Site Loader
Posted on 12.10.1978

Содержание

Источник магнитного поля является проводник с током

Рис. 6. Круговой виток с током

В целом, магнитное поле такого проводника достаточно сложное, однако для центра витка нахождение модуля вектора магнитной индукции не представляет проблем:

— относительная магнитная проницаемость среды,
  • — сила тока, текущего по проводнику,
  • — расстояние от центра проводника до точки наблюдения.

    • Немного о

    — относительной магнитной проницаемости среды. Это параметр, который описывает насколько сама среда воспринимает магнитное поле источника. В целом, это табличная величина.

    Правило буравчика для кругового тока: обнимаем правой рукой провод, большой отогнутый палец правой руки направляем по току, тогда загнутые 4 пальца будут указывать направление вектора магнитной индукции.

    Важно: для наших систем можно запомнить, что прямолинейный ток создаёт круговое магнитное поле (рис.5), а круговой ток создаёт прямолинейное магнитное поле (рис.6).

    Вывод: для поиска модуля вектора магнитной индукции достаточно проанализировать систему в задаче и описать её через модель бесконечного прямолинейного или кругового проводника с током.

    Источник

    Магнитное поле тока, магнитный ток.

    Магнитное поле тока представляет собой силовое поле, воздействующее на электрические заряды и на тела, находящиеся в движении и имеющие магнитный момент, вне зависимости от состояния их движения. Магнитное поле является частью электромагнитного поля.

    Ток заряженных частиц либо магнитные моменты электронов в атомах создают магнитное поле. Также, магнитное поле возникает в результате определенных временных изменений электрического поля.

    Вектор индукции магнитного поля В представляет собой главную силовую характеристику магнитного поля. В математике В = В (X,Y,Z) определяется как векторное поле. Это понятие служит для определения и конкретизации физического магнитного поля. В науке зачастую вектор магнитной индукции попросту, для краткости, именуется магнитным полем. Очевидно, что такое применение допускает некоторую вольную трактовку этого понятия.

    Ещё одной характеристикой магнитного поля тока есть векторные потенциал.

    В научной литературе часто можно встретить, что в качестве главной характеристики магнитного поля, в условиях отсутствия магнитной среды (вакууме), рассматривается вектор напряжённости магнитного поля. Формально, такая ситуация вполне приемлема, поскольку в вакууме вектор напряженности магнитного поля H и вектор магнитной индукции B совпадают. В тоже время, вектор напряженности магнитного поля в магнитной среде не наполнен тем же физическим смыслом, и является второстепенной величиной. Исходя из этого при формальной равенства этих подходов для вакуума, систематическая точка зрения рассматривает вектор магнитной индукции основной характеристикой магнитного поля тока.

    Магнитное поле, безусловно, представляет собой особенный вид материи. С помощью этой материи происходит взаимодействие между обладающими магнитным моментом и движущимися заряженными частицами либо телами.

    Специальная теория относительности рассматривает магнитные поля как следствие существования самих электрических полей.

    В совокупности магнитное и электрическое поля формируют электромагнитное поле. Проявлениями электромагнитного поля является свет и электромагнитные волны.

    Квантовая теория магнитного поля рассматривает магнитное взаимодействие как отдельный случай электромагнитного взаимодействия. Он переносится безмассовым бозоном. Бозон представляет собой фотон — частицу, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля.

    Порождается магнитное поле либо током заряженных частиц, либо трансформирующимся во временном пространстве электрическим полем, либо собственными магнитными моментами частиц. Магнитные моменты частиц для однообразного восприятия формально сводятся к электрическим токам.

    Вычисление значения магнитного поля.

    Простые случаи позволяют вычислить значения магнитного поля проводника с током по закону Био-Савара-Лапласа, либо при помощи теоремы о циркуляции. Таким же образом может быть найдено значение магнитного поля и для тока, произвольно распределённого в объёме или пространстве. Очевидно, эти законы применимы для постоянных либо относительно медленно изменяющихся магнитных и электрических полей. То есть, в случаях наличия магнитостатики. Более сложные случаи требуют вычисления значения магнитного поля тока согласно уравнений Максвелла.

    Проявление наличия магнитного поля.

    Основным проявлением магнитного поля является влияние на магнитные моменты частиц и тел, на заряженные частицы находящиеся в движении. Силой Лоренца называется сила, которая воздействует на электрически заряженную частицу, которая движется в магнитном поле. Эта сила имеет постоянно выраженную перпендикулярную направленность к векторам v и B. Она также имеет пропорциональное значение заряду частицы q, составляющей скорости v, осуществляющейся перпендикулярно направлению вектора магнитного поля B, и величине, которая выражает индукцию магнитного поля B. Сила Лоренца согласно Международной системе единиц имеет такое выражение: F = q [v, B], в системе единиц СГС: F = q / c [v, B]

    Векторное произведение отображено квадратными скобками.

    В результате влияния силы Лоренца на движущиеся по проводнику заряженные частицы, магнитное поле и может осуществлять воздействие на проводник с током. Силой Ампера является сила, действующая на проводник с током. Составляющими этой силы считаются силы, воздействующие на отдельные заряды, которые движутся внутри проводника.

    Явление взаимодействия двух магнитов.

    Явление магнитного поля, которое мы можем встретить в повседневной жизни, получило название взаимодействие двух магнитов. Оно выражается в отталкивании друг от друга одинаковых полюсов и притяжении противоположных полюсов. С формальной точки зрения описать взаимодействия между двумя магнитами как взаимодействие двух монополей, является достаточно полезной, реализуемой и удобной идеей. В то же время, детальный анализ свидетельствует, что в действительности это не совсем верное описание явления. Основным вопросом, остающимся без ответа в рамках такой модели, является, почему монополя не могут быть разделены. Собственно, экспериментально доказано, что любое изолированное тело не имеет магнитный заряд. Также эту модель невозможно применить к магнитному полю, созданному макроскопическим током.

    С нашей точки зрения, правильно считать, что сила, действующая на магнитный диполь, находящийся в неоднородном поле, стремится развернуть его таким образом, чтобы магнитный момент диполя имел одинаковое с магнитным полем направление. Однако нет магнитов, которые подвержены воздействию суммарной силы со стороны однородного магнитного поля тока. Сила, которая действует на магнитный диполь с магнитным моментом m выражается следующей формулой:

    .

    Действующая на магнит сила со стороны неоднородного магнитного поля, выражается суммой всех сил, которые определяются данной формулой, и воздействующих на элементарные диполи, которые составляют магнит.

    Электромагнитная индукция.

    В случае изменения во времени потока вектора магнитной индукции через замкнутый контур, в этом контуре формируется ЭДС электромагнитной индукции. Если контур неподвижен, она порождается вихревым электрическим полем, которое возникает в результате изменения магнитного поля со временем. Когда магнитное поле не изменяется со временем и нет изменений потока из-за движения контура-проводника, то ЭДС порождается силой Лоренца.

    Источник

    Магнитное поле

    Магнитное поле играет очень большую роль в электротехнике и электронике. Без магнитного поля не функционировали бы герконы, электромагнитные реле, соленоиды, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, двигатели, динамики, генераторы электрической энергии да и вообще много чего.

    Природа магнетизма

    Согласно одной из легенд, когда-то давным-давно жил в Греции пастух по имени Магнес. И вот шел он как-то со своим стадом овец, присел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, стал притягиваться к этому камню. С тех пор стали называть этот камень магнетит в честь Магнеса. Этот камень представляет из себя оксид железа.

    Если такой камень положить на деревянную доску на воду или подвесить на нитке, то он всегда выстраивался в определенном положении. Один его конец всегда показывал на СЕВЕР, а другой – на ЮГ.

    Этим свойством камня пользовались древние цивилизации. Поэтому, это был своего рода первый компас. Потом уже стали обтачивать такой камень и делать из разные фигурки. Например, так выглядел китайский древний компас, ложка которого была сделана из того самого магнетита. Ручка у этой ложки всегда показывала на ЮГ.

    Ну а далее дело шло за практичностью и маленькими габаритами. Из магнетита вытачивали маленькие стрелки, которые подвешивали на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые малогабаритные компасы.

    Древние цивилизации, конечно, не знали еще что такое север и юг. Поэтому, одну сторону магнетита они назвали северным полюсом (North), а противоположный конец – южным (South). Названия на английском очень легко запомнить, если кто смотрел американский мультфильм “Южный парк”, он же Сауз (South) парк).

    Магнитные линии и магнитный поток

    Вокруг магнита экспериментальным путем были обнаружены магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.

    Как вы могли заметить на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на самых краях магнита намного больше, чем в его середине. Это говорит о том, что магнитное поле является более сильным именно на краях магнита, а в его середине практически равна нулю. Направлением магнитных силовых линий считается направление от севера к югу.

    Ошибочно считать, что магнитные силовые линии начинают свое движение от северного полюса и заканчивают свой век на южном. Это не так. Магнитные линии – они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть примерно так.

    Если приблизить два разноименных полюса, то произойдет притягивание магнитов

    Если же приблизить одноименными полюсами, то произойдет их отталкивание

    Итак, ниже важные свойства магнитных силовых линий.

    • Магнитные линии не поддаются гравитации.
    • Никогда не пересекаются между собой.
    • Всегда образуют замкнутые петли.
    • Имеют определенное направление с севера на юг.
    • Чем больше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
    • Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.

    Магнитные силовые линии, которые образуют магнитное поле, называют также магнитным потоком.

    Итак, давайте рассмотрим два рисунка и ответим себе на вопрос, где плотность магнитного потока будет больше? На рисунке “а” или на рисунке “б”?

    Видим, что на рисунке “а” мало силовых магнитных линий, а на рисунке “б” их концентрация намного больше. Отсюда можно сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке “б” больше, чем на рисунке “а”.

    В физике формула магнитного потока записывается как

    Ф – магнитный поток, Вебер

    В – плотность магнитного потока, Тесла

    а – угол между перпендикуляром n (чаще его зовут нормалью) и плоскостью S, в градусах

    S – площадь, через которую проходит магнитный поток, м 2

    Что же такое 1 Вебер? Один вебер – это магнитный поток, который создается полем индукцией 1 Тесла через площадку 1м 2 расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.

    Напряженность магнитного поля

    Формула напряженности

    Слышали ли вы когда-нибудь такое выражение: “напряженность между ними все росла и росла”. То есть по сути напряженность – это что-то невидимое, какая-то сдерживающая сила, энергия. Здесь почти все то же самое. Напряженностью магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля напрямую зависит от плотности магнитного потока и выражается формулой

    H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр

    B – плотность магнитного потока, Тесла

    μ – магнитная постоянная = 4π × 10 -7 Генри/метр или если написать по человечески 1,2566 × 10 -6 Генри/метр.

    Эта формула работает только тогда, когда между витками катушки находится воздух, либо вакуум. Более крутая формула выглядит вот так.

    μ – это относительная магнитная проницаемость.

    У разных веществ она разная

    Напряженность магнитного поля проводника с током

    Итак, имеем какой-либо проводник, по которому течет электрический ток.

    Для того, чтобы вычислить напряженность магнитного поля на каком-то расстоянии от проводника при условии, что проводник находится в воздушном пространстве либо в вакууме, достаточно воспользоваться формулой

    H – напряженность магнитного поля, Ампер/метр

    I – сила тока, текущая через проводник, Ампер

    r – расстояние до точки, в которой измеряется напряженность, метр

    Магнитное поле проводника с током

    Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.

    Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.

    Ввинчиваем по часовой стрелке – саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.

    Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам – кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.

    Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?

    Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.

    Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.

    Соленоид

    А что если сделать много-много таких петелек? Взять какую-нибудь круглую бобину, намотать на нее провод и потом убрать бобину. У нас должно получится что-то типа этого.

    Если подать постоянное напряжение на такую катушку, магнитные силовые линии будут выглядеть вот так.

    Вы только посмотрите, какая бешеная плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что от каждой петельки магнитное поле суммируется, что в итоге дает такую плотность магнитного потока. Такую катушку также называют катушкой индуктивности или соленоидом.

    Вот также схема, показывающая как магнитные силовые линии складываются в соленоиде.

    Плотность магнитного потока зависит от того, какая сила тока проходит через соленоид. Чтобы увеличить плотность магнитного потока, достаточно поверх витков намотать еще больше витков и вставить сердечник из специального материала – феррита.

    Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС – электродвижущая сила, то и в магнитных цепях есть свой аналог – МДС – магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается в виде тока, протекающего через катушку из N витков и выражается в Амперах-витках.

    I – это сила тока в катушке, Амперы

    N – количество витков катушки, штуки)

    Также советую посмотреть очень простое и интересное видео про магнитное поле.

    Похожие статьи по теме “магнитное поле”

    Источник

    § 39. ИСТОЧНИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВЕЩЕСТВЕ

    ВЕКТОР НАМАГНИЧИВАНИЯ.

    Эксперименты показывают, что при помещении любого вещества в магнитное поле возникает результирующее магнитное поле

    , где — индукция исходного поля в вакууме, — индукция магнитного поля, возникшего в веществе под влиянием внешнего поля. Отсюда название любого вещества – магнетик.

    Процесс возникновения магнитного поля в любом веществе под влиянием внешнего поля называется намагничиванием.

    Магнитное поле появляется вокруг любого движущегося заряда. В любом веществе существуют следующие источники магнитного поля:

    1)орбитальное движение электронов можно рассматривать как «витки с током» создающие магнитное поле, а магнитный момент такого «витка»

    2) экспериментально установлено наличие у электрона собственного магнитного момента — спина

    ,

    3)обнаружены магнитные моменты – спины ядер

    .

    Векторная сумма этих моментов определяет магнитный момент молекулы

    , наличие которого позволяет ввести понятие «молекулярного тока».

    Впервые идею о «скрытых молекулярных токах» выдвинул Ампер для объяснения магнитных свойств постоянных магнитов.

    Магнитное поле молекулы – микроскопическое, невозможно экспериментально исследовать поле одной молекулы.

    Макроскопическое поле – магнитное поле в веществе, которое возможно исследовать – это усредненное микроскопическое поле

    по некоторому .

    Токи, создающие макроскопическое магнитное поле в веществе, — токи намагничивания, непрерывно изменяются в пространстве, так как представляют собой усреднение молекулярных токов по некоторому объему.

    Рассмотрим модель вещества – систему из «витков» молекулярных токов, магнитные моменты которых, при помещении во внешнее магнитное поле, ориентируются вдоль линий магнитной индукции. Вследствие этого всякий малый объем

    Приобретает отличный от нуля магнитный момент (рис.89), т. е. вещество намагничивается.

    РИС.89

    Для количественной характеристики степени намагниченности вводится вектор намагничивания – магнитный момент единичного объема:

    .

    Если вектор намагничивания

    намагничивание однородное и , где — магнитный момент тела, V – объем тела.

    Вектор намагничивания, как показывает эксперимент, зависит от индукции внешнего магнитного поля, химического состава и наличия примесей, температуры, агрегатного состояния вещества.

    Для большинства веществ, за исключением анизотропных, вектор намагничивания:

    ~ .

