Кое е магнетното поле на струјата. Како настанува магнетното поле на Земјата?

Магнетно поле- посебен облик на материја што постои околу подвижните електрични полнежи - струи.

Изворите на магнетното поле се постојани магнети и проводници кои носат струја. Магнетното поле може да се открие со ефект на магнетна игла, спроводник што носи струја и наелектризирани честички што се движат.

За проучување на магнетното поле, се користи затворено рамно коло со струја (рамка со струја).

Ротација на магнетна игла во близина на проводник низ кој тече струја за првпат беше откриена од Оерстед во 1820 година. Амперот ја набљудувал интеракцијата на проводниците низ кои течела струја: ако струите во проводниците течат во една насока, тогаш спроводниците се привлекуваат, ако струите во проводниците течат во спротивни насоки, тогаш тие се одбиваат.

Својства на магнетното поле:

• магнетното поле е материјално;
• индикатор за извор и терен – електрична струја;
• магнетното поле е вител - неговите линии на сила (линии на магнетна индукција) се затворени;
• големината на полето се намалува со растојанието од изворот на полето.

Важно!
Магнетното поле не е потенцијално. Неговата работа на затворена траекторија не може да биде еднаква на нула.

Магнетна интеракцијаго нарекуваат привлекување или одбивање на електрично неутралните проводници кога низ нив поминува електрична струја.

Магнетната интеракција на движечките електрични полнежи е објаснета на следниов начин: секое движечко електрично полнење создава магнетно поле во просторот кое делува на подвижните наелектризирани честички.

Карактеристика на јачината на магнетното поле - вектор на магнетна индукција​(\vec(B) \) ​. Модулот на векторот на магнетната индукција е еднаков на односот на максималната вредност на силата што дејствува од магнетното поле на проводникот што носи струја до јачината на струјата во проводникот ​\(I \) ​ и неговата должина ​\( л \):

Ознаката е \(\vec(B) \), единицата SI е тесла (T).

1 T е индукција на магнетно поле во кое на секој метар од должината на проводникот дејствува максимална сила од 1 N при струја од 1 А.

Векторска насока на магнетна индукцијасе совпаѓа со насоката од јужниот пол до северниот пол на магнетната игла (насоката означена со северниот пол на магнетната игла), слободно воспоставена во магнетно поле.

Насоката на векторот на магнетна индукција може да се определи со правило за гимлет:

ако насоката на преводното движење на гајтанот се совпаѓа со насоката на струјата во проводникот, тогаш насоката на вртење на рачката на гимлетот се совпаѓа со насоката на векторот на магнетната индукција.

За да се одреди магнетната индукција на неколку полиња, се користи принцип на суперпозиција:

магнетната индукција на добиеното поле создадено од неколку извори е еднаква на векторскиот збир на магнетната индукција на полињата создадени од секој извор посебно:

Полето во секоја точка на кое векторот на магнетната индукција е ист по големина и насока се вика хомогена.

Магнетното поле е визуелно прикажано во форма на магнетни линии или линии на магнетна индукција. Линија за магнетна индукцијае имагинарна линија, во која било точка векторот на магнетната индукција е насочен тангенцијално кон неа.

Својства на магнетните линии:

• магнетните линии се континуирани;
• магнетните линии се затворени (т.е. во природата нема магнетни полнежи слични на електричните полнежи);
• магнетните линии имаат насока поврзана со насоката на струјата.

Густината на распоредот ни овозможува да ја процениме големината на полето: колку се погусти линиите, толку е посилно полето.

На рамно затворено коло со струја сместена во еднообразно магнетно поле се делува со момент на сила ​(M\) ​:

каде што ​(I \) ​ – јачина на струјата во проводникот, ​\(S \) ​ – површина покриена со колото, ​\(B \) ​ – големина на векторот на магнетна индукција, ​(\алфа \) - аголот помеѓу нормалната на контурната рамнина и векторот на магнетна индукција.

Потоа за модулот на векторот на магнетна индукција можеме да ја напишеме формулата:

каде што максималниот момент на сила одговара на аголот ​(\алфа) ​ = 90°.

Во овој случај, линиите на магнетна индукција лежат во рамнината на рамката, а нејзината рамнотежна положба е нестабилна. Позицијата на рамката со струја ќе биде стабилна во случај кога рамнината на рамката е нормална на линиите на магнетна индукција.

Постојани магнети- тоа се тела кои долго ја задржуваат магнетизацијата, односно создаваат магнетно поле.

Главното својство на магнетите е да привлекуваат тела направени од железо или негови легури (на пример челик). Магнетите можат да бидат природни (направени од магнетна железна руда) или вештачки, кои се магнетизирани железни ленти. Областите на магнетот каде што неговите магнетни својства се најизразени се нарекуваат столбови. Магнетот има два пола: север ​\(N\) ​ и југ ​\(S \).

Важно!
Надвор од магнетот, магнетните линии го напуштаат северниот пол и влегуваат во јужниот пол.

Невозможно е да се одвојат половите на магнетот.

