Закрутили магнитное поле

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали прототип необычного сверхпроводящего эллиптического ондулятора – устройства с периодическим магнитным полем, генерирующим ондуляторное излучение (ОИ) с циркулярно-поляризованным излучением. При движении внутри ондулятора электрон попадает в поперечное магнитное поле, изменяющееся по спирали и генерирует циркулярно-поляризованное излучение. Хотя эксперименты со спиральными ондуляторами с вращающимся магнитным полем ведутся с 70-х гг. XX в., схема установки, предложенная в Институте, реализована впервые в мире. Планируется, что данный вид магнитов будет использоваться на экспериментальных станциях Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») и позволит пользователям работать с методом рентгеновского магнитного дихроизма, необходимого для изучения веществ со сложной магнитной структурой, например, редкоземельных элементов или молекулярных магнетиков. Результаты работы были представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020).

Ондулятор – это устройство с периодическим магнитным полем, генерирующее когерентное ондуляторное излучение в синхротроне. От качества магнитного поля в ондуляторе зависит качество излучения, которое получат пользователи на экспериментальных станциях, а, следовательно, и результаты их исследований. В физике точность магнитного поля в ондуляторе выражается в общепринятой величиной – фазовой ошибке. Чем меньше фазовая ошибка, тем выше яркость излучения. Среднеквадратичная ошибка три градуса вполне приемлема для многих экспериментов.

Одна из разработок специалистов ИЯФ СО РАН – эллиптический ондулятор, в котором благодаря необычной расстановке сверхпроводящих магнитных катушек, создается магнитное поле, изменяющееся по спирали вдоль ондулятора. На данный момент разработан и создан его прототип. Предполагается, что в будущем данный вид ондулятора будет использоваться на экспериментальных станциях ЦКП «СКИФ».

«Сверхпроводящие катушки ставятся крест-накрест под углом 90 градусов, таким образом, выходящее, как обычно, вверх магнитное поле из нижнего ряда катушек сталкивается с противоположно направленным магнитным полем из верхнего ряда катушек, – рассказывает аспирант ИЯФ СО РАН Павел Каноник. – Встретившись, ни одно из этих полей уже не может замкнуться на самом себе, поэтому начинает искать альтернативное направление. Желание магнитного поля найти способ замкнуться создает добавочную магнитную компоненту – поперечную, что, в свою очередь, создает магнитное поле, вращающееся по спирали. Ондулятор называется эллиптическим, потому что поперечная компонента магнитного поля на 30% меньше продольной, так что общее магнитное поле имеет форму растянутого круга, эллипса».

Вид синхротронного излучения, при котором фотоны закручиваются по спирали, необходим пользователям для работы с методом рентгеновского магнитного дихроизма. Данный метод позволяет изучать вещества со сложной магнитной структурой, например, редкоземельные элементы, которые используются в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной и химической промышленности, в металлургии. Так на основе элементов неодима, иттрия, самария и других получают сплавы с рекордными магнитными свойствами для создания постоянных магнитов огромной мощности. Также современное материаловедение активно занимается созданием новых полифункциональных материалов с заданными магнитными свойствами – молекулярных магнетиков, которые обладают низкой плотностью, механической гибкостью, высокой намагниченностью, низкой магнитной анизотропией и др. Одна из основных областей применения таких материалов – молекулярная электроника, занимающаяся разработкой компактных устройств со сверхъемкой магнитной памятью.

Для того чтобы получать детальную информацию о магнитной структуре магнетиков с использованием рентгеновского излучения, необходима возможность быстрого переключения правой и левой поляризации излучения. У эллиптического ондулятора, разработанного и созданного в ИЯФ СО РАН, такая возможность предусмотрена.

«Некоторые вещества, например, редкоземельные элементы, имеют очень сложную магнитную структуру, – рассказывает советник дирекции ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Николай Мезенцев. – Для того чтобы при помощи рентгеновского излучения получать информацию только о ней, нужно уметь отделять рассеяние излучения на магнитных моментах от остальной информации – рассеяния на электронах атомов, электрическом поле ядер вещества – в данном случае ненужной. Это можно сделать при помощи переключения поляризации излучения в ондуляторе. Быстро меняя поляризацию с левой на правую и наоборот, а потом вычитая полученные результаты, мы получаем информацию только о взаимодействии фотонов с магнитным полем. Конструкция нашей системы, состоящая из двух эллиптических ондуляторов с левой и правой спиралью поля и быстрых корректоров между ними, сдвигающих орбиту летящих электронов так, что излучение экспериментатору идет то с левой, то с правой поляризацией, позволяет это делать».

В мире эксперименты со спиральными ондуляторами с циркулярно меняющимся магнитным полем ведутся с 70-х гг. XX в., но переключение поляризации в них невозможный или технически очень сложный процесс. По словам специалистов ИЯФ СО РАН, предложенная в Институте система сверхпроводящего ондулятора с эллиптическим полем и переключением поляризации первая в мире. «На данный момент мы создали прототип ондулятора и получили первые экспериментальные результаты – продемонстрировали эллиптическое магнитное поле. В будущем он может быть установлен на экспериментальных станциях ЦКП «СКИФ» для работы с методом рентгеновского магнитного дихроизма – запрос от пользователей уже есть, и они будут довольны, ведь ИЯФ СО РАН известен во всем мире производством сверхпроводящих вигглеров, которые генерируют СИ с нужными характеристиками», – добавляет Павел Каноник.

 

Фото предоставлено Павлом Каноником.

Электромагнитное поле. Принцип действия электрогенератора

Урок № 47-169 Электромагнитное поле. Принцип действия электрогенератора.

Электромагнитное поле —особая форма материи, посред­ством которой осуществляется взаимодействие электрически заряженных тел.

В своей теории Максвелл показал следующее:

1. Электрическое поле может быть создано неподвижными зарядами.

2. Электрическое поле может быть создано переменным магнитным полем, и в этом случае его силовые линии являются замкнутыми; они охватывают изменяющийся магнитный поток (переменное электрическое поле-

вихревое).

3. Магнитное поле не имеет источников, его силовые линии всегда замкнуты.

4. Переменное электрическое поле создает пе­ременное магнитное поле. Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии на­пряженности электрического поля аналогично случаю соз­дания переменным магнитным полем вихревого электрического поля. Источник электромагнитно­го поля: ускоренно движущиеся заряды.

Возникновение магнитного поля при изменении электрического поля.

Максвелл допустил, что такого рода процесс реально происходит в при­роде. Во всех случаях,

когда элек­трическое поле изменяется со вре­менем, оно порождает магнитное поле. Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии напряженности электрического поля (см.рисунок), подобно тому, как линии напряженности электрического поля охватывают линии индукции пере­менного магнитного поля. Но теперь при возрастании напряженности электрического поля ( >о) на­правление вектора

индукции возникающего магнитного поля об­разует правый винт с направле­нием вектора Ё.При убывании напряженности электрического поля ( образует с направлением вектора Ё левый винт.

Согласно гипотезе Максвелла магнитное поле, например, при зарядке конденсатора после замы­кания ключа создается не только током в проводнике, но и изменя­ющимся электрическим полем, существующем в пространстве между обкладками конденсатора (см. рисунок). Причем изменяющееся электриче­ское поле создает такое же маг­нитное поле, как если бы между об­кладками существовал электриче­ский ток, такой же, как в провод­нике. Справедливость гипотезы Максвелла была доказана эксперимен­тальным обнаружением электромаг­нитных волн.

Электромагнитные вол­ны существуют только потому, что переменное магнитное поле

порож­дает переменное электрическое поле, которое в свою очередь порож­дает переменное магнитное поле

Электрические и магнитные по­ля — проявление единого целого —

электромагнитного поля. Электро­магнитное поле — особая форма ма­терии, осуществляющая взаимодей­ствия между заряженными части­цами. Оно существует реально, т. е. независимо от нас, от наших знаний о нем. Но в зависимости от того, в какой системе отсчета рассматриваются электромагнитные процессы, проявляются те или иные стороны единого целого — электро­магнитного поля. Все инерциальные системы отсчета равноправны. Поэтому ни одному из обнаружи­ваемых проявлений электромагнит­ного поля не может быть отдано предпочтение.

