Jak zobrazující graficky magnetickou indukční linku. Indukce magnetického pole

« Fyzika - stupeň 11 »

Elektrické pole se vyznačuje pevností elektrického pole.
Elektrické pole síly je vektor vektor. Magnetické pole se vyznačuje magnetickou indukcí.
Magnetická indukce je vektoru, je označena dopisem.

Směr magnetického indukčního vektoru

Pro směr magnetického indukčního vektoru se provádí směr, který ukazuje severní pól n magnetické šipky, volně instalované v magnetickém poli.

Tento směr se shoduje se směrem pozitivního normálu do uzavřeného okruhu s proudem.

Pomocí rámečku s proudovou nebo magnetickou šipkou můžete určit směr magnetického indukčního vektoru v libovolném místě pole.
V magnetickém poli přímočarého vodiče se proudem je magnetická šipka v každém bodě namontována na tečnou obvodu, jehož rovina je kolmá k drátu a její střed leží na ose drátu.

Pravidlo braschik.

Směr magnetického indukčního vektoru je instalován pomocí pravidla Brascover.

Pokud se směr progresivního pohybu Bouwn shoduje s proudovým směrem v vodiči, směřování směru otáčení rukojeti bouwn indikuje směr magnetického indukčního vektoru

Magnetické indukční linky

Magnetické pole lze zobrazit pomocí magnetických indukčních vedení.
Magnetické indukční linky Call Lines Tangent, do které se v některém z jejich bodu shodují s vektorem v tomto bodě. Řada magnetická indukční vektor Podobné čáry elektrostatického pole síly vektoru.

Magnetické indukční vedení mohou být viditelné za použití železné piliny.

Magnetické pole přímočarého vodiče s proudem

Pro rovný vodič s proudem magnetické indukční linie jsou soustředné kruhy ležící v rovině kolmém k tomuto vodiči s proudem. Střed kruhy se nachází na ose vodiče. Šipka na linkách ukazuje, kterým směrem je vektor magnetické indukce směřuje, tečna k této lince.

Magnetická polní cívka s proudem (solenoid)

Pokud je délka solenoidu mnohem více než jeho průměr, může být zváženo magnetické pole uvnitř solenoidu jednotný.
Linky magnetické indukce takového pole paralelní A jsou ve stejných vzdálenostech od sebe.

Magnetické pole země

Řádek magnetické indukce pole Země je podobná magnetickým indukčním liniím solenoidního pole.
Magnetická osa Země je osa otáčení úhlu zemního úhlu 11,5 °.
Pravidelně mění magnetické póly jejich polaritu.

Vortex pole

Elektrické vedení elektrostatického pole mají vždy zdroje: začínají na pozitivních poplatcích a končí záporně.
A magnetické indukční linky nemají žádný začátek, žádný konec, jsou vždy uzavřeny.
Pole s uzavřené vektorové čáry volání vír.
Magnetické pole - Vortex pole.
Magnetické pole nemá zdroje.
Neexistují žádné magnetické náboje magnetických nábojů.

takMagnetické pole je vortexové pole, v každém z jeho bodu magnetický indukční vektor ukazuje magnetickou šipku, směr magnetického indukčního vektoru může být stanoven pravidlem lana

Pro vizuální obraz magnetického pole použijte magnetické indukční vedení. Line magnetická indukce volají takový řádek, v každém bodě, kdy je indukce magnetického pole (vektor) směřuje podél tečny křivky. Směr těchto řádků se shoduje se směrem pole. Magnetická indukční linka byla dohodnuta tak, že počet těchto řádků na jednotku plochy kolmo k nim by byl roven indukčnímu modulu v oblasti pole. Pak, na tloušťce magnetických indukčních linek posuzují magnetické pole. Tam, kde jsou čáry silné, indukční modul magnetického pole je větší. Magnetické indukční vedení jsou vždy uzavřenyna rozdíl od síla elektrostatického polekteré jsou otevřené (začít a končí na poplatcích). Směr magnetických indukčních vedení je umístěn podle pravidla správného šroubu: Pokud se progresivní pohyb šroubu shoduje se směrem proudu, jeho otáčení se vyskytuje ve směru magnetických indukčních vedení. Jako příklad dáváme vzor magnetické indukce přímého proudu, proud kolmo k tažné rovině od nás pro výkres (obr. 2).

I. I.

a.

Ä

Obr. 3.

Najděte cirkulaci indukce magnetického pole kolem kruhu libovolného poloměru a.který se shoduje s řadou magnetické indukce. Pole je vytvořeno současnou silou I. I.tekoucí na nekonečně dlouhém vodiči umístěném kolmém k tažné rovině (obr. 3). Indukce magnetického pole je zaměřena na tečnu na magnetickou indukční linku. Vyvážíme výraz, protože ASA \u003d 0 AndCosa \u003d 1. Indukce magnetického pole vytvořeného proudem v současné době v nekonečně dlouhém vodiči je vypočtena vzorcem: B \u003d.m0m. I /(2p. a.), T. Cirkulace vektoru pro tento obvod, nalezení vzorce (3): M 0 m. I. I., tak jako - Obvod. Tak, Může být ukázáno, že tento poměr platí pro obvod libovolného tvaru, který pokrývá vodič s proudem. Pokud je magnetické pole vytvořeno současným systémem I. I.1, I. I.2, ... , I. I.n, pak cirkulace indukce magnetického pole podél uzavřeného obrysu pokrývající tyto proudy se rovná

(4)

Vztah (4) a je plným proudovým právem: Cirkulace indukce magnetického pole podél libovolného uzavřeného obrysu se rovná produktu magnetické konstantní, magnetické permeability na algebraickém množství proudových sil, na které se vztahuje tento obvod.

