sashasiliznyova

http://www.youtube.com/watch?v=xP7koiNE2hU

Магні́тне по́ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Магнітне поле — складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами або спінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою.

Магнітне поле утворюється, наприклад, у просторі довкола провідника, по якому тече струм або довкола постійного магніту.

Магнітне поле є векторним полем, тобто з кожною точкою простору пов’язаний вектор магнітної індукції який характеризує величину і напрям магнітого поля у цій точці і може мінятися з плином часу. Поряд з вектором магнітної індукції , магнітне поле також описується вектором напруженості .

У вакуумі ці вектори пропорційні між собою:

,

де k — константа, що залежить від вибору системи одиниць.

В системі СІ,  — так званій магнітній проникності вакууму. Деякі системи одиниць, наприклад СГСГ, побудовані так, щоб вектори індукції та напруженості магнітного поля тотожно дорівнювали один одному: .

Однак у середовищі ці вектори є різними: вектор напруженості описує лише магнітне поле створене рухомими зарядами (струмами) ігноруючи поле створене середовищем, тоді як вектор індукції враховує ще й вплив середовища:

^[1]

де  — вектор намагніченості середовища.

Утворення магнітного поля

На відміну від електричних зарядів, магнітних зарядів, що створювали б магнітне поле аналогічним чином, не спостерігається. Теоретично такі заряди, які отримали назву магнітних монополів, могли б існувати. В такому випадку електричне і магнітне поле були б повністю симетричними.

Таким чином, найменшою одиницею, яка може створювати магнітне поле, є магнітний диполь. Магнітний диполь відрізняється тим, що в нього завжди є два полюси, в яких починаються і кінчаються силові лінії поля. Мікроскопічні магнітні диполі зв’язані зі спінами елементарних частинок. Магнітний диполь мають як заряджені елементарні частинки, наприклад, електрони, так і нейтральні, наприклад, нейтрони. Елементарні частинки з відмінним від нуля спіном можна уявити собі як маленькі магнітики. Зазвичай, частинки з протилежними значеннями спінів спарюються, що призводить до компенсації створених ними магнітних полів, але в окремих випадках можливе вирівнювання спінів багатьох частинок в одному напрямку, що призводить до утворення постійних магнітів.

Магнітне поле — також створюється рухомими електричними зарядами, тобто електричним струмом.

Створенне електричним зарядом поле залежить від системи відліку. Відносно спостерігача, що рухається з однаковою із зарядом швидкістю, заряд нерухомий, і такий спостерігач фіксуватиме тільке створене ним електричне поле. Інший спостерігач, що рухається з іншою швидкістю, фіксуватиме як електричне, так і магнітне поле. Таким чином, електричне і магнітне поля взаємозв’язані, і є складовими частинами загального електромагнітного поля.

При протіканні електричного струму через провідник він залишається електрично нейтральним, однак носії заряду в ньому рухаються, тому навколо провідника виникає тільки магнітне поле. Величина цього поля визначається законом Біо-Савара, а напрям можна визначити за допомогою правила Ампера або правила правої руки. Таке поле є вихровим, тобто його силові лінії замкнуті.

Магнітне поле створюється також змінним електричним полем. За законом електромагнітної індукції змінне магнітне поле породжує змінне електричне поле, що також є вихровим. Взаємне створення електричного і магнітного поля змінними магнітним і електричним полем призводить до можливості розповсюдження в просторі електромагнітних хвиль.

Дія магнітного поля

Дія магнітного поля на рухомі заряди визначається силою Лоренца.

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі називається силою Ампера. Сили взаємодії провідників зі струмом визначаються законом Ампера.

Нейтральні речовини без електричного струму можуть втягуватися в магнітне поле (парамагнетики) або виштовхуватися з нього (діамагнетики). Виштовхування діамагнетиків з магнітного поля можна використати для левітації.

Феромагнетики намагнічуються в магнітому полі й зберігають магнітний момент при знятті прикладеного поля.

Енергія магнітного поля

Енергія магнітного поля в просторі задається формулою

.

Відповідно, густина енергії магнітного поля дорівнює

.

Енергія магнітного поля провідника зі струмом дорівнює:

,

де  — сила струму, а  — індуктивність, що залежить від форми провідника.

Термодинаміка

В зовнішньому магнітному полі, яке задається вектором магнітної індукції змінюються значення термодинамічних потенціалів термодинамічних систем. Так, наприклад, приріст внутрішньої енергії одиничного об’єму термодинамічної системи при зміні величини індукції магнітного поля на дорівнює

,

де S — ентропія, T — температура.

Відповідно, для вільної енергії

Таким чином, напруженість магнітного поля в термодинамічній системі визначається через часткову похідну від вільної енергії при сталій температурі

Одиниці

Магнітна індукція B вимірюється в Теслах в системі СІ, і в Гаусах в системі СГС. Напруженість магнітного поля H вимірюється в А/м в системі CI і в Ерстедах в системі СГС.

Вимірювання

Магнітне поле вимірюється магнітометрами. Механічні магнітометри визначають величину поля за відхиленням котушки зі струмом. Слабкі магнітні поля вимірюються магнітометрами на основі ефекту Джозефсона — СКВІДами. Магнітне поле можна також вимірювати на основі ефекту ядерного магнітного резонансу, ефекту Хола та іншими методами.

Створення

Магнітне поле широко використовується в техніці й для наукових цілей. Для його створення використовуються постійні магніти та електромагніти. Однорідне магнітне поле можна отримати за допомогю котушок Гельмгольца. Для створення потужних магнітних полів, необхідних для роботи прискорювачів або для утримання плазми в установках з ядерного синтезу, використовуються електромагніти на надпровідниках.

Неоформлений додаток

В 1820 р. Х.Ерстед відкрив магнітне поле електричного струму. При цьому поява магнітного поля супроводжувала будь-який рух заряджених точок : магнітне поле виникає навколо металевого провідника зі струмом (рух електронів у твердому тілі), біля ванни з електролітом, в якій протікає струм (рух іонів) і навіть у вакумі біля пучка катодних променів (рух електронів, що під дією термоелектронної емісії випромінюються катодом. При цьому магнітна стрілка (згадаємо: «пробний заряд» в електриці) завжди розташовується перпендикулярно струмові.

Тоді ж А.Ампер встановив основні закони магнітної взаємодії струмів. Він застосував у фізиці новий термін — «молекулярні струми», що протікають в твердих речовинах. Наявністю таких струмів Ампер пояснив магнітні властивості речовин. Пізніше було встановлено, що роль молекулярних струмів в твердих тілах виконують електрони, які постійно рухаються по кругових орбітах навколо ядер.

Магнітне поле — складова частина, «електромагнітного поля», що є окремим видом матерії. Особливість магнітного поля проявляється в його механічному діянні лише на рухомі електричні заряди або на тіла, які мають магнітний момент, незалежно від того, рухаються вони чи ні. Джерелами магнітного поля є рухомі електричні заряди, наприклад, струм у провідниках. Магнітне поле пов’язане з електричним полем. Цей зв’язок проявляється в тому, що при зміні одного з них виникає друге. Магнітні поля, що існують навколо магнічених тіл, в тому числі й магнітів, спричиняються рухом електричних частинок, з яких складаються тіла (електронів, нуклонів). Основними характеристиками магнітного поля є вектор напруженості Н в заданій точці поля (у вакуумі) та вектор магнітної індукції В (при наявності середовища). Ці величини є силовими характеристиками діяння магнітного поля на певні магнітики або на контури з електричним струмом. Напруженість магнітного поля обчислюють в ерстедах (в СГСМ системні одиниці) і в («ампер на метр») в МКСА системі одиниць). Напрям вектора Н магнітного поля, створюваного електричним струмом у провіднику або контурі, можна визначити за правилом гвинта. Для наочної характеристики магнітного поля запроваджено поняття про лінії напруженості магнітного поля або лінії магнітної індукції, що є кривими лініями, дотичні до яких в кожній точці збігаються відповідно з напрямами векторів Н або В. самі ж величини цих векторів виражають густиною ліній напруженості чи індукції, тобто кількістю відповідних ліній, які перетинають перпендикулярну до них площину в 1 см² або в 1 м². Основним законом магнітних явищ вважають Біо-Савара закон.

Силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції В, який можна визначити за допомогою пробної прямокутної рамки KLNP із струмом І1 (рис.1). Проведемо через точку А (центр рамки) додатну нормаль п до площини, в якій лежить контур рамки. Додатний напрям нормалі збігається з поступальним рухом свердлика, якщо його рукоятку обертати в напрямі струму І1 у рамці. Нехай на ділянці KL струм І1 збігається за напрямом із струмом І, на ділянці NP — протилежний.

Магнітні поля обох струмів І й І1 взаємодіють, і, якщо дати можливість рамці повертатися відносно вертикальної осі, то вона встановиться так, що площина контуру KLNP суміститься з площиною, в якій лежить прямолінійний провідник із струмом І.

Магнітним моментом Рт замкнутого струму називається векторна фізична величина в напрямі додатної нормалі, яка вимірюється добутком величини струму в контурі на площу, яку охоплює цей контур, тобто Рт = І1 S де, де S —площа контура рамки. На рамку із струмом діє також механічний обертальний момент М пари сил. Вектор М має напрям вертикальної осі рамки і буде максимальний Mmax, якщо радіус-вектор r перпендикулярний до площини контура рамки. Усі досліди показують, що при r = const відношення — залишається незмінним.

Магнітна індукція визначається відношенням максимальної величини обертального механічного моменту рамки із струмом до її магнітного моменту: .

Магнітна індукція є величина векторна. Вектор та Рт мають напрям додатної нормалі п, якщо рамка перебуває в стані рівноваги М = 0.

Лініями магнітної індукції називають криві, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямом вектора В в цих точках поля. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті й охоплюють провідник із струмом. Для визначення напряму ліній магнітної індукції можна скористатися правилом свердлика:

якщо свердлик повертати так, щоб його поступальний рух збігався з напрямом струму І, то обертальний рух рукоятки покаже напрям ліній магнітної індукції (рис. 2). Зручне також і правило обхвату правою рукою: якщо великий палець правої руки спрямувати в напрямі струму, а рештою пальців обхопити провідник із струмом, то вони вкажуть напрям ліній магнітної індукції (і вектора В). Для наочного зображення магнітного поля використовують магнітні стрілки або залізні ошурки (рис. 3).

Видео YouTube

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. Отже, ніякі магнітні властивості в цьому випадку не спостерігаються. Таким чином, речовина набуває необхідні властивості лише за певних умов.

Процес намагнічування полягає в тому, що всідомени змушують вибудовуватися в одному напрямку. Коли вони повернені належним чином, їх дії складаються. Речовина в цілому стає джерелом магнітного поля. Якщо все домени вишикувалися точно в одному напрямку, матеріал досягає межі своїх магнітних здібностей. Слід зазначити одну важливу закономірність. Намагніченість матеріалу в кінцевому рахунку залежить від намагніченості доменів. А вона, в свою чергу, залежить від того, як розташовані всередині доменів окремі атоми.