Работа электромагнитных сил. На прямолинейный провод длиной l с током I, расположенный в магнитном поле с индукцией В,

направ­ленной перпендикулярно к l, действует электромагнитная сила F = = IlB (рис). Если этот провод переместится на расстояние b в направлении силы, то совершенная при этом работа А будет равна произведению силы тока на пересеченный магнитный поток:

А = Fb = IlBb = IBS = IФ.

Работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле,

А = ± I (Ф₂ — Ф₁) = ± IΔФ, где ΔФ = Ф₂ — Ф₁ — разность потоков сквозь контур в конце и в начале движения, соответственно. Если контур движется под действием сил поля, то приращение ΔФ всегда положительно, т. е. силы поля стремятся увеличить поток через контур. Если же приращение отрицательно, то это может произойти только под действием внешних сил. По закону электромагнитной индукции Фарадея

электродвижущая сила индукции ε=-. Значение ЭДС, возникающей на концах проводника длиной l,движущегося в магнитном поле с индукцией В со скоростью v: ε=BIvsinα, где α — угол между направлениями векторов В и v . ЭДС индукции достигает наибольшей величины, когда v перпендикулярна к В.

Направление ЭДС индукции определяется в данном случае по правилу правой руки: если расположить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции В входил в ладонь, а отогну­тый большой палец направить вдоль вектора скорости, то четыре вытянутых пальца укажут направление ЭДС, а если концы провод­ника замкнуть,— то и тока.

Принцип действия электрогенератора. Генераторы тока

В генераторе переменного тока механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию переменного тока. Состоит такой генератор из индуктора, т. е. электромагнита или магнита, создающего магнитное поле, и якоря — обмотки, в которой возникает переменная ЭДС.

Действие генератора переменного тока основано на явлении электромагнитной индукции. Чтобы понять, как он работает, рас­смотрим простейшую модель генератора, в которой индуктором яв­ляется постоянный магнит, а якорем — проволочная рамка (смотри рисунок).

Пусть магнит вращается вокруг рамки с постоянной частотой ν. Тогда за время t он совершит N=νt оборотов. Поскольку каждому обороту соответствует поворот на 360° или 2л радиан, то за все время движения магнит повернется на угол Δφ= 2πN= 2πνt=ωt, где ω=2πν — циклическая частота (или угловая скорость) вращения.

Находящаяся между полюсами маг­нита рамка в каждый момент време­ни будет пронизываться магнитным потоком, определяемым выражением Ф=ВScos

α= ВScos(φ₀+Δφ)= ВScos(ωt + φ₀), где φ = φ₀+Δφ — угол, под которым в

произвольный момент времени будет располагаться нормаль к рамке по от­ношению к силовым линиям магнит­ного поля (φ₀ — значение этого угла в начальный момент времени t=0).

Из-за непрерывного изменения угла φ пронизывающий рамку магнитный поток также будет меняться. Но при изменении магнитного потока возникает ЭДС индукции. Ве­личину этой ЭДС можно найти с помощью закона электромагнитной индукции в форме:=-Ф΄=-(ВScos φ)΄= ВSsin φ∙φ΄ где φ΄ — производная угла φ по времени t. Учитывая, что φ = ωt + φ₀, получаем: φ΄=(ωt + φ₀)΄= ω

Таким образом, ЭДС индукции в рамке оказывается равной:=ВS ω sin(ωt + φ₀) Если теперь подключить к выводам рамки нагрузку (устройство, потребляющее

электроэнергию), то через нее пойдет переменный ток.

Силу тока можно найти по закону Ома: I_i==sin(ωt + φ₀). Соответствующий график на рисунке.

Причиной появления тока в данном случае является действие на свободные электроны в проводнике вихревого электрического поля, порождаемого изменяющимся магнитным полем вращающегося маг­нита.

В рассмотренной модели генератора вращающейся частью (ро­тором) был магнит, а неподвижной частью (статором) служила рамка. Но переменный ток можно получить и при другой конструкции

генератора, когда ротором является рамка (якорь генератора), а статором — магнит. Причиной появления тока в этом случае будет уже не электромагнитная индукция, а действие на электроны, дви­жущиеся вместе с рамкой, магнитной силы Лоренца.

Особенностью такой конструкции генератора является наличие коллектора в виде скользящих контактов — колец и щеток, позволяющих избежать за­кручивания проводов, соединяющих вращающуюся рамку с нагрузкой (на рисунке). Аналогичным образом устроен и генератор постоянного тока.

Только вместо сплошных колец в нем используются полукольца (рис. 168, а). Благодаря такому «переключателю» контактов во внеш­ней цепи будет идти постоянный по направлению пульсирующий ток (рис. 169, а).

Пульсации этого тока можно уменьшить. В самом деле, учитывая, что наибольшие значения силы тока наблюдаются при прохождении рамкой положения, параллельного магнитным си­ловым линиям, вместо одной можно сделать две рамки во взаимно перпендикулярных плоскостях, а их концы вывести на противопо­ложные пластины четвертькольцевого коллектора (рис. 168, б). Через нуль тогда значения силы тока проходить уже не будут (рис. 169, б). Увеличивая число таких секций, можно добиться почти неизменного тока.

Задачи. Электромагнитное поле.

1. Определить энергию магнитного поля катушки, если индуктивность её 0,2 Гн, а сила тока в ней 0,4 А.

2. Сила тока в катушке 4 А. При какой индуктивности катушки энергия её магнитного поля будет равна 8 Дж.

3. Определить силу тока в катушке индуктивностью 0,8 Гн, если энергия магнитного поля равна 4 Дж.

4. Конденсатор ёмкостью С, заряженный до напряжения U,разряжается через катушку, индуктивность которой L,сопротивление равно нулю. Найти максимальный ток в катушке.

5. Определить энергию магнитного поля катушки, состоящей из 100 витков, если при силе тока 8 А в ней возникает магнитный поток 0,02 Вб.

6. По катушке протекает постоянный ток, создающий магнитное поле. Энергия этого поля равна 0,05 Дж, магнитный поток через катушку равен 0,01 Вб. Найти величину тока.

7. Цилиндрическая катушка длиной 50 см с площадью поперечного сечения 2 см² имеет индуктивность 0,2 мГн. При какой силе тока энергия единицы объёма магнитного поля внутри катушки ровна 1 м Дж/м³.

8. Чему равна объёмная плотность энергии магнитного поля в соленоиде без сердечника, имеющего плотную однослойную намотку проводом диаметром 0,2 мм, если сила тока в ней 0,1 А.

9. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 0,5 Вб.

http://rusevents.pro/

3

Сем может быть создано магнитное поле. Магнитное поле и его значение. Поле магнита от винчестера

Cтраница 1

Создание магнитного поля вокруг катушки происходит за счет энергии генератора переменного тока — Когда ток возрастает, увеличивается магнитное поле, при этом энергия отбирается от генератора. При уменьшении тока поле возвращает накопленную в нем энергию обратно в электрическую цепь. В целом за период переменного тока потребление энергии в цепи с индуктивностью не происходит. Реактивной называют и мощность, колеблющуюся между генератором и индуктивностью.  

Магниты можно комбинировать, чтобы либо уменьшить, либо увеличить их силу, в зависимости от их ориентации друг на друга. Сочетание двух одинаковых магнитов не будет удваивать их силу, но оно приблизится. Причина, по которой он не будет точно удваиваться, заключается в том, что магниты не занимают одно и то же пространство. Хотя напряженность поля аддитивна, напряженность поля на верхней поверхности объединенного магнита находится на расстоянии от другого магнита, а именно от ширины верхнего магнита, поэтому полный эффект нижнего магнита не является почувствовал.

Создание магнитного поля в двигателях называется возбуждением.  

Создание магнитного поля, аксиального параллельным дугам, не дает им возможности соединиться, что сохраняет дугу в диффузном виде. Ток от центрального токоподвода 5 растекается по четырем радиально расположенным токопроводящим спицам 6, оканчивающимся на периферии проводниками кольцевой формы, но ограниченными лишь четвертью окружности каждая. В целом это создает один виток, обтекаемый током отключения. Оконечности этих кольцевых дуг соединяются непосредственно с электродом 7, на котором и происходит процесс возникновения и гашения дуги. Непосредственно контактирующие поверхности электродов 7, 8 имеют радиальные прорези, препятствующие слиянию дуг.  