Současná síla lze nalézt pomocí proudu hustoty j.: Kde. S.-Kontaktujte průřez vodiče. Poté je napsáno úplné současné právo

(5)

Magnetický proud.

Analogicky s proudem pevnosti elektrického pole se zavádí magnetický terénní indukční proud nebo magnetický tok. Magnetický tok přes nějaký povrch Zavolejte počet magnetických indukčních linek, které to pronajímají. Předpokládejme, že v nehomogenním magnetickém poli je povrchová plocha S.. Pro nalezení magnetického toku skrz mentálně rozdělte povrch na elementární části s oblastí dS.které lze považovat za byt, a pole v rámci jejich limitů je homogenní (obr. 4). Pak základní magnetický průtok df.Býci Tento povrch se rovná: df.B. \u003d B · ds ·cos A. \u003d B.n. dS.kde B. - indukční modul magnetického pole v místě lokality, A je úhel mezi vektorem a normální na místě, B.n. \u003d B ·cos A- Projekce indukce magnetického pole ke směru normálu. Magnetický průtok F. B přes celý povrch se rovná součtu těchto nití df.B, tj.

A. S. dS. Obr. čtyři

(6)

vzhledem k tomu, že součtem nekonečně malých hodnot je integrace.

V systému SI se magnetický tok měří v Webkers (WB). 1 wb \u003d 1 t. · 1 m 2.

Gaussova věta pro magnetické pole

Následující věta je prokázána v elektrodynamice: magnetický průtok, pronikavý libovolný uzavřený povrch, je nula .

Tento poměr dostal jméno gaussovské věty Pro magnetické pole. Tato věta je důsledkem skutečnosti, že v přírodě nejsou žádné "magnetické náboje" (na rozdíl od elektrických) a magnetické indukční vedení jsou vždy uzavřeny (na rozdíl od napěťových linií elektrostatického pole, které začínají a končí na elektrických nábojech) .

Práce na pohybující se vodič s proudem v magnetickém poli

+ – dx. Ä e. l. C. D. I. I. Ä Ä Ä Obr. Pět

Je známo, že síla ampérů působí na vodič s proudem v magnetickém poli. Pokud se vodič pohybuje, pak s pohybem, tato síla dělá práci. Definujeme to pro konkrétní případ. Zvažte elektrický řetěz, jeden z pozemků DCkteré mohou sklouznout (bez tření) kontaktem. V tomto případě je řetěz tvoří plochý obvod. Tento obvod je umístěn v homogenním magnetickém poli s indukcí kolmo k rovině obrysu, která směřuje na nás (obr. 5). Na spiknutí DCaMP bude fungovat

F \u003d bil ·sina. \u003d Bil., (8)

kde l. - Délka místa, I. I. - aktuální proud dirigentem. - úhel mezi proudovými a magnetickými poli. (V tomto případě \u003d 90 ° ISIN A \u003d 1). Směr síly najdeme na pravidlo levé ruky. Při pohybu webu DCna základní vzdálenosti dx. Provádí se základní práce da.rovnat se da \u003d f · dx. Vzhledem k (8) dostaneme:

Da \u003d bil · dx \u003d Ib · ds \u003d i · dfB, (9)

infoFar as. ds \u003d l · dx- oblast popsaná vodičem při svém pohybu, \\ t df.B. \u003d B · ds- magnetický průtok touto oblastí nebo změnou magnetického toku přes oblast plochého uzavřeného okruhu. Exprese (9) platí pro nehomogenní magnetické pole. Takto, práce na pohybu uzavřeného okruhu s konstantním proudem v magnetickém poli se rovná produktu proudu pro změnu magnetického toku přes oblast tohoto obvodu.

Elektromagnetický indukční fenomén

Fenomén elektromagnetické indukce je následující: S jakoukoliv změnou magnetického toku, který proniká oblast pokrytou vodivým obvodem, vzniká elektromotorická síla v něm.. To se nazývá E.D.S. indukční . Pokud je obrys uzavřen, pak pod akcí EDS. Zdá se, že elektrický proud indukční .

Zvažte jeden z experimentů provedených Faradayem, na detekci indukčního proudu, tedy E.D.S. indukce. Pokud v solenoidu, uzavřena na velmi citlivém elektrickém měřicím zařízení (galvanometr) (obr. 6), pro pohyb nebo rozšíření magnetu, poté, když se magnet pohybuje, galvanometrová šipka se věnuje výskytu indukčního proudu. Totéž je pozorován, když je solenoidový pohyb vzhledem k magnetu. Pokud magnet a solenoid jsou stacionární vzhledem k sobě, nedochází k indukčnímu proudu. S vzájemným pohybem těchto těl tedy magnetický tok vytvořený magnetickým polem magnetu, přes solenoidové otáčky, což vede k vzniku indukčního proudu způsobeného výsledným EDS indukce.