Магнітне поле Землі

Магнітне поле Землі вже давно точно виміряна іописано, проте до цих пір його не вдалося повністю пояснити. Дуже спрощено його можна представити так, як ніби між Північним і Південним географічними полюсами розташований якийсь простий плоский магніт. Це і викликає деякі з спостережуваних ефектів. Але це не пояснює ні вельми незвичайних змін інтенсивності і навіть напряму магнітних силових ліній над земною поверхнею, ні того, чому мільйони років тому розташування магнітних полюсів було протилежно нинішньому, ні того, чому вони, хоча і повільно, постійно рухаються. Таким чином, все дещо складніше.

Модель магнітного поля Землі

Наведемо кілька докладніше її спрощений варіант. Уявімо в центрі Землі довгий плоский магніт, який буде джерелом магнітного поля. Що ще необхідно врахувати? Магнітні речовини на поверхні земної кулі повинні бути розташовані так, щоб їх полюс, який вказує на північ, повернувся в ту сторону, яку ми називаємо північній (в дійсності до південного полюса уявного магніту), а інший полюс — на південь (північний полюс магніту).

Розуміння складних фізичних процесів викликаєдеякі труднощі. І земний магнетизм, і магнетизм маленьких шматочків заліза легше пояснити, припускаючи, що магнітні силові лінії (їх називають лініями магнітного потоку) виходять з північного кінця магніту, а входять в південний. Це досить довільне уявлення, що застосовується тільки заради зручності, подібно до того, як використовуються лінії широти і довготи, намальовані на карті. Однак воно допомагає нам зрозуміти, яким є джерело магнітного поля Землі.

Силові лінії простого плоского магніту, проходячивід одного полюса до іншого і охоплюючи весь магніт, утворюють щось на зразок циліндра. Силові лінії однакового спрямування як би відштовхуються. Вони завжди починаються в полюсі одного типу і закінчуються в полюсі іншого типу і ніколи не перетинаються.

На закінчення

Отже, ми розкрили тему «Джерело виникнення магнітного поля». Як ви бачите, вона досить обширна. Ми розглянули лише основні поняття, що стосуються цієї теми.

P>>

Магнітне поле струму. Індукція магнітного поля

Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Головко

Опрацювавши цей параграф, ви зможете пояснювати взаємозв’язок електричних та магнітних явищ як прояв єдиної електромагнітної взаємодії, властивості магнітного поля, сутність його силової характеристики, зображати електричне поле струму за допомогою силових ліній.

ЕЛЕКТРИЧНА ТА МАГНІТНА ВЗАЄМОДІЇ. Магнітні явища людина почала використовувати для практичних потреб досить давно (перші компаси були створені кілька тисячоліть тому), проте їхня природа залишалася невідомою. Тривалий час магнітні та електричні взаємодії вважали різними сутностями, не пов’язаними між собою. Лише у XIX ст. було встановлено взаємозв’язок між ними та сформувалися уявлення про магнітне поле. У 1820 р. данський вчений Г. Х. Ерстед за допомогою магнітної стрілки виявив магнітне поле провідника зі струмом, уперше експериментально встановивши взаємозв’язок між електричними та магнітними явищами.

Магнітна стрілка є найпростішим індикатором магнітного поля.

У цьому ж році французький фізик А. Ампер спостерігав силову взаємодію двох провідників зі струмами і встановив закон взаємодії струмів. Якщо два гнучкі провідники приєднаємо до джерела струму так, щоб у провідниках виникли струми протилежного напряму (рис. 13.1, б). Провідники почнуть відштовхуватися один від одного.

Рис. 13.1. Схема досліду А. Ампера

Якщо струми одного напряму, то провідники притягуватимуться (рис. 13.1, а). Оскільки струм в одному з провідників не може безпосередньо діяти на струм в іншому провіднику, їх взаємодія відбувається завдяки магнітному полю. Так само, як навколо нерухомих електричних зарядів, існує електричне поле, навколо струмів існує магнітне поле. Електричний струм в одному з провідників створює магнітне поле, яке діє на струм у другому провіднику, та навпаки.

Таку взаємодію між провідниками зі струмом, тобто взаємодію між рухомими електричними зарядами, називають магнітною. Сили, з якими провідники зі струмом діють один на одного, називають магнітними силами.

Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника зі струмом, тобто навколо рухомих електричних зарядів. Електричний струм і магнітне поле невідокремлювані один від одного.

Магнітне поле виникає навколо провідника, коли в ньому проходить електричний струм. Тому струм слід розглядати як джерело магнітного поля.

Магнітне поле — особливий вид матерії, яка забезпечує взаємодію між рухомими електрично зарядженими частинками.

Якщо навколо нерухомих електричних зарядів існує тільки електричне поле, то навколо зарядів, що рухаються (електричного струму) існує одночасно і електричне, і магнітне поле.

Отже, магнітне поле є окремим проявом електромагнітного.

Оскільки джерелами магнітного поля є рухомі електричні заряди (струми), то магнітне поле постійних магнітів також створюється електричними мікрострумами, які циркулюють всередині молекул речовини (гіпотеза Ампера). Правильність гіпотези Ампера підтверджується сучасними уявленнями про внутрішню електронно-ядерну будову атомів речовини. А з неї випливає важливий висновок: немагнітних речовин у природі не існує. Усі речовини тією чи іншою мірою є магнетиками (умовна назва речовини, магнітні властивості якої вивчають).

В. Г. Бар’яхтар, засновник та директор, почесний директор Інституту магнетизму НАН України, академік, Герой України, видатний учений у галузі теоретичної фізики, фізики твердого тіла та магнітних явищ

Перспективним напрямом сучасних досліджень з магнетизму є застосування матеріалів з унікальними магнітними властивостями. В Україні дослідження магнітних явищ здійснюються в Інституті магнетизму Національної Академії наук України, створеному в 1995 р. зусиллями відомого вченого в галузі теоретичної фізики, фізики магнітних явищ та твердого тіла, академіка В. Г. Бар’яхтара. Учені цієї потужної науково-дослідної установи розв’язують теоретичні та практичні проблеми магнетизму, створюють нові магнітні матеріали (магнітні носії з надвисокою щільністю запису інформації, матеріали з ефектом магнітної пам’яті), будують достовірні 3D-моделі різних геохімічних і геофізичних процесів (наприклад, розподілу радіоактивного забруднення місцевості), що є важливим інструментом із розроблення системи заходів для ліквідації наслідків таких екологічних катастроф світового масштабу, як аварія на Чорнобильській АЕС.

ІНДУКЦІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ. МАГНІТНЕ ПОЛЕ ПРЯМОГО ТА КОЛОВОГО СТРУМУ. Силова дія магнітного поля характеризується його індукцією. Індукція магнітного поля є векторною величиною і позначається літерою B. Подібною характеристикою електричного поля є напруженість E.

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

Вектор магнітної індукції B визначає сили, що діють на струми або рухомі заряди в магнітному полі. За напрямок вектора B приймається напрям від південного S до північного полюса N магнітної стрілки, яка може вільно обертатися в магнітному полі. Напрямок вектора індукції магнітного поля струму в кожній точці простору можна визначити за допомогою магнітної стрілки або залізних ошурок. У магнітному полі ошурки намагнічуються, стають маленькими магнітними стрілочками та орієнтуються вздовж його силових ліній.

Якщо навколо прямого провідника зі струмом розташувати залізні ошурки або маленькі магнітні стрілки, то під час протікання електричного струму вони зорієнтуються так, що їх осі будуть напрямлені вздовж силових ліній магнітного поля, тобто концентричними колами (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Залізні ошурки (а) та магнітні стрілки (б) навколо прямого провідника із струмом

За напрямок силових ліній магнітного поля взято напрямок, який показує північний полюс магнітної стрілки у кожній точці магнітного поля. На рис. 13.3 розташування магнітних стрілок на площині, якщо на неї дивитися зверху: а) струм спрямований від нас, у площину рисунка, що умовно позначено знаком «плюс» у кружечку; б) струм у провіднику спрямований до нас, що умовно позначено кружечком з крапкою всередині.

Рис. 13.3. Магнітні стрілки в магнітному полі прямого провідника зі струмом

Отже, напрямок ліній магнітного поля струму пов’язаний з напрямом струму в провіднику. При зміні напряму електричного струму в провіднику всі магнітні стрілочки повертаються на 180°.

Оскільки за напрям електричного струму приймають напрям руху позитивно заряджених частинок (напрям від позитивно зарядженого полюса джерела струму до негативно зарядженого), то, знаючи напрям струму в провіднику, можна визначити напрямок силових ліній магнітного поля. Цей напрям збігається з напрямком вектора індукції магнітного поля _B у кожній точці магнітного поля. Для визначення напрямку силових ліній магнітного поля користуються т. зв. правилом свердлика (правилом гвинта) (рис. 13.4):

якщо свердлик закручувати в напрямку проходження струму, то напрям обертання його ручки вказує напрямок силових ліній магнітного поля.

Рис. 13.4. Визначення напрямку силових ліній магнітного поля за правилом свердлика

Відповідно, знаючи напрямок силових ліній магнітного поля, за правилом свердлика можна визначити напрям електричного струму в провіднику та полярність джерела струму:

якщо ручку свердлика обертати в напрямку силових ліній магнітного поля (напрямку його північного полюса), то напрямок поступального руху його вістря вказуватиме напрям струму в провіднику (від позитивно зарядженого полюса джерела струму до негативно зарядженого).

Під час проходження електричного струму в коловому провіднику навколо нього виникає магнітне поле, напрямок силових ліній якого можна визначити, якщо умовно розділити його на невеликі близькі до прямолінійних ділянки та скористатися правилом свердлика (рис. 13.5).

Рис. 13.5. Магнітне поле колового струму

Магнітне поле окремого колового провідника зі струмом незначне. Якщо ж на каркас із ізоляційного матеріалу намотати велику кількість витків ізольованого дроту, то отримаємо котушку. При проходженні електричного струму магнітне поле окремих витків взаємно підсилюється і його дія виявляється значно сильніше. Тому котушка зі струмом має значно потужніше магнітне поле. Лінії магнітного поля котушки всередині її витків мають вигляд паралельних прямих, розташованих уздовж осі котушки (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Магнітне поле котушки зі струмом

Магніте поле, силові лінії якого максимально наближені до паралельних, отримують за допомогою соленоїдів (від грец. solen — трубка) — довгих прямих котушок зі струмом. Магнітне поле соленоїда вважають однорідним. У ньому напрямок магнітних ліній та вектора індукції магнітного поля збігаються.

Лінії магнітного поля котушки зі струмом, так само, як і постійного магніту, є замкнутими кривими. Поза котушкою силові лінії спрямовані від її північного полюса до південного (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Лінії магнітного поля котушки зі струмом, так само як і постійного магніту, є замкнутими кривими

Отже, лінії індукції магнітного поля завжди замкнені, вони не мають ні початку, ні кінця.