Если два магнита объединены, так что одинаковые полюса обращены, то их магнитная сила будет значительно уменьшена. Они не будут полностью отменены по тем же аргументам, что и выше: они не занимают одно и то же пространство. Студент может ожидать, что комбинированные магниты будут отменены, например, электрические заряды. Но магнитные поля вместо этого являются аддитивными.

Обратите внимание, что магнетизм можно рассматривать свободно, создавая круги, которые электроны делают на своих орбитах. Если ориентация этих орбит случайна, они будут отменять друг друга. Если они все ориентированы в одном направлении, их эффект является кумулятивным, а напряженность поля аддитивна.

Для создания магнитного поля в машинах переменного тока требуется реактивная мощность. В обмотках машины переменного тока протекают активные и реактивные токи. Реактивные токи создают вращающееся магнитное поле, а активные составляющие токов определяют активную мощность машины. Реактивная мощность в установившемся режиме может поступать как со стороны статора, так и со стороны ротора или с обеих сторон машины одновременно. Направления активных и реактивных потоков энергии независимо от режима работы электрической машины могут совпадать или быть встречными. Это значит, что активная мощность может поступать со стороны статора, а реактивная — со стороны ротора и наоборот.  

Поле магнита от винчестера

Магниты: они фиксируют заметки на двери холодильника, сумочки для печати, удерживают мыло на держателе для мыла. Как это возможно и какие невидимые силы работают? Магнит всегда имеет два полюса. И если вы срежете его посередине, две половины будут иметь два полюса.

Магнит всегда имеет два конца

Магниты — это металлы, которые притягивают или отталкивают другие металлы. Среди металлов с магнитными свойствами — железо, никель и кобальт. Эти цели называются Северный полюс и Южный полюс. Здесь противоположные полюса привлекают каждого. Вы можете попробовать это самостоятельно, взяв два магнита. Когда вы держите Северный полюс и Южный полюс вместе, магниты тянут. Однако, когда вы держите Северный полюс и Северный полюс вместе, магниты отталкивают друг друга. Можете ли вы почувствовать магнитные силы?

Для создания магнитного поля, заданного по величине и направлению, применяются кольца Гельмгольца, состоящие из двух круговых контурных обмоток радиусом 185 мм, расположенных параллельно друг другу на расстоянии, равном радиусу колец.  

Графический расчет к примеру 5 — 4.

Для создания магнитного поля в электроизмерительных приборах и аппаратах часто применяются постоянные магниты.  

Сделать видимыми магнитные силы

Невидимые силы, действующие между магнитами, называются магнитными силами. Магнитные силы невидимы для человеческого глаза, и мы не можем испытывать или слышать силы. Область вокруг магнита, в которой действуют магнитные силы, т.е. магнит притягивает или отталкивает другие магнитные объекты, называется магнитным полем. Ученые представляют магнитное поле с линиями, называемыми линиями магнитного поля.

Делать видимые линии магнитного поля

Микросхемы зависят от магнитного поля расположенного под ним магнитного стержня. Вы можете визуализировать невидимые линии магнитного поля, сначала рассеивая железные опилки или маленькие иглы на листе бумаги. Затем вы можете нажать магнит под бумагу и посмотреть, как железные опилки совпадают с магнитным полем стержневого магнита. Если вы медленно двигаете магнит, вы увидите, как железные опилки следуют за магнитом, словно через «магические силы».

Для создания магнитного поля на отклоняющие катушки подается пилообразный ток; при этом магнитное поле изменяется по линейному закону.  

Для создания магнитного поля возможно использовать электромагниты как постоянного, так и переменного тока. Для магнитной обработки воды, используемой для охлаждения конденсаторов, применяют устройства с магнитами постоянного тока.  

Как металлический металл становится магнитным?

Не каждый металлический металл является магнитным. Это связано с тем, что мелкие металлические частицы или атомы, из которых изготовлена ​​металлическая деталь, неупорядочены. Вы можете представить каждую из этих частиц как крошечный магнит. Поскольку эти крошечные магниты неупорядочены, их магнитные силы отменяют друг друга, так что в металлической детали нет северного полюса и южного полюса. Тем не менее, эти частицы могут быть организованы путем чистки магнитом из железа над металлической деталью.

Конструкция магнитной системы магнетрона.

Для создания магнитного поля используются электромагниты и постоянные магниты.  

Для создания магнитного поля в канале МГД-генератора используются специальные магнитные системы, которые должны при минимальных значениях энергии, размеров и массы обеспечить получение необходимых значений величины и конфигурации магнитного поля. Эта задача может быть решена только сверхпроводящими магнитными системами.  

Все частицы вращаются в одном направлении, так что их магнитные силы объединяются, а металлический кусок становится магнитным. Кстати, вы можете попробовать это для себя. Это связано с плотностью магнитного потока и напряженностью магнитного поля магнита и, следовательно, является величиной, которая служит мерой магнитной энергии магнита. Отдельные элементарные магниты выровнены и, таким образом, образуют магнитный момент. Благодаря этой потенциальной энергии всех магнитных моментов магнитная энергия останавливается.

Чем больше эта энергия, тем больше энергетическое произведение и тем больше силы магнита. Так называемая кривая гистерезиса визуализирует взаимосвязь между плотностью магнитного потока и напряженностью магнитного поля при размагничивании или на этой кривой — это различные особенности распознавания: например, плотность остаточного потока или остаточная удаленность могут быть очень хорошо идентифицированы. Под термином «остаточная» понимается намагниченность материала, присутствующего после удаления внешнего магнитного поля.

Для создания магнитного поля в некоторых электроизмерительных приборах и аппаратах часто применяются постоянные магниты.  

Для создания магнитного поля обычно используют постоянные магниты, но в мощных магнетронах и электромагниты. Индукция поля составляет 0 1 — 0 5 Т, причем большие значения обычно соответствуют магнетронам с меньшей длиной волны и импульсным магнетронам.  

Если объект, намагниченный таким образом, снова размагничивается с помощью магнитного поля, то требуется так называемое коэрцитивное поле. Это поле является магнитным полем с намагничиванием, обладающим некоторой силой коэрцитивного поля. Из этой силы намагниченность отменяется, но не наоборот.

Энергетический продукт можно также определить из напряженности магнитного поля в продукт с плотностью потока. Однако полученный результат примерно в четыре раза больше фактического максимального энергетического продукта. Если плотность энергии точно рассчитана, то установлено, что пропорциональное отношение к энергетическому продукту составляет всего 0, 5. Хотя описанное соотношение не является точным, требования магнита, напряженность магнитного поля которого пропорциональна магнитному потоку, более или менее одинаковы.

Что такое сверхсильные магнитные поля?

В науке для познания природы в качестве инструментов используются различные взаимодействия и поля. В ходе физического эксперимента исследователь, воздействуя на объект исследования, изучает отклик на это воздействие. Анализируя его, делают заключение о природе явления. Наиболее эффективным средством воздействия является магнитное поле, так как магнетизм – широко распространенное свойство веществ.

В этом случае производное от местоположения энергетического продукта также пропорционально силе: это можно представить с помощью плотности силы, действующей вдоль одного направления. Эта плотность мощности в то же время изменяет плотность энергии в том же направлении.

Классическое поле магнита

Другими словами, этот объем, разумеется, также может быть умножен на половину энергетического продукта — результат тот же. Из формул также следует, что единица для энергетического произведения является произведением Эрстеда и Теслы. С остатком, как кратко упоминалось выше, дается намагниченность материала. В этом случае магнитное поле Н магнита пропорционально остаточной, в связи с чем, конечно, должны учитываться свойства материала. Таким образом, плотность энергии магнита пропорциональна квадрату остаточной активности.

Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция. Далее приводится описание наиболее распространенных методов получения сверхсильных магнитных полей, т.е. магнитных полей с индукцией свыше 100 Тл (тесла).

