Магнитное поле играет очень большую роль в электротехнике и электронике. Без магнитного поля не функционировали бы герконы, электромагнитные реле, соленоиды, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, двигатели, динамики, генераторы электрической энергии да и вообще много чего.
Природа магнетизма
Согласно одной из легенд, когда-то давным-давно жил в Греции пастух по имени Магнес. И вот шел он как-то со своим стадом овец, присел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, стал притягиваться к этому камню. С тех пор стали называть этот камень магнетит в честь Магнеса. Этот камень представляет из себя оксид железа.
Если такой камень положить на деревянную доску на воду или подвесить на нитке, то он всегда выстраивался в определенном положении. Один его конец всегда показывал на СЕВЕР, а другой – на ЮГ.
Этим свойством камня пользовались древние цивилизации. Поэтому, это был своего рода первый компас. Потом уже стали обтачивать такой камень и делать из разные фигурки. Например, так выглядел китайский древний компас, ложка которого была сделана из того самого магнетита. Ручка у этой ложки всегда показывала на ЮГ.
Ну а далее дело шло за практичностью и маленькими габаритами. Из магнетита вытачивали маленькие стрелки, которые подвешивали на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые малогабаритные компасы.
Древние цивилизации, конечно, не знали еще что такое север и юг. Поэтому, одну сторону магнетита они назвали северным полюсом (North), а противоположный конец – южным (South). Названия на английском очень легко запомнить, если кто смотрел американский мультфильм “Южный парк”, он же Сауз (South) парк).
Магнитные линии и магнитный поток
Вокруг магнита экспериментальным путем были обнаружены магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.
Как вы могли заметить на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на самых краях магнита намного больше, чем в его середине. Это говорит о том, что магнитное поле является более сильным именно на краях магнита, а в его середине практически равна нулю. Направлением магнитных силовых линий считается
Ошибочно считать, что магнитные силовые линии начинают свое движение от северного полюса и заканчивают свой век на южном. Это не так. Магнитные линии – они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть примерно так.
Если приблизить два разноименных полюса, то произойдет притягивание магнитов
Если же приблизить одноименными полюсами, то произойдет их отталкивание
Итак, ниже важные свойства магнитных силовых линий.
- Магнитные линии не поддаются гравитации.
- Никогда не пересекаются между собой.
- Всегда образуют замкнутые петли.
- Имеют определенное направление с севера на юг.
- Чем больше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
- Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.
Магнитные силовые линии, которые образуют магнитное поле, называют также магнитным потоком.
Итак, давайте рассмотрим два рисунка и ответим себе на вопрос, где плотность магнитного потока
Видим, что на рисунке “а” мало силовых магнитных линий, а на рисунке “б” их концентрация намного больше. Отсюда можно сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке “б” больше, чем на рисунке “а”.
В физике формула магнитного потока записывается как
где
Ф – магнитный поток, Вебер
В – плотность магнитного потока, Тесла
а – угол между перпендикуляром n (чаще его зовут нормалью) и плоскостью S, в градусах
S – площадь, через которую проходит магнитный поток, м2
Что же такое 1 Вебер? Один вебер – это магнитный поток, который создается полем индукцией 1 Тесла через площадку 1м2 расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.
Напряженность магнитного поля
Формула напряженности
Слышали ли вы когда-нибудь такое выражение: “напряженность между ними все росла и росла”. То есть по сути напряженность – это что-то невидимое, какая-то сдерживающая сила, энергия. Здесь почти все то же самое. Напряженностью магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля напрямую зависит от плотности магнитного потока и выражается формулой
где
H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр
B – плотность магнитного потока, Тесла
μ0 – магнитная постоянная = 4π × 10-7 Генри/метр или если написать по человечески 1,2566 × 10-6 Генри/метр.
PS.
Эта формула работает только тогда, когда между витками катушки находится воздух, либо вакуум. Более крутая формула выглядит вот так.
где
μ – это относительная магнитная проницаемость.
У разных веществ она разная
Напряженность магнитного поля проводника с током
Итак, имеем какой-либо проводник, по которому течет электрический ток.
Для того, чтобы вычислить напряженность магнитного поля на каком-то расстоянии от проводника при условии, что проводник находится в воздушном пространстве либо в вакууме, достаточно воспользоваться формулой
где
H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр
I – сила тока, текущая через проводник, Ампер
r – расстояние до точки, в которой измеряется напряженность, метр
Магнитное поле проводника с током
Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.
Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.
Ввинчиваем по часовой стрелке – саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.
Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам – кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.
Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?
Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.
Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.
Соленоид
А что если сделать много-много таких петелек? Взять какую-нибудь круглую бобину, намотать на нее провод и потом убрать бобину. У нас должно получится что-то типа этого.
Если подать постоянное напряжение на такую катушку, магнитные силовые линии будут выглядеть вот так.
Вы только посмотрите, какая бешеная плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что от каждой петельки магнитное поле суммируется, что в итоге дает такую плотность магнитного потока. Такую катушку также называют катушкой индуктивности или соленоидом.
Вот также схема, показывающая как магнитные силовые линии складываются в соленоиде.
Плотность магнитного потока зависит от того, какая сила тока проходит через соленоид. Чтобы увеличить плотность магнитного потока, достаточно поверх витков намотать еще больше витков и вставить сердечник из специального материала – феррита.
Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС – электродвижущая сила, то и в магнитных цепях есть свой аналог – МДС – магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается в виде тока, протекающего через катушку из N витков и выражается в Амперах-витках.
где
I – это сила тока в катушке, Амперы
N – количество витков катушки, штуки)
Также советую посмотреть очень простое и интересное видео про магнитное поле.
Похожие статьи по теме “магнитное поле”
Катушка индуктивности
Трансформатор
Электромагнитное реле
Существование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током можно обнаружить различными способами. Один из таких способов заключается в использовании мелких железных опилок.
В магнитном поле опилки — маленькие кусочки железа — намагничиваются и становятся магнитными стрелочками. Ось каждой стрелочки в магнитном поле устанавливается вдоль направления действия сил магнитного поля.
Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля.
С помощью магнитных линий удобно изображать магнитные поля графически. Так как магнитное поле существует во всех точках пространства, окружающего проводник с током, то через любую точку можно провести магнитную линию. Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
Обрати внимание!
Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля.
Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, показывают форму магнитных линий магнитного поля (рис. 1).
Рис. 1
Если прямой проводник пропустить сквозь лист картона, на который насыпан тонкий слой железных опилок, включить ток и опилки слегка встряхнуть, то под действием магнитного поля тока железные опилки расположатся вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям (рис. 2).
Рис. 2
На рисунке показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости чертежа, ток в нём направлен от нас, что условно обозначено кружком с крестиком. Оси этих стрелок устанавливаются вдоль магнитных линий магнитного поля прямого тока (рис. 3, а).
При изменении направления тока в проводнике на противоположное (к нам), что условно обозначено кружком с точкой, все магнитные стрелки поворачиваются на \(180\)° (рис. 3, б).
Рис. 3
Направление магнитных линий магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике.
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.
Рис. 4
Линии магнитного поля
Физика > Линии магнитного поля
Как определить силовые линии магнитного поля: схема силы и направлений линий магнитного поля, использование компаса для определения магнитных полюсов, рисунок.
Линии магнитного поля полезны для визуального отображения силы и направления магнитного поля.
Задача обучения
- Соотнести силы магнитного поля с плотностью линий магнитного поля.