    Национальный эталон единицы магнитной индукции слабого постоянного магнитного поля для диапазона от 1∙10 в минус 4 до 5∙10 в минус 2 Тл

    Национальный эталон единицы магнитной индукции слабого постоянного магнитного поля для диапазона от 1∙10-4 до 5∙10-2 Тл

    Создан и эксплуатируется с 2013 года

     

    Состав:

    • источник магнитной индукции (ИМИ) № 01;
    • мера магнитной индукции М-303 № 98364;
    • высокочувствительный измеритель магнитной индукции ИМП-В № 01;
    • измерители магнитной индукции Ш1-9 № 2295/2246 и Ш1 -9 № 1602/1086;
    • блок питания источника индукции магнитного поля, стабилизированные источники тока Good Will GPR-6060D № E861151 и № EF912109;
    • блок питания меры магнитной индукции М-303 и компенсационных катушек, стабилизированный источник тока Good Will GPR-3060D № EL874630;
    • мультиметр Agilent 34410A №MY47027464;
    • катушка электрического сопротивления Р 324 номиналом 1 Ом № 180100;
    • катушка электрического сопротивления Р 321 номиналом 0,1 Oм №186623

    Метрологические характеристики:

    • диапазон магнитной индукции                                            (0,1 – 50) мТл
    • среднее квадратическое отклонением не превышает           0,02%
    • неисключенная систематическая погрешность
      • в диапазоне от 0,1 до 25 мТл не превышает            0,3%           
      • в диапазоне от 25 до 50 мТл не превышает             0,03%
    • суммарная погрешность при доверительной вероятности Р=0,99 и числе измерений п=10           
      • в диапазоне от 0,1 до 25 мТл не превышает             0,3%           
      • в диапазоне от 25 до 50 мТл не превышает              0,05%

    Источники прослеживаемости:

    • Украина, г. Харьков ННЦ «Институт метрологии», Государственный первичный эталон магнитной индукции (ДЕТУ 0 — 01-96).
    • Россия, ФГУП “ВНИИМ им. Д.И.Менделеева”, Государственный первичный эталон единиц магнитных величин (ГЭТ 12-91)

    Oбласть применения:

    • машиностроение и станкостроение;
    • энергетическое машиностроение;
    • металлургия;
    • железнодорожный и трубопроводный транспорт;
    • техническая диагностика;
    • приборостроение;
    • медицина;
    • научные исследования

    Источники магнитного поля. Бесконечный провод, круговой виток. Формулы

    В школьной физике в качестве источников магнитного поля рассматриваются постоянные магниты и проводники с током. Если постоянные магниты мы уже рассмотрели, то с проводниками давайте разберёмся в данном разделе. Простейшие формы проводников для расчёта магнитных полей:

    • бесконечный прямолинейный проводник с током
    • круговой виток с током (проводник в форме окружности)

    Для каждого из этих проводников можно рассчитать напряжённость магнитного поля в точке.

    Итак, движущийся заряд создаёт вокруг себя магнитное поле. Самый простой тип движущегося заряда — это обычный электрический ток. Вопрос только в том, как согнуть проводник:

    • бесконечный прямолинейный проводник с током

    Рис. 1. Магнитное поле бесконечного проводника

    Итак, возьмём бесконечный прямолинейный проводник с током. Слово «бесконечный» в данном случае небольшое приближение. Так для любой точки, находящейся непосредственно вблизи любого линейного проводника, сам проводник «кажется» бесконечным. Пусть по нашему проводнику течёт ток 

    (рис. 1). Прямолинейный проводник с током создаёт вихревое (круговое) магнитное поле вокруг себя. Направление вектора магнитной индукции задаётся правилом буравчика (правилом правой руки). Исходя из этого правила, найдём направление вектора (рис. 2).

    Рис. 2. Магнитное поле бесконечного проводника (магнитная индукция)

    Для подсчёта модуля вектора магнитной индукции поля вне прямолинейного бесконечного проводника с током можно использовать соотношение (рис. 3):

    (1)

    Рис. 3. Модуль вектора магнитной индукции бесконечного линейного проводника

    3D модели рисунков достаточно сложны для рассмотрения, поэтому введены условные обозначения для направлений векторов/токов в трёхмерном пространстве (рис. 4).

    Рис. 4. Схематические отображения векторов

    Тогда перерисуем рисунок 3, в случае, если мы смотрим сверху провода (рис. 5.1). В этом случае ток течёт на нас, т.е. из рисунка. И в случае, когда мы смотрим на провод снизу вверх (рис. 5.2). В этом случае ток течёт от нас, т.е. внутрь рисунка.

    Рис. 5. Поле проводника (вид сверху)

    На рисунке 5 точечной линией обозначено магнитное поле прямолинейного тока (оно круговое). Направление вектора магнитной индукции (

    ) определяется правилом буравчика (правилом правой руки).

    Правило буравчика для прямолинейного тока: правой рукой обхватываем проводник с током, отогнутый большой палец сонаправляем с током, тогда согнутые 4 пальца показывают направление вектора магнитной индукции.

    • круговой виток с током (проводник в форме окружности)

    Второй вариант системы, в которой достаточно просто рассчитать модуль вектора магнитной индукции, — это круговой виток с током. Т.е. сам проводник с током представляет собой окружность. По данному проводнику ток может течь как по часовой стрелке (рис. 6.1), так и против часовой (рис. 6.2).

    Рис. 6. Круговой виток с током

    В целом, магнитное поле такого проводника достаточно сложное, однако для центра витка нахождение модуля вектора магнитной индукции не представляет проблем:

    (2)

    Немного о 

    — относительной магнитной проницаемости среды. Это параметр, который описывает насколько сама среда воспринимает магнитное поле источника. В целом, это табличная величина.

    Правило буравчика для кругового тока: обнимаем правой рукой провод, большой отогнутый палец правой руки направляем по току, тогда загнутые 4 пальца будут указывать направление вектора магнитной индукции.

    Важно: для наших систем можно запомнить, что прямолинейный ток создаёт круговое магнитное поле (рис.5), а круговой ток создаёт прямолинейное магнитное поле (рис.6).

    Вывод: для поиска модуля вектора магнитной индукции достаточно проанализировать систему в задаче и описать её через модель бесконечного прямолинейного или кругового проводника с током.

    Поделиться ссылкой:

    определение, источники и графическое отображение

    Чтобы понять происхождение поля и его характеристики, необходимо иметь представление о многих природных явлениях. Если по-простому, то это явление — специальная форма материи, создаваемая магнитами. Причем источниками магнитного поля могут быть реле, генераторы тока, электродвигатели и др.

    Немного истории

    Прежде чем уходить вглубь истории, стоит узнать определение магнитного поля: МП — это силовое поле, которое воздействует на движущиеся электрические заряды и тела. Что касается явления магнетизма, то оно уходит корнями в глубокое прошлое, к временам расцвета цивилизаций Малой Азии. Именно на их территории, в Магнезии, были найдены горные породы, которые притягивались друг к другу. Их назвали в честь местности, откуда они произошли.

    Однозначно сложно сказать, кто открыл понятие магнитного поля. Однако в начале XIX века Х. Эрстэд проводил эксперимент и выявил, что если магнитную стрелку расположить возле проводника и пустить по нему ток, то стрела начнет отклоняться. Если же берется рамка с током, то на ее поле воздействует внешнее поле.

    Касательно современных вариантов, магниты, которые используют при производстве различных товаров, могут оказывать влияние на работу электронных сердечных стимуляторов и других устройств в кардиологии.

    Стандартные железные и ферритовые магниты почти не вызывают проблем, так как характеризуются небольшой силой. Однако относительно недавно появились более сильные магниты — сплавы неодима, бора и железа. Они ярко-серебристые и их поле очень сильно. Их применяют в таких сферах промышленности:

    • Швейная.
    • Пищевая.
    • Станкостроительная.
    • Космическая и т. д.

    Определение понятия и графическое отображение

    Магниты, которые представлены в виде подковы, имеют два конца — два полюса. Именно в этих местах проявляются наиболее выраженные притягивающие свойства. Если магнит подвесить на веревочке, то один конец всегда будет тянуться к северу. На этом принципе основана работа компаса.

    Магнитные полюса могут взаимодействовать друг с другом: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Вокруг этих магнитов возникает соответствующее поле, которое похоже на электрическое. Стоит упомянуть, что определить магнитное поле органами чувств человека невозможно.

    Магнитное поле и его характеристики нередко отображают в виде графиков, при помощи индукционных линий. Термин означает, что существуют линии, касательные которых сходятся с вектором магнитной индукции. Этот параметр состоит в свойствах МП и служит определяющим фактором его мощности и направления.

    Если поле сверхинтенсивное, то линий будет гораздо больше.

    Понятие магнитного поля в виде изображения:

    У прямых проводников с электрическим током существуют линии в виде концентрической окружности. Их центральная часть будет размещена на осевой линии проводника. Магнитные линии направляются согласно правилу буравчика: режущий элемент ввинчивают таким образом, чтобы он был указан в сторону тока, а ручка бы указывала на направление линий.

    Поле, которое создается одним источником, может иметь разную мощность в различных средах. Все благодаря магнитным параметрам среды, а конкретнее, абсолютной магнитопроницаемости, которую измеряют в Генри на метр (г/м). Другие параметры полей — это магнитная постоянная — полная вакуумная проницаемость, и относительная постоянная.

    Проницаемость, напряженность и индукция

    Проницаемость — безразмерное значение. Среды, которые имеют проницаемость меньше единицы, именуются диамагнитными. В них поле не мощнее, чем в вакууме. К таким элементам относят воду, поваренную соль, висмут, водород. Вещества с проницаемостью выше единицы называют парамагнитными. К ним можно отнести:

    • Воздух.
    • Литий.
    • Магний.
    • Натрий.

    Показатель магнитной проницаемости диамагнетиков и парамагнетиков не зависит от такого фактора, как напряжение наружного поля. Проще говоря, эта величина постоянна для конкретной среды.

    К отдельной группе причисляют ферромагнетики. Их магнитопроницаемость может быть равна отметке в несколько тысяч. Такие вещества способны активно намагничиваться и увеличивать поле. Ферромагнетики широко распространены в электротехнике.

    Специалисты изображают взаимосвязанность напряженности наружного поля и магнитной индукции ферромагнитов при помощи кривой намагничивания, т. е. графиков. Там, где изгибается график кривой, уменьшается скорость увеличения индукции. После изгиба, при достижении определенного показателя, появляется насыщение и кривая немного приподнимается, приближаясь к значениям прямой. В этом месте происходит рост индукции, но довольно-таки небольшой. Подводя итог, можно сказать, что график отношений напряженности с индукцией — предмет непостоянный, и что проницаемость элемента зависит от внешнего поля.

    Напряженность полей

    Еще одной немаловажной характеристикой МП называют напряженность, которая используется наряду с вектором индукции. Это определение — векторный параметр. Он определяет интенсивность внешнего поля. Объяснить мощные поля у ферромагнетиков можно наличием в них небольших элементов, которые представляются малыми магнитами.

    Если ферромагнитный компонент не имеет магнитного поля, то у него могут отсутствовать магнитные свойства, потому что поля доменов будут иметь различную ориентацию. Рассматривая характеристики, можно поместить ферромагнетик во внешнее МП, например, в катушку с током, в это время домены изменят свое положение по направлению поля. А вот если наружное МП слишком слабое, то переворачивается лишь небольшое количество доменов, которое близко к нему.

    По мере того как внешнее поле будет наращивать свои силы, все большее число доменов начнет поворачиваться по его направлению. Как только все домены повернутся, появится новое определение — магнитное насыщение.

    Перемены поля

    Кривая намагничивания не сходится с кривой размагничивания в тот момент, когда сила тока возрастает до своего насыщения в катушке с ферромагнетиком. Иное происходит с нулевой напряженностью, т. е. магнитная индукция будет содержать другие показатели, которые именуются остаточной индукцией. Если индукция отстает от намагничивающей силы, то это называют гистерезисом.

    Чтобы добиться абсолютного размагничивания сердечника ферромагнетика в катушке, необходимо дать ток обратного направления, создавая тем самым нужную напряженность.

    Различные ферромагнитные элементы нуждаются в разных отрезках. Чем он больше такой отрезок, тем больше энергии необходимо для размагничивания. Когда компонент полностью размагнитится, он достигнет состояния, которое называют коэрцитивной силой.

    Если и дальше увеличивать ток в катушке, то в один момент индукция опять достигнет состояния насыщения, но уже с другим положением линий. При размагничивании в другую сторону появляется остаточная индукция. Это может пригодиться при производстве постоянного магнита. Детали, которые имеют хорошую способность к перемагничиванию, применяются в машиностроении.

    Правила Ленца, левой и правой руки

    По закону левой руки можно без проблем узнать направление тока. Так, при установке руки, когда в ладонь впускаются магнитные линии и 4 пальца показывают на направление тока в проводнике, большой палец покажет направленность силы. Такая сила будет направлена перпендикулярно току и вектору индукции.

    Проводник, перемещающийся в МП, называется прообразом электрического двигателя, когда электроэнергия превращается в механическую. Когда проводник движется в МП, внутри него вызывается электродвижущая сила, имеющая показатели, пропорциональные индукции, используемой длине и скорости передвижения. Это соотношение именуется электромагнитной индукцией.

    Для определения направления ЭДС используют правило правой руки: ее тоже располагают таким образом, чтобы в ладошку проникали линии, при этом пальцы покажут, куда направлена индуктированная ЭДС, а большой палец направит на перемещение проводника. Проводник, который двигается в МП под воздействием механической силы, считается упрощенным вариантом электрогенератора, где механическая энергия превращается в электрическую.

    Когда магнит вводится в катушку, происходит повышение магнитного потока в контуре, а МП, которое создается индуцируемым током, направляется против увеличения роста магнитного потока. Чтобы определить направление, нужно смотреть на магнит со стороны северного поля.

    Если проводник способен создавать сцепление потоков при прохождении через него электричества, то это называется индуктивностью проводника. Такая характеристика относится к основным, когда упоминают электрические цепи.

    Поле Земли

    Сама планета Земля представляет собой один большой магнит. Ее окружает сфера, где преобладают магнитные силы. Немалая часть научных исследователей утверждает, что магнитное поле Земли возникло из-за ядра. Оно имеет жидкостную оболочку и твердый внутренний состав. Так как планета вращается, то в жидкой части появляются бесконечные течения, а движение электрозарядов создает вокруг планеты поле, которое служит защитным барьером от вредных космических частиц, например, от солнечного ветра. Поле изменяет направление частиц, отправляя их вдоль линий.

    Землю называют магнитным диполем. Южный полюс располагается на географическом Северном, а Северный МП, наоборот, на Южном географическом. В действительности полюса не совпадают не только по месторасположению. Дело в том, что магнитная ось наклоняется по отношению к вращательной оси планеты на 11,6 градуса. Из-за такой небольшой разницы появляется возможность использовать компас. Стрелка прибора в точности укажет на Южный магнитный полюс и немного с искажением — на Северный географический. Если бы компас существовал 730 тысяч лет назад, он бы направлял и на магнитный, и на обычный Северный полюс.

