Характеристики и свойства магнитного пола. Проявления магнитного поля в жизни
Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!
Магнитное поле
Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).
Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!
Магнит
Магнит — тело, обладающее собственным магнитным полем.
У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения «северный» и «южный» даны лишь для удобства (как «плюс» и «минус» в электричестве).
Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий. Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля — силовые линии.
Картина магнитного поля
Характеристики магнитного поля
Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток и магнитная проницаемость
Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ.
Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B. Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл).
Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца.
Здесь q — заряд, v — его скорость в магнитном поле, B
Магнитный поток Ф – физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток — скалярная характеристика магнитного поля.
Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб).
Магнитный поток
Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.
Магнитное поле Земли
Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете — Курская и Бразильская магнитные аномалии.
Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (
Магнитное поле земли
Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов — в среднем скорость растет на 3 километра в год.
Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.
Магнитное поле Земли
За историю Земли происходило несколько
К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля.
Основные характеристики магнитного поля | Электрикам
Графическое изображение магнитного поля
Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми.
Для того что бы определить направление магнитного поля можно воспользоваться магнитной стрелкой, или правилом буравчика.
Основные характеристики магнитного поля
Магнитная индукция B — это векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу со стороны магнитного поля. Измеряется в теслах Тл.
B = Ф/S
магнитная постоянная.
µ — относительная магнитная проницаемость — табличная величина (для вакуума = 1)
Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина числено равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром. Измеряется в веберах Вб.
Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю.
Тогда магнитный поток рассчитывается по формуле:
Φmax = B · S
Магнитный поток через контур равен нулю,если контур располагается параллельно магнитному полю.
Напряженность H – это векторная величина независящая от магнитных свойств среды. Измеряется в ампер на метр А/М.
Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит магнитная проницаемость
Индукция магнитного поля, теория и примеры
Индукция магнитного поля (магнитная индукция, вектор магнитной индукции) () – это одна из основных физических векторных величины, которые характеризуют магнитное поле. Это силовая характеристика данного поля, отображающая действие поля на заряженную частицу в рассматриваемой точке пространства.
Определения индукции магнитного поля
Индукцию магнитного поля можно определить разными способами: понятие вращающего момента рамки с магнитным моментом, используя закон Ампера, силу Лоренца.
1) Модуль вектора индукции магнитного поля в конкретной точке однородного магнитного поля определен максимальным вращающим моментом (), который действует на рамку, обладающую магнитным моментом (), равным единице,, если нормаль к рамке ориентирована перпендикулярно направлению поля:
2) Величина индукции магнитного поля равна пределу отношения силы (dF), с которой действует магнитное поле на элементарный проводник с током, к силе тока (I) умноженной на длину этого проводника (dl), при длине проводника стремящейся к нулю. При этом проводник имеет такое расположение в магнитном поле, что данный предел имеет максимальное значение:
направлен перпендикулярно элементу dl, и направлению силы Ампера. Если смотреть из конца , то вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы Ампера к направлению силы тока в проводнике должно происходить против часовой стрелки.
3) Исходя из определения силы Лоренца (), величину вектора магнитной индукции найдем как:
где q – заряд частицы, движущейся в магнитном поле; v – скорость движения частицы; – угол между направлением скорости частицы и вектором поля. Направления силы Лоренца, векторов скорости и магнитной индукции связаны между собой правилом левой руки. Если левую руку расположить так, что в нее входит , четыре вытянутых пальца направить по то отогнутый на 90o большой палец укажет направление силы, с которой магнитное поле действует на положительно заряженную частицу.
Для однородного изотропного магнетика, заполняющего пространство, вектор магнитной в веществе () и вектор индукции в вакууме(, при одинаковых условиях, связаны формулой:
где – относительная магнитная проницаемость вещества.
Суперпозиция магнитных полей
Для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции: если присутствует магнитных, то индукция результирующего поля равна векторной сумме отдельных индукций:
Примеры решения задач
Аналогии в поведении магнитного поля Земли при падении Тунгусского и Челябинского болидов | Рахматулин
1. Справочник по переменному магнитному полю СССР / Ред. В.И. Афанасьева. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 267 с.
2. Berngardt O.I., Dobrynina A.A., Zherebtsov G.A., Mikhalev A.V., Perevalova N.P., Ratovskii K.G., Rakhmatulin R.A., San’kov V.A., Sorokina A.G., 2013. Geophysical phenomena accompanying the Chelyabinsk meteoroid impact. Doklady Earth Sciences 452 (1), 945–947. https://doi.org/10.1134/S1028334X13090080.
3. Идлис Г.М., Карягина З.В. О кометной природе Тунгусского метеорита // Метеоритика. 1961. Вып. 21. С. 32–43.
