Увидеть магнитное поле. Металлы-магнетики. Преграда для магнитного поля. Опыты
- Подробности
- Просмотров: 404
09.2017
УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Положи на магнит листок бумаги. Проследи, чтобы бумага лежала ровно.
Осторожно рассыпь небольшое количество опилок на бумаге. Легонько стукни по бумаге. Посмотри, какую структуру образуют опилки, рассыпанные на бумаге.
В этой структуре содержатся прямые или кривые линии? Полностью ли эти линии окружают магнит? Если нет, то где эти силовые линии встречаются с магнитом?
Все магниты окружены невидимым узором, созданным силовыми линиями магнитного поля. Хотя эти линии, силы и поле невидимы, мы можем обнаружить икс помощью материалов-магнетиков.
Железные опилки легкие, маленькие и легко притягиваются к магнитам.
Рассыпанные на листе бумаги, они образуют структуру, отражающую силовые линии магнитного поля.
НАРИСУЙ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Попробуем нарисовать магнитное поле.
Положи полосовой магнит на листок бумаги и обрисуй его карандашом. Полосовой магнит имеет форму прямоугольника.
Теперь на тот же лист бумаги положи компас на расстоянии нескольких сантиметров от магнита. Посмотри, куда показывает стрелка компаса. Подними компас и на том месте, где он лежал, нарисуй стрелку, направленную так же, как и стрелка компаса. Теперь положи компас в соседнее место и опять зарисуй направление, куда показывает стрелка. Делай так до тех пор, пока не выяснишь, как выглядит магнитное поле.
Стрелка компаса — это маленький легкий магнит. Он реагирует на магнитное поле Земли и на поле ближайших магнитов. Когда ты подносишь компас к магниту, стрелка поворачивается так, чтобы быть параллельной силовой линии поля этого магнита. Перемещая компас, ты можешь определить протяженность и направление силовых линий поля магнита.
МЕТАЛЛЫ-МАГНЕТИКИ
Не все металлы притягиваются магнитом, например, кусочки алюминиевой фольги, лишены этих свойств.
Почему некоторые металлы притягиваются к магнитам, а некоторые никак на магнит не реагируют?
Проверь магнитные свойства имеющихся под рукой предметов. Для этого медленно поднеси магнит к предмету. Будет ли предмет двигаться? Достаточно ли притяжения для того, чтобы поднять предмет? Какая сила больше, если предмет можно с помощью магнита поднять над столом?
Все предметы состоят из мельчайших частичек — атомов. Каждый атом имеет собственное магнитное поле, которое создается движущимися в атоме электронами. В большинстве материалов поля атомов ориентированы хаотически. Благодаря случайной ориентировке эти поля компенсируют друг друга (у одного атома магнитное поле направлено вправо, у другого влево, у третьего вверх, у четвертого вниз и т. д.).
Тогда вместо того чтобы гаситься, магнитные поля будут складываться и превращать материал в магнетик.ВСТРЯХНИ ИХ
Оказывается, удары молотком встряхивают предметы. От удара одни атомы начинают двигаться в одну сторону, другие — в другую. Перемещения атомов разрушают магнитное поле предмета, поскольку ориентация магнитных полей атомов становится хаотичной, и их поля гасят друг друга.
Но чтобы встряхнуть предметы, не обязательно использовать молоток. Можно поступить более просто.
Насыпь в небольшую пластмассовую бутылочку железные опилки. Медленно обведи компасом вокруг бутылки. Стрелка компаса реагирует на опилки?
Продолжай держать бутылочку. Проведи несколько десятков раз сильным магнитом по бутылке сверху вниз. (Помни, что движения туда-сюда будут компенсировать магнитное поле.)
Теперь опять обведи компасом вокруг бутылки. А теперь стрелка компаса реагирует на опилки? Ты можешь догадаться, почему?
Заткни бутылку пробкой и встряхни опилки.
Опять проверь магнитные свойства опилок компасом. Что происходит? Ты можешь объяснить, что ты видишь?
Вначале опилки не намагничены. Однако после того как ты провел магнитом вдоль бутылки, опилки приобрели магнитные свойства Суммарное поле опилок достаточно сильное, чтобы его можно было обнаружить с помощью компаса. Когда ты встряхнул бутылку, опилки переместились и перевернулись. Их магнитные поля уже не будут одинаково направлены, и опилки теряют свои магнитные свойства.
ПРЕГРАДА ДЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Возьми нить длиной 25 см. Один конец нити привяжи к металлической скрепке. Второй конец прилепи к столу
Прилепи магнит к концу деревянной или пластмассовой линейки. Вставь линейку между страницами книги так, чтобы магнит находился как можно дальше от книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг.
