Ca reprezentând linia de inducție magnetică grafică. Inducerea câmpului magnetic

« Fizica - Gradul 11 \u200b\u200b»

Câmpul electric este caracterizat de rezistența câmpului electric.
Rezistența câmpului electric este un vector vectorial. Câmpul magnetic este caracterizat prin inducție magnetică.
Inducția magnetică este o magnitudine vectorială, este indicată de scrisoare.

Direcția vectorului de inducție magnetică

Pentru direcția vectorului de inducție magnetică, se ia o direcție, care arată Polul Nord N al unei săgeții magnetice, instalat liber în câmpul magnetic.

Această direcție coincide cu direcția normală pozitivă la un circuit închis cu un curent.

Folosind un cadru cu o săgeată curentă sau magnetică, puteți determina direcția vectorului de inducție magnetică în orice punct al câmpului.
În câmpul magnetic al conductorului rectiliniu cu un curent, săgeata magnetică la fiecare punct este montată pe tangenta circumferinței, a căror planul este perpendicular pe fir și centrul său se află pe axa firului.

Regula Braschik.

Direcția vectorului de inducție magnetică este instalată utilizând regula BRASCOVER.

Dacă direcția mișcării progresive a bouwn coincide cu direcția curentă din conductor, direcția de rotație a mânerului Bouwn indică direcția vectorului de inducție magnetică

Linii de inducție magnetică

Câmpul magnetic poate fi afișat folosind linii de inducție magnetică.
Linii de inducție magnetică Liniile de apel tangente la care în oricare dintre punctele lor coincid cu vectorul în acest moment. Linia vectorului de inducție magnetică Linii similare ale vectorului de rezistență a câmpului electrostatic.

Liniile de inducție magnetice pot fi vizibile prin utilizarea rumegușului de fier.

Câmp magnetic al conductorului rectilinian cu curent

Pentru un conductor drept cu un curent de linie de inducție magnetică sunt cercurile concentrice situate în plan perpendicular pe acest conductor cu un curent. Centrul cercurilor este situat pe axa conductorului. Săgeata de pe linii indică ce direcție este îndreptată vectorul de inducție magnetică, tangentă la această linie.

Bobină de câmp magnetic cu curent (solenoid)

Dacă lungimea solenoidului este mult mai mare decât diametrul său, atunci câmpul magnetic din interiorul solenoidului poate fi luat în considerare uniformă.
Linii de inducție magnetică a unui astfel de câmp paralel Și sunt la distanțe egale unul de celălalt.

Câmp magnetic de teren

Linia inducției magnetice a câmpului Pământului este similară cu liniile de inducție magnetice ale câmpului solenoid.
Axa magnetică a pământului este cu axa de rotație a unghiului de împământare de 11,5 °.
Periodic, poli magnetici își schimbă polaritatea.

Vortex Field.

Liniile electrice ale câmpului electrostatic au întotdeauna surse: încep să acuzați și se termină negativ.
Și liniile de inducție magnetică nu au început, fără sfârșit, sunt întotdeauna închise.
Câmpuri cu linii de vector închis apel vortex..
Câmp magnetic - câmp Vortex.
Câmpul magnetic nu are surse.
Nu există taxe magnetice de încărcături magnetice.

asa deCâmpul magnetic este un câmp de vortex, în fiecare din punctul său, vectorul de inducție magnetic indică o săgeată magnetică, direcția vectorului de inducție magnetică poate fi determinată de regula cablului

Pentru o imagine vizuală a unui câmp magnetic, utilizați linii de inducție magnetică. Line inducție magnetică acestea numesc o astfel de linie, la fiecare punct în care inducerea câmpului magnetic (vector) este îndreptată de-a lungul tangentului curbei. Direcția acestor linii coincide cu direcția câmpului. Linia de inducție magnetică a fost convenită astfel încât numărul acestor linii pe suprafața unității perpendicular pe ele să fie egal cu modulul de inducție din domeniul câmpului. Apoi, pe grosimea liniilor de inducție magnetică, ei judecă câmpul magnetic. În cazul în care liniile sunt groase, modulul de inducție câmp magnetic este mai mare. Liniile de inducție magnetice sunt întotdeauna închisespre deosebire de linii de rezistență a câmpului electrostaticcare sunt deschise (încep și se termină acuzațiile). Direcția liniilor de inducție magnetică este localizată în conformitate cu regula șurubului drept: Dacă mișcarea progresivă a șurubului coincide cu direcția curentului, rotația acesteia are loc în direcția liniilor de inducție magnetică. Ca exemplu, oferim modelul inducției magnetice a curentului direct, curentul perpendicular pe planul de desen de la desen (figura 2).