Поля із замкненими силовими лініями називають вихровими. Магнітне поле є вихровим, тобто не існує магнітних зарядів, на яких починалися б та закінчувалися лінії магнітної індукції, подібних до електричних зарядів.

У XIX ст. фізики намагалися створити теорію магнітного поля за аналогією з електростатикою, розглядаючи так звані магнітні заряди двох знаків. Проте експерименти показали, що ізольованих магнітних зарядів не існує.

Магнітне поле котушки зі сталим струмом в ній можна значно підсилити, якщо ввести в неї осердя з феромагнетику, наприклад, заліза. Така котушка легко притягує різноманітні залізні предмети.

Котушку із залізним осердям усередині називають електромагнітом.

Електромагніти широко використовують у техніці та на виробництві (http://peddumka.edukit.kiev.ua/Files/downloadcenter/QR-13_physics11.pdf).

! Головне в цьому параграфі

Магнітне поле породжується електричним струмом (рухомими зарядами). Воно виявляється за дією на електричний струм (рухомі заряди). Так само, як і електричне, магнітне поле існує реально, що підтверджується наявністю електромагнітних хвиль. Силовою характеристикою магнітного поля є індукція.

? Знаю, розумію, вмію пояснити

1. Які явища називають магнітними? 2. Як пов’язані між собою електричні та магнітні явища? 3. Що називають магнітним полем? 4. Що є джерелом магнітного поля? 5. Як взаємодіють між собою паралельні провідники зі струмами? Чим викликається їх взаємодія? 6. Чи може магнітне поле існувати окремо від електричного? 7. Які основні властивості магнітного поля? 8. Як визначають напрям магнітного поля (ліній магнітної індукції)? 9. У чому полягає основна відмінність магнітного поля від електростатичного?



Негативний вплив електромагнітних полів на людину

У 1995 році Всесвітня Організація Охорони Здоров’я (ВООЗ) офіційно запровадила термін “глобальне електромагнітне забруднення довкілля”. ВООЗ включила проблему електромагнітного забруднення навколишнього середовища в перелік пріоритетних проблем людства. Слід звернути увагу, що рівень цього забруднення кожні десять років зростає в 10–15 разів.

Вчений М.Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції, що в подальшому призвело до створення електротехніки та відкриття електромагнітних хвиль, існування яких передбачив Д. Максвелл, а використання їх А. С. Поповим для радіозв’язку призвело до створення радіотехніки і радіоелектроніки. Такі важливі відкриття фізики як допомагають людині, так і шкодять її здоров’ю.

Електромагнітні поля негативно впливають на організм людини, яка працює з джерелом випромінювання, а також на населення, яке проживає поблизу джерел випромінювання та широко використовує в побуті електротехніку.

Про негативний вплив електромагнітних полів на людей, зокрема, у виробничому середовищі, розповідає лікар з гігієни праці Управління Держпраці у Рівненській області Василь Литвин

Що таке електромагнітне поле і чому воно небезпечне
Електромаrнiтне поле (ЕМП) – особлива форма матерiї, за допомогою якої зiйснюється взаємодiя мiж електрично зарядженими частинками. Воно складається з двох окремих полiв – електричного та магнiтного. Силовi лінії цих nолiв взаємно перпендикулярнi. Через електромагнiтне поле передаються всi види електромагнiтного випромiнювання – вiд низькочастотного (радiохвилi) до високочастного (рентгенiвське та гамма-випромiнювання).
Електромагнiтне поле у просторi nоширюється у виrлядi електромагнітної хвилi, яка переносить енерriю, замкнену в електричному та маrнiтному полях. Електричнi та магнiтнi поля змiнюються одночасно одне з одним. При цьому спiввiдношення мiж їх миттєвими значеннями завжди залишаютъся сталими. Лише на близьких вiд джерела вiдстанях, у так званiй зонi несформованого поля, ця закономiрнiсть порушується.

Основними фiзичними параметрами електромагнiтного поля є швидкiсть поширення електромагнітної хвилi, довжина хвилi та частота коливань, якi зв’язанi мiж собою спiввiдношенням. Спектр електромагнiтних коливань радiочастот за частотою коливань та довжиною хвилi умовно подiляють на дiапазони. За частотою коливань електромагнiтнi хвилi мають дiапазони низьких (НЧ), середнiх (СЧ), високих (ВЧ), дуже високих (ДВЧ), ультрависоких (УВЧ), надвисоких (НВЧ) та надзвичайно високих частот (НЗВЧ). За довжиною розрiзняють кiлометровi, rектометровi, декаметровi, метровi, дециметровi та iншi дiапазони хвиль.

Електромагнiтна енергiя використовується у радiо-, радiорелейному i космiчному зв’язках, телебаченнi, радiолокацiї, paдioнaвiraцiї. Вона застосовується у металургiї та металообробних галузях промисловостi для iндукцiйного плавлення, зварювання, напилення металiв, у деревообробнiй, текстильнiй, легкiй та харчовiй промисловостi, у радiоспектроскопї, сучаснiй обчислювальнiй технiцi, медицинi (терапевтичні і діагностичні установки) тощо.

Джерелами електромагнiтного випромiнювання у виробничому примiщеннi можуть бути неекранованi робочi елементи високочастотних установок (iндуктори, конденсатори, ВЧ-трансформатори, фiдернi лiнiї, батареї конденсаторiв, котушки коливальних контурiв тощо). Пiд час експлуатацiї ВЧ-, ДВЧ-, УВЧ-передавачiв на радiо- та телецентрах джерелами електромагнiтноrо випромiнювання є високочастотнi rенератори, антеннi комутатори, пристрої складання потужностей електромаrнiтного поля, комунiкацiї (вiд генератора до антенного пристрою), антени.

Ступiнь опромiнення працiвникiв залежить вiд кiлькостi передатчикiв (у деяких зонах, радiо- та телецентрах їx може бути до 20), їx потужностi, екранування, розмiщення окремих їx блокiв усерединi та поза примiщенням.

Для всiх видiв зв’язку джерелом електромаrнiтного випромiнювання є передавальнi станцї. Дiї eнepriї зверхвисокочастотного дiапазону працiвники зазнають при регулюваннi, настроюваннi та випробовуваннi радiопередавальних та радiолокацiйних станцiй.

Джерела енергії ЕМП радiочастотного дiапазону подiляються на технологiчнi (основнi) та додатковi. До технологiчних належать плавильнi або гартувальнi контури, пластини конденсаторiв, фiдернi лiнії. У радiотехнiчних пристроях це генератори та ЗВЧ-блоки, антеннi системи, елементи хвилеводних трактiв. До додаткових джерел належать виноснi трансформатори, батареї конденсаторiв змiнного струму. У радiотехнiчних пристроях додатковими джерелами є неякiсно екранованi ВЧ-елементи передатчикiв i пристроїв складання потужностей та роздiльних фiльтрiв, неекранованi лiнії передачi електромагнiтної енергії на антени.

Напруга електричного поля вимірюється у вольтах на метр – В/м, а магнітного поля – в амперах на метр – А/м. Інтенсивність електромагнітного поля з різними хвилями, що діють на працівника, оцінюється за величиною щільності потоку енергії, яка падає на одиницю поверхні, і виражається у ватах на квадратний метр (Вт/м2) або в довільних одиницях: міліватах, мікроватах на квадратний сантиметр (мВт/см2, мкВт/см2).

Як реагує на електромагнітне поле організм людини

Електромагнітні поля особливо негативно впливають на організм людини, яка безпосередньо працює з джерелом випромінювання. В діапазоні промислових частот більше негативний вплив на біологічний об’єкт має електрична складова поля.

Найчутливішими до ЕМП є нейродинамічні процеси, які прямо чи побічно перемикають хронобіологічні процеси організму на патологічний або стресовий режим функціонування.

При дії ЕМП на людину можливі гострі та хронічні форми порушення фізіологічних функцій організму. Такі порушення виникають в результаті дії електричної складової ЕМП на нервову систему, а також на структуру кори головного та спинного мозку, серцево-судинної системи.

У більшості випадків такі зміни в діяльності нервової та серцево-судинної системи мають зворотній характер, але в результаті тривалої дії вони накопичуються, підсилюються з плином часу, але, як правило, зменшуються та зникають при виключенні впливу та поліпшенні умов праці. Тривалий та інтенсивний вплив ЕМП призводить до стійких порушень в організмі людини та захворювань.

Сумісна дія випромінювань широкого діапазону може викликати окрему радіохвильову хворобу.

Тяжкість її наслідків прямо залежить від напруженості ЕМП, фізичних особливостей різних діапазонів частот, тривалості впливу, умов навколишнього середовища, а також від функціонального стану та стійкості організму до впливу різних чинників, можливостей адаптації. Збільшується ризик виникнення загальних захворювань, захворювань органів дихання, травлення тощо. Це може відбуватися також і за дуже невеликої інтенсивності ЕМП, яка незначно перевищує гігієнічні нормативи.

Результатом дії на організм людини електромагнітних випромінювань в діапазоні 30 кГц – 300 МГц є: загальна слабкість, підвищена втома, порушення сну, головний біль та біль в ділянці серця. З’являється роздратованість, втрачається увага, сповільнюються рухово-мовні реакції.

Виникає ряд симптомів, які свідчать про порушення роботи окремих органів – шлунку, печінки, підшлункової залози. Погіршуються харчові та статеві рефлекси, діяльність серцево-судинної системи, фіксуються зміни показників білкового та вуглеводневого обміну, змінюється склад крові, зафіксовані зміни на рівні клітин. Систематична дія ЕМП високої та надвисокої частоти на організм людини викликає підвищення кров’яного тиску, трофічні явища (випадіння волосся, ламкість нігтів). ЕМП викликають зміну поляризації молекул та атомів, які є складовою частиною клітин, в результаті чого виникає небезпечний нагрів. Надмірне тепло наносить шкоду як окремим органам, так і всьому організму людини.

Професійні захворювання виникають у працівників при тривалому та інтенсивному опроміненні.

При інтенсивності випромінювань близько 20 мкВт/см2 реєструється зменшення частоти пульсу, знижується артеріальний тиск, тобто явна реакція на опромінення. Така реакція сильніша й може навіть виражатися у підвищенні температури шкіри в осіб, які раніше потрапляли під дію опромінення.

При інтенсивності 6 мВт/см2 з’являються зміни у статевих залозах, у складі крові, відбувається помутніння кришталика ока. В подальшому – зміни у здатності крові зсідатися, в умовно-рефлекторній діяльності, вплив на клітини печінки, зміни у корі головного мозку. Потім – підвищення кров’яного тиску, розрив капілярів та крововиливи у легені та печінку.

Випромінювання інтенсивністю до 100 мВт/см2 викликають стійкі гіпотонію та зміни серцево-судинної системи, двосторонню катаракту. Подальше опромінення помітно впливає на тканини організму, викликає больові відчуття.

Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см2, це спричинює дуже швидку втрату зору, як один із серйозних ефектів дії НВЧ на організм людини. На більш низьких частотах такі ефекти не відбуваються, і тому їх треба вважати специфічними для НВЧ діапазону. Ступінь пошкодження залежить, в основному, від інтенсивності та тривалості опромінення.

Інтенсивне НВЧ опромінення відразу викликає сльозотечу, подразнення, звуження зіниці ока. Після нетривалого (до 2-х діб) прихованого періоду спостерігається погіршення зору, яке посилюється під час повторного опромінення і свідчить про кумулятивний характер пошкоджень.

У людини наявні механізми відбудови пошкоджених клітин, які вимагають тривалого часу (10-20 діб). Зі зростанням часу та інтенсивності впливу електромагнітних випромінювань, пошкодження набувають незворотного характеру.

У разі прямого впливу на око випромінювання відбувається пошкодження рогівки. серед усіх тканин ока найбільшу чутливість в діапазоні 1-10 ГГц має кришталик. Сильні пошкодження кришталика зумовлені тепловим впливом НВЧ (при щільності потоку енергії понад 100 мВт/см2). За малої інтенсивності помутніння спостерігаються тільки у задній ділянці, за великої – по всьому об’єму кришталика. Для попередження професійних захворювань, які виникають у результаті тривалої дії електромагнітних випромінювань, встановлені гранично допустимі рівні електромагнітних випромінювань, які необхідно контролювати не рідше 1 разу на рік. Якщо вводиться в дію новий об’єкт або здійснюється реконструкція діючих об’єктів, то заміри рівня електромагнітних випромінювань проводяться перед введенням їх в експлуатацію.

Джерело: Управління Держпраці у Рівненській області.

---

---

Напрямок магнітного поля в проводі. Магнітне поле провідника зі струмом і способи його посилення

\u003e\u003e Фізика: Магнітне поле струму

Навколо магнітів існує магнітне поле. Щоб виявити його, досить помістити в це поле магнітну стрілку, здатну вільно повертатися під дією цього поля (для цього її підвішують на нитці або встановлюють на вістрі). Коли ми підносимо до стрілки магніт, вона повертається в ту чи іншу сторону. А чи можна повернути стрілку за допомогою електричного струму?
Звернемося до досвіду. Помістимо над магнітною стрілкою паралельно її осі провідник, підключений до джерела струму (рис. 55). Замкнемо ланцюг. Ми побачимо, як стрілка відхиляється, приймаючи нове положення. При розмиканні ланцюга вона повертається в попереднє положення.

Вперше дію провідника зі струмом на магнітну стрілку було виявлено в 1820 р датським вченим Г. X. Ерстед. Сам він не знайшов правильного пояснення цьому явищу. Це було зроблено пізніше.
Ми знаємо, що струм — це спрямований рух заряджених частинок. Якщо ці частинки покояться, то вони створюють навколо себе лише електричне поле. Навколо рухомих зарядів, наприклад, електричного струму, крім електричного поля, існує ще й магнітне. Це поле і змушує повертатися магнітну стрілку, що знаходиться поруч з провідником зі струмом.
Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника зі струмом. Електричний струм тому можна розглядати як джерело магнітного поля. Чим більше сила струму в провіднику, тим сильніше створюване їм магнітне поле.
Але якщо джерелом магнітного поля є електричні струми, то чому тоді воно існує навколо постійних магнітів?
У 1820 р французький вчений А. М. Ампер припустив, що магнітні властивості постійних магнітів обумовлені безліччю кругових струмів, що циркулюють всередині молекул цих тіл. Ці струми були названі молекулярними. За часів Ампера природа цих струмів була невідома. Тепер же ми знаємо, що всередині атомів і молекул дійсно рухаються заряджені частинки — електрони, завдяки яким і виникає намагніченість тіла.
Для графічного зображення магнітного поля використовують магнітні силові лінії. Так називають лінії, уздовж яких розташовуються осі маленьких магнітних стрілок, поміщених в цьому полі. Напрямок, що визначене північним полюсом цих стрілок, приймають за напрямок магнітних силових ліній.
Помістивши магнітні стрілки навколо прямолінійного провідника зі струмом, можна побачити картину, зображену на малюнку 56, а. Замість магнітних стрілок в цьому досвіді можна використовувати залізну тирсу, розсипані по поверхні картону. У магнітному полі провідника зі струмом вони намагнічуються і, подібно магнітним стрільцям, встановлюються уздовж силових ліній магнітного поля. Спостережуване розташування стрілок показує, що силові лінії магнітного поля прямолінійного струму представляють собою кола, що охоплюють цей струм (Рис. 56, б).

При зміні напрямку струму в провіднику змінюється і орієнтація магнітних стрілок. Це означає, що напрямок силових ліній магнітного поля пов’язано з напрямком струму в провіднику.
Напрямок силових ліній магнітного поля прямолінійного струму визначається за допомогою першого правила правої руки:
якщо обхопити провідник долонею правої руки, направивши відставлений великий палець уздовж струму, то решту пальців цієї руки вкажуть напрямок силових ліній магнітного поля даного струму (Рис. 57).

???
1. Опишіть досвід, в якому спостерігається дію електричного струму на магнітну стрілку. Хто і коли вперше його здійснив?
2. Що є джерелом магнітного поля?
3. Як розташовуються магнітні стрілки в магнітному полі прямого струму?
4. Що називають магнітними силовими лініями?
5. Яку форму мають силові лінії магнітного поля прямолінійного струму?
6. Сформулюйте перше правило правої руки.

зміст уроку конспект уроку опорний каркас презентація уроку акселеративного методи інтерактивні технології Практика завдання і вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання дискусійні питання риторичні питання від учнів ілюстрації аудіо-, відео- та мультимедіа фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати додатки реферати статті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні і додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок в підручнику оновлення фрагмента в підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні уроки календарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення інтегровані уроки

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку,

Магнітне поле провідника зі струмом.При проходженні струму по прямолінійним провіднику навколо нього виникає магнітне поле (рис. 38). Магнітні силові лінії цього поля розташовуються по концентричних колах, в центрі яких знаходиться провідник зі струмом.

Напрямок магнітного поля навколо провідника зі струмом завжди знаходиться в суворій відповідності з напрямком струму, що проходить по провіднику. Напрямок магнітних силових ліній можна визначити за правилом свердлика.Його формулюють так. якщо поступальний рух гвинта / (рис. 39, а)поєднати з напрямком струму 2 в провіднику 3, то обертання його рукоятки покаже напрямок силових ліній 4 магнітного поля навколо провідника. Наприклад, якщо струм проходить по провіднику в напрямку від нас за площину листа книги (рис. 39, б), то магнітне поле, що виникає навколо цього провідника, направлено за годинниковою стрілкою. Якщо струм по провіднику проходить у напрямку від площини листа книги до нас, то магнітне поле навколо провідника направлено проти годинникової стрілки. чим більше струм, Що проходить по провіднику, тим сильніше виникає навколо нього магнітне поле. При зміні напрямку струму магнітне поле також змінює свій напрямок.

У міру віддалення від провідника магнітні силові лінії розташовуються рідше. Отже, індукція магнітного поля і його напруженість зменшуються. Напруженість магнітного поля в просторі, що оточує провідник, де г— відстань від розглянутої точки до осі провідника.

Максимальна напруженість Я, | ах має місце на зовнішній поверхні провідника / (рис. 40). Всередині провідника також

виникає магнітне поле, але напруженість його лінійно зменшується у напрямку від зовнішньої поверхні до осі (крива 2). Магнітна індукція поля навколо і всередині провідника змінюється таким же чином, як і напруженість.

Способи посилення магнітних полів.Для отримання сильних магнітних полів при невеликих токах зазвичай збільшують число провідників зі струмом і виконують їх у вигляді ряду витків; такий пристрій називають обмоткою,або котушкою.

При провіднику, зігнутому у вигляді витка (рис. 41, а), мапштние поля, утворені всіма ділянками цього провідника, будуть всередині витка мати однаковий напрямок. Тому інтенсивність магнітного поля всередині витка буде більше, ніж навколо прямолінійного провідника. При об’єднанні витків в котушку магнітні поля, створені окремими витками, складаються (рис. 41,6) і їх силові лінії з’єднуються в загальний магнітний потік. При цьому концентрація силових ліній всередині котушки зростає, т. Е. Магнітне поле всередині неї посилюється. Чим більше струм, що проходить через котушку, і чим більше в ній витків, тим сильніше створюване котушкою магнітне поле.

Магнітне поле зовні котушки також складається з магнітних полів окремих витків, однак магнітні силові лінії розташовуються не так густо, внаслідок чого інтенсивність магнітного поля там не настільки велика, як всередині котушки. Магнітне поле котушки, обтічної струмом, має таку ж форму, як і поле прямолінійного постійного магніту (Див. Рис. 35, а):силові магнітні лінії виходять з одного кінця котушки і входять в інший її кінець. Тому котушка, обтічна струмом, є штучним електричний магніт. Зазвичай для посилення магнітного поля всередину котушки вставляють сталевий сердечник; такий пристрій називається електромагнітом.

Електромагніти знайшли надзвичайно широке застосування в техніці. Вони створюють магнітне поле, необхідне для роботи електричних машин, а також електродинамічні зусилля, необхідні для роботи різних електро вимірювальних приладів і електричних апаратів.

Електромагніти можуть мати розімкнутий або замкнутий маг-нітопровод (рис. 42). Полярність кінця котушки електромагніту можна визначити, як і полярність постійного магніту, за допомогою магнітної стрілки. До північного полюса вона повертається південним кінцем. Для визначення напрямку магнітного поля, створюваного витком або котушкою, можна використовувати також правило гвинта. Якщо поєднати напрямок обертання рукоятки з напрямком струму в витку або котушці, то поступальний рух гвинта покаже напрямок магнітного поля.

Полярність електромагніту можна визначити і за допомогою правої руки. Для цього руку треба покласти долонею на котушку (рис. 43) і поєднати чотири пальці з напрямком в ній струму, при цьому відігнутий великий палець покаже напрямок магнітного поля

Магнітне поле електричного струму

Магнітне поле створюється не тільки природними або штучними, але і провідником, якщо по ньому проходить електричний струм. Отже, існує зв’язок між магнітними і електричними явищами.

Переконатися в тому, що навколо провідника, по якому проходить струм, утворюється магнітне поле, неважко. Над рухомий магнітної стрілкою паралельно їй помістіть прямолінійний провідник і пропустіть через нього електричний струм. Стрілка займе положення, перпендикулярне провіднику.

Які ж сили могли змусити повернутися магнітну стрілку? Очевидно, сили магнітного поля, що виник навколо провідника. Вимкніть струм, і магнітна стрілка займе своє звичайне положення. Це говорить про те, що із завершенням роботи струму зникло і магнітне поле провідника.

