Що є джерелом магнітного поля? Джерело магнітного поля Землі

Магнітне поле — дуже цікаве явище. В даний час його властивості знайшли застосування в багатьох областях. А чи знаєте ви, що є джерелом магнітного поля? Прочитавши статтю, ви дізнаєтеся про це. Крім того, ми розповімо про деякі факти, пов’язані з магнетизмом. Для початку звернемося до історії.

Трохи історії

Магнетизм і електрика — це аж ніяк не дварізних явища, як помилково вважалося довгий час. Їх взаємозв’язок стала зрозумілою лише в 1820 р, коли датський вчений Ханс Крістіан Ерстед (1777-1851 рр.) Показав, що поточний по дроту електричний струм відхиляє стрілку компаса. Струм завжди створює магнітне поле. При цьому не важливо, де він протікає — між хмарою і землею у вигляді блискавки або в м’язі нашого тіла.

Ще в давні часи люди намагалися з’ясувати, щоє джерелом магнітного поля. Більш того, зроблені відкриття застосовувалися на практиці. Магнетизм спостерігали і використовували (особливо для цілей навігації) за тисячі років до того, як була з’ясована природа електрики, і воно знайшло практичне застосування. Лише коли стало відомо, що речовина складається з атомів, було, нарешті, встановлено, що магнетизм і електрику взаємопов’язані. Де б не спостерігався магнетизм, там завжди повинен бути присутнім і якийсь електричний струм. Однак це відкриття було лише початком нових досліджень.

Чим же визначається прояв магнітних властивостейматеріалів за відсутності будь-якого зовнішнього джерела струму? Рухом електронів, що створюють електричні струми усередині атомів. Цей тип магнетизму ми і будемо тут розглядати. Джерело вихрового магнітного поля (змінний струм) ми коротко охарактеризували.

Магнетит і інші матеріали

Уміє викликати залізо і залізовмісніматеріали спостерігається в природі у одного цікавого мінералу. Йдеться про магнетиті, одному з хімічних сполук заліза. Ймовірно, якась його різновид застосовувалася в перших компасах, винайдених китайцями. Джерелом виникнення магнітного поля є не тільки цей мінерал. Деяким матеріалами також відносно просто навмисно повідомити необхідні властивості. Серед них найбільш відомі залізо і сталь. І той, і інший матеріал легко стає джерелом магнітного поля.

постійні магніти

Речовини, що притягають залізо, утворюють особливийклас. Їх називають постійними магнітами. Незважаючи на назву, вони здатні зберігати необхідні властивості тільки протягом обмеженого часу. Постійний магніт у формі бруска демонструє силу земного магнетизму. Якщо він може вільно рухатися, то один його кінець завжди повертається в напрямку Північного полюса Землі, а інший — в напрямку Південного. Два кінця магніту називаються північним і південним полюсами відповідно.

Магніти можуть мати практично будь-яку форму: бруска, підкови, кільця або більш складну. Вони використовуються в приладах. Полюси магнітів позначають так: N (північний) і S (південний). Поговоримо про те, як вони взаємодіють.

Тяжіння і відштовхування

Різнойменні магнітні полюси притягуються. Це нам відомо ще зі школи. Притягаючи якийсь інший матеріал, магніт спочатку перетворює його в слабкий магніт. Однойменні полюси відштовхуються (хоча це не настільки очевидно, як тяжіння). Відчуваючи вплив магніту, залізо і сталь самі стають магнітами, набуваючи протилежну полярність. Саме тому вони притягуються до нього. Але якщо два однакових магніту з рівними «зарядами» встановити близько один до одного однойменними полюсами, що ж станеться? Видимий сила відштовхування буде дорівнює силі тяжіння, яка діє між двома різнойменними полюсами, встановленими на тій же відстані один від одного.

Впливу магнетизму схильні не тільки залізовмісні матеріали. Однак магнітні явища найлегше спостерігати в чистих металах. Це, наприклад, залізо, нікель, кобальт.