Основные пункты
- Направление магнитного поля отображает стрелки компаса, касающиеся линий магнитного поля в любой указанной точке.
- Сила В-поля выступает обратно пропорциональной дистанции между линиями. Она также точно пропорциональна числу линий на единицу площади. Одна линия никогда не пересекает другую.
- Магнитное поле уникально в каждой точке пространства.
- Линии не прерываются и создают замкнутые петли.
- Линии тянутся с северного к южному полюсу.
Термины
- Линии магнитного поля – графическое изображение величины и направления магнитного поля.
- В-поле – синоним для магнитного поля.
Линии магнитного поля
Говорят, что в детстве Альберт Эйнштейн обожал разглядывать компас, размышляя о том, как игла ощущает силу без прямого физического контакт. Глубокое мышление и серьезный интерес, привели к тому, что ребенок вырос и создал свою революционную теорию относительности.
Так как магнитные силы влияют на удаленности, мы вычисляем магнитное поля для отображения этих сил. Графическая передача линий полезна для визуализации силы и направления магнитного поля. Вытянутость линий указывает на северную ориентацию стрелки компаса. Магнитное именуют В-полем.
(а) – Если для сопоставления магнитного поля вокруг стержневого магнита используют небольшой компас, то он покажет нужное направление от северного полюса к южному. (b) – Добавление стрелок создает непрерывные линии магнитного поля. Сила выступает пропорциональной близости линий. (с) – Если можно изучить внутренность магнита, то линии отобразятся в виде замкнутых петель
Нет ничего сложного в сопоставлении магнитного поля объекта. Для начала вычислите силу и направление магнитного поля в нескольких местах. Отметьте эти точки векторами, указывающими в направлении локального магнитного поля с величиной, пропорциональной его силе. Можно объединить стрелки, и сформировать линии магнитного поля. Направление в любой точке выступит параллельным направлению ближайших линий поля, а локальная плотность способна быть пропорциональной прочности.
Силовые линии магнитного поля напоминают контурные на топографических картах, так как показывают нечто непрерывное. Многие законы магнетизма можно сформулировать при помощи простых понятий, вроде количества полевых линий сквозь поверхность.
Направление линий магнитного поля, представленных выравниванием железных опилок на бумаге, расположенной над стержневым магнитом
На отображение линий влияют различные явления. Например, железные опилки на линии магнитного поля создают линии, которые соответствуют магнитным. Также они визуально отображаются в полярных сияниях.
Отправленный в поле небольшой компас выравнивается параллельно линии поля, а северный полюс укажет на В.
Миниатюрные компасы можно использовать для демонстрации полей. (а) – Магнитное поле круглого токового контура напоминает магнитное. (b) – Длинный и прямой провод формирует поле с линиями магнитного поля, создающего круговые петли. (с) – Когда провод оказывается в плоскости бумаги, то поле выступает перпендикулярным бумаге. Отметьте, какие именно символы используют для поля, указывающего внутрь и наружу
Детальное изучение магнитных полей помогло вывести ряд важных правил:
- Направление магнитного поля касается линии поля в любой точке пространства.
- Сила поля выступает пропорциональной близости линии. Она также точно пропорциональна количеству линий на единицу площади.
- Линии магнитного поля никогда не сталкиваются, а значит в любой точке пространства магнитное поле будет уникальным.
- Линии остаются непрерывными и следуют с северного к южному полюсу.
Последнее правило основывается на том, что полюса нельзя разделить. И это отличается от линий электрического поля, в которых конец и начало знаменуется положительными и отрицательными зарядами.
Магнитное поле. Магнитные линии. Однородное и неоднородное магнитное поле
- Подробности
- Просмотров: 468
Магнитное поле, что это? — особый вид материи;
Где существует? — вокруг движущихся электрических зарядов (в том числе вокруг проводника с током)
Как обнаружить? — с помощью магнитной стрелки (или железных опилок) или по его действию на проводник с током.
Опыт Эрстеда:
Магнитная стрелка поворачивается, если по проводнику начинает протекать эл. ток, т.к. вокруг проводника с током образуется магнитное поле.
Взаимодействие двух проводников с током:
Каждый проводник с током имеет вокруг себя собственное магнитное поле, которое с некоторой силой действует на соседний проводник.
В зависимости от направления токов проводники могут притягиваться или отталкиваться друг от друга.
Вспомни прошлый учебный год:
магнитное поле
МАГНИТНЫЕ ЛИНИИ (или иначе линии магнитной индукции)
Как изобразить магнитное поле?
— с помощью магнитных линий;
Магнитные линии, что это?
— это воображаемые линии , вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. Магнитные линии можно провести через любую точку магнитного поля, они имеют направление и всегда замкнуты.
Вспомни прошлый учебный год:
Магнитное поле прямого проводника с током; магнитные линии.
НЕОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Характеристика неоднородного магнитного поля: магнитные линии искривлены;густота магнитных линий различна;сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, ична в разных точках этого поля по величине и направлению.
Где существует неоднородное магнитное поле?
— вокруг прямого проводника с током;
— вокруг полосового магнита;
— вокруг соленоида (катушки с током).
ОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Характеристика однородного магнитного поля: магнитные линии параллельные прямые;густота магнитных линий везде одинакова; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, динакова во всех точках этого поля по величине направлению.
Где существует однородное магнитное поле?
— внутри полосового магнита и внутри соленоида , если его длина много больше, чем диаметр.
КНИЖНАЯ ПОЛКА
Бури, которые не видит глаз.
Может ли бритва самозатачиваться?
Тайны магнита
ИНТЕРЕСНО
Способность железа и его сплавов сильно намагничиваться исчезает при нагревании до высокой температуры. Чистое железо теряет такую способность при нагревании до 767 °С.
___
Мощные магниты, используемые во многих современных товарах, способны влиять на работу электронных стимуляторов сердца и вживленных сердечных устройств у кардиологических пациентов. Обычные железные или ферритовые магниты, которые легко отличить по тускло-серой окраске, обладают небольшой силой и практически не вызывают беспокойств.
Однако недавно появились очень сильные магниты — блестяще-серебристые по цвету и представляющие собой сплав неодима, железа и бора. Создаваемое ими магнитное поле очень сильно, благодаря чему они широко применяются в компьютерных дисках, наушниках и динамиках, а также в игрушках, украшениях и даже одежде.
Однажды на рейде главного города Майорки, появилось французское военное судно «Ля-Ролейн». Состояние его было настолько жалким, что корабль едва дошел своим ходом до причала.. Когда на борт судна взошли французские ученые, в том числе двадцати двухлетний Араго, выяснилось, что корабль был разрушен молнией. Пока комиссия осматривала судно, покачивая головами при виде обгоревших мачт и надстроек, Араго поспешил к компасам и увидел то, что ожидал: стрелки компасов указывали в разные стороны…
___
Через год, копаясь в останках разбившегося вблизи Алжира генуэзского судна, Араго обнаружил, что стрелки компасов ыли размагничены. В кромешной тьме туманной ночи капитан, направив по компасу судно к северу, подальше опасных мест, на самом деле неудержимо гался к тому, чего так старался избежать. Корабль шел к югу, о к скалам, обманутый пораженным молнией магнитным компасом.
В. Карцев. Магнит за три тысячелетия.
Магнитный компас был изобретен в Китае.