I.

a.

Ä

Smochin. 3.

Găsiți circulația inducției câmpului magnetic în jurul cercului unei raze arbitrare a.care coincide cu linia de inducție magnetică. Câmpul este creat de forța curentă I.care curge pe un conductor infinit lung amplasat perpendicular pe planul de desen (figura 3). Inducerea câmpului magnetic este destinată tangentei liniei de inducție magnetică. Convertiți expresia, deoarece ASA \u003d 0 Andcosa \u003d 1. Inducerea câmpului magnetic creat de curentul în prezent într-un conductor infinit lung se calculează cu formula: B \u003d.m0m. I /(2p. a.), T. Circulația vectorului pentru acest circuit, găsind formula (3): M 0 M. I., la fel de - Circumferință. Asa de, Se poate demonstra că acest raport este valabil pentru circuitul unei forme arbitrare care acoperă conductorul cu un curent. Dacă câmpul magnetic este creat de sistemul curent I.1, I.2, ... , I.n, atunci circulația inducției câmpului magnetic de-a lungul unui contur închis care acoperă aceste curenți este egală cu

(4)

Relația (4) și este o lege curentă completă: Circulația inducției câmpului magnetic de-a lungul unui contur închis arbitrar este egală cu produsul unei permeabilitate magnetică constantă, magnetică asupra cantității algebrice a forțelor curente acoperite de acest circuit.

Puterea curentă poate fi găsită utilizând densitatea curentă j.: Unde S.-Contactați secțiunea transversală a conductorului. Apoi, legea actuală completă este scrisă ca

(5)

Flux magnetic.

Prin analogie cu fluxul de rezistență a câmpului electric, este introdus un debit de inducție magnetic sau un flux magnetic. Flux magnetic printr-o anumită suprafață Apelați numărul de linii de inducție magnetică care îl pătrunde. Să presupunem că într-un câmp magnetic neomogene există o suprafață de suprafață S.. Pentru a găsi un flux magnetic prin ea împărțit mental suprafața pe secțiunile elementare cu o zonă dS.care poate fi considerată plană, iar câmpul din limitele lor este omogen (figura 4). Apoi fluxul magnetic elementar df.Bulls această suprafață este egală cu: df.B. \u003d B · ds ·cos A. \u003d B.n. dS.Unde B. - modulul de inducere a câmpului magnetic la localizarea site-ului, A este unghiul dintre vector și normal la locul, B.n. \u003d B ·pentru a proiecta inducerea câmpului magnetic în direcția normală. Fluxul magnetic F. B pe întreaga suprafață este egală cu suma acestor fire df.B, adică

A. S. dS. Smochin. patru.

(6)

deoarece sumarea valorilor infinit mici este integrarea.

În sistemul SI, fluxul magnetic este măsurat în Webkers (WB). 1 WB \u003d 1 T. · 1 m 2.

Teorema Gaussian pentru câmpul magnetic

Următoarea teoremă este dovedită în electrodinamică: debitul magnetic, permeabil la o suprafață închisă arbitrară, este zero .

Acest raport a primit un nume teoreme Gaussian Pentru un câmp magnetic. Această teoremă este o consecință a faptului că în natură nu există "încărcări magnetice" (spre deosebire de electric), iar liniile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise (spre deosebire de liniile de tensiune ale câmpului electrostatic, care încep și se termină pe încărcările electrice) .

Lucrați pe conductorul în mișcare cu curent într-un câmp magnetic

+ – dx. Ä e. l. C. D. I. Ä Ä Ä Smochin. cinci

Se știe că puterea amperii acționează asupra dirijorului cu curentul în câmpul magnetic. Dacă conductorul se mișcă, atunci cu mișcarea sa, această forță face o slujbă. Îl definim pentru un caz particular. Luați în considerare lanțul electric, unul dintre parcele DCcare poate glisa (fără fricțiune) de contacte. În acest caz, lanțul formează un circuit plat. Acest circuit este amplasat într-un câmp magnetic omogen, cu o inducție perpendiculară pe planul de contur îndreptat spre noi (figura 5). Pe complotul DCaMP va funcționa

F \u003d bil ·sina. \u003d BIL., (8)

unde l. - lungimea site-ului, I. - Curentul curent de către dirijor. - Unghi între câmpurile curente și magnetice. (În acest caz \u003d 90 ° ISIN A \u003d 1). Direcția forței pe care o găsim pe regula mâinii stângi. Când mutați site-ul DCpe distanța elementară dx. Lucrările elementare sunt efectuate da.egal da \u003d f · dx. Având în vedere (8), primim:

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

în măsura în care ds \u003d l · dx- zona descrisă de dirijor la mișcarea sa, df.B. \u003d B · ds- fluxul magnetic prin această zonă sau schimbarea fluxului magnetic prin zona unui circuit închis plat. Expresia (9) este valabilă pentru un câmp magnetic neomogene. În acest fel, lucrul la mișcarea unui circuit închis cu un curent constant într-un câmp magnetic este egal cu produsul curentului pentru schimbarea fluxului magnetic prin zona acestui circuit.