4. Иванов К.Г. Геомагнитные явления, наблюдавшиеся на Иркутской магнитной обсерватории вслед за взрывом Тунгусского метеорита // Метеоритика. 1961. Вып. 21. С. 46–48.
5. Иванов К.Г. Геомагнитный эффект Тунгусского падения // Геомагнетизм и аэрономия. 1962. Т. 2. № 1. С. 193–195.
6. Иванов К.Г. Геомагнитный эффект Тунгусского падения // Метеоритика. 1964. Вып. 24. С. 141–151.
7. Кучеров В.И. О взрыве Тунгусского космического тела в атмосфере Земли. М.: МГСУ, 2002. 20 с. Деп. в ВИНИТИ 26.03.2002, № 537 – В2002.
8. Кучеров В.И. О взрыве Тунгусского космического тела в атмосфере Земли // Вестник Московского государственного строительного университета. 2008. № 4. С. 32–47.
9. Кузнецов С.М. Магнитный эффект Тунгусского взрыва // Тунгусский вестник КСЭ. 2002. № 15. С. 25–31.
10. Кузнецов С.М. Тунгусский метеорит. Новосибирск, 2003. 157 c.
11. Levshin A.L., Pisarenko V.F., Pogrebinsky G.A., 1972. On a frequency-time analysis of oscillations. Annales de Geophysique 28 (2), 211–218.
12. Липко Ю.В., Пашинин А.Ю., Рахматулин Р.А., Хахинов В.В. Эффекты в магнитном поле Земли от работы двигателей космического корабля // Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2. № 3. С. 33–40. https://doi.org/10.12737/19634.
13. Обашев С.О. О геомагнитном эффекте Тунгусского метеорита // Метеоритика. 1961. Вып. 21. C. 49–51.
14. Плеханов Г.Ф., Ковалевский А.Ф., Журавлев В.К., Васильев Н.В. О геомагнитном эффекте взрыва Тунгусского метеорита // Известия вузов. Физика. 1960. № 2. C. 236–237.
15. Плеханов Г.Ф., Ковалевский А.Ф., Журавлев В.К., Васильев Н.В. О влиянии взрыва Тунгусского метеорита на геомагнитное поле // Геология и геофизика. 1961. Т. 2. № 6. С. 94–96.
16. Рахматулин Р.А., Липко Ю.В., Хомутов С.Ю., Пашинин А.Ю., Бабаханов И.Ю. О возможной геоэффективности пролета Челябинского метеороида в магнитосфере Земли // Солнечно-земная физика. 2013. Вып. 24. С. 64–69.
17. Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. Ч. 2. 270 с.
18. Васильев Н.В., Журавлев В.К., Журавлева Р.К., Ковалевский А.Ф., Плеханов Г.Ф. Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. М.: Наука, 1965. 258 c.
19. Вознесенский А.В. Падение метеорита 30 июня 1908 г. в верховьях реки Хатанги // Мироведение. 1925. Т. 14. № 1. С. 25–38.
20. Yeomans D., Chodas P., 2013. Additional details on the large fireball event over Russia on Feb. 15, 2013. NASA/JPL Center for Near-Earth Object Studies (1 March 2013). Available from: https://cneos.jpl.nasa.gov/news/fireball_130301.html.
21. Журавлёв В.К. Геомагнитный эффект Тунгусского взрыва и техногенная гипотеза // Тунгусский вестник КСЭ. 1998. № 9. Available from: http://tunguska.tsc.ru/ru/science/tv/9/8/.
Поле магнитное межпланетное. Термины и определения – РТС-тендер
ГОСТ 25645.111-84
Группа Т27
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ОКСТУ 0080
Дата введения 1985-01-01
ИСПОЛНИТЕЛИ
А.А.Боярчук, чл.-кор. АН СССР; Б.М.Владимирский, канд. физ.-мат. наук; Е.В.Горчаков, д-р физ.-мат. наук; В.И.Домрин, канд. физ.-мат. наук; И.П.Иваненко, д-р физ.-мат. наук; Л.М.Коварский, канд. техн. наук; В.А.Котов, канд. физ.-мат. наук; Е.Н.Лесновский, канд. техн. наук; В.В.Мигулин, чл.-кор. АН СССР; Л.И.Мирошниченко, канд. физ.-мат. наук; В.М.Мишин, д-р физ.-мат. наук; Е.А.Пономарев, д-р физ.-мат. наук; И.Я.Ремизов, канд. техн. наук; Л.Н.Степанова; И.Б.Теплов, д-р физ.-мат. наук; М.В.Терновская, канд. физ.-мат. наук; В.В.Шеломенцев, канд. физ.-мат. наук
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 января 1984 г. N 119
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке и технике термины и определения понятий по межпланетному магнитному полю.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, справочной и учебной литературе.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.
В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.
В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их эквивалентов на английском языке. Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма — светлым.