Објасни за постоењето на магнетно поле во постојаните магнети Ампер. Според неговата хипотеза, елементарните електрични струи циркулираат внатре во молекулите што го сочинуваат магнетот. Ако овие струи се ориентирани на одреден начин, тогаш нивните дејства се собираат и телото покажува магнетни својства. Ако овие струи се случајно лоцирани, тогаш нивното дејство е взаемно компензирано и телото не покажува магнетни својства.

Магнетите комуницираат: како магнетните полови одбиваат, за разлика од оние што привлекуваат.

Магнетно поле на спроводник што носи струја

Електричната струја што тече низ проводник што носи струја создава магнетно поле во просторот што го опкружува. Колку е поголема струјата што минува низ проводникот, толку е посилно магнетното поле што се појавува околу него.

Магнетните линии на сила на ова поле се наоѓаат во концентрични кругови, во чиј центар има проводник што носи струја.

Насоката на линиите на магнетното поле околу проводникот што носи струја е секогаш во строга согласност со насоката на струјата што минува низ проводникот.

Може да се одреди насоката на линиите на магнетното поле според правилото гимлет: ако преводното движење на гајтанот (1) се совпаѓа со насоката на струјата (2) во проводникот, тогаш ротацијата на неговата рачка ќе ја означи насоката на линиите на магнетното поле (4) околу проводникот.

Кога се менува насоката на струјата, линиите на магнетното поле исто така ја менуваат својата насока.

Како што се оддалечувате од проводникот, линиите на магнетното поле се поретки. Следствено, индукцијата на магнетното поле се намалува.

Насоката на струјата во проводникот обично се претставува со точка ако струјата доаѓа кон нас, и крст ако струјата е насочена подалеку од нас.

За да се добијат силни магнетни полиња при ниски струи, тие обично го зголемуваат бројот на проводници што носат струја и ги прават во форма на серија вртења; таков уред се нарекува калем.

Во проводник свиткан во форма на калем, магнетните полиња генерирани од сите делови на овој проводник ќе имаат иста насока во внатрешноста на серпентина. Затоа, интензитетот на магнетното поле во внатрешноста на серпентина ќе биде поголем отколку околу прав проводник. Кога вртењата се комбинираат во калем, магнетните полиња создадени од поединечните свиоци се собираат. Во овој случај, концентрацијата на линиите на полето во внатрешноста на серпентина се зголемува, т.е. магнетното поле во него се интензивира.

Колку е поголема струјата што минува низ серпентина и колку повеќе врти има во неа, толку е посилно магнетното поле создадено од серпентина. Магнетното поле надвор од серпентина исто така се состои од магнетни полиња на поединечни вртења, но линиите на магнетното поле не се толку густо лоцирани, како резултат на што интензитетот на магнетното поле таму не е толку голем како внатре во серпентина.

Магнетното поле на серпентина што носи струја има ист облик како полето на директен постојан магнет: магнетните линии на сила излегуваат од едниот крај на серпентина и влегуваат во другиот крај. Затоа, серпентина што носи струја е вештачки електричен магнет. Вообичаено, челичното јадро се вметнува во внатрешноста на серпентина за да се зајакне магнетното поле; таков калем се нарекува електромагнет.

Насоката на магнетните индукциски линии на серпентина со струја се наоѓа со правило на десната рака:

ако ментално ја закопчате тековната намотка со дланката на десната рака така што четирите прсти ја покажуваат насоката на струјата во нејзините свиоци, тогаш палецот ќе ја означи насоката на векторот на магнетната индукција.

За да ја одредите насоката на линиите на магнетното поле создадени со вртење или калем, можете исто така да користите правило за гимлет:

ако ја ротирате рачката на гајтанот во насока на струјата во серпентина или серпентина, тогаш преводното движење на гајтанот ќе ја означи насоката на векторот на магнетната индукција.

Електромагнетите најдоа исклучително широка примена во технологијата. Поларитетот на електромагнетот (насоката на магнетното поле) може да се определи и со правилото на десната рака.

Амперска моќност

Амперска моќност– силата што делува на спроводник кој носи струја сместен во магнетно поле.

Амперовиот закон:проводник со струја на сила ​\(I \) ​ со должина ​\(l \) ​, сместен во магнетно поле со индукција ​(\vec(B) \), се делува на сила чија модулот е еднаков на:

каде што \(\алфа \) ​ е аголот помеѓу проводникот што носи струја и векторот на магнетна индукција ​\(\vec(B) \) ​.

Се одредува насоката на амперската сила според правилото на левата рака: ако дланката на левата рака е поставена така што компонентата на векторот на магнетна индукција ​(B_\perp) нормална на проводникот влегува во дланката, а четири продолжени прсти ја означуваат насоката на струјата во проводникот, тогаш свитканиот палец за 90° ќе ја покаже насоката на амперската сила.

Силата на Ампер не е централна. Тој е насочен нормално на линиите на магнетна индукција.

Широко се користи амперската моќност. Во техничките уреди, магнетното поле се создава со помош на проводници низ кои тече електрична струја. Електромагнетите се користат во електромеханичко реле за далечинско исклучување на електрични кола, магнетен кран, компјутерски хард диск, глава за снимање видео видео, цевка за слика на ТВ и компјутерски монитор. Електричните мотори се широко користени во секојдневниот живот, во транспортот и во индустријата. Интеракцијата на електромагнет со полето на постојан магнет овозможи да се создадат електрични мерни инструменти (амперметар, волтметар).

Наједноставниот модел на електричен мотор е рамка со струја сместена во магнетното поле на постојан магнет. Кај вистинските електромотори наместо постојани магнети се користат електромагнети, а наместо рамка се користат намотки со голем број вртења на жица.

Ефикасност на електричниот мотор:

каде што \(N\) е механичката моќност развиена од моторот.

Ефикасноста на електричниот мотор е многу висока.

Алгоритам за решавање проблеми за дејството на магнетното поле на спроводниците што носат струја:

• направи шематски цртеж на кој ќе се означи проводник или коло со струја и насока на линиите на полето;
• означете ги аглите помеѓу насоката на полето и поединечните контурни елементи;
• користејќи го правилото за левата страна, определете ја насоката на амперската сила што делува на проводникот што носи струја или на секој елемент од колото и прикажете ги овие сили на цртежот;
• означете ги сите други сили што делуваат на проводникот или колото;
• запишете формули за преостанатите сили споменати во проблемот. Изразувајте ги силите во однос на количините од кои зависат. Ако проводникот е во рамнотежа, тогаш е неопходно да се запише состојбата на неговата рамнотежа (збирот на силите и моментите на силите е еднаков на нула);
• запишете го вториот Њутнов закон во векторска форма и во проекции;
• проверете го решението.

Лоренцова сила

Лоренцова сила– силата што делува на подвижна наелектризирана честичка од магнетното поле.

Формула за наоѓање на силата на Лоренц:

каде што ​(q \) ​ – полнеж на честички, ​\(v \) ​ – брзина на честичките, ​\(B \) ​ – големина на векторот на магнетната индукција, ​(\алфа/) – агол помеѓу вектор на брзина на честички и векторот на магнетна индукција.

Се одредува насоката на Лоренцовата сила според правилото на левата рака: ако дланката на левата рака е поставена така што компонентата на векторот на магнетна индукција ​(B_\perp) нормална на проводникот влегува во дланката, а четири продолжени прсти ја покажуваат насоката на брзината на позитивно наелектризираната честичка , тогаш палецот свиткан за 90° ќе ја покаже насоката на силата Лоренц.

Ако полнежот на честичката е негативен, тогаш насоката на силата е обратна.

Важно!
Ако векторот на брзината е истовремено насочен со векторот на магнетна индукција, тогаш честичката се движи рамномерно и праволиниско.

Во еднообразно магнетно поле, силата на Лоренц ја свиткува траекторијата на честичката.

Ако векторот на брзината е нормален на векторот на магнетната индукција, тогаш честичката се движи во круг чиј радиус е еднаков на:

каде што \(m \) ​ е масата на честичката, ​\(v \) ​ е брзината на честичката, ​\(B \) ​ е големината на векторот на магнетната индукција, ​\(q \ ) е полнежот на честичката.

Во овој случај, силата на Лоренц ја игра улогата на центрипетална сила и нејзината работа е нула. Периодот (фреквенцијата) на вртење на честичката не зависи од радиусот на кругот и брзината на честичката. Формула за пресметување на периодот на револуција на честичка:

Аголна брзина на наелектризирана честичка:

Важно!
Лоренцовата сила не ја менува кинетичката енергија на честичката и нејзиниот модул на брзина. Под влијание на силата на Лоренц, насоката на брзината на честичките се менува.

Ако векторот на брзината е насочен под агол ​(\алфа \) (0°< \(\alpha \) < 90°) к вектору магнитной индукции, то частица движется по винтовой линии.

Во овој случај, векторот на брзината на честичките може да се претстави како збир на два вектори на брзина, од кои едниот, ​(\vec(v)_2 \) ​, е паралелен со векторот \(\vec(B) \) , а другото, \(\vec (v)_1 \) , – е нормално на него. Векторот \(\vec(v)_1 \) не се менува ниту во големина ниту во насока. Векторот \(\vec(v)_2\) се менува во насока. Лоренцовата сила ќе даде забрзување на подвижната честичка нормално на векторот на брзина \(\vec(v)_1\) . Честичката ќе се движи во круг. Периодот на револуција на честичка во круг е ​(T\).

Така, еднообразното движење долж индукциската линија ќе биде надредено на кружното движење во рамнина нормална на векторот \(\vec(B)\) . Честичката се движи по спирална линија со чекор ​(h=v_2T \) ​.

Важно!
Ако честичката се движи во електрично и магнетно поле, тогаш вкупната сила на Лоренц е еднаква на:

Особеностите на движењето на наелектризираната честичка во магнетно поле се користат во масени спектрометри - уреди за мерење на масите на наелектризираните честички; акцелератори на честички; за топлинска изолација на плазма во инсталациите на Токамак.

Алгоритам за решавање проблеми за дејството на магнетното (и електричното) поле на наелектризираните честички:

• направете цртеж, означете ги линиите на магнетното (и електричното) поле на неа, нацртајте го векторот на почетната брзина на честичката и забележете го знакот за нејзиното полнење;
• прикажете ги силите што делуваат на наелектризираната честичка;
• одредување на типот на траекторијата на честичките;
• проширете ги силите што делуваат на наелектризираната честичка долж насоката на магнетното поле и во насока нормална на него;
• состави основна равенка за динамика на материјална точка за секое од насоките на распоредување на силите;
• изразуваат сили преку величините од кои зависат;
• да го реши добиениот систем на равенки за непозната големина;
• проверете го решението.

Основни формули на делот „Магнетно поле“

За да се разбере што е карактеристика на магнетното поле, мора да се дефинираат многу феномени. Во исто време, треба однапред да запомните како и зошто се појавува. Откријте што е поле на сила. Важно е дека таквото поле може да се појави не само во магнети. Во овој поглед, не би било лошо да се споменат карактеристиките на магнетното поле на Земјата.

Појавување на теренот

Прво треба да го опишеме појавувањето на полето. Потоа можете да го опишете магнетното поле и неговите карактеристики. Се појавува за време на движењето на наелектризираните честички. Може да влијае особено на спроводниците под напон. Интеракцијата помеѓу магнетното поле и подвижните полнежи, или проводниците низ кои тече струја, се јавува поради силите наречени електромагнетни.

Интензитетот или јачината карактеристика на магнетното поле во одредена просторна точка се одредува со помош на магнетна индукција. Вториот е означен со симболот Б.

Графички приказ на полето

Магнетното поле и неговите карактеристики може да се претстават во графичка форма користејќи индукциски линии. Оваа дефиниција се однесува на линии чии тангенти во која било точка ќе се совпаднат со насоката на векторот на магнетната индукција.

Овие линии се вклучени во карактеристиките на магнетното поле и се користат за одредување на неговата насока и интензитет. Колку е поголем интензитетот на магнетното поле, толку повеќе од овие линии ќе се нацртаат.

Што се магнетни линии

Магнетните линии кај правите проводници кои носат струја имаат облик на концентричен круг, чиј центар се наоѓа на оската на дадениот проводник. Насоката на магнетните линии во близина на спроводниците што носат струја се одредува со правилото на гимлетот, кое звучи вака: ако гајтанот е поставен така што се навртува во проводникот во насока на струјата, тогаш насоката на вртење на рачката одговара на насоката на магнетните линии.

Во калем со струја, насоката на магнетното поле исто така ќе се определи со правилото на гимлетот. Исто така, потребно е да се ротира рачката во насока на струјата во вртењата на соленоидот. Насоката на линиите на магнетната индукција ќе одговара на насоката на преводното движење на гимлетот.

Тоа е главната карактеристика на магнетното поле.

Создадено од една струја, под еднакви услови, полето ќе се разликува по интензитет во различни медиуми поради различните магнетни својства на овие супстанции. Магнетните својства на медиумот се карактеризираат со апсолутна магнетна пропустливост. Се мери во Хенри на метар (g/m).

Карактеристиките на магнетното поле ја вклучуваат апсолутната магнетна пропустливост на вакуумот, наречена магнетна константа. Вредноста што одредува колку пати апсолутната магнетна пропустливост на медиумот ќе се разликува од константата се нарекува релативна магнетна пропустливост.

Магнетна пропустливост на супстанции

Ова е бездимензионална количина. Супстанциите со вредност на пропустливост помала од една се нарекуваат дијамагнетни. Кај овие супстанции полето ќе биде послабо отколку во вакуум. Овие својства се присутни во водородот, водата, кварцот, среброто итн.

Медиумите со магнетна пропустливост што го надминува единството се нарекуваат парамагнетни. Во овие супстанции полето ќе биде посилно отколку во вакуум. Овие средини и супстанции вклучуваат воздух, алуминиум, кислород и платина.

Во случај на парамагнетни и дијамагнетни супстанции, вредноста на магнетната пропустливост нема да зависи од напонот на надворешното, магнетизирачко поле. Тоа значи дека количината е константна за одредена супстанција.

Посебна група вклучува феромагнети. За овие супстанции, магнетната пропустливост ќе достигне неколку илјади или повеќе. Овие супстанции, кои имаат својство да се магнетизираат и да го зајакнат магнетното поле, се широко користени во електротехниката.

Јачина на полето

За да се одредат карактеристиките на магнетното поле, може да се користи вредност наречена јачина на магнетно поле заедно со векторот на магнетна индукција. Овој термин го одредува интензитетот на надворешното магнетно поле. Насоката на магнетното поле во медиум со идентични својства во сите правци, векторот на интензитет ќе се совпадне со векторот на магнетната индукција во точката на полето.

Силните магнетни својства на феромагнетите се објаснуваат со присуството во нив на произволно магнетизирани мали делови, кои можат да бидат претставени во форма на мали магнети.

Без магнетно поле, феромагнетната супстанција може да нема изразени магнетни својства, бидејќи полињата на домените добиваат различни ориентации, а нивното вкупно магнетно поле е нула.

Според главната карактеристика на магнетното поле, ако феромагнет е поставен во надворешно магнетно поле, на пример, во калем со струја, тогаш под влијание на надворешното поле домените ќе се свртат во насока на надворешното поле. Покрај тоа, магнетното поле на серпентина ќе се зголеми, а магнетната индукција ќе се зголеми. Ако надворешното поле е доволно слабо, тогаш ќе се преврти само дел од сите домени, чии магнетни полиња се блиску во насока до насоката на надворешното поле. Како што се зголемува јачината на надворешното поле, ќе се зголемува бројот на ротирани домени, а при одредена вредност на напонот на надворешното поле, речиси сите делови ќе се ротираат така што магнетните полиња се наоѓаат во насока на надворешното поле. Оваа состојба се нарекува магнетна сатурација.

Врска помеѓу магнетната индукција и напнатоста

Односот помеѓу магнетната индукција на феромагнетната супстанција и јачината на надворешното поле може да се прикаже со помош на графикон наречен крива на магнетизација. На местото каде што графикот на кривата се свиткува, стапката на зголемување на магнетната индукција се намалува. По свиткување, каде што напнатоста достигнува одредена вредност, настанува заситеност, а кривата малку се крева, постепено добивајќи облик на права линија. Во оваа област, индукцијата сè уште расте, но прилично бавно и само поради зголемувањето на јачината на надворешното поле.

Графичката зависност на податоците од индикаторот не е директна, што значи дека нивниот однос не е константен, а магнетната пропустливост на материјалот не е постојан индикатор, туку зависи од надворешното поле.

Промени во магнетните својства на материјалите

Кога јачината на струјата е зголемена до целосна заситеност во калем со феромагнетно јадро, а потоа се намалува, кривата на магнетизација нема да се совпадне со кривата на демагнетизација. Со нулта јачина, магнетната индукција нема да има иста вредност, туку ќе добие одреден индикатор наречен резидуална магнетна индукција. Ситуацијата кога магнетната индукција заостанува зад магнетизирачката сила се нарекува хистереза.

За целосно демагнетизирање на феромагнетното јадро во серпентина, потребно е да се даде обратна струја, што ќе го создаде потребниот напон. За различни феромагнетни супстанции е потребно парче со различна должина. Колку е поголема, толку е поголема количината на енергија потребна за демагнетизација. Вредноста на која се случува целосна демагнетизација на материјалот се нарекува принудна сила.

Со дополнително зголемување на струјата во серпентина, индукцијата повторно ќе се зголеми до сатурација, но со различна насока на магнетните линии. При демагнетизирање во спротивна насока, ќе се добие резидуална индукција. Феноменот на резидуален магнетизам се користи кога се создаваат постојани магнети од супстанции со висок индекс на резидуален магнетизам. Јадрата за електричните машини и уреди се создадени од супстанции кои имаат способност повторно да се магнетизираат.

Правило на левата рака

Силата што влијае на проводникот што носи струја има насока одредена со правилото на левата рака: кога дланката на девицата е поставена на таков начин што магнетните линии влегуваат во неа, а четири прсти се испружени во насока на струјата. во проводникот, свитканиот палец ќе ја означи насоката на силата. Оваа сила е нормална на индукцискиот вектор и струјата.

Спроводник што носи струја што се движи во магнетно поле се смета за прототип на електричен мотор кој ја менува електричната енергија во механичка енергија.

Правило за десната рака

Кога проводникот се движи во магнетно поле, во него се индуцира електромоторна сила, која има вредност пропорционална на магнетната индукција, должината на вклучениот проводник и брзината на неговото движење. Оваа зависност се нарекува електромагнетна индукција. При одредување на насоката на индуцираниот EMF во проводник, се користи правилото на десната рака: кога десната рака е поставена на ист начин како во примерот со левата, магнетните линии влегуваат во дланката, а палецот покажува насоката на движење на проводникот, продолжените прсти ќе ја покажат насоката на индуцираниот ЕМП. Проводник кој се движи во магнетен тек под влијание на надворешна механичка сила е наједноставниот пример на електричен генератор во кој механичката енергија се претвора во електрична енергија.

Може да се формулира поинаку: во затворена јамка, се индуцира EMF; со секоја промена во магнетниот флукс покриен со оваа јамка, EMF во јамката е нумерички еднаков на брзината на промена на магнетниот тек што ја покрива оваа јамка.

Оваа форма обезбедува просечен индикатор за EMF и укажува на зависноста на EMF не од магнетниот тек, туку од брзината на неговата промена.

Ленцовиот закон

Треба да го запомните и законот на Ленц: струјата предизвикана кога магнетното поле што минува низ колото се менува, неговото магнетно поле ја спречува оваа промена. Ако вртежите на серпентина се навлезени од магнетни текови со различни големини, тогаш EMF индуциран низ целата калем е еднаков на збирот на EDE во различни свиоци. Збирот на магнетните текови на различните вртења на серпентина се нарекува флуксна врска. Мерната единица за оваа големина, како и за магнетниот тек е Вебер.

Кога се менува електричната струја во колото, се менува и магнетниот тек што го создава. Во овој случај, според законот за електромагнетна индукција, внатре во проводникот се индуцира EMF. Се појавува во врска со промена на струјата во проводникот, затоа овој феномен се нарекува самоиндукција, а ЕМП индуциран во проводникот се нарекува самоиндукција EMF.

Поврзувањето на флуксот и магнетниот тек не зависат само од јачината на струјата, туку и од големината и обликот на даден проводник, како и од магнетната пропустливост на околната супстанција.

Индуктивност на проводникот

Факторот на пропорционалност се нарекува индуктивност на проводникот. Тоа се однесува на способноста на проводникот да создаде флуксна врска кога струјата поминува низ него. Ова е еден од главните параметри на електричните кола. За одредени кола, индуктивноста е константна вредност. Тоа ќе зависи од големината на колото, неговата конфигурација и магнетната пропустливост на медиумот. Во овој случај, јачината на струјата во колото и магнетниот тек нема да бидат важни.

Горенаведените дефиниции и појави даваат објаснување за тоа што е магнетно поле. Дадени се и главните карактеристики на магнетното поле, со чија помош може да се дефинира оваа појава.

Магнетното поле е простор од просторот во кој конфигурацијата на бионите, предаватели на сите интеракции, е динамична, взаемно конзистентна ротација.

Насоката на дејство на магнетните сили се совпаѓа со оската на ротација на бионите користејќи го десното правило за завртка. Јачината карактеристика на магнетното поле се одредува со фреквенцијата на ротација на бионите. Колку е поголема брзината на ротација, толку е посилно полето. Поправилно би било магнетното поле да се нарече електродинамично, бидејќи се појавува само кога наелектризираните честички се движат и дејствува само на подвижни полнежи.

Да објасниме зошто магнетното поле е динамично. За да се појави магнетно поле, потребно е бионите да почнат да ротираат, а само движечкиот полнеж кој ќе привлече еден од половите на бионот може да ги натера да ротираат. Ако полнењето не се движи, тогаш бионот нема да ротира.

Магнетно поле се формира само околу електричните полнежи кои се во движење. Затоа магнетното и електричното поле се интегрални и заедно го формираат електромагнетното поле. Компонентите на магнетното поле се меѓусебно поврзани и влијаат едни на други, менувајќи ги нивните својства.

Својства на магнетното поле:

• Под влијание на погонските полнежи на електрична струја се појавува магнетно поле.
• Во која било точка, магнетното поле се карактеризира со вектор на физичка големина наречена магнетна индукција, која е сила карактеристична за магнетното поле.
• Магнетното поле може да влијае само на магнетите, спроводниците што носат струја и подвижните полнежи.
• Магнетното поле може да биде од константен и променлив тип
• Магнетното поле се мери само со специјални инструменти и не може да се согледа со човечки сетила.
• Магнетното поле е електродинамично, бидејќи се создава само со движење на наелектризираните честички и влијае само на полнежите што се во движење.
• Наелектризираните честички се движат по нормална траекторија.

Големината на магнетното поле зависи од брзината на промена на магнетното поле. Според оваа карактеристика, постојат два вида магнетно поле: динамично магнетно поле и гравитационо магнетно поле.Гравитационото магнетно поле се појавува само во близина на елементарните честички и се формира во зависност од структурните карактеристики на овие честички.

Магнетен момент се јавува кога магнетно поле делува на проводна рамка. Со други зборови, магнетниот момент е вектор кој се наоѓа на линијата што се протега нормално на рамката.

Магнетното поле може да се претстави графички со помош на линии на магнетно поле. Овие линии се нацртани во таква насока што насоката на силите на полето се совпаѓа со насоката на самата линија на полето. Магнетните линии на сила се континуирани и затворени во исто време. Насоката на магнетното поле се одредува со помош на магнетна игла. Линиите на сила го одредуваат и поларитетот на магнетот, крајот со излезот на силовите линии е северниот пол, а крајот со влезот на овие линии е јужниот пол.

Ајде да разбереме заедно што е магнетно поле. На крајот на краиштата, многу луѓе живеат на ова поле цел живот и не ни размислуваат за тоа. Време е да се поправи!

Магнетно поле

Магнетно поле- посебен вид материја. Се манифестира во дејството на подвижните електрични полнежи и тела кои имаат свој магнетен момент (постојани магнети).

Важно: магнетното поле не влијае на стационарни полнежи! Магнетно поле се создава и со движење на електрични полнежи, или со временски променливо електрично поле или со магнетни моменти на електроните во атомите. Односно, секоја жица низ која тече струја, исто така станува магнет!

Тело кое има свое магнетно поле.

Магнетот има столбови наречени север и југ. Ознаките „север“ и „југ“ се дадени само за погодност (како „плус“ и „минус“ во електричната енергија).

Магнетното поле е претставено со магнетни далноводи. Линиите на сила се континуирани и затворени, а нивната насока секогаш се совпаѓа со насоката на дејствување на силите на полето. Ако металните струготини се расфрлаат околу постојан магнет, металните честички ќе покажат јасна слика за линиите на магнетното поле кои излегуваат од северниот пол и влегуваат во јужниот пол. Графичка карактеристика на магнетно поле - линии на сила.

Карактеристики на магнетното поле

Главните карактеристики на магнетното поле се магнетна индукција, магнетен текИ магнетна пропустливост. Но, ајде да разговараме за сè по ред.

Веднаш да забележиме дека сите мерни единици се дадени во системот SI.