Домени

Метали, які можуть

Що є джерелом магнітного поля? Джерело магнітного поля Землі

Магнітне поле — дуже цікаве явище. В даний час його властивості знайшли застосування в багатьох областях. А чи знаєте ви, що є джерелом магнітного поля? Прочитавши статтю, ви дізнаєтеся про це. Крім того, ми розповімо про деякі факти, пов’язані з магнетизмом. Для початку звернемося до історії.

Трохи історії

Магнетизм і електрика — це аж ніяк не дварізних явища, як помилково вважалося довгий час. Їх взаємозв’язок стала зрозумілою лише в 1820 р, коли датський вчений Ханс Крістіан Ерстед (1777-1851 рр.) Показав, що поточний по дроту електричний струм відхиляє стрілку компаса. Струм завжди створює магнітне поле. При цьому не важливо, де він протікає — між хмарою і землею у вигляді блискавки або в м’язі нашого тіла.

Ще в давні часи люди намагалися з’ясувати, щоє джерелом магнітного поля. Більш того, зроблені відкриття застосовувалися на практиці. Магнетизм спостерігали і використовували (особливо для цілей навігації) за тисячі років до того, як була з’ясована природа електрики, і воно знайшло практичне застосування. Лише коли стало відомо, що речовина складається з атомів, було, нарешті, встановлено, що магнетизм і електрику взаємопов’язані. Де б не спостерігався магнетизм, там завжди повинен бути присутнім і якийсь електричний струм. Однак це відкриття було лише початком нових досліджень.

Чим же визначається прояв магнітних властивостейматеріалів за відсутності будь-якого зовнішнього джерела струму? Рухом електронів, що створюють електричні струми усередині атомів. Цей тип магнетизму ми і будемо тут розглядати. Джерело вихрового магнітного поля (змінний струм) ми коротко охарактеризували.

Магнетит і інші матеріали

Уміє викликати залізо і залізовмісніматеріали спостерігається в природі у одного цікавого мінералу. Йдеться про магнетиті, одному з хімічних сполук заліза. Ймовірно, якась його різновид застосовувалася в перших компасах, винайдених китайцями. Джерелом виникнення магнітного поля є не тільки цей мінерал. Деяким матеріалами також відносно просто навмисно повідомити необхідні властивості. Серед них найбільш відомі залізо і сталь. І той, і інший матеріал легко стає джерелом магнітного поля.

постійні магніти

Речовини, що притягають залізо, утворюють особливийклас. Їх називають постійними магнітами. Незважаючи на назву, вони здатні зберігати необхідні властивості тільки протягом обмеженого часу. Постійний магніт у формі бруска демонструє силу земного магнетизму. Якщо він може вільно рухатися, то один його кінець завжди повертається в напрямку Північного полюса Землі, а інший — в напрямку Південного. Два кінця магніту називаються північним і південним полюсами відповідно.

Магніти можуть мати практично будь-яку форму: бруска, підкови, кільця або більш складну. Вони використовуються в приладах. Полюси магнітів позначають так: N (північний) і S (південний). Поговоримо про те, як вони взаємодіють.

Тяжіння і відштовхування

Різнойменні магнітні полюси притягуються. Це нам відомо ще зі школи. Притягаючи якийсь інший матеріал, магніт спочатку перетворює його в слабкий магніт. Однойменні полюси відштовхуються (хоча це не настільки очевидно, як тяжіння). Відчуваючи вплив магніту, залізо і сталь самі стають магнітами, набуваючи протилежну полярність. Саме тому вони притягуються до нього. Але якщо два однакових магніту з рівними «зарядами» встановити близько один до одного однойменними полюсами, що ж станеться? Видимий сила відштовхування буде дорівнює силі тяжіння, яка діє між двома різнойменними полюсами, встановленими на тій же відстані один від одного.

Впливу магнетизму схильні не тільки залізовмісні матеріали. Однак магнітні явища найлегше спостерігати в чистих металах. Це, наприклад, залізо, нікель, кобальт.

