Силовые линии магнитного поля – направление, свойства
4.8
Средняя оценка: 4.8
Всего получено оценок: 214.
4.8
Средняя оценка: 4.8
Всего получено оценок: 214.
Магнитное поле оказывает силовое воздействие на электрические заряды, находящиеся в движении и на тела, имеющие магнитный момент (постоянные магниты). Вместе с электрическим магнитное поле образует единое электромагнитное поле; по аналогии с другими силовыми полями (электрическим и гравитационным) наглядное представление о характере поля дают его силовые линии. Главной количественной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция B, поэтому силовые линии магнитного поля и линии магнитной индукции имеют одно и тоже значение, то есть оба термина могут использоваться наравне друг с другом.
Что такое силовые линии
Выдающийся английский физик Майкл Фарадей (1791-1867), исследовавший природу электромагнитного поля, первым сформулировал понятие силовых линий для электрического и магнитного полей.
Силовые линии магнитного поля обладают следующими основными свойствами:
- Силовые линии — это графическая визуализация (“картина”) изображения силового поля;
- Силовые линии заполняют пространство таким образом, что касательные к ним в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором магнитной индукции;
- Через каждую точку проходит только одна силовая линия;
- Плотность (густота) силовых линий, пронизывающих единичную перпендикулярную площадь, пропорциональна модулю магнитной индукции B на этой площади;
- Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, поскольку магнитное поле является полем вихревого типа. Вихревыми называются любые поля, имеющие замкнутые силовые линии.
М. Фарадей по праву считается одним из первооткрывателей природы электромагнитных явлений. В 1845 г. он первым четко сформулировал понятие об электромагнитном поле. Кроме этого он открыл фундаментальный закон, названный его именем, который гласит о том, что в замкнутом проводящем контуре, через который проходит изменяющийся во времени магнитный поток, возникает разность потенциалов, то есть электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения магнитного потока.
Примеры силовых линий
Наглядное представление о силовых линиях магнитного поля можно получить, если на плоский стеклянный лист, сквозь который пропущен проводник с током, равномерно (в один слой) разложить мелкие железные опилки или опилки из другого ферромагнетика (никеля, кобальта и т.п.). Включение тока приводит к появлению магнитного поля, в котором опилки намагничиваются, то есть становятся “магнитными стрелками” и выстраиваются вдоль силовых линий поля .
Видно, что силовые линии представляют собой концентрические окружности, которые расположены в плоскости перпендикулярной проводнику. Центры всех окружности лежат на оси проводника.
Следующий пример — силовые линии магнитного поля, которое создает обычный полосовой постоянный магнит.
Направлением вектора магнитной индукции принято считать направление от южного полюса S к северному полюсу N.
Хорошо видно, что силовые линии имеют максимальную концентрацию вблизи полюсов N и S. Направления силовых линий магнитного поля имеют сложную геометрическую форму, но все линии непрерывны и замкнуты. Внутри магнита плотность (густота) силовых линий максимальна, а поле однородно. Магнитное поле является однородным, когда магнитная индукция постоянна, то есть = const.
Еще один пример — это соленоид, то есть катушка, изготовленная с помощью намотки гибкого проводника, сохраняющего форму (например, из медной проволоки).
Рис. 3. Демонстрация силовых линий магнитного поля от соленоида.Оказывается картина силовых линий соленоида очень похожа на силовые линии, которые создаются постоянным полосовым магнитом. Видно, что внутри катушки магнитное поле близко к однородному.
Для определения направления вектора надо пользоваться “правилом буравчика”, которое звучит так: вектор направлен в ту сторону, куда перемещалась бы рукоятка буравчика (с правой резьбой) если ввинчивать его по направлению тока в проводе (или в рамке).
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что такое силовые линии магнитного поля. Силовые линии позволяют наглядно представить пространственное распределение магнитного поля. Приведены основные свойства и примеры силовых линий магнитных полей, созданных прямолинейным проводником, соленоидом и постоянным полосовым магнитом.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Владимир Шамшурин
5/5
Оценка доклада
4.8
Средняя оценка: 4.8
Всего получено оценок: 214.