Fenomenul de inducție electromagnetică

Fenomenul inducției electromagnetice este după cum urmează: Cu orice schimbare a fluxului magnetic care pătrunde în zona acoperită de circuitul conductiv, forța electromotivă apare în ea.. Se numeste E.D.S. inducţie . Dacă conturul este închis, atunci sub acțiunea EDS. Apare curentul electric, numit inducţie .

Luați în considerare unul dintre experimentele efectuate de Faraday, privind detectarea curentului de inducție, prin urmare, de exemplu. inducţie. Dacă într-un solenoid, închis pe un dispozitiv de măsurare electrică foarte sensibil (Galvanometru) (fig.6), pentru a deplasa sau extinde magnetul, atunci când se mișcă magnetul, săgeata galvanometrică este dedicată apariției curentului de inducție. Același lucru este observat atunci când mișcarea solenoidului în raport cu magnetul. Dacă magnetul și solenoidul sunt staționare reciproc, curentul de inducție nu apare. Astfel, cu mișcarea reciprocă a acestor corpuri, fluxul magnetic creat de câmpul magnetic al magnetului, prin rotațiile solenoidului, ceea ce duce la apariția unui curent de inducție cauzat de EDS rezultat inducţie.

S. G. N. Smochin. 6.

Lenza regula

Direcția curentului de inducție este determinată regula Lenza. : Curentul de inducție are întotdeauna o astfel de direcție că câmpul magnetic creat de ei împiedică schimbarea fluxului magnetic, ceea ce provoacă acest curent. Din aceasta rezultă că, cu o creștere a fluxului magnetic, curentul curent de inducție va avea o astfel de direcție, astfel încât câmpul magnetic să se genereze la ele este îndreptat împotriva câmpului exterior, contracararea creșterii fluxului magnetic. Reducerea fluxului magnetic, dimpotrivă, duce la aspectul unui curent de inducție care creează un câmp magnetic care coincide în direcția cu un câmp extern.

I. Smochin. 7.

Fie, de exemplu, într-un câmp magnetic omogen există un cadru pătrat din metal și pătruns cu un câmp magnetic (figura 7). Să presupunem că câmpul magnetic crește. Aceasta duce la o creștere a fluxului magnetic prin zona cadrului. Conform reglementării Lenz, câmpul magnetic, curentul de inducție emergent va fi îndreptat împotriva câmpului extern, adică. Vectorul acestui câmp este opus vectorului. Aplicând regula șurubului drept (în cazul în care șurubul se rotește astfel încât mișcarea sa translațională să coincide cu direcția câmpului magnetic, atunci mișcarea de rotație dă direcția curentului), găsim direcția curentului de inducție II..

Legea inducției electromagnetice.

Legea inducției electromagnetice, care determină ED rezultată, a fost deschisă de Faraday cu experiență. Cu toate acestea, se poate obține pe baza legii conservării energiei.

Să revenim la circuitul electric prezentat în fig. 5 plasate într-un câmp magnetic. Vom găsi munca efectuată de sursa curentului cu Ed. e.pentru o perioadă elementară de timp dt., atunci când se deplasează taxele de încărcare. Din definiția EDS. Muncă da.forțele de așteptare sunt egale cu: da.stor \u003d. e · dq.Unde dQ. - amploarea încărcării care curge prin lanț în timpul timpului dt.. Dar dq \u003d i · dtUnde I. - Puterea curentă în lanț. Atunci

Da. Stor \u003d. e · i · dt. (10)

Funcționarea sursei actuale este cheltuită pe alocarea unei anumite cantități de căldură dQ.Și să lucreze da. Prin deplasarea conductorului DCîntr-un câmp magnetic. Conform Legii conservării energiei, ar trebui efectuată egalitatea

Da. Stor \u003d. dq + da.(11)

Din Legea lui Joule - Lenz scrie:

Dq \u003d I.2R · dt., (12)

unde R. - Rezistența completă a acestui lanț și din expresia (9)