В справочном приложении приведены: чертежи солнечно-эклиптической и солнечно-магнитосферной систем координат, секторной структуры межпланетного магнитного поля, пояснение к термину «Альвеновская волна».
Термин | Определение |
1. Межпланетное магнитное поле ММП Interplanetary magnetic field | По ГОСТ 25645.103-84 |
2. Фоновое фотосферное магнитное поле Background photospheric magnetic field | Крупномасштабное магнитное поле в фотосфере Солнца, получаемое при усреднении неоднородного фотосферного магнитного поля по части солнечного диска, вне активных областей, и имеющее индукцию 10 Тл |
3. Межпланетный токовый слой Interplanetary current sheet | Область межпланетного пространства, в которой плотность электрического тока увеличена по сравнению с другими областями. Примечание. Межпланетный токовый слой соответствует магнитным полям взаимно противоположных направлений и связан с секторной структурой межпланетного магнитного поля |
4. Солнечно-эклиптическая система координат Solar-ecliptic coordinate system | Геоцентрическая прямоугольная система координат с осью , направленной на Солнце, осью , направленной перпендикулярно плоскости эклиптики на Север, и осью , дополняющей правостороннюю систему координат |
5. Солнечно-магнитосферная система координат Solar-magnitospheric coordinate system | Геоцентрическая прямоугольная система координат с осью , направленной на Солнце, осью , лежащей в плоскости, проходящей через ось и ось геомагнитного диполя, и осью , дополняющей правостороннюю систему координат |
6. Открытая силовая линия межпланетного магнитного поля Открытая силовая линия Open line of force | Силовая линия межпланетного магнитного поля, не замыкающаяся в гелиосфере |
7. Замкнутая силовая линия межпланетного магнитного поля Замкнутая силовая линия Closed line of force | Силовая линия межпланетного магнитного поля, замыкающаяся в пределах гелиосферы |
8. Спиральная структура межпланетного магнитного поля Спиральная структура ММП Spiral structure of interplanetary magnetic field | Структура межпланетного магнитного поля, характеризующаяся силовыми линиями в виде спиралей Архимеда, закрученными против вращения Солнца |
9. Секторная структура межпланетного магнитного поля Секторная структура ММП Sector structure of interplanetary magnetic field | Структура межпланетного магнитного поля в экваториальной плоскости Солнца, характеризующаяся чередованием спиральных секторов, в каждом из которых радиальная составляющая межпланетного магнитного поля направлена либо к Солнцу, либо от него |
10. Радиальная составляющая межпланетного магнитного поля Radial component of interplanetary magnetic field | Проекция вектора межпланетного магнитного поля на ось солнечно-эклиптической (солнечно-магнитосферной) системы координат |
11. Азимутальная составляющая межпланетного магнитного поля Azimuthal component of interplanetary magnetic field | Проекция вектора межпланетного магнитного поля на ось солнечно-эклиптической (солнечно-магнитосферной) системы координат |
12. -составляющая межпланетного магнитного поля Z-component of interplanetary magnetic field | Проекция вектора межпланетного магнитного поля на ось солнечно-эклиптической (солнечно-магнитосферной) системы координат. Примечание. Различают северное и южное направление -составляющей межпланетного магнитного поля |
13. Радиальная зависимость межпланетного магнитного поля Radial dependence of interplanetary magnetic field | Зависимость межпланетного магнитного поля от гелиоцентрического расстояния |
14. Азимутальная зависимость межпланетного магнитного поля Azimuthal dependence of interplanetary magnetic field | Зависимость межпланетного магнитного поля от угла, отсчитываемого от направления Солнце-Земля в плоскости эклиптики |
15. Гелиоширотная зависимость межпланетного магнитного поля Heliolatitude dependence of interplanetary magnetic field | — |
16. Магнитогидродинамическая волна МГД волна Hydromagnetic wave | Квазипериодическое возмущение в плазме солнечного ветра и межпланетном магнитном поле с частотой, меньшей гироскопической частоты ионов |
17. Альвеновская волна wave | Магнитогидродинамическая волна, характеризующаяся изменениями магнитного поля и скорости солнечного ветра при его неизменной плотности |
18. Разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля Разрыв Discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | Резкое изменение параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, интерпретируемое как один из типов магнитогидродинамических разрывов |
19. Контактный разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля Контактный разрыв Contact discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | Разрыв, характеризующийся изменением плотности и температуры солнечного ветра при постоянстве остальных его параметров и параметров межпланетного магнитного поля. Примечание. Поток вещества через контактный разрыв равен нулю |
20. Тангенциальный разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля Тангенциальный разрыв Tangential discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | Разрыв, характеризующийся изменением плотности солнечного ветра и тангенциальных компонентов скорости солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Примечания: 1. Поток вещества через тангенциальный разрыв равен нулю. 2. Нормальный компонент поля отсутствует |