Магнетна индукција Б – векторска физичка величина, која е главната сила карактеристика на магнетното поле. Означено со буквата Б . Единица за мерење на магнетна индукција - Тесла (Т).

Магнетната индукција покажува колку е силно полето со одредување на силата што ја врши врз полнежот. Оваа сила се нарекува Лоренцова сила.

Еве q - наплата, v - неговата брзина во магнетно поле, Б - индукција, Ф - Лоренцова сила со која полето делува на полнежот.

Ф- физичка количина еднаква на производот на магнетна индукција од областа на колото и косинусот помеѓу индукцискиот вектор и нормалата на рамнината на колото низ која минува флуксот. Магнетниот флукс е скаларна карактеристика на магнетното поле.

Можеме да кажеме дека магнетниот флукс го карактеризира бројот на линии на магнетна индукција што продираат во единица површина. Магнетниот флукс се мери во Веберах (ВБ).

Магнетна пропустливост– коефициент кој ги одредува магнетните својства на медиумот. Еден од параметрите од кој зависи магнетната индукција на полето е магнетната пропустливост.

Нашата планета е огромен магнет неколку милијарди години. Индукцијата на магнетното поле на Земјата варира во зависност од координатите. На екваторот е приближно 3,1 пати по 10 до минус петтата сила на Тесла. Покрај тоа, постојат магнетни аномалии каде што вредноста и насоката на полето значително се разликуваат од соседните области. Некои од најголемите магнетни аномалии на планетата - КурскИ Бразилски магнетни аномалии.

Потеклото на магнетното поле на Земјата сè уште останува мистерија за научниците. Се претпоставува дека изворот на полето е течното метално јадро на Земјата. Јадрото се движи, што значи дека се движи стопената легура на железо-никел, а движењето на наелектризираните честички е електричната струја што го генерира магнетното поле. Проблемот е што оваа теорија ( геодинамо) не објаснува како полето се одржува стабилно.

Земјата е огромен магнетен дипол.Магнетните полови не се совпаѓаат со географските, иако се во непосредна близина. Покрај тоа, магнетните полови на Земјата се движат. Нивното поместување е забележано од 1885 година. На пример, во текот на изминатите сто години, магнетниот пол на јужната хемисфера се помести речиси 900 километри и сега се наоѓа во јужниот океан. Полот на арктичката хемисфера се движи низ Арктичкиот Океан до источносибирската магнетна аномалија; неговата брзина на движење (според податоците од 2004 година) била околу 60 километри годишно. Сега има забрзување на движењето на половите - во просек брзината расте за 3 километри годишно.

Кое е значењето на магнетното поле на Земјата за нас?Пред сè, магнетното поле на Земјата ја штити планетата од космичките зраци и сончевиот ветер. Наелектризираните честички од длабоката вселена не паѓаат директно на земјата, туку се отклонуваат од џиновски магнет и се движат по неговите линии на сила. Така, сите живи суштества се заштитени од штетното зрачење.

Во текот на историјата на Земјата се случиле неколку настани. инверзии(промени) на магнетните полови. Инверзија на пол- ова е кога ги менуваат местата. Последен пат овој феномен се случил пред околу 800 илјади години, а вкупно во историјата на Земјата имало повеќе од 400 геомагнетни инверзии.Некои научници сметаат дека, со оглед на забележаното забрзување на движењето на магнетните полови, следниот пол инверзија треба да се очекува во следните неколку илјади години.

За среќа, во нашиот век сè уште не се очекува промена на полот. Ова значи дека можете да размислувате за пријатни работи и да уживате во животот во старото добро постојано поле на Земјата, имајќи ги предвид основните својства и карактеристики на магнетното поле. И за да можете да го направите ова, тука се нашите автори, на кои можете самоуверено да им доверите дел од образовните неволји! и други видови на работа што можете да ги нарачате користејќи ја врската.

Како што стационарното електрично полнење делува на друго полнење преку електричното поле, електричната струја делува на друга струја низ магнетно поле. Ефектот на магнетното поле на постојаните магнети се сведува на неговиот ефект врз полнежите кои се движат во атомите на супстанцијата и создаваат микроскопски кружни струи.

Доктрината на електромагнетизамврз основа на две одредби:

• магнетното поле делува на подвижни полнежи и струи;
• околу струите и подвижните полнежи се појавува магнетно поле.

Интеракција на магнети

Постојан магнет(или магнетна игла) е ориентирана по магнетниот меридијан на Земјата. Крајот што покажува север се нарекува северен Пол(N), а спротивниот крај е јужниот пол(S). Доближувајќи два магнети еден до друг, забележуваме дека нивните слични полови се одбиваат, а нивните различни полови се привлекуваат ( оризот. 1 ).

Ако ги одвоиме столбовите со сечење на постојан магнет на два дела, ќе откриеме дека секој од нив исто така ќе има два полат.е. ќе биде постојан магнет ( оризот. 2 ). И двата пола - северниот и јужниот дел - се неразделни еден од друг и имаат еднакви права.

Магнетното поле создадено од Земјата или постојаните магнети е претставено, како електрично поле, со магнетни линии на сила. Сликата на линиите на магнетното поле на магнетот може да се добие со ставање лист хартија над него, на кој се попрскуваат железни подлоги во рамномерен слој. Кога се изложени на магнетно поле, струготини се магнетизираат - секој од нив има северен и јужен пол. Спротивните столбови имаат тенденција да се приближуваат еден до друг, но тоа го спречува триењето на струготини на хартијата. Ако ја допрете хартијата со прстот, триењето ќе се намали и филовите ќе се привлечат еден кон друг, формирајќи синџири што прикажуваат линии на магнетното поле.

На оризот. 3 ја покажува локацијата на струготини и малите магнетни стрелки во полето на директен магнет, што укажува на насоката на линиите на магнетното поле. Оваа насока се зема како насока на северниот пол на магнетната игла.

Искуството на Ерстед. Магнетно поле на струја

На почетокот на 19 век. дански научник Орстеднаправил важно откритие кога открил дејство на електрична струја на постојани магнети . Тој постави долга жица во близина на магнетна игла. Кога струјата помина низ жицата, стрелката се ротира, обидувајќи се да се постави нормално на неа ( оризот. 4 ). Ова може да се објасни со појавата на магнетно поле околу проводникот.

Линиите на магнетното поле создадени од правилен проводник што носи струја се концентрични кругови лоцирани во рамнина нормална на него, со центри во точката низ која минува струјата ( оризот. 5 ). Насоката на линиите се одредува со правилото за десната завртка:

Ако завртката се ротира во насока на линиите на теренот, таа ќе се движи во насока на струјата во проводникот .

Јачината карактеристика на магнетното поле е вектор на магнетна индукција Б . Во секоја точка тој е насочен тангенцијално на линијата на полето. Линиите на електричното поле започнуваат на позитивни полнежи и завршуваат на негативни, а силата што делува на полнежот во ова поле е насочена тангенцијално на линијата во секоја точка. За разлика од електричното поле, линиите на магнетното поле се затворени, што се должи на отсуството на „магнетни полнежи“ во природата.

Магнетното поле на струјата фундаментално не се разликува од полето создадено од постојан магнет. Во оваа смисла, аналог на рамен магнет е долг соленоид - калем од жица, чија должина е значително поголема од неговиот дијаметар. Дијаграмот на линиите на магнетното поле создадено од него, прикажан во оризот. 6 , е сличен на оној за рамен магнет ( оризот. 3 ). Круговите ги означуваат пресеците на жицата што ја формираат електромагнетната намотка. Струите што течат низ жицата подалеку од набљудувачот се означени со крстови, а струите во спротивна насока - кон набљудувачот - се означени со точки. Истите ознаки се прифаќаат за линиите на магнетното поле кога се нормални на рамнината на цртање ( оризот. 7 а, б).

Насоката на струјата во електромагнетното намотување и насоката на линиите на магнетното поле во него се исто така поврзани со правилото на десната завртка, која во овој случај е формулирана на следниов начин:

Ако погледнете по оската на соленоидот, струјата што тече во насока на стрелките на часовникот создава магнетно поле во него, чија насока се совпаѓа со насоката на движење на десната завртка ( оризот. 8 )

Врз основа на ова правило, лесно е да се разбере дека соленоидот прикажан во оризот. 6 , северниот пол е неговиот десен крај, а јужниот пол е неговиот лев.

Магнетното поле во соленоидот е униформно - векторот на магнетната индукција има константна вредност таму (B = const). Во овој поглед, соленоидот е сличен на кондензатор со паралелна плоча, во кој се создава еднообразно електрично поле.

Сила што дејствува во магнетно поле на проводник што носи струја

Експериментално беше утврдено дека сила делува на проводник кој носи струја во магнетно поле. Во еднообразно поле, праволиниски спроводник со должина l, низ кој тече струја I, лоцирана нормално на векторот на полето B, ја искусува силата: F = I l B .

Се одредува насоката на силата правило на левата рака:

Ако четирите испружени прсти од левата рака се поставени во правец на струјата во проводникот, а дланката е нормална на векторот Б, тогаш продолжениот палец ќе ја означи насоката на силата што делува на проводникот. (оризот. 9 ).

Треба да се забележи дека силата што дејствува на проводник со струја во магнетно поле не е насочена тангенцијално на неговите линии на сила, како електрична сила, туку нормално на нив. Проводникот лоциран по линиите на сила не е под влијание на магнетна сила.

Равенката F = IlBви овозможува да дадете квантитативна карактеристика на индукцијата на магнетното поле.

Став не зависи од својствата на проводникот и го карактеризира самото магнетно поле.

Големината на векторот на магнетната индукција B е нумерички еднаква на силата што делува на проводник со единечна должина лоциран нормално на него, низ кој тече струја од еден ампер.

Во системот SI, единицата за индукција на магнетното поле е тесла (T):

Магнетно поле. Табели, дијаграми, формули

(Взаемно дејство на магнети, експеримент на Оерстед, вектор на магнетна индукција, насока на вектор, принцип на суперпозиција. Графички приказ на магнетни полиња, линии на магнетна индукција. Магнетен тек, енергетска карактеристика на полето. Магнетни сили, амперова сила, сила Лоренц. Движење на наелектризирани честички во магнетно поле. Магнетни својства на материјата, хипотеза на Ампер)