Da \u003d i · dfB, (13)

unde df.B- Schimbați fluxul magnetic prin zona conturului închis când conductorul se mișcă. Expresii de substituire (10), (12) și (13) în formula (12), după reducerea I.A primi e.· dt \u003d ir · dt + dfB. Împărtășind ambele părți ale acestei egalități dt.Găsi: I. = (e -Din această expresie rezultă concluzia că în lanț, cu excepția E.D.S. e., există încă o forță electromotivă ei.egal

(14)

și datorită schimbării fluxului magnetic, permeatarea zonei de contur. Acest ed. Și este de exemplu. Inducție electromagnetică sau scurt de ex.. inducţie. Raportul (14) este legea privind inducția electromagneticăcare este formulat: e.D.S. Inducerea în circuit este egală cu viteza de schimbare a fluxului magnetic, care pătrunde în zona acoperită de acest circuit. Semnul minus din formula (14) este o expresie matematică a regulii Lenza.

Nu putem vedea câmpul magnetic, dar este important pentru o mai bună înțelegere a fenomenelor magnetice de a învăța cum să îl reprezentați. Acest lucru va ajuta săgețile magnetice. Fiecare astfel de săgeată este un mic magnet permanent, care este ușor rotit în plan orizontal (figura 2.1). Despre cum descrie grafic un câmp magnetic și ce valoare fizică caracterizează, veți învăța din acest paragraf.

Smochin. 2.2. Într-un câmp magnetic, săgețile magnetice sunt orientate într-un anumit mod: Săgețile de Nord Pole indică direcția vectorului de inducție câmp magnetic în acest moment

Studiem caracteristicile de putere ale câmpului magnetic

Dacă particula încărcată se deplasează într-un câmp magnetic, câmpul va acționa pe o particulă cu o anumită forță. Valoarea acestei forțe depinde de sarcina particulelor, a direcțiilor și a valorilor vitezei mișcării sale, precum și cât de puternică este câmpul.

Caracteristica puterii câmpului magnetic este inducția magnetică.

Inducerea magnetică (inducerea câmpului magnetic) este o valoare fizică vectorială care caracterizează efectul de putere al câmpului magnetic.

Inducerea magnetică este indicată de simbolul lui B.

O unitate de inducție magnetică în SI - TESLA; Numit în onoarea fizicii sârbe Nikola Tesla (1856-1943):

Pentru direcția vectorului de inducție magnetică, se primește o direcție în acest punct de câmp magnetic, ceea ce indică polul nord al săgeții magnetice instalat în acest moment (figura 2.2).

Notă! Direcția de forță cu care câmpul magnetic acționează asupra particulelor încărcate în mișcare sau asupra conductorului cu un curent sau pe o săgeată magnetică, nu coincid cu direcția vectorului de inducție magnetică.

Linii magnetice:

Smochin. 2.3. Linia câmpului magnetic al magnetului benzii

În afara magnetului iese din Polul Nord al magnetului și sunt incluse în sudul;

Întotdeauna închis (câmpul magnetic este un câmp de vortex);

Cea mai mare grosime este situată în stalpi de magneți;

Niciodată nu se intersectează

Descriu un câmp magnetic

În fig. 2.2 Vedem cum sunt orientate săgețile magnetice într-un câmp magnetic: axele lor păreau să formeze linii, iar vectorul de inducție magnetic la fiecare punct este îndreptat de-a lungul tangentei până la linia care trece prin acest punct.

Cu ajutorul liniilor magnetice, descrie grafic câmpurile magnetice:

1) Pentru direcția liniei de inducție magnetică în acest moment, este luată direcția vectorului de inducție magnetică;

Smochin. 2.4. Lanțurile de rumeguș de fier reproduce modelul de inducție magnetică a câmpului magnetic al unui magnet de potcoavă

2) Cu cât este mai mare modulul de inducție magnetic, cu atât mai aproape unul de celălalt atrage liniile magnetice.

După ce a considerat imaginea grafică a câmpului magnetic al magnetului benzii, puteți face câteva concluzii (vezi figura 2.3).

Rețineți că aceste constatări sunt valabile pentru liniile magnetice ale oricărui magnet.

Ce direcție fac liniile magnetice în magnetul de bandago?

Imaginea liniilor magnetice poate fi reprodusă folosind rulou de fier.