S. G. N. Obr. 6.

Lenza pravidlo

Je stanoven směr indukčního proudu pravidlo lenza. : Indukční proud má vždy takový směr, který magnetické pole vytvořené, brání změnou magnetického toku, což způsobuje tento proud. Z toho vyplývá, že se zvýšením magnetického toku bude indukční proudový vznikající proud mít takový směr tak, aby magnetické pole generovaly, je směrováno proti vnějšímu poli, působící proti zvýšení magnetického toku. Snížení magnetického toku naopak vede k vzhledu indukčního proudu vytvoření magnetického pole, které se shoduje ve směru s vnějším polem.

I I. Obr. 7.

Například v homogenním magnetickém poli se nachází čtvercový rám z kovu a permeed magnetickým polem (obr. 7). Předpokládejme, že magnetické pole se zvyšuje. To vede ke zvýšení magnetického toku přes rámovou plochu. Podle regulace LENZ, magnetického pole, vznikající indukční proud bude směřován proti vnějšímu poli, tj. Vektor tohoto pole je naproti vektoru. Použití pravidla pravého šroubu (pokud se šroub otáčí tak, aby jeho translační pohyb se shoduje se směrem magnetického pole, pak jeho rotační pohyb poskytuje směr proudu), najdeme směr indukčního proudu II..

Zákon elektromagnetické indukce.

Zákon elektromagnetické indukce, který určuje výsledné Ed, byl otevřen faradayem zažívaným. Lze jej však získat na základě zákona zachování energie.

Vraťme se do elektrického obvodu znázorněného na Obr. 5 umístěné v magnetickém poli. Práce provedená zdrojem proudu s ED. e.pro základní dobu dT., při pohybu poplatků za poplatek. Z definice EDS. Práce da.Čekání síly se rovnou: da.stor \u003d. e · DQ.kde dQ. - Velikost náboje tekoucí řetězem v době dT.. Ale dq \u003d i · dtkde I. I. - Současný výkon v řetězci. Pak

Da. Stor \u003d. e · i · dt. (10)

Provoz současného zdroje je vynaloženo na alokaci určitého množství tepla dQ.a pracovat da. Pohybem vodiče DCv magnetickém poli. Podle zákona o ochraně energie by měla být provedena rovnost

Da. Stor \u003d. dQ + DA.(11)

Ze zákona Joule - Lenz Write:

DQ \u003d I.2R · dt., (12)

kde R. - úplný odpor tohoto řetězce a od výrazu (9)

Da \u003d i · dfB, (13)

kde df.B- Změňte magnetický tok oblastem uzavřeného obrysu, když se vodič pohybuje. Nahrazení výrazů (10), (12) a (13) ve vzorci (12), po snižování I. I.Dostávat e.· dT \u003d IR · DT + DFB. Sdílení obou částí této rovnosti dT.Nalézt: I. I. = (e -Z tohoto výrazu následuje závěr, že v řetězci, s výjimkou E.D.S. e., stále existuje nějaký druh elektromotorické síly ei.rovnat se

(14)

a vzhledem ke změně magnetického toku pronikajícího plochy obrysu. Tento ed. A je E.D.S. Elektromagnetická indukce nebo krátká E.D. indukce. Poměr (14) je elektromagnetické indukční právokterý je formulován: e.D.S. Indukce v obvodu se rovná rychlosti změny magnetického toku, který proniká oblast pokrytou tímto obvodem. Minus znamení ve vzorci (14) je matematický výraz pravidla Lenza.

Nemůžeme vidět magnetické pole, ale je důležité pro lepší pochopení magnetických jevů se naučit, jak to zobrazovat. To pomůže magnetickým šipkami. Každá taková šipka je malý permanentní magnet, který se snadno otáčí v horizontální rovině (obr. 2.1). O tom, jak graficky zobrazuje magnetické pole a jakou fyzickou hodnotu charakterizuje, se z tohoto odstavce dozvíte.

Obr. 2.2. V magnetickém poli jsou magnetické šipky orientovány určitým způsobem: Severní pólové šipky označuje směr indukčního vektoru magnetického pole v tomto bodě

Studujeme výkonové vlastnosti magnetického pole

Pokud se nabitá částice pohybuje v magnetickém poli, pole bude působit na částici s nějakou silou. Hodnota této síly závisí na náboji částic, směrech a hodnot rychlosti jeho pohybu, stejně jako to, jak silný je pole.

Výkonová charakteristika magnetického pole je magnetická indukce.

Magnetická indukce (indukce magnetického pole) je vektorová fyzická hodnota, která charakterizuje výkon magnetického pole.

Magnetická indukce je označena symbolem B.

Jednotka magnetické indukce v SI - tesla; Pojmenován na počest srbské fyziky Nikola Tesla (1856-1943):

Pro směr magnetického indukčního vektoru se v tomto bodě magnetického pole přijímá směr, což indikuje severní pól magnetické šipky instalované v tomto bodě (obr. 2.2).

Poznámka! Směr síly, se kterým se magnetické pole působí na pohybu nabitých částic nebo k vodiči s proudem nebo na magnetickou šipku, se neshoduje se směrem magnetického indukčního vektoru.