Для сравнения ­–

• минимальное регистрируемое с помощью сверхпроводящего квантового интерферометра (СКВИД) магнитное поле – 10 -13 Тл;
• магнитное поле Земли – 0,05 мТл;
• сувенирные магниты на холодильник – 0,05 Тл;
• альнико (алюминий-никель-кобальт) магниты (AlNiCo) – 0,15 Тл;
• ферритовые постоянные магниты (Fe 2 O 3) – 0,35 Тл;
• самариево-кобальтовые постоянные магниты (SmCo) — 1,16 Тл;
• самые сильные неодимовые постоянные магниты (NdFeB) – 1,3 Тл;
• электромагниты Большого адронного коллайдера – 8,3 Тл;
• самое сильное постоянное магнитное поле (Национальная лаборатории сильных магнитных полей Флоридского университета) – 36,2 Тл;
• самое сильное импульсное магнитное поле, достигнутое без разрушения установки (Лос-Аламосская национальная лаборатория, 22 марта 2012 года) – 100,75 Тл.

В настоящее время исследования в области создания сверхсильных магнитных полей проводятся в странах – участниках «Megagauss Club» и обсуждаются на Международных конференциях по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам (гаусс – единица измерения магнитной индукции в системе СГС, 1 мегагаусс = 100 тесла).

Таким образом, если намагниченность вдвое сильнее, в материале сохраняется в четыре раза больше магнитной энергии. И наоборот, это означает, что двойная намагниченность увеличивает магнитные силы в четыре раза. Элементарные магниты, которые явно служат для выяснения процессов намагничивания в уроках физики, в основном представляют собой не что иное, как электронные спины свободных электронов каждого атома в ферромагнитном материале. Если спины атомного электрона также выровнены вдвое сильнее с полем удвоения для намагниченности, их также привлекают в два раза больше.

Для создания магнитных полей такой силы необходима очень большая мощность, поэтому в настоящее время их получение возможно только в импульсном режиме, причем длительность импульса не превышает десятков микросекунд.

Разряд на одновитковый соленоид

Самым простым методом получения сверхсильных импульсных магнитных полей с магнитной индукцией в диапазоне 100…400 тесла является разряд ёмкостных накопителей энергии на одновитковые соленоиды (соленоид — это однослойная катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра).

Таким образом, общее количество энергии магнита в четыре раза больше в поле в два раза сильнее. Каждая система пытается в целом достичь энергетического минимума. Ранее упоминалось определение местоположения энергии: если бы мы были вне энергетического минимума, производная определения всегда указывала на место, где расположен энергетический минимум. Однако, если мы находимся непосредственно на этом минимуме, производная не определена и исчезает. Согласно этому пониманию, магнитные силы действуют от усилий системы в ферромагнитных материалах для достижения минимально возможного уровня энергии.

Внутренний диаметр и длина используемых катушек обычно не превышают 1 см. Индуктивность их мала (единицы наногенри), поэтому для генерации в них сверхсильных полей требуются токи мегаамперного уровня. Их получают с помощью высоковольтных (10-40 киловольт) конденсаторных батарей с низкой собственной индуктивностью и запасаемой энергией от десятков до сотен килоджоулей. При этом время нарастания индукции до максимального значения не должно превышать 2 микросекунды, иначе разрушение соленоида произойдет раньше, чем будут достигнуто сверхсильное магнитное поле.

Отсюда следует, что сила между двумя магнитами пропорциональна квадратному магнитному потоку и площади поперечного сечения. При больших μ плотность энергии, обусловленная трещиной, особенно мала. Ферромагнитные материалы обычно имеют очень большой μ. Когда магнит отходит от железа, плотность энергии окружающего воздуха увеличивается. Он будет больше, чем плотность энергии, которая будет присутствовать, линии поля будут проходить непосредственно через железо. Чтобы снова найти баланс, система стремится к энергетическому минимуму, так что как можно больше полевых линий должно быть в железе.

Деформация и разрушение соленоида объясняются, что из-за резкого возрастания тока в соленоиде существенную роль играет поверхностный («скин») эффект — ток концентрируется в тонком слое на поверхности соленоида и плотность тока может достигать очень больших величин. Следствием этого является возникновение в материале соленоида области с повышенными температурой и магнитным давлением. Уже при индукции 100 тесла поверхностный слой катушки, выполненный даже из тугоплавких металлов, начинает плавиться, а магнитное давление превышает предел прочности большинства известных металлов. С дальнейшим ростом поля область плавления распространяется вглубь проводника, а на его поверхности начинается испарение материала. В итоге происходит взрывообразное разрушение материала соленоида («взрыв скин-слоя»).

Как появляется магнитное поле?

Это стремление к энергетическому балансу выражается в силе, которая возвращает магнит обратно в железо. Географический северный полюс — это точка, в которой воображаемая ось земли проникает в земную поверхность. Также страницу «широта и долгота». Магнитный северный полюс обычно представляет собой магнитный полюс, который расположен вблизи географического северного полюса. Таким образом, этот северный магнитный полюс является точкой, в которой линии магнитного поля сходятся от магнитного полюса на юге.

Если же величина магнитной индукции превышает значение 400 тесла, то такое магнитное поле обладает плотностью энергии, сравнимой с энергией связи атома в твёрдых телах и намного превышает плотность энергии химических взрывчатых веществ. В зоне действия такого поля происходит, как правило, полное разрушение материала катушки со скоростью разлета материала витка до 1 километра в секунду.

Поле двух сцепленных магнитов

Линии магнитного поля Земли по существу «смотрят», как магниты большого стержня. Магнитные полюса сами путешествуют до 80 км изо дня в день в зависимости от интенсивности солнечной активности. В целом, Северный полюс в настоящее время медленно перемещается по северной Канаде. Долгосрочная миграция полюса зависит от геологической деятельности внутри Земли и может быть предсказана достаточно хорошо в течение нескольких лет.

Из-за того, что магнитный полюс на севере не совпадает с географическим северным полюсом, а линии магнитного поля не очень идеальны, компас практически не показывает север, но в зависимости от того, где он расположен больше на востоке или более на запад, Это может привести к отклонениям до 180 ° в некоторых областях, поэтому компас затем укажет на юг.

Метод сжатия магнитного потока (магнитная кумуляция)

Для получения максимального магнитного поля (до 2800 Тл) в условиях лаборатории применяется метод сжатия магнитного потока (магнитная кумуляция ).

Внутри проводящей цилиндрической оболочки (лайнера ) с радиусом r 0 и сечением S 0 создается аксиальное стартовое магнитное поле с индукцией B 0 и магнитным потоком Ф = B 0 S 0 и. Затем лайнер симметрично и достаточно быстро сжимается внешними силами, при этом его радиус уменьшается до r f и площадь сечения до S f . Пропорционально площади сечения уменьшается и магнитный поток, пронизывающий лайнер. Изменение магнитного потока в соответствии с законом электромагнитной индукции вызывает возникновение в лайнере индуцированного тока, создающего магнитное поле, стремящееся компенсировать уменьшение магнитного потока. При этом магнитная индукция соответственно увеличивается до значения B f = B 0 *λ* S 0 / S f , где λ – коэффициент сохранения магнитного потока.

Поскольку это искажение имеет большое значение или, по крайней мере, очень важно для навигации, здесь также используются так называемые изогональные карты, в которых злоупотребление зарегистрировано для используемой территории. Ниже приведена возможность неправильно рассчитать использование компаса, и на следующем рисунке показана карта изогона в мире за год. Поскольку это искажение меняется с годами, важно знать, когда для значений, которые вводятся в карту также применимы.

Часто на нормальных картах также обнаруживается среднее искажение в изображенной области. Часто ошибочность делится на две части. С одной стороны, степень, в которой сетка карт отличается от фактического севера и отклонение компаса от реального Северного полюса. На рисунке справа показано, как выглядят эти детали.

Метод магнитной кумуляции реализован в устройствах, получивших название магнитокумулятивных (взрывомагнитных) генераторов . Сжатие лайнера осуществляется давлением продуктов взрыва химических взрывчатых веществ. Источником тока для создания начального магнитного поля служит конденсаторная батарея. Основоположниками исследований в области создания магнитокумулятивных генераторов были Андрей Сахаров (СССР) и Кларенс Фоулер (США).

