженні залізного брухту, при очищенні борошна на хлібозаводах від металевих домішок, а також у медицині для лікування хворих.

Що таке магнітне поле

Основною силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції. Нерідко вектор магнітної індукції називається для стислості просто магнітним полем (хоча, напевно, це не найсуворіше вживання терміна). Взагалі-то вектор - це величина, що має напрямок у просторі, отже, можна говорити і про напрямок магнітної індукції та про її величину. Але сказати, що магнітне поле - це тільки напрямок магнітної індукції, значить, не дуже багато роз'яснити. Є ще одна характеристика магнітного поля. Векторний потенціал.Як основну характеристику магнітного поля у вакуумі вибирають не вектор магнітної індукції, а вектор напруженості магнітного поля. У вакуумі ці два вектори збігаються, а в речовині немає, але з систематичного погляду слід вважати основною характеристикою магнітного поля саме векторний потенціал.

Магнітне поле можна назвати особливим видом матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими частинками, що рухаються, або тілами, що володіють магнітним моментом. Магнітні поля є потрібним (в контексті спеціальної теорії відносності) наслідком існування електричних полів. Магнітне та електричне поля разом утворюють електромагнітне поле, проявами якого є, зокрема, світло та інші електромагнітні хвилі. З погляду квантової теорії поля, магнітна взаємодія - як окремий випадок електромагнітної взаємодії - переноситься фундаментальним безмасовим бозоном - фотоном (часткою, яку можна подати як квантове збудження електромагнітного поля), Часто (наприклад, у всіх випадках статичних полів) віртуальним. Магнітне поле створюється (породжується) струмом заряджених частинок, або електричним полем, що змінюється в часі, або власними магнітними моментами частинок (останні для однаковості картини можуть бути формальним чином зведені до електричних струмів).

На мою думку, ці визначення дуже туманні. Зрозуміло, що магнітне поле – не порожнеча, а особливий вид матерії – частина реального світу. Відомо, що магнітне поле нерозривно пов'язані з рухом електричних зарядів - електричним струмом. А як магнітне поле з електричним полем утворюють єдине електромагнітне поле, незрозуміло. Швидше за все, існує якесь єдине поле, яке в залежності від обставин проявляє себе як магнітне поле, то як електричне. Прямо як гермафродит якийсь, який у певних обставинах може бути хлопчиком, а в інших обставинах - дівчинкою.

Сила, що діє на магнітно, що рухається електрично заряджену частинку, називається силою Лоренца. Ця сила завжди спрямована перпендикулярно вектору швидкості руху частинки - vта векторному потенціалу магнітного поля - B. Ця сила пропорційна заряду частки q, її швидкості v, перпендикулярна до напрямку вектора магнітного поля Bта пропорційна величині індукції магнітного поля B. Поясню тим, хто забув шкільну фізику: сила - причина, що викликає прискорення руху тел. Тут сила діє не так на масу частки, але в її заряд. Цим сила Лоренца відрізняється від сили гравітації, що діє на масу частинок (тіл), оскільки маса тіла – це його гравітаційний заряд.

Магнітне поле діє і на провідник зі струмом. Сила, що діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера. Ця сила складається з сил, що діють на електричні заряди, що рухаються всередині провідника. Це і є сила струму, яка вимірюється в амперах.

При взаємодії двох магнітів однакові полюси їх відштовхуються, а протилежні притягуються. Однак детальний аналіз показує, що насправді це не повністю правильний описявища. Незрозуміло, чому в рамках такої моделі диполі ніколи не можна розділити. Експеримент показує, що жодне ізольоване тіло насправді не має магнітного заряду одного знака. Будь-яке намагнічене тіло має два полюси - північний та південний. На магнітний диполь, поміщений у неоднорідне магнітне поле, діє сила, яка прагне повернути його так, щоб магнітний момент диполя був сонаправлен (збігався у напрямку) з магнітним полем, яке цей магнітний диполь помістили.

У 1831 р. Майкл Фарадей виявив, що в замкнутому провіднику, якщо його помістити в магнітному полі, що змінюється, виникає електричний струм. Це явище отримало назву електромагнітна індукція.