Домени

Метали, які можуть стати джереломмагнітного поля, складаються з маленьких магнітиків, розташованих випадковим чином всередині речовини. Вони однаково орієнтовані лише на малих ділянках, які називаються доменами, які можна побачити через електронний мікроскоп. У ненамагніченого речовині — оскільки самі домени також орієнтовані там в різних напрямках — магнітне поле дорівнює нулю. О

Що є джерелом магнітного поля? Джерело магнітного поля Землі

Магнітне поле — дуже цікаве явище. В даний час його властивості знайшли застосування в багатьох областях. А чи знаєте ви, що є джерелом магнітного поля? Прочитавши статтю, ви дізнаєтеся про це. Крім того, ми розповімо про деякі факти, пов’язані з магнетизмом. Для початку звернемося до історії.

Трохи історії

Магнетизм і електрика — це аж ніяк не дварізних явища, як помилково вважалося довгий час. Їх взаємозв’язок стала зрозумілою лише в 1820 р, коли датський вчений Ханс Крістіан Ерстед (1777-1851 рр.) Показав, що поточний по дроту електричний струм відхиляє стрілку компаса. Струм завжди створює магнітне поле. При цьому не важливо, де він протікає — між хмарою і землею у вигляді блискавки або в м’язі нашого тіла.

Ще в давні часи люди намагалися з’ясувати, щоє джерелом магнітного поля. Більш того, зроблені відкриття застосовувалися на практиці. Магнетизм спостерігали і використовували (особливо для цілей навігації) за тисячі років до того, як була з’ясована природа електрики, і воно знайшло практичне застосування. Лише коли стало відомо, що речовина складається з атомів, було, нарешті, встановлено, що магнетизм і електрику взаємопов’язані. Де б не спостерігався магнетизм, там завжди повинен бути присутнім і якийсь електричний струм. Однак це відкриття було лише початком нових досліджень.

Чим же визначається прояв магнітних властивостейматеріалів за відсутності будь-якого зовнішнього джерела струму? Рухом електронів, що створюють електричні струми усередині атомів. Цей тип магнетизму ми і будемо тут розглядати. Джерело вихрового магнітного поля (змінний струм) ми коротко охарактеризували.

Магнетит і інші матеріали

Уміє викликати залізо і залізовмісніматеріали спостерігається в природі у одного цікавого мінералу. Йдеться про магнетиті, одному з хімічних сполук заліза. Ймовірно, якась його різновид застосовувалася в перших компасах, винайдених китайцями. Джерелом виникнення магнітного поля є не тільки цей мінерал. Деяким матеріалами також відносно просто навмисно повідомити необхідні властивості. Серед них найбільш відомі залізо і сталь. І той, і інший матеріал легко стає джерелом магнітного поля.

постійні магніти

Речовини, що притягають залізо, утворюють особливийклас. Їх називають постійними магнітами. Незважаючи на назву, вони здатні зберігати необхідні властивості тільки протягом обмеженого часу. Постійний магніт у формі бруска демонструє силу земного магнетизму. Якщо він може вільно рухатися, то один його кінець завжди повертається в напрямку Північного полюса Землі, а інший — в напрямку Південного. Два кінця магніт

Магнітне поле — Місяц та календар

ЕЛЕКТРОСАМ.РУ

Електрика та електрообладнання, електротехніка і електроніка — інформація!

Магнітне поле. Джерела і властивості. Правила. застосування

При підключенні до двох паралельних провідників електричного струму, вони будуть притягатися або відштовхуватися, в залежності від напрямку (полярності) підключеного струму. Це пояснюється явищем виникнення матерії особливого роду навколо цих провідників. Ця матерія називається магнітне поле (МП). Магнітної силою називається сила, з якою провідники діють один на одного.

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

Магніт, що висить на нитці, своїми полюсами буде показувати сторони горизонту. Його полюса будуть повернені на північ і південь. На такому принципі діє пристрій компаса. Різнойменні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні відштовхуються.

Вчені виявили, що намагнічена стрілка, що знаходиться біля провідника, відхиляється при проходженні по ньому електричного струму. Це говорить про те, що навколо нього утворюється МП.

Магнітне поле впливає на:

• Переміщаються електричні заряди.
• Речовини, звані феромагнетиками: залізо, чавун, їх сплави.

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

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

Силові лінії з’являються при наближенні постійного магніту до паперового аркуша, на який насипано шар залізної тирси. На малюнку чітко видно місця полюсів з орієнтованими силовими лініями.