Таким чином, проходить по провіднику електричний струм створює магнітне поле. Щоб дізнатися, в який бік відхилиться магнітна стрілка, застосовують правило правої руки. Якщо розташувати над провідником праву руку долонею вниз так, щоб напрямок струму збігалося з напрямком пальців, то відігнутий великий палець покаже напрямок відхилення північного полюса магнітної стрілки, вміщеній під провідником. Користуючись цим правилом і знаючи полярність стрілки, можна визначити також напрямок струму в провіднику.

М агнітное поле прямолінійного провідника має форму концентричних кіл. Якщо розташувати над провідником праву руку долонею вниз так, щоб струм як би виходив з пальців, то відігнутий великий палець вкаже на північний полюс магнітної стрілки.Таке поле називається круговим магнітним полем.

Напрямок силових ліній кругового поля залежить від в провіднику і визначається так званим правилом «гвинта». Якщо буравчик подумки угвинчувати у напрямку струму, то напрямок обертання його ручки буде збігатися з напрямком магнітних силових ліній поля. Застосовуючи це правило, можна дізнатися напрямок струму в провіднику, якщо відомо напрямок силових ліній поля, створеного цим струмом.

Повертаючись до досвіду з магнітною стрілкою, можна переконатися в тому, що вона завжди розташовується своїм північним кінцем у напрямку силових ліній магнітного поля.

Отже, навколо прямолінійного провідника, по якому проходить електричний струм, виникає магнітне поле. Воно має форму концентричних кіл і називається круговим магнітним полем.

солоно д. Магнітне поле соленоїда

Магнітне поле виникає навколо будь-якого провідника незалежно від його форми за умови, що по провіднику проходить електричний струм.

В електротехніці ми маємо справу з, що складаються з ряду витків. Для вивчення даного нас магнітного поля котушки розглянемо спочатку, яку форму має магнітне поле одного витка.

Уявімо собі виток товстого дроту, що пронизує лист картону і приєднаний до джерела струму. Коли через виток проходить електричний струм, то навколо кожної окремої частини витка утворюється круговий магнітне поле. За правилом «гвинта» неважко визначити, що магнітні силові лінії всередині витка мають однаковий напрямок (до нас або від нас, в залежності від напрямку струму в витку), причому вони виходять з одного боку витка і входять в іншу сторону. Ряд таких витків, що має форму спіралі, являє собою так званий соленоїд (котушку).

Навколо соленоїда, при проходженні через нього струму, утворюється магнітне поле. Воно виходить в результаті складання магнітних полів кожного витка і за формою нагадує магнітне поле прямолінійного магніту. Силові лінії магнітного поля соленоїда, так само як і в прямолінійній магніті, виходять з одного кінця соленоїда і повертаються в інший. Усередині соленоїда вони мають однаковий напрямок. Таким чином, кінці соленоїда мають полярністю. Той кінець, з якого виходять силові лінії, є північним полюсом соленоїда, а кінець, в який силові лінії входять, — його південним полюсом.

полюса соленоїдаможна визначити по правилом правої руки, Але для цього треба знати напрямок струму в його витках. Якщо накласти на соленоїд праву руку долонею вниз, так щоб струм як би виходив з пальців, то відігнутий великий палець вкаже на північний полюс соленоїда. З цього правила випливає, що полярність соленоїда залежить від напрямку струму в ньому. У цьому неважко переконатися практично, піднісши до одного з полюсів соленоїда магнітну стрілку і потім змінивши напрямок струму в соленоїді. Стрілка моментально повернеться на 180 °, т. Е. Вкаже на те, що полюси соленоїда змінилися.

Соленоїд має властивість втягувати в себе легкі ж корисними предмети. Якщо всередину соленоїда помістити сталевий брусок, то через деякий час під дією магнітного поля соленоїда брусок намагнітиться. Цей спосіб застосовують при виготовленні.

електромагніти

Являє собою котушку (соленоїд) з поміщеним усередину неї залізним сердечником. Форми і розміри електромагнітів різноманітні, однак загальна будова всіх їх однаково.

Котушка електромагніта є каркас, виготовлений найчастіше з прессшпана або фібри і має різні форми в залежності від призначення електромагніту. На каркас намотана в кілька шарів мідна ізольована дріт — обмотка електромагніту. Вона має разлічночісло витків і виготовляється з дроту різного діаметру, в залежності від призначення електромагніту.

Для запобігання ізоляції обмотки від механічних пошкоджень обмотку покривають одним або кількома шарами паперу або будь-яким іншим ізолюючим матеріалом. Початок і кінець обмотки виводять назовні і приєднують до вивідних клем, укріпленим на каркасі, або до гнучких провідників з наконечниками на кінцях.

Котушка електромагніта насаджена на сердечник з м’якого, відпаленого заліза або сплавів заліза з кремнієм, нікелем і т. Д. Таке залізо володіє найменшим залишковим. Сердечники найчастіше роблять складовими з тонких листів, ізольованих один від друга. Форми сердечників можуть бути різними, в залежності від призначення електромагніту.

Якщо по обмотці електромагніту пропустити електричний струм, то навколо обмотки утворюється магнітне поле, яке намагнічує сердечник. Так як сердечник зроблений з м’якого заліза, то він намагнітиться миттєво. Якщо потім вимкнути струм, то магнітні властивості сердечника також швидко зникнуть, і він перестане бути магнітом. Полюси електромагніту, як і соленоїда, визначаються за правилом правої руки. Якщо в обмотці електромагніту вим еніть, то відповідно до цього зміниться і полярність електромагніту.

Дія електромагніту подібна до дії постійного магніту. Однак між ними є велика різниця. Постійний магніт завжди має магнітні властивості, а електромагніт- тільки тоді, коли по його обмотці проходить електричний струм.

Крім того, сила тяжіння постійного магніту незмінна, так як незмінний магнітний потік постійного магніту. Сила ж тяжіння електромагніту не є величиною постійною. Один і той же електромагнітможет володіти різною силою тяжіння. Сила тяжіння всякого магніту залежить від величини його магнітного потоку.

З мулу тяжіння, а отже, і його магнітний потік залежать від величини струму, що проходить через обмотку цього електромагніту. Чим більше струм, тим більше сила тяжіння електромагніту, і, навпаки, чим менше струм в обмотці електромагніту, то з меншою силою він притягує до себе магнітні тіла.

Але для різних за своїм устроєм і розмірами електромагнітів сила їх тяжіння залежить не тільки від величини струму в обмотці. Якщо, наприклад, взяти два електромагніту однакового пристрої і розмірів, але один з невеликим числом витків обмотки, а інший — з набагато більшим, то неважко переконатися, що при одному і тому ж струмі сила тяжіння останнього буде набагато більше. Дійсно, чим більше число витків обмотки, тим більше при даному струмі створюється навколо цієї обмотки магнітне поле, так як воно складається з магнітних полів кожного витка. Значить, магнітний потік електромагніту, а отже, і сила його тяжіння будуть тим більше, чим більша кількість витків має обмотка.

Є ще одна причина, що впливає на величину магнітного потоку електромагніту. Це — якість його магнітного ланцюга. Магнітної ланцюгом називається шлях, по якому замикається магнітний потік. Магнітна ланцюг має певний магнітним опором. Магнітний опір залежить від магнітної проникності середовища, через яку проходить магнітний потік. Чим більше магнітна проникність цього середовища, тим менше її магнітне опір.

Так як магнітная проникність феромагнітних тіл (заліза, сталі) у багато разів більше магнітної проникності повітря, тому вигідніше робити електромагніти так, щоб їх магнітна ланцюг не містила в собі повітряних ділянок. Твір сили струму на число витків обмотки електромагніту називається магніторушійної силою. Магніторушійна сила вимірюється числом ампер-витків.

Наприклад, по обмотці електромагніту, що має 1200 витків, проходить струм силою 50 ма. М агнітодвіжущая сила такого електромагнітудорівнює 0,05 х 1200 \u003d 60 ампер-витків.

Дія магніторушійної сили аналогічно дії електрорушійної сили в електричного кола. Подібно до того як ЕРС є причиною виникнення електричного струму, магнитодвижущая сила створює магнітний потік в електромагніт. Точно так же, як в електричному ланцюзі зі збільшенням ЕРС збільшується струм в цінуй, так і в магнітному колі зі збільшенням магніторушійної сили збільшується магнітний потік.

Дія магнітного опору аналогічно дії електричного опору кола. Як зі збільшенням опору електричного кола зменшується струм, так і в магнітному колі збільшення магнітного опору викликає зменшення магнітного потоку.

Залежність магнітного потоку електромагніту від магніторушійної сили і його магнітного опору можна виразити формулою, аналогічною формулою закону Ома: магнитодвижущая сила \u003d (магнітний потік / магнітний опір)

Магнітний потік дорівнює магніторушійної силі, поділеній на магнітний опір.

Число витків обмотки і магнітне опір для кожного електромагніту є величина постійна. Тому магнітний потік даного електромагніту змінюється тільки зі зміною струму, що проходить по обмотці. Так як сила тяжіння електромагніту обумовлюється його магнітним потоком, то, щоб збільшити (або зменшити) силу тяжіння електромагніту, треба відповідно збільшити (або зменшити) струм в його обмотці.

поляризований електромагніт

Поляризований електромагніт є з’єднанням постійного магніту з електромагнітом. Він влаштований таким чином. До полюсів постійного магніту прикріплені так звані полюсні надставки з м’якого заліза. Кожна полюсна надставка служить сердечником електромагніта, на неї насаджується котушка з обмоткою. Обидві обмотки з’єднуються між собою послідовно.

Так як полюсні надставки безпосередньо приєднані до полюсів постійного магніту, то вони намагнічені і при відсутності струму в обмотках; при цьому сила тяжіння їх незмінна і обумовлюється магнітним потоком постійного магніту.

Дія поляризованого електромагніту полягає в тому, що при проходженні струму по його обмотках сила тяжіння його полюсів зростає або зменшується в залежності від величини і напрямку струму в обмотках. На цій властивості поляризованого електромагніту заснована дія та інших електротехнічних пристроїв.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо в магнітне поле помістити провідник так, щоб він був розташований перпендикулярно силовим лініям поля, і пропустити по цьому провіднику електричний струм, то провідник почне рухатися і буде виштовхувати з магнітного поля.

В результаті взаємодії магнітного поля з електричним струмом провідник починає рухатися, т. е. електрична енергія перетворюється в механічну.

Сила, з якою провідник виштовхується з магнітного поля, залежить від величини магнітного потоку магніту, сили струму в провіднику і довжини тієї частини провідника, яку перетинають силові лінії поля.Напрямок дії цієї сили, т. Е. Напрям руху провідника, залежить від напрямку струму в провіднику і визначається по правилом лівої руки.