Magnetické linky:

Obr. 2.3. Řádek magnetického pole pásu magnetu

Mimo magnet vychází ze severního pólu magnetu a jsou zahrnuty v jižním;

Vždy zavřený (magnetické pole je vírové pole);

Největší tloušťka se nachází v magnetických pólech;

Nikdy se netýkají

Zobrazujeme magnetické pole

Na Obr. 2.2 Vidíme, jak jsou orientovány, jak magnetické šipky v magnetickém poli jsou orientovány: jejich osy se zdálo, že tvoří linky, a magnetický indukční vektor v každém bodě je směrován podél tečny na linku procházející tento bod.

S pomocí magnetických linek, graficky zobrazující magnetická pole:

1) Pro směr magnetické indukční čáry v tomto bodě je odebráno směr magnetického indukčního vektoru;

Obr. 2.4. Řetězy železné piliny reprodukovat vzor magnetické indukce magnetického pole podkovy magnetu

2) Čím větší je magnetický indukční modul, tím blíže k sobě navrhne magnetické vedení.

S ohledem na grafický obraz magnetického pole magnetu pásu, můžete provést některé závěry (viz obr. 2.3).

Tyto nálezy jsou platné pro magnetické vedení jakéhokoliv magnetu.

Jaký směr dělají magnetické linky uvnitř bandagního magnetu?

Obraz magnetických linek může být reprodukován pomocí železné piliny.

Vezměte si podkova magnet, dali jsme talíř z plexisklo na něm a my budeme nalít železo piliny na talíři přes korticle. V magnetickém poli je každý kus železa magnetizován a otočen v malou "magnetickou šipku". Improvizované "šipky" se vycentrují podél magnetických linií magnetického pole magnetu (obr. 2.4).

Umístěte magnetické vedení magnetického pole magnetu podkovy.

Další informace o homogenním magnetickém poli

Magnetické pole v některých částech prostoru se nazývá homogenní, pokud v každém bodu jsou magnetické indukční vektory stejné jako modul a směr (obr. 2.5).

V oblastech, kde je magnetické pole rovnoměrné, magnetická indukční linka je rovnoběžná a je umístěna ve stejné vzdálenosti od sebe (obr. 2,5, 2,6). Magnetické linie homogenního magnetického pole, zaměřené na nás, jsou vyrobeny pro zobrazování bodů (obr. 2,7, a) - zdá se, že vidíme "je vzhled šipek" létání na nás. Pokud jsou magnetické linky směrovány z nás, jsou znázorněny s křížem - zdá se, že vidíme "vzkvétající boomy" létání z nás (obr. 2,7, b).

Ve většině případů se zabýváme nehomogenním magnetickým polem - pole, v různých bodech, z nichž magnetické indukční vektory mají různé hodnoty a směry. Magnetické linie takového pole jsou zakřivené a jejich hustota je odlišná.

Obr. 2.6. Magnetické pole uvnitř pásu magnetu (A) a mezi dvěma magnety směřujícími k sobě s více osob póly (B), lze považovat za homogenní

Studujeme magnetické pole Země

Pro studium magnetismu Země, William Hilbert udělal permanentní magnet ve formě misky (model země). Umístěním kompasu na misku si všiml, že kompasová šipka se chová stejným způsobem na povrchu Země.

Experimenty umožnily vědec, aby předpokládal, že Země je obrovský magnet, a jeho jižní magnetický pól se nachází na severu naší planety. Další studie potvrdily hypotézu V. Hilberta.

Na Obr. 2.8 ukazuje obraz magnetické indukce magnetického pole Země.

obr. 2.7. Obraz magnetických indukčních linií homogenního magnetického pole, které jsou kolmé k rovině vzoru a jsou zaměřeny na nás (a); řízený z nás (b)

Představte si, že jdete na severní pól, pohybující se přesně ve směru, který kompasová šipka označuje. Dosáhnete cíle?

Magnetické indukční linky magnetického pole Země nejsou rovnoběžné s jeho povrchem. Pokud upevňujete magnetickou šipku v suspenzi Cardan, to znamená, že to může volně otáčet jak kolem horizontální, tak

Obr. 2.8. Magnetické linie linky magnetické linky planety Země

a kolem svislých os, bude šipka instalována pod úhlem k povrchu Země (obr. 2.9).

Jak bude magnetická šipka umístěna v zařízení na Obr. 2.9 V blízkosti severního magnetického pólu Země? V blízkosti jižního magnetického pólu Země?

Magnetické pole Země bylo dlouho pomohl navigovat na cestovatele, námořníky, armádě a nejen pro ně. Bylo prokázáno, že ryby, mořské savci a ptáci během jejich migrací jsou zaměřeny na magnetické pole Země. Také orientované, hledají cestu domů a některá zvířata, jako jsou kočky.

Další informace o magnetických bouřích

Studie ukázaly, že v každém terénu je magnetické pole Země periodicky, každý den, změny. Kromě toho existují malé roční změny v magnetickém poli Země. Existují však ostré změny. Silné poruchy magnetického pole Země, která pokrývají celou planetu a pokračují od jednoho do několika dnů, se nazývají magnetické bouře. Zdraví lidé prakticky necítí, ale ti, kteří mají kardiovaskulární onemocnění a onemocnění nervového systému, magnetické bouře způsobují zhoršení pohody.

Magnetické pole Země je druhem "štítu", který chrání naši planetu od létání z vesmíru, hlavně ze Slunce ("Sunny Wind"), nabitých částic. V blízkosti magnetických pólů jsou částice v blízkosti atmosféry Země. Za zvýšení sluneční aktivity spadají kosmické částice do horních vrstev atmosféry a molekul ionizačního plynu - polární nosníky jsou pozorovány na Zemi (obr. 2.10).

