Site Loader

Содержание

Что такое магнитное поле, его свойства и источники

Опубликовано:

Магнитное поле: Freepick

Что такое магнитное поле? Физика легко объясняет все явления природы, в том числе и невидимые, а потому дает ответ и на этот вопрос. Оказывается, в некоторых веществах есть свободные электроны, движение которых и создает особенные поля. Обсудим их секреты подробнее.

Что такое магнитное поле, его свойства

Многие видели и держали в руках магниты. Легко заметить ту силу, которая возникает между ними.

Каждый магнит обладает двумя полюсами: противоположные притягиваются, а одинаковые отталкиваются. Кроме того, магниты всегда окружены областью, где эта сила возникает. Магнитные поля как раз и описывают такую силу.

Таким образом, магнитное поле — это концепция, которую используют, чтобы описать то, как сила распределяется в пространстве вокруг магнита и в нем самом. Впервые на это явление обратил внимание французский ученый Перегрин, а затем исследовали Ампер и Фарадей.

Явление магнетизма и магнитных полей — одна из составляющих электромагнитных сил, которые для природы базовые. Появляется магнитное поле там, где происходит движение зарядов. Когда большие заряды двигаются с высокими скоростями, то сила магнитного поля возрастает.

Магнитное поле вокруг магнита: Freepick

Какова природа магнитного поля? Существуют способы, которые организовывают движение зарядов так, чтобы они такое поле порождали. Например:

  • Можно пустить ток по проводнику, присоединенному к батарее. Если силу тока увеличивать (то есть наращивать количество движущихся зарядов), то пропорционально усилится и магнитное поле. Его сила будет уменьшаться пропорционально расстоянию от проводника. Данное явление называют закон Ампера.
  • Можно использовать свойства электронов. Они имеют отрицательный заряд и совершают движение вокруг ядра атомов, что и есть основой принципа работы постоянного магнита. Не все материалы получится намагнитить. Для этого необходимы один или несколько так называемых непарных электронов (обычно электроны всегда образуют пары). Например, у атома железа есть четыре непарных электрона, поэтому из такого материала получится хороший магнит.

Каждый кусочек любого материала состоит из миллиардов атомов. Когда они ориентируются в пространстве произвольно, то их поле угасает, даже при наличии непарных электронов. Только в стабильных веществах можно получить постоянную ориентацию электронов, то есть постоянный магнит или ферромагнетик.

Некоторым материалам для этой цели необходим внешний источник магнитного поля. Оно способно сориентировать вращение электронов и задать им нужное направление, но стоит исчезнуть внешнему полю, и общая ориентация тоже пропадет. Такие материалы получили название парамагнетиков.

Хороший пример парамагнетика — металлическая дверца холодильников. Сама по себе она не магнит, но может притягивать приложенные к ней магниты. Это свойство многие используют, когда с помощью магнита крепят к дверце холодильника список покупок или записку.

Экспериментально подтвержденные свойства магнитного поля таковы:

  • оно материальное, то есть существует в объективной реальности, даже если о нем не знаем;
  • его порождают лишь движущиеся электрические заряды, то есть любое движущееся заряженное тело окружено таким полем. Магнитные поля создаются и магнитами, но и в этом случае причина появления кроется в движении электронов. Переменные электрические поля также создают их;
  • обнаруживают данные поля, действуя некоторой силой на движущиеся электрические заряды или проводники с током;
  • в пространстве его распространение происходит со скоростью, которая равна скорости света в условиях вакуума.

Таким образом, магнитное поле, определение которому дали выше, — это явление загадочное и невидимое, но в то же время вполне объяснимое.

Магнитное поле: источники, измерение

Источниками магнитных полей считаются:

  • Электрические поля, меняющиеся во времени.
  • Подвижный заряд.
  • Постоянный магнит.
Магниты разного размера: Freepick

С детства сталкиваемся с постоянными магнитами:

  1. Они применяются как игрушки, которые притягивают детали из металла.
  2. Их часто прикрепляют к холодильнику.
  3. Используют как встроенные части в игрушках.

Движущиеся электрические заряды, если сравнивать их с постоянными магнитами, обладают большей магнитной энергией.

Если магнитное поле нельзя увидеть, то как его изобразить? Физики предложили следующие способы:

  1. Магнитные поля описывают с помощью математики как векторные. Их изображают как упорядоченную сетку множества векторов. Каждый из них направлен в свою сторону, а длина определяется величиной магнитной силы. Если бы много маленьких компасов выложили в определенном порядке, картинка получила бы такая же, вот только силу поля узнать бы не удалось.
  2. Также используют силовые линии магнитного поля. В этом случае вместо сетки векторы соединяют плавные линии. При этом рисуют столько линий, сколько захочется.

Во втором виде изображения есть такие преимущества:

  • Силовые линии магнитных полей не пересекаются.
  • Они расположены тем плотнее, чем выше индукция (сила) магнитного поля.
  • Данные линии изображают в виде замкнутых циклов, то есть у них есть начало и конец с продолжением внутри магнита.

Чтобы указать направление поля, применяют стрелочки, расставленные вдоль силовых линий. Иногда применяют и другие обозначения. Традиционно полюса магнита обозначают как «север» и «юг», а силовые линии изображают по направлению от одного полюса ко второму.

По этой причине их обычным направлением считается направление с севера на юг. Концы источника магнитного поля часто подписывают английскими буквами N (север) и S (юг).

Полюбоваться силовыми линиями может каждый. Для этого:

  • Магнитные опилки надо высыпать на ровную поверхность рядом с источником магнитного поля.
  • Металлические частицы начнут вести себя подобно крошечному магниту с южным и северным полюсами.
  • Опилки постепенно образуют отдельные области благодаря отталкиванию одинаковых полюсов.
  • В результате получится рисунок силовых линий.

Так обычно выглядит основная картина, а свойства материала опилок определяют положение и плотность линий.

Магнит, притягивающий скрепки: Freepick

Наконец, магнитное поле как векторную величину можно описать и измерить. Для этого понадобится сила и направление:

  1. С направлением все просто. С его определения берут магнитный компас и ждут, пока стрелка остановится на силовой линии. Такие компасы были известны мореплавателям еще в XI веке. Кроме того, пользуются правилом сжатой правой руки (когда правая рука обхватывает проводник, а большой палец показывает направление тока, то другие пальцы указывают направление поля).
  2. С силой немного сложнее. Приборы под названием магнитометры были изобретены лишь в XIX веке. Большинство из них способно рассчитать силу, которая действует на электрон, движущийся в поле.

Точные измерения слабых магнитных полей начались после открытия в 1988 году эффекта гигантского магнетосопротивления. Им обладают материалы, которые составлены из особенных тонких пленок.

Интересно, что это открытие фундаментальной физики стало применяться для хранения информации на жестких дисках компьютеров. В итоге плотность записи на магнитном носителе выросла в тысячи раз буквально в течение нескольких лет. В 2007 году ученые Ферт и Грюнберг за это открытие были награждены Нобелевской премией по физике.

Согласно международной системе единиц, силу (индукцию) магнитных полей измеряют в тесла (обозначают Тл, назвали в честь Николы Теслы). Тесла — это такая величина силы, которая действует на движущийся заряд от магнитного поля. Так, маленький магнит, который повесили на холодильник, создаст индукцию примерно 0,001 Тл, в то время как индукция магнитного поля нашей планеты составляет 5×10⁻⁵ Тл.

Иногда ученые пользуются альтернативной единицей измерения под названием гаусс (обозначают Гс). Преобразовываются эти единицы измерений достаточно легко: 1 Тл = 10⁴ Гс. Причиной применения единицы Гс стало то, что 1 тесла — это слишком высокая величина для индукции.

В формулах величину магнитной индукции обозначают символом BBB. Иногда встречается термин «напряженность магнитного поля» с обозначением символом HHH. Обе эти величины измеряют в одних и тех же единицах, но в напряженности учитывается магнитное поле, которое есть внутри магнита. В решении простых задач, где действие происходит в воздухе, этой разницей можно пренебречь.

О том, что такое магнитное поле, больше знаем из практики, но не всегда разбираемся в теории. Оказывается, что невидимые магнитные поля вполне реальны и создаются движением электронов. Их направление указывают стрелки компасов, а силу измеряют специальные приборы.

Оригинал статьи: https://www. nur.kz/family/school/1909092-chto-takoe-magnitnoe-pole-ego-svoystva-i-istochniki/

МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Содержание статьи
  • Магнитные полюса и магнитное поле.
  • Гальванометр.
  • Намагничивающая сила и напряженность магнитного поля.
  • Магнитная проницаемость и ее роль в магнетизме.
  • Теории магнетизма.
  • МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
  • Измерение магнитных свойств.
  • Расчет магнитных свойств.

МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА. Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно.

Существуют магниты двух разных видов. Одни – так называемые постоянные магниты, изготовляемые из «магнитно-твердых» материалов. Их магнитные свойства не связаны с использованием внешних источников или токов. К другому виду относятся так называемые электромагниты с сердечником из «магнитно-мягкого» железа. Создаваемые ими магнитные поля обусловлены в основном тем, что по проводу обмотки, охватывающей сердечник, проходит электрический ток.

Магнитные полюса и магнитное поле.

Магнитные свойства стержневого магнита наиболее заметны вблизи его концов. Если такой магнит подвесить за среднюю часть так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости, то он займет положение, примерно соответствующее направлению с севера на юг. Конец стержня, указывающий на север, называют северным полюсом, а противоположный конец – южным полюсом. Разноименные полюса двух магнитов притягиваются друг к другу, а одноименные взаимно отталкиваются.

Если к одному из полюсов магнита приблизить брусок ненамагниченного железа, то последний временно намагнитится. При этом ближний к полюсу магнита полюс намагниченного бруска будет противоположным по наименованию, а дальний – одноименным. Притяжением между полюсом магнита и индуцированным им в бруске противоположным полюсом и объясняется действие магнита. Некоторые материалы (например, сталь) сами становятся слабыми постоянными магнитами после того, как побывают около постоянного магнита или электромагнита. Стальной стержень можно намагнитить, просто проведя по его торцу концом стержневого постоянного магнита.

Итак, магнит притягивает другие магниты и предметы из магнитных материалов, не находясь в соприкосновении с ними. Такое действие на расстоянии объясняется существованием в пространстве вокруг магнита магнитного поля. Некоторое представление об интенсивности и направлении этого магнитного поля можно получить, насыпав на лист картона или стекла, положенный на магнит, железные опилки. Опилки выстроятся цепочками в направлении поля, а густота линий из опилок будет соответствовать интенсивности этого поля. (Гуще всего они у концов магнита, где интенсивность магнитного поля наибольшая.)

М.Фарадей (1791–1867) ввел для магнитов понятие замкнутых линий индукции. Линии индукции выходят в окружающее пространство из магнита у его северного полюса, входят в магнит у южного полюса и проходят внутри материала магнита от южного полюса обратно к северному, образуя замкнутую петлю. Полное число линий индукции, выходящих из магнита, называется магнитным потоком. Плотность магнитного потока, или магнитная индукция (В), равна числу линий индукции, проходящих по нормали через элементарную площадку единичной величины.

Магнитной индукцией определяется сила, с которой магнитное поле действует на находящийся в нем проводник с током. Если проводник, по которому проходит ток I, расположен перпендикулярно линиям индукции, то по закону Ампера сила F, действующая на проводник, перпендикулярна и полю, и проводнику и пропорциональна магнитной индукции, силе тока и длине проводника. Таким образом, для магнитной индукции B можно написать выражение

где F – сила в ньютонах, I – ток в амперах, l – длина в метрах. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл).
См. также ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ.

Гальванометр.

Гальванометр – чувствительный прибор для измерения слабых токов. В гальванометре используется вращающий момент, возникающий при взаимодействии подковообразного постоянного магнита с небольшой токонесущей катушкой (слабым электромагнитом), подвешенной в зазоре между полюсами магнита. Вращающий момент, а следовательно, и отклонение катушки пропорциональны току и полной магнитной индукции в воздушном зазоре, так что шкала прибора при небольших отклонениях катушки почти линейна.

Намагничивающая сила и напряженность магнитного поля.

Далее следует ввести еще одну величину, характеризующую магнитное действие электрического тока. Предположим, что ток проходит по проводу длинной катушки, внутри которой расположен намагничиваемый материал. Намагничивающей силой называется произведение электрического тока в катушке на число ее витков (эта сила измеряется в амперах, так как число витков – величина безразмерная). Напряженность магнитного поля Н равна намагничивающей силе, приходящейся на единицу длины катушки. Таким образом, величина Н измеряется в амперах на метр; ею определяется намагниченность, приобретаемая материалом внутри катушки.

В вакууме магнитная индукция B пропорциональна напряженности магнитного поля Н:

где m0 – т. н. магнитная постоянная, имеющая универсальное значение 4pЧ10–7 Гн/м. Во многих материалах величина B приблизительно пропорциональна Н. Однако в ферромагнитных материалах соотношение между B и Н несколько сложнее (о чем будет сказано ниже).

На рис. 1 изображен простой электромагнит, предназначенный для захвата грузов. Источником энергии служит аккумуляторная батарея постоянного тока. На рисунке показаны также силовые линии поля электромагнита, которые можно выявить обычным методом железных опилок.

Крупные электромагниты с железными сердечниками и очень большим числом ампер-витков, работающие в непрерывном режиме, обладают большой намагничивающей силой. Они создают магнитную индукцию до 6 Тл в промежутке между полюсами; эта индукция ограничивается лишь механическими напряжениями, нагреванием катушек и магнитным насыщением сердечника. Ряд гигантских электромагнитов (без сердечника) с водяным охлаждением, а также установок для создания импульсных магнитных полей был сконструирован П. Л.Капицей (1894–1984) в Кембридже и в Институте физических проблем АН СССР и Ф.Биттером (1902–1967) в Массачусетском технологическом институте. На таких магнитах удавалось достичь индукции до 50 Тл. Сравнительно небольшой электромагнит, создающий поля до 6,2 Тл, потребляющий электрическую мощность 15 кВт и охлаждаемый жидким водородом, был разработан в Лосаламосской национальной лаборатории. Подобные поля получают при криогенных температурах.

Магнитная проницаемость и ее роль в магнетизме.

Магнитная проницаемость m – это величина, характеризующая магнитные свойства материала. Ферромагнитные металлы Fe, Ni, Co и их сплавы обладают очень высокими максимальными проницаемостями – от 5000 (для Fe) до 800 000 (для супермаллоя). В таких материалах при сравнительно малых напряженностях поля H возникают большие индукции B, но связь между этими величинами, вообще говоря, нелинейна из-за явлений насыщения и гистерезиса, о которых говорится ниже. Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитами. Они теряют свои магнитные свойства при температурах выше точки Кюри (770° С для Fe, 358° С для Ni, 1120° С для Co) и ведут себя как парамагнетики, для которых индукция B вплоть до очень высоких значений напряженности H пропорциональна ей – в точности так же, как это имеет место в вакууме. Многие элементы и соединения являются парамагнитными при всех температурах. Парамагнитные вещества характеризуются тем, что намагничиваются во внешнем магнитном поле; если же это поле выключить, парамагнетики возвращаются в ненамагниченное состояние. Намагниченность в ферромагнетиках сохраняется и после выключения внешнего поля.

На рис. 2 представлена типичная петля гистерезиса для магнитно-твердого (с большими потерями) ферромагнитного материала. Она характеризует неоднозначную зависимость намагниченности магнитоупорядоченного материала от напряженности намагничивающего поля. С увеличением напряженности магнитного поля от исходной (нулевой) точки (1) намагничивание идет по штриховой линии 12, причем величина m существенно изменяется по мере того, как возрастает намагниченность образца. В точке 2 достигается насыщение, т.е. при дальнейшем увеличении напряженности намагниченность больше не увеличивается. Если теперь постепенно уменьшать величину H до нуля, то кривая B(H) уже не следует по прежнему пути, а проходит через точку 3, обнаруживая как бы «память» материала о «прошлой истории», откуда и название «гистерезис». Очевидно, что при этом сохраняется некоторая остаточная намагниченность (отрезок 13). После изменения направления намагничивающего поля на обратное кривая В (Н) проходит точку 4, причем отрезок (1)–(4) соответствует коэрцитивной силе, препятствующей размагничиванию. Дальнейший рост значений (-H) приводит кривую гистерезиса в третий квадрант – участок 45. Следующее за этим уменьшение величины (-H) до нуля и затем возрастание положительных значений H приведет к замыканию петли гистерезиса через точки 6, 7 и 2.

Магнитно-твердые материалы характеризуются широкой петлей гистерезиса, охватывающей значительную площадь на диаграмме и потому соответствующей большим значениям остаточной намагниченности (магнитной индукции) и коэрцитивной силы. Узкая петля гистерезиса (рис. 3) характерна для магнитно-мягких материалов – таких, как мягкая сталь и специальные сплавы с большой магнитной проницаемостью. Такие сплавы и были созданы с целью снижения обусловленных гистерезисом энергетических потерь. Большинство подобных специальных сплавов, как и ферриты, обладают высоким электрическим сопротивлением, благодаря чему уменьшаются не только магнитные потери, но и электрические, обусловленные вихревыми токами.

Магнитные материалы с высокой проницаемостью изготовляются путем отжига, осуществляемого выдерживанием при температуре около 1000° С, с последующим отпуском (постепенным охлаждением) до комнатной температуры. При этом очень существенны предварительная механическая и термическая обработка, а также отсутствие в образце примесей. Для сердечников трансформаторов в начале 20 в. были разработаны кремнистые стали, величина m которых возрастала с увеличением содержания кремния. Между 1915 и 1920 появились пермаллои (сплавы Ni с Fe) с характерной для них узкой и почти прямоугольной петлей гистерезиса. Особенно высокими значениями магнитной проницаемости m при малых значениях H отличаются сплавы гиперник (50% Ni, 50% Fe) и му-металл (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr), тогда как в перминваре (45% Ni, 30% Fe, 25% Co) величина m практически постоянна в широких пределах изменения напряженности поля. Среди современных магнитных материалов следует упомянуть супермаллой – сплав с наивысшей магнитной проницаемостью (в его состав входит 79% Ni, 15% Fe и 5% Mo).

Теории магнетизма.

Впервые догадка о том, что магнитные явления в конечном счете сводятся к электрическим, возникла у Ампера в 1825, когда он высказал идею замкнутых внутренних микротоков, циркулирующих в каждом атоме магнита. Однако без какого-либо опытного подтверждения наличия в веществе таких токов (электрон был открыт Дж.Томсоном лишь в 1897, а описание структуры атома было дано Резерфордом и Бором в 1913) эта теория «увяла». В 1852 В.Вебер высказал предположение, что каждый атом магнитного вещества представляет собой крошечный магнит, или магнитный диполь, так что полная намагниченность вещества достигается, когда все отдельные атомные магниты оказываются выстроенными в определенном порядке (рис. 4,б). Вебер полагал, что сохранять свое упорядочение вопреки возмущающему влиянию тепловых колебаний этим элементарным магнитам помогает молекулярное или атомное «трение». Его теория смогла объяснить намагничивание тел при соприкосновении с магнитом, а также их размагничивание при ударе или нагреве; наконец, объяснялось и «размножение» магнитов при разрезании намагниченной иглы или магнитного стержня на части. И все же эта теория не объясняла ни происхождения самих элементарных магнитов, ни явлений насыщения и гистерезиса. Теория Вебера была усовершенствована в 1890 Дж.Эвингом, заменившим его гипотезу атомного трения идеей межатомных ограничивающих сил, помогающих поддерживать упорядочение элементарных диполей, которые составляют постоянный магнит.

Подход к проблеме, предложенный когда-то Ампером, получил вторую жизнь в 1905, когда П.Ланжевен объяснил поведение парамагнитных материалов, приписав каждому атому внутренний нескомпенсированный электронный ток. Согласно Ланжевену, именно эти токи образуют крошечные магниты, хаотически ориентированные, когда внешнее поле отсутствует, но приобретающие упорядоченную ориентацию после его приложения. При этом приближение к полной упорядоченности соответствует насыщению намагниченности. Кроме того, Ланжевен ввел понятие магнитного момента, равного для отдельного атомного магнита произведению «магнитного заряда» полюса на расстояние между полюсами. Таким образом, слабый магнетизм парамагнитных материалов обусловлен суммарным магнитным моментом, создаваемым нескомпенсированными электронными токами.

В 1907 П.Вейс ввел понятие «домена», ставшее важным вкладом в современную теорию магнетизма. Вейс представлял домены в виде небольших «колоний» атомов, в пределах которых магнитные моменты всех атомов в силу каких-то причин вынуждены сохранять одинаковую ориентацию, так что каждый домен намагничен до насыщения. Отдельный домен может иметь линейные размеры порядка 0,01 мм и соответственно объем порядка 10–6 мм3. Домены разделены так называемыми блоховскими стенками, толщина которых не превышает 1000 атомных размеров. «Стенка» и два противоположно ориентированных домена схематически изображены на рис. 5. Такие стенки представляют собой «переходные слои», в которых происходит изменение направления намагниченности доменов.

В общем случае на кривой первоначального намагничивания можно выделить три участка (рис. 6). На начальном участке стенка под действием внешнего поля движется сквозь толщу вещества, пока не встретит дефект кристаллической решетки, который ее останавливает. Увеличив напряженность поля, можно заставить стенку двигаться дальше, через средний участок между штриховыми линиями. Если после этого напряженность поля вновь уменьшить до нуля, то стенки уже не вернутся в исходное положение, так что образец останется частично намагниченным. Этим объясняется гистерезис магнита. На конечном участке кривой процесс завершается насыщением намагниченности образца за счет упорядочения намагниченности внутри последних неупорядоченных доменов. Такой процесс почти полностью обратим. Магнитную твердость проявляют те материалы, у которых атомная решетка содержит много дефектов, препятствующих движению междоменных стенок. Этого можно достичь механической и термической обработкой, например путем сжатия и последующего спекания порошкообразного материала. В сплавах алнико и их аналогах тот же результат достигается путем сплавления металлов в сложную структуру.

Кроме парамагнитных и ферромагнитных материалов, существуют материалы с так называемыми антиферромагнитными и ферримагнитными свойствами. Различие между этими видами магнетизма поясняется на рис. 7. Исходя из представления о доменах, парамагнетизм можно рассматривать как явление, обусловленное наличием в материале небольших групп магнитных диполей, в которых отдельные диполи очень слабо взаимодействуют друг с другом (или вообще не взаимодействуют) и потому в отсутствие внешнего поля принимают лишь случайные ориентации (рис. 7,а). В ферромагнитных же материалах в пределах каждого домена существует сильное взаимодействие между отдельными диполями, приводящее к их упорядоченному параллельному выстраиванию (рис. 7,б). В антиферромагнитных материалах, напротив, взаимодействие между отдельными диполями приводит к их антипараллельному упорядоченному выстраиванию, так что полный магнитный момент каждого домена равен нулю (рис. 7,в). Наконец, в ферримагнитных материалах (например, ферритах) имеется как параллельное, так и антипараллельное упорядочение (рис. 7,г), итогом чего оказывается слабый магнетизм.

Имеются два убедительных экспериментальных подтверждения существования доменов. Первое из них – так называемый эффект Баркгаузена, второе – метод порошковых фигур. В 1919 Г.Баркгаузен установил, что при наложении внешнего поля на образец из ферромагнитного материала его намагниченность изменяется небольшими дискретными порциями. С точки зрения доменной теории это не что иное, как скачкообразное продвижение междоменной стенки, встречающей на своем пути отдельные задерживающие ее дефекты. Данный эффект обычно обнаруживается с помощью катушки, в которую помещается ферромагнитный стерженек или проволока. Если поочередно подносить к образцу и удалять от него сильный магнит, образец будет намагничиваться и перемагничиваться. Скачкообразные изменения намагниченности образца изменяют магнитный поток через катушку, и в ней возбуждается индукционный ток. Напряжение, возникающее при этом в катушке, усиливается и подается на вход пары акустических наушников. Щелчки, воспринимаемые через наушники, свидетельствует о скачкообразном изменении намагниченности.

Для выявления доменной структуры магнита методом порошковых фигур на хорошо отполированную поверхность намагниченного материала наносят каплю коллоидной суспензии ферромагнитного порошка (обычно Fe3O4). Частицы порошка оседают в основном в местах максимальной неоднородности магнитного поля – на границах доменов. Такую структуру можно изучать под микроскопом. Был предложен также метод, основанный на прохождении поляризованного света сквозь прозрачный ферромагнитный материал.

Первоначальная теория магнетизма Вейса в своих основных чертах сохранила свое значение до настоящего времени, получив, однако, обновленную интерпретацию на основе представления о нескомпенсированных электронных спинах как факторе, определяющем атомный магнетизм. Гипотеза о существовании собственного момента у электрона была выдвинута в 1926 С. Гаудсмитом и Дж.Уленбеком, и в настоящее время в качестве «элементарных магнитов» рассматриваются именно электроны как носители спина.

Для пояснения этой концепции рассмотрим (рис. 8) свободный атом железа – типичного ферромагнитного материала. Две его оболочки (K и L), ближайшие к ядру, заполнены электронами, причем на первой из них размещены два, а на второй – восемь электронов. В K-оболочке спин одного из электронов положителен, а другого – отрицателен. В L-оболочке (точнее, в двух ее подоболочках) у четырех из восьми электронов положительные, а у других четырех – отрицательные спины. В обоих случаях спины электронов в пределах одной оболочки полностью компенсируются, так что полный магнитный момент равен нулю. В M-оболочке ситуация иная, поскольку из шести электронов, находящихся в третьей подоболочке, пять электронов имеют спины, направленные в одну сторону, и лишь шестой – в другую. В результате остаются четыре нескомпенсированных спина, чем и обусловлены магнитные свойства атома железа. (Во внешней N-оболочке всего два валентных электрона, которые не дают вклада в магнетизм атома железа.) Сходным образом объясняется магнетизм и других ферромагнетиков, например никеля и кобальта. Поскольку соседние атомы в образце железа сильно взаимодействуют друг с другом, причем их электроны частично коллективизируются, такое объяснение следует рассматривать лишь как наглядную, но весьма упрощенную схему реальной ситуации.

Теорию атомного магнетизма, основанную на учете спина электрона, подкрепляют два интересных гиромагнитных эксперимента, один из которых был проведен А.Эйнштейном и В.де Гаазом, а другой – С.Барнеттом. В первом из этих экспериментов цилиндрик из ферромагнитного материала подвешивался так, как показано на рис. 9. Если по проводу обмотки пропустить ток, то цилиндрик поворачивается вокруг своей оси. При изменении направления тока (а следовательно, и магнитного поля) он поворачивается в обратном направлении. В обоих случаях вращение цилиндрика обусловлено упорядочением электронных спинов. В эксперименте Барнетта, наоборот, так же подвешенный цилиндрик, резко приведенный в состояние вращения, в отсутствие магнитного поля намагничивается. Этот эффект объясняется тем, что при вращении магнетика создается гироскопический момент, стремящийся повернуть спиновые моменты по направлению собственной оси вращения.

За более полным объяснением природы и происхождения короткодействующих сил, упорядочивающих соседние атомные магнитики и противодействующих разупорядочивающему влиянию теплового движения, следует обратиться к квантовой механике. Квантово-механическое объяснение природы этих сил было предложено в 1928 В.Гейзенбергом, который постулировал существование обменных взаимодействий между соседними атомами. Позднее Г.Бете и Дж.Слэтер показали, что обменные силы существенно возрастают с уменьшением расстояния между атомами, но по достижении некоторого минимального межатомного расстояния падают до нуля.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Одно из первых обширных и систематических исследований магнитных свойств вещества было предпринято П. Кюри. Он установил, что по своим магнитным свойствам все вещества можно разделить на три класса. К первому относятся вещества с резко выраженными магнитными свойствами, подобными свойствам железа. Такие вещества называются ферромагнитными; их магнитное поле заметно на значительных расстояниях (см. выше). Во второй класс попадают вещества, называемые парамагнитными; магнитные свойства их в общем аналогичны свойствам ферромагнитных материалов, но гораздо слабее. Например, сила притяжения к полюсам мощного электромагнита может вырвать из ваших рук железный молоток, а чтобы обнаружить притяжение парамагнитного вещества к тому же магниту, нужны, как правило, очень чувствительные аналитические весы. К последнему, третьему классу относятся так называемые диамагнитные вещества. Они отталкиваются электромагнитом, т.е. сила, действующая на диамагнетики, направлена противоположно той, что действует на ферро- и парамагнетики.

Измерение магнитных свойств.

При изучении магнитных свойств наиболее важное значение имеют измерения двух типов. Первый из них –измерения силы, действующей на образец вблизи магнита; так определяется намагниченность образца. Ко второму относятся измерения «резонансных» частот, связанных с намагничением вещества. Атомы представляют собой крошечные «гироскопы» и в магнитном поле прецессируют (как обычный волчок под влиянием вращающего момента, создаваемого силой тяжести) с частотой, которая может быть измерена. Кроме того, на свободные заряженные частицы, движущиеся под прямым углом к линиям магнитной индукции, действует сила, как и на электронный ток в проводнике. Она заставляет частицу двигаться по круговой орбите, радиус которой дается выражением

R = mv/eB,

где m – масса частицы, v – ее скорость, e – ее заряд, а B – магнитная индукция поля. Частота такого кругового движения равна

где f измеряется в герцах, e – в кулонах, m – в килограммах, B – в теслах. Эта частота характеризует движение заряженных частиц в веществе, находящемся в магнитном поле. Оба типа движений (прецессию и движение по круговым орбитам) можно возбудить переменными полями с резонансными частотами, равными «естественным» частотам, характерным для данного материала. В первом случае резонанс называется магнитным, а во втором – циклотронным (ввиду сходства с циклическим движением субатомной частицы в циклотроне).

Говоря о магнитных свойствах атомов, необходимо особо остановиться на их моменте импульса. Магнитное поле действует на вращающийся атомный диполь, стремясь повернуть его и установить параллельно полю. Вместо этого атом начинает прецессировать вокруг направления поля (рис. 10) с частотой, зависящей от дипольного момента и напряженности приложенного поля.

Прецессия атомов не поддается непосредственному наблюдению, поскольку все атомы образца прецессируют в разной фазе. Если же приложить небольшое переменное поле, направленное перпендикулярно постоянному упорядочивающему полю, то между прецессирующими атомами устанавливается определенное фазовое соотношение и их суммарный магнитный момент начинает прецессировать с частотой, равной частоте прецессии отдельных магнитных моментов. Важное значение имеет угловая скорость прецессии. Как правило, это величина порядка 1010 Гц/Тл для намагниченности, связанной с электронами, и порядка 107 Гц/Тл для намагниченности, связанной с положительными зарядами в ядрах атомов.

Принципиальная схема установки для наблюдения ядерного магнитного резонанса (ЯМР) представлена на рис. 11. В однородное постоянное поле между полюсами вводится изучаемое вещество. Если затем с помощью небольшой катушки, охватывающей пробирку, возбудить радиочастотное поле, то можно добиться резонанса на определенной частоте, равной частоте прецессии всех ядерных «гироскопов» образца. Измерения сходны с настройкой радиоприемника на частоту определенной станции.

Методы магнитного резонанса позволяют исследовать не только магнитные свойства конкретных атомов и ядер, но и свойства их окружения. Дело в том, что магнитные поля в твердых телах и молекулах неоднородны, поскольку искажены атомными зарядами, и детали хода экспериментальной резонансной кривой определяются локальным полем в области расположения прецессирующего ядра. Это и дает возможность изучать особенности структуры конкретного образца резонансными методами.

Расчет магнитных свойств.

Магнитная индукция поля Земли составляет 0,5Ч10–4 Тл, тогда как поле между полюсами сильного электромагнита – порядка 2 Тл и более.

Магнитное поле, создаваемое какой-либо конфигурацией токов, можно вычислить, пользуясь формулой Био – Савара – Лапласа для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока. Расчет поля, создаваемого контурами разной формы и цилиндрическими катушками, во многих случаях весьма сложен. Ниже приводятся формулы для ряда простых случаев. Магнитная индукция (в теслах) поля, создаваемого длинным прямым проводом с током I (ампер), на расстоянии r (метров) от провода равна

Индукция в центре кругового витка радиуса R с током I равна (в тех же единицах):

Плотно намотанная катушка провода без железного сердечника называется соленоидом. Магнитная индукция, создаваемая длинным соленоидом c числом витков N в точке, достаточно удаленной от его концов, равна

Здесь величина NI/L есть число ампер (ампер-витков) на единицу длины соленоида. Во всех случаях магнитное поле тока направлено перпендикулярно этому току, а сила, действующая на ток в магнитном поле, перпендикулярна и току, и магнитному полю.

Поле намагниченного железного стержня сходно с внешним полем длинного соленоида с числом ампер-витков на единицу длины, соответствующим току в атомах на поверхности намагниченного стержня, поскольку токи внутри стержня взаимно компенсируются (рис. 12). По имени Ампера такой поверхностный ток называется амперовским. Напряженность магнитного поля Ha, создаваемая амперовским током, равна магнитному моменту единицы объема стержня M.

Если в соленоид вставлен железный стержень, то кроме того, что ток соленоида создает магнитное поле H, упорядочение атомных диполей в намагниченном материале стержня создает намагниченность M. В этом случае полный магнитный поток определяется суммой реального и амперовского токов, так что B = m0(H + Ha), или B = m0(H + M). Отношение M/H называется магнитной восприимчивостью и обозначается греческой буквой c ; c – безразмерная величина, характеризующая способность материала намагничиваться в магнитном поле.

Величина B/H, характеризующая магнитные свойства материала, называется магнитной проницаемостью и обозначается через ma, причем ma = m0m, где ma – абсолютная, а m – относительная проницаемости,

В ферромагнитных веществах величина c может иметь очень большие значения –до 104ё106. Величина c у парамагнитных материалов немного больше нуля, а у диамагнитных – немного меньше. Лишь в вакууме и в очень слабых полях величины c и m постоянны и не зависят от внешнего поля. Зависимость индукции B от H обычно нелинейна, а ее графики, т.н. кривые намагничивания, для разных материалов и даже при разных температурах могут существенно различаться (примеры таких кривых приведены на рис. 2 и 3).

Магнитные свойства вещества весьма сложны, и для их глубокого понимания необходим тщательный анализ строения атомов, их взаимодействий в молекулах, их столкновений в газах и их взаимного влияния в твердых телах и жидкостях; магнитные свойства жидкостей пока наименее изучены.

суть понятия, свойства и определение магнитных линий

Содержание:

  • Понятие магнитного поля, его свойства
  • Свойства магнитного поля
  • Что такое силовые линии магнитного поля
  • Как определить силовые линии магнитного поля

Содержание

  • Понятие магнитного поля, его свойства
  • Свойства магнитного поля
  • Что такое силовые линии магнитного поля
  • Как определить силовые линии магнитного поля

Понятие магнитного поля, его свойства

Магнитное поле в физике представляет собой материю, возникающую вблизи источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов.

Если рассматривать магнитное поле в пространстве, целесообразно представлять его в виде комплекса сил, которые способны воздействовать на намагниченные предметы. Такое явление выстраивается при наличии движущих разрядов на молекулярном уровне.

Источник: reshit.ru

Особенностью магнитного поля является тот факт, что оно формируется вблизи электрических зарядов, находящихся в движении. Исходя из этого, понятия магнитного и электрического поля являются неотъемлемыми и совместно участвуют в образовании электромагнитного поля.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Свойства магнитного поля

Магнитное поле включает элементы, которые связаны друг с другом и оказывают взаимное воздействие, в процессе чего свойства этих компонентов изменяются. Свойства магнитного поля:

  1. Образуется в результате воздействия перемещающихся зарядов электрического тока.
  2. Характеристикой магнитного поля в любой его точке является вектор физической величины, который называют магнитной индукцией. Данная характеристика является силовым параметром магнитного поля.
  3. Оказывает воздействие исключительно на магниты, проводники, по которым проходит ток, перемещающиеся заряды.
  4. Классифицируется на постоянный и переменный тип.
  5. Может быть измерено с помощью специальных приборов, не воспринимается человеческими органами чувств.
  6. Обладает электродинамическим характером, поскольку образовано в процессе перемещения зарядов и влияет на заряженные частицы, когда они перемещаются.
  7. Частицы, обладающие зарядом, перемещаются перпендикулярно.

Габариты магнитного поля определяются скоростью его изменения. Исходя из данной характеристики, выделяют два вида магнитного поля:

  • динамическое;
  • гравитационное.

Примечание

Гравитационное магнитное поле можно наблюдать вокруг элементарных частиц. Оно образуется в зависимости от специфики их строения.

Что такое силовые линии магнитного поля

Силовые линии магнитного поля представляют собой линии, касательные к которым совместимы с направлением вектора индукции магнитного поля.

Используя силовые линии, можно изобразить магнитные поля наглядно. К примеру, поведение железных опилок на листе бумаги демонстрирует магнитное поле, источником которого является постоянный магнит в форме стержня:

Источник: foxford.ru

Другим примером может служить картина силовых линий, полученная при наблюдении длинной индукционной катушки и постоянного магнита:

Источник: foxford.ru

Силовые линии магнитного поля имеют следующие свойства:

  • данные линии не имеют пересечений и прерываний;
  • частота расположения линий пропорциональна индукции магнитного поля;
  • линии всегда замыкаются, следовательно, магнитное поле является вихревым.

Как определить силовые линии магнитного поля

В процессе воздействия магнитного поля на рамку, по которой протекает ток, возникает магнитный момент. Данная величина является вектором, расположенным на той линии, которая проходит перпендикулярно рамке. Магнитное поле изображают графически, используя силовые линии. Их направляют таким образом, чтобы вектор сил поля совмещался с направлением силовой линии. Такие линии замыкаются и не прерываются.

Определить, в каком направлении действует магнитное поле, можно с помощью магнитной стрелки. С помощью силовых линий также можно определить полярность магнита. Концу, из которого выходят силовые линии, соответствует северный полюс, а точка входа линий совпадает с южным полюсом. 

Для наглядной оценки магнитного поля целесообразно использовать опилки из железа и бумажный листок. Им накрывают постоянный магнит. Поверхность бумаги посыпают железными опилками. Частицы металла приобретут такой порядок, который соответствует расположению силовых линий.

В случае проводника, направление силовых линий определяют с помощью правила буравчика или правила правой руки. К примеру, если обхватить проводник рукой таким образом, чтобы большой палец указывал направление тока от плюса к минусу, то остальные четыре пальца будут направлены так же, как и силовые линии магнитного поля.

Источник: reshit.ru

Магнитное поле воздействует на заряд или проводник, по которому проходит ток, с силой Лоренца. Ее направление определяют с помощью правила левой руки. Если расположить левую руку таким образом, чтобы четыре пальца были направлены аналогично движению тока в проводнике, а силовые линии пронизывали ладонь, большой палец будет указывать на вектор силы Лоренца, с которой поле действует на проводник, помещенный в магнитное поле.

Источник: reshit.ru

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.00 (Голосов: 1)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Магнитное поле постояннoго электрического тока 11 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Введение

 

Каждый из вас держал в руках магнит и знает его удивительное свойство: он на расстоянии взаимодействует с другим магнитом или с куском железа. Что есть такого в магните, что придает ему эти удивительные свойства? Можно ли самому сделать магнит? Можно, и что для этого нужно – вы узнаете из нашего урока. Забежим наперед: если взять простой железный гвоздь, он не будет обладать магнитными свойствами, но, если обмотать его проволокой и подключить ее к батарейке, мы получим магнит (см. рис. 1).

 

Рис. 1. Гвоздь, обмотанный проволокой и подключенный к батарейке

Оказывается, чтобы получить магнит, нужен электрический ток – движение электрического заряда. С движением электрического заряда связаны и свойства постоянных магнитов, таких как магнитики на холодильнике. Некого магнитного заряда, подобно электрическому, в природе не существует. Он и не нужен, достаточно движущихся электрических зарядов.

 

Магнитное поле, вектор магнитной индукции, правило буравчика

 

 

Прежде чем исследовать магнитное поле постоянного электрического тока, нужно договориться, как количественно описывать магнитное поле. Для количественного описания магнитных явлений необходимо ввести силовую характеристику магнитного поля. Векторная величина, количественно характеризующая магнитное поле, называется магнитной индукцией. Обозначается она обычно большой латинской буквой B, измеряется в тесла.

 

Магнитная индукции  – векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Направление магнитного поля определяется по аналогии с моделью электростатики, в которой поле характеризуется действием на пробный покоящийся заряд. Только здесь в качестве «пробного элемента» используется магнитная стрелка (продолговатый постоянный магнит). Такую стрелку вы видели в компасе. За направление магнитного поля в какой-либо точке принято направление, которое укажет северный полюс N магнитной стрелки после переориентации (см. рис. 2).

Рис. 2. Направление магнитного поля

Полную и наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить так называемые силовые линии магнитного поля (см. рис. 3).

Рис. 3. Силовые линии магнитного поля постоянного магнита

Это линии, показывающие направление вектора магнитной индукции (то есть направления полюса N магнитной стрелки) в каждой точке пространства. С помощью магнитной стрелки, таким образом, можно получить картину силовых линии различных магнитных полей. Вот, например, картина силовых линий магнитного поля постоянного магнита (см. рис. 4).

Рис. 4. Силовые линии магнитного поля постоянного магнита

Магнитное поле существует в каждой точке, но линии мы изображаем на некотором расстоянии друг от друга. Это просто способ изображения магнитного поля, аналогично мы поступали с напряженностью электрического поля (см. рис. 5).

Рис. 5. Линии напряженности электрического поля

Чем более плотно нарисованы линии – тем больше модуль магнитной индукции в данной области пространства. Как видите (см. рис. 4), силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс. Внутри магнита силовые линии поля также продолжаются. В отличие от силовых линий электрического поля, которые начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных, силовые линии магнитного поля замкнутые (см. рис. 6).

Рис. 6. Силовые линии магнитного поля замкнуты

Поле, силовые линии которого замкнуты, называется вихревым векторным полем. Электростатическое поле не является вихревым, оно потенциальное. Принципиальное различие вихревых и потенциальных полей в том, что работа потенциального поля на любом замкнутом пути равна нулю, для вихревого поля это не так. Земля тоже является огромным магнитом, она обладает магнитным полем, которое мы обнаруживаем с помощью стрелки компаса. Подробнее о магнитном поле Земли рассказано в ответвлении.

 


Компас. Магнитное поле земли

Наша планета Земля является большим магнитом, полюса которого находятся неподалеку от пересечения поверхности с осью вращения. Географически это Южный и Северный полюса. Именно поэтому стрелка в компасе, которая тоже является магнитом, взаимодействует с Землей. Она ориентируется таким образом, что один конец указывает на Северный полюс, а другой – на Южный (см. рис. 7).

Рис. 7. Стрелка в компасе взаимодействует с Землей

Тот, который указывает на Северный полюс Земли, обозначили N, что означает North – в переводе с английского «Север». А тот, который указывает на Южный полюс Земли – S, что означает South – в переводе с английского «Юг». Так как притягиваются разноименные полюса магнитов, то северный полюс стрелки указывает на Южный магнитный полюс Земли (см. рис. 8).

Рис. 8. Взаимодействие компаса и магнитных полюсов Земли

Получается, что Южный магнитный полюс находится у Северного географического. И наоборот, Северный магнитный находится у Южного географического полюса Земли.


 

Теперь, познакомившись с моделью магнитного поля, исследуем поле проводника с постоянным током. Еще в XIX веке датский ученый Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка взаимодействует с проводником, по которому течет электрический ток (см. рис. 9).

Рис. 9. Взаимодействие магнитной стрелки с проводником

Практика показывает, что в магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке будет устанавливаться по касательной к некоторой окружности. Плоскость этой окружности перпендикулярна проводнику с током, а ее центр лежит на оси проводника (см. рис. 10).

Рис. 10. Расположение магнитной стрелки в магнитном поле прямого проводника

Если изменить направление протекания тока по проводнику, то магнитная стрелка в каждой точке развернется в противоположную сторону (см. рис. 11).

Рис. 11. При изменении направления протекания электрического тока

То есть направление магнитного поля зависит от направления протекания тока по проводнику. Описать эту зависимость можно при помощи простого экспериментально установленного метода – правила буравчика:

если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого этим проводником (см. рис. 12).

Рис. 12. Направление магнитного поля

Итак, магнитное поле проводника с током направлено в каждой точке по касательной к окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной проводнику. Центр окружности совпадает с осью проводника. Направление вектора магнитного поля в каждой точке связано с направлением тока в проводнике правилом буравчика. Опытным путем, при изменении силы тока и расстояния от проводника, установлено, что модуль вектора магнитной индукции пропорционален току  и обратно пропорционален расстоянию от проводника . Модуль вектора магнитной индукции поля, создаваемого бесконечным проводником с током, равен:

где  – коэффициент пропорциональности, который нередко встречается в магнетизме. Называется магнитной проницаемостью вакуума. Численно равен:

 

Для магнитных полей, как и для электрических, справедлив принцип суперпозиции. Магнитные поля, создаваемые разными источниками в одной точке пространства, складываются (см. рис. 13).

Рис. 13. Магнитные поля разных источников складываются

Суммарная силовая характеристика такого поля будет векторной суммой силовых характеристик полей каждого из источников. Величину магнитной индукции поля, создаваемого током в определенной точке, можно увеличить, если согнуть проводник в окружность. Это будет понятно, если рассмотреть магнитные поля небольших сегментов такого витка провода в точке, находящейся внутри этого витка. Например, в центре.

Сегмент, обозначенный , по правилу буравчика создает в ней поле, направленное вверх (см. рис. 14).

Рис. 14. Магнитное поле сегментов

Сегмент  аналогично создает в этой точке магнитное поле, направленное туда же. Аналогично и для других сегментов. Тогда суммарная силовая характеристика (то есть вектор магнитной индукции B) в этой точке будет суперпозицией силовых характеристик магнитных полей всех малых сегментов в этой и будет направлено вверх (см. рис. 15).

Рис. 15. Суммарная силовая характеристика в центре витка

Для произвольного витка, не обязательно в форме окружности, например для квадратной рамки (см. рис. 16), величина вектора  внутри витка будет, естественно, зависеть от формы, размеров витка и силы тока в нем, но направление вектора магнитной индукции всегда будет определяться таким же способом (как суперпозиция полей, создаваемых малыми сегментами).

Рис. 16. Магнитное поле сегментов квадратной рамки

Мы подробно описали определение направления поля внутри витка, но в общем случае его можно находить гораздо проще, по немного измененному правилу буравчика:

если вращать рукоятку буравчика в том направлении, куда течет ток в витке, то острие буравчика укажет направление вектора магнитной индукции внутри витка (см. рис. 17).

Рис. 17. Направление вектора магнитной индукции в витке

То есть теперь вращение рукоятки соответствует направлению тока, а перемещение буравчика – направлению поля. А не наоборот, как было в случае с прямым проводником. Если длинный проводник, по которому течет ток, свернуть в пружину, то это устройство будет представлять из себя множество витков. Магнитные поля каждого витка катушки по принципу суперпозиции будут складываться. Таким образом, поле, создаваемое катушкой в некоторой точке, будет суммой полей, создаваемых каждым из витков в этой точке. Картину силовых линий поля такой катушки вы видите на рис. 18.

Рис. 18. Силовые линии катушки

Такое устройство называется катушкой, соленоидом или электромагнитом. Нетрудно заметить, что магнитные свойства катушки будут такими же, как у постоянного магнита (см. рис. 19).

Рис. 19. Магнитные свойства катушки и постоянного магнита

Одна сторона катушки (которая на рисунке сверху) играет роль северного полюса магнита, а другая сторона – южного полюса. Такое устройство широко применяется в технике, потому что им можно управлять: оно становится магнитом только при включении тока в катушке. Обратите внимание, что линии магнитного поля внутри катушки почти параллельны, их плотность велика. Поле внутри соленоида очень сильное и однородное. Поле снаружи катушки неоднородно, оно намного слабее поля внутри и направлено в противоположную сторону. Направление магнитного поля внутри катушки определяется по правилу буравчика как для поля внутри одного витка. За направление вращения рукоятки мы принимаем направление тока, который течет по катушке, а перемещение буравчика указывает направление магнитного поля внутри нее (см. рис. 20).

Рис. 20. Правило буравчика для катушки

Если поместить виток с током в магнитное поле, он будет переориентироваться, подобно магнитной стрелке. Момент силы, вызывающий поворот, связан c модулем вектора магнитной индукции в данной точке, площадью витка и силой тока в нем следующим соотношением:

Теперь нам становится понятно, откуда берутся магнитные свойства постоянного магнита: электрон, движущийся в атоме по замкнутой траектории, подобен витку с током, и, как и виток, он обладает магнитным полем. А, как мы увидели на примере катушки, множество витков с током, упорядоченных определенным образом, обладают сильным магнитным полем.

 


Постоянные магниты

Поле, создаваемое постоянными магнитами, – результат движения зарядов внутри них. И эти заряды – электроны в атомах (см. рис. 21).

Рис. 21. Движение электронов в атомах

Объясним механизм его возникновения на качественном уровне. Как известно, электроны в атоме находятся в движении. Так вот, каждый электрон, в каждом атоме создает свое магнитное поле, таким образом, получается огромное количество магнитов размером с атом. У большинства веществ эти магниты и их магнитные поля ориентированы хаотично. Поэтому суммарное магнитное поле, создаваемое телом, равно нулю. Но есть вещества, у которых магнитные поля, создаваемые отдельными электронами, ориентированы одинаково (см. рис. 22).

Рис. 22. Магнитные поля ориентированы одинаково

Поэтому магнитные поля, создаваемые каждым электроном, складываются. В итоге тело из такого вещества обладает магнитным полем и является постоянным магнитом. Во внешнем магнитном поле отдельные атомы или группы атомов, обладающие, как мы выяснили, собственным магнитным полем, поворачиваются как стрелка компаса (см. рис. 23).

Рис. 23. Поворачивание атомов во внешнем магнитном поле

Если они до этого не были ориентированы в одну сторону и не образовывали сильное суммарное магнитное поле, то после упорядочивания элементарных магнитов их магнитные поля сложатся. И если после действия внешнего поля упорядоченность сохранится, вещество останется магнитом. Описанный процесс называется намагничиванием.


 

 

Задания

 

 

Обозначьте полюса источника тока, питающего соленоид при указанном на рис. 24 взаимодействии. Порассуждаем: соленоид, в котором течет постоянный ток, ведет себя подобно магниту.

 

Рис. 24. Источник тока

По рис. 24 видно, что магнитная стрелка ориентирована южным полюсом в сторону соленоида. Одноименные полюса магнитов отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются. Отсюда следует, что левый полюс самого соленоида – северный (см. рис. 25).

Рис. 25. Левый полюс соленоида северный

Линии магнитной индукции выходят из северного полюса и входят в южный. Значит, поле внутри соленоида направлено влево (см. рис. 26).

Рис. 26. Поле внутри соленоида направлено влево

Ну а направление поля внутри соленоида определяется по правилу буравчика. Мы знаем, что поле направлено влево – значит, представим, что буравчик вкручивается в этом направлении. Тогда его рукоятка будет указывать направление тока в соленоиде – справа налево (см. рис. 27).

Рис. 27. Направление тока в соленоиде

Направление тока определяется направлением перемещения положительного заряда. А положительный заряд перемещается от точки с большим потенциалом (положительный полюс источника) в точку с меньшим (отрицательный полюс источника). Следовательно, полюс источника, расположенный справа, – положительный, а слева – отрицательный (см. рис. 28).

Рис. 28. Определение полюсов источника

Задача 2

Рамка площадью 400  помещена в однородное магнитное поле индукцией 0,1 Тл так, что нормаль рамки перпендикулярна линиям индукции. При какой силе тока на рамку будет действовать вращающий момент 20  (см. рис. 29)?

Рис. 29. Рисунок к задаче 2

Порассуждаем: момент силы, вызывающий поворот, связан c модулем вектора магнитной индукции в данной точке, площадью витка и силой тока в нем следующим соотношением:

В нашем случае все необходимые данные имеются. Остается выразить искомую силу тока и рассчитать ответ:

Задача решена.

 

Список литературы

  1. Соколович Ю. А., Богданова Г. С. Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.
  2. Мякишев Г. Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет портал «Гипермаркет знаний» (Источник)
  2. Интернет портал «Единая коллекция ЦОР» (Источник)

 

Домашнее задание

  1. Дайте определение вектора магнитной индукции.
  2. Каковы источники магнитного поля?
  3. Какую величину обозначают  и чему численно она равна?
  4. Каким правилом можно описать зависимость направления магнитного поля от направления протекания тока по проводнику?

 

Магнитное поле и его характеристики

 

С давних времён это явление вызывало немало вопросов, более того, до сих пор оно остаётся загадочным. Многие учёные занимались изучением свойств магнитного поля, потому что его потенциал и возможности применения уже тогда казались, без преувеличения огромными.

Как же образуется магнитное поле? Когда электрический ток проходит по проводнику, он создаёт вокруг себя магнитное поле, которое является одной из разновидностей материи, существующей в окружающем нас мире. Это поле обладает некой энергией, проявляющейся в электромагнитных силах, а также способной воздействовать на электрические заряды и на электрический ток в целом.

Влияние магнитного поля на поток заряженных частиц выражается в том, что они отклоняются от своей первоначальной траектории движения в перпендикулярном полю направлении. Магнитное поле, также иногда называют электродинамическим. Такое определение рождается из того, что это поле возникает только вокруг движущихся зарядов, при этом действие магнитного поля,также распространяется только на частицы, находящиеся в движении.

Динамическим магнитное поле называется из-за своего строения. Это некая область пространства, в котором находятся бионы – передатчики всех возможных в нём взаимодействий. Они постоянно вращаются, т. е., находятся в движении. Отсюда и динамическая характеристика поля — данное явление возникает, когда бионы приходят в движение, т. е., начинают вращаться. 

Вывести их из состояния покоя способен лишь движущийся заряд. Когда он попадает в зону магнитного поля, то воздействуя на бион и, притягивает один из его полюсов. Таким образом, все бионы начинают вращаться. Если не будет заряда, то и бионы не будут вращаться, так как нет никаких других сил, которые бы воздействовали на него.

Электромагнитное поле

Магнитное поле не может существовать само по себе, как уже было сказано, причиной его возникновения является электрический заряд. Следовательно, магнитные и электрические поля неразрывно связаны между собой. Они всегда существуют в едином электромагнитном поле.

Взаимодействие их происходит следующим образом: изменения в электрическом поле заставляют меняться и магнитное поле, также верно и обратное утверждение, если изменения происходят в магнитном поле, то это сразу отражается на характеристиках электрического поля.

Основой этого поля также является заряженные частицы, движущиеся со скоростью света, которая составляет 300 тысяч километров в секунду. Это значит, что и электромагнитное поле распространяется и изменяется именно с этой же скоростью.

Изображение характеристик магнитного поля

Часто приходится сталкиваться с необходимостью изображения магнитного поля графически – на схемах. Так как его свойства важны, и их нужно учитывать при различных расчётах, то обозначать их необходимо. Но как уже было сказано, скорость распространения поля слишком велика, чтобы можно было что-то зафиксировать, поэтому применяются схематические изображения магнитного поля, которые отражают его свойства.

Основным способом обозначения магнитного поля на схемах являются условные силовые линии. Направление каждой такой линии совпадает с направлением действия сил в магнитном поле. Эти линии всегда непрерывны и замкнуты, как и любые силы, действующие здесь. Схема автомобильного двигателя работает по такому же принципу. Подробнее вы можете прочитать в авто журнале — www.avtonerd.ru. Там есть статья подробно описывающая этот процесс в двигателе и коробке передач авто.

Чтобы определить направление силовой линии в любой точке магнитного поля, нужно использовать магнитную стрелку, которая имеет схожие с компасом свойства. Когда стрелка попадает в зону действия поля, её северный полюс начинает показывать в направлении действия сил.

Отсюда идут и привычные обозначения: тот конец постоянного магнита, из которого исходят силовые линии, считается его северным полюсом. Тогда как противоположный конец, в котором силы замыкаются, называется южным полюсом магнита. Силовые линии, которые проходят внутри постоянного магнита не обозначаются на схемах.

Обозначение действующих сил с помощью силовых линий далеко не случайно, их можно обнаружить в любом магнитном поле и увидеть невооружённым взглядом. Сделать это можно с помощью металлических опилок. Насыпав их на лист бумаги, и внеся в магнитное поле, можно увидеть, как они начнут двигаться и выстраиваться в определённом порядке. Получившийся рисунок будет напоминать силовые линии, которые и можно увидеть на схеме.

Магнитное поле и его характеристики – это важнейшее явление в физике, которое находит достаточно широкое применение просто потому, что его нельзя не учитывать во многих вопросах. С ними связаны такие понятия как магнитная индукция и магнитная проницаемость.

Чтобы объяснить причины возникновения магнитного поля, необходимо всегда опираться на научные данные и правильный подход, иначе такой целостной картины может и не сложиться, особенно, в случае, когда нужно объяснять более глобальные взаимодействия.

Что такое магнетизм? | Goudsmit Magnetics

Магнетизм — это физический принцип, используемый при разработке продуктов, которые решают задачи вашего предприятия.

Мы разрабатываем, проектируем и изготавливаем высокотехнологичные магнитные компоненты и промышленные магнитные системы. Мы поставляем эти магниты и магнитные узлы предприятиям пищевой, автомобильной, перерабатывающей, металлургической, фармацевтической, химической, аэрокосмической промышленности и шельфовой нефтегазодобычи, а также наукоемким отраслям, во всем мире.

  • Что такое магнетизм?
  • Магнетит
  • Ферромагнитные материалы
  • Постоянный магнетизм
  • Перманентные магниты
  • Размагничивание
  • Географический Северный и Южный полюсы
  • Влияние магнетизма
  • Анизотропия
  • Изотропный
  • Антиферромагнетизм
  • Диамагнетизм
  • Намагничивающие магниты
  • Кривая гистерезиса
  • BHmax
  • Реманентность, Br
  • Коэрцитивность (естественная): HcJ
  • Коэрцитивность (нормальная): HcB
  • Кривая размагничивания
  • Черные металлы
  • Нежелательный магнетизм
  • Необратимая потеря
  • Температура Кюри
  • Электромагнетизм
  • Электромагниты
  • Плотность потока B
  • значение Br
  • Вихревые токи
  • Измерение магнетизма
  • Опасности магнетизма
  • ферримагнетизм
  • ферромагнетизм
  • Черные металлы
  • Индекс силы
  • Гаусс (Гс)
  • Магнитное поле
  • Магнитная индукция, B
  • Магнитная поляризация, J (I)
  • Что такое напряженность магнитного поля (H)
  • Максимальная плотность энергии
  • Максимальная рабочая температура
  • парамагнетизм
  • Проницаемость
  • Обратимая потеря
  • Индекс удельной силы
  • Температурный коэффициент
  • Силовые линии магнитного поля
  • Свободные полюса
  • Область Вейса
  • Рабочая точка / рабочая линия
  • Токи Фуко́
  • Парамагнетизм Паули

Еще в древние времена люди обнаружили, что кристаллы магнетита притягиваются или отталкиваются в зависимости от их ориентации. Мы называем этот физический феномен магнетизмом. Слова «магнетит» и «магний» являются производными от слова Магнезия — названия исторической области Древней Греции, расположенной в восточной части Фессалииë, где в изобилии встречается магнитный камень.

 

За магнитные свойства магнетита отвечает наличие железа в породе. Многие железные сплавы обладают магнитными свойствами. Помимо железа, магнитными свойствами обладают никель, кобальт и гадолиний.

 

Назад к содержанию

Из всех магнитных материалов ферромагнитные материалы являются единственными материалами, которые достаточно прочны, чтобы притягиваться магнитом или использоваться в качестве магнитного материала.

Ферромагнитные материалы можно разделить на магнитно-мягкие и магнитно-жесткие материалы. Магнитно-мягкие материалы, такие как отожженное железо, легко намагничиваются, но не сохраняют магнитную силу после намагничивания. Намагничивание быстро и практически полностью исчезает. Магнитно-жесткие материалы по-прежнему сохраняют магнитную силу.

 

Назад к содержанию

Жесткие ферромагнитные материалы сохраняют свои магнитные свойства перманентно. Они обладают достаточной устойчивостью к размагничиванию.

Все магниты имеют 2 полюса, которые мы называем северный (С) и южный (Ю) полюс. Северный и южный полюсы притягиваются. Сила притяжения уменьшается на квадрат расстояния между ними.


Северный полюс одного магнита отталкивает северный полюс другого магнита. Два южных полюса также отталкиваются друг от друга.

 

Просмотрите номенклатуру перманентных магнитов от Goudsmit Magnetics.

 

 

Назад к содержанию

На выбор предлагается четыре типа магнитных сплавов. Каждый сплав выполняет определенную задачу. Наиболее важные различия — в прочности и устойчивости к размагничиванию. Устойчивость к размагничиванию зависит от материала и качества, а также от соотношения размеров.

Высококачественные магниты Goudsmit практически не теряют со временем силу магнитного поля. При условии, что их применяют в пределах заданных технических условий, таких как диапазон температур и внешние магнитные поля.
 

Для всех магнитов сила магнитного поля уменьшается при повышении температуры. Некоторые материалы больше подвержены воздействию, чем другие. Сопротивление размагничиванию обычно уменьшается с повышением температуры. Исключением является феррит, в котором сопротивление размагничиванию снижается при повышении температуры.

 

Для получения дополнительной информации о сплаве, его качествах и конкретных условиях применения, нажмите на название магнитного материала.

  • Алюминий-никель-кобальтовые (AlNiCo) магниты
  • Ферритовые магниты
  • Самарий-кобальтовые (SmCo) магниты
  • Неодим-железо-боровые (NdFeB) магниты (также поставляются компанией Goudsmit под торговой маркой Neoflux®)
  • Неодимовые магнитопласты

     

Назад к содержанию

При определенной температуре (температуре Кюри) магнит перманентно теряет свой магнетизм вследствие того, что атомы вибрируют настолько сильно, что они теряют глобальную ориентацию. То же самое может произойти в результате ударного механического воздействия или окисления. Такая потеря магнетизма необратима.

Кроме того, материалы могут приобретать нежелательный магнетизм, например, в результате механической обработки. Этот материал можно размагнитить, намеренно подвергнув его воздействию достаточно сильного магнитного противополя (-H). Мы применяем этот принцип в размагничивании оборудования.

 

Мы предлагаем системы размагничивания, а также можем выполнить размагничивание продуктов вашего предприятия на месте. Обратитесь в наш отдел обслуживания.

 

Назад к содержанию

Путаница состоит в том, что мы называем Южный полюс земного магнита Северным магнитным полюсом, а Северный полюс земного магнита — Южным магнитным полюсом. Названия полюсов магнита берут свои истоки из этого явления.

 

Южный магнитный полюс расположен рядом с географическим Северным полюсом, а Северный магнитный полюс — рядом географическим Южным полюсом. Таким образом, свободно вращающийся магнит ориентирован по линии «север–юг».

Благодаря индикатору полярности можно понять, где находится северный или южный полюс магнита.

 

Назад к содержанию

Ферромагнетики — единственные материалы, обладающие достаточной силой для притяжения к магниту. Поэтому они называются магнитными материалами.

 

Однако все остальные вещества также слабо реагируют на магнитное поле через один или несколько других типов магнетизма. Когда материал подвергается действию магнитного поля, он может реагировать на него различными способами. Мы различаем следующие виды магнетизма:

  • диамагнетизм
  • ферромагнетизм
  • антиферромагнетизм
  • ферримагнетизм
  • парамагнетизм
    1. парамагнетизм Паули
    2. суперпарамагнетизм
  • магнетизм спинового стекла

Говоря о магнитном материале, мы имеем в виду, что он проявляет ферро- или ферримагнитные свойства.

Силы, которые возникают при диамагнитном и парамагнитном ответе, значительно слабее. Вдобавок, эти материалы самопроизвольно не создают собственного магнитного поля. Поэтому мы считаем их немагнитными.

Диамагнитные материалы имеют тенденцию отталкивать силовые линии поля от ядра, в то время как ферромагнитные, ферримагнитные и парамагнитные материалы концентрируют их.

Практический пример диамагнетизма: вода является слабым диамагнетиком, примерно в сорок раз меньше, чем пиролитический углерод. Этого достаточно, чтобы легкие объекты, содержащие много воды, могли летать, если они находятся в сильном магнитном поле.

 

Например, лягушка на изображении начала левитировать в поле электромагнита силой в 16 Тл в Лаборатории высоких магнитных полей Университета Радбуда Неймегена в Нидерландах.

 

Назад к содержанию

Большинство перманентных магнитов являются анизотропными, то есть такие магниты имеют предпочтительное направление вектора магнитной индукции и могут быть намагничены только вдоль одной оси. Однако полярность магнита можно изменить. При этом северный и южный полюс меняются местами. Анизотропные магниты обладают большей удерживающей силой по сравнению с изотропными магнитами.

 

Ознакомьтесь с нашей номенклатурой перманентных магнитов и узнайте об их магнитных полях.

 

Назад к содержанию

Магнитный материал, который не прессуется в магнитном поле, называется изотропным. Изотропный материал может быть затем намагничен в любом направлении. Если свойства зависят от направления, это называется анизотропией. Изотропный материал можно намагнитить в любом направлении.

 

Назад к содержанию

Антиферромагнетизм — форма магнетизма, которая возникает в материалах с содержанием непарных спинов. Взаимодействия, которые стремятся установить эти непарные спины в противоположных направлениях, сильнее, чем взаимодействия, которые стремятся выровнять их параллельно.

 

Дополнительную информацию можно посмотреть на странице Wikipedia, посвященной антиферромагнетизму.

 

Назад к содержанию

Форма магнетизма, в которой относительная проницаемость меньше или равна 1.

Диамагнитные материалы обладают магнитной восприимчивостью, которая меньше или равна 0, потому что ее определяют по формуле χv = μv − 1.

 

Магнитные поля отталкивают диамагнитные материалы. Они образуют индуцированные магнитные поля в направлении, противоположном направлению применяемого магнитного поля.

 

Дополнительную информацию можно получить на странице Wikipedia, посвященной диамагнитным материалам.

 

Назад к содержанию

Магниты намагничиваются путем размещения в катушке. При помощи импульсного генератора мы подаем ток высокого напряжения через катушку в течение очень короткого времени. В результате спираль генерирует очень сильное магнитное поле, в следствие чего магнит принимает направление этого магнитного поля.
 

Ферритовые магниты в изотропных вариантах не вдавлены в магнитное поле и позднее могут быть намагничены в любом направлении.
 

С единицей намагничивания ненамагниченные магниты будут полностью насыщены. Данный процесс, однако, ограничен максимальными размерами имеющихся катушек и желаемым направлением магнитного поля.

 

Если у вас возникли вопросы о намагничивании перманентных магнитов, обратитесь в наш отдел обслуживания.

 

Назад к содержанию

Кривая BH позволяет получить представление о следующих магнитных свойствах:

  • реманентность, Br 
  • коэрцитивность HcJ и HcB
  • энергетическое произведение BHmax 

 

Кривая намагничивания (De-) — кривая BH = кривая гистерезиса

При периодически изменяющемся внешнем магнитном поле H намагниченность ферромагнитного материала отражает кривую намагничивания. Начиная с «исходного» материала без чистого намагничивания, синяя кривая появляется при первом приложении поля (см. изображение ниже).

При достижении плотности потока насыщения с напряженностью магнитного поля Hs, намагниченность не увеличивается.


Остаточная напряженность поля BR
Если затем инвертировать поле, намагниченность при напряженности поля H = 0 не уменьшится полностью до нуля. Существует напряженность остаточного поля BRв результате того, что «области Вейса» не вернулись в исходное состояние.


Напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc
Только в случае, если внешняя напряженность поля достигла противоположно направленного значения — напряженность коэрцитивного магнитного поля Hc, намагниченность В = 0, и продукт размагничивается. Площадь петли, через которую проходит переменная намагниченность, является мерой потерь. Материалы с низкими значениями Hc и, следовательно, с небольшими гистерезис-петлями называются мягкими магнитными материалами. Если Hc очень большой, они называются твердыми магнитными материалами.

 

‘Гистерезис’ присутствует в ферромагнитном материале. Это показано на рисунке ниже. Напряженность магнитного поля H показана вдоль оси x, а степень намагниченности (магнитная индукция) B — вдоль оси у. Если магнитное поле отсутствует, намагниченности в начале нет, и мы снова оказываемся в точке начала координат графика.

 

Если приложить магнитное поле, ферромагнитный материал становится магнитным. Воздействие продолжается до тех пор, пока все «области Вейса» в материале не будут иметь одинаковую ориентацию. Теперь материал имеет максимальную намагниченность, и увеличение магнитного поля не оказывает дальнейшего влияния на степень намагниченности. Если магнитное поле ослабить, области Вейса по большей части сохранят свое положение.

 

Когда поле становится более отрицательным, общая намагниченность также изменяет направление. Это продолжается до тех пор, пока все спины не будут ориентированы в другом направлении и намагниченность не изменится. Теперь продукт размагничен.

 

См. видео на YouTube: Плотность потока в сравнении с реманентом (EN)

 

Назад к содержанию

 

Кривая гистерезиса (кривая BH)

Другими словами, во втором квадранте петли гистерезиса. В целом, чем выше BHmax магнитного материала, тем меньшие размеры имеет магнит, требуемый для конкретной области применения.


Как рассчитать максимальный продукт остаточного магнетизма Br и естественную коэрцитивность Hcj в МГсЭ по кривой MH?

Сначала перенесем кривую M-H на кривую B-H, взяв B = mu0(H+M). Затем рассчитаем (B.H) и получим максимальное значение (BH). Убедитесь, что все единицы измерения указаны верно; B — в Э, H — также в Э.

 

B-H — кривая, которая характеризует магнитные свойства материала, элемента или сплава. Показывает, как материал реагирует на внешнее магнитное поле. Эту информацию важно учитывать при проектировании магнитных цепей.

 

У вас имеются вопросы о применении магнитов на продуктах вашей компании? Обратитесь к нашим инженерам.


 

 

Назад к содержанию

 

 

Дополнительную информацию можно посмотреть в описании кривой гистерезиса.

 

Назад к содержанию

Дополнительную информацию можно посмотреть в описании кривой гистерезиса.

 

Назад к содержанию

Дополнительную информацию можно посмотреть в описании кривой гистерезиса.

 

Назад к содержанию

Кривая размагничивания магнитного материала определяется путем помещения образца в замкнутую систему, в которой для генерирования магнитного поля используются индукционные катушки. В ходе этого процесса материал сначала намагничивается до полного насыщения (+H), а затем размагничивается (-H).

 

Назад к содержанию

К черным металлам относятся железо, кобальт и никель. Из-за своих магнитных свойств гадолиний иногда также относится к черным металлам. Все остальные металлы мы считаем цветными металлами.

 

Черные металлы играют важную экономическую роль. Не из-за дефицита, а по причине изобилия. Это привело к разработке бесчисленных сфер технического применения. Экономическая ценность черных металлов определяется их количеством. Напротив, стоимость цветных металлов, которые гораздо менее распространены, определяется их качеством: они встречаются реже, и спрос на них высок.

 

Различие между черными и цветными металлами также имеет важное экономическое значение в отрасли переработки отходов. Вот почему интересно разделить эти две группы на ранней стадии процесса переработки.

 

Goudsmit Magnetics поставляет разные магнитные сепараторы для переработки и сортировки металлов и цветных металлов.

 

Назад к содержанию

Ферромагнитные (или так называемые магнитопроводящие) материалы, такие как железо и сталь могут очень легко стать магнитными. В зависимости от типа материала или сплава изделие остается магнитным. Это явление называется остаточный магнетизм. Даже неферритовая нержавеющая сталь может стать магнитной в результате деформации или сварки.

 

В этом случае индуцированный магнетизм часто возникает в результате воздействия других источников магнитного поля, например, грузоподъемных магнитов, зажимных столов, громкоговорителей или систем магнитной транспортировки. Магнитные поля вокруг трансформаторов, сварочных кабелей и сварочных процессов также могут вызывать магнетизм. Более того, определенные процессы механической обработки, например, сверление, шлифовка, распиловка и полирование материала иногда приводят к возникновению остаточного магнетизма. Даже нержавеющая сталь может нежелательно намагнититься.

 

Последствия остаточного магнетизма могут быть проблематичными или даже весьма дорогостоящими. Гайка, которая цепляется за конец отвертки, является примером желательного последствия. Слипание двух продуктов в пресс-форме является примером нежелательного последствия, которое может привести к прерыванию производства и, следовательно, потере времени и средств. Другие возможные последствия нежелательного магнетизма: грубая поверхность после гальванизации, неполный провар сварных швов, быстрый износ подшипников или прилипание металлической стружки к деталям.

 

Этих последствий можно избежать путем размагничивания. Мы поставляем системы размагничивания, а также предлагаем услуги по размагничиванию ваших изделий на месте. Читайте подробнее о размагничивании на месте или, если у вас возникнет проблема с нежелательным магнетизмом, обращайтесь к нам.

 

Назад к содержанию

Если повысить температуру до температуры Кюри, магнит навсегда потеряет свой магнетизм. Атомы вибрируют настолько сильно, что нарушается их общее упорядочивание. Материал размагничивается. Механические удары, окисление или воздействие очень сильных внешних полей также могут привести к перманентному исчезновению намагниченности.

Эта потеря не подлежит восстановлению = необратимая.

С другой стороны, существует обратимая потеря: временная потеря магнетизма, например, вследствие изменения температуры. Эта потерю можно восполнить путем охлаждения или перемагничивания.

 

Назад к содержанию

Температура Кюри — температура, при которой ферромагнитные материалы больше не обладают постоянным магнитным полем. Это происходит потому, что атомы вибрируют настолько сильно, что нарушается их общее упорядочивание. Выше температуры Кюри материал ведет себя как парамагнетик.

 

По мере повышения температуры молекулярное возбуждение постепенно нарушает упорядочение спинов. По мере достижения температуры Кюри упорядочение нарушается вследствие того что тепловая энергия превышает энергию магнитного взаимодействия.

 

Точно измерить температуру Кюри трудно. Во-первых, постоянное магнитное поле вокруг материала исчезает лишь постепенно. Во-вторых, температура Кюри сильно варьируется даже в зависимости от мизерного количества загрязняющих веществ в материале.
 

Например, если нагреть магнит из материала AlNiCo выше соответствующей температуры Кюри (850 °C), он теряет свои ферромагнитные свойства. При этом он становится парамагнетиком. Даже когда магнит остывает, перманентное магнитное поле не восстанавливается. Однако на небольших участках материала появятся новые магнитные поля, так называемые области Вейса (Вейс, 1865–1904), однако эти поля ориентированы в случайных направлениях, поэтому их векторная сумма не приводит к образованию внешнего магнитного поля. Тем не менее, магнит можно заново намагнитить.

Ферромагнитные элементы и сплавы с указанием температуры Кюри:

   Темп. Кюри материала.

Fe            770 °C

Co           1115 °C

Ni             354 °C

Gd            19 °C

AlNiCo      850 °C

Феррит       450 °C

Самарий-кобальт 750–825 °C

Nd-Fe-B    310–340 °C

 

Назад к содержанию

 

Пьер Кюри (1859–1906)

 

Электромагнетизм генерируется электрическим током. По сути, любой магнетизм обусловлен вращением электрических зарядов в вихревых токах.

 

Физика электромагнетизма

Магнитное поле генерируется вокруг проводника, через который протекает электрический ток. Образовавшаяся магнитная индукция B выражается в теслах (Тл), гауссах (Гс = В·с/м2) или веберах (Вб/м2):

 

Φ = L * I

B = ΔΦ/ΔS, ΔS как поверхность[m2].

где:

Φ — магнитный поток, выраженный в веберах (Wb)
L — самоиндукция, выраженная в генри (Гн)
I — сила тока, выраженная в амперах (А)

 

Мы получаем сильное магнитное поле от высоких токов или высокой самоиндукции. Высокие токи не всегда применимы или желательны; они могут представлять опасность и генерировать тепло. Поэтому мы обычно генерируем высокую самоиндукцию путем наматывания проволоки на железный сердечник, называемый «соленоидом». Поля, генерируемые в каждом витке, действуют «сообща», что приводит к образованию сильного и безвредного магнитного поля.

 

Goudsmit Magnetics поставляет различные промышленные магнитные системы, в которых используется электромагнетизм. См. также наши отраслевые страницы с материалами по подбору подходящего магнитного решения для решения задачи или применения на вашем предприятии.

 

Назад к содержанию

Электромагниты становятся магнитными только под воздействием электрического тока.

 

Если требуется очень сильное и глубокое магнитное поле, подойдет не перманентный магнит, а электромагнит. Главным преимуществом является то, что магнитное поле можно отключить или быстро изменить путем регулирования величины электрического тока в обмотках.

 

Электромагниты состоят из сердечника из ферромагнитного материала, например, ковкого железа, на который намотана катушка. Пока электрический ток течет через катушку, сердечник остается магнитным.

 

Изучите выбор электромагнитов Goudsmit Magnetics.

 

Назад к содержанию

Плотность потока — это число силовых линий магнитного поля, проходящих через определенную точку поверхности. Еще одно указание — магнитная индукция. Единица измерения магнитного поля — вебер (Wb).

В системе СИ магнитная индукция поля измеряется в теслах (Тл), выраженных в веберах на метр квадратный (Вб/м2). А в системе СГС — в гауссах (Гс). 1 тесла эквивалентно 10 000 гаусс.

 

Магнитное поле в любой заданной точке можно рассматривать как вектор в направлении поля с величиной, равной силе Лоренца, действующей на электрический провод, ориентированный перпендикулярно силовым линиям поля.

Чем выше магнитная индукция, тем сильнее действие магнита в данной точке, и тем лучше он может удерживать ферромагнитные частицы в этой точке.

 

В однородном поле, где поверхность перпендикулярна силовым линиям магнитного поля, это продукт, связанный с поверхностью и напряженностью магнитного поля. Как правило, магнитная индукция выражается в формулах символом, обозначающим (псевдо) векторное поле.

Силовые линии поляΦ = B·AΦ = магнитная индукция (Wb)
B = напряженность магнитного поля (T)
A = поверхность (м2)

 

Goudsmit выполняет расчет плотности потока с помощью метода конечных элементов (расчет МКЭ). Это позволяет нам разработать правильный магнит для нового или существующего продукта или области применения — легче и быстрее. Более подробно ознакомиться с расчетами и моделированием магнитов можно здесь.
Или вы можете прочитать наш недавний технический документ по этой теме.

См. видео на YouTube: Плотность потока в сравнении с реманентом (EN)

 

 

Назад к содержанию

Br — величина, характеризующая магнитные свойства перманентных магнитов, выраженная в единицах [T] (тесла). Значение Br выводят по кривой BH, когда линия пересекает ось y.

В реальных магнитных системах индукция обычно ниже этого максимального значения, которое теоретически может обеспечить материал.

См. также реманентность.

 

Назад к содержанию

Другое название вихревых токов — токи Фуко.

Вихревые токи преднамеренно или непреднамеренно индуцированные в плоском проводнике. Это физический феномен, который возникает, когда, например, изменяющееся магнитное поле находится в металлической пластине. Это может быть переменное поле, создаваемое электрической катушкой, или это может быть результатом движения, при котором пластина проходит через силовые линии поля. Когда проводник пересекает силовые линии поля, в нем возникает ток. Читайте подробнее о вихревых токах на сайте Wikipedia.

 

Этот принцип используется в вихретоковых сепараторах Goudsmit Magnetics. Они удаляют частицы цветных металлов, таких как медь и алюминий, в непрерывном процессе с целью восстановления, переработки или утилизации металлов.

 

Назад к содержанию

Самый простой способ определить наличие магнетизма — с помощью скрепки. Привяжите к скрепке тонкую нить и проведите ей над поверхностью, чтобы найти намагниченные области. Если поверхность притягивает скрепку и она прилипает к ней, магнитная индукция составляет не менее 20 Гс. При значении ниже 20 Гс скрепка не прилипнет, а выше 40 Гс — будет надежно удерживаться на месте.

 

Железные опилки будут удерживаться на месте при плотности магнитного потока выше 10 Гс. Это очень мало, так как магнетизм Земли (в зависимости от местоположения) составляет приблизительно 0,5 Гс.

 

С помощью гауссметра/тесламетра, также называемого измерителем напряженности магнитного поля, можно измерить точную напряженность поля и направление поля. Простой заказ онлайн.

 

Назад к содержанию

Неодим-железо-боровые (Nd-Fe-B) магниты продаются компанией Goudsmit под торговой маркой Neoflux®. Эти магниты очень прочные. Неодимовые магниты размером меньше копейки могут поднимать больше 10 килограммов!

Эти магниты опасны, поскольку они могут вызывать защемление кожи или застревание пальцев, если они внезапно притянутся к железу или стали.


Неодимовые магниты изготавливаются из специальных порошков с покрытиями и поэтому являются хрупкими и легко ломаются. Они могут легко сломаться при температуре выше 150 °C или при ударе друг о друга. Они ломаются настолько внезапно и резко, что отлетающие частицы могут стать причиной травм. Посмотрите наш фильм о технике безопасности при работе с магнитами (Английский язык).

 

Неодимовые магниты всегда следует хранить вдали от электрических устройств, магнитных (банковских) карт, старых мониторов, кардиостимуляторов, часов и т. д., поскольку в противном случае они могут привести к необратимому повреждению этих устройств.

 

Загрузите наши инструкции по технике безопасности отсюда.

 

Назад к содержанию

 

Ферримагнитный материал характеризуется множеством атомов с противоположными магнитными моментами (спинами), как и при антиферромагнетизме. Однако в ферримагнитных материалах противоположные спины не имеют одинаковой силы, что приводит к образованию остаточного магнитного момента.

 

См. также объяснение в описании антиферромагнетизма.

 

Дополнительную информацию можно посмотреть на странице Wikipedia, посвященной ферромагнетизму.

 

Назад к содержанию

Ферромагнетизм возникает в материалах с непарными спинами. Вследствие взаимодействия между этими спинами, атомные магнитные моменты упорядочиваются параллельно друг другу.

Это вызывает возникновение самопроизвольных постоянных магнитных полей вокруг любого объекта, изготовленного из ферромагнитного материала.

 

В перманентных магнитах и сердечниках электромагнитов мы используем ферромагниты, например, ковкое железо.

 

Назад к содержанию

Из-за своих магнитных свойств гадолиний иногда также относится к черным металлам. Все остальные металлы — цветные металлы.

 

Различие между черными и цветными металлами также имеет важное значение в отрасли переработки отходов. Экономические аспекты дальнейшей обработки диктуют необходимость разделения этих групп металлов на ранней стадии процесса переработки. Магниты позволяют относительно легко добиться такого разделения.
 

Ознакомьтесь с нашим выбором магнитных систем для перерабатывающей отрасли здесь.

 

Назад к содержанию

Сила притяжения определяется степенью, до которой магнитное поле является неоднородным.

Индекс силы рассчитывается путем умножения локальной магнитной индукции в определенном направлении на величину изменения магнитной индукции на единицу длины в этом направлении.

 

То есть: Индекс силы = магнитная индукция * (изменение магнитной индукции на единицу расстояния).

В виде формулы: FI = B (ΔB/Δx)

 

Подробнее это объяснено в следующем видео (на английском языке). О чем важно знать, когда речь идет о притяжении магнитом какой-либо детали?

 

Назад к содержанию

Единица измерения гаусс устарела, но ее по-прежнему часто применяют к магнитной индукции, особенно в индустрии магнитов. Официальная единица измерения — тесла (Тл).

 

1 гаусс равен одному максвеллу на квадратный сантиметр.

Гс (гаусс) = 10-4 тесла; 1 мТл = 10 Гс

1 гаусс = 0,0001 тесла в системе СИ.

Гаусс назван в честь немецкого геодезиста, математика и физика Карла Фридриха Гаусса.

 

 

Назад к содержанию

Магнитное поле можно сравнить с притяжением Земли. Однако здесь есть ориентация и определенное значение, напряженность магнитного поля.

 

В физике и исследованиях электричества магнитное поле — это поле, которое пронизывает пространство и оказывает магнитное воздействие на движущиеся электрические заряды и магнитные диполи. Магнитные поля окружают электрические токи, магнитные диполи и меняющиеся электрические поля.

 

Величина и ориентация выражаются с помощью векторной величины, напряженности магнитного поля H. Соответствующее количество — это плотность магнитного потока B, или магнитная индукция.

С помощью магнитной пленки для просмотра в магните можно рассмотреть силовые линии поля.


Назад к содержанию

Подробную информацию о термине плотность потока можно найти на этой странице.

 

Назад к содержанию

Магнитная индукция, измеряемая в тесла или в гауссах, может состоять из двух компонентов:

  1. одна часть вызвана намагниченным материалом
  2. одна часть от притяжения внешним магнитным полем.

Магнитная поляризация, или интенсивность намагничивания (I или J) — это часть, вызываемая намагниченным материалом.


Подробную информацию можно найти в описании термина гаусс на этой странице.

Назад к содержанию

В системе СИ напряженность магнитного поля выражается в амперах на метр (А/м).

Устаревшая единица измерения в системе Гаусса (СГС) — эрстед (≈ 79,5775 А/м).

Напряженность магнитного поля обычно обозначается символом H и является аналогом плотности магнитного потока B (также называемой магнитной индукцией) в уравнениях Максвелла. Читайте подробнее о законах Максвелла на сайте Wikipedia.

 

Назад, к содержанию

Точка кривой размагничивания или гистерезиса, при которой произведение B и H достигает максимального значения. В целом, чем выше BHmax магнитного материала, тем меньшие размеры имеет магнит, требуемый для конкретной области применения.

 

Назад к содержанию

Указание максимальной температуры.

См. также «Рабочая точка / рабочая линия».

 

Назад к содержанию

В притягиваемых материалах генерируются внутренние магнитные поля в направлении приложенного магнитного поля. Диамагнитные материалы, напротив, отталкиваются магнитными полями, и в них магнитные поля индуцируются в направлении, противоположном направлению приложенного магнитного поля.

 

Парамагнитные вещества имеют относительную проницаемость немного выше 1 и поэтому считаются «слабыми ферромагнитами». Неферромагнитные материалы можно разделить на диамагнитные и парамагнитные материалы.

 

Парамагнитные материалы включают большинство химических элементов и некоторые соединения. Они имеют относительную магнитную проницаемость, большую или равную 1, т. е. положительную магнитную восприимчивость. В результате магнитные поля притягивают эти материалы. Магнитный момент, который индуцируется приложенным полем, изменяется линейно с напряженностью поля и является довольно слабым.

 

Назад к содержанию

Проницаемость вакуума (μ0) составляет 1,256 • 10 — 6 T/(A/м) или 1 Гс/Э.

 

Назад к содержанию

Эту потерю можно восполнить путем охлаждения и (или) перемагничивания.

 

Назад к содержанию

Индекс удельной силы зависит от формы объекта. Если оно ниже, чем индекс силы магнита на определенном расстоянии, магнит будет притягивать объект.
Это позволяет нам предсказать расстояние, на котором магнит притягивает объекты, чтобы можно было подобрать подходящий магнит для данного применения.

 

Некоторые магниты, например, пластинчатые магниты и блочные магниты, имеют глубоко проникающее поле. Они притягивают ферромагнитные частицы на расстоянии. Способность притягивать определенные объекты зависит от магнитной проводимости объекта и его формы. А не от массы. Легче всего притягиваются объекты удлиненной формы. Она ослабевает, по мере того как форма объекта становится более кубической. Хуже всего притягиваются объекты сферической формы.

 

Пластинчатые и блочные магниты Goudsmit Magnetics — это магниты, которые можно легко вмонтировать в существующие установки.


Назад к содержанию

Температурные коэффициенты используются для обозначения обратимого изменения Br и HcJ (в процентном отношении) при изменении температуры. Эти значения зависят от типа материала, качества и температуры, помимо прочих факторов.

 

Назад к содержанию

Силовые линии магнитного поля проходят за пределами магнита от северного полюса к южному, а внутри него — в обратном направлении. Они не пересекаются. Плотность линий магнитного поля представляет собой силу магнитного поля, которая также определяется как плотность потока.

 

В однородном магнитном поле силовые линии и направление поля тождественны везде. Например, это относится к магнитам в форме подковы. В неоднородном магнитном поле оно сильнее на одном полюсе, чем на другом, что приводит к отклонению частиц.

 

Они становятся видимыми, если поместить лист бумаги на магнит и высыпать на него железные опилки. Железные опилки будут группироваться вдоль силовых линий поля, таким образом показывая их. Магнитная стрелка компаса также указывает направление силовых линий поля, поэтому вы также можете отследить их таким способом.

 

Назад к содержанию

Что касается полюсов, силовые линии магнитного поля не проходят через магнитопроводящий материал.

Назад к содержанию

Они были обнаружены французским физиком Пьером Эрнестом Вейсом (1865–1940).

Если создать внешнее магнитное поле, стенки областей сдвигаются. Области, намагниченные в направлении внешнего поля, увеличиваются. Это происходит за счет областей, намагниченных в других направлениях.

По мере увеличения напряженности поля этот процесс продолжается, пока все области не намагничиваются в направлении внешнего поля. После этого материал считается магнитно насыщенным.

 

Назад к содержанию

Она определяет напряженность магнитного поля и сопротивление размагничиванию магнита. Для магнитов со свободными полюсами и внешним магнитным полем угол между рабочей линией и осью B зависит от отношения длины магнита к его диаметру.

 

Читайте подробнее о термине кривая гистерезиса на этой странице.

 

Назад к содержанию

Дополнительную информацию можно посмотреть в статье о вихревом токе на этой странице.

 

Назад к содержанию

Парамагнетизм Паули назван в честь физика Вольфганга Паули.

Читайте подробнее материалы по этой теме на странице Wikipedia, посвященной парамагнетизму.

 

Назад к содержанию

Магнитное поле: узнать определение, характеристики, применение

Магнитное поле магнита — это магнитное влияние, которое он оказывает на окружающую среду. Это векторная величина, которая описывает влияние магнитной силы на магнит. В качестве альтернативы его можно определить как поле, которое перемещает электрические поля и магнитные диполи в пространстве и обладает для этого магнитной силой. Магнитное поле магнита объясняет, как далеко можно ощутить притяжение.

В этой статье мы узнаем о концепциях магнитного поля и его формуле, свойствах и использовании.

Магнитное поле

Магнитный материал или движущиеся заряды создают магнитное поле. Когда магнит помещают в магнитное поле (например, рядом с магнитом), он будет притягиваться или отталкиваться. Магниты также можно использовать для притяжения или отталкивания движущихся зарядов.

Магнит называется диполем, потому что он имеет два полюса: северный (N) и южный (S). Когда 2 магнита удерживаются близко друг к другу, полярные шапки будут притягиваться друг к другу и вращаться. Магнит окружен магнитным полем, которое является невидимым полем силы притяжения. Магнитные поля создаются или генерируются всякий раз, когда электрический заряд/ток протекает вблизи магнита. Всякий раз, когда субатомная частица с таким отрицательным зарядом, например электрон, движется, она создает магнитное поле. Эти поля могут создаваться атомами и ядрами магнитных объектов, электрических проводников и кабелей.

Формула магнитного поля

Предположим, что магнитное поле создается вокруг провода электрическим током. Вокруг провода магнитные поля создают концентрические круги. Направление поля определяется текущим направлением. Чтобы определить его, можно использовать «правило большого пальца правой руки», указывая большим пальцем правой руки в направлении течения. Линии магнитного поля идут в том же направлении, что и ваши согнутые пальцы. Величина магнитного поля определяется током, а также расстоянием от несущего заряд провода. Формула магнитного поля выводится как

\( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

Где

\(\mu_o\) — проницаемость свободного пространства, B — магнитное поле (Тесла), а r — расстояние в метрах. {-1}] \) — это размерная формула для магнитного поля.

Диаграмма магнитного поля

Магнитное поле также можно изображать различными способами. Математически это можно понимать как просто векторное поле, которое можно изобразить в виде различных наборов на сетке. Другой вариант — использовать линии поля. Набор векторов соединен линиями. Здесь линии магнитного поля никогда не пересекаются и не останавливаются.

Вектор магнитного поля

Это векторное поле может быть отображено непосредственно на сетке в виде набора многочисленных векторов. Каждый вектор имеет длину, пропорциональную силе магнитного притяжения, и указывает в том же направлении, что и компас. Этот метод демонстрируется путем размещения множества миниатюрных компасов в виде сетки и помещения сетки в магнитное поле. Единственным отличием было то, что компас не показывает силу поля.

Линии магнитного поля

Линии — еще один способ выражения информации, представленной в векторном поле. Здесь мы не используем шаблоны сетки, вместо этого связываем векторы плавными линиями. Мы вольны создавать столько линий, сколько захотим.

Свойства магнитного поля

Ниже приведены некоторые свойства материалов, таких как линии магнитного поля:

  • Линии магнитного поля являются векторными величинами, поскольку они имеют направление и величину.
  • Вне магнита эти линии всегда направлены от северного полюса к южному.
  • Однако внутри магнита силовые линии всегда ориентированы с юга на северный полюс.
  • Эти линии замкнутые, изогнутые и непрерывные.
  • Магнитное поле сильнее вблизи полюсов, в которых эти линии плотно упакованы, и слабее в центре магнита, где линии раздвинуты.
  • Параллельные, а также эквидистантные силовые линии указывают на однородное магнитное поле.

Как создается магнитное поле

Магнитное поле может создаваться либо движущимися зарядами, либо электрическими токами в дополнение к магниту. Обычно мы знаем, что материя состоит из атомов, а частиц очень мало. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов и окружено электронами. Магнитное поле формируется протонами и нейтронами или ядром атома, вращающимся и вращающимся. Направления орбиты и вращения определяют направление магнитного поля.

Магнитное поле, создаваемое проводником с током

Магнитное поле создается по длине проводника всякий раз, когда по нему проходит электрический ток. Эти же линии магнитного поля вокруг проводника будут иметь форму концентрических окружностей. Это направление силовых линий магнитного поля определяется направлением тока. Направление магнитного поля, окружающего проводящую цепь, можно определить с помощью:

Правило правой руки Флеминга

Большой, средний и указательный пальцы правой руки вытянуты под углом 90 градусов друг к другу. Затем большой палец обозначает направление силы, средний палец — направление тока, а указательный палец — направление магнитного поля.

Правило штопора Максвелла

Правило правого винта, иногда называемое правилом штопора, связывает направление электрического тока с изменениями в магнитных силовых линиях, окружающих его. Если штопор провести вдоль проводника и повернуть в направлении тока, магнитное поле будет вращаться в том же направлении, что и винт.

Работа постоянных магнитов

Принцип работы постоянного магнита определяется его атомной структурой. Большинство материалов состоят из молекул, которые состоят из атомов, которые состоят из ядер и электронов. Электроны продолжают вращаться и вращаться вокруг ядра внутри атома.

Оба эти движения электронов могут привести к магнетизму. Однако направление потока электронов в большинстве материалов разнообразно и хаотично, поскольку электромагнитные эффекты уравновешивают друг друга. В результате большинство материалов действительно не магнитятся при нормальных условиях.

Магнитное поле Земли

Как известно, стрелка компаса всегда указывает на север. В каждом компасе есть магнит, и если магнит движется сам по себе, то это потому, что на него влияет магнитное поле. Это означает, что люди постоянно окружены магнитным полем. Земля является источником этого поля. Причины возникновения магнитного поля Земли:

  • Ядро Земли сильно нагрето, поэтому многие минералы и сплавы находятся в расплавленном состоянии. Примерами таких минералов являются расплавленное железо и никель. Ядро Земли очень горячее, и эти минералы постоянно кипятятся. Этот постоянный нагрев вызывает конвекцию в минералах, что приводит к конвекционным потокам. Заряженные частицы переносятся этими токами, образующими магнитное поле.
  • Солнечный ветер, состоящий из ионизированных заряженных частиц, отклоняется магнитным полем. Эти ветры могут вторгнуться в нашу атмосферу и постепенно разрушить ее. Магнитные поля удерживают их от попадания в атмосферу и позволяют жизни существовать на планете. Поскольку на Марсе отсутствует магнитное действие электрического тока, то есть магнитное поле, жизнь там существовать не может.
  • Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами. Канада является домом для Южного магнитного полюса, а Антарктида — Северным магнитным полюсом. Магнитные полюса смещены на 10 градусов относительно оси вращения Земли.

Uses of Magnetic Field

Some realistic uses of the magnetic field are as follows:

  • Electric generators, electric transformers
  • Motors
  • Electromagnets
  • Speakers
  • Magnetic levitation
  • Magnetic Resonance imaging

You также можете ознакомиться с другими темами по физике. Оставайтесь с Testbook, чтобы получать все последние новости о различных экзаменах. Свяжитесь с Testbook сейчас, чтобы сдать желаемый конкурсный экзамен с их исчерпывающими и надежными учебными материалами под руководством экспертов из Testbook. Загрузите бесплатное приложение Testbook прямо сейчас и воспользуйтесь интересными предложениями.

Часто задаваемые вопросы о магнитном поле

В. 1 Как рисовать линии магнитного поля?

Ответ 1 Что следует помнить при рисовании линий магнитного поля
В любой точке пространства направление магнитного поля касается линии поля.
Маленький компас укажет направление линии поля.
Сила поля зависит от расстояния между линиями.

Q.2 Как работает магнитное поле?

Ответ 2 Магнитное поле помогает описать магнитную силу, распространяющуюся на магнитный материал.

Q.3 Какова формула магнитного поля?

Ans.3 Формула магнитного поля получается из
\( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

Q.4 Что такое единица измерения магнитного поля в СИ?

Ответ 4 Единицей магнитного поля в системе СИ является Тесла (Тл)

В.5 Что создает магнитное поле?

Ответ 5 Все движущиеся заряженные частицы создают магнитные поля.

Скачать публикацию в формате PDF

Подробнее с testbook.com

Ферромагнетизм: свойства, причины, применение и различия , и использует
Двигатель переменного тока: типы, конструкция, принцип работы и применение
Системы электронной связи: термин, определение, типы последовательно сосредотачивается в северном и южном направлениях. Полюс магнита, который указывает на северный азимут, называется северным полюсом или северным преследованием. Полюс магнита, который указывает на южное направление, называется южным полюсом или южным преследованием.

Таблица Содержания

  1. Магнитное поле и полевые линии
  2. Магнитное поле из-за текущего проводника
  3. Право-хайт-тот. Свойства магнитного поля
  4. Электромагнитная индукция
  5. Правило левой руки Флеминга
  6. Электродвигатель
  7. Electromagnetic Induction
  8. Electric Generator
  9. AC and DC Current
  10. Osmania University FAQs

 Like shafts of magnets repulse one another while not at all like posts of magnets draw друг в друге. Как различные воздействия; электрический поток дополнительно оказывает магнитное воздействие. Магнитное воздействие электрического потока известно как электромагнитное воздействие. Видно, что когда компас приближается к конвейеру потока, стрелка компаса избегается из-за потока мощности. Это показывает, что электрический поток создает магнитное воздействие.


Магнитное поле и силовые линии

[Щелкните здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Воздействие силы, окружающей магнит, называется магнитным полем. В магнитном поле мощность, прикладываемая магнитом, может быть определена с помощью компаса или какого-либо другого магнита. Несуществующие линии магнитного поля вокруг магнита называются силовыми линиями или силовыми линиями магнита. В тот момент, когда железным опилкам позволено осесть вокруг стержневого магнита, они получают пример, который имитирует силовые линии магнитного поля. Силовую линию магнита также можно определить с помощью компаса. Магнитное поле является векторной величиной, например, оно имеет как направление, так и размер.

Направление линии поля: Снаружи магнита направление линии магнитного поля берется от северного полюса к южному полюсу. Внутри магнита линия магнитного поля проходит от южного полюса к северному.

Сила магнитного поля: Близость линий поля показывает общую силу магнитного поля, например, более близкие линии показывают более заземленное магнитное поле и наоборот. Силовые линии роя рядом со столбиками магнитов проявляют большую силу.

  Подробнее : Нагревающее действие электрического тока


Магнитное поле из-за проводника с током

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Магнитное поле Ток через прямой проводник транспортирующий прямой проводник имеет магнитное поле в виде концентрических окружностей; вокруг него. Магнитное поле прямого проводника с током может создаваться силовыми линиями магнитного поля.

Подшипник магнитного поля через передатчик потока зависит от направления потока электрического потока. Ход магнитного поля переключается, если должно произойти смещение направления электрического потока.

Пусть поточный конвейер подвешен вверх, а электрический поток движется с юга на север. Для этой ситуации ход магнитного поля будет против часовой стрелки. Если ток движется с севера на юг, направление магнитного поля будет по часовой стрелке.

Подробнее: Заметки об электричестве


Правило большого пальца правой руки: правило Максвелла для винных инструментов

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Направление магнитного поля; соответствующий направлению электрического потока по прямому трубопроводу, можно изобразить с помощью правила большого пальца правой руки. Его иначе называют правилом штопора Максвелла.

В случае, если канал подачи потока удерживается правой рукой; удерживая большой палец прямо и предполагая, что направление электрического тока направлено к большому пальцу, пеленг обертывания разных пальцев покажет направление магнитного поля. Согласно правилу винного инструмента Максвелла, если азимут положительного хода винта показывает направление тока, то в этой точке направление вращения винта показывает направление магнитного поля.


Свойства магнитного поля

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

  • Размер; магнитного поля увеличивается с расширением электрического потока и уменьшается с уменьшением электрического потока.
  • Размер магнитного поля; создаваемый электрическим потоком; уменьшается с увеличением расстояния и наоборот. Размер концентрических окружностей линий магнитного поля увеличивается с расстоянием от проводника, что показывает, что магнитное поле уменьшается с расстоянием.
  • Силовые линии магнитного поля постоянно соответствуют друг другу.
  • Никакие две линии поля не пересекаются.

Если бы имел место круговой проводник с током, линии магнитного поля были бы в виде концентрических окружностей вокруг всех аспектов окраин проводника. Поскольку линии магнитного поля, как правило, остаются ближе к проводнику, поэтому магнитное поле будет более заземленным вблизи края круга. Опять же, линии магнитного поля будут далеко друг от друга, когда мы движемся к фокальной точке круга, передающего ток. Наконец; в середине круглые сегменты огромных кругов будут отображаться как прямая линия.

Направление магнитного поля можно определить с помощью правила большого пальца правой руки. Позвольте нам ожидать, что ток движется во враге по часовой стрелке, направляясь на него сверху. Где-то там магнитное поле было бы по часовой стрелке; в высшей точке круга. Кроме того, это будет против часовой стрелки в нижней части круга.

Циферблат Правило: Круг, передающий ток, работает как пластинчатый магнит. Край этого магнита можно легко ощутить с помощью линейки циферблата. Предполагая, что ток течет по направлению врага по часовой стрелке, вещество круга показывает северный полюс. Опять же, в том случае, если ток течет по часовой стрелке, сущность круга показывает южный полюс.

Магнитное поле и количество витков петли: Величина магнитного поля суммируется с разложением на количество витков петли. Если есть n витков петли, величина магнитного поля будет равна n сезонам магнитного поля в случае единственного витка витка.

Магнитное поле из-за тока в соленоиде: Соленоид представляет собой виток с многочисленными круговыми витками защищенного медного провода, плотно обмотанного в виде камеры. Соленоид, передающий ток, создает сравнимый пример магнитного поля со стержневым магнитом. Один конец соленоида действует как северный полюс, а другой конец действует как южный полюс. Линии магнитного поля внутри соленоида равны; как стержневой магнит; что показывает, что магнитное поле одинаково во всех фокусах внутри соленоида. Создавая твердое магнитное поле внутри соленоида, можно заряжать магнитные материалы. Магнит, созданный путем создания магнитного поля внутри соленоида, называется электромагнитом.


Электромагнитная индукция

[Щелкните здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Мощность на проводнике с током в магнитном поле: Проводник с током прикладывает энергию, когда в его область помещается магнит. Кроме того, магнит также прикладывает эквивалентную и обратную мощность к токопроводящему проводнику . Это было рекомендовано Мари Ампер, французским физиком и считается создателем изучения электромагнетизма.

Ход мощности на конвейере переключается со смещением хода потока электрического потока. Видно, что степень мощности наиболее высока, когда направление тока находится в правильных точках магнитного поля .


Правило левой руки Флеминга

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

. Правило левой руки Флеминга гласит, что если левая рука вытянута так, что указательный, средний и большой пальцы обычно находятся в противоположных направлениях; в этот момент указательный и центральный пальцы вытянутой левой руки показывают направление магнитного поля и направление электрического потока по отдельности, а большой палец показывает курс движения или мощность, следующую за проводником. Направления электрического потока, магнитного поля и мощности подобны трем обычно противоположным томагавкам, например томагавкам x, y и z. Многочисленные устройства, такие как электрический двигатель, электрический генератор, усилитель и т. д., связаны с правилом левой руки Флеминга.


Электродвигатель

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Электрическая энергия преобразуется в механическую с помощью электрического двигателя. Электрический двигатель имеет дело с предпосылкой правила, предложенного Марией Ампер, и правилом левой руки Флеминга. В электрическом двигателе между двумя стойками магнитного поля подвешена прямоугольная петля. Электрический аккумулятор к контуру связан с коммутатором. Коммутатор — это устройство, которое переключает направление потока электрического тока в цепи.

В момент подачи электрического тока в контур электродвигателя он обходится за счет магнитного поля. Когда он достигает максимума, разрезное кольцо, которое вращается как коммутатор, вращается вокруг несущего потока электрического потока. Инверсия направления тока меняет направление сил, следующих за контуром. Изменение курса силы толкает завиток; и он делает еще пол-оборота. Соответственно, завиток завершает один оборот вокруг оси. Продолжение этого взаимодействия удерживает двигатель в центре вращения.

В бизнесе двигатель, электромагнит; а не вечный магнит; используется арматура. Арматура представляет собой тонкий железный центр с огромным количеством подводящих проводов, которые крутятся по нему. Огромное количество витков подводящего провода усиливает магнитное поле, создаваемое якорем.


Электромагнитная индукция

[Щелкните здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Майкл Фарадей, английский физик, должен был исследовать эпоху электрического потока с использованием магнитных полей и трубопровода. В момент, когда трубопровод настроен на движение внутри магнитного поля или магнитное поле настроено на переключение конвейера, в передатчике возбуждается электрический ток. Это только обратно усилию мощности проводника с током внутри магнитного поля. В конце концов, когда проводник совершает относительное движение относительно магнитного поля, в нем возникает потенциальный контраст. Это известно как электромагнитная вербовка.

Электромагнитный зачисление можно прояснить с помощью правила правой руки Флеминга. Если правая рука вытянута так, что указательный, средний и большой пальцы обычно находятся в противоположных направлениях, то в этот момент большой палец показывает направление развития проводника, указательный палец показывает направление магнитного поля, а средний палец показывает направление индуцируемого тока в проводнике. Пеленги развития проводника, магнитного поля и возбуждаемого тока могут измерять до трех обычно противоположных томагавков, например x, y и z томагавков. Обычно противоположные направления также подчеркивают важную истину о том, что когда магнитное поле и развитие проводника противоположны, величина инициируемого тока будет самой большой. Электромагнитный акцепт используется для преобразования динамической энергии в электрическую.


Электрический генератор

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Конструкция электрического генератора аналогична конструкции электрического двигателя. В случае электрического генератора внутри магнитного поля вечного магнита устанавливается прямоугольный якорь. Якорь прикреплен к проволоке и расположен таким образом, что может двигаться вокруг оси. В момент, когда якорь движется внутри магнитного поля, возникает электрический ток. Направление инициируемого тока изменяется, когда якорь пересекает середину своего стержня. В дальнейшем направление тока меняется один раз за каждый виток. Из-за этого электрогенератор, как правило, вырабатывает замещающий поток, т. е. переменный ток. Для переключения генератора переменного тока на генератор постоянного тока используется коммутатор с разъемным кольцом. Это помогает в создании постоянного тока.


Переменный и постоянный ток

[Нажмите здесь, чтобы получить примеры вопросов]

Переменный ток – Переменный ток: Ток, направление которого время от времени меняется, называется переменным током. В Индии большая часть силовых станций производит замещающий ток. Ход тока меняется через каждую 1/100 секунды в Индии, т. е. периодичность переменного тока в Индии составляет 50 Гц. Переменный ток передается на значительное расстояние при отсутствии больших потерь энергии преимущество переменного тока перед постоянным током

DC — Постоянный ток: ток, который течет только в одном направлении, называется постоянным током. Электрохимические элементы производят постоянный ток.


Важные вопросы о магнитном поле и силовых линиях

Ques. Стрелка магнитного компаса помещается в плоскости бумаги близко к точке А, как показано на рисунке. В какой плоскости следует положить прямолинейный проводник с током, чтобы он проходил через А и не было регулировки отклонения компаса? При каком условии диверсия является наиболее экстремальной и почему? (1 балл)

Ответ. Мы понимаем, что когда магнитное поле и направление тока противоположны друг другу, избегание наибольшее. Тем не менее, когда они находятся в одной и той же плоскости, отклонения не происходит. Таким образом, токоведущий проводник должен быть помещен в той же плоскости, что и магнитный компас, чтобы не было отклонения.

Вопросы. Чем отличается постоянный ток от переменного? Как часто переменный ток, используемый в Индии, меняет направление за одну секунду? (1 балл)

Ответ . если должно быть возникновение AC; направление тока продолжает меняться в последовательных пролетах, в то время как направление тока постоянно остается прежним в случае постоянного тока. АС в Индии меняет свое направление со скоростью 1000 раз в секунду.

Вопросы. I t Говорят, что электрический поток через металлический провод создает вокруг него магнитное поле. Создается ли сравнительное магнитное поле вокруг тонкого пучка светового излучения (1) альфа-частиц, (2) нейтронов? Узаконьте свой ответ. (1 балл)

Ответ. Это реальность, что если возникнет явление развития заряженной молекулы, вокруг пути, по которому движется заряженная молекула, создается магнитное поле. Поскольку альфа-частицы сильно заряжены, на их пути создается магнитное поле. В любом случае, поскольку нейтроны не несут заряда, на их пути не возникает магнитного поля.

Вопросы. Что показывает направление большого пальца в правиле большого пальца правой руки? Чем этот стандарт не совпадает с правилом левой руки Флеминга? (1 балл)

Ответ. Согласно правилу большого пальца правой руки, большой палец показывает направление электрического тока. Правильное правило большого пальца поясняет поле притяжения, создаваемое проводником с током. Опять же, правило левой руки Флеминга проясняет влияние притягивающего поля на проводник с током.

Вопросы. О чем свидетельствует расхождение силовых линий магнитного поля вблизи конца прямого соленоида с током? (1 балл)

Ответ. Мы понимаем, что силовые линии магнитного поля описывают круги вокруг магнита. Соленоид действует как магнит и из-за этого силовые линии магнитного поля блуждают. Из-за этого магнитное поле наиболее заземлено вблизи концов соленоида, и замыкания становятся стойками магнита вдоль этих обрамленных линий.

Магнитные свойства — Химия LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    615
  • Цели обучения

    • Понять разницу между ферромагнетизмом, парамагнетизмом и диамагнетизмом
    • Чтобы определить, будет ли химическое вещество парамагнитным или диамагнитным при воздействии внешнего магнитного поля

    Магнитный момент системы измеряет силу и направление ее магнетизма. Сам термин обычно относится к магнитному дипольному моменту. Все, что является магнитным, например, стержневой магнит или петля электрического тока, имеет магнитный момент. Магнитный момент является векторной величиной, имеющей величину и направление. Электрон обладает магнитным дипольным моментом электрона, создаваемым собственным свойством вращения электрона, что делает его движущимся электрическим зарядом. Есть много различных магнитных свойств, включая парамагнетизм, диамагнетизм и ферромагнетизм.

    Интересной характеристикой переходных металлов является их способность образовывать магниты. Комплексы металлов с неспаренными электронами являются магнитными. Поскольку последние электроны находятся на d-орбиталях, этот магнетизм должен быть связан с наличием неспаренных d-электронов. Спин отдельного электрона обозначается квантовым числом \(m_s\) как +(1/2) или –(1/2). Этот спин отрицается, когда электрон соединяется с другим, но создает слабое магнитное поле, когда электрон не спарен. Более неспаренные электроны усиливают парамагнитные эффекты. Электронная конфигурация переходного металла (d-блок) изменяется в координационном соединении; это происходит из-за сил отталкивания между электронами в лигандах и электронами в соединении. В зависимости от силы лиганда соединение может быть парамагнитным или диамагнитным.

    Ферромагнетизм (постоянный магнит)

    Ферромагнетизм — это основной механизм, с помощью которого некоторые материалы (например, железо) образуют постоянные магниты . Это означает, что соединение проявляет постоянные магнитные свойства, а не только в присутствии внешнего магнитного поля (рис. \(\PageIndex{1}\)). В ферромагнитном элементе электроны атомов сгруппированы в домены, в которых каждый домен имеет одинаковый заряд. В присутствии магнитного поля эти домены выстраиваются так, что заряды во всем соединении параллельны. Может ли соединение быть ферромагнитным или нет, зависит от количества неспаренных электронов и размера его атома.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Ферромагнетизм (a) ненамагниченный материал и (2) намагниченный материал с соответствующими магнитными полями.

    Ферромагнетизм, постоянный магнетизм, связанный с никелем, кобальтом и железом, является обычным явлением в повседневной жизни. Примеры знания и применения ферромагнетизма включают дискуссию Аристотеля в 625 г. до н.э., использование компаса в 1187 г. и современный холодильник. Эйнштейн продемонстрировал, что электричество и магнетизм неразрывно связаны в его специальной теории относительности.

    Парамагнетизм (притяжение к магнитному полю)

    Парамагнетизм относится к магнитному состоянию атома с одним или несколькими неспаренными электронами. Неспаренные электроны притягиваются магнитным полем из-за магнитных дипольных моментов электронов. Правило Хунда гласит, что электроны должны занимать каждую орбиталь по отдельности, прежде чем любая орбиталь будет занята дважды. Это может оставить атом со многими неспаренными электронами. Поскольку неспаренные электроны могут вращаться в любом направлении, они проявляют магнитные моменты в любом направлении. Эта способность позволяет парамагнитным атомам притягиваться к магнитным полям. Двухатомный кислород \(O_2\) является хорошим примером парамагнетизма (описанного с помощью теории молекулярных орбиталей). На следующем видео показан жидкий кислород, притягиваемый магнитным полем, создаваемым сильным магнитом:

    Видео \(\PageIndex{1}\): Парамагнетизм жидкого кислорода

    Диамагнетизм (отталкивается магнитным полем)

    Как показано в видео, молекулярный кислород (\(\ce{O2}\)) является парамагнитным и притягивается к магнит. Напротив, молекулярный азот (\(\ce{N_2}\)) не имеет неспаренных электронов и является диамагнитным; на него не действует магнит. Диамагнетики характеризуются наличием спаренных электронов, например, отсутствием неспаренных электронов. Согласно принципу запрета Паули, который гласит, что никакие два электрона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии, спины электронов ориентированы в противоположных направлениях. Это заставляет магнитные поля электронов уравновешиваться; таким образом, нет чистого магнитного момента, и атом не может быть притянут магнитным полем. На самом деле диамагнитные вещества слабо отталкивает магнитным полем, как показано на примере пироуглеродного листа на рисунке \(\PageIndex{2}\).

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Левитирующий пиролитический углерод: небольшой (~ 6 мм) кусочек пиролитического графита, парящий над массивом постоянных неодимовых магнитов (кубики 5 мм на куске стали). Обратите внимание, что полюса магнитов выровнены вертикально и чередуются (два с северной стороной вверх и два с южной стороной вверх по диагонали). (Общественное достояние; Sparka через Википедию).

    Как определить, является ли вещество парамагнетиком или диамагнетиком

    Магнитные свойства вещества можно определить, изучив его электронную конфигурацию: если в нем есть неспаренные электроны, то вещество парамагнитно, а если все электроны спарены, то вещество диамагнитный. Этот процесс можно разбить на три этапа:

    1. Запишите электронную конфигурацию
    2. Нарисуйте валентные орбитали
    3. Определите, существуют ли неспаренные электроны
    4. Определить, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

      Пример \(\PageIndex{1}\): Атомы хлора

      Шаг 1. Найдите электронную конфигурацию

      Для атомов хлора электронная конфигурация 3s 2 3p 5

      9006 : Нарисуйте валентные орбитали

      Игнорируйте основные электроны и сосредоточьтесь только на валентных электронах.

      Шаг 3: Найдите неспаренные электроны

      Имеется один неспаренный электрон.

      Шаг 4: Определить, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

      Поскольку имеется неспаренный электрон, атомы \(\ce{Cl}\) парамагнитны (хотя и слабо).

      Пример \(\PageIndex{2}\): Атомы цинка

      Шаг 1. Найдите электронную конфигурацию

      Для атомов цинка электронная конфигурация 4s 2 3d 10

      90 Шаг 2: Нарисуйте валентные орбитали

      Шаг 3: Найдите неспаренные электроны

      Неспаренных электронов нет.

      Шаг 4: Определите, является ли вещество парамагнитным или диамагнитным

      Поскольку неспаренных электронов нет, атомы \(\ce{Zn}\) диамагнитны.

      Упражнение \(\PageIndex{1}\)

      1. Сколько неспаренных электронов содержится в атомах кислорода?
      2. Сколько неспаренных электронов содержится в атомах брома? 9{2+}}\) ионы бывают парамагнитными или диамагнитными.
      Ответить на
      Атом О имеет электронную конфигурацию 2s 2 2p 4 . Следовательно, O имеет 2 неспаренных электрона.
       
      Ответ б
      Атом Br имеет электронную конфигурацию 4s 2 3d 10 4p 5 . Следовательно, Br имеет 1 неспаренный электрон.
       
      Ответ с 9{2+}}\) ион имеет 3d 6 в качестве электронной конфигурации. Поскольку у него 4 неспаренных электрона, он парамагнетик.

        Ссылки

        1. Петруччи, Ральф Х. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-й. Река Верхнее Седло: Пирсон Прентис Холл, 2007 г.
        2. Шерман, Алан, Шэрон Дж. Шерман и Леонард Русикофф. Основные понятия химии Пятое издание. Бостон, Массачусетс: Компания Houghton Mifflin, 1992. Печать.

        Авторы и авторство

        • Джим Кларк (Chemguide.co.uk)

        • Доктор Ричард Спинни (Университет штата Огайо)


        Magnetic Properties распространяется по незадекларированной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

        1. Наверх
        • Была ли эта статья полезной?
        1. Тип изделия
          Раздел или страница
          Показать страницу TOC
          нет на странице
        2. Теги
          1. постоянный магнит

        Линии магнитного поля: определение, объяснение и вопросы и ответы

        Ключевые понятия

        • Магнитное поле
        • Линии магнитного поля
        • свойства линий магнитного поля
        • Однородные и неоднородные магнитные линии

        Введение

        Два магнита, расположенные близко друг к другу, притягиваются и прилипают друг к другу. Однако, если мы продолжаем увеличивать расстояние между ними, притяжение между ними постепенно уменьшается до такой степени, что кажется, что они больше не притягиваются друг к другу. На этом сеансе мы обнаружим причину такого события.

        Объяснение

        Магнитное поле

        Вокруг магнита есть ограниченное пространство, в котором проявляется его влияние, в котором он способен приложить достаточную силу, чтобы другой магнит начал двигаться к себе.

        Говорят, что область вокруг магнита, в которой определяется сила магнита, имеет магнитное поле .

        Упражнение:  

        1. Прикрепите лист белой бумаги к чертежной доске с помощью булавок.
        1. Поместите стержневой магнит в центр бумаги.
        1. Теперь равномерно посыпьте бумагу железными наполнителями.
        1. Аккуратно постучите по доске несколько раз.

        В этом упражнении видно, что железные пломбы располагаются в виде определенного узора вокруг магнита, как показано на рисунках. Это происходит из-за силы, действующей со стороны магнита на железные пломбы. Сила, с которой сталкиваются железные пломбы, заставляет их располагаться в таком порядке в магнитном поле стержневого магнита. Линии, вдоль которых железные пломбы располагаются в магнитном поле, называются линий магнитного поля или силовых линий .

        Линии магнитного поля

        Магнитное поле представлено силовыми линиями магнитного поля. Он используется для визуализации величины и направления магнитного поля.

        Свойства линий магнитного поля 
        1. Близость линий магнитного поля в определенной области прямо пропорциональна напряженности магнитного поля в этой области. Это означает, что напряженность магнитного поля вблизи полюсов (где силовые линии плотно упакованы) больше, чем площадь в верхней части середины магнита.
        2. Направление силовых линий магнитного поля вне магнита — от северного полюса к южному полюсу. Принимая во внимание, что направление силовых линий магнитного поля внутри магнита — от южного полюса к северному полюсу. Это означает, что силовые линии магнитного поля представляют собой замкнутых петель.  
        3. Линии магнитного поля никогда не пересекаются. Если бы они это сделали, это означало бы, что в точке пересечения есть два направления магнитного поля, что невозможно.
        4. Напряженность магнитного поля — это физическая величина, которая имеет как величину, так и направление. Следовательно, это вектор количество. Величина определяется близостью линий магнитного поля в определенной области. Направление задается касательной, проведенной в определенной точке магнитного поля, или направлением, в котором указывает стрелка компаса, помещенная в эту точку.

        Вопросы и ответы

        1. Магнитное поле внутри прямоугольника ABCD

        • Различное во всех точках (неоднородное)
        • Совершенно одинаковые во всех точках (равномерные)
        • Больше вдоль AB по сравнению с CD
        • Больше по AD по сравнению с BC

        2 3

        Ответ: 90 Точно одинаковые во всех точках (равномерные).

        Пояснение: Линии магнитного поля расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и параллельны друг другу, что обеспечивает однородную плотность по всей площади прямоугольника ABCD.

        2. На рисунке ниже показаны силовые линии магнитного поля подковообразного магнита, на его поле отмечены 6 различных точек. Определите точку, в которой напряженность магнитного поля максимальна.

        Рис. 2.2: Вопрос 2  

        Ответ:  

        Напряженность магнитного поля в точке D самая высокая. Это связано с тем, что вблизи этой точки плотность силовых линий магнитного поля максимальна.

        Резюме

        • Если вокруг стержневого магнита посыпать железные наполнители, они выстраиваются в виде
          специфический рисунок линий под действием магнитной силы, создаваемой полем
          , создаваемым стержневым магнитом вокруг него.
        • Эти линии называются линиями магнитного поля, которые помогают нам визуализировать поле, создаваемое
          магнитом.
        • Близость линий магнитного поля в определенной области прямо пропорциональна
          напряженности магнитного поля в этой области.
        • Линии магнитного поля представляют собой замкнутые петли.
        • Силовые линии магнитного поля никогда не пересекаются.
        • Напряженность магнитного поля является физической величиной, которая имеет как величину, так и
          направление. Следовательно, это векторная величина.

        Определение пространственного распространителя и влияние на свойства магнитного поля

        . 2019;294(6):76.

        doi: 10.1007/s11207-019-1452-4. Epub 2019 12 июня.

        Джастин К. Эдмондсон 1 , Паскаль Демулен 2

        Принадлежности

        • 1 1 Департамент климатических и космических исследований и техники Мичиганского университета, 2455 Hayward St. , Ann Arbor, MI 48109 USA.
        • 2 2LESIA, Парижская обсерватория, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Univ. Париж Дидро, Сорбонна Париж Сите, 5 место Жюль Янссен, 9 место2195 Медон, Франция.
        • PMID: 31258204
        • PMCID: PMC6563525
        • DOI: 10.1007/с11207-019-1452-4

        Бесплатная статья ЧВК

        Джастин К. Эдмондсон и соавт. Sol Phys. 2019.

        Бесплатная статья ЧВК

        . 2019;294(6):76.

        doi: 10.1007/s11207-019-1452-4. Epub 2019 12 июня.

        Авторы

        Джастин К. Эдмондсон 1 , Паскаль Демулен 2

        Принадлежности

        • 1 1 Департамент климатических и космических исследований и инженерии, Мичиганский университет, 2455 Hayward St., Анн-Арбор, MI 48109 США.
        • 2 2LESIA, Парижская обсерватория, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Univ. Париж Дидро, Сорбонна Париж Сите, 5 место Жюль Янссен, 92195 Медон, Франция.
        • PMID: 31258204
        • PMCID: PMC6563525
        • DOI: 10. 1007/с11207-019-1452-4

        Абстрактный

        Мы представляем теоретическую основу для анализа трехмерной структуры векторного магнитного поля короны. Предположим, что векторное магнитное поле существует и равно априори ровный. Мы вводим обобщенное фазовое пространство связности, связанное с векторным магнитным полем, в котором основными элементами являются силовая линия и ее линеаризованная вариация: пространственный распространитель . Мы даем прямую формулировку этих элементов в терминах векторного магнитного поля и его пространственных производных, построенных относительно общих криволинейных координат и класса эквивалентности общих аффинных параметризаций. Пространственный распространитель описывает геометрическую организацию локального пучка силовых линий, эквивалентную кинематической деформации распространяемого объема, привязанного к пучку. Геометрические свойства Spatial Propagator характеризуются расширением, анизотропным растяжением и вращением. Экстремальные сингулярные значения пространственного пропагатора описывают квазисепаратрисные слои (КСС), в то время как истинные сепаратрисные поверхности и линии-разделители идентифицируются по исчезновению одного и двух сингулярных значений соответственно. Наконец, мы показываем, что среди других возможных применений коэффициент сжатия [ Q ] легко строится на основе анализа конкретных подматриц пространственного распространителя.

        Ключевые слова: Корона, структуры; Магнитные поля, корона.

        Заявление о конфликте интересов

        Раскрытие потенциального конфликта интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

        Цифры

        Рисунок 1

        Иллюстрация общего соответствия,…

        Рисунок 1

        Иллюстрация общего соответствия, , а именно . линии поля и опорные точки. А…

        Фигура 1

        Иллюстрация общего соответствия, , а именно . линии поля и опорные точки. Конкретная силовая линия r(λ,r0) связана с одной фиксированной опорной точкой r0. Конгруэнция определяется множеством опорных точек в некоторой окрестности r0∈Ω0⊆R3.

        Рисунок 2

        Иллюстрация действия…

        Рисунок 2

        Иллюстрация действия Пространственного распространителя. Пространственное изменение…

        Фигура 2

        Иллюстрация действия Пространственного распространителя. Пространственное изменение конкретной линии поля ( сплошная красная ) в направлении r0→r0+h обозначена пунктирной красной линией .

        Рисунок 3

        Иллюстрация объемного распространения…

        Рисунок 3

        Иллюстрация объемного распространения под действием пространственного распространителя. Каждый…

        Рисунок 3

        Иллюстрация объемного распространения под действием Пространственного распространителя. Каждое dhi распространяется на dvi. Проиллюстрированные векторы распространения являются линейно независимыми, а в остальном полностью общими.

        Рисунок 4

        Иллюстрация анизотропного растяжения…

        Рисунок 4

        Иллюстрация анизотропного растяжения и поворота твердого тела ортогональной системы координат с центром…

        Рисунок 4

        Иллюстрация анизотропного растяжения и поворота твердого тела ортогональной системы отсчета с центром вокруг траектории центральной силовой линии r(λ,r0) в распространяемом объеме. В отличие от рисунка 3, конкретный ортогональный репер rˆα показан с центром в r(0,r0). Он поворачивается вдоль центральной силовой линии в определенную ортогональную систему отсчета lˆα с центром в r(λ,r0), в то время как длины векторов одновременно масштабируются соответствующим σα, как определено в разделе 3.2.

        Рисунок 5

        Иллюстрация полярного разложения…

        Рисунок 5

        Иллюстрация полярного разложения пространственного распространителя. Правополярное разложение, F…

        Рисунок 5

        Иллюстрация полярного разложения пространственного распространителя. Правополярное разложение F=R⋅U растягивает/сжимает в σα раз вдоль соответствующего направления rˆα с последующим поворотом, совпадающим с lˆα; левополярное разложение, F=V⋅R, поворачивает rˆα, чтобы выровнять его с lˆα, после чего следует растяжение/сжатие с коэффициентом σα вдоль соответствующего направления lˆα.

        Рисунок 6

        Иллюстрация геометрии QSL.…

        Рисунок 6

        Иллюстрация геометрии QSL. Простой пример с верхней (нижней) границей на z…

        Рисунок 6

        Иллюстрация геометрии QSL. Простой пример с верхней (нижней) границей при z=±Lz. Начальная окружность, определяемая {h2,h3}, деформируется в эллипсоид, определяемый проекциями {v1(t),v2(t)} распространяющихся векторов {v1,v2} на плоскость z=Lz.

        См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

        Похожие статьи

        • Вывод и применение пропагатора функции Грина, подходящего для непараксиального распространения в двумерной области.

          Каппс ДМ. Каппс Дм. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2019 1 апреля; 36 (4): 563-577. doi: 10.1364/JOSAA.36.000563. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2019. PMID: 31044976

        • Оценка подхода углового спектра для моделирования давлений в ближней зоне.

          Цзэн Х, МакГоф Р.Дж. Цзэн X и др. J Acoust Soc Am. 2008 г., январь; 123 (1): 68–76. дои: 10.1121/1.2812579. J Acoust Soc Am. 2008. PMID: 18177139 Бесплатная статья ЧВК.

        • Радиальный пропагатор для осесимметричных полей давления.

          Пис ЭХ. Пис ЭХ. J Acoust Soc Am. 2011 г., апрель; 129(4):2052-8. дои: 10.1121/1.3557053. J Acoust Soc Am. 2011. PMID: 21476660

        • Анализ поля директора (DFA): изучение локальной геометрической структуры белого вещества в диффузионной МРТ.

          Ченг Дж., Бассер П.Дж. Ченг Дж и др. Мед имидж анал. 2018 янв; 43:112-128. doi: 10.1016/j.media.2017.10.003. Epub 2017 11 октября. Мед имидж анал. 2018. PMID: 2

            37 Обзор.

          1. Магнитные нанопинцеты для исследования биологических процессов в пространстве и времени.

            Ким Дж.В., Чон Х.К., Саутхард К.М., Джун Ю.В., Чхон Дж. Ким Дж. В. и др. Acc Chem Res. 2018 17 апреля; 51 (4): 839-849. doi: 10.1021/acs.accounts.8b00004. Epub 2018 28 марта. Acc Chem Res. 2018. PMID: 29589897 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

        Посмотреть все похожие статьи

        использованная литература

          1. Аббо Л., Офман Л., Антиохос С.К., Ханстин В.Х., Харра Л., Ко Ю.-К., Лапента Г., Ли Б. , Райли П., Страчан Л., фон Штайгер Р., Ван Ю.- М. Космические науки. Ред. 2016; 201:55. doi: 10.1007/s11214-016-0264-1. — DOI
          1. Антиох С.К. Астрофиз. Дж. 1987; 312:886. дои: 10.1086/164935. — DOI
          1. Антиох С.К. Астрофиз. Дж. 2013; 772:1. дои: 10.1088/0004-637X/772/1/72. — DOI
          1. Антиохос С. К., ДеВор С.Р., Климчук Дж.А. Астрофиз. Дж. 1999; 510:485. дои: 10.1086/306563. — DOI
          1. Антиохос С.К., Микич З., Титов В.С., Лионелло Р., Линкер Дж.А. Астрофиз. Дж. 2011; 731:112. дои: 10.1088/0004-637X/731/2/112. — DOI

        Грантовая поддержка

        • 80NSSC18K1553/Внутренний НАСА/США

        Узнать определение, характеристики, применение (2022)

        Магнитное поле магнита — это магнитное влияние, которое он оказывает на окружающую среду. Это векторная величина, которая описывает влияние магнитной силы на магнит. В качестве альтернативы его можно определить как поле, которое перемещает электрические поля и магнитные диполи в пространстве и обладает для этого магнитной силой. Магнитное поле магнита объясняет, как далеко можно ощутить притяжение.

        В этой статье мы узнаем о концепциях магнитного поля и его формуле, свойствах и использовании.

        Магнитное поле

        Магнитный материал или движущиеся заряды создают магнитное поле. Когда магнит помещают в магнитное поле (например, рядом с магнитом), он будет притягиваться или отталкиваться. Магниты также можно использовать для притяжения или отталкивания движущихся зарядов.

        Магнит называется диполем, потому что он имеет два полюса: северный (N) и южный (S). Когда 2 магнита удерживаются близко друг к другу, полярные шапки будут притягиваться друг к другу и вращаться. Магнит окружен магнитным полем, которое является невидимым полем силы притяжения. Магнитные поля создаются или генерируются всякий раз, когда электрический заряд/ток протекает вблизи магнита. Всякий раз, когда субатомная частица с таким отрицательным зарядом, например электрон, движется, она создает магнитное поле. Эти поля могут создаваться атомами и ядрами магнитных объектов, электрических проводников и кабелей.

        Формула магнитного поля

        Предположим, что магнитное поле создается вокруг провода электрическим током. Вокруг провода магнитные поля создают концентрические круги. Направление поля определяется текущим направлением. Чтобы определить его, можно использовать «правило большого пальца правой руки», указывая большим пальцем правой руки в направлении течения. Линии магнитного поля идут в том же направлении, что и ваши согнутые пальцы. Величина магнитного поля определяется током, а также расстоянием от несущего заряд провода. Формула магнитного поля выводится как

        \( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

        Где

        \(\mu_o\) — проницаемость свободного пространства, B — магнитное поле (Тесла), а r — расстояние в метрах. {-1}] \) — это размерная формула для магнитного поля.

        (Видео) Магнитная сила и магнитное поле | Не запоминать

        Диаграмма магнитного поля

        Магнитное поле также можно изображать различными способами. Математически это можно понимать как просто векторное поле, которое можно изобразить в виде различных наборов на сетке. Другой вариант — использовать линии поля. Набор векторов соединен линиями. Здесь линии магнитного поля никогда не пересекаются и не останавливаются.

        Вектор магнитного поля

        Это векторное поле может быть отображено непосредственно на сетке в виде набора многочисленных векторов. Каждый вектор имеет длину, пропорциональную силе магнитного притяжения, и указывает в том же направлении, что и компас. Этот метод демонстрируется путем размещения множества миниатюрных компасов в виде сетки и помещения сетки в магнитное поле. Единственным отличием было то, что компас не показывает силу поля.

        Линии магнитного поля

        Линии — еще один способ выражения информации, представленной в векторном поле. Здесь мы не используем шаблоны сетки, вместо этого связываем векторы плавными линиями. Мы вольны создавать столько линий, сколько захотим.

        Свойства магнитного поля

        Ниже приведены некоторые свойства материалов, таких как линии магнитного поля:

        • Линии магнитного поля являются векторными величинами, поскольку они имеют направление и величину.
        • Вне магнита эти линии всегда направлены от северного полюса к южному.
        • Однако внутри магнита силовые линии всегда ориентированы с юга на северный полюс.
        • Эти линии замкнутые, изогнутые и непрерывные.
        • Магнитное поле сильнее вблизи полюсов, в которых эти линии плотно упакованы, и слабее в центре магнита, где линии раздвинуты.
        • Параллельные, а также эквидистантные силовые линии указывают на однородное магнитное поле.

        Как создается магнитное поле

        Магнитное поле может создаваться либо движущимися зарядами, либо электрическими токами в дополнение к магниту. Обычно мы знаем, что материя состоит из атомов, а частиц очень мало. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов и окружено электронами. Магнитное поле формируется протонами и нейтронами или ядром атома, вращающимся и вращающимся. Направления орбиты и вращения определяют направление магнитного поля.

        Магнитное поле, создаваемое проводником с током

        Магнитное поле создается по длине проводника всякий раз, когда по нему проходит электрический ток. Эти же линии магнитного поля вокруг проводника будут иметь форму концентрических окружностей. Это направление силовых линий магнитного поля определяется направлением тока. Направление магнитного поля, окружающего проводящую цепь, можно найти с помощью:

          • Правило правой руки Флеминга

        Большой, средний и указательный пальцы правой руки вытянуты под углом 90 градусов друг к другу. Затем большой палец обозначает направление силы, средний палец — направление тока, а указательный палец — направление магнитного поля.

          • Максвелловское правило штопора . Если штопор провести вдоль проводника и повернуть в направлении тока, магнитное поле будет вращаться в том же направлении, что и винт.

            (Видео) Магнетизм | Шоу доктора Бинокса | Обучающие видео для детей

            Работа постоянных магнитов

            Принцип работы постоянного магнита определяется его атомной структурой. Большинство материалов состоят из молекул, которые состоят из атомов, которые состоят из ядер и электронов. Электроны продолжают вращаться и вращаться вокруг ядра внутри атома.

            Оба эти движения электронов могут привести к магнетизму. Однако направление потока электронов в большинстве материалов разнообразно и хаотично, поскольку электромагнитные эффекты уравновешивают друг друга. В результате большинство материалов действительно не магнитятся при нормальных условиях.

            Магнитное поле Земли

            Как известно, стрелка компаса всегда указывает на север. В каждом компасе есть магнит, и если магнит движется сам по себе, то это потому, что на него влияет магнитное поле. Это означает, что люди постоянно окружены магнитным полем. Земля является источником этого поля. Причины возникновения магнитного поля Земли:

            • Ядро Земли сильно нагрето, поэтому многие минералы и сплавы находятся в расплавленном состоянии. Примерами таких минералов являются расплавленное железо и никель. Ядро Земли очень горячее, и эти минералы постоянно кипятятся. Этот постоянный нагрев вызывает конвекцию в минералах, что приводит к конвекционным потокам. Заряженные частицы переносятся этими токами, образующими магнитное поле.
            • Солнечный ветер, состоящий из ионизированных заряженных частиц, отклоняется магнитным полем. Эти ветры могут вторгнуться в нашу атмосферу и постепенно разрушить ее. Магнитные поля удерживают их от попадания в атмосферу и позволяют жизни существовать на планете. Поскольку на Марсе отсутствует магнитное действие электрического тока, то есть магнитное поле, жизнь там существовать не может.
            • Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами. Канада является домом для Южного магнитного полюса, а Антарктида — Северным магнитным полюсом. Магнитные полюса смещены на 10 градусов относительно оси вращения Земли.

            Uses of Magnetic Field

            Some realistic uses of the magnetic field are as follows:

            • Electric generators, electric transformers
            • Motors
            • Electromagnets
            • Speakers
            • Magnetic levitation
            • Magnetic Resonance imaging

            You также можете ознакомиться с другими темами по физике. Оставайтесь с Testbook, чтобы получать все последние новости о различных экзаменах. Свяжитесь с Testbook сейчас, чтобы сдать желаемый конкурсный экзамен с их исчерпывающими и надежными учебными материалами под руководством экспертов из Testbook. Загрузите бесплатное приложение Testbook прямо сейчас и воспользуйтесь интересными предложениями.

            Часто задаваемые вопросы о магнитном поле

            Q.1 Как рисовать линии магнитного поля?

            Ответ 1 Что следует помнить при рисовании линий магнитного поля
            В любой точке пространства направление магнитного поля касается линии поля.
            Маленький компас укажет направление линии поля.
            Сила поля зависит от расстояния между линиями.

            (Видео) Магнитное поле, Магнитные силовые линии и свойства, Глава 5, Магнетизм и материя, Класс 12

            Q.2 Как работает магнитное поле?

            Ответ 2 Магнитное поле помогает описать магнитную силу, распространяющуюся на магнитный материал.

            Q.3Какова формула магнитного поля?

            Ans.3 Формула магнитного поля получается из
            \( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

            Q.4What является единицей магнитного поля в СИ?

            Ans.4 Единицей магнитного поля в системе СИ является Тесла (Тл)

            Q.5 Что создает магнитное поле?

            Ответ 5 Все движущиеся заряженные частицы создают магнитные поля.

            (Видео) Магнетизм, Сила магнитного поля, Правило правой руки, Закон Ампера, Крутящий момент, Соленоид, Задачи по физике

            Загрузить в формате PDF

            (Видео) Класс 10 Физика Глава 13 | Магнитное поле и линии магнитного поля

            Часто задаваемые вопросы

            Краткий ответ Что такое магнитное поле? ›

            Магнитное поле — это область вокруг магнитного материала или движущегося электрического заряда, в пределах которой действует сила магнетизма . Графическое изображение магнитного поля, которое описывает, как магнитная сила распределяется внутри и вокруг магнитного материала.

            Читать полностью ›

            Что такое магнитное поле и его применение? ›

            Магнитные поля используются во всех современных технологиях, особенно в электротехнике и электромеханике . Вращающиеся магнитные поля используются как в электродвигателях, так и в генераторах.

            Узнать больше ›

            Каковы характеристики магнитного поля? ›

            Характеристики силовых линий магнитного поля следующие:

            • Направление магнитного поля в любой точке определяется касательной к силовым линиям в этой точке.
            • Линии магнитного поля никогда не пересекаются.
            • Плотность силовых линий магнитного поля дает напряженность магнитного поля в любой точке пространства.

            Еще товары…

            Подробнее ›

            Что такое магнитное поле класса 7? ›

            (c) Магнитное поле определяется как область вокруг магнита, где объект может испытывать магнитную силу . Силовые линии магнитного поля являются геометрическим представлением магнитного поля.

            Просмотреть больше ›

            Как называется магнитное поле? ›

            Вокруг постоянного магнита или провода, по которому течет постоянный электрический ток в одном направлении, магнитное поле стационарно и называется магнитостатическое поле . В любой заданной точке его величина и направление остаются неизменными.

            Подробнее ›

            Что такое магнитное поле класса 12? ›

            Магнитное поле:

            Магнитное поле определяется как пространство вокруг магнита (или проводника с током), в котором может ощущаться его магнитное действие . Магнитное поле в области называется однородным, если величина его напряженности и направления одинаковы во всех точках этой области.

            Подробнее здесь ›

            Каковы применения магнита? ›

            Каковы 5 применений магнитов?

            • Магнит используется в компасе для указания направления.
            • Мощные магниты используются для подъема предметов.
            • Магниты используются в генераторах и двигателях.
            • Предотвращает коррозию водонагревателя. …
            • Магниты используются в медицинском оборудовании.

            Расскажи мне больше ›

            Каковы применения магнитных материалов? ›

            Магнитные материалы используются при производстве и распределении электричества и, в большинстве случаев, в приборах, использующих это электричество . Они используются для хранения данных на аудио- и видеокассетах, а также на компьютерных дисках.

            Подробнее здесь ›

            Что такое 10-й класс магнитного поля? ›

            Магнитное поле — это область вокруг магнитного материала или движущегося электрического заряда, внутри которой действует сила магнетизма . Магнитное поле — это силовое поле, которое создается движущимися электрическими зарядами и магнитными диполями и оказывает силу на другие близлежащие движущиеся заряды и магнитные диполи. Всеиндийская серия испытаний.

            Узнать больше ›

            Каковы три характеристики магнита? ›

            Это:

            • Привлекательное свойство – Магнит притягивает ферромагнитные материалы, такие как железо, кобальт и никель.
            • Отталкивающие свойства – Одинаковые магнитные полюса отталкивают друг друга, а разные магнитные полюса притягиваются.
            • Директивное свойство – Свободно подвешенный магнит всегда направлен с севера на юг.

            Подробнее ›

            Что такое магнитная сила и характеристики? ›

            Две магнитные силовые линии не могут пересекаться и непрерывны вдоль оси электромагнитного проводника . Магнитные силовые линии однородны и сильны в центре или внутри проводника и расходятся по мере удаления от проводника и увеличения расстояния.

            Узнать больше ›

            Что такое магнит класса 6? ›

            Магниты — это встречающиеся в природе вещества, обладающие свойством притягивать железо . Магнит. Установлено, что естественные горные породы обладают свойством притягивать мелкие кусочки железа. Поэтому их называют природными магнитами. По своей природе они являются постоянными магнитами.

            Подробнее ›

            Какие бывают 4 типа магнитов? ›

            Постоянные магниты. Обычно существует четыре категории постоянных магнитов: неодим-железо-бор (NdFeB), самарий-кобальт (SmCo), альнико и керамические или ферритовые магниты .

            Узнать больше ›

            Что такое магнетизм BYJU? ›

            Ответ: Характеристикой объединенной электромагнитной силы является магнетизм. Это относится к конкретным явлениям, возникающим под действием силы магнита, объектов, которые создают поля, отталкивающие или притягивающие другие объекты.

            Подробнее ›

            Где находится магнитное поле? ›

            Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле) приблизительно представляет собой магнитный диполь, с южным полюсом магнитного поля вблизи географического северного полюса Земли (см. Магнитный северный полюс), а другим магнитным полем — северным полюсом вблизи географического южного полюса Земли. (см. Магнитный Южный полюс).

            Продолжайте читать ›

            Почему магнитное поле важно? ›

            Магнитное поле чрезвычайно важно для поддержания жизни на Земле . Без него мы подвергались бы воздействию большого количества солнечной радиации, и наша атмосфера могла бы свободно просачиваться в космос.

            Узнать больше ›

            Из чего состоит магнитное поле? ›

            Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами . Все состоит из атомов, и у каждого атома есть ядро, состоящее из нейтронов и протонов с электронами, вращающимися вокруг ядра. Поскольку вращающиеся электроны ≠ представляют собой крошечные движущиеся заряды, вокруг каждого атома создается небольшое магнитное поле.

            Любопытно? Читайте дальше ›

            Что такое формула магнитного поля? ›

            Величина магнитного поля = \frac{(проницаемость свободного пространства) (текущая величина)}{2\pi (расстояние)} B = \frac{\mu_{0}}{2\pi r}

            Узнать больше ›

            Что такое единица измерения магнитного поля в системе СИ? ›

            Магнитное поле обозначается буквами B и H. Единицей СИ H является ампер на метр , а единицей СИ B является ньютон на метр на ампер или Тесла.

            Любопытно? Читайте дальше ›

            Что такое силовые линии магнитного поля 10 Brainly? ›

            Ответ: Магнитное поле представлено серией линий вокруг магнита. Путь вдоль северного полюса движется в магнитном поле , называется магнитными силовыми линиями или силовыми линиями магнитного поля. За направление магнитного поля принимается направление, в котором внутри него движется северный полюс стрелки компаса.

            Подробнее ›

            Что является примером применения магнитных свойств? ›

            Магнитные свойства

            Свойства Описание Применение
            Ферромагнитный Сильно притягивается магнитным полем. Он может постоянно намагничиваться. CrO 2 обычно используется при изготовлении кассетных магнитофонов.
            Антиферромагнитный Чистый магнитный момент равен нулю.
            Ферримагнитный Обладают малым суммарным магнитным моментом
            Еще 2 ряда

            Просмотреть больше ›

            Каковы 5 свойств магнита? ›

            Шесть важных свойств магнита:

            • Он притягивает магнитные вещества.
            • При свободном подвешивании указывает направление север-юг.
            • Отталкивание — самая надежная проверка магнетизма.
            • Полюса магнита всегда парные.
            • Одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга.
            • Магнитная сила может легко проходить через немагнитные вещества.

            23 октября 2015 г.

            Подробнее ›

            Каково практическое применение магнитной силы? ›

            Магнитные силы – это силы, обусловленные магнитным полем магнита. Закрытие двери холодильника работает на приложении магнитных сил.

            Подробнее ›

            Какие бывают магниты? ›

            Существует три типа магнитов: постоянные магниты , временные магниты и электромагниты .

            Узнать больше ›

            Как магнитные поля используются в повседневной жизни? ›

            Компьютерные жесткие диски используют магнетизм для хранения данных на вращающемся диске . К более сложным приложениям относятся: телевизоры, радиоприемники, микроволновые печи, телефонные системы и компьютеры. Промышленным применением магнитной силы является электромагнитный кран, который используется для подъема металлических предметов.

            Подробнее ›

            Краткий ответ, что такое магнитное поле класса 10? ›

            Ответ: Магнитное поле магнита действует на оба полюса стрелки компаса . Силы, действующие на два полюса, равны и противоположны. Эти две силы образуют пару, которая отклоняет стрелку компаса.

            Узнать больше ›

            Каково направление магнитного поля? ›

            движущийся заряд перпендикулярен направлению движения. Направление силы из-за магнитного поля перпендикулярно направлению движения .

            Просмотреть больше ›

            Каковы две характеристики магнитной силы? ›

            Магнитные силовые линии образуют полную петлю и являются непрерывными. Противоположные полюса магнитов притягиваются друг к другу, тогда как одноименные полюса отталкиваются друг от друга . Магнитные силовые линии более плотные у полюсов магнита. Параллельные магнитные силовые линии, движущиеся в противоположных направлениях, компенсируют друг друга.

            Узнать больше ›

            Что вызывает магнитные поля? ›

            Ученые знают, что сегодня магнитное поле Земли питается затвердеванием жидкого железного ядра планеты . Охлаждение и кристаллизация ядра взбалтывают окружающее жидкое железо, создавая мощные электрические токи, которые генерируют магнитное поле, простирающееся далеко в космос.

            Показать больше ›

            Что такое магнит в науке? ›

            магнит, любой материал, способный притягивать железо и создавать магнитное поле вне себя .

            Узнать больше ›

            Кто открыл магнит? ›

            Древние греки были первыми, кто использовал этот минерал, который они назвали магнитом из-за его способности притягивать другие куски того же материала и железа. Англичанин Уильям Гилберт (1540-1603) был первым, кто систематически исследовал явление магнетизма, используя научные методы.

            Подробнее ›

            Какие бывают 2 типа магнита? ›

            Существует два основных типа магнитов: постоянные магниты и электромагниты .

            Узнать больше ›

            Какой магнит лучше? ›

            Неодимовые магниты являются самыми мощными из доступных магнитов (на единицу объема) и способны притягивать в 1000 раз больше собственного веса.

            Подробнее ›

            Что такое класс магнетизма 9? ›

            Область вокруг магнита, в которой может ощущаться сила магнитного воздействия, называется магнитным полем. Магнетизм — это физическое явление, опосредованное магнитными полями . Электрические токи и магнитные моменты элементарных частиц порождают магнитное поле.

            Расскажи мне больше ›

            Что такое формула электрического поля? ›

            Электрическое поле также описывается как электрическая сила на единицу заряда. Формула электрического поля имеет вид; Э = Ф/К .

            Узнать больше ›

            Если движущийся заряд поместить в магнитное поле, он будет нести силу под углом девяносто градусов к его движению и магнитному полю. сердечник вызван данным током.. Соотношение между напряженностью магнитного поля H и результатами плотности поля B, генерируемого в веществе, приведено здесь.. здесь H обозначает напряженность магнитного поля L обозначает магнитную проницаемость материала B магнитный поток плотность генерируемого магнитного поля плотность генерируемого в веществе определяется с помощью двух терминов. плотность потока равна веберу на квадратный метр, также называемому тесла.

            Узнать больше ›

            Молекулы в магните выровнены так, что все обращены в одну сторону, что придает магниту его магнитное поле. Магнитное поле магнита можно уподобить линиям магнитного потока (магнитный поток в основном представляет собой величину магнитного поля, которое объект имеет .. Магнитный поток «течет» от полюса к полюсу; от южного полюса к северному полюсу внутри материала и от северного полюса к южному полюсу в воздухе. Поскольку расстояние между петлями и магнитом увеличивается, плотность уменьшается, поэтому магнитное поле становится слабее по мере удаления от магнита. получает .. Размер магнита не влияет на напряженность магнитного поля магнита, но он влияет на его плотность потока .. Поскольку линии потока текут от одного полюса, вокруг магнита и обратно в магнит через другой полюс, когда противоположные полюса двух магнитов обращены друг к другу, поток ищет путь с наименьшим сопротивлением, который, следовательно, будет противоположным полюсом, обращенным к нему. Плотность потока — это магнитный поток на единицу поперечного сечения. площадь поперечного сечения магнита. Интенсивность плотности магнитного потока зависит от напряженности магнитного поля, количества вещества и промежуточных сред между источником магнитного поля и веществом. В этом уравнении B — плотность потока , H — напряженность магнитного поля, а µ — магнитная проницаемость материала. Материал сохраняет часть полученного им магнитного потока, известного как остаточный магнетизм. Меня всегда интересовали магнетизм и магнитные поля.

            Подробнее ›

            Все магнитные свойства присутствуют внутри магнитного поля, и оно является компонентом электромагнитной силы, одной из фундаментальных сил природы. Причины магнетизма Земли. Угол между магнитным севером и географическим севером называется магнитным склонением. Движение ионизированных частиц в атмосфере Земли отвечает за возникновение тока, который создает магнитное поле.. Задача 4: Каковы горизонтальные составляющие магнитного поля Земли и угла падения в месте, где магнитная стрелка может свободно вращаться в вертикальной плоскости?

            Подробнее ›

            В магнитном поле мощность, прилагаемая магнитом, может быть определена с помощью компаса или другого магнита. Несуществующие линии магнитного поля вокруг магнита называются силовыми линиями или силовыми линиями магнита. Направление силовых линий : Снаружи магнита направление линии магнитного поля берется от северного полюса к южному полюсу. Сила магнитного поля: Близость силовых линий показывает общую напряженность магнитного поля, например, более близкие линии показывают более заземленное магнитное поле. поле и наоборот. Магнитное поле из-за тока через прямой проводник: ток, передающий прямой проводник, имеет магнитное поле в виде концентрических окружностей; вокруг него.. Магнитное поле прямого проводника с током может быть представлено силовыми линиями магнитного поля. Размер концентрических окружностей силовых линий магнитного поля увеличивается с расстоянием от проводника, что показывает, что магнитное поле уменьшается с расстоянием. Силовые линии магнитного поля равны внутри соленоида; как стержневой магнит; что показывает, что магнитное поле одинаково во всех фокусах внутри соленоида. Мощность на проводнике с током в магнитном поле: Проводник с током прикладывает мощность, когда магнит помещается в его область. В момент, когда канал настроен на движение внутри магнитного поля или магнитное поле настроено на переключение конвейера, в передатчике возбуждается электрический поток.

            Узнать больше ›

            Рисунок 8. 7.1. Схема масс-спектрометра Бейнбриджа, показывающая заряженные частицы, покидающие источник, за которыми следует переключатель скоростей, где электрические и магнитные силы уравновешены, за которым следует область однородного магнитного поля, где в конечном счете обнаруживается частица. Затем частица ускоряется через зазор и входит в нее, набрав кинетическую энергию , где — средняя разность потенциалов, которую испытывает частица между дуанами. Работа циклотрона зависит от того факта, что в однородном магнитном поле период обращения частицы не зависит от его радиуса и его кинетической энергии. Если максимальный радиус орбиты в циклотроне равен , то из уравнения 8.7.2 максимальная скорость циркулирующей частицы массы и заряда равна. Ускорение альфа-частиц в циклотроне Циклотрон, используемый для ускорения альфа-частиц, имеет радиус и магнитное поле .

            Продолжить чтение ›

            Когда мы говорим о магнитном поле, мы имеем в виду математическое представление того, как магнитные силы распределяются в пространстве вокруг источника магнитного поля. Магнитное поле находится в области, окружающей источник магнитной энергии, и именно в этой области энергия может взаимодействовать с другими элементами, чувствительными к магнетизму, такими как ферромагнитные металлы. Пока существует источник магнитной энергии, будет существовать магнитное поле, описывающее действие магнитных сил. Для существования магнитного поля необходимо должен быть источником магнитной энергии, то есть магнитом или электромагнитом, или движущимся электрическим током. Так называемая сила Лоренца — это способ математического определения магнитных полей, поскольку указанная сила — это сила, создаваемая магнитом или электрический ток в области пространства, где движется точечный электрический заряд (q), испытывая воздействие силы, пропорциональной и перпендикулярной скорости (v) и полю (B).. где F — магнитная сила, v — v скорость, B — магнитное поле, ?. Магнитные поля .. Линии магнитного поля или линии индукции являются способом графического представления действия магнитных сил в пространстве . . Сила магнитного поля относится к двум формам величины магнитных сил:. Считается истинным измерением магнитного поля, он измеряет величину магнитного потока на единицу площади в данной области поля. Направление магнитного поля описывается силовыми линиями или векторами, которые указывают направление, в котором действуют магнитные силы. втолкнуть заряд в поле. Это явление, известное как биоэлектромагнетизм, у живых существ разных типов связано с созданием магнитных полей внутри их тел или взаимодействием некоторых их частей с магнитным полем Земли.

            Показать больше ›

            Когда мы сталкиваемся с понятием магнитного поля, перед нами встает вопрос, является ли это магнитное поле однородным или неоднородным. В случае неоднородного поля магнитные линии будут искривляться, пустота между ними будет изменяться в величины сила воздействия на магнитную стрелку будет различаться в разных точках поля по величине и направлению. Обнаружить такое поле можно вблизи прямого проводника с током, ленточного магнита и соленоида.. Во-первых Прежде всего, при возникновении проблемы необходимо определить, какое магнитное поле, однородное или неоднородное, образуется, необходимо узнать о магнитных линиях, в виде которых становится понятной характеристика поля. можно провести магнитную линию через любую точку поля, она будет иметь направление и всегда замкнута.. Снаружи магнитные линии расположены наиболее плотно вблизи полюсов.. Учитывая, что магнитные полосы закручены, направление силы, которое действует и на магнитную стрелку. В этом случае получение физического результата с помощью общего уравнения маловероятно. В случае однородного поля расстояние между ними будет одинаковым, и они будут распределены равномерно, причем одна и та же сила, действующая на приборы в любой точке.. Как только ток будет двигаться по проводнику, стрелка рядом с ним будет двигаться, в связи с тем, что существуют однородные и неоднородные магнитные поля. . Примеры однородного и неоднородного магнитные поля, используемые в электронно-лучевых приборах, создаются катушками, пропускающими ток. В этом случае заметить их можно с помощью простой магнитной стрелки или железных опилок.

            Подробнее ›

            Магнитные свойства относятся к реакции материала на приложенное магнитное поле. Магнитные свойства относятся к реакции материала на приложенное магнитное поле.. Диамагнетики отталкиваются магнитным полем; приложенное магнитное поле создает в них наведенное магнитное поле в противоположном направлении, вызывая силу отталкивания. Если χ (магнитная восприимчивость) положительна, материал может быть парамагнетиком. Они имеют относительную магнитную проницаемость чуть больше 1 (т.е. , небольшая положительная магнитная восприимчивость) и, следовательно, притягиваются к магнитным полям. Ферромагнитные, ферримагнитные или антиферромагнитные материалы обладают постоянной намагниченностью даже без внешнего магнитного поля и не имеют четко определенной восприимчивости в нулевом поле. Ферромагнитные, ферримагнитные или антиферромагнитные материалы обладают постоянной намагниченностью даже без внешнего магнитного поля и не имеют четко определенной восприимчивости в нулевом поле. Тесно связанным свойством материалов является магнитная восприимчивость, которая представляет собой безразмерный коэффициент пропорциональности, который указывает степень намагниченности материала в ответ на приложенное магнитное поле. Ферромагнитный, ферримагнитный или антиферромагнитный омагнетики обладают постоянной намагниченностью даже без внешнего магнитного поля и не имеют четко определенной восприимчивости в нулевом поле. Это позволяет просто классифицировать реакцию большинства материалов на приложенное магнитное поле на две категории: выравнивание с магнитным полем, χ> 0 , называемый парамагнетизмом, или выравнивание против поля, χ

            Подробнее ›

            Работает на основе процесса распознавания магнитных символов. магнитное склонение n угол, который стрелка компаса образует с направлением географического северного полюса в любой заданной точке земной поверхности, (также называемое) склонением, магнитным склонением. магнитный дипольный момент n мера магнитной силы магнита или катушки с током, выраженная как крутящий момент, создаваемый, когда магнит или катушка установлены с осью, перпендикулярной единице магнитного поля., (Символ) m, j (Также называется) магнитный момент Сравнить→. электромагнитный момент. магнитный экватор n воображаемая линия на земной поверхности, вблизи экватора, во всех точках, на которых нет магнитного наклона, (также называемая) аклинической линией. магнитное поле n силовое поле, окружающее постоянный магнит или движущуюся заряженную частицу, в котором другой постоянный магнит или движущийся заряд испытывает силу Сравнить→. электрическое поле. 2 магнитное поле. плотность магнитного потока n мера напряженности магнитного поля в данной точке, выраженная силой на единицу длины, действующей на проводник, по которому течет единичный ток в этой точке. , (Символ) B (Также называется) магнитная индукция. магнитные чернила n чернила, содержащие частицы магнитного материала, используемые для печати символов для распознавания магнитных символов. распознавание символов магнитными чернилами — процесс чтения символов, напечатанных магнитными чернилами (аббревиатура). магнитный меридиан — непрерывная воображаемая линия, огибающая поверхность земли и проходящая через оба магнитных полюса. магнитное зеркало n (физика) конфигурация магнитных полей, используемая для удержания заряженных частиц, как в магнитной бутылке. магнитный север n направление, в котором указывает стрелка компаса, под углом (склонением) к направлению истинного (географического) севера. 2 любая из двух переменных точек на поверхности земли, на которые указывает магнитная стрелка, где силовые линии магнитного поля земли вертикальны. Блок магнитной ленты, привод n компьютерное устройство, которое перемещает катушки с магнитной лентой мимо головок чтения-записи, чтобы можно было передавать данные на компьютер или с него. ядерный магнитный резонанс метод определения магнитных моментов ядер путем воздействия на вещество высокочастотным излучением и сильным магнитным полем. 92}$$Тогда область вокруг любых неподвижных заряженных частиц, в которую при попадании других частиц пробного заряда возникает электростатическая сила, называется электрическим полем, но что представляет собой область вокруг этой заряженной частицы, когда она движется с постоянным ускорением?. Магнитное поле — это трехмерное пространство или область вокруг любого магнитного материала или (проводника с током), в которое, если другой магнитный материал пытается проникнуть, он испытывает магнитную силу. Формула магнитного поля может быть представлена ​​​​как: $$B=\ frac{F_B}{q_B}$$, где $F_B$ – магнитная сила, а $q_B$ – магнитный заряд или сила магнитного полюса. Сила магнитного поля иногда называется магнитной индукцией и плотностью магнитного потока. Если вы посыпьте несколько железных опилок вокруг стержневого магнита, тогда вы увидите, что железные опилки располагаются так же, как и магнитное поле стержневого магнита.

            alexxlab

            Добавить комментарий

            Ваш адрес email не будет опубликован.