21. Вращательный разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля Вращательный разрыв Rotational discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | Разрыв, характеризующийся поворотом вектора межпланетного магнитного поля, резким изменением тангенциального компонента скорости солнечного ветра и постоянством его плотности и давления. Примечание. Поток вещества через вращательный разрыв отличен от нуля |
22. Межпланетная ударная волна Interplanetary shock (wave) | Область межпланетного пространства, в которой происходит резкое изменение всех параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Примечание. Поток вещества через межпланетную ударную волну отличен от нуля |
23. Модель Паркера межпланетного магнитного поля Parker’s model of interplanetary magnetic field | Аксиально-симметричная магнитогидродинамическая модель межпланетного магнитного поля с идеальной проводимостью плазмы солнечного ветра, описывающая спиральную структуру межпланетного магнитного поля |
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
Волна альвеновская | 17 |
Волна магнитогидродинамическая | 16 |
Волна ударная межпланетная | 22 |
Зависимость межпланетного магнитного поля азимутальная | 14 |
Зависимость межпланетного магнитного поля гелиоширотная | 15 |
Зависимость межпланетного магнитного поля радиальная | 13 |
Линия силовая замкнутая | 7 |
Линия силовая межпланетного магнитного поля замкнутая | 7 |
Линия силовая межпланетного магнитного поля открытая | 6 |
Линия силовая открытая | 6 |
МГД волна | 16 |
ММП | 1 |
Модель Паркера межпланетного магнитного поля | 23 |
Поле магнитное межпланетное | 1 |
Поле магнитное фотосферное фоновое | 2 |
Разрыв | 18 |
Разрыв вращательный | 21 |
Разрыв контактный | 19 |
Разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля | 18 |
Разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля вращательный | 21 |
Разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля контактный | 19 |
Разрыв солнечного ветра и межпланетного магнитного поля тангенциальный | 20 |
Разрыв тангенциальный | 20 |
Система координат солнечно-магнитосферная | 5 |
Система координат солнечно-эклиптическая | 4 |
Слой токовый межпланетный | 3 |
Составляющая межпланетного магнитного поля азимутальная | 11 |
Составляющая межпланетного магнитного поля радиальная | 10 |
Структура межпланетного магнитного поля секторная | 9 |
Структура межпланетного магнитного поля спиральная | 8 |
Структура секторная ММП | 9 |
Структура спиральная ММП | 8 |
Z-составляющая межпланетного магнитного поля | 12 |
wave | 17 |
Azimuthal component of interplanetary magnetic field | 11 |
Azimuthal dependence of interplanetary magnetic field | 14 |
Background photospheric magnetic field | 2 |
Glosed line of force | 7 |
Contact discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | 19 |
Discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | 18 |
Heliolatitude dependence of interplanetary magnetic field | 15 |
Hydromagnetic wave | 16 |
Interplanetary current sheet | 3 |
Interplanetary magnetic field | 1 |
Interplanetary shock (wave) | 22 |
Open line of force | 6 |
Parker’s model of interplanetary magnetic field | 23 |
Radial component of interplanetary magnetic field | 10 |
Radial dependence of interplanetary magnetic field | 13 |
Rotational discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | 21 |
Sector structure of interplanetary magnetic field | 9 |
Solar-ecliptic coordinate system | 4 |
Solar-magnetospheric coordinate system | 5 |
Spiral structure of interplanetary magnetic field | 8 |
Tangential discontinuity in solar wind and interplanetary magnetic field | 20 |
Z-coimponent of interplanetary magnetic field | 12 |
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
1. Солнечно-эклиптическая система координат
Черт.1
2. Солнечно-магнитосферная система координат
Черт.2
3. Секторная структура межпланетного магнитного поля
Крупномасштабная структура магнитного поля в плоскости эклиптики имеет вид векторов, в которых поле направлено от Солнца или к нему.
Черт.3
4. Альвеновская волна в магнитогидродинамической теории
Альвеновской волной называют возмущение идеальной магнитогидродинамической среды (т.е. среды без вязкости, теплопроводности и электрического сопротивления, находящейся в магнитном поле), характеризующееся изменением скорости среды и магнитного поля в направлении, перпендикулярном основному магнитному полю. Другие составляющие магнитного поля и скорости среды, а также ее плотность остаются постоянными.
Магнитное поле: определение и создание
Как создаются магнитные поля?
Есть два основных способа создания магнитных полей: обнаружение ферромагнитных материалов и перемещение зарядов.
Ферромагнитные материалы — это железо и кобальт, которые обладают очень сильными магнитными свойствами. Вы можете буквально взять кусок железа, который вы выкопали из земли, и обнаружить, что он действует как стержневой магнит. А стержневые магниты, как и все магниты, создают магнитные поля.Даже если кусок железа не действует как стержневой магнит, все, что вам нужно сделать, это поднести его к большему магниту, и он станет сильнее.
Второй способ создания магнитного поля — перемещение зарядов. Когда заряды движутся, они создают магнитные поля. Например, провод, по которому проходит электричество, будет окружен магнитным полем.
Мы можем использовать эту идею для создания так называемого электромагнита . Электромагнит — это катушка с проводом, через которую проходит электричество.
Магнитное поле, создаваемое спиральной проволокой, выглядит точно так же (и имеет ту же форму), что и электрическое поле стержневого магнита. Но с помощью электромагнита вы можете включать и выключать его, просто щелкнув выключателем. Вы также можете изменить силу, варьируя ток, протекающий по цепи. Эта способность управлять магнитами очень полезна. Он используется в двигателях и генераторах, динамиках и наушниках, аппаратах МРТ и ускорителях частиц.
Краткое содержание урока
Магнитные поля — это области вокруг магнита, на которые действует сила магнетизма. Магнитные поля влияют на другие магниты, металлы с более слабыми магнитными свойствами и движущиеся заряды. Мы используем линии и стрелки для обозначения магнитных полей: более плотно упакованные линии представляют сильные поля.
Вы можете создавать магнитные поля, просто находя магнитные материалы в земле и перемещая их в нужное вам место, или пропуская электричество по проводам: движущиеся заряды создают магнитные поля, а электрические провода содержат движущиеся заряды.Вы можете использовать этот принцип для создания электромагнитов , которые представляют собой магниты, которые можно включать и выключать с помощью переключателя или даже делать их сильнее или слабее. Это делается путем пропускания электричества через катушку с проводом и работает, потому что электричеством можно управлять.
Магнитные поля — AP Physics 2
Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.
Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.
Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.
Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:
Вы должны включить следующее:
Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.
Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:
Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105
Или заполните форму ниже:
Содействие концептуальному пониманию концепции магнитного поля через …: Ingenta Connect
Мы построили модель интерактивных концептуальных инструкций (ICI) с помощью задач PDEODE * E (расшифровывается как «Прогнозировать, Обсудить, Объяснить, Наблюдать, Обсудить, Исследовать * и Объяснить»), чтобы способствовать пониманию магнитного поля учителями физики до поступления на работу.Модель ICI состоит из четырех фазы; (1) Концептуальная направленность (2) Использование текстов (3) Материалы, основанные на исследованиях (задачи PDEODE * E) (4) Взаимодействие в классе. Модель обучения ICI была внедрена для семи студентов-физиков, которые повторно проходили (проходили курс во второй раз) курс «Основы физики II» в качестве пилотного исследования. Перечень концептуальных изменений на местах (FCCI), состоящий из 15 трехуровневых тестовых заданий, был проведен среди семи учителей физики до начала работы. Идеи студентов были выявлены с использованием рабочих листов FCCI и студентов относительно задач PDEODE * E.Тест и рабочий лист были проанализированы качественно. способ. Анализ собранных данных в основном сосредоточен на концепциях магнитного поля с подчиненными ему понятиями, такими как магнитное взаимодействие в различных средах, магнитное колебание (закон Лоренца) и вращающееся магнитное поле (ток Эдди). Это исследование пришло к выводу, что студенты концептуальное понимание магнитного поля увеличивается, но в умах семи студентов все еще возникали некоторые заблуждения.
Нет доступной справочной информации — войдите в систему для доступа.
Информация о цитировании недоступна — войдите в систему, чтобы получить доступ.
Нет дополнительных данных.
Нет статей СМИ
Без показателей
Ключевые слова: Концептуальное понимание; Модель интерактивной концептуальной инструкции (ICI); Заблуждение; PDEODE * E Задачи; Преподаватели физики до начала службы
Тип документа: Исследовательская статья
Филиалы: 1: Департамент физического образования, факультет математики и естественных наук, Universitas Pendidikan Indonesia, Бандунг 40154, Индонезия 2: Программа естественнонаучного образования, Педагогический факультет, Технический университет Йылдыз, Стамбул 34210, Турция
Дата публикации: 1 февраля 2017 г.
Подробнее об этой публикации?ADVANCED SCIENCE LETTERS — это международный рецензируемый журнал с очень широким охватом, объединяющий исследовательскую деятельность во всех областях (1) физических наук, (2) биологических наук, (3) математических наук, (4) инженерных наук. , (5) Компьютерные и информационные науки, и (6) Науки о Земле для публикации оригинальных коротких сообщений, полных исследовательских работ и своевременных кратких (мини) обзоров с фотографиями и биографиями авторов, охватывающими фундаментальные и прикладные исследования и текущие разработки в образовательных аспектах этих научных исследований. области.
- Редакция журнала
- Информация для авторов
- Подписаться на Название
- Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов
6.3: Определение магнитного поля
Мы собираемся определить величину и направление магнитного поля полностью со ссылкой на его влияние на электрический ток, без ссылки на магниты или магниты. Мы уже отмечали, что, если электрический ток течет по проводу во внешнем магнитном поле, он испытывает силу, направленную под прямым углом к проводу.
Я хочу, чтобы вы представили, что в этой комнате есть магнитное поле, возможно, происходящее от какого-то источника за пределами комнаты. Это не требует большого воображения, поскольку уже существует — это такое магнитное поле, а именно магнитное поле Земли. Я скажу вам, что поле в комнате однородно, но не скажу вам ничего ни о его величине, ни о направлении.
У вас прямой провод, по которому можно пропускать ток. Вы заметите, что на провод действует сила.Возможно, мы можем определить направление поля как направление этой силы. Но это совсем не годится, потому что сила всегда направлена под прямым углом к проводу, независимо от его ориентации! Однако мы замечаем, что величина величины силы зависит от ориентации проволоки; и существует одна уникальная ориентация проволоки, при которой она не испытывает силы вообще . Поскольку эта ориентация уникальна, мы решили, что определяет направление магнитного поля как параллельное проводу, когда ориентация провода такова, что на него не действует сила.
Это оставляет двоякую двусмысленность, поскольку даже с проводом в его уникальной ориентации мы можем заставить ток течь в одном или противоположном направлении. Нам еще предстоит разрешить эту двусмысленность. Потерпите еще несколько строк.
Когда мы перемещаем наш провод в магнитном поле из одной ориентации в другую, мы замечаем, что, хотя направление силы на нем всегда перпендикулярно проводу, величина силы зависит от ориентация провода, равная нулю (по определению), когда она параллельна полю, и наибольшей, когда она перпендикулярна ему.{-1}. \]
Определение. Если максимальная сила на единицу длины при токе в 1 ампер (эта максимальная сила, конечно же, когда ток и поле перпендикулярны) составляет 1 Н · м -1 , напряженность поля составляет 1 тесла ( Т).
По определению, когда провод параллелен полю, сила на нем равна нулю; и, когда он перпендикулярен полю, сила на единицу длины равна \ (IB \) ньютонов на метр.
Будет обнаружено, что, когда угол между током и полем равен \ (\ theta \), сила на единицу длины, \ (F ‘\), составляет
\ [F’ = IB \ sin \ тета.\]
В векторной записи мы можем записать это как
\ [\ textbf {F} ‘= \ textbf {I} \ times \ textbf {B}, \ label {6.3.2} \]
где, при выборе записи \ (\ textbf {I} \ times \ textbf {B} \) вместо \ (\ textbf {F} ‘= \ textbf {B} \ times \ textbf {I} \) мы удалили два -кратная неоднозначность в нашем определении направления \ (\ textbf {B} \). Уравнение \ ref {6.3.2} выражает «правило правой руки» для определения соотношения между направлениями тока, поля и силы.
Магнитные поля — Видео по физике от Brightstorm
Магнитные поля — это векторные поля, связанные с магнитными силами. Магнитные поля генерируются жесткими ферромагнетиками. В отличие от электрических полей, магнитные поля всегда образуют замкнутые контуры и никогда не создаются и не разрушаются. Хотя силовые линии магнитного поля выходят из северных полюсов и заканчиваются на южных полюсах, внутри магнита они образуют замкнутую петлю.Чем ближе друг к другу силовые линии, тем сильнее поле. Когда противоположные концы двух магнитов взаимодействуют, их силовые линии соединяют северный полюс одного с южным полюсом другого, и эти два притягиваются. Когда одни и те же концы двух магнитов взаимодействуют, они отталкиваются, потому что линии не могут пересекаться и сжимаются друг другом.
Итак, давайте поговорим о магнитных полях, что такое магнитное поле? Что ж, магнитное поле — это векторное поле, что делает эту концепцию Мэти, которая в основном просто говорит, что у вас есть вектор в каждой точке, и это векторное поле связано с силами, как и электрическое поле.Помните, что электрическое поле всегда указывает в том направлении, в котором будет указывать сила положительного заряда, если вы поместите этот положительный заряд куда-нибудь.
Магнитные поля немного отличаются, они немного сложнее в том, что касается их отношения к действительной силе, но вы все равно можете думать о магнитных полях как о связанных с силой, которую они не направляют в одном направлении, но они связаны с силой. Хорошие магнитные поля создаются постоянными магнитами, которые также называют твердыми ферромагнитными материалами.Слово Ferro похоже на слово Ferrous, которое связано с железом, поэтому ферромагниты связаны с железом, хотя само железо не является твердым ферромагнетиком, вы не можете сделать магнит только из железа, по крайней мере, не при обычных температурах, но есть другие твердые ферромагнитные материалы, которые действительно создают магнитные поля.
Теперь у магнитных материалов два полюса. Это что-то вроде электрических зарядов, но это не одно и то же, так же, как силовые линии электрического поля выходят из положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами, силовые линии магнитного поля выходят из северных полюсов и переходят в южные полюса.Тем не менее, очень-очень-очень важное различие, вероятно, самое важное различие между магнитными полями и электрическими полями, электрические поля создаются при положительном заряде и разрушаются при отрицательном заряде, это не так с магнитными полями, магнитные поля никогда не запускаются или останавливаться где угодно, они всегда образуют замкнутые контуры, всегда всегда всегда всегда, поэтому давайте посмотрим, что это означает в диаграмме силовых линий магнитного поля, связанной с простым постоянным магнитом. Хорошо, у нас есть северный полюс, у нас есть южный полюс, у нас есть силовые линии магнитного поля, выходящие из северного полюса, так что они выходят, а затем они входят в южный полюс. мне соединить эти линии? Что ж, эти линии северного полюса собираются сойтись, и, как и в случае с электрическими полями, они собираются распространяться, когда для этого есть место и когда они находятся близко друг к другу, что представляет собой более сильное магнитное поле, так что у нас это идет. вот так, и вот так оно у нас, так что это наше магнитное поле.Обратите внимание, что магнитное поле сильнее всего на полюсах, а здесь, внизу, оно не такое сильное. Но что теперь происходит внутри магнита? Вот где разница между электрическими полями и магнитными полями. Внутри магнита магнитные поля продолжаются на всем протяжении, точно так же, так что в некотором смысле постоянный магнит похож на сжатие вместе всех силовых линий магнитного поля, которые выглядят далеко друг от друга вне магнита, но внутри магнита это похоже на то, что они все были сжаты вместе, так что именно здесь магнитное поле будет самым сильным, и это будет связано с чем-то, что называется проницаемостью магнита, потому что это то, насколько хорошо магнитное поле может проникать в этот твердый ферромагнитный материал.
Хорошо, теперь давайте посмотрим, что делают силовые линии магнитного поля, когда мы берем два магнита и помещаем их рядом друг с другом. Хорошо, давайте сначала рассмотрим это, так что у нас есть северный полюс, что означает, что у нас выходят силовые линии, у нас есть силовые линии южного полюса, которые проходят хорошо, черт возьми, это легко, мы идем правильно? Значит, все будет так же, хорошо? А что здесь? Выходят силовые линии северного полюса, здесь выходят силовые линии южного полюса, так что мы снова подключимся вот так, вот так.Теперь обратите внимание, что если я сдвину это ближе друг к другу, эти силовые линии станут красивыми и сильными, и на самом деле это похоже на то, что происходит внутри магнита, так что это представляет притяжение, северный полюс магнита притягивает южный полюс другого магнита, и если я положу их вместе они просто становятся одним большим магнитом, верно? Я попытаюсь развести их, и им это не понравится, так что эти силовые линии начнут становиться все больше, больше и больше, пока они все не соединятся здесь, и два магнита просто не разделятся.
Хорошо, а что будет, если я возьму два одинаковых шеста и поставлю их рядом? Хорошо, давайте посмотрим сюда, так что теперь у нас есть северный полюс, северный полюс, снова наружу, наружу, в чем разница? Вы знаете, это точно так же, как я делал раньше, ну, проблема в том, что теперь я не могу их соединить, потому что все эти парни уходят, так что эти собираются подойти и вот так, вот эти придут и вот так . Теперь, как и все силовые линии, они не могут пересекаться, потому что магнитное поле, которое каждое отдельное место должно быть в определенном направлении, вы не можете знать, что это шизофреник, как эта, часть его указывает в эту сторону, а часть нет, хорошо, у него есть не пересекаться, чтобы эти линии поля не могли пересекаться, и это вызывает много проблем, потому что они вроде как вынуждены ходить вот так, вот так, и вот так вниз и вот так, а затем эти парни делают То же самое, поэтому здесь вы можете видеть, что эта ситуация усугубляется, если я попытался подтолкнуть два северных полюса ближе друг к другу, потому что этим силовым линиям не разрешено пересекаться, и они просто прижимаются друг к другу, это создает то, что мы можем назвать магнитным давление поля и что происходит, когда у вас есть два одинаковых полюса, и вы пытаетесь их соединить, вы чувствуете это давление магнитного поля, которое хочет раздвинуть их, им нужно иметь место, чтобы существовать сами по себе, и если вы попытаетесь их тоже толкнуть закрыто Вместе у них нет этой комнаты, поэтому они будут жаловаться, так что это магнитные поля.