В одном из опытов в 1964 году на магнитокумулятивном генераторе МК-1 в полости диаметром 4 мм удалось зарегистрировать рекордное поле 2500 Тл. Однако неустойчивость магнитной кумуляции явилась причиной невоспроизводимого характера взрывной генерации сверхсильных магнитных полей. Стабилизация процесса магнитной кумуляции возможна при сжатии магнитного потока системой последовательно включаемых коаксиальных оболочек. Такие устройства называют каскадными генераторами сверхсильных магнитных полей. Их основное достоинство заключается в том, что они обеспечивают стабильность работы и высокую воспроизводимость сверхсильных магнитных полей. Многокаскадная конструкция генератора МК-1, использующая 140 кг взрывчатого вещества, обеспечивающих скорость сжатия лайнера до 6 км/с, позволила получить в 1998 году в Российском федеральном ядерном центре рекордное в мире магнитное поле 2800 тесла в объеме 2 см 3 . Плотность энергии такого магнитного поля более чем в 100 раз превышает плотность энергии самых мощных химических взрывчатых веществ.

Применение сверхсильных магнитных полей

Начало использованию сильных магнитных полей в физических исследованиях было положено трудами советского физика Петра Леонидовича Капицы в конце 1920-х годов. Сверхсильные магнитные поля применяются в исследованиях гальваномагнитных, термомагнитных, оптических, магнитно-оптических, резонансных явлений.

Они применяются, в частности:

Как планета становится магнитом ›Основы Берни (ABC Science)

Основы Берни

Магнитное поле Земли единолично защищает жизнь на этой планете от смертельного случая ожога солнечным ветром. Но как планета становится магнитом?

Берни Хоббс

Странная часть солнечного ветра, которая иногда проходит сквозь магнитное поле Земли, имеет приличие, чтобы устроить красивое зрелище. (Источник: iStockphoto)

Газовая атмосфера нашей планеты способствует развитию жизни и защищает нас от странного небольшого астероида.Но без магнитного поля Земли солнечный ветер — постоянный шторм высокоэнергетических частиц, вылетающих из Солнца со скоростью более 400 километров в секунду — сделал бы жизнь похожей на ад.

Если бы эти высокоскоростные частицы (в основном протоны и электроны) достигли нашей атмосферы, они быстро избавились бы от нее, оставив нас уязвимыми для полного солнечного излучения. Смерть будет довольно быстрой и хрустящей.

Но, к счастью, Земля не только покрыта газом, но и имеет собственное магнитное поле, выходящее далеко за пределы нашей атмосферы.

Магнитные поля не остаются незамеченными заряженными частицами, а солнечный ветер отклоняется вокруг Земли и устремляется дальше в космическую тень. (Странная часть солнечного ветра, которая иногда проходит, имеет приличие, чтобы устроить красивое шоу — полярные сияния вызываются этими высокоскоростными частицами, врезающимися в газы, расположенные на большой высоте вокруг полюсов).

Магнитное поле Земли (геомагнитное поле для экспертов) защищало нашу атмосферу более 3 миллиардов лет.наверх

При попадании зарядов в паз случаются магниты

Все магнитные поля создаются движущимися заряженными частицами. Каждый раз, когда заряженная частица движется, она генерирует собственное магнитное поле, и если их можно организовать так, чтобы их отдельные поля не нейтрализовали друг друга, у вас есть магнит.

Вы можете превратить любой кусок проволоки в магнит одним щелчком переключателя. Ток в проводе возникает из-за того, что электроны движутся красиво упорядоченным образом, каждый со своим крошечным магнитным полем.(Подробнее о том, как работает электричество). Если вы можете выровнять движущиеся электроны так, чтобы их поля складывались (свернув провод в петлю), у вас есть электромагнит.

Постоянные магниты, такие как стержневые магниты и магниты на холодильник, могут быть изготовлены только из материалов, у которых есть неспаренные электроны, вращающиеся вокруг своих атомов. Каждый из этих неспаренных электронов создает мини-магнитное поле (на самом деле, все электроны имеют собственное магнитное поле благодаря своему спину, но когда они спарены, их поля нейтрализуют друг друга).Но только такие материалы, как железо, кобальт и никель, имеют атомы, которые можно расположить так, чтобы магнитные поля их неспаренных электронов складывались вместе, как миллионы крошечных компасов, давая общее магнитное поле. На меньшем вы не сможете прикрепить рисунки пальцами к холодильникам.

Происхождение нашего геомагнитного поля немного сложнее. Действие создания магнитов происходит в жидком внешнем ядре планеты — слое толщиной около 2500 километров, состоящем в основном из расплавленного железа с небольшим количеством никеля и более легким элементом.

Поскольку ядро ​​Земли — непростое место для посещения, никто точно не знает, что там происходит. Но геофизики считают, что два эффекта, работающие вместе, могут быть ответственны за создание нашего магнитного поля.

Движущийся заряд происходит благодаря всему этому расплавленному железу, которое настолько горячее, что ионизируется, поэтому вокруг движутся положительные ионы и отрицательные электроны. Но чтобы заставить крошечные магнитные поля, окружающие все эти заряды, работать вместе, необходимы гигантские токи и массивные циклоны расплавленного металла.наверх

Движущийся расплавленный материал создает магнитное поле

Конвекция — это поднимание менее плотных предметов, таких как горячий воздух. В жидком внешнем ядре более плотное железо замерзает на твердом внутреннем ядре, оставляя за собой менее плотный материал и выделяя скрытое тепло. Комбинация тепла и плавучести означает, что менее плотный материал поднимается через слой, и возникает конвекционный поток.

Этих конвекционных токов, идущих вверх от всей поверхности внутреннего ядра, достаточно для генерации магнитных полей большего масштаба.Но если бы это было все, что происходило, разные магнитные поля, создаваемые разными токами, нейтрализовали бы друг друга.

К счастью, вращение нашей планеты достаточно быстрое, чтобы сработал эффект Кориолиса. Именно эффект Кориолиса заставляет циклоны вращаться по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой стрелки на севере. Но внизу, в основании планеты, эффект Кориолиса заставляет конвекционные потоки закручиваться по спирали, которые выстраиваются примерно в направлении север / юг.Такое скрученное построение конвекционных токов заставляет их отдельные магнитные поля выравниваться, а не компенсироваться, поэтому они образуют общее магнитное поле всей планеты с приличными северным и южным полюсами. Ура ужасной внутренней погоде!

Система называется геодинамо, и, поскольку она основана на таких запутанных взаимозависимых эффектах, неудивительно, что магнитные полюса имеют тенденцию блуждать и иногда срываться.

Мы не можем заглянуть внутрь планеты, поэтому мы не можем напрямую подтвердить, как работает геодинамо.наверх

Магнитные полюса имеют большие откидные панели

Из древних горных пород мы знаем, что магнитные полюса на протяжении всей истории случайным образом менялись местами. (Богатые железом минералы в магме совпадают с магнитным полем Земли, поэтому, когда магма остывает, ориентация минералов дает постоянную запись магнитного поля Земли в момент образования горных пород).

И мы знаем из Интернета, что людей легко запугать идеей, что мы можем остаться беззащитными перед солнечным ветром / спутниками / паразитными компасами, если потеряем наше магнитное поле во время одного из переворотов.Более того, полюса меняются в среднем каждые 200000 лет, а у нас не было ни одного более 700000 лет, так что есть все ингредиенты для хорошего триллера.

Хорошая новость в том, что, хотя мы не знаем, когда произойдет переворот полюсов, мы знаем, что это не произойдет в одночасье или даже в течение всей жизни. На это уходит тысяча лет или больше. Если посмотреть на компьютерные модели, мы бы заметили ослабление магнитного поля на протяжении тысячелетия или два и увидели бы множество пикантных вещей, вроде миниатюрных полюсов, возникающих то тут, то там.Мы бы никогда не остались без магнитного поля, и даже когда поле ослабевало, наши компасы все равно указывали на север. Затем, наконец, поле снова начнет усиливаться с полюсами в перевернутом положении, и N на вашем верном компасе потребует серьезного ребрендинга.

Спасибо д-ру Адриану Хитчману, руководителю отдела геомагнетизма в Австралии.

Теги: планеты и астероиды, физика

^ в начало

Опубликовано 9 ноября 2011 г.

Электронная почта ABC Science

Используйте эти ссылки в социальных сетях, чтобы поделиться Как планета становится магнитом .

Используйте эту форму, чтобы отправить электронное письмо «Как планета становится магнитом» кому-то из ваших знакомых:
https://www.abc.net.au/science/articles/2011/11/09/3359365.htm?

Что вызывает магнитное поле Земли?

Холодными ночами природа раскрашивает темный холст над полярным кругом светлыми мазками желтого и зеленого цветов. Колеблющиеся флуоресцентные оттенки признаны одними из самых красивых и любимых произведений искусства природы.Эту выставку мерцающих огней обычно называют северным сиянием.

Северное сияние. (Фото: Pixabay)

Великолепный дисплей на самом деле является результатом чрезвычайно вредных космических лучей, испускаемых Солнцем при взаимодействии с магнитным полем Земли. Если бы этого поля не было, озоновый слой был бы сожжен в клочья, и мы были бы безжалостно прожарены. Именно это произошло с Марсом, когда его магнитное поле постепенно истощилось.Итак, что вызывает это магнитное поле?

Основы: Закон Ампера и Фарадея

Магнитное поле не защищает Землю, как толстые стены форта, оно скорее напоминает тонкий занавес или одеяло, покрывающее голубой купол. Часто трудно поверить, что он примерно в 40 000 раз слабее простого магнита на холодильник!

Магнитное поле Земли ведет себя так, как если бы вертикальный столб между полюсами был выдолблен, а в полость помещен стандартный стержневой магнит.Однако магнит не идеально совмещен с полюсами, он немного наклонен. Более того, мы обнаружили, что магнитные линии проходят от южного полюса к северному полюсу. Это означает, что магнитный север расположен рядом с географическим югом, а магнитный юг — вдоль географического севера.

Магнитное поле Земли. Фото: Питер Гермес Фуриан / Shutterstock

Теперь, поскольку противоположные стороны магнита притягиваются, когда красная стрелка или северный магнитный полюс компаса отклоняется и указывает на географический север, он фактически притягивается южным магнитным полюсом воображаемый стержневой магнит Земли.

Физик Ампер обнаружил, что такое отклонение также можно наблюдать вокруг токоведущего провода. Поместив компас в разные места в непосредственной близости от провода, он определил направление магнитного поля. Он обнаружил, что линии проходят вокруг провода концентрическими кругами. Основное значение заключается в том, что электричество или движущиеся заряды создают магнитное поле.

Люди считали, что отношения были однонаправленными, пока Фарадей не показал, что электричество и магнетизм — две стороны одной медали.Фарадей заметил, что ток индуцируется в проводе, когда вокруг него перемещается магнит. Движение — ударное слово. Это не наличие неподвижного магнита, а движущийся магнит, изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует электрическое поле.

Но, согласно Ампера, электрическое поле порождает магнитное поле, которое, как мы узнали, генерирует электрическое поле, которое затем генерирует магнитное поле и так далее. Создается самоподдерживающийся цикл электрических и магнитных полей.Вот как работает динамо-фонарь, установленный на велосипеде: когда мы крутим педали, по сути, либо провод вращается вокруг фиксированного магнита, либо магнит вращается вокруг фиксированной катушки с проволокой — независимо от того, какую конфигурацию вы используете, динамо-машину или генератор. полагается на симбиотические отношения между движущимися зарядами и магнетизмом. Магнитное поле Земли также создается по тому же принципу.

Динамо-фонарь на велосипеде. (Фото: Гэвин Андерсон / Flickr)

Теория динамо

Если бы вы открыли крышку на Земле, как Kinder Joy, , вы бы обнаружили внутри твердого ядра, погруженного в вязкую жидкость.Вместе они составляют ядро ​​Земли: адская расплавленная жидкость называется внешним ядром, а твердое ядро, которое составляет две трети размера Луны, погруженной в него, называется внутренним ядром.

Внутреннее ядро ​​горит при температуре 6000 ° C, что почти равно температуре на поверхности Солнца, однако ядро ​​на первый взгляд твердое, а не жидкое из-за сильного гравитационного давления Земли. В основном это твердое железо, а также, как показывают новые исследования, возможно, кислород и сера.В то время как внешнее ядро, которое может похвастаться температурой 2200 ° C, в основном является душным, расплавленным железом с примесью никеля. Мы считаем, что именно это расплавленное железо создает магнитное поле Земли.

Ядро Земли. (Фото предоставлено Naeblys / Shutterstock)

Теперь, поскольку мы не можем заглянуть внутрь ядра, мы можем только предположить причины его магнитных свойств, основываясь на теоретической физике и изучении вулканических пород. Наиболее правдоподобная теория аналогична, как уже упоминалось, динамо-машине.Согласно ему, именно движение расплавленного железа — отличного проводника, поскольку это океан электрически заряженных частиц — придает форму магнитному полю. Результирующее магнитное поле взаимодействует с текущими зарядами, создавая электрическое поле, и цикл продолжается, чтобы поддерживать постоянное магнитное поле. Это известно как геомагнитное динамо.

Однако динамо-машина, установленная на велосипеде, требует энергии велосипедиста для вращения педали. Точно так же движение расплавленной жидкости может быть достигнуто только за счет энергии, но каков источник этой энергии? В настоящее время мы считаем, что энергия возникает из-за конвекции или тепловых потоков во внешнем ядре, когда более легкое железо опускается к внутреннему ядру и в конечном итоге конденсируется в твердое тело.Конденсация — это, по сути, потеря тепла, и именно это тепло подпитывает волны расплавленного железа. Величина магнитного поля Земли настолько мала, потому что 99% его ограничено ядром. Только скудная часть ускользает от него, образуя внешнюю завесу.

Возмущения во внешнем ядре распространяются подобно погодным возмущениям. Их траектории изгибаются, изгибаются и закручиваются по спирали, поскольку они распространяются наружу, как водовороты, тем самым искажая генерируемое магнитное поле. Однако вращение Земли придает им симметрию.Вращение выравнивает случайные магнитные поля, поскольку оно заставляет ток быть в некоторой степени симметричным относительно оси. Эта сила называется силой Кориолиса. Выравнивание объединяет множество мельчайших полей в одно гигантское магнитное поле, полуоднородное магнитное поле, напоминающее поле, исходящее от стержневого магнита.

Статьи по теме

Статьи по теме

Итак, магнитное поле Земли создается комбинаторными эффектами конвективных токов и вращения Земли.Несмотря на то, что Марс вращается почти с той же скоростью, что и Земля, он не защищен полем, потому что он не поддерживает динамо-машину, как Земля. Нелинейная дифференциальная математика, используемая для понимания возмущений, как и математика, используемая для прогнозирования погоды, чрезвычайно сложна и поэтому ограничивает наше понимание магнитного поля Земли. Тем не менее, суперкомпьютеры позволили нам смоделировать вероятные механизмы и поведение турбулентностей, которые не только синтезируют их, но и однажды в синей луне переворачивают или меняют полюса!

