Site Loader

Содержание

магнитное поле | Определение и факты

Выявите форму магнитного поля и изучите взаимодействие между магнитными полюсами с помощью железных опилок.

Это видео объясняет, как магнитные полюса взаимодействуют друг с другом.

Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео к этой статье

Магнитное поле , векторное поле в окрестностимагнит ,электрический ток или изменениеэлектрическое поле , в котороммагнитные силы наблюдаются. Магнитные поля, такие как у Земли, заставляют стрелки магнитного компаса и другие постоянные магниты выстраиваться в линию в направлении поля. Магнитные поля заставляют электрически заряженные частицы двигаться по круговой или винтовой траектории. Эта сила, действующая на электрические токи в проводах в магнитном поле, лежит в основе работы электродвигателей . (Для получения дополнительной информации о магнитных полях см. Магнетизм .

Узнать больше по этой теме

магнетизм: основы

В основе магнетизма лежат магнитные поля и их влияние на материю, как, например, отклонение движущихся зарядов и крутящих моментов на другие . ..

Вокруг постоянного магнита или провода, по которому течет постоянный электрический ток в одном направлении, магнитное поле является стационарным и называется магнитным полем. магнитостатическое поле. В любой момент его величина и направление остаются неизменными. Магнитное поле вокруг переменного или постоянного тока постоянно меняет свою величину и направление.

Магнитные поля могут быть представлены непрерывными силовыми линиями или магнитный поток , возникающий при поиске на севермагнитные полюса и войдите в магнитные полюса, направленные на юг. Плотность линий указывает величину магнитного поля. Например, на полюсах магнита, где сильное магнитное поле, силовые линии сжимаются или становятся более плотными. Дальше, где магнитное поле слабое, они разветвляются, становясь менее плотными. Однородное магнитное поле представлено параллельными прямыми, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга. Направление потока — это направление, в котором указывает северный полюс небольшого магнита.

Линии потока непрерывны, образуя замкнутые контуры. Для стержневого магнита они выходят из северного полюса, разветвляются и вращаются, входят в магнит на южном полюсе и проходят через магнит к северному полюсу, где они снова появляются. С.И. единицей магнитного потока является Вебер . Количество веберов — это мера общего количества линий поля, пересекающих данную область.

магниты и связанные с ними силовые линии магнитного поля

Постоянный магнит (например, стержневой или дисковый магнит) обладает магнитным полем благодаря выравниванию всех магнитных частиц, из которых он состоит. Электромагнит создается током, протекающим через проволочную петлю в центре поля.

© Merriam-Webster Inc.

Магнитные поля могут быть представлены математически величинами, называемыми векторами, которые имеют направление, а также величину. Два разных вектора используются для представления магнитного поля: один называетсяплотность магнитного потока или магнитная индукция обозначается буквой B ; другой, названныйнапряженность магнитного поля , или напряженность магнитного поля, символизирует H . Магнитное поле H можно рассматривать как магнитное поле, создаваемое протеканием тока в проводах, а магнитное поле B — как полное магнитное поле, включая также вклад, вносимый магнитными свойствами материалов в поле. Когда ток течет по проволоке, намотанной на цилиндр из мягкого железа , намагничивающее поле

H довольно мало, но фактическое среднее магнитное поле ( B ) внутри железа может быть в тысячи раз сильнее, потому что B значительно усиливается за счет выравнивания мириады железакрошечные природные атомные магниты в направлении поля. См. Также магнитную проницаемость .

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Электромагнитное поле. Измерение электромагнитного поля

Электромагнитное поле — это фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определенных условиях порождать друг друга.

Электромагнитное поле (его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это еще одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряженности электрического поля и три компоненты напряженности магнитного поля (или — магнитной индукции), а также четырехмерным электромагнитным потенциалом — в определенном отношении еще более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца. Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощенной квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Распространение возмущений электромагнитного поля на далекие расстояния называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами). Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

История открытия:

В 1819г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик А. Ампер в 1824г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем.

В 1831г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции — возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.

В 1864г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого — электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости, было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

В 1887г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи.

В связи со всё большим распространением источников электромагнитного поля в быту (СВЧ-печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретает измерение и нормирование уровней ЭМП. Нормирование уровней ЭМП проводится раздельно для рабочих мест и санитарно-селитебной зоны. Контроль за уровнями ЭМП возложен на органы санитарного надзора и инспекцию электросвязи, а на предприятиях — на службу охраны труда.

Предельно-допустимые уровни ЭМП в разных радиочастотных диапазонах различны.

Измерение электромагнитного поля целесообразно проводить для определения его интенсивности, ведь любой человек подвержен его интенсивному воздействию. Измерение электромагнитного излучения позволяет оценить степень возмущения электрических и магнитных полей, которые образуются около работающих систем радиосвязи, бытовой техники, производственного оборудования и т. д.

Измерение электромагнитного излучения — очень важный момент, так как это излучение не вполне изучено, но доказано учёными, что оно влияет на живые организмы и может являться причиной повышенной утомляемости, слабости, скачков артериального давления и многих других неприятностей со здоровьем. Узнать, является ли уровень электромагнитного излучения в Вашем доме нормальным, можно с помощью измерения электромагнитного поля вокруг бытовых и радио проборов с помощью специальных устройств, а именно, измерителей напряжённости электромагнитных полей.

Ученые получили новые ограничения на величину внегалактических магнитных полей

Откуда берутся пронизывающие всю Вселенную космологические магнитные поля протяженностью в миллионы световых лет и зачем нужно знать их величину, а также как эти ограничения помогут ученым выбрать верную модель эволюции ранней Вселенной — на эти и другие вопросы отвечает отдел науки «Газеты.Ru».

Известно, что магнитные поля присутствуют практически во всех типах космических структур во Вселенной — от небольших планет до галактик и крупнейших скоплений галактик. Есть основания полагать, что и на самых больших, космологических масштабах Вселенная пронизана магнитными полями, пусть и меньшей величины. Определение характеристик таких космологических полей имеет важное значение для космологии и физики космических частиц. Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция — именно она определяет силу поля, действующую на движущиеся заряды.

Российские ученые из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга и Института ядерных исследований Российской академии наук вместе с зарубежными коллегами

получили самую точную на сегодняшний день оценку максимальной величины космологических магнитных полей.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters и попали в рубрику Editor’s Suggestion — «Выбор редакции». Работу удалось осуществить благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ). Авторы статьи использовали большой обзор далеких радиоисточников. Данные обзора позволили поставить сильные верхние ограничения на индукцию космологических полей.

Максим Пширков с коллегами применили метод изучения космологических магнитных полей с помощью явления фарадеевского вращения плоскости поляризации радиоизлучения: при распространении поляризованного излучения от далекого источника его плоскость поляризации поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от величины космических магнитных полей. Таким образом, изучая величины поворотов, можно оценивать эти магнитные поля.

Максим Пширков и соавторы использовали уже имевшиеся результаты измерений для примерно 3 тыс. радиоисточников, распределенных по большей части небесной сферы. При анализе данных был учтен локальный вклад в эффект Фарадея, возникающий внутри Млечного Пути.

Сравнивая данные наблюдений с предсказаниями модели с дополнительным вкладом от космологических полей, исследователи смогли получить строгие ограничения сверху на величину этих полей — около 1 нГс.

«До последнего времени было известно очень мало о космологических полях, — говорит Максим Пширков. — Около шести лет назад наблюдения спутника «Ферми» дали косвенные указания на существование очень слабых внегалактических магнитных полей (10-17 Гс), то есть была сделана оценка снизу для силы этих полей. Для сравнения, на поверхности Земли сила поля составляет примерно 0,5 Гс.

Оценку сверху на максимальную силу космологических полей делали и ранее, но полученные тогда ограничения были в пять раз больше, чем полученные нами сейчас.

Совсем недавно с использованием данных со спутника Planck была дана оценка максимальной величины космологических полей, которую теперь нам удалось улучшить в два раза. Однако Planck изучал реликтовое излучение, то есть полученные им данные могут ограничить только магнитные поля, существовавшие на ранних стадиях эволюции Вселенной».

Среди ученых пока нет единого мнения о природе космологического магнитного поля. Существует две гипотезы. В соответствие с первой, это поле первично, оно образовалось на ранних стадиях эволюции Вселенной. По другой гипотезе, это поле образовалось позже, в первый миллиард лет существования галактик. В этих ранних галактиках образовывалось магнитное поле, которое затем было вынесено из них и «загрязнило» окружающую межгалактическую среду.

Полученные учеными данные важны для изучения космических лучей сверхвысоких энергий — они помогут решить задачу отождествления источников космических лучей, которая остается нерешенной уже более полувека.

«Если бы космологическое магнитное поле оказалось больше, скажем, 3 нГс, то космические лучи от далеких источников испытывали бы сильное отклонение, и мы не смогли бы отождествить их с источниками, — объясняет Максим Пширков. — Полученное нами ограничение сверху означает, что лучи в межгалактическом пространстве отклоняются не очень значительно.

Также возможно, что полученные нами ограничения помогут ученым-теоретикам в выборе правильной модели эволюции ранней Вселенной».

Работа ученых была выполнена в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) «За пределами возможностей земных ускорителей: происхождение космических лучей, нейтрино и фотонов с энергиями (1015–1020) эВ» под руководством Сергея Троицкого из Института ядерных исследований Российской академии наук. Этот грант нацелен на исследования в области астрофизики частиц — новой области науки, в которой астрономические исследования используются для целей фундаментальной физики, многие из которых просто не могут быть проверены экспериментально в земных лабораториях. Для примера, энергии космолучей доходят до 1020 эВ, что в 10 млн раз больше энергий частиц на Большом адронном коллайдере.

Что такое магнитное поле?

Что означает магнитное поле?

Магнитные поля — это эффекты магнитной силы, создаваемые электрическими токами и магнитными материалами. Они оказывают направленную силу, которая варьируется по силе в зависимости от природы объекта или системы, создающей поле.

Магнитные поля существуют в природе, а также создаются любым электрическим компонентом.

Safeopedia объясняет магнитное поле

Магнитные поля, создаваемые электрически заряженными устройствами, существуют наряду с электрическими полями как части большего целого, называемого электромагнитным полем (ЭМП).Из-за того, что они являются составными компонентами ЭМП, рекомендации по охране труда и технике безопасности для воздействия магнитных полей обычно предоставляются в контексте рекомендаций для электрических полей.

Национальный институт гигиены труда и техники безопасности (NIOSH) в настоящее время фокусирует свои исследования ЭМП на защите рабочих от трех основных источников электрических и магнитных полей. К ним относятся поля, генерируемые радиочастотами (РЧ), в том числе сотовыми телефонами; электричество крайне низкой частоты (ELF), включая электричество переменного тока; и статические магнитные поля, которые включают электричество постоянного тока.Существует большое количество различий между тем, как юрисдикции справляются с воздействием магнитных полей.

В Соединенных Штатах нет федеральных ограничений на воздействие магнитного поля, но в некоторых штатах они есть. Европейский союз и Великобритания соблюдают профессиональные ограничения, установленные Международной комиссией по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP). В Канаде нет правил воздействия ЭМП, но рекомендуются ограничения, установленные профессиональными ассоциациями.

Рекомендации по предельным значениям воздействия в основном основаны на работе трех основных профессиональных ассоциаций: Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), Американской конференции государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) и вышеупомянутой ICNIRP. Рекомендации ICNIRP составляют основу большинства нормативных ограничений, действующих во всем мире.

Пределы воздействия IEEE и ICNIRP не определяют максимальную продолжительность воздействия, в то время как пределы воздействия ACGIH действительны для максимального средневзвешенного по времени воздействия (TWA) восьми часов в день.

Приведенные выше рекомендации по ограничениям воздействия направлены на предотвращение кратковременного воздействия высоких уровней магнитных полей. Никаких ограничений не рекомендуется для предотвращения хронических заболеваний, таких как рак или неврологические расстройства, поскольку научные данные о воздействии ЭМП как причинного фактора этих заболеваний не установлены.Нет задокументированных случаев травм или нарушений работы работников, носящих кардиостимуляторы или другие имплантированные медицинские устройства, из-за профессионального воздействия магнитных полей; тем не менее, ACGIH устанавливает пределы воздействия для работников, носящих кардиостимуляторы, поскольку такие помехи теоретически возможны.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ | определение в кембриджском словаре английского языка

Солнечные пятна — это места, где магнитных полевых линий выходят из-под поверхности Солнца.Кроме того, нам пришлось провести довольно много различных симуляций, чтобы изучить различные модели и магнитных полевых геометрий. Он говорит, что перпендикулярное магнитное поле создает более сильную турбулентность, которая в некоторых регионах может подавлять амбиполярную диффузию.В магните, с другой стороны, спины электронов имеют преимущественное направление, что и создает магнитное поле . Я могу постоянно изменять магнитное поле в электромагните, просто заставляя ток колебаться туда-сюда.Однако сильные градиенты магнитного поля ухудшают спектроскопические свойства (анти)атомов. На обеих фотографиях мертвые люди, но магнитное поле
, исходящее от их беспокойного сопоставления, не может быть более живым.Газ-вытеснитель, обычно ксенон, ионизируется электронами, захваченными в магнитном поле . Рассмотрим магнитное поле постоянно движущейся частицы. Магнитное поле Земли создается движением жидкого железа в ядре планеты. Магнитное поле линии ничего не делают, это просто математические конструкции, помогающие людям визуализировать поле.Вы утверждаете, что это поток электрической энергии, создающий магнитное поле в магните. Обычно частицы любят путешествовать по одним и тем же линиям магнитного поля , подобно рыбе, плывущей по течению ручья.Это соответствует магнитной напряженности поля сильного постоянного магнита. Маловероятно, что Солнце должно создавать супервспышку, так как его магнитное поле слишком слабое.

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.com

  • магнитное поле силовые линии, окружающие постоянный магнит или движущуюся заряженную частицу

  • магнитная головка электромагнит (как на магнитофоне), который преобразует электрические колебания в магнитные колебания, которые могут быть сохранены на поверхности и впоследствии извлечены

  • магнитное притяжение для железа

  • магнитный полюс любая из двух точек, где силовые линии магнитного поля Земли вертикальны

  • магнитная стрелка тонкий магнит, подвешенный в магнитном компасе на креплении с малым трением; используется для указания направления магнитного полюса Земли

  • магнитный диполь диполь с противоположными магнитными полюсами

  • магнитная бутылка контейнер, состоящий из магнитных полей любой конфигурации, используемый для удержания плазмы во время управляемых термоядерных реакций

  • магнитный поток мера силы магнитного поля на заданной площади

  • магнитным путем с использованием магнетизма

  • амниотическая жидкость серозная жидкость, в которой находится эмбрион внутри амниона

  • солнечное магнитное поле магнитное поле солнца

  • генетический дефект болезнь или расстройство, передающееся по наследству

  • посадочная площадка место, где самолеты взлетают и садятся

  • магнитный пирит коричневатый сульфид железа (FeS), обладающий слабыми магнитными свойствами

  • магнитная полоса короткая полоска магнитной ленты, прикрепленная к кредитной или дебетовой карте; он содержит данные, которые сообщат считывающему устройству, кто вы, какой у вас номер счета и т. д.

  • минное поле район, в котором установлены мины взрывчатого вещества

  • магнитный диск (информатика) запоминающее устройство, состоящее из плоского диска, покрытого магнитным покрытием, на котором хранится информация

  • магнитный носитель любой носитель данных, в котором для представления хранимых битов или байтов информации используются различные схемы намагничивания

  • 5.2 Магнитные поля и силовые линии магнитного поля

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

    Дайте определение магнитному полю и опишите линии магнитного поля различных магнитных полей

    Говорят, что в детстве Эйнштейн был очарован компасом, возможно, размышляя о том, как стрелка чувствует силу без прямого физического контакта. Его способность глубоко и ясно размышлять о действиях на расстоянии, особенно о гравитационных, электрических и магнитных силах, позже позволила ему создать свою революционную теорию относительности. Поскольку магнитные силы действуют на расстоянии, мы определяем магнитное поле как представление магнитных сил. Графическое изображение силовых линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рис. 5.7, направление силовых линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса.Магнитное поле традиционно называют B -полем.

    Рис. 5.7 Линии магнитного поля имеют направление, которое указывает небольшой компас, размещенный в определенном месте. (a) Если для картографирования магнитного поля вокруг стержневого магнита используются небольшие компасы, они будут указывать в указанном направлении: от северного полюса магнита к южному полюсу магнита. (Вспомните, что северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным полюсом с точки зрения определения полюсов стержневого магнита. ) (b) Соединение стрелок дает непрерывные силовые линии магнитного поля. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. в) Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, то было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые петли.

    Небольшие компасы, используемые для проверки магнитного поля, не будут мешать ему. Это аналогично тому, как мы тестировали электрические поля с небольшим пробным зарядом. В обоих случаях поля представляют только создающий их объект, а не тестирующий их зонд.На рис. 5.8 показано, как выглядит магнитное поле для контура с током и длинного прямого провода, что можно было бы изучить с помощью небольшого компаса. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в своем местоположении, а его северный полюс будет указывать в направлении B . Обратите внимание на символы, используемые для поля ввода и вывода из бумаги.

    Рис. 5.8 Для отображения полей, показанных здесь, можно использовать небольшой компас. (а) Магнитное поле круглой петли с током подобно магнитному полю стержневого магнита.(b) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими круглые петли. (c) Когда проволока находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание, что символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвост стрелы), и поля, указывающего наружу (например, кончик стрелки).

    Установление связей: концепция поля

    Поле — это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут действовать на другой объект на расстоянии без видимой физической связи.Поле представляет объект, его генерирующий. Гравитационные поля отображают гравитационные силы, электрические поля отображают электрические силы, а магнитные поля отображают магнитные силы.

    Обширные исследования магнитных полей выявили ряд жестких правил. Мы используем силовые линии магнитного поля для представления поля (линии — это изобразительный инструмент, а не физическая сущность сама по себе). Свойства силовых линий магнитного поля можно обобщить следующими правилами:

    1. Направление магнитного поля касается силовой линии в любой точке пространства.Маленький компас укажет направление линии поля.
    2. Сила поля пропорциональна близости линий. Она точно пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (называемой поверхностной плотностью).
    3. Линии магнитного поля никогда не пересекаются, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
    4. Линии магнитного поля непрерывны, образуя замкнутые петли без начала и конца. Они идут от северного полюса к южному полюсу.

    Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от силовых линий электрического поля, которые начинаются и заканчиваются на положительных и отрицательных зарядах. Если бы существовали магнитные монополи, то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.

    Эпизод 411: Описание магнитных полей

    Магнитное поле

    Электричество и магнетизм

    Эпизод 411: Описание магнитных полей

    Урок для 16-19

    • Время активности 110 минут
    • Уровень Передовой

    Поле вокруг постоянного магнита должно быть знакомо вашим ученикам.На практике, когда нам нужно контролируемое поле, мы используем электромагниты. В этом выпуске студенты узнают об этих полях и факторах, определяющих их силу и направление.

    Краткое содержание урока

    • Демонстрация и обсуждение: Поле вокруг постоянного магнита (20 минут)
    • Студенческий эксперимент: Полевой график (20 минут)
    • Вопросы для учащихся: повторение вопросов о магнитных полях (20 минут)
    • Студенческие эксперименты: измерение плотности потока (30 минут)
    • Обсуждение: Математические формулы (10 минут)
    • Вопросы учащихся: Расчет плотности потока (10 минут)
    Обсуждение и демонстрации: Поле вокруг постоянного магнита

    Ваша спецификация может потребовать изучения магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, но даже если это не так, такая работа представляет собой хорошее введение в магнитные поля.

    Использование двух постоянных магнитов напомнит учащимся, что вокруг каждого магнита существует магнитное поле. (Это можно быстро сделать с помощью OHP или предоставив учащимся возможность поэкспериментировать с парой магнитов.)

    Как и другие поля, магнитное поле — это способ описания области пространства, в которой другие магниты будут испытывать силу. Его можно представить линиями поля, которые показывают как размер, так и направление силы.

    Учитель: Как представлена ​​напряженность поля?

    Ученик: Расстоянием между строками.

    Учитель: Как показано его направление?

    Ученик: Стрелками, указывающими направление, которое указывает компас или свободный северный полюс движется.

    Учитель: Можем ли мы найти блок или бесплатно полюс?

    Ученик: №

    Обсуждение того, почему не будет введено/напомнено учащимся о магнитных доменах.

    Если нет единичного полюса , то в любом определении магнитного поля невозможно просто расширить идею единичного заряда/массы, обнаруженную в электрическом и гравитационном полях.

    Как мы можем обнаружить магнитные поля? Это дает возможность делать полевые чертежи железными опилками или циркулем. Возможно, существует компьютерная программа для дальнейшего расширения этого.

    Если этого требует ваша спецификация, самое время определить нейтральные точки как места, в которых два или более поля сокращаются.

    Железные опилки и подковообразный магнит (Advanced Physics)

    Студенческий эксперимент: Полевой график

    Изучив магнитные поля для постоянных магнитов, вы можете быстро перейти к пересмотру основных моделей магнитного поля, вызванного электрическим током в длинном прямом проводе, маленькой плоской катушке и соленоиде.Опять же, эта версия является напоминанием об идеях и демонстрациях до 16.

    Учащиеся могут посмотреть на некоторые образцы поля. Если вы используете рабочий лист, вам придется объяснить, что поток — это новый термин, который на данный момент просто используется как другое слово для описания поля. Его значение станет намного яснее довольно быстро, и, вероятно, это смутило бы студентов, если бы на этом этапе использовался более формальный подход. Работа полезна тем, что в ней представлены переменные поля переменного тока и показано, как можно использовать поисковую катушку для их исследования.

    . Эпизод 411-1: Формы магнитного поля, видимые как структуры потока (Word, 174 КБ)

    Для некоторых спецификаций это послужит хорошим пересмотром основных идей до-16, использовавшихся для описания магнитных полей, и можно будет быстро перейти к идее плотности потока и силы, действующей на проводник.

    Вопросы для учащихся: повторение вопросов по магнитным полям

    Идеи, изложенные выше, можно усилить упражнением, основанным на использовании магнитов в автоматической защите поездов.В одном разделе предлагается, чтобы учащиеся проверили , но это можно превратить в письменное упражнение, прежде чем пытаться ответить на пару вопросов.

    Эпизод 411-2: Освежить в памяти магнетизм (Word, 43 КБ)

    Еще несколько вопросов, повторяющих основные представления о магнитных полях.

    Эпизод 411-3: Напоминания о магнетизме (Word, 39 КБ)

    Студенческие эксперименты: измерение плотности потока

    Некоторые спецификации требуют более подробного изучения магнитных полей, вызванных токами.

    Ваши ученики должны уметь измерять поля с помощью длинного прямого провода (иногда это трудный эксперимент для получения хороших результатов), небольшой плоской катушки и соленоида. Есть много возможных подходов, и выбор аппарата будет зависеть от того, что у вас есть. Полезен калиброванный датчик Холла, но характер взаимосвязей можно определить с помощью переменного тока и поисковой катушки. (Если вы используете калиброванный зонд, вам нужно будет объяснить, что единицей измерения плотности поля/потока является тесла (Тл), и что это будет определено очень скоро.)

    Какой бы метод измерения потока ни был доступен, вам нужно только поставить перед учащимися задачу установить, как плотность потока зависит от протекающего тока и расстояния (радиальное расстояние от длинного провода, и вдоль оси плоской катушки или соленоида).

    Эпизод 411-4: Поля вблизи электрических токов (Word, 198 КБ)

    Обсуждение: Математические формулы

    Для длинного прямого провода с током учащиеся, вероятно, обнаружат, что поле пропорционально току, но соотношение 1r для расстояния не всегда легко подтвердить.

    Предложите им уравнение

    B  = μ 0 I 2 π r

    где μ 0  = 4 π  ×  10 -7   Н/Д -2 — константа, известная как проницаемость свободного пространства, и спросите, совместимы ли с ней их результаты.

    Для соленоида учащиеся должны уметь проверять зависимость поля как от тока, так и от количества витков на единицу длины.

    Отсюда

    B  = N I μ 0 L

    Математическая формула поля для маленькой плоской катушки не требуется.

    Для катушки, намотанной вокруг железного поля, дается B  = N I μ L , где μ зависит от типа железа или другого материала магнитного сердечника.

    Вопросы учащихся: Расчет плотности потока

    Эпизод 411-5: Поток и плотность потока (Word, 96 КБ)

    Магнитная энергия | Магнит-Лексикон / Глоссарий

    Каждое магнитное поле содержит энергию, также называемую магнитной энергией.Она является константой в физике. Поскольку магнитное поле создается электрическими токами, магнитная энергия представляет собой форму энергии движущихся носителей заряда (электронов). Чтобы понять, откуда берется эта энергия, стоит взглянуть на то, как работает магнитное поле.

    Как создается магнитное поле?

    Магнетизм описывается магнитными полями. Они вызваны магнитными материалами (например, постоянными магнитами), электрическими токами (например, катушками с током) или временными изменениями электрического поля.Линии магнитного поля показывают магнитный поток. Как и в случае с магнитным полем Земли, магниты (например, стержневые магниты) имеют северный и южный полюса, причем первый всегда ориентирован в направлении арктического магнитного полюса. Поскольку для создания магнитного поля совершается работа, у поля есть энергия в хранилище магнитной энергии.

    В зависимости от материала количество магнитной энергии может быть разным. Гистерезис описывает эту связь. Опять же, эти эффекты описываются уравнениями Максвелла, которые показывают, почему носители электрического заряда генерируют магнитные поля.

    Как можно рассчитать магнитную энергию?

    Для описания энергии магнитного поля (катушки) можно составить формулу для магнитной энергии. Единицей плотности магнитной энергии в любой точке магнитного поля в вакууме является (полная энергия: Е) необходимы следующие единицы и размеры:

    • (напряженность магнитного поля, система СГС: единица Эрстеда)
    • (плотность магнитного потока в точке , единица Тесла)
    • L (индуктивность магнитной энергии катушки, ед. Генри)
    • I (сила тока, единица ампер)
    В результате получается:
    соответственно.для полной энергии:

    Правило таково: чем выше магнитная энергия, тем больше магнитные силы.

    Применение магнитной энергии

    Когда кусок железа приближается к магниту, в воздушном пространстве между ними создается энергия, превышающая энергию магнитного объекта. В зависимости от проницаемости железа доля этой энергии уменьшается. Но когда магнит и железо касаются друг друга, энергия поля полностью исчезает в воздушном пространстве.

    Магнит должен совершить некоторую работу по надеванию, но он снижает собственную магнитную энергию.Интересно то, что магнитное поле магнита не разрушается, а перемещается каждый раз, когда снова приходится прикладывать внешнюю силу, чтобы отделить железо от магнита. Тогда магнитная энергия во сне о беге также снова возрастает.

    Классическим примером использования магнитной энергии является генератор. Проще говоря, магнит внутри катушки постоянно вращается по кругу, а магнитное поле совершает работу. Вот сила Лоренца, действующая на движущиеся электрические заряды в магнитном поле.В результате может генерироваться ток и индуцироваться напряжение при изменении магнитного поля.


    K&J Magnetics — Глоссарий

    Глоссарий магнитной терминологии

    Воздушный зазор — «Внешнее» расстояние от одного полюса магнита до другого через немагнитный материал (обычно воздух).

    Анизотропный — Анизотропный материал имеет разные свойства в разных направлениях. Например, древесина с текстурой прочнее в каком-то одном направлении, чем в другом.Как и дерево, неодимовые магниты также анизотропны. Еще до намагничивания неодимовый магнит имеет «предпочтительное» направление намагничивания. См. нашу статью «Все о направлении намагничивания» для получения дополнительной информации.

    Неодимовые магниты изготавливаются с предпочтительным направлением намагниченности, которое нельзя изменить. Эти материалы либо изготавливаются под воздействием сильных магнитных полей, либо прессуются особым образом и могут намагничиваться только по предпочтительной оси. Магниты из спеченного неодима (железо-бор) и самария-кобальта анизотропны.

    Кривая B/H — Результат построения графика зависимости значения магнитного поля (H), которое прикладывается, от полученной результирующей плотности потока (B). Эта кривая описывает свойства любого магнитного материала. Графическое объяснение можно найти здесь. BH max (Максимальное энергетическое произведение) — Максимальное энергетическое произведение в точке на кривой B/H, которая имеет наибольшую силу, выраженное в MGOe (мегагаусс-эрстед). При описании класса неодимового магнита это число обычно называют числом «N», как в магнитах класса N52.

    На рисунке справа это область внутри прямоугольника под кривой.

    Br max (остаточная индукция) — Плотность потока». Магнитная индукция, остающаяся в насыщенном магнитном материале после магнитное поле исчезло. Это точка, в которой петля гистерезиса пересекает ось B при нулевой силе намагничивания и представляет максимальный выходной поток от данного материала магнита. По определению, эта точка возникает при нулевом воздушном зазоре и поэтому не может наблюдаться при практическом использовании магнитных материалов.

    К.Г.С. — Аббревиатура системы измерения «Сантиметр, Грамм, Секунда».

    Коэрцитивная сила (Hc) — Размагничивающая сила, измеренная в Эрстедах, необходимая для уменьшения наблюдаемой индукции B до нуля после того, как магнит был предварительно доведен до насыщения. Кривая размагничивания — Второй квадрант петли гистерезиса, обычно описывающий поведение магнитных характеристик при фактическом использовании. Также известна как кривая B-H.Найдите эти кривые для некоторых из наших самых популярных марок магнитов на нашей странице Кривые BH.

    Сила размагничивания — Сила намагничивания, обычно направленная в направлении, противоположном силе, используемой для его намагничивания в первую очередь. Удар, вибрация и температура также могут быть размагничивающими силами.

    Размеры — Физический размер магнита, включая любое покрытие или покрытие. Размерный допуск — Допустимый диапазон номинальных размеров готового магнита.Целью допуска является указание допустимой свободы действий для производственных отклонений. (Магнитный) Дипольный момент (м) — величина, описывающая крутящий момент, который будет испытывать данный магнит во внешнем магнитном поле.

    Некоторые люди (например, физики) используют модель магнитного диполя для моделирования или математического моделирования магнита или группы магнитов. Математически это проще, чем рассматривать сложности странных форм магнитов. Это не идеально теоретически. Его использование не всегда будет соответствовать измеренной напряженности поля вблизи неодимового магнита.Он отлично работает для сферы, но не подходит для других форм, таких как диски или блоки. Это отличное приближение, когда вы измеряете далеко от магнита, но не так хорошо вблизи, особенно у краев магнита.

    Рассчитайте дипольный момент по формуле m = дипольный момент в А·м 2 = Br x V / µ o , где:

    • Br в Тесла.
    • V – объем магнита, выраженный в кубических метрах.
    • μ o — проницаемость вакуума, или 4 π x 10 -7 Н/Д 2 .
    Электромагнит — Магнит, состоящий из соленоида с железным сердечником, который имеет магнитное поле только во время прохождения тока через соленоид. Узнайте больше в нашей статье об электромагнитах.

    Ферромагнитный материал — Материал, который является либо источником магнитного потока, либо проводником магнитного потока.Большинство ферромагнитных материалов имеют некоторый компонент железа, никеля или кобальта.

    Гаусс — Единица магнитной индукции, Б. Линии магнитного потока на квадратный сантиметр в системе C.G.S. система измерения. Эквивалентно линиям на квадратный дюйм в английской системе и веберам на квадратный метр или тесла в системе SI. 10 000 гаусс равняется 1 тесла.

    Гауссометр — Прибор, используемый для измерения мгновенного значения магнитной индукции В, обычно измеряемой в Гауссах (C.Г.С.). Также называется магнитометром постоянного тока.

    Гилберт — Единица магнитодвижущей силы Ф в СГС. система.

    Петля гистерезиса — График зависимости силы намагничивания от результирующей намагниченности (также называемой кривой B/H) материала по мере его последовательного намагничивания до насыщения, размагничивания, намагничивания в противоположном направлении и, наконец, повторного намагничивания. При продолжении рециклов этот график будет представлять собой замкнутую петлю, полностью описывающую характеристики магнитного материала.Размер и форма этой «петли» важны как для твердых, так и для мягких материалов.

    У мягких материалов, которые обычно используются в цепях переменного тока, площадь внутри этой «петли» должна быть как можно тоньше (это мера потерь энергии). Но с твердыми материалами чем «толще» петля, тем сильнее будет магнит.

    Первый квадрант петли (то есть +X и +Y) называется кривой намагничивания. Это представляет интерес, поскольку показывает, какую силу намагничивания необходимо приложить, чтобы насытить магнит.Второй квадрант (-X и +Y) называется кривой размагничивания.

    Здесь можно найти графическое объяснение.

    Индукция, (B) — Магнитный поток на единицу площади сечения, перпендикулярного направлению потока. Измеряется в Гауссах, в системе СГС. система единиц.

    Внутренняя коэрцитивная сила (H ci ) — Указывает сопротивление материалов размагничиванию. Она равна размагничивающей силе, которая уменьшает внутреннюю индукцию Bi в материале до нуля после намагничивания до насыщения; измеряется в эрстедах.

    Необратимые потери — Частичное размагничивание магнита, вызванное воздействием высоких или низких температур, внешних полей, ударов, вибрации или других факторов. Эти потери восстанавливается только повторным намагничиванием. Магниты можно стабилизировать от необратимых потерь путем частичного размагничивания, вызванного температурными циклами или внешними магнитными полями.

    Изотропный материал — Материал, который может намагничиваться вдоль любой оси или направления (магнетически неориентированный материал).Противоположность анизотропному магниту.

    Хранитель — Кусок мягкого железа, временно добавляемый между полюсами магнитной цепи для защиты от размагничивающих воздействий. Также называется шунтом. Хранители вообще не нужны для неодимовых и других современных магнитов. Они чаще используются со старыми подковообразными магнитами Alnico.

    Килогаусс — Один килогаусс = 1000 Гаусс = Максвелл на квадратный сантиметр.

    Магнит — Магнит представляет собой предмет, сделанный из определенных материалов, которые создают магнитное поле.Каждый магнит имеет по крайней мере один северный полюс и один южный полюс. По соглашению мы говорим, что силовые линии магнитного поля выходят из северного конца магнита и входят в южный конец магнита. Это пример магнитного диполя («ди» означает два, то есть два полюса).

    Если вы возьмете стержневой магнит и разделите его на две части, каждая часть снова будет иметь северный полюс и южный полюс. Если взять одну из этих частей и разбить ее на две части, каждая из меньших частей будет иметь Северный полюс и Южный полюс. Какими бы маленькими ни стали кусочки магнита, у каждого кусочка будет северный полюс и южный полюс.Было показано, что невозможно получить один Северный полюс или один Южный полюс, который является монополем («моно» означает один или один, таким образом, один полюс).

    Магнитная цепь — Состоит из всех элементов, включая воздушные зазоры и немагнитные материалы, по которым распространяется магнитный поток от магнита, начиная с северного полюса магнита и заканчивая южным полюсом.

    Магнитное поле (B) — Когда указано на нашем сайте, поверхностное поле или магнитное поле относится к напряженности в Гауссе.Для аксиально намагниченных дисков и цилиндров указывается на поверхности магнита, вдоль центральной оси намагничивания. Для блоков указывается на поверхности магнита, а также по центральной оси намагничивания. Для колец вы можете увидеть два значения. B y,center определяет вертикальную составляющую магнитного поля в воздухе в центре кольца. B y,кольцо определяет вертикальную составляющую магнитного поля на поверхности магнита посередине между внутренним и внешним диаметрами.Некоторые изображения магнитных полей можно найти здесь.

    Напряженность магнитного поля (Н) — Сила намагничивания или размагничивания — это мера векторной магнитной величины, которая определяет способность электрического тока или магнитного тела индуцировать магнитное поле в данной точке; измеряется в эрстедах.

    Магнитный поток — Надуманная, но поддающаяся измерению концепция, разработанная в попытке описать «поток» магнитного поля.Когда магнитная индукция B распределена равномерно и перпендикулярна площади A, поток Φ = BA.

    Плотность магнитного потока — Линии магнитного потока на единицу площади, обычно измеряемые в Гаусс (СГС). Одна линия потока на квадратный сантиметр равна одному Максвеллу.

    Магнитная индукция (B) — Магнитное поле, создаваемое напряженностью поля H в данной точке. Это векторная сумма в каждой точке внутри вещества напряженности магнитного поля и результирующей собственной индукции.Магнитная индукция — это поток на единицу площади, перпендикулярный направлению магнитного пути.

    Магнитная силовая линия — Воображаемая линия в магнитном поле, которая в каждой точке имеет направление магнитного потока в этой точке.

    Магнитный полюс — Область, где сосредоточены линии магнитного поля.

    Магнитодвижущая сила (Ф или ммс) — Разность магнитных потенциалов между любыми двумя точками. По аналогии с напряжением в электрических цепях.То, что имеет тенденцию создавать магнитное поле. Обычно производится током, протекающим через катушку провода. Измерено в Гилбертов (CGS) или ампер-оборотов (SI).

    Марка материала — Неодимовые (NdFeB) магниты классифицируются по магнитному материалу, из которого они изготовлены. Вообще говоря, чем выше класс материала, тем сильнее магнит. Мы обнаруживаем, что сила притяжения магнита напрямую связана с числом «N». В настоящее время класс неодимовых магнитов варьируется от N35 до N52.Теоретический предел для неодимовых магнитов — класс N64, хотя в настоящее время невозможно производить магниты такой силы. Класс большинства наших стандартных магнитов — N42, потому что мы считаем, что N42 обеспечивает оптимальный баланс между прочностью и стоимостью. У нас также есть широкий ассортимент размеров класса N52 для клиентов, которым нужны самые сильные постоянные магниты.

    Максимальное энергетическое произведение (BH max ) — Напряженность магнитного поля в точке максимального энергетического произведения магнитного материала.Напряженность поля полностью насыщенного магнитного материала, измеренная в мегагауссах Эрстеда, MGOe.

    Максимальная рабочая температура (T max ) — Также известная как максимальная рабочая температура, это температура, при которой магнит может подвергаться постоянному воздействию без значительной нестабильности на большом расстоянии или структурных изменений.

    Максвелл — Единица измерения магнитного потока в системе СГС. электромагнитная система. Один Максвелл — это одна линия магнитного потока.

    Кривая намагничивания — Часть первого квадранта петли гистерезиса (B/H) Кривая для магнитного материала.

    Намагничивающая сила (Гн) — Магнитодвижущая сила на единицу длины магнита, измеряемая в эрстедах (СГС) или ампер-витках на метр (СИ). Максвелл — C.G.S. единица полного магнитного потока, измеряемая в силовых линиях на квадратный сантиметр.

    MGOe — Мега (млн) Гаусс Эрстед. Единица измерения, обычно используемая для определения максимального энергетического продукта для данного материала. См. Максимальный энергетический продукт.

    Северный полюс — Северный полюс магнита притягивается к северному магнитному полюсу Земли.Этот полюс, ищущий север, обозначен буквой N. Согласно принятому соглашению, линии потока проходят от северного полюса к южному полюсу.

    Эрстед (Oe) — C.G.S. единица силы намагничивания. Эквивалент английской системы — ампер-обороты на дюйм (1 эрстед равен 79,58 А/м). Единицей СИ является ампер-обороты на метр.

    Ориентация — Используется для описания направления намагничивания материала. Направление ориентации — направление, в котором следует намагничивать анизотропный магнит для достижения оптимальных магнитных свойств.

    Парамагнитные материалы — Материалы, не притягивающиеся к магнитным полям (дерево, пластмасса, алюминий и т.д.). Материал, имеющий проницаемость чуть больше 1.

    Постоянный магнит — Магнит, который сохраняет свой магнетизм после удаления из магнитного поля. Постоянный магнит «всегда включен». Неодимовые магниты являются постоянными магнитами.

    Проницаемость (P) — Мера относительной легкости, с которой поток проходит через данный материал или пространство.Он рассчитывается путем деления магнитного потока на магнитодвижущую силу. Постоянство есть обратная сторона нежелания.

    Коэффициент магнитной проводимости (P c ) — Также называется линией нагрузки, B/H или «рабочим наклоном» магнита. Это линия на кривой размагничивания, на которой работает данный магнит. Значение зависит как от формы магнита, так и от окружающей среды (некоторые сказали бы, как он используется в цепи). С практической точки зрения, это число, которое определяет, насколько трудно силовым линиям пройти от северного полюса к южному полюсу магнита.У высокого цилиндрического магнита будет высокое значение Pc, а у короткого тонкого диска — низкое значение Pc.

    Наш онлайн-калькулятор тягового усилия может рассчитать Pc для обычных форм. Он предполагает один магнит в свободном пространстве. Другие близлежащие магниты или ферромагнитные материалы могут изменить ситуацию.

    Проницаемость (мк) — Отношение магнитной индукции материала к силе намагничивания, производящей его (В/Н). Это мера того, насколько материал становится намагниченным в присутствии магнитного поля.

    Магнитная проницаемость вакуума (µ o ) равна 4π×10 -7 Н/Д 2 .

    Полюс — Область, где сосредоточены линии магнитного потока.

    Гальваническое покрытие/покрытие — Большинство неодимовых магнитов имеют гальваническое покрытие или покрытие в порядке для защиты материала магнита от коррозии. Неодимовые магниты есть в основном состоит из неодима, железа и бора. Железо в магните будет ржавчины, если он не изолирован от окружающей среды каким-либо покрытием или покрытие.Большинство неодимовых магнитов, которые мы продаем, имеют тройное покрытие. никель-медь-никель, но некоторые покрыты золотом, серебром или черным никелем, а другие покрыты эпоксидной смолой, пластиком или резиной.

    Полярность — Характеристика определенного полюса в определенном месте постоянного магнита. Отличает Север от Южного полюса.

    Тянущее усилие — Сила, необходимая для отрыва магнита от плоской стальной пластины с помощью силы, перпендикулярной поверхности.Предел удерживающей силы магнита. Указанное усилие натяжения является фактическими данными, полученными в ходе испытаний на нашем современном испытательном стенде. Полная таблица силы тяги для всех наших стандартных магнитов доступна здесь: Таблица силы тяги.

    Мы тестируем два разных значения тягового усилия, используя две разные установки. Подробнее об этих двух силах тяги читайте здесь.

    Редкоземельный металл — Обычно используется для описания высокоэнергетического магнитного материала, такого как NdFeB (неодим-железо-бор) и SmCo (самарий-кобальт).

    Относительная проницаемость — Отношение проницаемости материала к проницаемости вакуума. В С.Г.С. системы проницаемость равна 1 в вакууме по определению. Проницаемость воздуха также для всех практических целей равна 1 в СГС. система.

    Сопротивление (R)- Мера относительного сопротивления материала прохождению флюса. Он рассчитывается путем деления магнитодвижущей силы на магнитный поток. Нежелание есть обратная сторона стойкости.

    Остаточная намагниченность, (B d ) — Магнитная индукция, которая остается в магнитной цепи после устранения приложенной намагничивающей силы.

    Остаточная плотность потока (Br макс. ) — См. Br макс. . Остаточная индукция (Br max ) — См. Br max .

    Обратный путь — Проводящие элементы в магнитной цепи, обеспечивающие путь с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока.

    Обратимый температурный коэффициент — Мера обратимых изменений потока, вызванных колебаниями температуры.

    Насыщение — Состояние, при котором увеличение силы намагничивания не приводит к дальнейшему увеличению магнитной индукции в магнитном материале.

    Шунт — Кусок мягкого железа, временно добавляемый между полюсами магнитной цепи для защиты от размагничивающих воздействий. Также называется хранителем.Не требуется для неодимовых и других современных магнитов.

    S.I. — Аббревиатура от «Système International». Относится к Международной стандартной системе единиц. Она также известна как система MKS.

    Южный полюс — Южный полюс магнита притягивается к южному полюсу Земли. Этот полюс, ищущий юг, обозначен буквой S. Согласно общепринятому соглашению, линии потока проходят от северного полюса к южному полюсу.

    Стабилизация — Процесс воздействия на магнит или магнитную сборку повышенных температур или внешних магнитных полей для размагничивания до заданного уровня. После этого магнит не будет подвергаться деградации в будущем при воздействии размагничивающего воздействия такого уровня.

    Температурный коэффициент — Коэффициент, используемый для расчета уменьшения магнитного потока, соответствующего повышению рабочей температуры.Потеря магнитного потока восстанавливается при снижении рабочей температуры.

    Тесла — Единица СИ для магнитной индукции (плотности потока).

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.