    Источник — магнитное поле — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

    Источник — магнитное поле

    Cтраница 2

    В качестве источника магнитного поля используют соленоид 3, содержащий 1 — 2 тысячи витков медного провода диаметром 1 — 2 мм. Длина соленоида должна быть в 8 — 10 раз больше диаметра его внутреннего отверстия. В этом случае напряженность магнитного поля в центре соленоида Яп /, где п — число витков провода на единицу длины соленоида и / — ток, проходящий по обмотке соленоида.  [16]

    Электрические параметры источника магнитного поля: V100 В; / 20 А; cos ф — 0 3; л1500 об / мин.  [18]

    Оно является источником магнитного поля в пространстве, окружающем ферромагнетик.  [19]

    Но если источником магнитного поля являются электрические токи, то почему тогда оно существует вокруг постоянных магнитов.  [20]

    Одним из самых широко распространенных источников магнитного поля является соленоид.  [21]

    По современным представлениям источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды. В веществе имеют место два типа микроскопических токов, связанных с орбитальным и спиновым движением заряженных частиц. Поэтому ядра и электронные оболочки атомов обладают определенным результирующим орбитальным и спиновым магнетизмом, количественной характеристикой которого являются соответствующие магнитные моменты атомов. Мерой магнитного состояния макроскопического образца материала служит результирующий магнитный момент, отнесенный к единице объема или к единице массы образца.  [22]

    Предположим, что источником магнитного поля является провод с током / 1, а ток / 2 настолько мал, что не изменяет характеристик этого поля. В данном случае элемент тока А % является пробным, с помощью которого можно обнаружить силу FM и исследовать магнитное поле в различных точках пространства.  [23]

    В таких аппаратах источником магнитного поля служат индукторы, состоящие из группы определенным образом расположенных в пространстве катушек, по которым проходит ток.  [24]

    В тахогенераторах в качестве источника магнитного поля применяют электромагниты или постоянные магниты. Какие ферромагнитные материалы применяют в том и другом случае.  [25]

    Для исключения помех от др. источников магнитного поля и в первую очередь от магнитного поля Земли применяют дифферепц. Магнитный момент пост, намагничения измеряют как магнитный момент тела в нулевом внешнем поле, получаемом при компенсации магнитного поля Земли ( и полей от др. посторонних источников) полем обмоток, или как среднее арифметич. Полуразность тех же значений дает величину момента индуктированного намагничения / и, по к-рому находят среднюю индуктированную намагниченность материала тела Уиср — — ри / У.  [26]

    Для исключения помех от др. источников магнитного поля и в первую очередь от магнитного поля Земли применяют дифференц. Магнитный момент пост, намагничения измеряют как магнитный момент тела в нулевом внешнем поле, получаемом при компенсации магнитного поля Земли ( и полей от др. посторонних источников) полем обмоток, или как среднее арифметич.  [27]

    Это граничное условие соответствует двум источникам магнитного поля с противоположной полярностью, расположенным в х А.  [29]

    Долгое время считалось, что источниками магнитного поля являются особые магнитные заряды.  [30]

    Страницы:      1    2    3    4

    Тема VII. Магнитное поле в веществе. § 39. Источники магнитного поля в веществе. Вектор намагничивания.

    Эксперименты показывают, что при помещении любого вещества в магнитное поле возникает результирующее магнитное поле , где — индукция исходного поля в вакууме, — индукция магнитного поля, возникшего в веществе под влиянием внешнего поля. Отсюда название любого вещества – магнетик.

    Процесс возникновения магнитного поля в любом веществе под влиянием внешнего поля называется намагничиванием.

    Магнитное поле появляется вокруг любого движущегося заряда. В любом веществе существуют следующие источники магнитного поля:

    1)орбитальное движение электронов можно рассматривать как «витки с током» создающие магнитное поле, а магнитный момент такого «витка»

    2) экспериментально установлено наличие у электрона собственного магнитного момента — спина ,

    3)обнаружены магнитные моменты – спины ядер .

    Векторная сумма этих моментов определяет магнитный момент молекулы , наличие которого позволяет ввести понятие «молекулярного тока».

    Впервые идею о «скрытых молекулярных токах» выдвинул Ампер для объяснения магнитных свойств постоянных магнитов.

    Магнитное поле молекулы – микроскопическое, невозможно экспериментально исследовать поле одной молекулы.

    Макроскопическое поле – магнитное поле в веществе, которое возможно исследовать – это усредненное микроскопическое поле по некоторому .

    Токи, создающие макроскопическое магнитное поле в веществе, — токи намагничивания, непрерывно изменяются в пространстве, так как представляют собой усреднение молекулярных токов по некоторому объему.

    Рассмотрим модель вещества – систему из «витков» молекулярных токов, магнитные моменты которых, при помещении во внешнее магнитное поле, ориентируются вдоль линий магнитной индукции. Вследствие этого всякий малый объем приобретает отличный от нуля магнитный момент (рис.89), т.е. вещество намагничивается.

    РИС.89

    Для количественной характеристики степени намагниченности вводится вектор намагничивания – магнитный момент единичного объема: .

    Если вектор намагничивания намагничивание однородное и , где — магнитный момент тела, V – объем тела.

    Вектор намагничивания, как показывает эксперимент, зависит от индукции внешнего магнитного поля, химического состава и наличия примесей, температуры, агрегатного состояния вещества.

    Для большинства веществ, за исключением анизотропных, вектор намагничивания: ~ .

    § 40. Связь молекулярных токов с вектором намагничивания.

    Пусть вещество находится в однородном магнитном поле с индукцией B.

    Рассмотрим мысленно внутри тела произвольную поверхность S, ограниченную контуром L (рис.90). Магнитные моменты молекулярных токов ориентированы по вектору магнитной индукции и через поверхность S течет суммарный молекулярный ток.

    Полный молекулярный ток через эту поверхность будет определяться только теми токами, которые охватывают контур L, поскольку токи, не охватывающие этот контур, либо не пересекают поверхность совсем, либо пересекают ее дважды в противоположных направлениях.

    РИС.90 РИС.91

    Чтобы рассчитать полный молекулярный ток через всю поверхность, найдем — какой суммарный ток дают молекулярные токи, охватывающие элемент контура (рис.91). Этот элемент охватывают только те токи, центры которых лежат внутри изображенного на рисунке косоугольного цилиндра. Суммарный ток будет определяться величиной тока одной молекулы на число молекул, центры которых попадают внутрь цилиндра.

    Пусть — концентрация молекул или число молекулярных токов в единице объема, s – площадь обтекаемая молекулярным током, i – величина тока молекулы.

    Тогда, суммируя по всем элементам контура L, получим:

    — полный молекулярный ток через поверхность S равен циркуляции вектора намагничивания по контуру L, ограничивающему эту поверхность.

    Если ввести объемную плотность токов намагничивания

    , то .

    Используя теорему Стокса, получим: .

    Физический смысл этого выражения в том, что поле вектора намагничивания вихревое, линии замыкаются вокруг вектора объемной плотности тока.

    Если , т.е. вещество однородно, то — молекулярные токи компенсируют друг друга.

    Объемные молекулярные токи возникают в неоднородном веществе, а также в неоднородном магнитном поле.

    Рассмотрим картину молекулярных токов вблизи поверхности однородного изотропного тела, находящегося в однородном магнитном поле (рис.92).

    РИС.92 РИС.93 РИС.94

    В тонком приповерхностном слое толщиной порядка радиуса отдельного молекулярного тока все молекулярные токи текут в одном направлении, образуя поверхностный ток с линейной поверхностной плотностью (рис.92).

    Найдем связь вектора намагничивания с поверхностной плотностью тока намагничивания, выделив внутри тела малый объем в виде цилиндра с образующими, составляющими угол с вектором магнитной индукции и основаниями перпендикулярными направлению поля (рис.93).

    Рассчитаем магнитный момент этого малого объема, исходя из двух позиций. Во-первых, если вещество однородное и изотропное, то: .

    Во вторых, если учесть поверхностный ток намагничивания, то: .

    Сравнив эти выражения, получим: — линейная плотность поверхностного тока намагничивания вдоль произвольного направления равна проекции вектора намагничивания на это направление.

    В отличие от объемных токов поверхностные токи всегда возникают при намагничивании тел.

    На рис.94 картина поверхностных молекулярных токов в случае однородно намагниченного шара. Линейная плотность поверхностного тока максимальна на «экваторе» так как

    и убывает до нуля при приближении к полюсам.

    12.S: Источники магнитных полей (сводка)

    Ключевые термины

    Закон Ампера физический закон, который гласит, что линейный интеграл магнитного поля вокруг электрического тока пропорционален току
    Закон Био-Савара уравнение, определяющее магнитное поле в точке, создаваемое токоведущим проводом
    диамагнитные материалы их магнитные диполи ориентированы противоположно приложенному магнитному полю; при снятии поля материал не намагничивается
    ферромагнитные материалы содержат группы диполей, называемых доменами, которые выравниваются по приложенному магнитному полю; когда это поле убирается, материал все еще намагничивается
    гистерезис свойство ферромагнетиков, которое наблюдается, когда магнитное поле материала исследуется по сравнению с приложенным магнитным полем; петля создается в результате перемещения приложенного поля вперед и назад
    магнитные домены групп магнитных диполей, которые выровнены в одном направлении и квантово-механически связаны между собой
    магнитная восприимчивость отношение магнитного поля в материале к приложенному в то время полю; положительные восприимчивости могут быть парамагнитными или ферромагнитными (выровненными по полю), а отрицательные восприимчивости — диамагнитными (выровненными противоположно полю)
    парамагнитные материалы их магнитные диполи частично выравниваются в том же направлении, что и приложенное магнитное поле; когда это поле убирается, материал не намагничивается
    проницаемость свободного пространства \ (\ displaystyle μ_0 \), мера способности материала, в данном случае свободного пространства, поддерживать магнитное поле. 2} \)
    Магнитное поле из-за длинного прямого провода \ (\ Displaystyle B = \ гидроразрыва {μ_0I} {2πR} \)
    Сила между двумя параллельными токами \ (\ Displaystyle \ frac {F} {l} = \ frac {μ_0I_1I_2} {2πr} \)
    Магнитное поле токовой петли \ (\ Displaystyle B = \ frac {μ_0I} {2R} \) (в центре цикла)
    Закон Ампера \ (\ Displaystyle ∮ \ vec {B} ⋅d \ vec {l} = μ_0I \)
    Напряженность магнитного поля внутри соленоида \ (\ Displaystyle В = μ_0nI \)
    Напряженность магнитного поля внутри тороида \ (\ Displaystyle B = \ гидроразрыва {μ_oNI} {2πr} \)
    Магнитная проницаемость \ (\ Displaystyle μ = (1 + χ) μ_0 \)
    Магнитное поле соленоида, заполненного парамагнитным материалом \ (\ Displaystyle В = мкни \)

    Сводка

    12. {- 7} T⋅m / s \) — проницаемость свободного пространства.

  • Направление магнитного поля, создаваемого длинным прямым проводом, определяется правилом правой руки 2 (RHR-2): направьте большой палец правой руки в направлении тока, и пальцы согнуты в направлении магнитного поля. создаваемые им полевые петли.

    • 12.4 Магнитная сила между двумя параллельными токами

    • Сила между двумя параллельными токами \ (\ displaystyle I_1 \) и \ (\ displaystyle I_2 \), разделенными расстоянием r, имеет величину на единицу длины, определяемую выражением \ (\ displaystyle \ frac {F} {l} = \ frac {μ_0I_1I_2} {2πr} \).
    • Сила притягивающая, если токи в одном направлении, и отталкивающая, если они в противоположных направлениях.

    12.5 Магнитное поле токовой петли

    • Напряженность магнитного поля в центре круговой петли определяется выражением \ (\ displaystyle B = \ frac {μ_0I} {2R} \) (в центре петли), , где R — радиус петли. . RHR-2 дает направление поля вокруг петли.

    12.6 Закон Ампера

    • Магнитное поле, создаваемое током, идущим по любому пути, является суммой (или интегралом) полей из-за сегментов вдоль пути (величина и направление, как для прямого провода), что приводит к общему соотношению между током и полем, известному как коэффициент Ампера. закон.
    • Закон Ампера можно использовать для определения магнитного поля по тонкой или толстой проволоке с помощью геометрически удобного пути интегрирования. Результаты соответствуют закону Био-Савара.

    12.7 Соленоиды и тороиды

    • Напряженность магнитного поля внутри соленоида

    \ (\ Displaystyle B = μ_0nI \) (внутри соленоида)

    , где n — количество петель на единицу длины соленоида. Поле внутри очень однородно по величине и направлению.

    • Напряженность магнитного поля внутри тороида

    \ (\ Displaystyle B = \ frac {μ_oNI} {2πr} \) (внутри тороида)

    где N — количество витков. Поле внутри тороида неоднородно и изменяется с расстоянием как 1 / r.

    12,8 Магнетизм в веществе

    • Материалы классифицируются как парамагнитные, диамагнитные или ферромагнитные, в зависимости от того, как они ведут себя в приложенном магнитном поле.
    • Парамагнитные материалы имеют частичное выравнивание своих магнитных диполей с приложенным магнитным полем.Это положительная магнитная восприимчивость. Остается только поверхностный ток, создающий магнитное поле, подобное соленоиду.
    • Диамагнитные материалы имеют наведенные диполи, противоположные приложенному магнитному полю. Это отрицательная магнитная восприимчивость.
    • Ферромагнитные материалы имеют группы диполей, называемых доменами, которые выравниваются по приложенному магнитному полю. Однако, когда поле снимается, ферромагнитный материал остается намагниченным, в отличие от парамагнитных материалов.Это намагничивание материала в зависимости от эффекта приложенного поля называется гистерезисом.

    Авторы и авторство

    Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Источники магнитного поля литосферы по магнитным данным, полученным на разных высотах | Земля, планеты и космос

    Интерпретация глубин магнитных источников методами спектрального анализа (описанными выше) показывает средние значения глубин по профилю.Поэтому на втором этапе интерпретации данные по маршруту полета аэростата были локализованы путем оценки особых точек путем комплексного применения различных методов (Березкин, 1988; Блох, 1998; Страхов, 1984; Трошков, Грознова, 1985). Особые точки тесно связаны с типами и положением источников поля. Результаты рассматриваются в совокупности, что позволяет получить наиболее точную модель интерпретации, коррелированную по всем методам.

    Теорема Лоуилля утверждает, что если функция аналитична на всей плоскости и ограничена, она постоянна. Если такая функция непостоянна, у нее должны быть особые точки. Следовательно, если потенциальное поле отличается от идентичной постоянной, т.е. содержит аномалии, функция, описывающая такое поле, должна иметь особые точки. В особой точке функция теряет аналитичность. Особые точки функций, описывающих магнитные аномалии, связаны с объектами, их производящими, и могут нести информацию о положении и форме объекта.Для локализации особых точек можно продолжить поле для его производных до ряда уровней в вертикальной плоскости и экстраполировать их вниз до их пересечения.

    Последовательное дифференцирование функции приводит к регулярной смене ее особых точек, при этом их положение остается постоянным. В процессе дифференцирования особые точки меняются в следующем порядке: экспоненциально-логарифмическая точка ветвления, логарифмическая точка ветвления, полюс первого порядка, полюс второго порядка, полюс третьего порядка и т. Д.Логарифмические точки ветвления магнитного поля характеризуют положение верхних краев объекта. Полюса первого порядка магнитного поля характеризуют края эквивалентной пластины на уровне центра магнитной массы. Полюс второго порядка магнитного поля связан с центром масс. Верхние особые точки стабильно локализованы в аномальном поле. Чтобы локализовать более глубокие точки (центр масс и края эквивалентной пластины), необходимо продолжить поле в верхнее полупространство, что уменьшает влияние верхних особых точек.