Якщо тримати долоню лівої руки так, щоб в неї входили магнітні силові лінії поля, а витягнуті чотири пальці були звернені у напрямку струму в провіднику, то відігнутий великий палець вкаже напрям руху провідника. Застосовуючи це правило, треба пам’ятати, що силові лінії поля виходять з північного полюса магніту.

Електричний струм, що протікає по провіднику, створює навколо цього провідника магнітне поле (рис. 7.1). Напрямок виникає магнітного поля визначається напрямом струму.
Спосіб позначення напряму електричного струму в провіднику показаний на рис. 7.2: точку на рис. 7.2 (а) можна сприймати як вістря стрілки, що вказує напрямок струму до спостерігача, а хрестик — як хвіст стрілки, що вказує напрямок струму від спостерігача.
Магнітне поле, що виникає навколо провідника зі струмом, показано на рис. 7.3. Напрямок цього поля легко визначається за допомогою правила правого гвинта (або правило гвинта): якщо вістря гвинта поєднати з напрямком струму, то при його закручуванні напрямок обертання рукоятки буде співпадати з напрямом магнітного поля.

Мал. 7.1. Магнітне поле навколо провідника зі струмом.

Мал. 7.2. Позначення напрямку струму (а) до спостерігача і (б) від на-спостерігача.

Поле, створюване двома паралельними провідниками

1. Напрями струмів в провідниках збігаються. На рис. 7.4 (а) зображені два паралельних провідника, розташовані на деякій відстані один від одного, причому магнітне поле кожного провідника зображено окремо. У проміжку між провідниками створювані ними магнітні поля протилежні за напрямком і компенсують один одного. Результуюче магнітне поле показано на рис. 7.4 (б). Якщо через нити напрямок обох струмів на протилежне, то зміниться на протилежне і напрямок результуючого магнітного поля (рис. 7.4 (б)).

Мал. 7.4. Два провідника з однаковими напрямками струмів (а) і їх результуюча магнітне поле (6, в).

2. Напрями струмів в провідниках протилежні. На рис. 7.5 (а) показані магнітні поля для кожного провідника окремо. В цьому випадку в проміжку між провідниками їх поля підсумовуються і тут результуючий поле (рис. 7.5 (б)) максимально.

Мал. 7.5. Два провідника з протилежними напрямками струмів (а) і їх результуюча магнітне поле (б).

Мал. 7.6. Магнітне поле соленоїда.

Соленоїд — це циліндрична котушка, що складається з великої кількості витків дроту (рис. 7.6). Коли по витків соленоїда протікає струм, соленоїд поводиться як смуговий магніт з північним і південним полюсами. Створюване їм магнітне поло нічим не відрізняється від нуля постійного магніту. Магнітне поле всередині соленоїда можна посилити, намотавши котушку на магнітний сердечник зі сталі, заліза або друго¬го магнітного матеріалу. Напруженість (величина) магнітного поля соленоїда залежить також від сили пропускається електричного струму і числа витків.

електромагніт

Соленоїд можна використовувати в якості електромагніту, при цьому сердечник робиться з магнітомягкого матеріалу, наприклад ковкого заліза. Соленоїд поводиться як магніт тільки в тому випадку, коли через котушку протікає електричний струм. Електромагніти застосовуються в електричних дзвінках і реле.

Провідник в магнітному полі

На рис. 7.7 зображений провідник з струмом, поміщений в магнітне поле. Видно, що магнітне поле цього провідника складається з магнітним полем постійного магніту в зоні вище провідника і віднімається в зоні нижче провідника. Таким чином, більш сильне магнітне поле знаходиться вище провідника, а більш слабке — нижче (рис. 7.8).
Якщо змінити напрямок струму в провіднику на зворотне, то форма магнітного поля залишиться колишньою, але його величина буде більше під провідником.

Магнітне поле, струм і рух

Якщо провідник зі струмом помістити в магнітне поле, то на нього буде діяти сила, яка намагається пересунути провідник з області більш сильного поля в область слабшого, як показано на рис. 7.8. Напрямок цієї сили залежить від напрямку струму, а також від напрямку магнітного нуля.

Мал. 7.7. Провідник зі струмом в магнітному полі.

Мал. 7.8. результуюче поле

Величина сили, що діє на провідник зі струмом, визначається як величиною магнітного поля, так і силою гику, що протікає через цей провідник.
Рух провідника, поміщеного в магнітне поле, при пропущенні через нього струму називається принципом двигуна. На цьому принципі заснована робота електродвигунів, магнітоелектричних вимірювальних приладів з рухомою котушкою і інших пристроїв. Якщо провід ник переміщати в магнітному полі, в ньому генерується струм. Це явище називається принципом генератора. На цьому принципі заснована робота генераторів постійного і змінного струму.

Дотепер розглядалося магнітне поле, пов’язане тільки з постійним електричним струмом. У цьому випадку напрямок магнітного поля незмінно і визначається напрямом постійного дока. При протіканні змінного струму створюється перемінне магнітне поле. Якщо окрему котушку помістити в це змінне поле, то в ній буде індукувати (наводитися) ЕРС (напруга). Або якщо дві окремі котушки розташувати в безпосередній близькості один до одного, як показано на рис. 7.9. і докласти змінну напругу до однієї обмотці (W1), то між висновками другої обмотки (W2) буде виникати нове змінну напругу (індукована ЕРС). Це принцип роботи трансформатора.

Мал. 7.9. Индуцированная ЕРС.

У цьому відео розповідається про поняття магнетизму і електромагнетизму:

Вчені отримали «чудове» зображення Юпітера

• Джонатан Амос
• Науковий кореспондент ВВС

8 травня 2020

Автор фото, Gemini Observatory/M.H.Wong et al

Підпис до фото,

Потрібно зробити сотні знімків, щоб отримати таке зображення Юпітера в інфрачервоному спектрі

Астрономи створили чудове нове зображення Юпітера, простеживши яскраві ділянки тепла, що ховаються під вершинами хмар газового гіганта.

Фотографію зробив в інфрачервоному спектрі телескоп Gemini North на Гаваях. Це одне з найчіткіших зображень планети, яке колись робили з Землі.

Для досягнення високої роздільної здатності зображення вчені застосували методику під назвою «вдалі зображення», яка видаляє ефект розмитості від перегляду через бурхливу ​​атмосферу Землі.

Цей метод передбачає отримання декількох знімків цілі та збереження лише тих сегментів зображення, де цей вплив бурхливої атмосфери перебуває на мінімальному рівні.

Коли всі «вдалі кадри» зібрані в мозаїку, з’являється чіткість, що виходить за рамки лише одного знімку.

Інфрачервоне світло має більшу довжину хвилі, ніж більш звичне видиме світло. Воно використовується для того, щоб робити зображення через туманність і тонкі хмари на вершині атмосфери Юпітера, щоб дати вченим можливість краще проаналізувати, як функціонує ця планета.

Дослідники хочуть краще зрозуміти, що спричиняє та підтримує метеорологічну систему газового гіганта, і зокрема великі бурі, які можуть вирувати десятиріччями і навіть сторіччями.

Дослідження, яке створило це інфрачервоне зображення, провели під керівництвом з Каліфорнійського університету в Берклі. Це було частиною спільної програми спостережень за участю телескопу Габбл та космічного апарату «Джуно», який наразі обертається навколо Юпітера.

Факти про Юпітер

• Юпітер має діаметр в 11 раз більший за діаметр Землі, він також у понад 300 разів масивніший
• Юпітеру потрібно 12 земних років, щоб пройти по своїй орбіті навколо Сонця; «день» триває 10 годин
• За складом він нагадує зірку; в основному складається з водню та гелію
• Під тиском водень набуває стану, подібного до металу
• Цей «металічний водень» може бути джерелом магнітного поля
• Більшість видимих вершин хмар містять аміак та сірководень
• Велика Червона пляма — це гігантський вихор, розмір якого перевищує Землю

Автор фото, NASA/ESA/A.Simon

Підпис до фото,

Знімок Юпітера від телескопу Габбл

Фізика

§ 40 — ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛЕ Вивчені електричні і магнітні явища переконують в існу­ванні між ними глибокого взаємного зв’язку. Будь-який рух заряджених частинок — електронний струм в металах чи йонний в електролітах, упорядковане переміщення «дірок» у напівпровідниках, електронний промінь у вакуумі, посту­пальний рух зарядженого тіла тощо — завжди є джерелом магнітного поля. Якщо струм постійний, постійне й магнітне поле (вектор магнітної індукції не змінюється ні за модулем, ні за напрямом). Явище електромагнітної індукції переконливо доводить, що змінне магнітне поле породжує в просторі вихрове елек­тричне поле. У свою чергу, змінне електричне поле породжує змінне магнітне поле. Таким чином, електричне і магнітне поля не існують по­одинці, незалежно одне від одного. Не може існувати змінне магнітне поле, щоб одночасно у просторі не виникло змінне електричне поле. І навпаки, змінне електричне поле не може існувати без магнітного. Аналіз різноманітних дослідів з електричним і магнітним полями підтверджує висновок, що [поодинці ці поля не існу­ють. Існує лише їх_ єдність — електромагнітне поле. Його не можна знищити переходом у жодну систему відліку. Воно існує реально, тобто незалежно від наших знань про нього. Залежно від того, в якій системі відліку вивчаються електро: магнітні процеси, виявляються ті чи інші сторони єдиного цілого — електромагнітного поля. Електричне й магнітне по­ля є окремими випадками електромагнітного поля, а не його складовими частинами. Електромагнітне поле — одне з пер­винних фундаментальних понять, а тому його не можна розділити на дрібніші поняття — складові частини. § 41 —ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ І ШВИДКІСТЬ ЇХ ПОШИРЕННЯ Взаємозв’язок електричного і магнітного полів обумов­лює поширення електромагнітного поля в просторі. Уявимо

Магнитное склонение, модели, данные и услуги

— История ESRI, карта

Изучение геомагнетизма — одна из старейших геофизических наук.Геомагнитные поля наблюдались и использовались с древних времен. Современные способы использования геомагнитных данных включают навигацию и разведку полезных ископаемых. NCEI разрабатывает и распространяет модели геомагнитного поля и ведет архивы геомагнитных данных для дальнейшего понимания земного магнетизма и среды Солнце-Земля. NOAA обновило магнитные калькуляторы, в том числе Калькулятор улучшенной магнитной модели, привлекательный мобильное приложение компаса и инструмент поиска местоположения ESRI. URL-адреса калькулятора изменены, однако скрипты API обновлять не нужно. — Сюжетная карта ESRI

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли похоже на что из стержневого магнита наклонен на 11 градусов от ось вращения Земля.Эта проблема с этой картинкой заключается в том, что температура Кюри железо около 770 С. Ядро Земли горячее, чем это, и, следовательно, не магнитный. Так как же Земля получила свое магнитное поле?

Магнитные поля окружают электрические токи, поэтому мы предполагаем, что циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля. Токовая петля дает поле, подобное земному. Величина магнитного поля, измеренная на поверхности Земли, составляет около половины Гаусса и падает в сторону Земли в северном полушарии.Величина колеблется по поверхности Земли в пределах от 0,3 до 0,6 Гаусса.