М. Фарадей виявив, що електрорушійна сила (ЕРС), що виникає в замкненому провідному контурі, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, що проходить через частину електричного контуру, що знаходиться в цьому магнітному полі. Величина (ЕРС) залежить від цього, що причиною зміни потоку - зміна самого магнітного поля чи рух частини контуру в магнітному полі. Електричний струм, викликаний ЕРС, називається індукційним струмом. Це відкриття дозволило створити генератори електричного струму та створити, по-суті, нашу електричну цивілізацію. Хто б міг подумати у 30-ті роки XIXв., що відкриття М. Фарадея було епохальним цивілізаційним відкриттям, яке визначило майбутнє людства?

У свою чергу магнітне поле може створюватися і змінюватися (послаблюватися або посилюватися) змінним електричним полем, створюваним електричними струмами у вигляді потоків заряджених частинок. Мікроскопічна структура речовини, поміщеної в змінне магнітне поле, впливає на силу струму, що виникає в ньому. Одні структури послаблюють електричний струм, що виникає, а інші посилюють його різною мірою. Одне з перших досліджень магнітних властивостей речовини виконав П'єр Кюрі. У зв'язку з цим речовини щодо їх магнітних властивостей поділяються на дві основні групи:

1. Феромагнетики - речовини, в яких нижче певної критичної температури (точки Кюрі) встановлюється далекий феромагнітний порядок магнітних моментів частинок речовини.

2. Антиферомагнетики – речовини, в яких встановився антиферомагнітний порядок магнітних моментів частинок речовини – атомів або іонів: магнітні моменти частинок речовини спрямовані протилежно та рівні за силою.

Розрізняють також речовини діамагнетики та речовини парамагнетики.

Діамагнетики - речовини, що намагнічуються проти спрямування зовнішнього магнітного поля.

Парамагнетики - речовини, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі у напрямку зовнішнього магнітного поля.

Типи впорядкування магнітних моментів атомів у парамагнітних (а), феромагнітних (б) та антиферомагнітних (в) речовинах. Малюнок із сайту: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

До перерахованих вище груп речовин в основному відносяться звичайні тверді, рідкі та газоподібні речовини. Від них суттєво відрізняються своєю взаємодією з магнітним полем надпровідники та плазми. Магнітне поле феромагнетиків (приклад – заліза) помітно на значних відстанях. Магнітні властивості парамагнетиків аналогічні властивостям феромагнетиків, але виражені набагато слабше – на меншій відстані. Діамагнетики не притягуються, а відштовхуються магнітом, сила, що діє на діамагнетики, спрямована протилежно до тієї, що діє на феромагнетики і парамагнетики. Згідно з правилом Ленца, магнітне поле електричного струму, що індукується в магнітному полі, спрямоване так, щоб протидіяти зміні магнітного потоку, що індукує цей струм. Хочу зауважити, що взаємодія змінного магнітного поля та індукованого ним електричного струму та електричного поля відповідає принципу Ле-Шательє. Це не що інше, як автогальмування процесу, властиве всім процесам, що відбуваються у реальному світі.

Згідно з принципом Ле-Шательє, всякий процес, що відбувається у світі, породжує процес, що має протилежний напрям і гальмує процес, що його викликає. На мою думку, це один із головних законів світобудови, якому чомусь не приділяють належної уваги ні фізики, ні філософи.

Усі речовини більшою чи меншою мірою мають магнітні властивості. Якщо два провідники з електричними струмами помістити в якесь середовище, то сила магнітної взаємодії між струмами змінюється. Індукція магнітного поля, створюваного електричними струмами в речовині, відрізняється від індукції магнітного поля, створюваного тими самими струмами у вакуумі. Фізична величина, що показує, скільки разів індукція магнітного поля в однорідному середовищі відрізняється за модулем від індукції магнітного поля у вакуумі, називається магнітною проникністю. Максимальну магнітну проникність має вакуум.

Магнітні властивості речовин визначаються магнітними властивостями атомів - електронів, протонів та нейтронів, що входять до складу атомів. Магнітні властивості протонів і нейтронів майже в 1000 разів слабші від магнітних властивостей електронів. Тому магнітні властивостіречовини переважно визначаються електронами, які входять до складу його атомів.