Подвинь стопку книг так, чтобы магнит,оказался точно над скрепкой. Нить, привязанная к скрепке, должна быть достаточно короткой, чтобы между скрепкой и магнитом оставался зазор, и в то же время достаточно длинной, чтобы магнит притягивал скрепку.
Помещай различные предметы ( кусочек алюминиевой фольги, деревянную щепку, CD-диск, монету, пластмассу) между магнитом и скрепкой. Запомни, что происходит с магнитным полем.
ФОКУС «ЛЕТАЮЩАЯ ЧАШКА»
Нарисуй на листе бумаги и раскрась небольшую чашку, стоящую на блюдце. Вырежи ее. С помощью липкой ленты прикрепи с обратной стороны этой чашки металлическую канцелярскую скрепку.
Возьми нить длиной 25 см. Один конец зацепи за скрепку. Свободный конец прилепи к столу.
Засунь плоский магнит между страницами книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг. Подвинь стопку так, чтобы чашка притягивалась магнитом. Поднявшись вверх, чашка с блюдцем будут висеть в воздухе, без видимых причин преодолевая гравитацию.
Хотя ты и не видишь магнитное поле, оно все равно существует.
Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»
Следующая страница «Световой луч. Как увидеть свет. Вращение светового луча. Разноцветные огоньки. Сахарный свет»
Назад в раздел «Простые опыты»
Как увидеть магнитное поле постоянного магнита?
Статьи › Магнит › На рисунке показана картина линий Магнитного поля постоянного Магнита какой цифрой обозначена
Для визуализации магнитного поля постоянного магнита используют железные опилки. На лист прозрачного пластика насыплем железные опилки и разровняем их, встряхнув лист. Затем поместим под листом дугообразный магнит. Железные опилки придут в движение и расположатся вдоль линий магнитного поля магнита (рис.
- Как можно увидеть магнитное поле?
- Как определить магнитное поле магнита?
- Откуда выходят магнитные линии постоянного магнита?
- Где находится наиболее сильное магнитное поле у постоянного магнита?
- Каким прибором можно обнаружить магнитное поле?
- Можно ли увидеть электромагнитное поле?
- Как сделать видимым магнитное поле?
- В чем создается магнитное поле как его можно обнаружить?
- Почему постоянные магниты обладают магнитным полем?
- Как определить полюса постоянного магнита?
- Чем отличается электромагнит и постоянный магнит?
- Как понять куда направлены магнитные линии?
- Как намагнитить постоянный магнит?
- Почему магнит красно синий?
- Какие места постоянного магнита оказывают наибольшее магнитное действие как их?
- Кто видит магнитное поле?
- Как можно найти направление магнитного поля?
- Как измерить магнитное поле в квартире?
Как можно увидеть магнитное поле?
Обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой; магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.
Как определить магнитное поле магнита?
Для визуализации магнитного поля постоянного магнита используют железные опилки. На лист прозрачного пластика насыплем железные опилки и разровняем их, встряхнув лист. Затем поместим под листом дугообразный магнит. Железные опилки придут в движение и расположатся вдоль линий магнитного поля магнита (рис.
Откуда выходят магнитные линии постоянного магнита?
Силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс.
Где находится наиболее сильное магнитное поле у постоянного магнита?
Полюс магнита
Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называются полюса.
Каким прибором можно обнаружить магнитное поле?
Магнитометр.
Магнито́метр — (от гр. μαγνητό — магнит + гр. μετρεω измеряю), прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств материалов.
Можно ли увидеть электромагнитное поле?
Глазами человека магнитное поле нельзя увидеть, но некоторые организмы научились его воспринимать и использовать его силовые линии для пространственной ориентации.
Существует несколько гипотез физической основы «магнитного чувства».
Как сделать видимым магнитное поле?
Другой способ — использование мелких железных опилок. В магнитном поле опилки намагничиваются и становятся магнитными стрелочками. Каждая стрелочка устанавливается вдоль направления действия магнитного поля. Таким образом, магнитное поле (как и электростатическое) можно сделать «видимым».
В чем создается магнитное поле как его можно обнаружить?
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.
Почему постоянные магниты обладают магнитным полем?
Ответ на этот вопрос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он высказал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протекающими внутри постоянных магнитов.
Эти простейшие элементарные токи определенным образом усиливают друг друга и создают магнитное поле.
Как определить полюса постоянного магнита?