Уже 4000 лет тому назад караванщики брали с собой глиняный горшок и «берегли его в пути пуще всех своих дорогих грузов». В нем на поверхности жидкости на деревянном поплавке лежал камень, любящий железо. Он мог поворачиваться и , все время указывал путникам в сторону юга, что при отсутствии Солнца помогало им выходить к колодцам.
В начале нашей эры китайцы научились изготавливать искусственные магниты, намагничивая железную иглу.
И только через тысячу лет намагниченную иглу для компаса стали применять европейцы.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Земля — это большой постоянный магнит.
Южный магнитный полюс, хоть и расположен, по земным меркам, вблизи Северного географического полюса, их, тем не менее, разделяют около 2000 км.
На поверхности Земли имеются территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине. Одна из таких территорий – Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.
___
Магнитная индукция магнитного поля Земли составляет всего около 0,0004Теслы.
___
На магнитное поле Земли оказывает влияние повышенная солнечная активность. Примерно один раз в каждые 11.5 лет она возрастает настолько, что нарушается радиосвязь, ухудшается самочувствие людей и животных, а стрелки компасов начинают непредсказуемо «плясать» из стороны в сторону. В таком случае говорят, что наступает магнитная буря. Обычно она длится от нескольких часов до нескольких суток.
___
Магнитное поле Земли время от времени изменяет свою ориентацию, совершая и вековые колебания (длительностью 5–10 тыс. лет), и полностью переориентируясь, т.е. меняя местами магнитные полюсы (2–3 раза за миллион лет). На это указывают «вмороженное» в осадочные и вулканические породы магнитное поле отдаленных эпох. Поведение геомагнитного поля нельзя назвать хаотичным, оно подчиняется своеобразному «расписанию».
___
Направление и величина геомагнитного поля задаются процессами, происходящими в ядре Земли. Характерное время переполюсовки, определяемое внутренним твердым ядром, составляет от 3 до 5 тыс. лет, а определяемое внешним жидким ядром – около 500 лет. Этими временами и может обьясняться наблюдаемая динамика геомагнитного поля. Компьютерное моделирование с учетом различных внутриземных процессов ьпоказало возможность переполюсовки магнитного поля примерно за 5 тыс. лет.
ФОКУСЫ С МАГНИТАМИ
«Храм очарований, или механический, оптический и физический кабинет г. Гамулецкого де Колла» известного русского иллюзиониста Гамулецкого, просуществовавший до 1842 года, прославился помимо всего прочего тем, что посетители, поднимавшиеся по украшенной канделябрами и устланной коврами лестнице, еще издали могли заметить на верхней площадке лестницы золоченую фигуру ангела, выполненную в натуральный человеческий рост, которая парила в горизонтальном положении над дверью кабинета не будучи подвешена, ни оперта. В том, что фигура не имела никаких подпорок, мог убедиться каждый желающий. Когда посетители вступали на площадку, ангел поднимал руку, подносил ко рту валторну и играл на ней, шевеля пальцами самым естественным образом. Десять лет — говорил Гамулецкий, — я трудился, чтобы найти точку и вес магнита и железа, дабы удержать ангела в воздухе. Помимо трудов немало и средств употребил я на это чудо».
___
В средние века весьма распространенным иллюзионным номером были так называемые «послушные рыбы», изготовлявшиеся из дерева. Они плавали в бассейне и повиновались малейшему мановению руки фокусника, который заставлял их двигаться во всевозможных направлениях. Секрет фокуса был чрезвычайно прост: в рукаве у фокусника был спрятан магнит, а в головы рыб вставлены кусочки железа.
Более близкими к нам по времени были манипуляции англичанина Джонаса. Его коронный номер: Джонас предлагал некоторым зрителям положить часы на стол, после чего он, не прикасаясь к часам, произвольно менял положение стрелок.
Современным воплощением такой идеи является хорошо известные электрикам электромагнитные муфты, с помощью которых можно вращать устройства, отделенные от двигателя какой-нибудь преградой, например, стеной.
___
В середине 80-х годов 19 века пронеслась молва об ученом слоне, который умел не только складывать и вычитать, но даже умножать, делить и извлекать корни. Делалось это следующим образом. Дрессировщик, например, спрашивал слона: «Сколько будет семью восемь?» Перед слоном стояла доска с цифрами. После вопроса слон брал указку и уверенно показывал цифру 56. Точно так же производилось деление и извлечение квадратного корня. Фокус был достаточно прост: под каждой цифрой на доске был спрятан небольшой электромагнит. Когда слону задавался вопрос, в обмотку магнита, расположенного означающей правильный ответ, подавался ток. Железная указка в хоботе слона сама притягивалась к правильной цифре. Ответ получался автоматически. Несмотря на всю простоту этой дрессировки, секрет фокуса долгое время не могли разгадать, и «ученый слон» пользовался громадным успехом.
Источник: Вл. Карцев «Магнит за три тысячелетия».
___
Самое мощное постоянное поле величиной 35,3 ± 0,3 Тесла было получено в Национальной магнитной лаборатории им. Фрэнсиса Биттера в Массачусетском технологическом институте, США, 26 мая 1988 г. Для его получения использовался гибридный магнит с гольмиевыми полюсами. Под его воздействием усиливалось магнитное поле, создаваемое сердцем и мозгом.
Самое слабое магнитное поле было измерено в экранированном помещении той же лаборатории. Его величина составила 8·10–15 Тесла. Оно использовалось д-ром Дэвидом Коэном для изучения чрезвычайно слабых магнитных полей, создаваемых сердцем и мозгом.
Электромагнитное поле — Класс!ная физика
Магнитное поле — Определение направления линий магнитного поля — Обнаружение магнитного поля по его действию на проводник с током — Магнитная индукция. Магнитный поток — Явление электромагнитной индукции — Электромагнитное поле. Электромагнитные волны
Общие сведения
Ещё в XIX веке было установлено, что направленное движение элементарных носителей зарядов приводит к появлению электрического тока. Заряды, взаимодействуя между собой, вызывают появление силы, которую называют электромагнитным полем. То есть вокруг любого заряженного тела возникает два явления: магнитное и электрическое.
Первое, в отличие от второго, возможно только при движении электрического заряда. Даже если оно создано постоянным магнитом, всё равно причиной его появления является движение частиц. По своей сути магнитное поле — это сила, характеризующаяся моментом. Она обладает энергией. Любое изменение электрического поля приводит к возмущению магнитного. Причём это утверждение справедливо и наоборот.
Основной характеристикой силы является вектор индукции. С его помощью определяют действие магнитного поля в точке пространства. То есть параметр показывает, с какой силой оказывается влияние на заряд q перемещающийся со скоростью V. Это векторная величина формула для расчёта, которой имеет вид: F = q *V * sin (a), где a — значение угла между вектором скорости и магнитной индукции. При этом направление силы может быть определено по правилу буравчика. Оно всегда будет направлено перпендикулярно вектору скорости. За единицу измерения в СИ принята тесла (Тл).
Для магнитного поля характерно следующее:
- При постоянной его величине на диполь действует момент вращения: N = [p * B]. Как стрелка компаса разворачивается вдоль действия поля, так и виток, по которому течёт ток, стремится занять положение, при котором его плоскость будет параллельна линиям индукции.
- Возникновение индукции приводит к тому, что траектория движения носителя заряда принимает спиральный вид. Этот эффект проявляется в распределении электрических частиц по сечению проводника.