Однією з найважливіших властивостей електрона є у нього як електричного, а й магнітного поля. Власне магнітне поле електрона, що нібито виникає при обертанні його навколо своєї осі, називають спиновим полем (spin - обертання). Але електрон створює магнітне поле також і за рахунок свого руху навколо ядра атома, яке можна уподібнити до кругового мікроструму. Спінові поля електронів та магнітні поля, зумовлені їх орбітальними рухами, визначають широкий спектр магнітних властивостей речовин.

Поведінка парамагнетика (1) та діамагнетика (2) у неоднорідному магнітному полі. Малюнок із сайту:http://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/ paragraph19/theory.html

Речовини дуже різноманітні за своїми магнітними властивостями. Наприклад, платина, повітря, алюміній, хлористе залізо – парамагнетики, а мідь, вісмут, вода – діамагнетики. Зразки з парамагнетика та діамагнетика, поміщені в неоднорідне магнітне поле між полюсами електромагніту, поводяться по-різному – парамагнетики втягуються в область сильного поля, а діамагнетики, навпаки, виштовхуються з нього. Пара-і діамагнетизм пояснюється поведінкою електронних орбіт у зовнішньому магнітному полі. У атомів діамагнітних речовин без зовнішнього поля власні магнітні поля електронів і поля, створювані їх орбітальним рухом, повністю компенсовані. Виникнення діамагнетизму пов'язані з дією сили Лоренца на електронні орбіти. Під впливом цієї сили змінюється характер орбітального руху електронів і порушується компенсація магнітних полів. Виникає у своїй власне магнітне полі атома виявляється спрямованим проти напрями індукції зовнішнього поля.

В атомах парамагнітних речовин магнітні поля електронів компенсовані не повністю, і атом виявляється подібним до маленького кругового струму. У відсутність зовнішнього поля ці кругові мікроструми орієнтовані довільно, отже сумарна магнітна індукція дорівнює нулю. Зовнішнє магнітне поле має орієнтуючу дію - мікроструми прагнуть зорієнтуватися те щоб їх власні магнітні поля виявилися спрямованими у напрямку індукції зовнішнього поля. Через тепловий рух атомів орієнтація мікрострумів ніколи не буває повною. При посиленні зовнішнього поля орієнтаційний ефект зростає, отже індукція власного магнітного поля парамагнитного зразка зростає прямо пропорційно до індукції зовнішнього магнітного поля. Повна індукція магнітного поля у зразку складається з індукції зовнішнього магнітного поля та індукції власного магнітного поля, що виник у процесі намагнічування.

Діамагнітні властивості мають атоми будь-яких речовин, але в багатьох випадках їх діамагнетизм маскується сильним парамагнітним ефектом. Явище діамагнетизму було відкрито М. Фарадеєм у 1845 р.

Феромагнетики можуть сильно намагнічуватись у магнітному полі, їх магнітна проникність дуже велика. До цієї групи належать чотири хімічних елементів: залізо, нікель, кобальт, гадоліній. З них найбільшу магнітну проникність має залізо. Феромагнетиками можуть бути різні сплави цих елементів, наприклад, керамічні феромагнітні матеріали - ферити.

Для кожного феромагнетика існує певна температура (так звана температура або точка Кюрі), вище за яку феромагнітні властивості зникають, і речовина стає парамагнетиком. У заліза, наприклад, температура Кюрі дорівнює 770°C, кобальт 1130°C, нікель 360°C.

Феромагнітні матеріали бувають магніто-м'які та магніто-жорсткі. Магніто-м'які феромагнітні матеріали майже повністю розмагнічуються, коли зовнішнє магнітне поле стає рівним нулю. До магніто-м'яких матеріалів відноситься, наприклад, чисте залізо, електротехнічна сталь та деякі сплави. Ці матеріали застосовуються в приладах змінного струму, в яких відбувається безперервне перемагнічування, тобто зміна напряму магнітного поля (трансформатори, електродвигуни тощо).

Магніто-жорсткі матеріали значною мірою зберігають свою намагніченість і після видалення їх із магнітного поля. Прикладами магніто-жорстких матеріалів можуть бути вуглецева сталь і ряд спеціальних сплавів. Магніто-жорсткі матеріали використовуються переважно для виготовлення постійних магнітів.