Если у вас есть под рукой компас, то стрелка компаса, которая указывает на север Земли, будет притягиваться к южному полюсу магнита. Использовать тесламетр. Если поднести щуп тесламетра к магниту, то на циферблате прибора появиться буква N или S. Буква N указывает, что вы измеряете Северный полюс магнита.
Чем отличается электромагнит и постоянный магнит?
Главное отличие электромагнита от постоянного магнита в том, что можно регулировать магнитное действие электромагнита, меняя силу тока в катушке.
Как понять куда направлены магнитные линии?
Направление линий магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки: если обхватить проводник с током ладонью правой руки так, чтобы отставленный большой палец был сонаправлен с током (рис. 4), то согнутые четыре пальца укажут направление линий магнитного поля.
Как намагнитить постоянный магнит?
Основной способ размагничивания заключается в воздействии на магнитные материалы переменным магнитным полем с уменьшающейся амплитудой. В качестве источника переменного магнитного поля обычно используют электромагнит.
Почему магнит красно синий?
Сегодня можно купить материалы самых различных форм, но традиционно для школьных или лабораторных экспериментов, а также в демонстрационных целях используются именно магниты подковы. Причем они обычно окрашены в 2 цвета: синий (северный полюс) и красный (южный полюс).
Какие места постоянного магнита оказывают наибольшее магнитное действие как их?
Ответ или решение1. Их называют ПОЛЮСА. Различают два типа полюсов, как мы знаем — это Плюс (+ или N, окрашен в синий цвет) и минус (- или S, окрашен в красный цвет).
Кто видит магнитное поле?
Магниторецепцию наблюдали у бактерий, у таких беспозвоночных, как плодовые мухи, лобстеры и медоносные пчелы. Это ощущение присутствует и у некоторых позвоночных, в частности — птиц, черепах, акул и некоторых скатов.
Как можно найти направление магнитного поля?
Для определения направления линий магнитного поля соленоида применяют правило правой руки. Если направления четырех пальцев правой руки совпадают с направлением тока в витках соленоида, то направление большого пальца совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри соленоида.
Как измерить магнитное поле в квартире?
На сегодня самыми распространенными и востребованными являются приборы ПЗ-31 и ПЗ-41 (широкополосный измеритель магнитного поля) и другое портативное оборудование. Они позволяют измерять концентрации потока энергии электромагнитного поля, его интенсивности, а также определять местоположение облучения.
Как вы измеряете магнитное поле?
Ретт Аллен
Наука
Существует магнитное поле, и вам нужно измерить его силу.
Но как? Вот несколько вариантов. Магнитный компас Когда я был ребенком, у нас были такие штуки, как компасы. Это просто магнитная стрелка внутри корпуса, которая может свободно вращаться. Поскольку магнитное поле может оказывать крутящий момент на другой магнит, […]
Фото: Ретт Аллен
Существует магнитное поле, и вам нужно измерить его силу. Но как? Вот несколько вариантов.
Магнитный компас
Когда я был ребенком, у нас были такие штуки, как компасы. Это просто магнитная стрелка внутри корпуса, которая может свободно вращаться. Поскольку магнитное поле может оказывать крутящий момент на другой магнит, эта стрелка будет выстраиваться в направлении результирующего магнитного поля. Для чего используется компас? Что ж, так уж получилось, что Земля создает магнитное поле, которое в основном постоянно в данном месте. Затем компас можно использовать для определения направления. Вот самое интересное, компас работает даже под водой (попробуйте это на своем телефоне — на самом деле, вам, вероятно, не следует).
Компас не показывает значение чистого магнитного поля, а только направление. Итак, как вы можете получить величину определенного поля из этого? Хитрость заключается в том, чтобы принять значение магнитного поля Земли и направление по компасу. Предположим, что в этом месте на Земле магнитное поле направлено прямо на север с горизонтальной составляющей около 2 x 10 -5 Тл.
Теперь предположим, что я делаю что-то, чтобы создать магнитное поле в известном направлении и перпендикулярно горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Вот пример, когда я поместил провод с током прямо над стрелкой компаса. Поскольку компас находится под проводом, магнитное поле, создаваемое проводом, будет равно 90° к магнитному полю Земли.
Фото: Rhett Allain
Теперь, когда в проводе есть ток, стрелка компаса будет отклоняться в направлении чистого магнитного поля.
Если вы наверняка знаете, что два магнитных поля являются перпендикулярными, то на основе полученного правого треугольника вы можете сказать следующее:
.
Самые популярные
99000 9000
Компас для iPhone
В iPhone также есть приложение компаса.