Джерела магнітного поля

• Електричне поле, що міняється в часі.
• Рухливі заряди.
• Постійні магніти.

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

Електричні заряди, які знаходяться в русі, найчастіше мають більше магнітної енергії, в порівнянні з постійними магнітами.

властивості

• Головною відмінністю і 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, то навколо тіла з’явиться МП. В результаті стає ясно, що МП формується тільки при пересуванні деякого заряду.
• Магнітне поле здатне впливати і впливати на електричний струм. Його можна виявити, якщо проконтролювати рух заряджених електронів. У магнітному полі частинки з зарядом відхиляться, провідники з струмом, що протікає будуть переміщатися. Рамка з підключеним харчуванням струму стане повертатися, а намагнічені матеріали перемістяться на деяку відстань. Стрілка компаса найчастіше забарвлюється в синій колір. Вона є смужкою намагніченою стали. Компас орієнтується завжди на північ, так як у Землі є МП. Вся планета — це як великий магніт зі своїми полюсами.

Магнітне поле не сприймається людськими органами, і може фіксуватися тільки особливими приладами і датчиками. Воно буває змінного і постійного виду. Змінне поле зазвичай створюється спеціальними індукторами, які функціонують від змінного струму. Постійне поле формується незмінним електричним полем.

Правила

Розглянемо основні правила зображення магнітного поля для різних провідників.

правило свердлика

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

Щоб визначити напрямок магнітних сил, потрібно згадати правило гвинта з правою різьбою.

Буравчик потрібно розташувати по одній осі з вектором струму, рукоятку обертати таким чином, щоб буравчик рухався в бік його напрямки. В цьому випадку орієнтація ліній визначиться обертанням рукоятки гвинта.

Правило свердлика для кільця

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

Силові лінії мають своє продовження всередині магніту і не можуть бути роз’єднаними.

Магнітні поля різних джерел підсумовуються між собою. При цьому вони створюють загальне поле.

Магніти з однаковими полюсами відштовхуються, а 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 (В).
• Магнітний потік (Ф).

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

Магнітна індукція вимірюється в Тесла (Тл), в честь вченого, який вивчав явища магнетизму і займався їх методами розрахунку. 1 Тл дорівнює індукції магнітного потоку силою

1 Н на довжині 1 м прямого провідника, що знаходиться під кутом 90 0 до напрямку поля, при протікає струмі 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 пальці розмістити за течією струму, великий палець покаже напрям магнітної сили.

Якщо провідник знаходиться під іншим кутом, то сила буде прямо залежати від струму і проекції провідника на площину, що знаходиться під прямим кутом.

Сила не залежить від виду матеріалу провідника і його перетину. Якщо провідник відсутня, а заряди рухаються в іншому середовищі, то сила не зміниться.

При напрямку вектора магнітного поля в одну сторону однієї величини, поле називається рівномірним. Різні середовища впливають на розмір вектора індукції.

магнітний потік

Магнітна індукція, що проходить по деякій площі S і обмежена цією площею, є магнітним потоком.

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

Ф = В * S.

Магнітний потік вимірюється в такій одиниці, як «Вебер», який дорівнює протіканням індукції величиною 1 Тл за площею в 1 м 2 .

потокосцепление

Таке поняття застосовується для створення загального значення магнітного потоку, який створений від деякого числа провідників, що знаходяться між магнітними полюсами.

У разі, коли однаковий струм I протікає по обмотці з кількістю витків n, загальний магнітний потік, утворений усіма витками, є потокозчеплення.

потокосцепление Ψ вимірюється в Вебера, і так само: Ψ = n * Ф.

магнітні властивості

Магнітна проникність визначає, наскільки МП в певному середовищі нижче або вище індукції поля в вакуумі. Речовина називають намагніченим, якщо воно утворює своє магнітне поле. При приміщенні речовини в магнітне поле у ​​нього з’являється намагніченість.

Вчені визначили причину, по якій тіла отримують магнітні властивості. Відповідно до гіпотези вчених всередині речовин є електричні струми мікроскопічної величини. Електрон має свій магнітним моментом, який має квантову природу, рухається по орбіті в атомах. Саме такими малими струмами визначаються магнітні властивості.