Характерною особливістюПроцес намагнічування феромагнетиків є гістерезис, тобто залежність намагнічування від передісторії зразка. Крива намагнічування B (B0) феромагнітного зразка є петлею складної форми, яка називається петлею гістерезису.

Залежність магнітної проникності феромагнетика від індукції зовнішнього магнітного поля. Намагнічується феромагнетик спочатку швидко, але досягнувши максимуму, намагнічується все повільніше. Малюнок із сайту:http://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/ paragraph19/theory.html

Типова петля гістерези для магнітно-твердого феромагнітного матеріалу. У точці 2 досягається магнітне насичення. Відрізок 1-3 визначає залишкову магнітну індукцію, а відрізок 1-4 - коерцитивну силу, що характеризує здатність зразка протистояти розмагнічування. Малюнок із сайту: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

Природа феромагнетизму може бути зрозуміла на основі квантових уявлень. Феромагнетизм пояснюється наявністю власних (спинових) магнітних полів у електронів. У кристалах феромагнітних матеріалів виникають умови, за яких, внаслідок сильної взаємодії спінових магнітних полів сусідніх електронів, енергетично вигідною стає їхня паралельна орієнтація. Внаслідок такої взаємодії всередині кристала феромагнетика виникають мимовільно намагнічені області. Ці області називаються доменами. Кожен домен є невеликим постійним магнітом.

Ілюстрація процесу намагнічування феромагнітного зразка: а - речовина без зовнішнього магнітного поля: його окремі атоми, що є маленькими магнітами, розташовані хаотично; б - намагнічену речовину: під дією зовнішнього поля атоми орієнтуються щодо один одного в певному порядку відповідно до напряму зовнішнього поля. Рис. з сайту: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

Домени теорії магнетизму - це малі намагнічені області матеріалу, у яких моменти магнтного поля атомів орієнтовані паралельно одне одному. Домени відокремлені один від одного перехідними шарами, які називаються блохівськими стінками. На малюнку показано два домени з протилежною магнітною орієнтацією та блохівська стінка між ними з проміжною орієнтацією. Малюнок із сайту: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html Без зовнішнього магнітного поля напрями векторів індукції магнітних полів у різних доменах орієнтовані у великому кристалі хаотично. Такий кристал виявляється ненамагніченим. При накладенні зовнішнього магнітного поля відбувається зміщення меж доменів так, що обсяг доменів, орієнтованих по зовнішньому полю, збільшується. Зі збільшенням індукції зовнішнього поля зростає магнітна індукція намагніченої речовини. У дуже сильному зовнішньому магнітному полі домени, в яких власне магнітне поле збігається у напрямку із зовнішнім полем, поглинають всі інші домени, і настає магнітне насичення.

Слід пам'ятати, що це малюнки і зображені ними домени і атоми - лише схеми чи моделі реальних явищ магнетизму, але з самі явища. Ними користуються доти, доки вони не суперечать фактам, що спостерігаються.

Простий електромагніт призначений для захоплення вантажів. Джерелом енергії є акумуляторна батарея постійного струму. Показано також силові лінії поля електромагніту, які можна виявити звичайним методомзалізної тирси. Малюнок із сайту: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.htmll

Виникнення магнітного поля на околицях провідника, яким пропущений постійний електричний струм, ілюструє електромагніт. Струм проходить по дроту, який намотаний на стрижень із феромагнетика. Намагнічуюча сила в цьому випадку дорівнює добутку величини електричного струму в котушці на число витків у ній. Ця сила вимірюється у амперах. Напруженість магнітного поля Ндорівнює силі, що намагнічує, припадає на одиницю довжини котушки. Таким чином, величина Нвимірюється у амперах на метр; нею визначається намагніченість, що купується матеріалом усередині котушки. У вакуумі магнітна індукція Bпропорційна напруженості магнітного поля Н. Індукція магнітного поля – це Векторна величинаяка є силовою характеристикою магнітного поля. Напрямок магнітної індукції збігається з напрямком, який вказує магнітна стрілка в магнітному полі, а модуль даного вектора дорівнює відношенню модуля магнітної сили, яка діє на перпендикулярно заряджену частинку, що рухається, до модуля швидкості і заряду цієї частинки. Магнітна індукція відповідно до СІ вимірюється у теслах (Тл). У системі СГС магнітна індукція вимірюється у гаусах (Гс). У цьому 1 Тл = 104 Гс.