DOE разъясняет … Токамаки | Министерство энергетики
Токамак — это машина, которая удерживает плазму с помощью магнитных полей в форме пончика, которую ученые называют тором. Ученые, занимающиеся термоядерной энергетикой, считают, что токамаки являются ведущей концепцией удержания плазмы для будущих термоядерных электростанций. В токамаке катушки магнитного поля ограничивают частицы плазмы, чтобы позволить плазме достичь условий, необходимых для термоядерного синтеза.Один набор магнитных катушек генерирует сильное «тороидальное» поле, направленное вдоль тора. Центральный соленоид (магнит, переносящий электрический ток) создает второе магнитное поле, направленное вдоль «полоидального» направления, короткого пути вокруг тора. Две компоненты поля приводят к закрученному магнитному полю, которое удерживает частицы в плазме. Третий набор полевых катушек создает внешнее полоидальное поле, которое формирует и позиционирует плазму.
Первый токамак Т-1 был введен в эксплуатацию в России в 1958 году.Последующие достижения привели к строительству термоядерного реактора Tokamak Test в Принстонской лаборатории физики плазмы и Joint European Torus в Англии, оба из которых достигли рекордной термоядерной мощности в 1990-х годах. Эти успехи побудили 35 стран к сотрудничеству в создании сверхпроводящего токамака ИТЭР, целью которого является изучение физики горящей плазмы.
Управление науки Министерства энергетики: вклад токамаков
Управление науки Министерства энергетики в первую очередь поддерживает исследования и разработки токамаков через свою программу Fusion Energy Sciences (FES) и партнерство FES с программой Advanced Scientific Computer Research (ASCR).Программа FES фокусируется на токамаках из-за превосходной способности концепции удерживать плазму, функции, необходимой для поддержания термоядерных реакций и реализации производства термоядерной энергии. Управление науки поддерживает ведущие в мире исследовательские программы на объектах пользователей токамаков, таких как Национальная лаборатория термоядерного синтеза DIII-D и Национальная экспериментальная модернизация сферического тора (NSTX-U). FES также поддерживает несколько международных коллабораций. К ним относятся проекты в Азии, а также ИТЭР во Франции. Роль FES в ИТЭР, которым управляет проектный офис ИТЭР в США, включает изготовление центрального соленоида.
Quick Facts
- Токамаки могут выдерживать токи плазмы на уровне мегаампер, что эквивалентно электрическому току в самых мощных разрядах молнии.
- Мировой рекорд мощности термоядерного синтеза в 16 мегаватт был достигнут на токамаке JET в Англии в 1997 году.
- Центральный соленоид ИТЭР будет самым большим сверхпроводящим магнитом из когда-либо построенных. Он создаст поле в 13 тесла, что в 280 000 раз больше магнитного поля Земли.
Ресурсы и связанные с ними термины
Благодарности
Мэтью Ланктот (U.S. DOE FES Program Manager)
Научные термины могут сбивать с толку. DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки. В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики США, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспевать в исследованиях по всему научному спектру.
Магнитное поле: что это такое? (И почему это важно)
Что такое магнитное поле?
Магнитное поле — это поле, создаваемое движущимися электрическими зарядами.Это силовое поле, создающее силу на материал, подобный железу, когда он находится рядом с полем. Магнитное поле не требует для распространения какой-либо среды; он может распространяться даже в вакууме.
Кроме того, способность накопления энергии магнитного поля больше, чем у электрического поля, это отличает магнитное поле от электрического поля, и поэтому оно используется почти в каждом электромеханическом устройстве, таком как трансформаторы, двигатели и генераторы.
Земля также обладает своим естественным магнетизмом, который защищает ее от солнечных волн, исходящих от Солнца.Кроме того, он обеспечивает рабочее поле для работы магнитного компаса.
Постоянные магниты обладают собственным магнетизмом и состоят из ферромагнитного материала, такого как железо, никель или альнико-сплавы, в то время как электромагниты представляют собой катушки, которые создают магнитное поле, когда электрический ток проходит через катушку.
Например, проводник с током создает магнитное поле вокруг проводника, направление которого определяется правилом правого винта, а сила поля может изменяться в соответствии с величиной тока, протекающего в проводнике вокруг катушки. .
Электромагниты используются в различных отраслях промышленности для различных производственных и производственных процессов. Магнитное поле имеет как северный полюс, так и южный полюс. Монополь не существует для магнитного поля, в отличие от электрического поля, в котором можно изолировать заряд.
Силовая линия образует замкнутую петлю, поскольку она исходит с севера и заканчивается на юге вне магнита и от южного полюса к северному полюсу внутри магнита.
В любой точке поля он имеет как величину, так и направление, поэтому он представлен вектором.Магнитное поле находит свое применение почти во всех электромеханических устройствах, таких как электродвигатели и генераторы. Когда катушка с током помещается в магнитное поле, она испытывает крутящий момент.