- Изменяющееся во времени поле заставляет заряды приходить в движение, появляющийся при этом ток противодействует дальнейшему непостоянству силы во времени.
- Сила, действующая в магнитном поле, перемещает диполь в направлении градиента. Это происходит из-за разделения воздействия в неоднородной системе на два пучка.
Магнитное поле представляет собой материю. Определяется она свойствами вещества. С точки зрения квантовой механики, это частный случай электромагнитного взаимодействия. Для его изображения используют воображаемые отрезки. Это магнитные линии магнитного поля, которые представляют как замкнутые направленные кривые.
Линии магнитного поля
Электрическое поле можно исследовать с помощью элементарных зарядов, по поведению которых удобно судить о значении и направлении материи. Аналогом такой энергии является пробная частица, которую можно представить в виде стрелки, точнее компаса. Например, если взять много устройств, указывающих на магнитные полюса Земли, и разместить их в некотором геометрическом пространстве, то можно будет визуализировать силы, характеризующие электромагнитное поле.
Но определить направление материи вокруг проводников с током различной формы или так называемый магнитный спектр можно и практически. Для этого используются различные установки. Простейшей из них является комплекс, включающий в свой состав:
- источник питания;
- диэлектрическую рамку;
- толстый медный провод способный пропустить ток порядка 20 ампер;
- железные опилки.
В рамке через просверленное отверстие продевают провод, который подключают к источнику питания. Сверху на проволоку насыпают стружки. После подачи тока можно будет наблюдать, как образуются цепочки, повторяющие форму распространения силы поля. Например, вокруг прямого провода, расположенного перпендикулярно пластинке, можно будет увидеть кольцевые силовые линии.
Проведя эксперимент, можно узнать в чём состоит особенность линий магнитной индукции. Во-первых, их распространение неравномерное. В некоторых местах они гуще. Во-вторых, эти линии никогда не пересекаются и всегда замкнутые. С точки зрения физики, можно добавить, что направление магнитного поля возможно выяснить по правилу буравчика. При этом вектор индукции касателен к каждой точке отрезка.
Следует отметить, что исследовать поле, правда, постоянное, можно с помощью обычного магнита и компаса.
Для эксперимента нужно высыпать опилки на лист бумаги, а рядом с ними положить компас. Затем снизу медленно поднести магнит, желательно через деревянную прослойку. Тогда можно будет не только увидеть рисунок поля, но и заметить, что стрелка компаса показывает в ту же сторону, куда направлены железные опилки.
Опыт Эрстеда
Довольно продолжительное время электрические и магнитные поля изучались раздельно. Их взаимосвязь была обнаружена совершенно случайно. Существует легенда, что Кристиан Эрстед показывал ученикам на своей лекции в университете влияние толщины проводника на силу тока. При этом на демонстрационном столе лежал компас, оставшийся от предыдущей лекции. Во время рассказа Эрстеда о природе нагрева проволоки, один из его студентов обратил внимание, что стрелка компаса изменила положение. Этот эффект после позволил учёному утверждать, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи с проводником тока, действуют силы, стремящие её развернуть.
Главный интерес этого явления был в том, что, кроме изменения положения стрелки никаких, более эффектов не наблюдалось.
Проведя ряд опытов, учёный установил, что на направление указателя влияла полярность подключения источника питания. При её изменении стрелка сразу же изменяла своё направление на противоположное. Но оказалось, что влияние магнитного потока настолько мало, что обнаружить его, возможно, только с помощью чувствительных приборов.
Чтобы более точно представить, по какому принципу происходит поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током нужно рассмотреть проволоку с торца. Тогда можно будет изучить два случая:
- ток идёт от наблюдающего;
- заряды двигаются к исследователю.
Если установить множество стрелок вокруг проводника, то окажется, что после пропускания тока они выстроятся так, что образуют своеобразную окружность. При этом их полюса будут противоположны друг другу. Эти стрелки примут положение по касательной к магнитным линиям. Таким образом, можно будет увидеть, что линии, описывающие распространение поля, представляют окружность. Их же направления в первом случае будут по часовой стрелке, а во втором — против.
Это важное свойство магнитных линий и наблюдал Эрстед. Ампер же смог развить исследование дальше. Он установил, что если взять два проводника, разместить их параллельно и пустить по ним токи в одном направлении, то возникает сила притягивания. Если же в одном из них поменять подключение — проводники начинают отталкиваться. Именно благодаря Амперу удалось эмпирически доказать, как происходит взаимодействие проводника, по которому течёт ток, с полем постоянного магнита и описать зависимость зарядов от их направления.
Виток и катушка
Определить направление магнитного потока можно по правилу, которое называется буравчиком. Нужно взять проводник с током и расположить вдоль него винт. При этом добиться того, чтобы стержень перемещался вдоль направления тока. Для этого понадобится вращать буравчик в определённую сторону, которая и будет показывать, куда направлено магнитное поле.
Аналогом этого способа является правило правой руки. Заключается оно в том, что если поставить её большой палец по направлению тока, то тогда оставшиеся четыре укажут сторону распространения действия силы. Определить, как будут направлены линии в прямом проводнике, не представляет трудности.
Для провода, согнутого в виток, методика определения изменится. Изогнутый проводник можно представить как множество кусочков. Наиболее интересными из них будут два — расположенные в начале и в конце. Если воспользоваться правилом буравчика и нарисовать направление, то можно увидеть, что вокруг каждого из концов возникнут противоположные друг другу силовые линии. Они будут замкнуты и иметь радиальную форму. Но особенность их в том, что в середине проводника сила действия поля будет намного сильнее, чем при удалении от неё.
Оказывается, что если ток течёт по кольцу, то правило буравчика тоже будет работать, но с небольшим отличием.
Если при прямом токе вращение ручки, расположенной по направлению перемещения частиц, указывает сторону распространения линий, то для витка ситуация повторяется с точностью наоборот. Когда буравчик вращается по направлению тока, то стержень устройства показывает, куда направлено поле внутри витка.
Аналогичную картину можно получить, если из проволоки смотать катушку. В середине её линии будут более густо расположены, чем снаружи. Этим и пользуются для получения сильного магнитного потока. Все эти явления связаны с природой рассматриваемой силы. Линии поля всегда выходят из северного полюса и входят в южный. Вот почему направление вектора магнитной индукции совпадает с северным указателем магнитной стрелки. Следует отметить важный момент: на самом деле силовые линии двух одинаковых точечных зарядов могут пересекаться, но в этом случае поле в этой точке будет равно нулю.
Понятие природы магнитной индукции позволило использовать силу в технологическом прогрессе человечества. Например, были созданы поезда, способные развивать огромную скорость, так как они двигаются на магнитной подушке. Вагоны скользят над поверхностью, не испытывая трения.
Открытия используются и при изучении работы головного мозга. Оказалось, что при его деятельности возникает слабое магнитное поле, исследование которого помогает понять принцип работы нейронов.
Тестирование онлайн
Магнитное поле. Основные понятия
Магнитное поле. Вектор магнитной индукции
Магнитное поле
Уже в VI в. до н.э. в Китае было известно, что некоторые руды обладают способностью притягиваться друг к другу и притягивать железные предметы. Куски таких руд были найдены возле города Магнесии в Малой Азии, поэтому они получили название магнитов.
Посредством чего взаимодействуют магнит и железные предметы? Вспомним, почему притягиваются наэлектризованные тела? Потому что около электрического заряда образуется своеобразная форма материи — электрическое поле. Вокруг магнита существует подобная форма материи, но имеет другую природу происхождения (ведь руда электрически нейтральна), ее называют магнитным полем.