    Согласно методу Страхова (Страхов, 1984), геомагнитное поле и первая вертикальная производная приблизительно продолжаются в горизонтальный слой. Поля и их преобразования продолжаются в верхнее и нижнее полупространства в спектральной форме переходом от самих функций к спектрам Фурье. Этот метод позволяет определить верхнюю особую точку путем экстраполяции изолиний продолженного поля или его производной вниз до их пересечения.

    В соответствии с методом Березкина (Березкин, 1988) особенности локализуются за счет продолжения магнитного поля. Для магнитного поля модуль (скаляр) вычисляется на нескольких уровнях. Затем для каждой точки полученная функция делится на ее среднее значение на рассматриваемом уровне. Для определения положения особых точек необходимо построить «псевдопереечение», которое представляет собой карту изолиний нормированной функции в вертикальной плоскости.Этот метод позволяет локализовать верхние особенности без определения их типа.

    Согласно методу Трошкова (Трошков, Грознова, 1985) положения и типы особых точек определяются из соотношений трех последовательных производных разного порядка, вычисленных в некоторых реперных точках верхнего полупространства (над поверхностью наблюдения). ), т.е. в местах, где потенциал геомагнитного поля и его элементы являются гармоническими функциями, удовлетворяющими уравнению Лапласа.В этом случае особые точки становятся полюсами разного порядка. Порядок полюсов несет информацию об особой точке исходного поля. Первый порядок полюса (+) соответствует вершине многоугольника. Второй порядок (×) соответствует краю тонкой пластины, слоя. Третий порядок (ο) соответствует центру магнитной массы объекта. Символы в скобках означают порядки особых точек, представленные на рисунках. Полученные результаты хорошо коррелируют с методом продолжения поля в горизонтальный слой, предоставляя дополнительную информацию о глубинах очагов магнитных аномалий.

    Результаты комплексного применения описанных выше методов представлены в виде модели, состоящей из карты изолиний (метод Страхова) и положений полюсов разного порядка (метод Трошкова), и представлены на рис. 5 и 6.

    Рис. 5

    Результаты определения особых точек вдоль аэростатных маршрутов 2013 г. по аномальному магнитному полю, взятому с карты (ВСЕГЕИ 2004)

    Рис. 6

    Результаты определения особых точек вдоль маршрутов аэростата 2013 г. по магнитным данным аэростата

    Глубины, показанные на рис.5 и 6 менее устойчивы, чем полученные из интерпретации методами спектрального анализа, из-за их интегрального результата в последнем случае. Это также связано с тем, что используемые в расчетах данные характеризуются заметным разбросом, а «ошибка идентификации аномалий определяется, прежде всего, репрезентативностью исходных данных» (Симоненко, 1976). Таким образом, диаграмма на рис.5, построенная по картографическим данным (ВСЕГЕИ, 2004), стабильно показывает глубины верхних краев источников магнитных аномалий и не повторяет глубины центров магнитных масс, поскольку последние практически совпадают с глубинами верхних граней в процессе интерпретации.Это дополнительно указывает на то, что поля глубинных источников не могут быть представлены на карте данных (ВСЕГЕИ 2004).

    Ключевые средства наземного и космического базирования для выявления источников магнитного поля в окружающей среде Земли

  • L.N.S. Алконсель, П. Фокс, П. Браун, Т.М. Oddy, E.L. Лучек, К. Карр, Первоначальное исследование долгосрочных тенденций в параметрах калибровки феррозондового магнитометра (FGM) на четырех космических аппаратах Cluster. Geosci. Instrum. Метод. Data Syst. 3 , 95–109 (2014). DOI: 10.5194 / gi-3-95-2014

    объявлений Статья Google ученый

  • П. Алкен, Наблюдения и моделирование ионосферных гравитационных и диамагнитных токовых систем на основе измерений CHAMP и Swarm. J. Geophys. Res. Space Phys. 121 , 589–601 (2016). DOI: 10.1002 / 2015JA022163

    объявлений Статья Google ученый

  • П.Алкен, С. Маус, А. Чуллиат, К. Манодж, модели кандидатов NOAA / NGDC для международного опорного геомагнитного поля 12-го поколения. Земля Планеты Космос 67 , 68 (2015a). DOI: 10.1186 / s40623-015-0215-1

    объявлений Статья Google ученый

  • П. Алкен, С. Маус, А. Чуллиат, П. Виньерон, О. Сироль, Г. Юло, Экваториальная электрическая цепочка поля Swarm: первые результаты. Geophys. Res. Lett. 42 , 673–680 (2015b).DOI: 10.1002 / 2014GL062658

    объявлений Статья Google ученый

  • А. Андерсон, А. Ангел, К. Юмото, М. Ишицука, Э. Кудеки, Оценка дневных скоростей вертикального дрейфа ExB в экваториальной F-области с использованием наблюдений наземного магнитометра. Geophys. Res. Lett. 29 (12), 1596 (2002). DOI: 10.1029 / 2001GL014562

    объявлений Статья Google ученый

  • В.Ангелопулос, миссия THEMIS. Космические науки. Ред. 141 , 5–34 (2008).

    объявлений Статья Google ученый

  • G.E. Бэкус, Неединственность внешнего геомагнитного поля, определяемая измерениями поверхностной напряженности. J. Geophys. Res. 75 , 6337–6341 (1970)

    Артикул Google ученый

  • А. Балог, К.Карр, М. Акуна, М.В. Данлоп, Т.Дж. Бик, П. Браун, К.-Х. Форнакон, Э. Георгеску, К.-Х. Глассмайер, Дж. Харрис, Дж. Мусманн, Т. Одди, К. Швингеншу, Исследование магнитного поля кластера: обзор характеристик в полете и первоначальные результаты. Анна. Geophys. 19 , 1207–1217 (2001)

    объявлений Статья Google ученый

  • В. Баумйоханн, Р. Накамура, Вклад магнитосферы в магнитное поле Земли, в Трактат по геофизике , изд.М. Коно, Г. Шуберт (Elsevier, Амстердам, 2009 г.), стр. 77–92

    Google ученый

  • К. Биркеланд, Норвежская экспедиция «Аврора Полярная звезда» 1902–1903 гг. , т. 1, разд. 1 (Х. Ашехуг, Кристиана, Норвегия, 1908 г.)

    Google ученый

  • J. Bitterly, X. Lalanne, Observatoire Magnétique Planétaire — Manuel d’opérations (Institut de Physique du Globe de Paris, Париж, 2003 г.)

    Google ученый

  • Дж.Л. Берч, Т. Мур, Р. Б. Торберт, Б. Джайлз, Магнитосферный многомасштабный обзор и научные цели. Космические науки. Ред. 199 , 5–21 (2016). DOI: 10.1007 / s11214-015-0164-9

    объявлений Статья Google ученый

  • J.C. Cain, S.J. Хендрикс, Р.А. Лангель, В.В. Хадсон, Предлагаемая модель для международного опорного геомагнитного поля-1965. J. Geomagn. Геоэлектр. 19 , 335–355 (1967)

    Артикул Google ученый

  • ГРАММ.Chisham, M. Lester, S.E. Милан, М. Фриман, В.А.Бристоу, А.Грокотт, К.А. McWilliams, J.M. Ruohoniemi, T.K. Йоман, П. Дайсон, Р. Гринвальд, Т. Кикучи, М. Пиннок, J.P.S. Раш, Н. Сато, Г.Дж. Софко, Ж.-П. Злодей, A.D.M. Уокер, Десятилетие Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): научные достижения, новые методы и направления на будущее. Surv. Geophys. 28 , 33–109 (2007). DOI: 10.1007 / s10712-007-9017-8

    объявлений Статья Google ученый

  • А.Чуллиат, С. Маус, Геомагнитное вековое ускорение, рывки и локализованная стоячая волна на поверхности ядра с 2000 по 2010 год. J. Geophys. Res., Solid Earth 119 , 1531–1543 (2014). DOI: 10.1002 / 2013JB010604

    объявлений Статья Google ученый

  • А. Чуллиат, Дж. Савари, К. Телали, X. Лаланн, Сбор 1-секундных данных в магнитных обсерваториях IPGP, в материалах Труды XIII-го семинара IAGA по приборам геомагнитных обсерваторий, сбору и обработке данных , изд.автор: J.J. Любовь (2009), стр. 54–59, Отчет Геологической службы США в открытом доступе за 2009–1226 гг.

    Google ученый

  • А. Чуллиат, С. Макмиллан, П. Алкен, К. Бегган, М. Наир, Б. Гамильтон, А. Вудс, В. Ридли, С. Маус, А. Томсон, Магнитная модель мира США / Великобритании на 2015–2015 гг. 2020, Технический отчет, Национальные геофизические данные, Центр, NOAA, 2015a. DOI: 10.7289 / V5TB14V7

  • А. Чуллят, П.Алкен, С. Маус, Быстрые экваториальные волны, распространяющиеся в верхней части ядра Земли. Geophys. Res. Lett. 42 , 3321–3329 (2015b). DOI: 10.1002 / 2015GL064067

    объявлений Статья Google ученый

  • A. Chulliat, P. Vigneron, G. Hulot, Первые результаты специальной цепочки инверсии ионосферного поля. Земля Планеты Космос 68 , 104 (2016). DOI: 10.1186 / s40623-016-0481-6

    объявлений Статья Google ученый

  • Э.Кларк, О. Бэйли, С.Дж. Reay, C.W. Turbitt, Метод получения квазиопределенных данных магнитной обсерватории в режиме, близком к реальному времени. Земля Планеты Космос 65 , 1363–1374 (2013)

    объявлений Статья Google ученый

  • Ю. Коэн, Дж. Ачаче, Новые карты глобальных векторных магнитных аномалий, полученные на основе данных Magsat. J. Geophys. Res. 95 (B7), 10783–10800 (1990)

    объявлений Статья Google ученый

  • Н.Корнильо-Верлен, Ж. Шантер, С. Перро, Л. Резо, П. Робер, А. Ру, К. де Виллэдари, П. Кану, М. Максимович, Я. де Конши, Д. Юбер, К. Лакомб, Ф. Лефевр, М. Попугай, Ж. Л. Пинсон, PME Décréau, C.C. Харви, П. Луарн, О. Сантолик, H.S.C. Аллейн, М. Рот, Т. Чуст, О. Ле Контель (команда STAFF), Первые результаты, полученные в эксперименте Cluster STAFF. Анна. Geophys. 21 , 437–456 (2003). DOI: 10.5194 / angeo-21-437-2003

    объявлений Статья Google ученый

  • О.Darrigol, Электродинамика от Ампера до Эйнштейна , переиздание под ред. (Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, 2003 г.)

    MATH Google ученый

  • M.W. Dunlop, Y.-Y. Ян, Ж.-Й. Ян, Х. Люр, К. Шен, Н. Ольсен, П. Риттер, К.-Х. Чжан, Ж.-Б. Цао, Х.-С. Fu, R. Haagmans, Текущие оценки Multispacecraft в Swarm. J. Geophys. Res. Space Phys. 120 , 8307–8316 (2015a). DOI: 10.1002 / 2015JA021707

    объявлений Статья Google ученый

  • М.W. Dunlop, J.-Y. Ян, Ю.-Й. Янг, К. Сюн, Х. Люр, Ю.В. Богданова, К. Шен, Н. Ольсен, К.-Х. Чжан, Ж.-Б. Цао, Х.-С. Fu, W.-L. Лю, К. Карр, П. Риттер, А. Массон, Р. Хаагманс, Одновременные продольные токи на спутниках Swarm и Cluster. Geophys. Res. Lett. 42 , 3683–3691 (2015b)

    объявлений Статья Google ученый

  • J.T. Эммерт, А.Д. Ричмонд, Д. Drob, Вычислительно компактное представление магнитных вершин и квазидипольных координат с гладкими базовыми векторами.J. Geophys. Res. 115 , A08322 (2010). DOI: 10.1029 / 2010JA015326

    объявлений Google ученый

  • C.P. Эскубе, М. Ферингер, М. Гольдштейн, Миссия Кластера. Анна. Geophys. 19 , 1197–1200 (2001). DOI: 10.5194 / angeo-19-1197-2001

    объявлений Статья Google ученый

  • С.П. Эскубе, А. Массон, Х. Лааксо, М.Л. Гольдштейн, Недавние события Cluster, первой трехмерной магнитосферной миссии. Анна. Geophys. 33 , 1221–1235 (2015). DOI: 10.5194 / angeo-33-1221-2015

    объявлений Статья Google ученый

  • Д. Фуасье, А. Шуллиа, Расширение до 1883 года французских магнитных часовых серий данных, в Трудах XIII семинара IAGA по приборам геомагнитной обсерватории, сбору и обработке данных , изд.автор: J.J. Любовь (2009), стр. 86–94, Отчет Геологической службы США в открытом доступе за 2009–1226 гг.

    Google ученый

  • К. Фокс Мауле, П. Тейлл, А. Неска, Дж. Мацка, Л.В. Педерсен, А. Нильссон, Анализ и устранение загрязнения магнитных полей в геомагнитной обсерватории Brorfelde из-за высоковольтных линий электропередачи постоянного тока. Земля Планеты Космос 61 , 1233–1241 (2009)

    объявлений Статья Google ученый

  • Э.Фриис-Кристенсен, Х. Люр, Г. Юло, Рой: созвездие для изучения магнитного поля Земли. Земля Планеты Космос 58 , 351–358 (2006)

    объявлений Статья Google ученый

  • Н. Жилле, Д. Жо, Э. Кане, А. Фурнье, Быстрые крутильные волны и сильное магнитное поле в ядре Земли. Nature 465 , 74–77 (2010). DOI: 10.1038 / nature09010

    объявлений Статья Google ученый

  • Дж.W. Gjerloev, Методика обработки данных SuperMAG. J. Geophys. Res. 117 , A09213 (2012). DOI: 10.1029 / 2012JA017683

    объявлений Статья Google ученый

  • J.W. Герлоев, Р.А. Хоффман, Крупномасштабная токовая система во время авроральных суббурь. J. Geophys. Res. Space Phys. 119 , 4591–4606 (2014). DOI: 10.1002 / 2013JA019176

    объявлений Статья Google ученый

  • А.Gonsette, J. Rasson, J.-L. Марин, AUTODIF: автоматические абсолютные измерения DI, в Труды XV семинара IAGA по приборам геомагнитной обсерватории, сбору и обработке данных , изд. П. Хейда, А. Чуллиат, М. Каталан (Real Instituto Y Observatorio de la Armada en San Fernando, Сан-Фернандо, 2013 г.), стр. 16–19, Boletin Roa No. 03/13

    Google ученый

  • О. Гравранд, А. Хохлов, Ж.-Л.Ле Муэль, Ж.-М. Léger, О калибровке векторного 4 Он накачанный магнитометр. Земля Планеты Космос 53 , 949–958 (2001)

    объявлений Статья Google ученый

  • Р.А. Гринвальд, К. Бейкер, Дж.Р. Дудени, М. Пиннок, Т. Джонс, Э.С. Томас, Ж.-П. Злодей, Ж.-К. Cerisier, C. Senior, C. Hanuise, R.D. Hunsucker, G. Sofko, J. Koehler, E. Nielsen, R. Pellinen, A.D.M. Уокер, Н. Сато, Х. Ямагиши, DARN / SuperDARN: глобальный взгляд на динамику высокоширотной конвекции.Космические науки. Ред. 71 , 761–796 (1995)

    объявлений Статья Google ученый

  • Д.А. Gurnett, R.L. Hu, J.S. Пикетт, А. Persoon, R.L. Mutel, I.W. Christopher, C.A. Клетцинг, США. Inan, W.L. Мартин, Ж.-Л. Бужере, H.St.C. Аллейн, К. Год спустя появились первые результаты исследования широкополосной плазменной волны в кластере. Анна. Geophys. 19 , 1259–1272 (2001)

    объявлений Статья Google ученый

  • Я.Hrvoic, L.R. Ньюитт, Приборы и методики измерения магнитного поля Земли, в Геомагнитные наблюдения и модели , изд. М. Мандеа, М. Корте. IAGA Special Sopron Book Series, vol. 5 (Springer, Dordrecht, 2011), стр. 105–126.