Якщо струми рухаються безладно, то магнітні поля, викликані ними, самокомпенсіруются. Зовнішнє поле робить струми впорядкованими, тому формується магнітне поле. Це є намагниченностью речовини.

Різні речовини можна розділити за властивостями взаємодії з магнітними полями. Розглянемо деякі з таких речовин.

Їх поділяють на групи:

• Парамагнетики — речовини, що мають властивості намагнічування в напрямку зовнішнього поля, що володіють низькою можливістю магнетизму. Вони мають позитивну напруженість поля. До таких речовин відносять хлорне залізо, марганець, платину і т. Д.
• Феримагнетики — речовини з неврівноваженими у напрямку і значенням магнітними моментами. У них характерна наявність некомпенсованого антиферомагнетизму. Напруженість поля і температура впливає на їх магнітну сприйнятливість (різні оксиди).
• Феромагнетики — речовини з підвищеною позитивною сприйнятливістю, яка залежить від напруженості і температури (кристали кобальту, нікелю і т. Д.).
• Діамагнетик — володіють властивістю намагнічування в протилежному напрямку зовнішнього поля, тобто, від’ємне значення магнітної сприйнятливості, яка не залежить від напруженості. При відсутності поля у цього речовини не буде магнітних властивостей. До таких речовин відносяться: срібло, вісмут, азот, цинк, водень і інші речовини.
• антиферомагнетики — володіють урівноваженим магнітним моментом, внаслідок чого утворюється низький ступінь намагнічування речовини. У них при нагріванні здійснюється фазовий перехід речовини, при якому виникають парамагнітні властивості. При зниженні температури нижче певної межі, такі властивості з’являтися не будуть (хром, марганець).

Розглянуті магнетики також класифікуються ще за двома категоріями:

• Магнитомягкие матеріали . Вони мають низьку коерцитивної силою. При малопотужних магнітних полях вони можуть увійти в насичення. При процесі перемагнічування у них спостерігаються незначні втрати. Внаслідок цього такі матеріали використовуються для виробництва сердечників електричних пристроїв, що функціонують на змінній напрузі (асинхронний електродвигун, генератор, трансформатор).
• Магнітотверді матеріали. Вони мають підвищену величиною коерцитивної сили. Щоб їх перемагнитилось, потрібно сильне магнітне поле. Такі матеріали використовуються у виробництві постійних магнітів.

Магнітні властивості різних речовин знаходять своє використання в технічних проектах і винаходи.

магнітні ланцюга

Об’єднання декількох магнітних речовин називається магнітним ланцюгом. Вони є подобою електричних ланцюгів і визначаються аналогічними законами математики.

На базі магнітних кіл діють електричні прилади, індуктивності, трансформатори. У функціонуючого електромагніту потік протікає по магнітопровода, виготовленого з феромагнітного матеріалу і повітрю, який не є феромагнетиком. Поєднання цих компонентів є магнітної ланцюгом. Безліч електричних пристроїв у своїй конструкції містять магнітні ланцюги.

Короткий опис статті: магнітне поле це

Джерело: Магнітне поле

Post Views: 156

Обертальне магнітне поле — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Послідовність обертання на основі трьох магнітів

Обертальне магнітне поле  — магнітне поле, вектор магнітної індукції якого, не змінюючись за модулем, обертається з постійною кутовою швидкістю. Таким полем називають і магнітні поля магнітів, які обертаються відносно осі, що не збігається з їх віссю симетрії (наприклад, магнітні поля зірок або планет).

Явище обертального магнітного поля спостерігається при роботі асинхронних електродвигунів та електричних генераторів.

Історія спостережень[ред. | ред. код]

У 1824 році французький фізик Франсуа Араго сформулював існування обертових магнітних полів за допомогою обертового мідного диска та голки. Дане явище було назване як обертання Араго. Англійські експериментатори Чарльз Беббідж та Чарльз Гершель виявили, що можна викликати обертання в мідному диску Араго, розмістивши під ним підковоподібний магніт. Пізніше досліди було повторено вченим Майклом Фарадеєм, описуючи ефект електромагнітної індукції. У 1879 році англійський фізик Вальтер Байлі замінив підковоподібні магніти чотирма електромагнітами, роботу яких контролював в ручному режимі, продемонструвавши асинхронний двигун.

Практичне застосування обертального магнітного поля в двигуні змінного струму відносять до наукової діяльності італійського фізика та інженера-електрика Галілео Ферраріса та сербсько-американського винахідника й інженера-електрика Ніколи Тесли. Вважається, що обидва дослідники дослідили явище обертального магнітного поля з ідеєю його практичного застосування у 1880-х роках незалежно один від одного.

Магнітне поле, що симетрично обертається по осі, може бути отримано за допомогою двох полярних котушок, які приводяться в рух при 90° фазі. Найбільш поширеними у здобуванні такого магнітного поля є набір з трьох котушок, оскільки він сумісний з симетричною 3-фазною синусоїдальною променевою системою. Три котушки керуються кожним набором, що рухається на 120° у фазі від інших.

Синусоїдальний струм у кожній з трьох стаціонарних котушок виробляє три змінні магнітні поля, перпендикулярні до осі обертання, які створюють одне обертове магнітне поле. Рух 3-фазного магнітного поля вказано чорною стрілою

Результатом додавання трьох 120° фазних синусоїдальних хвиль на осі двигуна є єдиний обертовий вектор, який завжди залишається постійним за величиною. Ротор має постійне магнітне поле. N полюс ротора буде рухатися у напрямку S полюса магнітного поля статора, і навпаки. Це магнітно-механічне притягнення створює силу, яка керує ротором, щоб синхронно здійснювати обертання магнітного поля.

Заняття 40 Дія магнітного поля

Мета: розглянути приклади дії магнітного поля, рух провідника у магнітному полі, зміну руху зарядів у магнітному полі.

1. Сила Ампера.

2. Магнітний потік.

3. Сила Лоренця.

4. Електровимірювальні прилади.

5. Магнітний запис інформації.

Дія магнітного поля

1. На магніти та намагнічені тіла.Узовнішньому магнітному полі магніти розвертаються таким чином, щоб силові лінії (тобто ) всередині магніту були спрямовані на північ.

Умагнітному полі кожний з маленьких кусочків заліза намагнічується і поводиться як маленька магнітна стрілка. Наявність багатьох стрілок дає змогу у великої кількості точок визначити напрям магнітної індукції і, отже, точніше з’ясувати розміщення ліній магнітної індукції.

2. Дія на провідник із струмом в магнітному полі. На прямолінійну ділянку провідника із струмом, поміщеному в зовнішнє магнітне поле, діє сила Ампера перпендикулярна напряму струму і напруженості магнітного поля Н. Сила =0, якщо провідник із струмом розташований уздовж ліній магнітного поля.

Напрям сили Ампера F_A легко визначається за правилом лівої руки: якщо розташувати ліву руку так, щоб силові лінії поля входили в долоню, а витягнуті чотири пальці указували напрям струму, то відігнутий великий палець покаже напрям діючої на провідник сили Ампера. Якщо прямолінійна ділянка із струмом розташована під деяким кутом до напряму напруженості магнітного поля Н, на провідник діятиме лише перпендикулярна складова напруженості Н_.

У кожній точці магнітного поля може бути визначені напрям вектора магнітної індукції і його модуль за допомогою вимірювання сили Ампера, діючої на ділянку провідника l із струмом I:

, тоді .

3. Два провідника із струмом. Візьмемо два гнучких провідника і приєднаємо їх, закріпивши вертикально до полюсів джерела струму. Провідники заряджаються від джерела струму, але заряди малі, тому кулонівські сили практично не проявляються, провідники не взаємодіють. Але якщо інші кінці провідників замкнуті дротом, так щоб у провідниках виникали струми протилежного напряму, то провідники почнуть відштовхуватися один від одного. Коли струми мають один напрям, провідники притягаються. Електричний струм в одному з провідників створює навколо себе магнітне поле, яке діє на струм у другому провіднику, А поле, що створене електричним струмом другого провідника, діє на перший.