Магнитное поле Земли объясняется динамо-эффектом циркулирующего электрического тока, но оно не является постоянным по направлению. Образцы горных пород разного возраста в одинаковых местах имеют разные направления постоянной намагниченности. Сообщалось о 171 инверсии магнитного поля за последние 71 миллион лет.

Хотя детали динамо-эффекта подробно не известны, вращение Земли играет роль в генерировании токов, которые, как предполагается, являются источником магнитного поля. Маринер 2 обнаружил, что Венера не имеет такого магнитного поля, хотя содержание железа в ее ядре должно быть таким же, как и на Земле. Период вращения Венеры в 243 земных дня слишком медленный, чтобы вызвать эффект динамо.

Взаимодействие магнитного поля Земли с частицами солнечного ветра создает условия для явлений полярных сияний вблизи полюсов.

Северный полюс стрелки компаса — это северный магнитный полюс. Его привлекает географический Северный полюс, который является южным магнитным полюсом (притягиваются противоположные магнитные полюса).

ЗАЛИШКИ ПАЛЕОФЛОРИ В БРЕКЧІЯХ ФОРМАЦІЇ ОНАПІНГ, ІМПАКТНА СТРУКТУРА САДБЕРІ, ОНТАРІО, КАНАДА

Аддисон У.Геология, т. 33. С. 193–196. DOI: 10.1130 / G21048.1.

Эймс Д.Э., Голайти Дж. П., Лайтфут П. С., Гиббинс Х. Л., 2002. Состав витриков в формации Онапинг и их связь с магматическим комплексом Садбери, структура Садбери. Экономическая геология, т. 97, с. 1541–1562.

Эймс Д.Э., Джонассон И.Р., Гибсон Х.Л., Поуп К.О., 2006. Гидротермальная система, вызванная ударами — Ограничения со стороны большого палеопротерозойского кратера Садбери, Канада. В кн .: Биологические процессы, связанные с ударными событиями.Исследования воздействия. Кокелл К., Гилмор И., Кёберл С. (Редакторы). Берлин-Гейдельберг: Springer-Verlag, стр. 55—100.

Аверманн М., 1994. Происхождение полимикта, аллохтонных брекчий формации Онапинг, структура Садбери, Онтарио, Канада. В: Столкновение с крупными метеоритами и эволюция планет. Дресслер Б.О., Грив Р.А.Ф., Шарптон В.Л. (Ред.). GSA. Специальная бумага, т. 293. Боулдер, Колорадо: Геологическая служба Америки, стр. 265–274.

Аврамик С.М., Баргхорн Э.С., 1977. Микробиота Ганфлинта. Докембрийские исследования, т. 5. С. 121–142.

Билс Ф.В., Лозей Г.П., 1975. Отложения бассейна Садбери и теория происхождения структуры Садбути в результате воздействия метеоритов. Канадский журнал наук о Земле, т. 12. С. 629—635.

Becker L., Bada J.L., Winans R.E., Bunch T.E., French B.M., 1994. Фуллерены в ударной структуре Садбери возрастом 1,85 миллиарда лет. Наука, т. 265. С. 642–645.

Банч Т.Д., Беккер Л., Де Марэ Д., Тарп А., Шульц П.Х., Вольбах В., Главин Д.П., Бринтон К.Л., Бузек П.Р., Данбар Р.Б., Муччароне Д., 1999. Углеродистые вещества в породах Садбери Бассейн, Онтарио, Канада. В: Столкновение с крупными метеоритами и эволюция планет II. Дресслер Б.О., Шарптон В.Л. (Ред.). Специальный доклад Геологического общества Америки, т. 339. Боулдер, Колорадо: Геологическое общество Америки, стр. 331-343.

Пушка W.Ф., Шульц К.Дж., Хортон Дж.В. Jr., Kring D.A., 2010. Ударный слой Садбери в палеопротерозойских хребтах железа на севере Мичигана, США. Бюллетень Геологического общества Америки, т. 132. С. 50–75. DOI: 10.1130 / B26517.17.1.

Катастрофические события и массовое вымирание: воздействия и дальнейшие действия, 2002. Специальный доклад Геологического общества Америки, том. 356, 731 с.

Corfu F., Lightfoot P.C., 1997. U-Pb геохронология среды подслоя, магматический комплекс Садбери, Онтарио.Экономическая геология, т. 91. С. 1263—1269.

Дикин А. П., Артан М. А., Крокет Дж. Х., 1996. Изотопные свидетельства различных коровых источников руд Северного и Южного хребтов, магматического комплекса Садбери. Geochimica et Cosmochimica Acta, т. 60, с. 1605–1613.

Дресслер Б.О., Шарптон В.Л., 1999. Структура Садбери, 1997 год: постоянная загадка. В: Падения крупных метеоритов и планетарная эволюция II. Дресслер Б.О., Шарптон В.Л. (Ред.). Специальный доклад Геологического общества Америки, т.339. Боулдер, Колорадо: Геологическое общество Америки, стр. 299–304.

French B.M., 1967. Структура Садбери, Онтарио: некоторые петрографические свидетельства происхождения от удара метеорита. Наука, т. 156. С. 1094—1098.

French, B.M., 1968. Структура Садбери, Онтарио: некоторые петрографические свидетельства происхождения от удара метеорита. В кн .: Ударный метаморфизм природных материалов. Французский Б.М., Короткий Н.М. (Ред.). Балтимор, Мэриленд, Mono Book Corp., стр. 383-412.

Грив Р.А.Ф., Эймс Д., Морган Дж. В., Артемьева Н., 2010. Эволюция формации Онапинг на ударной структуре Садбери. Метеоритика и планетология, т. 46. ​​С. 759—782.

Gulick, SPS, Barton, PJ, Christeson, GL, Morgan, JV, McDonald, M., Mendoza-Cervantes, K., Pearson, ZF, Surendra, A., Urrutia-Fucugauchi, J., Vermeesch, PM, Warner , MR, 2008. Важность структуры земной коры до удара для асимметрии ударного кратера Чиксулуб. Природа Геонауки, т.1 (2), стр.131–135.

Гулик С., Морган Дж., Меллетт К.Л. и Экспедиция 364 ученых, 2017. Предварительный отчет экспедиции 364: Чиксулуб: Бурение ударного кратера K-Pg. Международная программа открытия океана. http://dx.doi.org/10.14379/iodp.pr.364.2017.

Гуров Е.П., Пермяков В.В., Кёберл С., 2019. Реликвии палеофлоры в породах ударного расплава кратера Эльгыгытгын (Чукотка, Россия). Метеоритика и планетология, т. 54, стр.2532—2540.

Гуров Е.П., Френч Б.М., Пермяков В.В., 2020. Богатые углеродом микрофоссилии, сохранившиеся в протерозойских кратерных брекчиях ударной структуры Садбери, Канада. Метеоритика и планетарные науки, том 55, стр. 2727-2740. DOI: 10.1111 / maps.13601.

Хан Т.М., Руннегар Б., 1992. Мегаскопические эукариотические водоросли из железной формации Негауни возрастом 2,1 миллиарда лет, Мичиган. Наука, т. 257. С. 232—235.

Харрис Р.С., Шульц П.Х., 2007. Ударный янтарь, попкорн и патология: биология ударных брекчий плавления и последствия для астробиологии. 38-я лунная и планетарная конференция, Хьюстон, Техас, аннотация № 2306, CD-ROM.

Heymann D., Dressler BO, Knell J., Thiemens MH, Buseck PB, Dunbar RB, Mucciarone D., 1999. Происхождение углеродистого вещества, фуллеренов и элементарной серы в породах группы Уайтуотер, ударная структура Садбери, Онтарио , Канада. В: Столкновение с крупными метеоритами и эволюция планет II.Дресслер Б.О., Шарптон В.Л. (Ред.). Боулдер, Колорадо. GSA. Специальная бумага, т. 339. С. 345–360.

Hofmann H.J., Chen J., 1981. Углеродистые мега-ископаемые из докембрия (1800 млн лет назад) около Цзисянь, Северный Китай. Канадский журнал наук о Земле, т. 18. С. 443–447.

Ховард К.Т., Бейли М.Д., Берхану Д., Блэнд П.А., Кресси Г., Ховард Л.Е., Джейнс К., Мэтьюман Р., Мортинс З., Сефтон М.А., Столожан В., Вершовский С., 2013. Сохранение биомассы при ударном выбросе расплава.Природа Геонауки, т. 6. С. 1018–1022.

Knoll. А.Х., 2014. Ранняя эволюция эукариот: геологические перспективы. Наука, т. 256. С. 622—627.

Krogh T.E., Davis D.W., Corfu F., 1984. Точный возраст U-Pb циркона и бадделеита в районе Садбери. В кн .: Геология и рудные месторождения структуры Садбери. Пай Э.Г., Налдретт А.Дж., Гиблин П.Е. (Ред.). Онтарио: Специальная геологическая служба, т. 1. С. 431—436.

Кумар С., 2016. Мега ископаемые из бассейна Виндхьяна, Центральная Индия: обзор. Журнал палеонтологического общества Индии, вып. 61. С. 273–286.

Лин Ю., Эль Гореси А., Ху С., Чжан Дж., Жиллет П., Сюй Ю., Хао Дж., Мияхара М., Оуян З., Охтани Э., Сюй Л., Ян В., Фэн L., 2014. NanoSIMS-анализ органического углерода из марсианского метеорита Тиссинт: свидетельства существования в прошлом подземных органических флюидов на Марсе. Метеоритика и планетология, т. 49, стр.2201—2218.

MacKay DS, Gibson EK Ir., Thomas-Kepta KL, Vali H., Romanel CS, Clemett SJ, Chiller XD, Malcheling CR, Zare RN, 1996. Поиск прошлой жизни на Марсе: возможная реликтовая биогенная активность в марсианском метеорите ALH84001 . Science, 16 августа, т. 273 (5277), стр. 924–930.

Масайтис В.Л., Шафрановский Г.И., Грив Р.А.Ф., Лангенхорст Ф., Передери В.В., Террио А.М., Балмасов Э.Л., Федорова И.Г., 1999. Импактные алмазы в сувитовых брекчиях черной пачки формации Онэпинг, структура Садбери, Онтарио.В: Столкновение с крупными метеоритами и эволюция планет II. Дресслер Б.О., Шарптон В.Л. (Ред.). Боулдер, Колорадо. GSA. Специальная бумага, т. 339. С. 317–321.

Морган Дж., Уорнер М., Рабочая группа Чиксулуб, Бриттан Дж., Баффлер Р., Кармарго А., Кристенсон Г., Дентон П., Хильдебранд А., Хоббс Р., Макинтайр Х., Маккензи Г., Магуайр П., Марин Л., Накамура Ю., Пилкингтон М., Шарптон В., Снайдер Д., Суарес Г., Трехо А., 1999. Размер и структура ударного кратера Чиксулуб.Природа, т. 390. С. 472—476.