    Глава

    Google ученый

  • Г. Юло, Т.Дж. Сабака, Н. Олсен, Настоящая область, в Трактат по геофизике , изд. М. Коно, Г. Шуберт (Elsevier, Амстердам, 2009), стр.33–75

    Google ученый

  • Г. Юло, П. Виньерон, Дж. М. Леже, И. Фраттер, Н. Олсен, Т. Ягер, Ф. Бертран, Л. Брокко, О. Сирол, X. Лаланн, А. Бонесс, В. Каттин, Абсолютный магнитометр Swarm экспериментальный векторный режим, инновационная возможность для космической магнитометрии. Geophys. Res. Lett. 42 , 1352–1359 (2015). DOI: 10.1002 / 2014GL062700

    объявлений Статья Google ученый

  • С.М. Имбер, С.Е. Милан, М. Лестер, Вариации солнечного цикла в области полярной шапки, измеренные с помощью радаров SuperDARN. J. Geophys. Res. Space Phys. 118 , 6188–6196 (2013). DOI: 10.1002 / jgra.50509

    объявлений Статья Google ученый

  • Т. Иемори, К. Наканиси, Т. Аояма, Ю. Йокояма, Ю. Кояма, Х. Люр, Подтверждение существования мелкомасштабных продольных токов в средних и низких широтах и ​​оценка временной шкалы их временного интервала. вариация.Geophys. Res. Lett. 42 , 22–28 (2015). DOI: 10.1002 / 2014GL062555

    объявлений Статья Google ученый

  • Дж. Э. Джексон, Дж. Ветте, Краткое изложение программы OGO, NASA SP-7601 (1975)

  • J. Jankowski, C. Suckdorf, Руководство IAGA по магнитным измерениям и практике обсерваторий (Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии, Варшава, 1996 г.)

    Google ученый

  • А.Д. Джонстон, К. Олсоп и др., МИР: плазменный эксперимент с электроном и током. Космические науки. Ред. 79 , 351–398 (1997).

    объявлений Статья Google ученый

  • А. Кельберт, А. Шульц, Г. Эгберт, Ограничения глобальной электромагнитной индукции на изменения содержания воды в переходной зоне. Природа 460 , 1003–1007 (2009)

    объявлений Статья Google ученый

  • ЧАС.Kim, X. Cai, C.R. Clauer, B.S.R. Kunduri, J. Matzka, C. Stolle, D.R. Веймер, Геомагнитный отклик на импульсные события динамического давления солнечного ветра в сопряженных точках на высоких широтах. J. Geophys. Res. 118 , 6055–6071 (2013)

    Артикул Google ученый

  • Х. Ким, C.R. Clauer, M.J. Engebretson, J. Matzka, D.G. Sibeck, H.J. Singer, C. Stolle, D.R. Веймер, З. Сюй, Сопряженные наблюдения бегущих конвективных вихрей, связанных с переходными событиями на магнитопаузе.J. Geophys. Res. Space Phys. 120 , 2015–2035 (2015). DOI: 10.1002 / 2014JA020743

    объявлений Статья Google ученый

  • М. Коно, Геомагнетизм в перспективе, в Трактат по геофизике , изд. М. Коно, Г. Шуберт (Elsevier, Амстердам, 2009 г.), стр. 1–32

    Google ученый

  • Корепанов В.Климович, О. Кузнецов, А. Пристай, А. Марусенков, Дж. Рассон, Новый феррозондовый магнитометр INTERMAGNET. Публикации. Inst. Geophys. Pol. Акад. Sc. С-99 (398), 291–298 (2007)

    Google ученый

  • Э. Кринг Лауридсен, Опыт работы с магнитометром типа «склонение-наклон» (DI), включая теорию прибора и сравнение с другими методами . Геофизические документы, т. R-71 (Датский метеорологический институт, Копенгаген, 1985 г.)

    Google ученый

  • А.Кувшинов, 3-D глобальная индукция в океанах и твердой Земле: недавний прогресс в моделировании магнитных и электрических полей от источников магнитосферного, ионосферного и океанического происхождения. Surv. Geophys. 29 , 139–186 (2008)

    объявлений Статья Google ученый

  • А. Кувшинов, К. Манодж, Н. Олсен, Т. Сабака, Об индукционных эффектах суточных вариаций геомагнитного поля от экваториальной электроджеты и солнечных спокойных источников в низких и средних широтах.J. Geophys. Res. 112 , B10102 (2007). DOI: 10.1029 / 2007JB004955

    объявлений Статья Google ученый

  • Р.А. Лангель, Главное геомагнитное поле, в Геомагнетизм , т. 1, изд. Дж. Джейкобс (Academic Press, Лондон, 1988), стр. 249–512

    Google ученый

  • Р.А. Лангель, Р.Х. Эстес, Спектр геомагнитного поля.Geophys. Res. Lett. 94 (42), 250–253 (1982)

    объявлений Статья Google ученый

  • Р.А. Лангель, Р.Х. Эстес, Магнитное поле у ​​Земли в 1980 г., определенное по данным Magsat. J. Geophys. Res. 90 , 2495–2509 (1985)

    объявлений Статья Google ученый

  • Р.А. Лангель, Р. Болдуин, А. Грин, К улучшенному распределению магнитных обсерваторий для моделирования главного геомагнитного поля и его временного изменения.J. Geomagn. Геоэлектр. 47 , 475–508 (1995)

    Артикул Google ученый

  • К.М. Лаундал, Дж. Герлоев, Н. Остгаард, Дж. П. Рейстад, С. Хааланд, К. Снеквик, П. Тенфьорд, С. Охтани, С.Е. Милан, Воздействие солнечного света на высокоширотные эквивалентные течения. J. Geophys. Res. Space Phys. 121 , 2715–2726 (2016). DOI: 10.1002 / 2015JA022236

    объявлений Статья Google ученый

  • Дж.-M. Léger, T. Jager, F. Bertrand, G. Hulot, L. Brocco, P. Vigneron, X. Lalanne, A. Chulliat, I. Fratter, Характеристики векторного режима абсолютного скалярного магнитометра на борту спутников Swarm в полете . Земля Планеты Космос 67 , 1–12 (2015). DOI: 10.1186 / s40623-015-0231-1

    Артикул Google ученый

  • М. Лестер, П.Дж. Чепмен, S.W.H. Коули, С. Крукс, Дж. А. Дэвис, К. Маквиллаймс, С.Э. Милан, М. Парсонс, Д. Пейн, Э. К. Томас, Дж. Торнхилл, Н.М. Уэйд, Т.К. Йомен, Р.Дж. Barnes, Stereo-CUTLASS — новая возможность высокочастотных радаров SuperDARN. Анна. Geophys. 22 , 459–473 (2004)

    объявлений Статья Google ученый

  • В. Лесур, М. Ротер, И. Вардински, Р. Шахтшнайдер, М. Хамуди, А. Шамбоду, Модели исходного магнитного поля для GFZ-кандидатов IGRF-12. Земля Планеты Космос 67 , 87 (2015).DOI: 10.1186 / s40623-015-0239-6

    объявлений Статья Google ученый

  • J.J. Любовь, А. Чуллиат, Международная сеть магнитных обсерваторий. Eos 9 (4), 373–374 (2013). DOI: 10.1002 / 2013EO420001

    объявлений Статья Google ученый

  • J.J. С любовью, К.А. Финн, Программа геомагнетизма Геологической службы США и ее роль в мониторинге космической погоды.Космическая погода 9 , S07001 (2011). DOI: 10.1029 / 2011SW000684

    объявлений Статья Google ученый

  • J.J. С любовью, Э.Дж. Риглер, А. Пулккинен, П. Райли, О логнормальности исторической статистики интенсивности магнитных бурь: последствия для вероятностей экстремальных событий. Geophys. Res. Lett. 42 , 6544–6553 (2015). DOI: 10.1002 / 2015GL064842

    объявлений Статья Google ученый

  • ЧАС.Lühr, G. Kervalishvili, I. Michaelis, J. Rauberg, P. Ritter, J. Park, J.M.G. Мерайо, П. Брауэр, Межполушарные динамо-токи и динамо-токи в F-области, пересмотренные в созвездии Роя. Geophys. Res. Lett. 42 , 3069–3075 (2015a). DOI: 10.1002 / 2015GL063662

    объявлений Статья Google ученый

  • Х. Люр, Дж. Парк, Дж. У. Гджерлоев, Дж. Рауберг, И. Михаэлис, Дж. М.Г. Мерайо, П. Брауэр, Масштабный анализ продольных токов, выполненный с помощью созвездия Роя.Geophys. Res. Lett. 42 , 1–8 (2015b). DOI: 10.1002 / 2014GL062453

    объявлений Статья Google ученый

  • R.T. Marriott, A.D. Richmond, S.V. Венкатесваран, Экваториальный электроджет спокойного времени и противоэлектроструйный двигатель. J. Geomagn. Геоэлектр. 31 , 311–340 (1979)

    объявлений Статья Google ученый

  • Дж.Мацка, Подготовка квазиопределенных (QD) данных для обсерваторий Нарсарсуак, Кекертарсуак и Тристан-да-Кунья, в материалах Труды XV семинара IAGA по приборам геомагнитных обсерваторий, сбору и обработке данных , изд. П. Хейда, А. Чуллиат, М. Каталан (Real Instituto Y Observatorio de la Armada en San Fernando, Сан-Фернандо, 2012 г.), стр. 50–53, Boletin Roa No. 03/13

    Google ученый

  • Дж.Мацка, А. Чуллиат, М. Мандеа, C.C. Финли, Э. Камили, Геомагнитные наблюдения для основных полевых исследований: от земли к космосу. Космические науки. Ред. 155 , 29–64 (2011).

    объявлений Статья Google ученый

  • B.H. Маук, Н.Дж. Фокс, С.Г. Канекал, Р.Л. Кессель, Д.Г. Сибек, А. Ухорский, Научные цели и обоснование миссии штормовых зондов радиационного пояса. Космические науки. Ред. 179 , 3–27 (2013).DOI: 10.1007 / s11214-012-9908-y

    объявлений Статья Google ученый

  • С. Маус, Загадочные несоответствия между геомагнитной и звездной системой отсчета, наблюдаемые в спутниковых измерениях CHAMP и Swarm. Geophys. J. Int. 203 , 1873–1876 (2015)

    объявлений Статья Google ученый

  • С. Маус, Х. Люр, Сигнатура магнитосферного магнитного поля спокойного времени и его электромагнитная индукция во вращающейся Земле.Geophys. J. Int. 162 , 755–763 (2005). DOI: 10.1111 / j.1365-246X.2005.02691.x

    объявлений Статья Google ученый

  • С. Маус, Ф. Инь, Х. Люр, К. Манодж, М. Ротер, Дж. Рауберг, И. Михаэлис, К. Штолле, Р. Д. Мюллер, Разрешение направления океанических магнитных линеаций литосферным магнитным полем шестого поколения модель из спутниковых магнитных измерений CHAMP. Геохим. Geophys.Геосист. 9 , Q07021 (2008). DOI: 10.1029 / 2008GC001949

    объявлений Статья Google ученый

  • M. Menvielle, T. Iyemori, A. Marchaudon, M. Nosé, Геомагнитные индексы, в Геомагнитных наблюдениях и моделях , изд. М. Мандеа, М. Корте. IAGA Special Sopron Book Series, vol. 5 (Springer, Dordrecht, 2011), стр. 183–228.

    Глава

    Google ученый

  • С.Э. Милан, Т. Йомен, М. Лестер, Э.С. Томас, Т. Джонс, Статистика появления начального обратного рассеяния от ВЧ-радаров CUTLASS. Анна. Geophys. 15 , 703–718 (1997)

    объявлений Статья Google ученый

  • S.E. Милан, Sun et Lumière: взаимодействие солнечного ветра и магнитосферы, выведенное из ионосферных потоков и полярных сияний, в книге Magnetospifer Plasma Physics: The Impact of Jim Dungey’s Research , ed.Д. Саутвуд и др. Труды по астрофизике и космическим наукам, том. 41 (Springer, Берлин, 2015). DOI: 10.1007 / 978-3-319-18359-6_2

    Google ученый

  • L.R. Ньюитт, К.Е. Бартон, Дж. Горьков, Руководство по магнитным ретрансляционным станциям (Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии, Боулдер, 1996 г.)

    Google ученый

  • А.Нисида, миссия GEOTAIL. Geophys. Res. Lett. 21 , 2871–2873 (1994)

    объявлений Статья Google ученый

  • Н. Олсен, С. Котсиарос, Миссии и данные магнитных спутников, в журнале « Геомагнитные наблюдения и модели », изд. М. Мандеа, М. Корте. IAGA Special Sopron Book Series, vol. 5 (Springer, Dordrecht, 2011), стр. 27–44.