Скриншот приложения компаса для iPhone
Можно ли использовать этот компас так же, как настоящий компас? Да. Однако в своем простом тесте я обнаружил, что цифровой компас iPhone не очень хорошо реагирует на изменения магнитных полей. Есть еще одно приложение, которое работает немного лучше — xSensor (iOS).
Снимок экрана приложения xSensor iOS
Отображает компоненты x, y и z магнитного поля. Но как это работает? Ответ заключается в том, что в телефоне есть датчик Холла (ну, на самом деле, три).
Что такое эффект Холла? Хорошо, давайте сделаем это. Есть много частей на этот счет, и я не хочу начинать с нуля. Вот то, с чего я хотел бы начать (но каждый пункт, вероятно, мог бы стать целым постом в блоге).
- Когда есть электрический ток, электрический заряд движется с некоторой средней скоростью через материал. Во многих материалах эти движущиеся заряды представляют собой электроны (но на самом деле это не имеет значения).
- На электрический заряд в присутствии электрического поля действует сила, величина которой равна произведению электрического заряда на электрическое поле.
- Движущийся электрический заряд также испытывает силу в магнитном поле (он должен двигаться). Эта сила зависит от магнитного поля, заряда и скорости. Направление этой силы перпендикулярно как магнитному полю, так и вектору скорости электрического заряда.
- Если у вас есть электрическое поле в какой-то области, это вызовет изменение электрического потенциала между двумя точками.
Может, мне стоит добавить пару уравнений. Во-первых, две силы, действующие на электрический заряд, можно записать как силу Лоренца.
Да, это перекрестное произведение магнитной части силы. Кроме того, если у вас есть электрическое поле, изменение электрического потенциала между двумя точками будет:
Если электрическое поле постоянно как по направлению, так и по величине, то величина изменения электрического потенциала будет равна 9.0082 Е * с .
Самые популярные
Теперь мы готовы к датчику Холла. Вот небольшой кусочек материала с током внутри, помещенный в магнитное поле. Поле будет направлено в экран. Самый простой способ показать этот тип вектора — представить его как «X». Думайте о «X» как о конце стрелы (перья). Позвольте мне показать только один движущийся электрон в этом материале.
Поскольку ток направлен вверх, скорость электрона будет падать (отрицательный заряд).
Однако произведение на и на будет больше, поскольку заряд отрицательный. Магнитная сила на этом заряде будет направлена влево. Обратите внимание, что эта сила перпендикулярна как скорости, так и магнитному полю.
Что эта магнитная сила делает с этим движущимся электроном в токе? Ясно, что он не будет двигаться по прямой в направлении течения. Вместо этого электрон будет искривляться влево. Если все эти электроны в токе изгибаются влево, в конце концов на левой стороне этого материала появятся избыточные отрицательные заряды.
Поскольку в целом материал имеет нейтральный заряд, на правой поверхности также должны быть положительные заряды.
В итоге материал будет выглядеть так (я нарисую только один вектор магнитного поля):
Эта картинка немного сложнее, чем я хотел, но вот ключевые моменты:
- Поверхность заряд накапливается сбоку из-за магнитной силы, действующей на движущиеся носители заряда.
- Этот поверхностный электрический заряд создает электрическое поле.
- Электрическое поле (из-за зарядов боковой поверхности — есть еще электрическое поле, вызывающее ток) действует на движущиеся заряды с силой.
- Заряды на боковых поверхностях будут продолжать накапливаться до тех пор, пока не возникнет боковая электрическая сила, которая нейтрализует магнитную силу, и электроны снова начнут двигаться в направлении провода.
- Это электрическое поле также означает изменение электрического потенциала в материале (которое мы можем измерить).
Если вы знаете размер материала и скорость электронов (технически называемую дрейфовой скоростью), то я могу установить магнитную силу равной боковой электрической силе.
Изменение электрического потенциала (поперек материала) можно измерить с помощью вольтметра. Если боковое электрическое поле постоянно, то:
И это дает вам магнитное поле. Конечно, вам по-прежнему нужна скорость дрейфа электронов, но вы можете получить ее, если знаете тип материала и значение электрического тока.
Как насчет обзора?
- Поместите материал в магнитное поле.
- Пропустите ток через этот материал.
- Магнитное поле создаст «боковое» изменение электрического потенциала в материале, которое вы можете измерить.
- Используя это изменение потенциала и размера материала, вы получите величину магнитного поля.
Но подождите! Вы не получаете магнитное поле. Вы получаете составляющую магнитного поля, которая перпендикулярна датчику. В iPhone (я почти уверен) есть три датчика, так что вы можете получить все три компонента магнитного поля Земли и, таким образом, определить направление магнитного поля.
Конечно, есть и другие методы измерения магнитного поля, но это два варианта, к которым у вас, вероятно, есть легкий доступ. Я покажу, как вы можете использовать эти методы, чтобы посмотреть на силу различных магнитов, но в следующем посте.
Ретт Аллейн — адъюнкт-профессор физики Университета Юго-Восточной Луизианы. Он любит преподавать и говорить о физике.
Иногда он разбирает вещи и не может собрать их обратно.
Темытокэлектрическое полемагнетизм
Еще от WIRED КамераLine делает линии магнитного поля видимыми в 3D и в реальном времени — ScienceDaily
Science News
от исследовательских организаций
- Дата:
- 30 октября 2014 г.
- Источник:
- Общество Фраунгофера
- Резюме:
- Ученые разработали линейную камеру высокого разрешения для измерения магнитных полей в режиме реального времени. Линии поля в магнитных системах, таких как генераторы или двигатели, невидимые человеческому глазу, можно сделать видимыми с помощью этой камеры. Он особенно подходит для промышленного применения, например, для обеспечения качества при производстве магнитов.
- Поделиться:
Фейсбук Твиттер Пинтерест LinkedIN Электронная почта
ПОЛНАЯ ИСТОРИЯ
Ученые Фраунгофера разработали линейную камеру высокого разрешения для измерения магнитных полей в режиме реального времени.
Линии поля в магнитных системах, таких как генераторы или двигатели, невидимые человеческому глазу, можно сделать видимыми с помощью этой камеры. Он особенно подходит для промышленного применения, например, для обеспечения качества при производстве магнитов. Прототип будет впервые представлен на выставке electronica 2014 в Мюнхене с 11 по 14 ноября.
реклама
Сегодня мы сталкиваемся с датчиками магнитного поля повсюду, но мало кто из нас знает об этом. Эти датчики следят за тем, чтобы стиральные машины работали концентрически, чтобы фары автоматически настраивались под правильным углом, если автомобиль сильно загружен, или чтобы нас предупреждали, если ремень безопасности не пристегнут должным образом. Если механическое движение преобразуется во вращение, магнитный датчик обнаруживает это и передает информацию нижестоящим системам — например, датчикам фар.
Поэтому важно, чтобы магниты работали надежно. До сих пор обеспечение качества во время изготовления было дорогим и трудоемким делом.
Исследователи из Института интегральных схем Фраунгофера IIS в Эрлангене, Германия, разработали линейную камеру, которая может измерять магнитные поля в режиме реального времени и, таким образом, быстро обнаруживать неисправные магниты. Впервые стало возможным интегрировать этот вид магнитного контроля в промышленные процессы. Магниты просто тестируются на конвейерной ленте.
1000 изображений в секунду
«Представьте себе устройство не как камеру, а скорее как плоскую пластину с рядом датчиков магнитного поля», — объясняет руководитель проекта Клаус-Дитер Ташка из IIS. Сердцем устройства является 3D-датчик на эффекте Холла под названием HallinOne®, разработанный в его институте: «Он позволяет сенсорному чипу обнаруживать любое присутствующее магнитное поле по всем трем осям. например, датчики угла поворота, датчики разделения и положения, а также датчики частоты вращения».
С помощью линейной магнитной камеры можно измерить силу и направление магнитного поля в 32 точках, расположенных на расстоянии 2,5 мм друг от друга.
Таким образом, линии поля становятся видимыми вдоль линии на расстоянии восьми сантиметров, и их можно отслеживать и записывать. Фактический 3D-датчик имеет размеры не более 0,1 x 0,1 мм 2 . Это позволяет проводить точечные измерения и, следовательно, очень высокую точность измерений.
Сама процедура измерения занимает всего миллисекунду, поэтому камера обеспечивает 1000 кадров в секунду. Такая скорость позволяет встраивать магнитную камеру в производственные помещения и тестировать магниты на движущейся конвейерной ленте. Аспект реального времени также важен, так как форма магнита, а также направление намагниченности влияют на значения измерения и должны учитываться при калибровке системы. По завершении процесса измерения система присваивает результатам измерения различные магнитные формы и вычисляет допуски погрешности. Для простых приложений камеру можно подключить через интерфейс USB к ПК.
Следующий шаг уже запланирован: ученые Фраунгофера в настоящее время работают над двумерной камерой, которая может делать цветные магнитные снимки поверхности размером 40 x 40 мм2 со скоростью более 100 изображений в секунду.