Pojďme shrnout

Magnetická indukce B je vektorová fyzická hodnota, která charakterizuje akci výkonu magnetického pole. Směr magnetického indukčního vektoru se shoduje se směrem, na kterém indikuje severní pól magnetické šipky. Jednotka magnetické indukce v C - TESLA (TL).

Podmíněné směrové čáry, v každém bodě, z nichž se tečna shoduje s linkou, podél které je vektoru magnetické indukce směrován, se nazývá magnetické indukční vedení nebo magnetické vedení.

Magnetické indukční linky jsou vždy uzavřeny, mimo magnet, vycházejí ze severního pólu magnetu a jsou zahrnuty v jižní části, pozemky jsou umístěny v těchto oblastech magnetického pole, kde je magnetický indukční modul větší.

Planeta Země má magnetické pole. V blízkosti severního geografického pólu Země se jeho jižní magnetický pól nachází v blízkosti jižního geografického pólu - severního magnetického pólu.

Otázky řízení

1. Dejte definici magnetické indukce. 2. Jak je magnetický indukční vektor zaměřen? 3. Jaká je jednotka magnetické indukce v SI? Na počest koho ona je pojmenována? 4. Dejte definici magnetických indukčních linek. 5. Jaký směr je pořízen pro směr magnetických linek? 6. Co je závislá na tloušťce magnetických linek? 7. Jaké magnetické pole se nazývá homogenní? 8. Prokázat, že Země má magnetické pole. 9. Jak jsou magnetické póly Země vzhledem k geografickému posunu? 10. Co je magnetické bouře? Jak ovlivňují osobu?

Cvičení číslo 2.

1. Na Obr. 1 znázorňuje magnetické indukční linky na určitém kusu magnetického pole. Pro každý případ, A-IN Definovat: 1) Jaký je pole homogenní nebo nehomogenní; 2) Směr magnetického indukčního vektoru v bodech A a v poli; 3) V jakém bodě - A nebo in - magnetická indukce pole je větší.

2. Proč může být mříž Ocelová okna magnetizována s časem?

3. Na Obr. 2 ukazuje linky magnetického pole vytvořené dvěma identickými permanentními magnety, které navzájem navzájem čelí.

1) Existuje magnetické pole v bodě A?

2) Jaký je směr magnetického indukčního vektoru v místě? V bodě s?

3) V jakém bodě - A, v nebo C - magnetická indukce pole největší?

4) Jaký je směr magnetických indukčních vektorů uvnitř magnetů?

4. Dříve, během expedic na severní pól, potíže vznikly při určování směru pohybu, protože v blízkosti pólu, běžné kompasy téměř nefungovaly. Co si myslíte, proč?

5. Použijte další zdroje informací a zjistěte, jakou hodnotu je magnetické pole pro život na naší planetě. Co by se stalo, kdyby se magnetické pole Země najednou zmizelo?

6. Existují části zemského povrchu, kde je magnetická indukce magnetického pole Země mnohem větší než v sousedních oblastech. Využijte dalších zdrojů informací a zjistěte o magnetických anomáliích.

7. Vysvětlete, proč je všechny nenabité tělo vždy přitahováno k tělu s elektrickým nábojem.

To je materiál učebnice

Již ve století VI. PŘED NAŠÍM LETOPOČTEM. V Číně, bylo známo, že některé rudy mají schopnost přilákat se navzájem a přilákat železné předměty. Kousky takových rud byly nalezeny v blízkosti města Magnesia v Malaya Asii, takže dostali jméno magnety.

Kde interagují magnet a železné objekty? Vzpomeňte si, proč jsou přitahovány elektrifikované tělo? Protože o elektrickém náboji je tvořena zvláštní formou hmoty - elektrické pole. Tam je podobná forma hmoty kolem magnetu, ale má další povahu původu (protože ruda je elektricky neutrální), nazývá se magnetické pole.

Pro studium magnetického pole se používají přímé nebo podkovy magnety. Některá místa magnetu mají největší atraktivní účinky, nazývali se póls (Sever a jih). Multimame magnetické póly jsou přitahovány a stejné názvy jsou odpuzovány.

Pro výkonové vlastnosti použití magnetického pole magnetické pole indukční vektor b. Magnetické pole je graficky znázorněno pomocí elektrických vedení ( magnetické indukční linky). Linky jsou uzavřeny, nemají žádný začátek, žádný konec. Umístění, ze kterého magnetické linky jdou - severní pól (sever) zahrnuje magnetické linky v jižním pólu (jih).

Magnetické pole lze provést "viditelné" s pilařstvím železa.

Pole Magnetic Explorer s proudem

A teď, když objevili Hans Christian Ersted. a Andre Marie Ampere. V roce 1820 se ukazuje, magnetické pole existuje nejen kolem magnetu, ale také jakýkoliv vodič s proudem. Jakýkoliv drát, například kabel z lampy, který proudí elektrický proud, je magnet! Drát s proudem interaguje s magnetem (pokuste se k němu přinést kompas), dva vodiče interagují s šokem.

Síla magnetického pole přímého proudu jsou kruhy kolem vodiče.

Směr magnetického indukčního vektoru

Směr magnetického pole v tomto bodě může být definován jako směr, který ukazuje severní pól šipky kompasu umístěné v tomto bodě.

Směr magnetických indukčních vedení závisí na směru proudu v vodiči.

Směr indukčního vektoru je určen pravidlem braschik. nebo pravidlo pravá ruka.

Vektor magnetická indukce

Jedná se o velikost vektoru, která charakterizuje akci napájení pole.

Indukce magnetického pole nekonečného přímočarého vodiče s proudem ve vzdálenosti R od:

Indukce magnetického pole ve středu tenkého kruhového otáčení poloměru R:

Indukce magnetického pole solenoid (cívka, jejíž otáčky jsou důsledně vynechány v jednom směru):

Princip superpozice

Pokud je magnetické pole v tomto bodě vytvořeno několika zdrojovými zdroji, pak magnetickou indukci - vektorový součet indukce každého z polí odděleně

Země je nejen velký negativní náboj a zdroj elektrického pole, ale zároveň magnetické pole naší planety je jako pole přímého magnetu obřích velikostí.

Geografický jih se nachází v blízkosti magnetického severu a zeměpisný sever je v blízkosti magnetického jihu. Pokud je kompas umístěn v magnetickém poli Země, jeho severní šipka je zaměřena na magnetické indukční linky ve směru jižního magnetického pólu, to znamená, že to uvádí, kde se nachází geografický sever.

Charakteristické prvky pozemního magnetismu se v průběhu času velmi pomalu mění - století-staré změny. Čas od času se však magnetické bouře vyskytují, když je magnetické pole Země velmi zkreslené po dobu několika hodin a pak se postupně vrací do předchozích hodnot. Taková prudká změna ovlivňuje pohodu lidí.

Magnetické pole Země je "štít", pokrývající naši planetu z částic pronikavých z vesmíru ("Solární vítr"). V blízkosti magnetických pólů jsou částice mnohem blíže k povrchu Země. S výkonnými slunečními světly je magnetosféra deformována a tyto částice se mohou pohybovat do horních vrstev atmosféry, kde se tvoří molekuly plynu, jsou vytvořeny polární svítí.

Částice oxidu železa na magnetickém filmu jsou dobře magnetizovány během procesu záznamu.

Vlaky na magnetické polštářové posunutí přes povrch absolutně bez tření. Vlak je schopen vyvíjet rychlost až 650 km / h.

Práce mozku, pulsace srdce je doprovázena elektrickými impulsy. Ve stejnou dobu se v orgánech vyskytuje slabé magnetické pole.

Témata kodifikaci EGE: Interakce magnetu, magnetické pole vodiče s proudem.

Magnetické vlastnosti látky jsou známé pro lidi po dlouhou dobu. Magnety získaly své jméno ze starobylého města Magnesia: Minerál byl rozšířen v jeho okolí (následně nazýval magnetický železo nebo magnetit), jejichž kousky železných předmětů přitahovaly.

Interakce magnetu

Na obou stranách každého magnetu se nacházejí severní pól a jižní pól. Dva magnety jsou přitahovány k sobě s různými póly a odpuzují stejný název. Magnety mohou působit na sebe i přes vakuum! To vše připomíná interakci elektrických poplatků, nicméně interakce magnetu není elektrická. To dokládá následující zkušení fakta.

Magnetická síla oslabuje při zahřívání magnetu. Síla interakce bodových poplatků nezávisí na jejich teplotě.

Magnetická síla je oslabující, pokud třepání magnetu. Neexistuje se nic jako elektricky nabitá tělesa.

Pozitivní elektrické náboje mohou být odděleny od negativních (například při elektrizaci tel). Ale není možné rozdělit magnetické póly: Pokud vyříznete magnet do dvou částí, pak se póly dochází v řezu a magnet se rozpadne dva magnety s různými póly na koncích (orientovaný stejným způsobem jako póly zdrojového magnetu).

Tak, magnety vždy bipolární, existují pouze ve formě dipól. Izolované magnetické póly (tzv. Magnetické monopoly - Analogy elektrického náboje) v případě, že neexistuje žádný způsob (v žádném případě, dosud nebyly zjištěny experimentálně). To je možná nejpůsobivější asymetrie mezi elektřinou a magnetismem.

Stejně jako elektricky nabitá tělesa, magnety působí na elektrické náboje. Magnet však působí pouze na pohyblivý nabít; Pokud náboj spočívá na magnetu, akce magnetické síly na náboji nejsou pozorovány. Naopak elektrifikovaný tělo působí na jakýkoliv náboj, bez ohledu na to, zda spočívá nebo se pohybuje.

Podle moderních myšlenek teorie CloseStream se provádí interakce magnetů magnetické pole. A to je, že magnet vytváří magnetické pole v okolním prostoru, který působí na jiný magnet a způsobuje viditelnou přitažlivost nebo odpojení těchto magnetů.

Podává se příklad magnetu magnetická jehlová kompas. S pomocí magnetické šipky můžete posoudit přítomnost magnetického pole v této oblasti prostoru, stejně jako směr pole.

Naše planeta Země je obří magnet. V blízkosti severního geografického pólu Země je jižní magnetický pól. Proto severní konec šipky kompasu, otočí se na jižní magnetický pól Země, označuje geografický sever. Proto vznikl jméno "Severní pól" magnetu.

Linky magnetického pole

Elektrické pole, odvoláváme, je zkoumáno pomocí malých zkušebních poplatků, podle kterého můžete posoudit hodnotu a směr pole. Analogový zkušební náboj v případě magnetického pole je malá magnetická šipka.

Například můžete získat nějaký geometrický pohled na magnetické pole, pokud umístíte velmi malé kompasové šipky v různých místech prostoru. Zkušenosti ukazují, že šipky budou lemovány podél určitých linek - tzv. Magnetické pole. Dejte nám definici tohoto pojetí ve formě následujících tří bodů.

1. Magnetické pole nebo magnetické elektrické vedení - jedná se o řady v prostoru s následujícím vlastnictvím: malá šipka kompasu umístěného v každém bodě takové linie, orientovaná na tečnu této linky.

2. Směr magnetického pole je směr severních konců šipek kompasu umístěných v bodech této linky.

3. Silné čáry jít, silnější magnetické pole v této oblasti prostoru.

Úloha šipek kompasu s úspěchem může provádět železo piliny: malá pilina je magnetizována a chová se přesně jako magnetická šipky.

Takže, nalil železo pily kolem permanentního magnetu, uvidíme se o následujícím obrázku linek magnetického pole (obr. 1).

Obr. 1. Pole permanentního magnetu

Severní pól magnetu je označena modrým a dopisem; Jižní pól - červená a dopis. Vezměte prosím na vědomí, že pole pole opouštějí severní pól magnetu a jsou zahrnuty v jižním pólu: Koneckonců je to jižní pól magnetu, který bude řízen severní konec šipek kompasu.

ZKUŠENOSTI

Navzdory tomu, že elektrické a magnetické jevy byly známy lidem od starověku, nebyl pozorován žádný vztah mezi nimi. Během několika století bylo studium elektřiny a magnetismu paralelně a nezávisle na sobě.

Že úžasné skutečnosti, že elektrické a magnetické jevy jsou vlastně spojeny s sebou, byl poprvé objeven v roce 1820 - v slavném zážitku Ersteda.

Schéma Erterged Experience je znázorněno na Obr. 2 (obrázek z rt.mipt.ru). Přes magnetickou šipku (a - severní a jižní póly šipky) je kovový vodič spojen s proudovým zdrojem. Pokud zavřete řetěz, šipka otáčí kolmo k vodiči!
Toto jednoduché zkušenosti přímo poukázaly na vztah elektřiny a magnetismu. Experimenty po entereda zkušenosti, pevně instalovány následující vzor: magnetické pole je generováno elektrickými proudy a působí na proud.

Obr. 2. Enterged Experience

Vzor řádků magnetických polí generovaných vodičem se proudem závisí na tvaru vodiče.

Magnetické pole přímého drátu s proudem

Řádky magnetického pole příměřícího drátu s proudem jsou soustředné kruhy. Centra těchto kruhů leží na drátu a jejich roviny jsou kolmé k drátu (obr. 3).

Obr. 3. Přímé pole s proudem

Pro stanovení směru linek magnetického pole přímého proudu existují dvě alternativní pravidla.

Pravidlo ve směru hodinových ručiček. Pole linky jsou proti směru hodinových ručiček, pokud se podíváte, takže proud je na nás.

Pravidlo pravidla (nebo pravidlo braschik.Or. pravidlo vývrtku - To je, kdo je blíže ;-)). Pole linky jdou tam, kde potřebujete otáčet šroub (s obvyklým pravými závitem) tak, aby se pohyboval pod závitem v proudovém směru.

Použijte pravidlo, které se vám líbí více. Nejlepší je zvyknout si na správné nastavení ve směru hodinových ručiček - vy sami se následně ujistěte, že je to univerzálně a je pro ně snazší (a pak s vděčností, pamatujte si to v prvním roce, když studujete analytickou geometrii).

Na Obr. 3 se objevil a něco nového: Toto je vektor indukce magnetického poleOr. magnetická indukce. Magnetický indukční vektor je analogem elektrického pole síly vektoru: slouží charakteristika ticha Magnetické pole, určující sílu, se kterou se magnetické pole působí na pohyblivé poplatky.

Budeme hovořit o silách v magnetickém poli později, ale teď jsme si všimli, že velikost a směr magnetického pole je určeno magnetickým indukčním vektoru. V každém bodě prostoru je vektoru nasměrován tam, kde a severní konec šipky kompasu umístěného v tomto bodě, a to tečnou terénní linie ve směru tohoto řádku. Magnetická indukce se měří v the Teslah. (TL).

Stejně jako v případě elektrického pole pro indukci magnetického pole, veletrh princip superpozice. Leží ve skutečnosti, že indukce magnetických polí vytvořených v tomto bodě různými proudy Fold Vector a dát výsledný magnetický indukční vektor:.

Magnetické pole se otáčí s šokem

Zvažte kruhovou cívku, kterým cirkuluje konstantní proud. Zdroj, který vytváří aktuální, nevykazujeme obraz.

Vzor pole pole našeho zatáčku bude mít přibližně následující formulář (obr. 4).

Obr. 4. Pole Otočte proudem

Bude pro nás důležité, abychom mohli určit, který poloviční prostor (vzhledem k rovině otočení) je zaměřen na magnetické pole. Opět máme dvě alternativní pravidla.