    Глава

    Google ученый

  • Н.Олсен, М. Мандеа, Быстро меняющиеся потоки в ядре Земли. Nat. Geosci. 1 , 390–394 (2008). DOI: 10.1038 / ngeo203

    объявлений Статья Google ученый

  • Н. Олсен, Л. Тёффнер-Клаузен, Т.Дж. Сабака, П. Брауэр, J.M.G. Merayo, J.L. Jørgensen, J.-M. Леже, О. Нильсен, Ф. Примдал, Т. Ризбо, Калибровка векторного магнитометра Эрстеда. Земля Планеты Космос 55 , 11–18 (2003)

    объявлений Статья Google ученый

  • Н.Олсен, Р. Хаагманс, Т.Дж. Сабака, А. Кувшинов, С. Маус, М. Е. Пурукер, М. Ротер, В. Лесур, М. Мандеа, Исследование на симуляторе сквозной миссии Swarm: демонстрация разделения различных вкладов в магнитное поле Земли с использованием синтетических данных . Земля Планеты Космос 58 , 359–370 (2006)

    объявлений Статья Google ученый

  • N. Olsen, E. Friis-Christensen, R. Floberghagen, P. Alken, C.D. Бегган, А.Чуллиат, Э. Дорнбос, Дж. Тейшейра да Энкарнак, Б. Гамильтон, Г. Юло, Дж. Ван ден Эйссел, А. Кувшинов, В. Лесур, Х. Люр, С. Макмиллан, С. Маус, М. Ноха, PEH Olsen, J. Park, G. Plank, C. Puthe, J. Rauberg, P. Ritter, M. Rother, T.J. Sabaka, R. Schachtschneider, O. Sirol, C. Stolle, E. Thébault, A.W.P. Томсон, Л. Тоффнер-Клаузен, Дж. Велимски, П.Н. Виссер, П. Виньерон, Центр по применению и исследованиям спутниковой группировки Swarm (SCARF) и информационные продукты Swarm. Земля Планеты Космос 65 (11), 1189–1200 (2013).DOI: 10.5047 / eps.2013.07.001

    объявлений Статья Google ученый

  • Н. Олсен, Г. Юло, В. Лесур, C.C. Finlay, C. Beggan, A. Chulliat, T.J. Сабака, Р. Флобергхаген, Э. Фриис-Кристенсен, Р. Хаагманс, С. Котсиарос, Х. Люр, Л. Тёффнер-Клаузен, П. Виньерон, Модель начального поля Swarm для геомагнитного поля 2014 года. Geophys. Res. Lett. 42 , 1092–1098 (2014). DOI: 10.1002 / 2014GL062659

    объявлений Статья Google ученый

  • А.Пельтье, А. Чуллиат, О возможности оперативного получения квазиопределенных данных магнитной обсерватории. Земля Планеты Космос 62 (2), e5 – e8 (2010)

    объявлений Статья Google ученый

  • Б. Поэджоно, Н. Бек, А. Бьюкенен, Л. Борри, С. Маус, К.А. Финн, Э.В. Уортингтон, Т. Уайт, в книге Улучшенная геомагнитная привязка в арктической среде. SPE-166850-PP, Конференция и выставка SPE в Арктике и экстремальных условиях, , Москва, Россия (2013)

    Google ученый

  • А.Пулккинен, О. Амм, А. Вильянен (Рабочая группа BEAR), Распределения ионосферных эквивалентных токов, определенные методом сферических элементарных токовых систем. J. Geophys. Res. 108 , 1053 (2003). DOI: 10.1029 / 2001JA005085

    Google ученый

  • J.L. Rasson, A. Gonsette, Автоматический дифлюкс Mark II. J. Data Sci. 10 (0), IAGA169 – IAGA173 (2011). DOI: 10.2481 / dsj.IAGA-24

    Google ученый

  • С.J. Reay, D.C. Herzog, S. Alex, E.P. Харин, С. МакЛин, М. Носе, Н.А.Сергеева, Данные и метаданные магнитной обсерватории: типы и доступность, в журнале Geomomic Observations and Models , ed. М. Мандеа, М. Корте. IAGA Special Sopron Book Series, vol. 5 (Springer, Dordrecht, 2011), стр. 127–148.

    Google ученый

  • J. Reda, D. Fouassier, A. Isac, H.-J. Линте, Дж. Мацка, К.У. Турбитт, Улучшение качества данных геомагнитной обсерватории, в журнале Geomomic Observations and Models , ed.М. Мандеа, М. Корте. IAGA Special Sopron Book Series, vol. 5 (Springer, Dordrecht, 2011), стр. 127–148.

    Глава

    Google ученый

  • J.M. Ruohoniemi, K.B. Бейкер, Крупномасштабная визуализация высокоширотной конвекции с помощью сверхдвойственной авроральной радиолокационной сети ВЧ радиолокационных наблюдений. J. Geophys. Res. 103 , 20797–20811 (1998)

    объявлений Статья Google ученый

  • С.Т. Рассел, Краткая история солнечно-земной физики, в Введение в космическую физику , изд. автор M.G. Кивельсон, К. Рассел (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1995), стр. 1-26.

    Google ученый

  • T.J. Сабака, Н. Олсен, Р. Х. Тайлер, А. Кувшинов, CM5, комплексная модель геомагнитного поля до Роя, полученная на основе более чем 12-летних данных CHAMP, Ørsted, SAC-C и обсерваторий. Geophys. J. Int. 200 , 1596–1626 (2015)

    объявлений Статья Google ученый

  • А.Семенов, А. Кувшинов, Глобальная трехмерная визуализация мантийной проводимости на основе инверсии C-откликов обсерваторий — II. Анализ данных и результаты. Geophys. J. Int. 191 , 965–992 (2012). DOI: 10.1111 / j.1365-246X.2012.05665.x

    объявлений Google ученый

  • R.C. Ловушка, История векторной магнитометрии в космосе, в Методы измерений в космических плазменных полях , изд. автор R.F. Пфафф, Дж.Э. Боровский, Д. Т. Янг (Am. Geophys. Union, Вашингтон, 1998 г.), стр. 101–114. DOI: 10.1002 / 9781118664391.ch22

    Глава

    Google ученый

  • Р.Дж. Стенинг, Моделирование экваториальной электроджеты. J. Geophys. Res. 90 (A2), 1705–1719 (1985)

    объявлений Статья Google ученый

  • Д.П. Стерн, Краткая история физики магнитосферы в космическую эру.Rev. Geophys. 34 (1), 1–31 (1996)

    объявлений Статья Google ученый

  • Д.П. Стерн, Тысячелетие геомагнетизма. Rev. Geophys. 40 (3), B1 – B30 (2002)

    Артикул Google ученый

  • Д.П. Стерн, Дж. Бредекамп, Повышение погрешности в геомагнитных моделях, полученных на основе скалярных данных. J. Geophys. Res. 80 , 1776–1782 (1975)

    объявлений Статья Google ученый

  • С.Штолле, Ч. Манодж, Х. Люр, С. Маус, П. Алкен, Оценка силы дневной экваториальной ионизационной аномалии на основе прокси электрического поля. J. Geophys. Res. 113 , A09310 (2008). DOI: 10.1029 / 2007JA012781

    объявлений Статья Google ученый

  • К. Штолле, Х. Люр, М. Ротер, Г. Баласис, Магнитные сигнатуры экваториального распространения F, наблюдаемые спутником CHAMP. J. Geophys. Res. 111 , А02304 (2006).DOI: 10.1029 / 2005JA011184

    объявлений Статья Google ученый

  • Э. Тебо, C.C. Финли, К. Бегган, П. Алкен, Дж. Обер, О. Барруа, Ф. Бертран, Т. Бондар, А. Бонесс, Л. Брокко, Э. Кане, А. Шамбоду, А. Чуллиат, П. Коиссон, Ф. Сиве, А. Дю, А. Фурнье, И. Фраттер, Н. Жилле, Б. Гамильтон, М. Хамуди, Г. Юло, Т. Ягер, М. Корте, В. Куанг, X. Лаланн, Б. Лангле, Дж. М. Леже, В. Лесур, Ф.Дж. Лоуз, С. Макмиллан, М. Мандеа, К. Манодж, С. Маус, Н. Олсен, В. Петров, М. Ротер, Т.Дж. Сабака, Д. Сатурнино, Р. Шахчнайдер, О. Сирол, А. Тангборн, В. Тейлор, А. Томсон, Л. Тёффнер-Клаузен, П. Виньерон, И. Вардински, Т. Зверева, Международное опорное геомагнитное поле: двенадцатое поколение. Земля Планеты Космос 67 , 79 (2015). DOI: 10.1186 / s40623-015-0228-9

    объявлений Статья Google ученый

  • Л.Тёффнер-Клаузен, В. Лесур, Н. Олсен, C.C. Финли, Скалярная калибровка и определение характеристик пакета магнитометрии Swarm в полете. Земля планеты космос (2016). DOI: 10.1186 / s40623-016-0501-6

    Google ученый

  • J.M. Torta, F.J. Pavon-Carrasco, S. Marsal, C.C. Финли, Свидетельства нового геомагнитного рывка в 2014 году. Geophys. Res. Lett. 42 , 7933–7940 (2015). DOI: 10.1002 / 2015GL065501

    объявлений Статья Google ученый

  • ГРАММ.М. Тернер, J.L. Rasson, C.V. Ривз, Методы наблюдений и измерений, в Трактат по геофизике , изд. М. Коно, Г. Шуберт (Elsevier, Амстердам, 2009 г.), стр. 93–146

    Google ученый

  • Р. Х. Тайлер, С. Маус, Х. Люр, Спутниковые наблюдения магнитных полей, вызванных океанскими приливными потоками. Наука 299 , 239–241 (2003)

    объявлений Статья Google ученый

  • Дж.М. Вейганд, О. Амм, В. Ангелопулос, С.Е. Милан, А. Грокотт, Х. Глейснер, К. Штолле, Сравнение векторов потоков SuperDARN и эквивалентных ионосферных токов от массивов наземных магнитометров. J. Geophys. Res. 117 , A05325 (2012). DOI: 10.1029 / 2011JA017407

    объявлений Статья Google ученый

  • Ю. Ямазаки, К. Юмото, Т. Уодзуми, М.Г. Кардинал, Вариации интенсивности эквивалентной системы тока Sq вдоль магнитного меридиана 210 ∘ .J. Geophys. Res. 116 , A10308 (2011). DOI: 10.1029 / 2011JA016632

    объявлений Статья Google ученый

  • Ямадзаки Ю., Ричмонд А.Д., Мауте А., Ву К. Ортланд, А. Йошикава, И.А. Адимула, Б. Рабиу, М. Кунитаке, Т. Цугава, Земные магнитные эффекты экваториального электроджета, смоделированные с помощью TIE-GCM на основе спутниковых данных TIMED. J. Geophys. Res. Space Phys. 119 , 3150–3161 (2014).DOI: 10.1002 / 2013JA019487

    объявлений Статья Google ученый

  • К. Юмото и др., ULTIMA: массив массивов наземных магнитометров для мониторинга магнитосферных и ионосферных возмущений в глобальном масштабе, в Резюме SM14A-01 Представлено на осеннем собрании 2012 г. , 3–7 декабря (AGU, Сан-Франциско) , 2012), стр. 3–7.

    Google ученый

    • Источники, воздействие и оценка воздействия — Неионизирующее излучение, Часть 1: Статические и крайне низкочастотные (СНЧ) электрические и магнитные поля

    1.3.2. Моделирование внутренней дозиметрии

    (a) Определение внутренней дозиметрии

    В КНЧ электрические и магнитные поля можно рассматривать как несвязанные (Olsen, 1994). Поэтому внутренняя дозиметрия также оценивается отдельно. Для одновременного воздействия обоих полей внутренние меры могут быть получены путем наложения. Воздействие электрических или магнитных полей приводит к индукции электрических полей и связанных с ними плотностей тока в ткани. Величины и пространственные характеристики этих полей зависят от типа поля (электрического или магнитного), его характеристик (частоты, величины, ориентации), а также размера, формы и электрических свойств экспонированного тела (человека, животного).Воздействие электрических полей также приводит к возникновению электрического заряда на поверхности тела.

    Первичной дозиметрической мерой является индуцированное электрическое поле в ткани. Наиболее часто сообщаемые дозиметрические меры — это средние, среднеквадратические и максимальные значения индуцированного электрического поля и плотности тока (Stuchly & Dawson, 2000). Дополнительные меры включают 50-й, 95-й и 99-й процентили, которые указывают на значения, которые не превышаются в данном объеме ткани, например 99-й процентиль указывает на превышение дозиметрической меры в 1% данного объема ткани (Kavet et al., 2001). Электрическое поле в ткани обычно выражается в мкВ / м или мВ / м, а плотность тока — в мкА / м 2 или мА / м 2 . Некоторые руководящие принципы безопасности (Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), 1998) определяют пределы воздействия, измеренные как плотность тока, усредненную на 1 см2 ткани, перпендикулярной направлению тока.

    Внутреннее (индуцированное) электрическое поле E и плотность тока проводимости J связаны законом Ома:

    где жирные символы обозначают векторы, а σ — объемная проводимость ткани, которая может зависеть от ориентации поля в анизотропных тканях (например,грамм. мышца).
    (b) Дозиметрия электрического поля

    Ранние дозиметрические модели представляли тело человека (или животного) в упрощенном виде, как описано в другом месте (Stuchly & Dawson, 2000). За последние 10 лет несколько лабораторий разработали сложные гетерогенные модели человеческого тела (Gandhi & Chen, 1992; Zubal et al. , 1994; Gandhi, 1995; Dawson et al. , 1997; Dimbylow, 1997) . Эти модели разбивают тело на объемы с разной проводимостью.Обычно идентифицируется более 30 различных органов и тканей, которые представлены кубическими ячейками (вокселями) со стороной 1–10 мм. Вокселям присваивается значение проводимости на основе измеренных значений, сообщенных Gabriel et al. (1996). Также использовалась модель человеческого тела, построенная из нескольких геометрических тел вращения (Baraton et al. , 1993; Hutzler et al. , 1994).

    Для вычисления индуцированных электрических полей в этих моделях с высоким разрешением использовались различные методы.Из-за низкой частоты воздействия электрических и магнитных полей рассматриваются отдельно, а индуцированные векторные поля добавляются, если необходимо. Воздействие электрических полей обычно труднее вычислить, чем воздействие магнитных полей, поскольку человеческое тело значительно возмущает электрическое поле. Подходящие численные методы ограничены сильно разнородными электрическими свойствами человеческого тела и сложными внешними формами и формами органов. Методы, которые до сих пор успешно использовались для дозиметрии с высоким разрешением: метод конечных разностей в частотной области и во временной области, а также метод конечных элементов.Преимущества и ограничения каждого метода были рассмотрены Stuchly и Dawson (2000). Некоторые методы и компьютерные коды были тщательно проверены путем сравнения с аналитическими решениями (Dawson & Stuchly, 1997).

    Было выполнено несколько численных оценок электрического поля и плотности тока, индуцированного в различных органах и тканях (Dawson et al. , 1998; Furse & Gandhi, 1998; Dimbylow, 2000; Hirata et al. , 2001 ). Обычно указываются средние значения электрического поля и плотности тока для органа (ткани) и максимальные значения вокселей.В недавних исследованиях (Dimbylow, 2000; Hirata et al. , 2001) максимальная плотность тока была усреднена на 1 см 2 для возбудимых тканей. Последнее вычисление явно нацелено на проверку соответствия руководству Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) (1998) и комментариям, опубликованным после этого (Matthes, 1998).

    Индуцированные электрические поля, вычисленные в различных лабораториях, находятся в разумном согласии (Stuchly & Gandhi, 2000).Как и ожидалось, между рассчитанными электрическими полями наблюдаются меньшие различия, чем между рассчитанными значениями плотности тока. Наблюдаемые различия можно объяснить различиями между моделями тела и значениями проводимости, относящимися к разным тканям.

    Различия, наблюдаемые в результатах моделей с высоким разрешением, частично зависят от предполагаемых значений проводимости (Dawson et al. , 1998). Как правило, чем меньше индуцированное электрическое поле (чем выше плотность тока), тем выше проводимость ткани.Исключение составляют те части тела, которые имеют вогнутую кривизну, например ткань, окружающая подмышки, где усиливается электрическое поле. Для всего тела вычисленные средние значения не отличаются более чем на 2% (Stuchly & Dawson, 2000).