Для изучения магнитного поля используют прямой или подковообразный магниты. Определенные места магнита обладают наибольшим притягивающим действием, их называют полюсами (северный и южный). Разноименные магнитные полюса притягиваются, а одноименные — отталкиваются.
Для силовой характеристики магнитного поля используют вектор индукции магнитного поля B. Магнитное поле графически изображают при помощи силовых линий (линии магнитной индукции). Линии являются замкнутыми, не имеют ни начала, ни конца. Место, из которого выходят магнитные линии — северный полюс (North), входят магнитные линии в южный полюс (South).
Магнитное поле можно сделать «видимым» с помощью железных опилок.
Магнитное поле проводника с током
А теперь о том, что обнаружили Ханс Кристиан Эрстед и Андре Мари Ампер в 1820 г. Оказывается, магнитное поле существует не только вокруг магнита, но и любого проводника с током. Любой провод, например, шнур от лампы, по которому протекает электрический ток, является магнитом! Провод с током взаимодействует с магнитом (попробуйте поднести к нему компас), два провода с током взаимодействуют друг с другом.
Силовые линии магнитного поля прямого тока — это окружности вокруг проводника.
Направление вектора магнитной индукции
Направление магнитного поля в данной точке можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенного в эту точку.
Направление линий магнитной индукции зависит от направления тока в проводнике.
Определяется направление вектора индукции по правилу буравчика или правилу правой руки.
Вектор магнитной индукции
Это векторная величина, характеризующая силовое действие поля.
Индукция магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током на расстоянии r от него:
Индукция магнитного поля в центре тонкого кругового витка радиуса r:
Индукция магнитного поля соленоида (катушка, витки которой последовательно обходятся током в одном направлении):
Принцип суперпозиции
Если магнитное поле в данной точке пространства создается несколькими источниками поля, то магнитная индукция — векторная сумма индукций каждого из полей в отдельности
Земля является не только большим отрицательным зарядом и источником электрического поля, но в то же время магнитное поле нашей планеты подобно полю прямого магнита гигантских размеров.
Географический юг находится недалеко от магнитного севера, а географический север приближен к магнитному югу. Если компас разместить в магнитном поле Земли, то его северная стрелка ориентируется вдоль линий магнитной индукции в направлении южного магнитного полюса, то есть укажет нам, где располагается географический север.
Характерные элементы земного магнетизма весьма медленно изменяются с течением времени — вековые изменения. Однако время от времени происходят магнитные бури, когда в течение нескольких часов магнитное поле Земли сильно искажается, а затем постепенно возвращается к прежним значениям. Такое резкое изменение влияет на самочувствие людей.
Магнитное поле Земли является «щитом», прикрывающего нашу планету от частиц, проникающих из космоса («солнечного ветра»). Вблизи магнитных полюсов потоки частиц подходят гораздо ближе к поверхности Земли. При мощных солнечных вспышках магнитосфера деформируется, и эти частицы могут переходить в верхние слои атмосферы, где сталкиваются с молекулами газа, образуются полярные сияния.
Частицы диоксида железа на магнитной пленке хорошо намагничиваются в процессе записи.
Поезда на магнитной подушке скользят над поверхностью совершенно без трения. Поезд способен развивать скорость до 650 км/ч.
Работа головного мозга, пульсация сердца сопровождается электрическими импульсами. При этом в органах возникает слабое магнитное поле.
Магнитное поле. Линии магнитного поля.
Урок № 39.
Тема: «Магнитное поле. Линии магнитного поля.»
Цель урока: сформировать у учащихся научное представление о магнитном поле.
Задачи урока:
закрепить понятие постоянного и электрического магнита, магнитного поля;
исследовать зависимость величины магнитного поля магнита от расстояния до него;
исследовать взаимодействие полюсов двух магнитов;
исследовать взаимодействие соленоида и постоянного магнита;
познакомиться со свойствами магнитного поля.
формировать навыки работы в группах;
прививать интерес к предмету через различные компоненты воспитательного процесса.
развивать умение анализировать, сравнивать, систематизировать информацию;
устанавливать причинно – следственные связи;
делать выводы.
Тип урока: урок освоения новых знаний.
Оборудование: Компьютер, экран, мультимедийный проектор, магниты полосовые и дугообразные, железные опилки, магнитная стрелка, источник тока, соленоид, соединительные провода.
План урока:
1. Организационный момент (1 мин)
2. Изучение нового материала (25 мин)
3. Закрепление нового материала (11 мин)
4. Домашнее задание (3 мин)
5. Итоги урока (3 мин)
Ход урока:
Организационный момент.
Приветствие обучающихся. Проверка готовности к уроку.
2. Изучение нового материала.
Историческая справка.
Учитель: Магнетизм, как явление, известен, по крайней мере, с пятого века до нашей эры, но изучение его сущности продвигалось очень медленно. Еще древние греки знали, что существует особый минерал — камень из Магнесии (область в древнегреческой Фессалии), способный притягивать небольшие железные предметы.
Однако впервые свойства магнита были описаны лишь в 1269 году. А первой крупной работой, посвященной исследованию магнитных явлений, является книга Вильяма Гильберта «О магните», вышедшая в 1600 году.
В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души». Теперь мы знаем, что все дело в особом поле, создаваемом магнитом – магнитном поле.
Опыт Эрстеда.
Учитель: Магнитное поле создается не только постоянными магнитами, но и проводниками с током. Убедится в этом нам поможет опыт, проведенный датским физиком Эрстедом.
Учитель демонстрирует опыт:
Отклонение магнитной стрелки при прохождении тока через проводник.
Учитель: Этот опыт позволил другому физику, французу Амперу, сформулировать гипотезу о природе возникновения магнитного поля.
Гипотеза Ампера. Природа возникновения и свойства магнитного поля.
Учитель: В 1820 г. Ампер предположил, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул этих тел в результате движения электронов. В подтверждении своей теории Ампер провел ряд опытов, один из которых, «Взаимодействие параллельных токов», мы сейчас посмотрим.
Видеоматериал «Взаимодействие параллельных токов» — 1,5 минуты — экран.
Учитель: Ампер сформулировал основные свойства магнитного поля:
Магнитное поле порождается только движущимися зарядами, в частности электрическим током.
В отличие от электрического поля магнитное поле обнаруживается по его действию на движущиеся заряды (движущиеся заряженные тела).
Магнитное поле, как и электрическое поле, материально, т.к. оно действует на тела, и следовательно, обладает энергией.
Способы обнаружения магнитного поля:
Действие на магнитную стрелку.
Действие на железные опилки.
Действие на электрический ток.
Взаимодействие токов.
Силовой характеристикой магнитного поля является векторная физическая величина – магнитная индукция В. Направление в котором устанавливается северный полюс магнитной стрелки, совпадает с направлением индукции магнитного поля в этой точке.
Графическое изображение силовых линий магнитного поля.
Учитель: Для наглядного представления магнитного поля будем пользоваться магнитными линиями. Получить эти линии нам поможет постоянный магнит и железные опилки.
Железные опилки – это маленькие магнитные стрелки. Линии, вдоль которых располагаются железные опилки, называются силовыми линиями магнитного поля.
Ответьте на вопросы:
1. Как взаимодействуют два магнита?
2. Как зависит густота силовых линий от расстояния до магнита?
3. Какую форму имеют силовые линии магнитного поля?
Вывод:
1. Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.
2. Чем ближе к полюсам магнита, тем силовые линии гуще.
3. Силовые линии всегда имеют форму замкнутых, закругленных линий.
Виды магнитных полей:
Однородное магнитное поле.
Неоднородное магнитное поле.
Учитель: Мы выяснили, как располагается магнитное поле рядом с постоянным магнитом, а теперь посмотрим как оно проявляет себя вокруг проводника с током.
Правило буравчика.
Учитель: Как мы только что убедились, магнитные стрелки устанавливаются вокруг проводника в зависимости от направления тока в нем. Эту зависимость можно описать простым правилом – «правилом буравчика». Откройте страницу 147 учебника и прочитайте определение. Обратите внимание на обозначения силы тока в проводнике и линий магнитного поля.
Магнитное поле соленоида.
Учитель: Магнитное поле обнаруживается не только вокруг проводника с током. Если проводник свернуть в кольцо в нём также порождается магнитное поле. Возьмём катушку с множеством витков и подключим её к источнику тока. В катушке возникнет магнитное поле, которое можно наблюдать, поднося магнитную стрелку к концу соленоида. Для определения направления силовых линий в катушке используют «правило буравчика» в несколько измененной форме. (страница 148 учебника – прочитать).
3. Закрепление нового материала.
Вопросы:
Как можно объяснить отклонение магнитной стрелки около проводника с током?
Какое магнитное поле – однородное или неоднородное — образуется вокруг магнита, проводника с током, внутри соленоида?
Перечислите основные свойства магнитного поля.
Какое правило используют для определения направления линий магнитного поля?
4. Домашнее задание: §42, упр. 33 (1,2)
5. Итоги урока
Направление линий магнитного поля, представленное выравниванием железных опилок, посыпанных на бумагу, помещенную над стержневым магнитом 
Компасы показывают направление локального магнитного поля. Как видно здесь, магнитное поле указывает на южный полюс магнита и от его северного полюса.Линия магнитного поля или линия магнитного потока показывает направление силы магнита и силу магнита.
Идея силовых линий была изобретена Майклом Фарадеем. Его теория состоит в том, что вся реальность состоит из самой силы. Его теория предсказывает, что электричество, свет и гравитация имеют конечные задержки распространения. Теория Эйнштейна с этим согласна.
Можно заставить линии магнитного поля показывать, как будто они были физическими явлениями. Например, железные опилки, помещенные в линию магнитного поля, образуют линии, которые соответствуют «линиям поля».
Если через магнит проходит много линий, а между ними не большое расстояние, магнит сильный.Если линии между магнитами находятся далеко друг от друга и линий не так много, магнит слабый. Способ определения силы магнита — провести эксперимент с железными опилками. Железные опилки будут притягиваться к магниту и переходить в форму линий потока. Затем вы посмотрите на форму железных опилок и увидите зазор между линиями потока. Это дает вам представление о силе магнита.
Использование железных опилок для отображения поля изменяет магнитное поле, так что оно намного больше вдоль «линий» железа .Это вызвано большой проницаемостью железа по отношению к воздуху. «Линии» магнитных полей также визуально отображаются в полярных сияниях, когда частицы вызывают видимые полосы света, которые совпадают с местным направлением магнитного поля Земли.
Линии магнитного поля похожи на контурные линии (постоянная высота) на топографической карте в том смысле, что они представляют собой нечто непрерывное, и другой масштаб отображения будет показывать больше или меньше линий. Преимущество использования линий магнитного поля в качестве представления.Многие законы магнетизма (и электромагнетизма) могут быть сформулированы полностью и кратко, используя простые понятия, такие как «число» силовых линий через поверхность. Эти понятия могут быть быстро «переведены» в их математическую форму. [1]
Само фактическое магнитное поле не имеет в себе «линий»; «линиями» являются только железные опилки, которые сами поляризуются, реагируя друг на друга и на поле, выстраивая N и S относительно друг друга в поле .Если бы вы могли видеть действительные полей силы, они были бы затенены и градиентными, с более тяжелым, более толстым оттенком рядом с более сильной частью магнита, затухая по мере удаления от источника. И во всех трех измерениях, которые демонстрации железной подачи не могут воспроизвести. Феррожидкости будут реагировать во всех трех измерениях и могут более точно воспроизводить поле, кроме силы тяжести, создавая ограничение веса. Держа сильный магнит перед монитором типа ЭЛТ с белым экраном, можно также получить представление о полях без видимых «силовых линий».Проблема с использованием ферромагнитных материалов для просмотра поля заключается в том, что сами материалы намагничиваются и изменяют исходное поле, чтобы включить их собственное влияние.
- ↑ Визуализация полей и расхождение и скручивание. Записки с курса в Массачусетском технологическом институте. [1]
- Классы
- Класс 1 — 3
- Класс 4 — 5
- Класс 6 — 10
- Класс 11 — 12
- КОНКУРСЫ
- BBS
- 000000000 Книги
- NCERT Книги для 5 класса
- NCERT Книги Класс 6
- NCERT Книги для 7 класса
- NCERT Книги для 8 класса
- NCERT Книги для 9 класса
- NCERT Книги для 10 класса
- NCERT Книги для 11 класса
- NCERT Книги для 12-го класса
- NCERT Exemplar
- NCERT Exemplar Class 8
- NCERT Exemplar Class 9
- NCERT Exemplar Class 10
- NCERT Exemplar Class 11
- NCERT Exemplar Class 12 9000al Aggar
Agaris Agard Agard Agard Agard Agard 2000 12000000- Классы
- Решения RS Aggarwal класса 10
- Решения RS Aggarwal класса 11
- Решения RS Aggarwal класса 10 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
- Решения RS Aggarwal класса 8
- Решения RS Aggarwal класса 7
- Решения RS Aggarwal класса 6
- Решения RD Sharma
- Решения класса RD Sharma
- Решения класса 9 Шарма 7 Решения RD Sharma Class 8
- Решения RD Sharma Class 9
- Решения RD Sharma Class 10
- Решения RD Sharma Class 11
- Решения RD Sharma Class 12
- ФИЗИКА
- Механика
- 000000 Электромагнетизм
- ХИМИЯ
- Органическая химия
- Неорганическая химия
- Периодическая таблица
- МАТС
- Теорема Пифагора
- Отношения и функции
- Последовательности и серии
- Таблицы умножения
- Детерминанты и матрицы
- Прибыль и убыток
- Полиномиальные уравнения
- Делительные дроби
- 000 ФОРМУЛЫ
- Математические формулы
- Алгебровые формулы
- Тригонометрические формулы
- Геометрические формулы
- КАЛЬКУЛЯТОРЫ
- Математические калькуляторы
- S000
- 80003 Pегипс Класс 6
- Образцы документов CBSE для класса 7
- Образцы документов CBSE для класса 8
- Образцы документов CBSE для класса 9
- Образцы документов CBSE для класса 10
- Образцы документов CBSE для класса 11
- Образец образца CBSE pers for Class 12
- CBSE Предыдущий год Вопросник
- CBSE Предыдущий год Вопросники Класс 10
- CBSE Предыдущий год Вопросник класс 12
- HC Verma Solutions
- HC Verma Solutions Класс 11 Физика
- Решения HC Verma Class 12 Physics
- Решения Lakhmir Singh
- Решения Lakhmir Singh Class 9
- Решения Lakhmir Singh Class 10
- Решения Lakhmir Singh Class 8
- Примечания
- CBSE
- Notes
- CBSE Класс 7 Примечания CBSE
- Класс 8 Примечания CBSE
- Класс 9 Примечания CBSE
- Класс 10 Примечания CBSE
- Класс 11 Примечания CBSE
- Класс 12 Примечания CBSE
- Дополнительные вопросы CBSE 8 класса
- Дополнительные вопросы CBSE 8 по естественным наукам
- CBSE 9 класса Дополнительные вопросы
- CBSE 9 дополнительных вопросов по науке CBSE 9000 Класс 10 Дополнительные вопросы по математике
- Класс 3
- Класс 4
- Класс 5
- Класс 6
- Класс 7
- Класс 8
- Класс 9
- Класс 10
- Класс 11
- Класс 12
- Решения NCERT для класса 11
- Решения NCERT для физики класса 11
- Решения NCERT для класса 11 Химия Решения для класса 11 Биология
- NCERT Solutions для Класс 12 Физика
- Решения NCERT для 12 класса Химия
- Решения NCERT для 12 класса Биология
- Решения NCERT для 12 класса Математика
- Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерский учет
- Решения NCERT Класс 12 Бизнес исследования
- Решения NCERT Класс 12 Экономика
- NCERT Solutions Class 12 Бухгалтерский учет Часть 1
- NCERT Solutions Class 12 Бухгалтерский учет Часть 2
- NCERT Solutions Class 12 Микроэкономика
- NCERT Solutions Class 12 Коммерция
- NCERT Solutions Class 12 Макроэкономика
- Решения NCERT для математики класса 4
- Решения NCERT для класса 4 EVS
- Решения NCERT для математики класса 5
- Решения NCERT для класса 5 EVS
- Решения NCERT для класса 6 Maths
- Решения NCERT для класса 6 Science
- Решения NCERT для класса 6 Общественные науки
- Решения NCERT для класса 6 Английский
- Решения NCERT для класса 7 Математика
- Решения NCERT для 7 класса Science
- Решения NCERT для 7 класса Общественные науки
- Решения NCERT для 7 класса Английский
- для 8 класса Математика
- Решения NCERT для класса 8 Science
- Решения NCERT для класса 8 Общественные науки
- NCERT Solutio ns для класса 8 Английский
- Решения NCERT для класса 9 Общественные науки
- Решения NCERT для класса 9 Математика Глава 1
- Решения NCERT Для класса 9 Математика 9 класса Глава 2
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 3
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 4
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 5
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 6
- Решения NCERT для Математика 9 класса Глава 7
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 8
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 9
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 10
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 11
- Решения NCERT для Математика 9 класса Глава 12
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 13
- Решения NCERT для математики 9 класса Глава 14
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
- Решения NCERT для науки 9 класса Глава 1
- Решения NCERT для науки 9 класса Глава 2
- Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
- Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 4
- Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 5
- Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 6
- Решения NCERT для 9 класса Наука Глава 7
- Решения NCERT для 9 класса Научная глава 8
- Решения NCERT для 9 класса Научная глава
- Научные решения NCERT для 9 класса Научная глава 10
- Научные решения NCERT для 9 класса Научная глава 12
- Научные решения NCERT для 9 класса Научная глава 11
- Решения NCERT для 9 класса Научная глава 13
- Решения NCERT для 9 класса Научная глава 14
- Решения NCERT для класса 9 Science Глава 15
- Решения NCERT для класса 10 Общественные науки
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
- решения NCERT для математики класса 10 глава 3
- решения NCERT для математики класса 10 глава 4
- решения NCERT для математики класса 10 глава 5
- решения NCERT для математики класса 10 глава 6
- решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
- решения NCERT для математики класса 10 глава 8
- решения NCERT для математики класса 10 глава 9
- решения NCERT для математики класса 10 глава 10
- решения NCERT для математики класса 10 глава 11
- решения NCERT для математики класса 10, глава 12
- Решения NCERT для математики класса 10, глава 13
- соль NCERT Решения для математики класса 10 Глава 14
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
- Решения NCERT для науки 10 класса Глава 1 Решения NCERT для науки 10 класса Глава 2
Магнитное поле — это область вокруг магнита, в которой присутствует магнитная сила. Движущиеся электрические заряды могут создавать магнитные поля. Магнитные поля могут быть проиллюстрированы линиями магнитного потока. Направление магнитного поля всегда указывается направлением линий магнитного потока. Сила магнита связана с промежутками между линиями магнитного потока. Чем ближе линии потока друг к другу, тем сильнее магнит.Чем дальше они, тем слабее. Линии потока можно увидеть, разместив железные опилки над магнитом. Железные опилки движутся и распределяются по линиям. Магнитные поля дают энергию другим частицам, которые касаются магнитного поля.
В физике магнитное поле — это поле, которое проходит через пространство и заставляет магнитную силу перемещать электрические заряды и магнитные диполи. Магнитные поля находятся вокруг электрических токов, магнитных диполей и изменяющихся электрических полей.
При нахождении в магнитном поле магнитные диполи находятся на одной линии, а их оси параллельны силовым линиям, что видно, когда железные опилки находятся в присутствии магнита.Магнитные поля также имеют свою собственную энергию и импульс, причем плотность энергии пропорциональна квадрату напряженности поля. Магнитное поле измеряется в единицах тесла (единицы СИ) или в гауссах (единицы измерения в сгс).
Есть несколько заметных видов магнитного поля. Для физики магнитных материалов, см. Магнетизм и магнит, а точнее, диамагнетизм. Для магнитных полей, создаваемых изменением электрических полей, см. Электромагнетизм.
Электрическое поле и магнитное поле являются компонентами электромагнитного поля.
Закон электромагнетизма был основан Майклом Фарадеем.
Модель магнитного полюса : два противоположных полюса, Север (+) и Юг (-), разделенные расстоянием d, образуют поле H (линии).Физики могут сказать, что сила и моменты между двумя магнитами вызваны магнитным полюсом, отталкивающим или притягивающим друг друга. Это похоже на кулоновскую силу, отражающую одинаковые электрические заряды или притягивающую противоположные электрические заряды. В этой модели магнитное H-поле создается магнитными зарядами , которые «размазываются» вокруг каждого полюса.Таким образом, H-поле подобно электрическому полю E , которое начинается с положительного электрического заряда и заканчивается отрицательным электрическим зарядом. Вблизи северного полюса все линии Н-поля направлены в сторону от северного полюса (будь то внутри магнита или снаружи), а вблизи южного полюса (внутри магнита или снаружи) все линии Н-поля направлены в сторону южного полюса. Таким образом, северный полюс ощущает силу в направлении Н-поля, а сила на южном полюсе противоположна Н-полю.
В модели с магнитным полюсом элементарный магнитный диполь м образован двумя противоположными магнитными полюсами с силой полюса q м , разделенными очень малым расстоянием d, так что m = q m d ,
К сожалению, магнитные полюса не могут существовать отдельно друг от друга. Все магниты имеют пары север / юг, которые не могут быть разделены без создания двух магнитов, каждый из которых имеет пару север / юг. Кроме того, магнитные полюса не учитывают магнетизм, который создается электрическими токами, ни силу, которую магнитное поле оказывает на движущиеся электрические заряды.
Поле H определяется как:
- ЧАС ≡ В μ 0 — M , {\ displaystyle \ mathbf {H} \ \ экв \ {\ frac {\ mathbf {B}} {\ mu _ {0}}} — \ mathbf {M},} (определение H в единицах СИ)
С этим определением закон Ампера становится:
- ∮ ЧАС ⋅ d ℓ знак равно ∮ ( В μ 0 — M ) ⋅ d ℓ знак равно я T о T — я б знак равно я е {\ displaystyle \ oint \ mathbf {H} \ cdot d {\ boldsymbol {\ ell}} = \ oint \ left ({\ frac {\ mathbf {B}} {\ mu _ {0}}} — \ mathbf { M} \ right) \ cdot d {\ boldsymbol {\ ell}} = I _ {\ mathrm {tot}} -I _ {\ mathrm {b}} = I _ {\ mathrm {f}}}
, где I f представляет «свободный ток», заключенный в контур, так что интеграл от H вообще не зависит от связанных токов. [1] Дифференциальный эквивалент этого уравнения см. В уравнениях Максвелла. Закон Ампера приводит к граничному условию:
- ЧАС 1 , ∥ — ЧАС 2 , ∥ знак равно К е , {\ displaystyle H_ {1, \ параллельный} -H_ {2, \ параллельный} = \ mathbf {K} _ {\ text {f}},}
, где K f — плотность тока на поверхности. [2]
Аналогично, поверхностный интеграл H по любой замкнутой поверхности не зависит от свободных токов и выделяет «магнитные заряды» внутри этой замкнутой поверхности:
- ∮ S μ 0 ЧАС ⋅ d знак равно ∮ S ( В — μ 0 M ) ⋅ d знак равно ( 0 — ( — Q M ) ) знак равно Q M , {\ displaystyle \ oint _ {S} \ mu _ {0} \ mathbf {H} \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {A} = \ oint _ {S} (\ mathbf {B} — \ mu _ { 0} \ mathbf {M}) \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {A} = (0 — (- q_ {M})) = q_ {M},}
, который не зависит от свободных токов.
Поле H , следовательно, может быть разделено на две [3] независимых частей:
- ЧАС знак равно ЧАС 0 + ЧАС d , {\ displaystyle \ mathbf {H} = \ mathbf {H} _ {0} + \ mathbf {H} _ {d}, \,}
, где H 0 — приложенное магнитное поле, вызванное только свободными токами, а H d — размагничивающее поле, вызванное только связанными токами.
Магнитное поле H , следовательно, повторно учитывает связанный ток в терминах «магнитных зарядов». Линии поля H зацикливаются только вокруг «свободного тока» и, в отличие от магнитного поля B , начинаются и заканчиваются также вблизи магнитных полюсов.
- ↑ Джон Кларк Слейтер, Натаниэль Херман Франк (1969). Электромагнетизм (впервые опубликован в 1947 изд.). Курьер Довер Публикации. п. 69. ISBN 0486622630 .
- ↑ Дэвид Гриффитс. Введение в электродинамику (3-е издание 1999 г.). п. 332.
- third Третий член необходим для изменения электрических полей и токов поляризации; этот член тока смещения покрыт уравнениями Максвелла.
Магнитное поле является областью или пространством, где есть влияние магнита. Существуют разные типы магнитов. Барные магниты, стержневые магниты, подковообразный магнит, кольцевой магнит и т. Д. Все типы магнитов имеют два полюса; Северный полюс, который обозначен как «N», и Южный полюс, который обозначен как «S». Независимо от формы, у каждого магнита есть поле вокруг него. Для лучшего понимания магнитного поля поместите железный гвоздь на определенном расстоянии от магнита.Внезапно это притягивается к магниту. Если железный гвоздь находится далеко от магнита, это не окажет никакого влияния. Область, где существует сила магнита, известна как магнитное поле или B-поле.
Магнитное поле может быть проиллюстрировано двумя различными способами; векторное поле и линии магнитного поля Векторное поле — это математическое описание магнитного поля. Считается, что магнитное поле имеет величину и направление. Векторное поле может быть нарисовано как набор векторов, нарисованных на сетке.Направление каждого вектора указывает в направлении компаса. Длина вектора зависит от силы магнитной силы.
Линии магнитного поля — это воображаемые линии вокруг магнита. Величина поля указывается плотностью его линии. Вблизи южного и северного полюсов магнита магнитное поле сильнее и будет ослабевать, когда оно удаляется от полюсов. Эту концепцию можно уточнить, выполнив простой эксперимент. Закрепите лист белой бумаги на столе и поместите стержневой магнит в центре.Посыпать магнитом несколько железных опилок. Осторожно постучите по столу. Можно видеть, что железные опилки выравниваются по определенной схеме, которая представляет поле этого магнита. Если эти закономерности наблюдаются четко, можно увидеть, что железные опилки накапливаются вблизи полюсов, тогда как концентрация в области ниже полюсов меньше.
Линии магнитного поля имеют различные свойства :
Как нарисовать линии магнитного поля ?
Линии магнитного поля можно нарисовать с помощью компаса, стержневого магнита и картографической бумаги. Сначала закрепите бумагу на чертежной доске. Поместите стержневой магнит в центр и отметьте положение карандашом.Держите компас рядом с любым полюсом магнита. Убедитесь, что поблизости нет другого магнитного материала. Видно, что стрелка компаса указывает на некоторые направления. Отметьте точку в этом направлении. Переместите компас из этой позиции и поместите его в точку таким образом, чтобы основание стрелки находилось в точке. Отметьте новую точку в направлении, куда сейчас указывает стрелка компаса. Пока компас не достигнет противоположного полюса магнита, повторите эту процедуру. Соединить точки.Снова вернитесь на предыдущую позицию и повторите те же шаги, начиная с новой точки. После рисования ряда линий можно увидеть, что линии образуют замкнутый контур, и кажется, что он начинается с одного полюса магнита и заканчивается на другом полюсе. Это метод рисования линий магнитного поля. Если эти линии сравнивать с выравниванием железных опилок, можно заметить сходство рисунков. В зависимости от типа магнитов линии магнитного поля также будут различаться.
Магнитное поле не только создается магнитом, но также может создаваться движущимся зарядом или электрическими токами.Все мы знаем, что вещество состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, вокруг которых вращаются электроны. Вращение и вращение протонов и нейтронов или ядра атома создают магнитное поле. Направление магнитного поля определяется направлением орбиты и вращения. Магнитное поле математически представлено символом «B». Единицей является Тесла (T).
Свидетельство магнитного поля Земли впервые было дано сэром Уильямом Гилбертом в 1600 году.На основании некоторых экспериментов он обнаружил, что Земля проявляет некоторые магнитные свойства и обладает магнитным полем. Если магнит свободно подвешен на нити и ему разрешено вращаться в горизонтальной плоскости, он автоматически выровняется в направлении север-юг и остановится. Выравнивание магнита будет таким, чтобы северный полюс магнита притягивался к географическому югу, а южный полюс магнита притягивался к географическому северу. Вторым свидетельством является то, что в линиях магнитного поля есть некоторые нейтральные точки.Магнитное поле из-за магнита, которое используется для рисования силовых линий, подавляется магнитным полем Земли. Без магнитного поля Земли эти нейтральные точки не видны. Третье свидетельство — то, что мягкое железо становится магнитом, если оно похоронено под землей в направлении север-юг.
Гипотеза h для источник магнитного поля Земли
C характеризует магнитное поле Земли
Применение магнитов в реальной жизни