Великі електромагніти із залізними сердечниками і дуже більшим числомвитків, які працюють у безперервному режимі, мають велику намагнічуючу силу. Вони створюють магнітну індукцію у проміжку між полюсами до 6 теслов (Тл). Розмір індукції обмежується механічною напругою, нагріванням котушок та магнітним насиченням сердечника.

Ряд гігантських електромагнітів (без сердечника) з водяним охолодженням, та установок для створення імпульсних магнітних полів було сконструйовано П.Л. Капицею в Кембриджі та в Інституті фізичних проблем АН СРСР, а також Ф. Біттером у Массачусетському технологічному інституті. На таких магнітах вдавалося досягти індукції до 50 тл. Порівняно невеликий електромагніт, що створює поля до 6,2 Тл, що споживає електричну потужність 15 кВт і охолоджується рідким воднем, був розроблений в Національній лабораторії Лосаламоська. Подібні магнітні поля отримують за дуже низьких температур.

Вектор магнітної індукції вважається однією з фізичних величин, яка є фундаментальною в теорії електромагнетизму, його можна зустріти у величезній кількості рівнянь, у якихось випадках безпосередньо, а іноді через напруженість магнітного поля, пов'язану з ним. Єдиною областю в класичної теоріїелектромагнетизму, у якій відсутній вектор магнітної індукції, є, мабуть, лише чиста електростатика.

Ампер у 1825 р. припустив, що у магніті у кожному його атомі циркулюють електричні мікроструми. Але електрон було відкрито лише 1897 р., а модель внутрішньої структури атома - 1913 р., майже 100 років після геніальної здогади Ампера. У 1852 р. У. Вебер припустив, кожен атом магнітного речовини є крихітний магнітний диполь. Гранична чи повна намагніченість речовини досягається тоді, коли всі окремі атомні магнітики виявляються вишикуваними у порядку. Вебер вважав, що зберігати своє впорядкування цим елементарним магнітам допомагає молекулярний чи атомний «тертя». Його теорія пояснювала намагнічування тіл при їх зіткненні з магнітом та їхнє розмагнічування при ударі або нагріванні. Пояснювалося і "розмноження" магнітів при розрізанні намагніченого шматка або магнітного стрижня на частини, коли у кожної частини завжди з'являлося два полюси. Проте ця теорія не пояснювала походження самих елементарних магнітів, ні явище гістерези. У 1890 р. теорія Вебера була вдосконалена Дж. Евінгом, який замінив гіпотезу атомного тертя ідеєю міжатомних обмежуючих сил, які допомагають підтримувати впорядкування елементарних диполів, які й становлять постійний магніт.

У 1905 р. П. Ланжевен пояснив поведінку парамагнітних матеріалів, приписавши кожному атому внутрішній некомпенсований електронний струм. Згідно з Ланжевеном, саме ці струми утворюють крихітні магніти, хаотично орієнтовані, коли зовнішнє магнітне поле відсутнє, але набувають упорядкованої орієнтації після його застосування. У цьому наближення до повної упорядкованості відповідає насичення намагніченості. Ланжевен ввів поняття магнітного моменту атомного магніту, що дорівнює добутку «магнітного заряду» на відстань між полюсами. Згідно з цією теорією, слабкий магнетизм парамагнітних матеріалів пояснюється слабким сумарним магнітним моментом, що створюється некомпенсованими електронними струмами.

У 1907 р. П. Вейс запровадив поняття «домена», яке стало важливим внеском у сучасну теорію магнетизму. Окремий домен може мати лінійні розміри 0,01 мм. Домени розділені між собою так званими блохівськими стінками, товщина яких не перевищує 1000 атомних розмірів. Такі стінки є «перехідними шарами», або мікроградієнтами в магнітній наноструктурі речовини, в яких відбувається зміна напрямку намагніченості доменів. Є два переконливі експериментальні підтвердження існування доменів. В 1919 р. Баркгаузен встановив, що при накладенні зовнішнього поля на зразок з феромагнітного матеріалу його намагніченість змінюється невеликими дискретними порціями. Для виявлення доменної структури магніту методом порошкових фігур, добре відполіровану поверхню намагніченого матеріалу наносять краплю колоїдної суспензії феромагнітного порошку (окис заліза). Частинки порошку осідають здебільшого у місцях максимальної неоднорідності магнітного поля - на межі доменів. Таку структуру можна вивчати під мікроскопом. Розроблено метод вивчення магнітного поля, що ґрунтується на проходженні поляризованого світла крізь прозорий феромагнітний матеріал.