Сила притягання або відштовхування двох розташованих на відстані r один від одного паралельних провідників завдовжки l кожний, по яких течуть струми I₁ і I₂, визначається виразом .

ПО струми притягуються, ПРОТИВО струми відштовхуються (якщо намалювати лінії магнітної індукції, то виявляється «відчуття колективізму»).

За допомогою формули для сили Ампера визначається одна з основних одиниць в системі СІ — ампер. Ампер є силоміць такого постійного струму, який при проходженні по двох прямолінійних провідниках нескінченної довжини і нікчемо малого кругового перетину, розташованих один від одного в пустоті на відстані 1 м, викликав би між цими провідниками силу 210^-7 Н на кожний метр довжини.

4. Дія на виток із струмом. Складніша дія магнітного поля на виток або ряд послідовно сполучених витків (соленоїд). В цьому випадку однорідне поле приводить до появи обертаючого моменту, який повертає виток або соленоїд так, щоб їх осі були направлені уздовж поля. В неоднорідному полі, окрім обертаючого моменту, діє сила, під впливом якої виток або соленоїд, що обернувся, переміщається у бік збільшення напруженості поля.

Якщо між полюсами підковоподібного постійного магніту помістити підвішену на гнучких провідниках рамку, і якщо розміри рамки значно менше відстані між полюсами, то при пропусканні по ній струму рамка орієнтується в просторі.

Вона обернеться так, що її площина розташується перпендикулярно лінії, що сполучає полюси. При зміні напряму струму на протилежне рамка обернеться на 180^о.

А

налогічна дія на рамку проявляє провідник із струмом. Якщо оддалік рамки (на відстані, значно перевищуючому її розміри) розташувати вертикальний дріт, то поки струм є тільки в рамці або тільки в дроті, рамка знаходиться в байдужій рівновазі, тобто приймає будь-яке положення. За наявності струму і в рамці, і в дроті рамка із струмом обернеться і розташується так, що дріт опиниться в площині рамки. При зміні напряму струму в дроті рамка обернеться на 180^о.

Поведінка малого пробного заряду в електричному полі відрізняється від поведінки маленької рамки із струмом в магнітному полі. На пробний заряд в електростатичному полі діє сила, направлена по дотичній до ліній напруженості. Результуюча сила, прикладена до рамки із струмом в магнітному полі, рівна нулю, якщо магнітне поле однакове у всіх точках простору, де розташована рамка. На рамку діє лише момент сил, який повертає рамку, розташовуючи її певним чином по відношенню до джерела магнітного поля — струму або магніту. Чим більше магнітний потік крізь рамку тим більша дія магнітного поля.

Магнітний потік Ф (потік магнітної індукції), що пронизує поверхню площею S: Ф = ВSCos, де кут  — кут між вектором магнітної індукції і додатною нормаллю поверхні рамки. [Ф] = Тл^.м² = В^.с = Вб (вебер).

Магнітний потік – енергетична характеристика магнітного поля.

5. Дія на рухому заряджену частинку. Силу, діючу на рухому заряджену частинку з боку магнітного поля, називається силою Лоренца. Модуль сили Лоренца рівний

F_л = qB Sin, де  — кут між вектором швидкості і вектором магнітної індукції. Напрям сили Лоренца визначається теж правилом лівої руки, тільки потрібно враховувати, що за напрям сили струму прийнятий напрям руху позитивно заряджених частинок.

Сила Лоренца не виконує роботу, не змінює кінетичної енергії частинки і значення швидкості (її модуля), а тільки міняє напрям руху частинки.

Розглянемо рух частинки із зарядом q в однорідному магнітному полі та з початковою швидкістю .

1) . Тоді сила F_л = 0 оскільки  = 0^о або  = 180^о.

2)  . Тоді сила F_л   і визначає доцентрове прискорення частинки, незмінне за модулем. Тому частинка рухається рівномірно по колу радіусом r.

F_ц.б. =F_л, тобто ma = |q|VB

оскільки рух по колу а =, тоді m = |q|B, звідси r =.

3) 0^о180^о. У цьому випадку частинка рухається за гвинтовою лінією.