Моссман Д., Эйгендорф Г., Тоярич Д., Готье-Лафай Ф., Гухерт К.Д., Меленжик В. и Фэрроуз С.Е.Г., 2003. Тестирование фуллеренов в гологических материалах: углеродистые вещества Окло, карельские шунгиты, черный туф Садбери. Геология, т. 31. С. 255—258.

Мьюир Т.Л., Передери В.В., 1984. Формация Онапинг. В кн .: Геология и рудные месторождения структуры Садбери. Пай Э.Г., Налдретт А.Дж., Гиблин П.Е. (Ред.). Торонто, Онтарио: Специальная геологическая служба, т. 1. С. 139—210.

Мунгалл Дж. Э., Эймс Д. Э., Хэнли Дж. Дж., 2004. Геохимические данные по структуре Садбери для перераспределения земной коры в результате воздействия крупных болидов. Природа, т. 429. С. 546–548.

Налдретт А.Дж., 1999. Резюме: Развитие идей в геологии Садбери, 1992–1998. В: Столкновение с крупными метеоритами и эволюция планет II. Дресслер Б.О., Шарптон В.Л. (Ред.). Боулдер, Колорадо. GSA.Специальная бумага, т. 339. С. 431–442.

Паттерсон Д.И., 1999. Разнообразие эукариотов. Американский натуралист, т. 154, стр. S96-S124.

Передери В.В., 1972. Химия флюидных стекол и тел расплава в формации Онапинг. В: Новые разработки в геологии Садбери. Гай-Брэй Дж. (Ред.). Торонто, Канада. Специальная статья Геологической ассоциации Канады, т. 10. С. 49–59.

Передери В.В., Моррисон Г.Г., 1984. Обсуждение происхождения структуры Садбери.В кн .: Геология и рудные месторождения структуры Садбери. Пай Э.Г., Налдретт А.Дж., Гиблин П.Е. (Ред.). Торонто, Канада, Онтарио: Специальный доклад геологической службы, т. 1. С. 491—511.

Пирси П., Шнайдер Д.А., Холм Д.К., 2007. Геохронология протерозойского метаморфизма в деформированной Южной провинции, северный регион озера Гурон, Канада. Докембрийские исследования, т. 157. С. 127–143.

Pye E.G., Naldrett A.J., Giblin P.E. (Ред.), 1984. Геология и рудные месторождения структуры Садбери.Торонто, Канада, Онтарио: Специальный доклад геологической службы, т. 1, 603 с.

Рампино М.Р., Хаггерети Б.М., 1996. Кризисы воздействия и массовые вымирания: рабочая гипотеза. В: Мелово-третичное событие и другие катастрофы в истории Земли. Специальный доклад Геологического общества Америки, т. 307. С. 11–30.

Рампино, М.Р., Калдейра, К., Прокоф, А., 2019. Что вызывает массовые вымирания? Столкновения крупных астероидов / комет, паводковый базальтовый вулканизм и аноксия океана — корреляции и циклы.Специальный доклад Геологического общества Америки, т. 542, стр. 271-302.

Робертсон, Д.С., Льюис, В.М., Шихан, П.М., Тун, О.Б., 2013. Вымирание K-Pg: переоценка гипотезы теплового пожара. Журнал геофизических исследований, т. 118. С. 329–336.

Rousell D.H., Brown G.H. (Редакторы), 2009. Полевой справочник по геологии структуры Садбери. Онтарио: Геологическая служба, Открытый отчет 6243, 199 стр.

Шидловский М., 1987. Применение стабильных изотопов углерода в ранней биохимической эволюции на Земле. Ежегодный обзор наук о Земле и самолетостроении, т. 15. С. 47–72.

Шульте, П., Алегрет, Л., Аренильяс, И., Арц, JA, Бартон, П.Дж., Браун, П.Р., Бралоуэр, Т.Дж., Кристесон, Г.Л., Клэйс, П.Кокелл, К.С., Коллинз, GS, Deutsch A ., Голдин Т.Дж., Гото К., Грахалес-Нишимура Дж.М., Грив RAF, Гулик С.П.С., Джонсон К.П., Кисслинг В., Кёберл К., Кринг Д.А., Маклауд К.Г., Мацуи Т., Мелош Дж., Монтанари А., Морган Дж., Нил С. Р., Николс Д. Дж. Norris RD, Pierazzo E., Ravizza G., Reboleddo-Vieyra M., Reimold WU, Rodin E., Salge T., SpeijerR.P., Sweet AR, Urrutia-Fucugauchi L., Vaida V., Whalen MT, Willumsen PS, 2010. Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогена. Наука, т. 327. С. 1214–1218.

Шульц П.Х., Харрис Р.С., Клемет С.Дж., Томас-Кепрта К., Зарате М., 2014. Сохраненная флора и органика в брекчиях ударного расплава.Геология, т. 42, стр. 515-518. DOI: 10.1130 / G35343.1.

Schultz T., Povinec PP, Ferriere L., Jull AJT, Kovacik A., Sykora I., Tusch J., Münker C., Topa D., Koeberl C., 2020. История метеорита Тиссинт с его кристаллизация на Марсе и его экспозиция в космосе: новые геохимические, изотопные и космогенные данные о нуклидах. Метеоритика и планетарные науки, т. 55, стр. 294-311.

Шарма М., Сингх В.К., 2019. Огромные углеродистые остатки из протерозойских бассейнов Индии.В кн .: Геологическая эволюция докембрийской Индийской Щиты. М.Е.А. Мондаль (Ред.). Серия Общества ученых-геологов. Springer International Publishing AG, часть Springer Nature, стр. 725-749. doi.org/10.1007/978-3-319-89698-4-27.

Шнюков Е.Ф., Коболев В.П., Кузнецов А.С., Емельянов В.А., Иноземцев А.В., 2010. Проблема сапропелей Черного моря. Кафедра морской геологии и рудоотложения. Кафедра морской геологии и рудоотложения, Киев, Национальная академия наук Украины.140 с. (на русском).

Szabo E., Halls H.C., 2006. Деформация структуры Садбери: палеомагнитные свидетельства из брекчии Садбери. Докембрийские исследования, т. 150. С. 27–48.

Сяо С., Донг Л., 2006. К морфологии и экологической истории протерозойских макроводорослей. Разделы геобиологии, т. 27. С. 57—90.

Физики могут сделать «невозможное»: создавать и уничтожать магнитные поля издалека

Ученые придумали способ создавать и уничтожать магнитные поля издалека.

Метод включает пропускание электрического тока через специальное расположение проводов для создания магнитного поля , которое выглядит так, как будто оно исходит из другого источника. У этой иллюзии есть реальные применения: представьте себе лекарство от рака, которое может быть доставлено прямо в опухоль глубоко в теле с помощью капсул, сделанных из магнитных наночастиц. Невозможно воткнуть магнит в опухоль, чтобы направлять наночастицы в их путешествие, но если бы вы могли создать магнитное поле извне тела, которое сосредоточено прямо на этой опухоли, вы могли бы доставить лекарство без инвазивной процедуры.

Сила магнитного поля уменьшается с расстоянием от магнита, и доказанная в 1842 году теорема Ирншоу гласит, что невозможно создать точку максимальной напряженности магнитного поля в пустом пространстве.

«Если у вас не может быть максимумов магнитного поля в пустом пространстве, это означает, что вы не можете создать поле магнитного источника удаленно, не поместив реальный [магнитный] источник в заданном месте», — сказала Роза Мах-Батлль, физик. в Центре биомолекулярных нанотехнологий Istituto Italiano Di Tecnologia в Италии, который руководил новым исследованием.

Связано: 9 интересных фактов о магнитах

Создание гипотетической реальности

Мах-Батль и ее коллеги, однако, думали, что они могут решить эту проблему. Они были вдохновлены работой в области оптики, в которой используются специально разработанные материалы, известные как метаматериалы (обладающие свойствами, не обнаруживаемыми ни в одном естественном материале), чтобы обойти ограничения на разрешение, устанавливаемые длиной волны света. Точно так же, думали они, гипотетические магнитные материалы могут сделать невозможное в мире магнитных полей.

Исследователи представили материал с магнитной проницаемостью отрицательной 1. Магнитная проницаемость материала показывает, насколько этот материал увеличивает или уменьшает магнитное поле при воздействии этого поля. В материале с магнитной проницаемостью отрицательной 1 направление магнетизма , индуцированного внутри материала , будет противоположным направлению начального магнитного поля.

Конечно, новый метод создания магнитных полей, основанный на несуществующих материалах, не был бы особенно полезным.Но даже если этого гипотетического материала с отрицательной проницаемостью не существует, физики могут создать своего рода временный «материал» из электрического тока, проходящего через определенное расположение проводов. Это потому, что ток индуцирует магнетизм и наоборот, что является следствием уравнений электромагнетизма Максвелла.

Связано: Магнитные поля размером с черную дыру могут быть созданы на Земле, говорится в исследовании

«В конце концов, мы не используем никаких материалов, мы используем точное расположение токов, которое можно рассматривать как активный метаматериал », — сказал Мах-Батль Live Science.

Чтобы создать поле на расстоянии, Мах-Батль и ее команда создали полый цилиндр, состоящий примерно из 20 проводов, окружающих один длинный внутренний провод. Когда ток проходит по этим проводам, он создает магнитное поле, которое выглядит так, как если бы длинный внутренний провод находился вне устройства. Это электромагнитный эквивалент голоса чревовещателя; источник поля на самом деле не находится вне устройства, но само поле неотличимо от поля, которое возникло бы, если бы источник находился вне устройства.

«Мы создаем иллюзию наличия этого источника на расстоянии», — сказал Мах-Батль. Исследователи опубликовали свои результаты 23 октября в журнале Physical Review Letters

Биомедицинские приложения

Есть еще вопросы о том, насколько хорошо этот метод будет работать в реальных приложениях. Одна из особенностей системы заключается в том, что между проволочным цилиндром и удаленным полем существует область очень сильных магнитных полей. По словам Маха-Батля, этот регион может помешать некоторым приложениям исследования, хотя будет ли это проблематичным или нет, вероятно, зависит от того, что вы пытаетесь сделать с полем.

Возможные применения помимо доставки лекарств включают подавление магнитных полей издалека, метод, который может быть полезен в квантовых вычислениях для уменьшения «шума» от внешних полей, которые могут мешать измерениям. Еще одно применение может заключаться в улучшении транскраниальной магнитной стимуляции, при которой используются магниты для стимуляции нейронов мозга для лечения депрессии . Возможность управлять магнитными полями на расстоянии может улучшить нацеливание транскраниальной магнитной стимуляции, чтобы врачи могли лучше сосредоточиться на определенных областях человеческого мозга .

Далее исследователи надеются создать конфигурацию проводов, которая позволит создавать трехмерные магнитные поля издалека.

Первоначально опубликовано на Live Science.

.