Арнольд-диффузия заряженных частиц в магнитных полях ABC

Арнольд В.И .: Неустойчивость динамических систем с несколькими степенями свободы. Сов. Математика. Докл. 5 , 581–585 (1964)

Google ученый

Арнольд В.И .: Sur la topologie des écoulements stationnaires des fluides parfaits. C. R. Acad. Sci. Париж 261 , 17–20 (1965)

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

Бернар, П .: Динамика псевдографов в выпуклых гамильтоновых системах.Варенье. Математика. Soc. 21 , 615–669 (2008)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Бернар П., Калошин В., Чжан К .: диффузия Арнольда в произвольных степенях свободы и смятые трехмерные нормально гиперболические инвариантные цилиндры. Acta Math. (2011). arXiv: 1112.2773

Болотин С., Трещев Д .: Неограниченный рост энергии в неавтономных гамильтоновых системах.Нелинейность 12 , 365–388 (1999)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Capinski, M., Gidea, M., de la Llave, R .: диффузия Арнольда в плоской эллиптической ограниченной задаче трех тел: механизм и численное моделирование. (2016). arXiv: 1510.00591

Чандрасекхар, С., Вольтер, Л .: О бессиловых магнитных полях. Proc. Natl. Акад. Sci. 44 , 285–289 (1958)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Ченг, К.Q .: Диффузия Арнольда в почти интегрируемых гамильтоновых системах. (2012). arXiv: 1207.4016

Chierchia, L., Gallavotti, G .: Дрейф и диффузия в фазовом пространстве. Анна. Inst. H. Poincaré Phys. Теор. 60 , 1–144 (1994)

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

Чайлдресс, С .: Новые решения кинематической задачи динамо. J. Math. Phys. 11 , 3063–3076 (1970)

MathSciNet Статья Google ученый

Ченг, К.Q., Ян, J .: Существование диффузионных орбит в априори неустойчивых гамильтоновых системах. J. Differ. Геом. 67 , 457–517 (2004)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Capinski, M., Zgliczynski, P .: Переходные торы в плоской ограниченной эллиптической задаче трех тел. Нелинейность 24 , 1395–1432 (2011)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Дельшамс, А., Гидеа, М., Рольдан, П .: Механизм диффузии Арнольда в пространственной круговой ограниченной задаче трех тел: получисловой аргумент. Physica D 334 , 29–48 (2016)

MathSciNet Статья Google ученый

Delshams, A., Gutiérrez, P .: Расщепляющий потенциал и метод Пуанкаре-Мельникова для усатых торов в гамильтоновых системах. J. Nonlinear Sci. 10 , 433–476 (2000)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Дельшамс, А.2 \). Commun. Математика. Phys. 209 , 353–392 (2000)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Delshams, A., de la Llave, R., Seara, T.M .: Геометрический механизм диффузии в гамильтоновых системах, преодолевающий проблему большого разрыва: эвристика и строгая проверка на модели. Mem. Являюсь. Математика. Soc. 179 , 844 (2006)

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

Дельшамс, А., де ла Ллав, Р., Сира, Т.М .: Геометрические свойства карты рассеяния нормально гиперболического инвариантного многообразия. Adv. Математика. 217 , 1096–1153 (2008)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Delshams, A., de la Llave, R., Seara, T.M .: Нестабильность многомерных гамильтоновых систем: множественные резонансы не препятствуют диффузии. Adv. Математика. 294 , 689–755 (2016)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Дельшамс, А., Huguet, G .: География резонансов и диффузия Арнольда в априори неустойчивых гамильтоновых системах. Нелинейность 22 , 1997–2077 (2009)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Delshams, A., Huguet, G .: Геометрический механизм диффузии: Строгая проверка в априори нестабильных гамильтоновых системах. J. Differ. Equ. 250 , 2601–2623 (2011)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Дельшамс, А., Калошин, В., де ла Роса, А., Сеара, Т.М .: Глобальная неустойчивость в эллиптической ограниченной задаче трех тел. (2015). arXiv: 1501.01214

Фейос, Дж., Гуардиа, М., Калошин, В., Рольдан, П .: Диффузия вдоль резонанса среднего движения в ограниченной плоской задаче трех тел. J. Eur. Математика. Soc. 18 , 2315–2403 (2016)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Фенихель, Н.: Постоянство и гладкость инвариантных многообразий потоков. Индиана Univ. Математика. J. 21 (1971/1972) 193–226

Флайер, Н., Форнберг, Б., Томас, С., Лоу, Британская Колумбия: удержание магнитного поля в солнечной короне I: бессиловые магнитные поля. Astrophys. J. 606 , 1210–1222 (2004)

Статья Google ученый

Гельфрейх В., Тураев Д .: Неограниченный рост энергии в гамильтоновых системах с медленно меняющимся параметром.Commun. Математика. Phys. 283 , 769–794 (2008)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Гидеа, М., де ла Ллав, Р .: Топологические методы в проблеме неустойчивости гамильтоновых систем. Дискретная непрерывная динам. Syst. А 14 , 295–328 (2006)

MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

Гидеа, М., Робинсон, К .: Диффузия вдоль переходных цепочек инвариантных торов и множеств Обри – Мазера.Эргод. Теория Дин. Syst. 33 , 1401–1449 (2013)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Гидеа, М., де ла Ллав, Р., Сеара, Т.М .: Общий механизм диффузии в гамильтоновых системах: качественные результаты. (2014). arXiv: 1405.0866

Гилберт А.Д .: Эволюция магнитного поля в стационарных хаотических потоках. Филос. Пер. R. Soc. Лондон. A 339 , 627–656 (1992)

Артикул Google ученый

Гуццо, М., Lega, E., Froeschlé, C .: Численное исследование диффузии Арнольда в априори неустойчивых системах. Commun. Математика. Phys. 290 , 557–576 (2009)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Хирш, М.В., Пью, К.С., Шуб, М .: Инвариантные многообразия, Конспект лекций по математике, т. 583. Springer, Berlin (1977)

Книга МАТЕМАТИКА Google ученый

Hofschuster, W., Kraemer, W .: Быстрая интервальная библиотека общественного достояния в ANSI C. В: Proceedings of the 15th IMACS World Congress on Scientific Computing, vol. 2, pp. 395–400 (1997)

Калошин, В., Сапрыкина, М .: Пример почти интегрируемой гамильтоновой системы с траекторией, плотной в множестве максимальной хаусдорфовой размерности. Commun. Математика. Phys. 315 , 643–697 (2012)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Калошин В., Чжан, К .: диффузия Арнольда для гладких выпуклых систем двух с половиной степеней свободы. Нелинейность 28 , 2699–2720 (2015)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Калошин В., Чжан К .: Частичное усреднение и динамика доминирующего гамильтониана с приложениями к диффузии Арнольда. (2014a). www.terpconnect.umd.edu/~vkaloshi/

Калошин В., Чжан, К .: Сильная форма диффузии Арнольда для трех с половиной степеней свободы. (2014b). www.terpconnect.umd.edu/~vkaloshi/

Луке, А., Перальта-Салас, Д .: Движение заряженных частиц в магнитных полях ABC. SIAM J. Appl. Дин. Syst. 12 , 1889–1947 (2013)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Mather, J.N .: Arnold diffusion I. Объявление результатов.J. Math. Sci. 124 , 5275–5289 (2004)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Moeckel, R .: Переходные торы в задаче пяти тел. J. Differ. Equ. 129 , 290–314 (1996)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Тейлор Дж.Б .: Релаксация и магнитное пересоединение в плазме. Ред. Мод. Phys. 58 , 741–763 (1986)

Артикул Google ученый

Трещев, Д.: Многомерные симплектические сепаратрисные отображения. J. Nonlinear Sci. 12 , 27–58 (2002)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Трещев Д .: Эволюция медленных переменных в априори неустойчивых гамильтоновых системах. Нелинейность 17 , 1803–1841 (2004)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Трещев, Д.: Диффузия Арнольда вдали от сильных резонансов в многомерных априори неустойчивых гамильтоновых системах. Нелинейность 9 , 2717–2757 (2012)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Tucker, W .: Проверенные числа: краткое введение в строгие вычисления. Princeton University Press, Princeton (2011)

МАТЕМАТИКА Google ученый

Уоррен, Х.П., Бхаттачарджи, А., Мауэл, М.Э .: О диффузии Арнольда в возмущенном магнитном дипольном поле. Geophys. Res. Lett. 19 , 941–944 (1992)

Артикул Google ученый

Заславский Г.М., Захаров М.Ю., Сагдеев Р.З., Усиков Д.А., Черников А.А. Стохастическая ткань и диффузия частиц в магнитном поле. Сов. Phys. ЖЭТФ 64 , 294–303 (1986)

MathSciNet Google ученый

Чжан, К.: Скорость диффузии Арнольда для аналитических гамильтоновых систем. Изобретать. Математика. 186 , 255–290 (2011)

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

Чжэн, Ю.: Диффузия Арнольда для априори неустойчивых систем и проблема пяти тел. Неопубликованный препринт, Университет штата Пенсильвания (2010)

Глоссарий: Электрическое поле — Европейская комиссия

ABC — DEF — GHI — JKL — MNO — PQRS — TUV — WXYZ

Языки: английский [en]

Electric field

Определение:

Электрическое поле — это невидимое силовое поле, созданное притяжением и отталкивание электрических зарядов (причина электрического потока) и измеряется в Вольт на метр (В / м).