    Разрешение модели влияет на точность оценки индуцированных полей в различных органах. Органы, которые малы в любом измерении, плохо представлены большими вокселями. Максимальное индуцированное электрическое поле выше для более высокого разрешения.Различия обычно составляют порядка 50–190% для вокселей со стороной 3,6 мм по сравнению с вокселями диаметром 7,2 мм (Stuchly & Dawson, 2000).

    Наибольшие индуцированные поля обнаруживаются в теле, которое обеими ногами соприкасается с идеальной землей. Средние значения для органов или тканей «заземленного» тела примерно в два или три раза выше, чем для тела в свободном пространстве (Dawson et al. , 1998), а промежуточные значения получены для различных степеней отделения от тела. земля.Эта зависимость от контакта с идеальным грунтом или отделения от него согласуется с более ранними экспериментальными данными (Deno & Zaffanella, 1982).

    Основные характеристики дозиметрии облучения человека, находящегося в электрическом поле КНЧ, можно резюмировать следующим образом:

    • Величины электрических полей в ткани обычно на 10 −5 –10 −8 ниже, чем величина внешнего поля.

    • При воздействии внешних полей от линий электропередачи преобладающее направление индуцированных полей также вертикальное.

    • Самые большие поля в человеческом теле индуцируются вертикальным электрическим полем, когда ступни находятся в контакте с идеально проводящей поверхностью земли.

    • Самые слабые поля индуцируются в теле, когда оно находится в свободном пространстве, то есть бесконечно далеко от плоскости земли.

    • Ток короткого замыкания для тела, находящегося в контакте с идеальной землей, определяется размером и формой тела (включая осанку), а не проводимостью его ткани.

    суммирует вычисленные внутренние электрические поля для модели взрослого тела в вертикальном поле 1 кВ / м при 60 Гц (Кавет и др. , 2001), где тело (1,77 м в высоту и 76 см). кг веса) обеими ногами соприкасается с идеально проводящей землей. суммирует рассчитанные внутренние электрические поля для модели пятилетнего ребенка (рост 1,10 м, вес 18,7 кг) (Hirata et al. , 2001). Выбранные значения проводимости приведены в Общем введении.Доусон и др. (2001) продемонстрировал, что максимальные значения вокселей значительно завышены, и поэтому 99-й перцентили более репрезентативны.

    Таблица 10

    Расчетные электрические поля (мВ / м) в вертикальном однородном электрическом поле (60 Гц, 1 кВ / м), индуцированном в модели заземленного тела взрослого человека.

    Таблица 11

    Расчетные электрические поля (мВ / м) в вертикальном однородном электрическом поле (60 Гц, 1 кВ / м), наведенное в модели заземленного тела ребенка.

    Воздействие на рабочем месте, например, на подстанции, где человек находится рядом с проводником с высоким потенциалом, индуцирует более сильные электрические поля в определенных органах (например, головном мозге), чем можно было бы предсказать из измеренного поля воздействия на высоте 1,5 м над землей (Potter et al. , 2000) . Этого следовало ожидать, поскольку внешнее поле над землей увеличивается.

    (c) Дозиметрия магнитного поля

    Ранние дозиметрические модели представляли тело в виде круговой петли, соответствующей заданному контуру тела, для определения индуцированного электрического поля или плотности тока на основе закона Фарадея:

    где f, — частота, r — радиус петли, а B — вектор плотности магнитного потока, перпендикулярный токовой петле.Точно так же использовались эллипсоидальные петли, чтобы лучше соответствовать форме тела.

    Более реалистичные модели человеческого тела были проанализированы с помощью метода численного импеданса (Gandhi & De Ford, 1988; Gandhi & Chen, 1992; Gandhi и др. , 2001) и метода конечных разностей скалярного потенциала (Dawson & Stuchly , 1998; Димбилов, 1998). Доступные дозиметрические данные для магнитных полей более обширны, чем для электрических полей. Были исследованы эффекты свойств ткани в целом (и, в частности, анизотропии мышц), ориентации поля по отношению к телу и, в определенной степени, анатомии тела (Dawson et al., 1997; Доусон и Стучли, 1998; Димбылов, 1998). В прошлом самая большая петля тока располагалась внутри части тела, например голова или сердце, часто использовались для расчета максимальной плотности тока в этой части тела. В настоящее время известно, что это занижает максимальное индуцированное поле и плотность тока (Stuchly & Dawson, 2000)

    Основные характеристики дозиметрии для воздействия однородных магнитных полей СНЧ можно резюмировать следующим образом:

    • Индуцированные электрические поля зависят от ориентации магнитного поля по отношению к телу.

    • Для большинства органов и тканей ориентация магнитного поля перпендикулярно туловищу (спереди назад) дает максимальные индуцированные величины.

    • Для головного мозга, спинномозговой жидкости, крови, сердца, мочевого пузыря, глаз и спинного мозга самые сильные индуцированные электрические поля создаются магнитным полем, направленным в сторону тела.

    • Магнитные поля, ориентированные вдоль вертикальной оси тела, создают самые слабые электрические поля.

    • Более сильные электрические поля индуцируются в телах большего размера.

    перечисляет электрические поля, индуцированные в определенных органах и тканях магнитным полем 60 Гц, 1 мкТл, ориентированным спереди назад (Dawson et al. , 1997; Dawson & Stuchly, 1998; Kavet et al. al. , 2001).

    Таблица 12

    Расчетные электрические поля (мкВ / м) в однородном магнитном поле (60 Гц, 1 мкТл), ориентированном спереди назад, на модели взрослого человека.

    Воздействие на людей относительно высоких плотностей магнитного потока чаще всего происходит на рабочих местах.Численное моделирование применялось в основном к рабочим, подвергающимся воздействию высоковольтных линий электропередачи (Baraton & Hutzler, 1995, Stuchly & Zhao, 1996; Dawson и др. , 1999a, b, c). В этих случаях токопроводящие жилы можно представить как бесконечные прямолинейные источники. Однако некоторая часть облучения происходит в более сложных сценариях, два из которых были проанализированы, и было использовано более реалистичное представление проводников источника на основе конечных отрезков линии (Stuchly & Dawson, 2000).перечисляет рассчитанные электрические поля для двух репрезентативных сценариев воздействия, проиллюстрированных в (Stuchly & Dawson, 2000).

    Таблица 13

    Расчетные электрические поля (мВ / м), индуцированные в модели взрослого человека для сценариев профессионального облучения, показанных на рисунке 6 (общий ток в проводниках, 1000 А).

    Рис. 6

    Положение тела в двух сценариях профессионального облучения

    (d) Дозиметрия контактного тока

    Контактные токи создают в тканях электрические поля, подобные тем, которые индуцируются внешними электрическими и магнитными полями.Контактные токи встречаются в жилище или на рабочем месте, когда человек прикасается к проводящим поверхностям с разными потенциалами и завершает путь для прохождения тока через тело. Текущий путь обычно от руки к руке и / или от руки к одной или обеим ногам. Источники контактного тока могут включать корпус устройства или бытовую арматуру, которая из-за типичной практики электропроводки в жилых помещениях несет небольшой потенциал над землей. Другими источниками контактного тока являются проводящие объекты, находящиеся в электрическом поле, например, автомобиль, припаркованный под линией электропередачи.Важность контактных токов была предложена Kavet et al. (2000). Недавно электрические поля были рассчитаны на модели ребенка с электродами на руках и ногах, имитирующими контактный ток (Dawson et al. , 2001). Наиболее частым источником воздействия контактного тока является прикосновение к незаземленному объекту, когда обе ноги заземлены. Рассчитанные электрические поля, индуцируемые в костном мозге кисти и руки ребенка при контактном токе 1 мкА, показаны на рис.Электрические поля выше 1 мВ / м могут создаваться в костном мозге ребенка при слабом контактном токе 1 мкА. В жилых помещениях такой ток может возникнуть из-за напряжения холостого хода всего 100 мВ, что не является редкостью. Общее сопротивление 5–10 кОм является типичным (Кавет и др. , 2000). При хорошем контакте с землей требуется всего 5–10 мВ для получения тока 1–2 мкА. Контактный ток с транспортными средствами в электрическом поле (например, под высоковольтными линиями электропередач) обычно находится в диапазоне от 0.1 мА на 1 кВ / м для автомобиля до 0,6 мА на 1 кВ / м для большого грузовика (Deno & Zaffanella, 1982).

    Таблица 14

    Расчетное электрическое поле (мВ / м), индуцированное контактным током 60 Гц, 1 мкА, в вокселях костного мозга ребенка.

    (e) Биофизическая значимость индуцированных полей

    Наименьшее электрическое поле в ткани, связанное с хорошо задокументированными биологическими эффектами (не обязательно вредными), оценивается как 1 мВ / м (Portier & Wolfe, 1998). Интересно сравнить различные условия экспонирования, которые создают внутреннее поле такой величины.показывает среднее воздействие электрических и магнитных полей, необходимых для создания поля 1 мВ / м в выбранных тканях (Stuchly & Dawson, 2000). Хотя механизмы биологических эффектов полей при 1 мВ / м неясны, тем не менее интересно сравнить электрические поля, индуцированные у человека воздействием магнитных полей, электрических полей и контактных токов в жилых помещениях. показывает, что электрическое поле, индуцированное в модели детского костного мозга (то есть ткани, участвующей в лейкемии), в 10 раз больше при воздействии контактного тока, чем при воздействии максимального электрического или магнитного поля, встречающегося в жилище (Кавет et al., 2000).

    Таблица 15

    Расчетные уровни источника электрического (заземленная модель) или магнитного поля (спереди назад), необходимые для создания среднего (Eavg) и максимального (Emax) электрического поля 1 мВ / м.

    Таблица 16

    Расчетное среднее электрическое поле (мВ / м), индуцированное электрическим полем, магнитным полем и контактным током в костном мозге ребенка (модель).

    (f) Микроскопическая дозиметрия

    Макроскопическая дозиметрия, которая описывает индуцированные электрические поля в различных органах и тканях, может быть расширена до более пространственно уточненных моделей субклеточных структур для прогнозирования и понимания биофизических взаимодействий.Простейшая клеточная модель для рассмотрения линейных систем требует оценки индуцированных полей в различных частях клетки. Такие модели, например, были разработаны для понимания нервной стимуляции (Plonsey & Barr, 1988; Basser & Roth, 1991; Reilly, 1992; Malmivuo & Plonsey, 1995). Доступны вычисления в зависимости от приложенного электрического поля и его частоты. Поскольку клеточные мембраны обладают высоким сопротивлением и емкостью (почти постоянными для всех клеток млекопитающих и равными 0.5–1 мкФ / см 2 ) (Reilly, 1992), на достаточно низких частотах на двух полюсах мембраны создаются сильные поля. Поле внутри клетки почти равно нулю, пока частота приложенного поля ниже частоты релаксации мембраны (~ 1 МГц) (Foster & Schwan, 1995). Общее сопротивление и емкость мембраны определяют эту частоту; таким образом, это зависит от размера клетки (общей поверхности мембраны). Чем больше ячейка, тем выше индуцированный мембранный потенциал для того же приложенного поля, но чем больше ячейка, тем ниже частота релаксации мембраны.

    Щелевые соединения соединяют множество ячеек. Щелевой контакт — это водная пора или канал, через которые соединяются соседние клеточные мембраны. Таким образом, клетки могут обмениваться ионами, например, обеспечивая локальную межклеточную связь (Holder et al. , 1993). В клетках, соединенных щелевыми соединениями, существует электрическая связь между цитоплазмой соседних клеток, и такие системы ранее моделировались как протекающие кабели (Cooper, 1984). Также использовались упрощенные модели, в которых группа ячеек, соединенных щелевым соединением, представлена ​​большой ячейкой того же размера (Polk, 1992).Используя такие модели, были оценены относительно большие мембранные потенциалы даже для прикладных полей только умеренной интенсивности. Численный анализ был выполнен для вычисления мембранных потенциалов в более реалистичных многоячеечных моделях (Fear & Stuchly, 1998). Моделирование показало, что упрощенные модели, такие как одиночная ячейка или излучающий кабель, могут использоваться только в некоторых конкретных ситуациях. Даже когда эти модели подходят, должны быть сконструированы эквивалентные клетки, в которых свойства цитоплазмы изменены, чтобы учесть свойства щелевых соединений.Эти модели достаточно точны для очень маленьких сборок ячеек определенной формы, экспонируемых на очень низких частотах. По мере увеличения размера ячейки-сборки мембранный потенциал, даже в статических полях, не увеличивается линейно с размерами, как это происходит для очень коротких удлиненных сборок. Также существует предел мембранного потенциала для сборок других форм.

    Из этой линейной модели клеток с щелевым соединением можно сделать вывод, что при 50 или 60 Гц индуцированный мембранный потенциал равен 0.1 мВ не достигается ни в одном органе или ткани человеческого тела, подвергнутого однородной плотности магнитного потока до 1 мТл или электрическому полю 10 кВ / м или менее (Fear & Stuchly, 1998). Эти уровни внешнего поля намного выше, чем те, которые вызывают 1 мВ / м в костном мозге.

    Новое исследование открывает ключи к разгадке магнитного поля Земли: NewsCenter

    22 января 2020 г.

    Джон Тардуно и другие сотрудники его лаборатории собрали кристаллы циркона — самый старый из известных земных материалов — на объектах в Джек-Хиллз, Австралия.Цирконы содержат магнитные частицы, которые фиксируют намагниченность Земли в то время, когда они были сформированы, что позволяет исследователям построить временную шкалу магнитного поля Земли. Здесь Тардуно позирует на точном обнажении скал с самыми старыми цирконами. (Фото Рочестерского университета / Джон Тардуно)

    Глубоко внутри Земли кружащееся жидкое железо создает защитное магнитное поле нашей планеты. Это магнитное поле невидимо, но жизненно важно для жизни на поверхности Земли: оно защищает планету от вредного солнечного ветра и космических лучей от солнца.

    Учитывая важность магнитного поля, ученые пытались выяснить, как поле менялось на протяжении всей истории Земли. Эти знания могут дать ключ к пониманию будущей эволюции Земли, а также эволюции других планет Солнечной системы.

    Новое исследование Университета Рочестера предоставляет доказательства того, что магнитное поле, которое сначала сформировалось вокруг Земли, было даже сильнее, чем считали ранее ученые. Исследование, опубликованное в журнале PNAS , поможет ученым сделать выводы об устойчивости магнитного щита Земли и о том, есть ли в Солнечной системе другие планеты с условиями, необходимыми для жизни.

    «Это исследование кое-что говорит нам о формировании пригодной для жизни планеты», — говорит Джон Тардуно, Уильям Р. Кенан-младший, профессор наук о Земле и окружающей среде и декан отдела исследований в области искусства, науки и техники в Рочестере. «Один из вопросов, на который мы хотим ответить, — почему Земля эволюционировала именно так, и это дает нам еще больше доказательств того, что магнитное экранирование было зафиксировано на очень ранней стадии развития планеты».