А какая ваша оценка?
Линии магнитной индукции, теория и примеры
Онлайн калькуляторы
На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.
Справочник
Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся.
Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!
Заказать решение
Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!
Главная Справочник Физика Линии магнитной индукции
Определение и общие сведения о линиях магнитной индукции
Магнитное поле является силовым. Это означает, что магнитное поле векторное, и в его каждой точке на пробную частицу (в магнитном поле в качестве пробной частицы выступает пробный контур с током или магнитная стрелка) действует вектор силы. Следовательно, как и электрическое поле, магнитное поле можно изображать при помощи линий поля, которые называют линиями магнитной индукции. Все касательные к линиям магнитной индукции в каждой точке совпадают с направлением вектора индукции (). Через каждую точку магнитного поля можно провести линию магнитной индукции.
Так как вектор магнитной индукции в любой точке поля обладает определенным направлением, то и направление линии магнитной индукции является единственным.
Это означает, что линии магнитной индукции не пересекаются. Направление линий магнитной индукции определено правилом правого винта. Которое говорит о том, что головка винта, который поворачивают по направлению тока, движется по направлению линии магнитной индукции.
Изображение линий магнитной индукции
Линии магнитной индукции изображают с такой плотностью, чтобы их количество (на единицу перпендикулярной им поверхности) было пропорционально величине магнитной индукции в рассматриваемой точке поля. Следовательно, изучая линии индукции, имеется возможность наглядного представления изменения магнитной индукции поля в пространстве (по величине и направлению).
Линии магнитной индукции можно увидеть, если провести эксперимент с железными опилками, которые намагничивают в рассматриваемом магнитном поле. Эти опилки ведут себя как малые магнитные стрелки. При реализации подобного эксперимента проводник с током пропускают через горизонтальную стеклянную пластинку (или лист картона), на нее насыпают некоторое количество опилок из железа.
При встряхивании пластинки опилки выстраиваются в цепочки, форма которых соответствует линиям магнитного поля.
Линии магнитной индукции всегда являются замкнутыми (или уходят в бесконечность), не имеют начала и конца. Это имеет место для любого магнитного поля, порождаемого любым током. Векторные поля, которые имеют непрерывные линии, называют вихревыми. Магнитное поле является вихревым.
Примеры решения задач
| Понравился сайт? Расскажи друзьям! | |||
Линии магнитного поля: определение, объяснение и вопросы и ответы
Ключевые понятия
- Линии магнитного поля, создаваемые парой магнитов.
- Нейтральная точка и однородные магнитные поля.
Когда два стержневых магнита расположены близко друг к другу, они создают различную картину магнитного поля.
Рисунок зависит от ориентации стержневого магнита относительно другого. На этом занятии мы рассмотрим эти различные паттерны, созданные парой стержневых магнитов.
Магнитное поле, создаваемое парой стержневых магнитов:
Когда два магнита приближаются друг к другу, их магнитные силовые линии взаимодействуют друг с другом и изменяют так, чтобы они указывали в направлении результирующей магнитной силы (поля).
Линии магнитного поля из-за разнополюсности:
Когда разноименные полюса двух магнитов сближаются, кажется, что их магнитные силовые линии сливаются и образуют новый узор, показывающий результирующее поле.
Результирующее поле между магнитами направлено от северного полюса к южному полюсу.
Следовательно, магниты испытывают силу притяжения и движутся навстречу друг другу.
В середине двух противоположных полюсов создается однородное магнитное поле с равномерно расположенными параллельными силовыми линиями магнитного поля.
Однако, когда мы движемся наружу, магнитные силовые линии изгибаются, делая поле неоднородным .
Силовые линии магнитного поля из-за пары одинаковых полюсов:
Когда противоположные полюса двух магнитов сближаются, их магнитные силовые линии, кажется, расходятся друг от друга и образуют новый узор, показывающий результирующее поле.
Никакие магнитные силовые линии ни одного из магнитов не сливаются друг с другом.
Результирующее поле имеет силовые линии обоих магнитов, направленные друг от друга.
Следовательно, магниты испытывают силу отталкивания и отойдите друг от друга.
В середине двух одинаковых полюсов не существует магнитного поля. Эта точка называется нейтральной точкой .
В нейтральной точке два магнитных поля компенсируют влияние друг друга, что приводит к нулевому результирующему полю .
Вопросы и ответы:
- Сколько нейтральных точек имеется в показанном ниже магнитном поле? Определите их.
Ответ :
В показанном магнитном поле есть две нейтральные точки.
2. Сколько областей однородного магнитного поля имеется в показанном ниже магнитном поле? Найдите их в поле.
Ответ :
Ниже в магнитном поле есть две области однородных магнитных полей.
Резюме:
- Стрелка компаса указывает направление магнитной силы, действующей на нее из-за наличия стержневого магнита.
- Когда два магнита приближаются друг к другу, их магнитные силовые линии взаимодействуют друг с другом и модифицируют так, чтобы они указывали в направлении результирующей магнитной силы (поля).
- Когда разные полюса двух магнитов сближаются, кажется, что их магнитные силовые линии сливаются и образуют новый узор, показывающий результирующее поле.
- В середине двух противоположных полюсов создается однородное магнитное поле с равномерно расположенными параллельными силовыми линиями магнитного поля.
- Когда противоположные полюса двух магнитов сближаются, кажется, что их магнитные силовые линии расходятся друг от друга и образуют новый узор, показывающий результирующее поле. Никакие магнитные силовые линии ни одного из магнитов не сливаются друг с другом.
- Посередине двух одинаковых полюсов не существует магнитного поля. Эта точка называется нейтральной точкой .
- В нейтральной точке два магнитных поля компенсируют влияние друг друга, в результате чего результирующее поле равно нулю.
22.3 Магнитные поля и силовые линии магнитного поля – College Physics 2e
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Дайте определение магнитному полю и опишите линии магнитного поля различных магнитных полей.
Говорят, что в детстве Эйнштейн был очарован компасом, возможно, размышляя о том, как стрелка чувствует силу без прямого физического контакта.
Его способность глубоко и ясно размышлять о действиях на расстоянии, особенно о гравитационных, электрических и магнитных силах, позже позволила ему создать свою революционную теорию относительности. Поскольку магнитные силы действуют на расстоянии, мы определяем магнитное поле как представление магнитных сил. Графическое изображение силовых линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рис. 22.14, направление силовых линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса. Магнитное поле традиционно называют
Рисунок
22.14
Линии магнитного поля имеют направление, которое указывает небольшой компас, помещенный в определенное место. (a) Если для картографирования магнитного поля вокруг стержневого магнита используются небольшие компасы, они будут указывать в указанном направлении: от северного полюса магнита к южному полюсу магнита.
Маленькие компасы, используемые для проверки магнитного поля, не будут мешать ему. (Это аналогично тому, как мы тестировали электрические поля с небольшим пробным зарядом. В обоих случаях поля представляют собой только объект, создающий их, а не зонд, проверяющий их.) На рис. 22.15 показано, как выглядит магнитное поле для контура с током и длинный прямой провод, который можно было исследовать с помощью небольшого компаса. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в том месте, где он находится, с северным полюсом, указывающим в направлении 9 градусов.
Рисунок 22.15 Для картирования полей, показанных здесь, можно использовать небольшие компасы. (а) Магнитное поле круглой петли с током подобно магнитному полю стержневого магнита. (b) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими круглые петли. (c) Когда проволока находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание, что символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвост стрелы), и поля, указывающего наружу (например, кончик стрелки).
Установление связей: концепция поля
Поле — это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут действовать на другой объект на расстоянии без видимой физической связи. Поле представляет объект, его генерирующий. Гравитационные поля отображают гравитационные силы, электрические поля отображают электрические силы, а магнитные поля отображают магнитные силы.