У вільному атомі заліза дві його оболонки ( Kі L), Найближчі до ядра, заповнені електронами, причому на першій з них розміщені два, а на другій - вісім електронів. У K-оболонці спин одного з електронів позитивний, а іншого - негативний. У L-оболонці (точніше, у двох її підболочках) у чотирьох з восьми електронів позитивні, а в інших чотирьох - негативні спини. В обох випадках спини електронів у межах однієї оболонки повністю компенсуються, тому повний магнітний момент атома дорівнює нулю. У M-Оболонка ситуація інша, оскільки з шести електронів, що знаходяться в третій підболочці, п'ять електронів мають спини, напрямок

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 полюс магніту
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 шляху 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 свердловин 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 в полі, щоб лінії магнітного поля входили в долоню з північного полюса під 90 0 , а 4 пальця розмістити за течією струму великий палецьпокаже 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.

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 в 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 диска для 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 Тесла 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 – область простору, де конфігурація бионов, передавачів всіх взаємодій, є динамічне, взаимоузгоджене обертання.

Напрямок дії магнітних сил збігається з віссю обертання біонів із застосуванням правила правого гвинта. Силова характеристика магнітного поля визначається частотою обертання біонів. Чим вища частота обертання, тим сильніше поле. Магнітне поле правильніше було б називати електродинамічним, так як воно виникає тільки при русі заряджених частинок, і діє тільки на заряди, що рухаються.

Пояснимо, чому магнітне поле динамічне. Щоб виникло магнітне поле, необхідно, щоб біони почали обертатися, а змусити їх обертатися може тільки заряд, що рухається, який притягуватиме один з полюсів біона. Якщо заряд не рухатиметься, то й бион не обертатиметься.

Магнітне поле формується лише навколо електричних зарядів, що перебувають у русі. Саме тому магнітне та електричне поле є, невід'ємними та разом формують електромагнітне поле. Компоненти магнітного поля взаємопов'язані та впливають один на одного, змінюючи свої властивості.

Властивості магнітного поля:

• Магнітне поле виникає під вплив рушійних зарядів електричного струму.
• У будь-якій точці магнітне поле характеризується вектором фізичної величини під назвою магнітна індукція, яка є силовою характеристикою магнітного поля.
• Магнітне поле може впливати тільки на магніти, на струмопровідні провідники і заряди, що рухаються.
• Магнітне поле може бути постійного та змінного типу
• Магнітне поле вимірюється лише спеціальними приладами і може бути сприйнятим органами почуттів людини.
• Магнітне поля є електродинамічною, оскільки породжується тільки при русі заряджених частинок і впливає тільки на заряди, що знаходяться в русі.
• Заряджені частинки рухаються перпендикулярною траєкторією.

Розмір магнітного поля залежить від швидкості зміни магнітного поля. Відповідно до цієї ознаки існують два види магнітного поля: динамічне магнітне поле та гравітаційне магнітне поле.Гравітаційне магнітне поле виникає лише поблизу елементарних частинок і формується залежно від особливостей будови цих частинок.

Магнітний момент виникає у тому випадку, коли магнітне поле впливає на струмопровідну раму. Іншими словами, магнітний момент це вектор, який розташований на ту лінію, яка йде перпендикулярно до рами.

Магнітне поле можна зобразити графічно за допомогою магнітних силових ліній. Ці лінії проводяться в такому напрямку, так щоб напрям сил поля збігся з напрямом силової лінії. Магнітні силові лінії є безперервними та замкнутими одночасно. Напрямок магнітного поля визначається за допомогою магнітної стрілки. Силові лінії визначають також полярність магніту, кінець із виходом силових ліній це північний полюс, а кінець, із входом цих ліній, це південний полюс.