Повну швидкість частинки можна розкласти на дві складові: , паралельну вектору магнітної індукції _|| і перпендикулярну _. Сила Лоренца грає роль доцентрової сили: F_л = q_B і F_ц.с. =. Одержимо = q_B, де R — радіус гвинтової лінії. _ = . Крок гвинтової лінії h = _||T, де Т — період обігу частинки навкруги вісі, що співпадає з напрямом вектора магнітної індукції Т =.

Магнітне поле. Індукція магнітного поля » mozok.click

Магнітне поле. Дослід Ерстеда, який ми розглянули в попередньому параграфі, доводить, що причиною існування магнітного поля є електричний струм. Далі ми встановимо, що електричні й магнітні поля утворюють єдине електромагнітне поле. Але в цьому й наступних параграфах даного розділу будемо розглядати лише деякі властивості окремого прояву електромагнітного поля, а саме — поля магнітного.

Магнітне поле — форма матерії (окремий прояв електромагнітного поля), за допомогою якого здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками (провідниками, якими проходить електричний струм).

Електричний струм і магнітне поле невіддільні одне від одного. Електричний струм слід розглядати як джерело магнітного поля. У цьому разі кажуть: магнітне поле існує навколо й у середині будь-якого провідника

зі струмом, тобто навколо рухомих електрично заряджених частинок. (Часто для спрощення вираз «магнітне поле, що існує навколо і в середині провідника, по якому проходить електричний струм» замінюють на вислів «магнітне поле струму».)

Як і у випадку електричного поля, магнітне поле досліджують за допомогою індикатора. Для електричного поля індикатором був пробний позитивний заряд, а для магнітного поля — магнітна стрілочка (мал. 6, а). За її допомогою можна виявити наявність магнітного поля, наприклад, плоского магніту (мал. 6, б), а за допомогою великої кількості маленьких магнітних стрілочок можна отримати наочне зображення магнітного поля (мал. 6, в).

Дослідження взаємодії магнітів доводять, що магнітні поля відрізняються силою своєї дії. Це приводить до необхідності введення фізичної величини, яка б кількісно описувала силову дію магнітного поля.

Індукція магнітного поля. Величина, яка кількісно описує силову дію магнітного поля, називається індукцією магнітного поля. Індукція магнітного поля є векторною величиною й позначається літерою В .

Індукція магнітного поля В — це фізична величина, яка характеризує силову дію магнітного поля.

У наступних параграфах ми детальніше ознайомимось із цією величиною.

Уявну лінію в просторі, дотична до якої в будь-якій точці збігається з напрямком вісі магнітної стрілки називають лінією індукції магнітного поля (або силовою лінією магнітного поля). За допомогою ліній індукції магнітного поля зручно зображати магнітне поле графічно. Менша відстань між сусідніми лініями індукції відображає більш сильну дію магнітного поля в цьому місці. Тому, графічно зображуючи магнітне поле, можна наочно представити, як змінюється в просторі величина індукції магнітного поля.

За напрямок ліній індукції магнітного поля прийнято напрямок, який вказує північний полюс магнітної стрілки в кожній точці магнітного поля (мал. 6, в).

Структуру магнітного поля навколо магніту можна дослідити як за допомогою магнітних стрілок, так і за допомогою залізних ошурок. Перебуваючи в магнітному полі, ошурки намагнічуються й перетворюються

на маленькі магнітні стрілочки. На малюнку 7, а, б показано фотографії, на яких лінії індукції магнітних полів постійних магнітів відображені за допомогою залізних ошурок, а на малюнку 7, в, г показано графічні зображення цих магнітних полів.

Лінії індукції магнітного поля — це обов’язково замкнуті криві (у них немає початку й кінця). Поза магнітом вони виходять з північного полюса і входять у південний. Цим магнітне поле принципово відрізняється від електричного, у якого силові лінії електричного поля починаються на нерухомих позитивних електричних зарядах і закінчуються на негативних (мал. 8).

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Як досліджують магнітне поле?

2. Що характеризує індукція магнітного поля?

3. Як графічно зображають магнітне поле?

4. Які особливості графічного зображення магнітного й електричного полів?

 

Це матеріал з підручника Фізика 9 клас Засєкіна (поглиблений рівень)