Pravidlo ve směru hodinových ručiček. Pole linky jdou tam, při pohledu z místa, kde se proud zdá cirkulující proti směru hodinových ručiček.

Pravidlo pravidla. Pole Lines Jdi tam, kde se šroub přesune (s obvyklým pravými závitem), pokud jej otočíte v aktuálním směru.

Jak vidíte, aktuální a role změny pole - ve srovnání se zněním těchto pravidel pro případ přímého proudu.

Magnetická polní cívka s proudem

Cívka Ukazuje se, jestli je to těsné, otočení na otočení, vítr drát do spíše dlouhé spirály (obr. 5 - Obrázek z webu en.wikipedia.org). Může být několik tucet, stovek nebo dokonce tisíce otáček v cívce. Cívka se nazývá solenoid.

Obr. 5. cívka (solenoid)

Magnetické pole jednoho obratu, jak víme, vypadá to příliš jednoduché. Pole? Oddělené cívky jsou navzájem navštěvovány a zdá se, že by měl být zcela zamotaný obraz. To však není případ: Pole dlouhé cívky má neočekávanou jednoduchou strukturu (obr. 6).

Obr. 6. Pole cívky s proudem

Na tomto obrázku se proud v cívce přichází proti směru hodinových ručiček, pokud se podíváte na levé straně (bude-li na obr. 5 pravý konec cívky připojit k "plus" aktuálního zdroje a levý konec na "mínus"). Vidíme, že magnetické pole cívky má dvě charakteristické vlastnosti.

1. Uvnitř cívky od jejího okraje je magnetické pole jednotný: V každém bodě je magnetický indukční vektor stejný ve velikosti a směru. Pole linky - rovnoběžně; Jsou zkrouceni pouze u kořene cívky, když jdou ven.

2. Mimo pole cívek v blízkosti nuly. Čím více se otočí v cívce - slabší pole mimo něj.

Všimněte si, že nekonečná dlouhá cívka neuvolňuje pole venku: mimo cívku není magnetické pole. Uvnitř takové cívky je pole všude uniforma.

Nic připomíná? Cívka je "magnetický" analog kondenzátoru. Pamatujete si, že kondenzátor vytváří homogenní elektrické pole uvnitř sebe, jehož řádky jsou zkroucené pouze v blízkosti okrajů desek a mimo kondenzátor je pole blízko nulu; Kondenzátor s nekonečným záhybem nevytváří pole směrem ven a všude uvnitř ní je pole rovnoměrně.

A nyní - hlavní pozorování. Prosím, porovnat obraz magnetického pole linek mimo cívku (obr. 6) s liniemi pole magnetu na obr. jeden . To samé je to? A tady se blížíme k otázce, která již již vznikla: Pokud je magnetické pole generováno proudy a působí na proudy, pak jaká je příčina magnetického pole v blízkosti permanentního magnetu? Koneckonců, tento magnet se zdá být vodič s proudem!

Hypotéza ampéru. Elementární Toki.

Zpočátku si mysleli, že interakce magnetů byla vysvětlena speciálními magnetickými náboji zaměřenými na póly. Ale na rozdíl od elektřiny, nikdo nemohl izolovat magnetický náboj; Koneckonců, jak jsme již řekli, nebylo možné dostat samostatně severní a jižní pól magnetu - póly jsou vždy přítomny v magnetu ve dvojicích.

Pochybnosti o magnetických poplatcích zhoršila Erstedova zkušenost, když se ukázalo, že magnetické pole je generováno elektrickým proudem. Kromě toho se ukázalo, že pro každý magnet, můžete si vybrat vodič s aktuální konfigurací, takže pole tohoto vodiče se shoduje s magnetickým polem.

Ampér předložil odvážnou hypotézu. Neexistují žádné magnetické poplatky. Účinek magnetu je vysvětlen uzavřenými elektrickými proudy uvnitř..

Jaké jsou tyto proudy? Tyto elementární Toki. cirkulovat uvnitř atomů a molekul; Jsou spojeny s pohybem elektronů v atomových orbitech. Magnetické pole jakéhokoliv těla se skládá z magnetických polí těchto elementárních proudů.

Elementární proudy mohou být rychle umístěny relativní. Pak jsou jejich pole vzájemně splacena a tělo nevykazuje magnetické vlastnosti.

Ale pokud jsou koordinovány elementární proudy, jejich pole, skládání, navzájem posilují. Tělo se stává magnetem (obr. 7; magnetické pole bude směrováno; severní pól magnetu bude také směrována).

Obr. 7. Proudy elementárních magnetů

Hypotéza ampérových elementárních proudů vyčeřuje vlastnosti magnetů. Zahřívání a třepání magnetu zničí pořadí jeho elementárních proudů a magnetické vlastnosti oslabují. Nisepislost magnetického pólů se stala zjevnou: v bodě řezu magnetu získáváme stejné elementární proudy na koncích. Schopnost těla magnetizovat v magnetickém poli je vysvětlena dohodnutým stavbou elementárních proudů, "rotující" správně (přibližně otáčení kruhového proudu v magnetickém poli, přečtete v následujícím listu).

Hypotéza ampérů se ukázalo být spravedlivý - to ukázalo další rozvoj fyziky. Myšlenky o elementárních proudech se staly nedílnou součástí teorie atomu vyvinutých ve dvacátém století - téměř pět let po brilantním odhadu ampér.