    Магнитное поле Земли сегодня

    Сегодняшний магнитный экран создается во внешнем ядре Земли.Сильный жар в плотном внутреннем ядре Земли заставляет внешнее ядро, состоящее из жидкого железа, закручиваться и перемешиваться, генерируя электрические токи и вызывая явление, называемое геодинамо, которое питает магнитное поле Земли. На токи в жидком внешнем сердечнике сильно влияет тепло, исходящее из твердого внутреннего сердечника.

    Из-за расположения и экстремальных температур материалов в сердечнике ученые не могут напрямую измерить магнитное поле. К счастью, минералы, которые поднимаются на поверхность Земли, содержат крошечные магнитные частицы, которые фиксируют направление и интенсивность магнитного поля в то время, когда минералы остывают из своего расплавленного состояния.

    Используя новые палеомагнитные данные, данные электронного микроскопа, геохимические данные и данные о палеонапряженности, исследователи датировали и проанализировали кристаллы циркона — самые старые известные земные материалы, собранные в местах в Австралии. Цирконы, которые составляют около двух десятых миллиметра, содержат еще более мелкие магнитные частицы, которые фиксируют намагниченность земли в то время, когда формировались цирконы.

    Кристаллы циркона

    имеют размер всего около двух десятых миллиметра и содержат еще более мелкие магнитные частицы.Здесь для масштабирования кристалл циркона изображен внутри буквы «О», напечатанной на десятицентовой монете. (Изображение Рочестерского университета / Джон Тардуно)

    Магнитное поле Земли 4 миллиарда лет назад

    Предыдущее исследование Тардуно показало, что магнитному полю Земли не менее 4,2 миллиарда лет и оно существует почти столько же, сколько и сама планета. С другой стороны, внутреннее ядро ​​Земли появилось сравнительно недавно: согласно исследованию, опубликованному Тардуно и его коллегами ранее в этом году, оно сформировалось всего около 565 миллионов лет назад.

    В то время как исследователи первоначально полагали, что магнитное поле Земли на раннем этапе было слабым, новые данные по циркону предполагают более сильное поле. Но поскольку внутреннее ядро ​​еще не сформировалось, сильное поле, которое первоначально возникло 4 миллиарда лет назад, должно быть, было задействовано другим механизмом.

    «Мы думаем, что этот механизм заключается в химическом осаждении оксида магния внутри Земли», — говорит Тардуно.

    Оксид магния, вероятно, был растворен из-за сильной жары, связанной с гигантским ударом, сформировавшим Землю.По мере охлаждения внутренней части Земли оксид магния может выпадать в осадок, вызывая конвекцию и геодинамо. Исследователи полагают, что внутренняя часть Земли в конечном итоге исчерпала источник оксида магния до такой степени, что магнитное поле почти полностью исчезло 565 миллионов лет назад.

    Но формирование внутреннего ядра обеспечило новый источник энергии для геодинамо и планетарного магнитного щита, который сегодня есть у Земли.

    Магнитное поле на Марсе

    «Это раннее магнитное поле было чрезвычайно важным, потому что оно защищало атмосферу и удаление воды с ранней Земли, когда солнечные ветры были наиболее интенсивными», — говорит Тардуно.«Механизм генерации поля почти наверняка важен для других тел, таких как другие планеты и экзопланеты».

    Например, ведущая теория гласит, что Марс, как и Земля, обладал магнитным полем в самом начале своей истории. Однако на Марсе поле коллапсировало и, в отличие от Земли, Марс не генерировал нового.

    «Когда Марс потерял магнитную защиту, он потерял воду», — говорит Тардуно. «Но мы до сих пор не знаем, почему рухнула магнитная защита. Раннее магнитное экранирование действительно важно, но мы также заинтересованы в устойчивости магнитного поля.Это исследование дает нам больше данных в попытке выяснить набор процессов, которые поддерживают магнитный экран на Земле ».

    Подробнее

    Теги: Искусство и наука, Департамент наук о Земле и окружающей среде, Джон Тардуно, планеты, результаты исследования

    Категория : Наука и технологии

    Малогабаритная подача импульсных импульсов с помощью калиброванных источников электромагнитного поля EFT / импульсных сигналов | 2020-07-23

    Исследования устойчивости интегральных схем (ИС) и печатных плат важны для тестирования компонентов и сборок во время разработки.Используя источники магнитного поля наборов h5-IC и H5-IC, Langer EMV-Technik GmbH предлагает специализированные инструменты для маломасштабной инжекции импульсных импульсов в ИС, линейные структуры и сборки.

    Источники магнитного поля EFT / Burst характеризуются высокой достижимой напряженностью поля до 200 мТл. Это означает, что схемы также могут подвергаться действию соответствующего поля даже через их корпус. Реакции схемы позволяют анализировать ее с точки зрения помехоустойчивости и безопасности сигнала.Безопасность схемы можно оценить на различных функциональных этапах схемы (например, во время операций загрузки или переключения). Частотная характеристика источников EFT / импульсных магнитных полей оптимизирована для передачи стандартных импульсов импульсного генератора (согласно IEC 61000-4-4).

    Источник поля BS 06DU-s комплекта H5-IC достигает максимальной плотности потока прибл. 150 мТл на пике. Благодаря конструкции источника поля силовые линии отталкиваются от наконечника источника поля и, следовательно, достигают высокой эффективности даже на большом расстоянии.Магнитные поля BS 06DU-s вращаются вокруг линейных сетей под наконечником, так что этот источник поля может использоваться, в частности, для соединения с мельчайшими проводящими линиями, а также с соединительными проводами.

    Источник поля BS 06DB-s комплекта h5-IC достигает плотности магнитного потока прибл. 200 мТл на его вершине. Пучок силовых линий выходит вертикально из острия источника поля и замыкается вблизи источника поля. Таким образом, этот источник поля можно использовать для обнаружения особенно горизонтальных петлевых структур в схеме и в сборках.

    Источники магнитного поля EFT / Burst BS 06DU-s и BS 06DB-s откалиброваны для сравнительных измерений и могут управляться рукой или двигателем (например, сканером ICS 105 Langer IC) в соответствии с их измерительной задачей.

    Направление излучения приповерхностного источника света с помощью магнитного поля

  • 1.

    Бенсон, О. Сборка гибридных фотонных архитектур из нанофотонных составляющих. Nature 480 , 193–199 (2011).

    объявлений Статья Google ученый

  • 2.

    Lodahl, P. et al. Киральная квантовая оптика. Nature 541 , 473–480 (2017).

    объявлений Статья Google ученый

  • 3.

    Темнов В.В. и др. Активная магнитоплазмоника в гибридных структурах металл-ферромагнетик. Нат. Фотон. 4 , 107–111 (2010).

    объявлений Статья Google ученый

  • 4.

    Акимов И.А. и др.Гибридные структуры магнитных полупроводников и плазмонных кристаллов: новая концепция для магнитооптических устройств. J. Opt. Soc. Являюсь. B 29 , A103 – A118 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Армеллес, Г., Себоллада, А., Гарка-Мартн, А. и Гонсалес, М. У. Магнитоплазмоника: сочетание магнитных и плазмонных функций. Adv. Опт. Матер. 1 , 10–35 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Боссини, Д., Белотелов, В. И., Звездин, А. К., Калиш, А. Н., Кимел, А. В. Магнитоплазмоника и фемтосекундный оптомагнетизм в наномасштабе. САУ Фотон . 3 , 1385–1400 (2016).

    Артикул Google ученый

  • 7.

    Звездин А. и Котов В. Современная магнитооптика и магнитооптические материалы (IOP, Bristol & Philadelphia, 1997).

    Google ученый

  • 8.

    Леви М., Барышев А. В. и Иноуэ М. (ред.) Магнитофотоника: от теории к приложениям (Springer, Berlin, Heidelberg, 2013).

  • 9.

    Белотелов В.И. и др. Усиленные магнитооптические эффекты в магнитоплазмонных кристаллах. Нат. Нанотехнологии. 6 , 370–376 (2011).

    объявлений Статья Google ученый

  • 10.

    Chin, J. Y. et al. Невзаимная плазмоника позволяет значительно увеличить фарадеевское вращение тонкой пленки. Нат. Commun. 4 , 1599 (2013).

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Kreilkamp, ​​L.E. et al. Волноводно-плазмонные поляритоны усиливают поперечный магнитооптический эффект Керра. Phys. Ред. X 3 , 041019 (2013).

    Google ученый

  • 12.

    Floess, D. et al. Плазмонный аналог электромагнитно-индуцированного поглощения приводит к гигантскому тонкопленочному фарадеевскому вращению на 14 °. Phys. Ред. X 7 , 021048 (2017).

    Google ученый

  • 13.

    Риккен, Г. Л. Дж. А. и Раупах, Э. Наблюдение магнитохирального дихроизма. Nature 390 , 493–494 (1997).

    объявлений Статья Google ученый

  • 14.

    Бекшаев А.Ю., Блиох К.Ю., Нори Ф. Поперечные спин и импульс в двухволновой интерференции. Phys. Ред. X 5 , 011039 (2015).

    Google ученый

  • 15.

    Leyder, C. et al. Наблюдение оптического спинового эффекта Холла. Нат. Phys. 3 , 628–631 (2007).

    Артикул Google ученый

  • 16.

    Блиох, К. Ю., Родригес-Фортуньо, Ф. Дж., Нори, Ф. и Заяц, А. В. Спин-орбитальные взаимодействия света. Нат.Фотон. 9 , 796–808 (2015).

    объявлений Статья Google ученый

  • 17.

    Родригес-Фортуньо, Ф. Дж., Энгета, Н., Мартинес, А. и Заяц, А. В. Боковые силы, действующие на частицы с круговой поляризацией вблизи поверхности. Нат. Commun. 6 , 8799 (2015).

    объявлений Статья Google ученый

  • 18.

    Капитанова П.В. и др.Фотонный спиновый эффект Холла в гиперболических метаматериалах для управляемой поляризацией маршрутизации субволновых мод. Нат. Commun. 5 , 3226 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 19.

    Aiello, A., Banzer, P., Neugebauer, M. & Leuchs, G. От поперечного углового момента к фотонным колесам. Нат. Фотон. 9 , 789–795 (2015).

    объявлений Статья Google ученый

  • 20.

    Юнге, К., О’Ши, Д., Волц, Дж. И Раушенбойтель, А. Сильная связь между одиночными атомами и нетрансверсальными фотонами. Phys. Rev. Lett. 110 , 213604 (2013).

    объявлений Статья Google ученый

  • 21.

    Shomroni, I. et al. Полностью оптическая маршрутизация одиночных фотонов с помощью одноатомного переключателя, управляемого одним фотоном. Наука 345 , 903–906 (2014).

    объявлений Статья Google ученый

  • 22.

    Luxmoore, I. J. et al. Взаимодействие спинов в квантовой точке InGaAs с полупроводниковой волноводной схемой с использованием излучаемых фотонов. Phys. Rev. Lett. 110 , 037402 (2013).

    объявлений Статья Google ученый

  • 23.

    Söllner, I. et al. Детерминированная связь эмиттера фотонов в хиральных фотонных схемах. Нат. Нанотех 10 , 775–778 (2015).

    объявлений Статья Google ученый

  • 24.

    Coles, R.J. et al. Хиральность нанофотонного волновода со встроенным квантовым излучателем для однонаправленной передачи спина. Нат. Commun. 7 , 11183 (2016).

    объявлений Статья Google ученый

  • 25.

    Lin, J. et al. Регулируемая направленная связь поверхностных плазмон-поляритонов с регулируемой поляризацией. Наука 340 , 331–334 (2013).

    объявлений Статья Google ученый

  • 26.

    Rodrguez-Fortuño, F. J. et al. Интерференция в ближнем поле для однонаправленного возбуждения электромагнитных мод. Наука 340 , 328–330 (2013).

    объявлений Статья Google ученый

  • 27.

    Бауэр, Т., Орлов, С., Пешель, У., Банзер, П. и Лейкс, Г. Наноинтерферометрическая реконструкция амплитуды и фазы сильно сфокусированных векторных пучков. Нат. Фотон. 8 , 23–27 (2013).

    объявлений Статья Google ученый

  • 28.

    О’Коннор, Д., Гинзбург, П., Родригес-Фортуньо, Ф. Дж., Вуртц, Г. А. и Заяц, А. В. Спин-орбитальная связь в рассеянии поверхностных плазмонов наноструктурами. Нат. Commun. 5 , 5327 (2014).

    объявлений Статья Google ученый

  • 29.

    Петерсен, Дж., Фольц, Дж. И Раушенбойтель, А. Хиральный нанофотонный волноводный интерфейс на основе спин-орбитального взаимодействия света. Science 346 , 67–71 (2014).

    объявлений Статья Google ученый

  • 30.

    Rodrguez-Fortuño, F. J., Barber-Sanz, I., Puerto, D., Griol, A. & Martnez, A. Устранение легкости рук с помощью кремниевого микродиска на кристалле. САУ Фотон . 1 , 762–767 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 31.

    Лефье Й. и Грожан Т.Однонаправленный субдифракционный волновод на основе оптической спин-орбитальной связи в субволновых плазмонных волноводах. Опт. Lett. 40 , 2890–2893 (2015).

    объявлений Статья Google ученый

  • 32.

    Синев И.С. и др. Хиральность, обусловленная откликом магнитного диполя для демультиплексирования поверхностных волн. Laser Photon. Ред. 11 , 1700168 (2017).

    объявлений Статья Google ученый

  • 33.

    Фурдына, Дж. К. Разбавленные магнитные полупроводники. J. Appl. Phys. 64 , R29 – R64 (1988).

    объявлений Статья Google ученый

  • 34.

    Gaj, J. A. & Kossut, J. Введение в физику разбавленных магнитных полупроводников (Springer, Berlin, Heidelberg, 2010).

  • 35.

    Kuhn-Heinrich, B., Ossau, W., Bangert, E., Waag, A. & Landwehr, G. Зеемановская картина полумагнитных (CdMn) Te / (CdMg) Te квантовых ям в плоском магнитном поля. Solid State Commun. 91 , 413–418 (1994).

    объявлений Статья Google ученый

  • 36.

    Блиох К. Ю., Смирнова Д. и Нори Ф. Квантовый спиновый эффект Холла света. Наука 348 , 1448–1451 (2015).

    объявлений MathSciNet Статья Google ученый

  • 37.

    Seyler, K. L. et al. Спиральная люминесценция поля лигандов в 2D-ферромагнитном изоляторе. Нат. Phys. 14 , 277–281 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 38.

    Whittaker, D. M. & Culshaw, I.S. Обработка структурированных многослойных фотонных структур с помощью матрицы рассеяния. Phys. Ред. B 60 , 2610–2618 (1999).

    объявлений Статья Google ученый

  • 39.

    Ли, Л. Использование рядов Фурье в анализе разрывных периодических структур. J. Opt. Soc. Являюсь. A. 13 , 1870–1876 (1996).

    объявлений Статья Google ученый

  • 40.

    Джонсон, П. Б. и Кристи, Р. В. Оптические константы благородных металлов. Phys. Ред. B 6 , 4370–4379 (1972).

    объявлений Статья Google ученый

  • 41.

    Andre, R. & Dang, LS Низкотемпературные показатели преломления Cd 1- x Mn x Te и Cd 1- x Mg x Te. J. Appl. Phys. 82 , 5086–5089 (1997).

    объявлений Статья Google ученый

  • 42.

    • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *