Визуализатор магнитного поля | НПК «Магниты и системы»

 

Уважаемые клиенты!

Визуализация магнитного поля

Проблемой визуализации магнитного поля в настоящее время занимаются многие научные и исследовательские институты. Прикладное значение этих исследований столь велико, что на них тратятся значительные средства, но и отдача от их практического использования весьма значительна. Достаточно упомянуть магнитную дефектоскопию, без которой было бы невозможно достичь технологических прорывов, которые мы наблюдаем в современном мире.

Средства визуализации используются так же в учебных целях, научных исследованиях, при которых возникает необходимость точно определить наличие и конфигурацию магнитного поля и во многих других процессах. Одним из вариантов использования визуализатора является его применения в антимагнитных пломбах.  

Итак, начнем с описания структуры визуализатора магнитного поля. Что же он из себя представляет?

 

 

Как видно из рисунка визуализатор состоит из трех слоев. Первый верхний слой это прозрачная майларовая пленка, через которую вы можете наблюдать всю картину. Под верхним слоем находится магнитный материал, и замыкает эту тройку не прозрачная черная подложка. Рисунок, конечно же весьма схематичен и нарисован вовсе не в масштабе. Реальная толщина этого пирога составляет несколько десятых миллиметра.

На первый взгляд все просто, но это совсем не так. Надеемся, что с верхним и нижним слоями все более или менее ясно. Тогда приступим к рассмотрению «сердца» этого пирога, а именно строения магнитного материала. Этот материал состоит из матированных капсул магнитной миграции состоящих из смеси нанопорошков цветных и редкоземельных металлов размером примерно 60 нанометров смешанных с определенным пигментом и находящихся в желеобразной среде. В этой среде капсулы могут вполне свободно перемещаться под воздействием внешнего магнитного поля. Размер капсул позволяет говорить о модном ныне течении — нанотехнологии. При производстве не используются токсичные и радиоактивные материалы.

При эксплуатации изделия из него ничего не выделяется. Для человека визуализатор магнитного поля совершенно безопасен.
   

Рассмотрим механизм, при помощи которого мы можем увидеть структуру магнитного поля.

Механизм визуализации весьма прост и основан на отражении или поглощении световых волн за счет чего и создается контраст между светлыми и темными участками. Но почему один и тот же материал может отражать или поглощать свет? Все зависит от взаимного расположения капсул миграции в среде, а в свою очередь их расположение определяется направлением внешнего магнитного поля, приложенного к материалу. Внимательно посмотрите на рисунки ниже. Если частицы в среде расположились горизонтально по отношению к падающему на него свету, то этот свет отражается от их поверхности, и мы наблюдаем на поверхности пленки светло-зеленые участки. Если же частицы расположить так, как показано на втором рисунке, то свет не отражается, а поглощается подложкой и мы увидим темные участки. Вовсе не обязательно чтобы частицы располагались только в горизонтальной или только вертикальной плоскости.

Они могут располагаться совершенно произвольно. На поверхности материала это будет отражаться, как чередование более темных или более светлых полей.

 

 

Теперь, Вам все стало более или менее понятно.

Магнитный индикатор (Flux-Детектор, магнитный детектор, пленка для визуализации магнитного поля) делает магнитное поле видимым. Его можно назвать магнитным дисплеем. Магнитный индикатор окрашивается в темные тона, когда магнитное поле направлено под прямым углом к пленке (вблизи полюсов) и светлеет, когда направление магнитного поля параллельно пленке или его нет. Таким образом, можно будет легко определить намагничивание магнита (аксиальное, диаметральное, вдоль длины и т.п.). Пленка для визуализации магнитного поля будет полезной для

урока физики по теме «магнитное поле». 

Выглядеть это будет так:

1. 1) Магнитопласты (многополюсные)

 

 

1. 2) Магнитный винил

 

 

1. 3) Неодимовые магниты – диски, шары, кольцо (8-ми полюсное), пластина

 

      

 

Можно, конечно, для этого использовать и железный порошок. Порошок насыпать на небольшую поверхность, под поверхностью расположить магнит. Порошок начинает реагировать на магнитное поле, формируется таким образом, что мы видим, как расположены магнитные линии. Выглядеть будет это так:

Если вы внимательно разглядите антимагнитную пломбу, то увидите на магнитном элементе темный рисунок.   Этот рисунок наносится с помощью специального станка для нанесения рисунка. Это уникальное изделие. Так вот, под воздействием специального инструмента в магнитном слое визуализатора создаются области (домены) с различной ориентацией капсул миграции. В одном месте они располагаются горизонтально, в другом вертикально, при этом человек видит на поверхности пленки четкий темно-зеленый рисунок на светло-зеленом фоне.

 

Такое состояние частиц в доменах статично. Частицы не могут самостоятельно поменять свою ориентацию. Для того, чтобы придать им другое положение необходимо воздействовать на них внешним магнитным полем. Вы можете трясти пленку, нагревать ее пока она не начнет плавиться, стучать ею о другие предметы и т.п. Все будет бесполезно. Частицы будут находиться в том положении, в которое их установили. Так что любое утверждение, что рисунок на поверхности сам собой распался несостоятельно. Из всего этого следует, что разрушить рисунок на поверхности можно только воздействием внешнего магнитного поля.

Магнитный индикатор (визуализатор магнитного поля, магнитный детектор) Вы можете приобрести у нас. Он продается листами А4, либо размером 70×70мм.

Возможно, сделать больший размер по Вашим потребностям (размер должен быть кратным 70мм).

Индикатор магнитного поля можно использовать при температуре -15⁰С ….+20⁰С

Срок эксплуатации магнитного детектора — 10 лет.

Приобрести магнитный детектор можно в нашем интернет-магазине магнитов он-лайн, придя в наш офис или позвонив по телефону.

Мы доставим индикатор, куда Вам необходимо. Любыми удобными для Вас способами.

в статье использованы материалы: http://www.aris-rnd.ru/vopros/visual.html

Следите за новостями!

 

Действие магнитного поля на проводники с током. Электрический двигатель 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей |

Данный текст представляет собой неотредактированную версию стенограммы, которая в дальнейшем будет отредактирована.

InternetUrok.ru

 

 

 

Физика. 8 класс

 

Тема: Электромагнитные явления

 

Урок 57. Действие магнитного поля на проводник с током.

Электрический двигатель

 

Ерюткин Е.С., учитель физики высшей категории ГОУ СОШ №1360

 

21.12.2010 г.

 

Действие магнитного поля на проводник с током, электрический двигатель

 

Здравствуйте.

Мы уже говорили на предыдущем уроке о действие магнитного поля, когда обсуждали вопрос, связанный с электромагнитом.

А сегодня нам предстоит поговорить еще об очень важном применении магнитного поля, и эта тема связана с взаимодействием магнитного поля и проводника, по которому протекает ток.

Тема нашего сегодняшнего урока так и звучит: «Взаимодействие магнитного поля с проводником с током».

И вторая часть нашего разговора называется «Электродвигатель».

Вот мы сейчас выясним, как связаны действие магнитного поля с проводником, по которому протекает ток, и электродвигатель.

 

В первую очередь, конечно, хотелось бы напомнить о том, что в 1820 году после знаменитого опыта, открытия магнитного поля датским ученым Эрстедом за исследование магнитного поля взялись многие ученые, и, конечно, первым из них мы можем считать Ампера. И Амперу удалось установить, прежде всего, взаимодействие токов между собой. Именно это взаимодействие протекает за счет магнитного поля, т.

е. не только электрический ток, протекающий по проводнику, взаимодействует с магнитной стрелкой, но и сами электрические токи взаимодействуют друг с другом.

 

Мы говорили, что одно из свойств магнитного поля заключается в том, что магнитное поле действует на проводники тока, то есть на другой электрический ток.

 

Давайте обратимся к опытам Ампера и рассмотрим, что такого там установил Ампер.

В своих опытах Андре Ампер рассматривал следующие ситуации.

Рисунок

Он брал два параллельных проводника и по этим двум проводникам пропускал электрический ток. В первом случае он пропустил эти токи в одном направлении и пронаблюдал, вот здесь пунктиром показано, что эти токи притягиваются друг к другу, т.е. магнитное поле одного тока действует на магнитное поле другого электрического тока, в результате чего наблюдается их притяжение. Если по двум параллельным проводникам пропускался электрический ток в разных направлениях, как на этом рисунке представлено, т. е. в одном направлении и в другом, то в этом случае магнитные поля взаимодействовали таким образом, что проводники отталкивались.

 

На сегодняшний день мы можем сказать, что каждое поле характеризуется своими полюсами: южным и северным. Значит, в первом случае мы наблюдали взаимодействие разноименных полюсов, которые создаются магнитными полями токов, а в другом – одноименными полюсами, тоже создающимися электрическими токами.

 

Самое интересное, что из этого опыта был сделан следующий вывод: раз проводник, по которому протекает электрический ток, взаимодействует с магнитным полем другого проводника, по которому тоже протекает ток, не может ли такой проводник взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита?

 

Был проведен следующий эксперимент, посмотрите, пожалуйста.

Вот здесь на двух легких подводящих проводниках, вот один проводник и второй проводник, был укреплен другой проводник, горизонтально располагающийся. И поместили этот проводник между полюсами дугообразного магнита. Сверху оказался северный полюс магнита, а внизу оказался южный полюс магнита. Когда цепь замкнули, обратите внимание, плюс с этой стороны, минус с этой стороны, ток пошел по проводнику в определенном направлении, то выяснилось, что этот проводник качнулся внутрь этого постоянного магнита. Вот по этой стрелке проводник как бы втягивался внутрь этого магнита. Если же полярность изменяли, т.е. там, где был минус, подключали плюс, а там, где был плюс, подключали минус, то этот проводник наоборот выталкивался из магнитного поля в противоположном направлении. И таким образом, можно было наблюдать движение проводника в магнитном поле.

 

О чем это говорит?

Этот опыт говорит о том, что взаимодействуют проводники тока, по которым протекает электрический ток, с магнитным полем постоянного магнита. Точно так же, как если бы это были два магнита, или точно так же, как это были бы два проводника с токами.

 

К чему это все в итоге привело?

А привело это к следующим, достаточно любопытным исследованиям. Если мы теперь, как мы уже говорили однажды, возьмем катушку, каркас и на каркас намотаем большое количество изолированного провода и поместим эту катушку внутрь магнитного поля, то эта катушка будет там поворачиваться. То есть она будет определенным образом разворачиваться в магнитном поле. Давайте посмотрим на рисунок, чтобы четче понять, как это происходит.

 

Рисунок

Итак, посмотрите, пожалуйста, на следующий рисунок. Здесь между двумя магнитами (посмотрите, пожалуйста: вот это южный магнит, а с другой стороны располагается северный) располагается рамка. По рамке протекает электрический ток вот в таком направлении, в котором мы здесь указали, т.е. подводящие провода, рамка представляет собой каркас, на который намотана проволока, и по проволоке пропускается электрический ток. В результате взаимодействия проводников, по которым протекал ток с магнитным полем постоянных магнитов, которые вот здесь с двух сторон располагаются, мы наблюдаем поворот этой рамки. Рамка развернется на 90°.

Если мы изменим направление электрического тока в такой рамке, то рамка развернется еще на 90°.

Такие исследования привели к тому, что мы можем создать устройство, которое будет обеспечивать непрерывное вращение рамки в магнитном поле. То есть создается магнитное поле постоянным магнитом, внутрь этого магнита мы помещаем рамку, по которой протекает электрический ток, и, изменяя всякий раз направление тока, мы каждый раз будем заставлять рамку поворачиваться.

 

Обращаю ваше внимание на то, что в этом случае мы получаем не что иное, как первый электродвигатель.

То есть, если теперь на вал к этой рамке присоединить, например, колесо, то оно будет вращаться, и мы получаем уже устройство, которое можно ставить на транспорт: трамваи, троллейбусы, электровозы и т.д.

 

Обращаю ваше внимание, что здесь на столе представлен школьный разборный, коллекторный, он так называется, коллекторный электродвигатель постоянного тока. Давайте посмотрим, как он устроен и из каких частей состоит.

 

Итак, посмотрите, пожалуйста, вот здесь представлен один из таких электродвигателей. Посмотрите, пожалуйста, он, в общем-то, состоит из трех частей.

 

Что это за части?

Во-первых, это статор. Статор в переводе с латинского означает “неподвижный”. Это означает, что есть в этом двигателе часть, которая остается неподвижной. Роль статора в данном случае играет магнит, посмотрите, пожалуйста, вот здесь с двух сторон, посмотрите, с одной стороны, с другой стороны располагаются магниты. Замкнуты они на железный сердечник, поэтому магнитное поле в данном случае, как вы уже знаете, достаточно большое.

 

Вторая часть электромагнита называется ротором.

Ротор в переводе с латинского означает “подвижный”. Еще иногда эту часть называют якорем.

 

Что она собой представляет?

Посмотрите, пожалуйста, это видоизмененная рамка, вот она. Намотанная проволока на эту рамку, в определенном порядке она располагается внутри магнитного поля, которое этим магнитом создается. Естественно, ротор может вращаться.

 

И третья часть, это самое, пожалуй, важное.

Как все-таки электрический ток в этой рамке переключать?

Переключается он при помощи коллекторных пластинок. Обратите внимание, вот с этой стороны эти коллекторные пластины находятся.

Вот они, посмотрите, пожалуйста, вот они, медные. Они здесь видны, такого красноватого оттенка. Вот одна пластина и полукольцо, если мы повернем, обратите внимание – вторая пластинка.

И далее к этим пластинам прижаты скользящие контакты. Иногда их называют графитовыми щетками, заменяют графитовыми щетками. У нас это просто контакты, выполненные из меди.

 

Такой электрический двигатель может совершенно спокойно работать, если к этим клеммам подвести электрический ток.

 

Как работает электрический двигатель?

Работа его происходит следующим образом. Когда мы подключаем электрический ток к контактам, естественно, в рамке протекает электрический ток. Этот электрический ток, взаимодействуя с магнитным полем статора, заставляет рамку повернуться. Рамка поворачивается, и вместе с рамкой поворачиваются пластины коллектора. Как только они повернулись на 90°, существует между ними разрез, они разделены, эти коллекторные пластины, они тут же по инерции, проскакивая дальше, соединяются со следующими контактами, тем самым происходит автоматическое переключение контактов и вновь протекает электрический ток в том направлении, в котором нам необходимо. Это приводит к тому, что при вращении такого ротора каждый раз при повороте происходит переключение электрического тока в рамке, и он протекает то в одну сторону, то в другую. При этом ротор этого самого двигателя вращается все время в одну сторону. Если мы поменяем полюса подключения, то и, соответственно, ротор, или якорь этого двигателя начнет вращаться в другую сторону.

 

Такие двигатели, конечно, гораздо больше, мощнее, располагаются, как я уже сказал, и в трамваях, и в троллейбусах, и в метро, очень широко используются. Они достаточно удобны и просты, поэтому получили такое широкое распространение. И самое важное заключается в том, что работают они, как вы видели, без тесного контакта между частями, т.е. трущихся, взаимодействующих частей здесь достаточно немного.

 

В заключение сегодняшнего урока мне бы хотелось сказать, что электродвигатели – это только часть использования действия магнитного поля на проводник с током. В науке очень часто используются еще взаимодействия магнитного поля с движущимися электрическими зарядами, именно таким образом исследуются и открываются новые частицы.

 

Но об этом мы с вами поговорим в старших классах.

А на сегодня до свидания.

6.3 Магнитные поля и силовые линии магнитного поля – Колледж Дугласа, физика 1207

Глава 6 Магнетизм

Резюме

• 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 для представления магнитных сил. Графическое представление линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рисунке 1, направление линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса. Магнитное поле традиционно называют B -полем .

Рисунок 1. 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 собой только объект, создающий их, а не зонд, проверяющий их.) На рис. 2 показано, как выглядит магнитное поле для контура с током и длинный прямой провод, который можно было исследовать с помощью небольшого компаса. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в том месте, где он находится, с северным полюсом, указывающим в направлении 9 градусов. 0020 Б . Обратите внимание на символы, используемые для поля ввода и вывода из бумаги.

Рисунок 2. Небольшие компасы можно использовать для картирования полей, показанных здесь. (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).

Создание связей: концепция поля

Поле — это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут воздействовать 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 могут пересекаться, 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.

• Магнитные поля графически могут быть представлены силовыми линиями магнитного поля, свойства которых следующие:

1. Поле касается линии магнитного поля.
2. Сила поля пропорциональна плотности линий.
3. Линии поля не могут пересекаться.
4. Линии поля представляют собой непрерывные петли.

магнитное поле

представление магнитных сил

Б — поле

другой термин для обозначения магнитного поля

линии магнитного поля

графическое изображение силы и направления магнитного поля

направление силовых линий магнитного поля

направление, которое указывает северный конец стрелки компаса

a Нарисуйте схему линий магнитного поля возле стержневого магнита, расположенного так, чтобы его северный полюс указывал на буксировку.

..

Перейти к

• Упражнение 10А
• Упражнение 10Б

• Глава 1 – Измерения и эксперименты
• Глава 2. Движение в одном измерении
• Глава 3 Законы движения
• Глава 4 Давление в жидкостях и атмосферное давление
• Глава 5. Аптраст в жидкости. Принцип Архимеда и плавучесть.
• Глава 6 Тепло и энергия
• Глава 7 Отражение света
• Глава 8 Распространение звуковых волн
• Глава 9 Текущее электричество
• Глава 10 Магнетизм

Главная > Селина Солюшнс Класс 9 Физика > Глава 10 — Глава 10 Магнетизм > Упражнение 10А > Вопрос 23

Вопрос 23 Упражнение 10A

(a) Нарисуйте схему линий магнитного поля вблизи стержневого магнита, расположенного так, чтобы его северный полюс был направлен на географический север. Укажите положение нейтральных точек, отметив x.

(b) Укажите, представляют ли линии магнитного поля в части (a) однородное магнитное поле или неоднородное магнитное поле

Ответ:

Родственные вопросы

**Что такое магнит**

**Что такое природный магнит? Назовите два ограничения природного магнита**

**Что такое искусственный магнит? Назовите две причины, почему нам нужны искусственные магниты?**

**Как вы проверите, сделан ли данный стержень из железа или меди?****[Подсказка: железный стержень намагничивается…

**Вам предоставляются два одинаковых стержня, один из которых является магнитом, а другой представляет собой стержень из мягкого железа. Как будет…

**Заполните пропуски, чтобы закончить предложения:****(а) Два конца магнита называются _____________…

Фейсбук WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно?

Упражнения

Упражнение 10A

Упражнение 10B

Главы

Глава 1 – Измерения и эксперименты

Глава 2 Движение в одном измерении

Глава 3. Законы движения

Глава 4. Давление в жидкостях и атмосферное давление

Глава 5. Воздушная тяга в жидкостях. Принцип Архимеда и плавучесть

. Глава 6. Теплота и энергия

. Глава 7. Отражение световых волн

.