Напряженность электрического поля уменьшается с удалением от поля. источник.

Статическое электрическое поле (также называемое электростатическим полем) — это электрическое поле, не меняющееся во времени (частота 0 Гц). Статический электрический поля создаются электрическими зарядами, которые фиксируются в пространстве. Они есть отличается от полей, которые меняются со временем, например, электромагнитных полей генерируется приборами, работающими на переменном токе (AC), или сотовыми телефонами и т. д.

Источник: GreenFacts

Больше:

Когда прикроватная лампа включена в розетку, т. Е. Подключена к электросети через розетку остается только электрическое поле. Электрическое поле может быть по сравнению с давлением внутри шланга, когда он подключен к воде система подачи и кран закрыт. Электрическое поле связано с напряжением единицей измерения является Вольт.Он возникает из-за наличия электрических зарядов и измеряется в вольтах на метр (В / м). Чем больше питание прибора, тем больше напряженность возникающего электрического поля.

Когда лампа включена, т.е. когда ток проходит через кабель питания, есть как электрическое, так и магнитное поле. В магнитное поле возникает в результате прохождения тока (т. е. движения электроны) через электрический провод.В примере со шлангом магнитное поле соответствовало бы прохождению воды по трубе. В единицей магнитной индукции поля является тесла (Тл). Однако магнитный поля, которые обычно измеряются, находятся в диапазоне микротесла (мкТл) то есть одна миллионная Tesla. Еще одна единица измерения, которая иногда используется, — это Гаусс (G). Один гаусс эквивалентен 100 микротесла.

В выключенном состоянии (слева): электрическое поле

При включении (справа): электрическое и магнитное поле

Источник: BBEMG Электрическое поле и магнитное поле

ABC — DEF — GHI — JKL — MNO — PQRS — TUV — WXYZ

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Ученые утверждают, что

акул используют магнитное поле Земли в качестве GPS-навигатора.

Автор: ПАТРИК УИТТЛ, Associated Press

Размещено: 16 мая 2021 г. / 08:13 EDT / Обновлено: 16 мая 2021 г. / 15:33 EDT

На этой фотографии, сделанной в сентябре 2015 года Колби Гриффитсом на реке Норт-Эдисто в Южной Каролине, ученый Брайан Келлер держит в руках капотную акулу. Келлер входит в группу ученых, которые обнаружили, что акулы используют магнитное поле Земли как своего рода естественный GPS-навигатор, путешествуя по мировым океанам на тысячи миль.(Фото любезно предоставлено Брайаном Келлером через AP)

ПОРТЛЕНД, штат Мэн (AP). Ученые выяснили, что акулы используют магнитное поле Земли как своего рода естественный GPS-навигатор для навигации по мировым океанам на огромные расстояния.

Исследователи заявили, что их морские лабораторные эксперименты с небольшими видами акул подтверждают давние предположения о том, что акулы используют магнитные поля в качестве вспомогательных средств для навигации — поведение, наблюдаемое у других морских животных, таких как морские черепахи.

Их исследование, опубликованное в этом месяце в журнале Current Biology, также проливает свет на то, почему акулы могут пересекать моря и возвращаться, чтобы кормиться, размножаться и рожать, сказал специалист по морской политике Брайан Келлер, один из авторов исследования.

«Мы знаем, что акулы могут реагировать на магнитные поля», — сказал Келлер. «Мы не знали, что они обнаружили его, чтобы использовать его в качестве вспомогательного средства для навигации… У вас есть акулы, которые могут пройти 20 000 километров (12 427 миль) и оказаться в одном и том же месте».

Вопрос о том, как акулы совершают дальние миграции, долгие годы интересовал исследователей. Акулы совершают свои путешествия в открытом океане, где они сталкиваются с некоторыми физическими особенностями, такими как кораллы, которые могут служить ориентирами.

В поисках ответов ученые из Университета штата Флорида решили изучить капотоголовую акулу — разновидность головы-молота, которая обитает на обоих побережьях Америки и ежегодно возвращается в одни и те же устья.

Исследователи подвергли 20 головок капота воздействию магнитных условий, имитирующих места в сотнях километров (миль) от того места, где они были пойманы, у Флориды. Ученые обнаружили, что акулы начали плыть на север, когда магнитные сигналы заставили их подумать, что они находятся к югу от того места, где должны были быть.

Это открытие является убедительным, сказал Роберт Хютер, старший научный сотрудник Морской лаборатории и аквариума Моте, который не принимал участия в исследовании.

Хютер сказал, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, как акулы используют магнитные поля для определения своего местоположения и используют ли более крупные акулы, мигрирующие на большие расстояния, аналогичную систему, чтобы найти свой путь.

«Всегда стоял вопрос: даже если акулы чувствительны к магнитной ориентации, используют ли они это чувство для навигации в океанах и как? Эти авторы добились определенного прогресса в решении этого вопроса », — сказал он.

Келлер сказал, что это исследование может помочь в управлении видами акул, количество которых сокращается. Исследование, проведенное в этом году, показало, что в период с 1970 по 2018 год численность океанических акул и скатов во всем мире упала более чем на 70%.

Исследователи говорят, что головокружение капота полагается на магнитное поле Земли, вероятно, и у других видов акул, таких как большие белые, которые совершают путешествия через океан. Келлер сказал, что маловероятно, что шляпки эволюционировали с магнитной чувствительностью, в отличие от других странствующих акул.

___

Следите за сообщениями Патрика Уиттла в Twitter: @pxwhittle

Домашняя страница — ABC Объединенные школы выбора / Magnet Schools

Добро пожаловать

В объединенном школьном округе ABC мы понимаем, что выбор, который вы сделаете сегодня в отношении образования ваших детей, сильно повлияет на их будущую учебу и карьеру. Мы знаем, что вы, как родители / опекуны, хотите получить наилучшее образование для своих детей, и мы уверены, что вам будет интересно узнать больше о сложной и инновационной учебной программе, которую могут предложить наши школы.Этот веб-сайт предназначен для предоставления информации о программах Schools of Choice и Magnet School в ABCUSD.

Что такое школы выбора?

Процесс «Школы по выбору / Открытая регистрация» дает родителям возможность подать заявление в школы за пределами школы по месту жительства. Жители ABCUSD могут подать заявку на зачисление в любую школу, включая магнитные школы, за исключением Средних школ Трейси и Уитни. Те, кто проживает за пределами округа, должны подать заявление с межрайонным разрешением и будут отобраны только после того, как все запросы резидентов ABCUSD будут заполнены, а также в те школы, где есть свободные места.

Речевые и языковые услуги, а также услуги специалистов по ресурсам предлагаются во всех школах. Некоторые специализированные классы и услуги специального образования предлагаются не на всех сайтах. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт специального образования. Отбор по программе специального образования подлежит внутренней проверке департаментом, поскольку это влияет на программы, и место зарезервировано только для студентов-резидентов.

Что такое магнитная школа?

Магнитная школа — это школа, выбранная ее округом и федеральным правительством для получения дополнительного финансирования, оборудования, учителей и обучения для «специализации» в одной или двух выбранных областях.Все 16 школ Magnet в ABCUSD получили более 20 миллионов долларов из федерального бюджета на разработку и поддержку тематических программ передового опыта.

Магнитные школы были созданы для того, чтобы у детей, проявляющих способности или интерес к определенным областям, таким как математика, информатика или искусство, было возможность развить эти интересы и подготовиться к поступлению в колледж. Все магнитные школы предлагают программы, соответствующие Калифорнийским стандартам академического содержания.

Заявления в ABCUSD Magnet Schools доступны семьям, проживающим в округе или за его пределами.Сотрудники предприятий, входящих в ABCUSD, могут подавать заявки для своих детей в наши выдающиеся магнитные школы. Магнитные школы — это варианты обучения в Объединенном школьном округе ABC.