Luați un magnet de potcoavă, am pus o farfurie de la plexiglas pe ea și vom vărsa rumegușul de fier pe farfurie prin corticulă. Într-un câmp magnetic, fiecare bucată de fier este magnetizată și transformată într-o mică "săgeată magnetică". "Săgețile" improvizate sunt centrate pe liniile magnetice ale câmpului magnetic al magnetului (figura 2.4).

Poziționați liniile magnetice ale câmpului magnetic al magnetului de potcoavă.

Aflați despre un câmp magnetic omogen

Câmpul magnetic dintr-o parte a spațiului este numit omogen dacă la fiecare punct al IT, vectorii de inducție magnetică sunt aceiași ca și modulul și direcția (figura 2.5).

În zonele în care câmpul magnetic este uniform, linia de inducție magnetică este paralelă și se află la aceeași distanță una de cealaltă (figura 2.5, 2.6). Liniile magnetice ale unui câmp magnetic omogen, îndreptate spre noi, sunt făcute pentru a descrie punctele (figura 2.7, A) - pare să vedem "este apariția săgeților" care zboară spre noi. Dacă liniile magnetice sunt direcționate de la noi, ele sunt descrise cu cruce - par să vedem "boom-uri în plină expansiune" care zboară de la noi (figura 2.7, b).

În cele mai multe cazuri, avem de-a face cu un câmp magnetic inhomogene - un câmp, în diferite puncte, din care vectorii de inducție magnetică au valori și direcții diferite. Liniile magnetice ale unui astfel de câmp sunt curbe și densitatea lor este diferită.

Smochin. 2.6. Câmpul magnetic în interiorul unui magnet de bandă (a) și între doi magneți cu care se confruntă reciproc cu poli (b), poate fi considerată omogenă

Studiem câmpul magnetic al pământului

Pentru a studia magnetismul Pământului, William Hilbert a făcut un magnet permanent sub forma unui castron (model al Pământului). Prin plasarea unei busole pe un castron, a observat că săgeata busolă se comportă în același mod pe suprafața Pământului.

Experimentele au permis unui om de știință să presupună că Pământul este un magnet imens, iar polul său magnetic sudic este situat în partea de nord a planetei noastre. Studii suplimentare au confirmat ipoteza lui V. Hilbert.

În fig. 2.8 prezintă imaginea inducției magnetice a câmpului magnetic al Pământului.

smochin. 2.7. O imagine a unei linii de inducție magnetică a unui câmp magnetic omogen, care sunt perpendiculare pe planul modelului și sunt îndreptate spre noi (A); Regizat de la noi (b)

Imaginați-vă că mergeți la Polul Nord, trecând exact în direcția pe care săgeata compasi indică. Obțineți destinația?

Liniile de inducție magnetice ale câmpului magnetic al pământului nu sunt paralele cu suprafața sa. Dacă fixați săgeata magnetică în suspensia cardanică, adică, astfel încât să se poată roti liber atât în \u200b\u200bjurul orizontală, așa că

Smochin. 2.8. Linii magnetice linii magnetice planetă pământ

Și în jurul axelor verticale, săgeata va fi instalată la un unghi la suprafața pământului (figura 2.9).

Cum va fi localizată săgeata magnetică în dispozitivul din fig. 2.9 În apropierea polului magnetic nordic al Pământului? Lângă polul magnetic sudic al pământului?

Câmpul magnetic al Pământului a fost de mult timp a fost ajutat să navigheze la călători, marinari, militari și nu numai pentru ei. Sa dovedit că peștele, mamiferele marine și păsările în timpul migrației lor se concentrează asupra câmpului magnetic al Pământului. De asemenea, orientat, căutând o cale de origine și unele animale, cum ar fi pisicile.

Aflați despre furtunile magnetice

Studiile au arătat că, în orice teren, câmpul magnetic al Pământului este periodic, în fiecare zi, se schimbă. În plus, există schimbări anuale mici în câmpul magnetic al Pământului. Există totuși schimbările ascuțite. Perturbările puternice ale câmpului magnetic al pământului, care acoperă întreaga planetă și continuă de la una până la câteva zile, se numesc furtuni magnetice. Oamenii sănătoși practic nu le simt, dar cei care au boli cardiovasculare și boli ale sistemului nervos, furtuni magnetice cauzează deteriorarea bunăstării.

Câmpul magnetic al Pământului este un fel de "scut", care protejează planeta de la zborul din spațiu, în principal de la soare ("vânt însorit"), particule încărcate. Aproape de poli magnetici, particulele sunt destul de aproape de atmosfera Pământului. Sub creșterea activității solare, particulele cosmice se încadrează în straturile superioare ale atmosferei și moleculele de gaz ionice - grinzile polare sunt observate pe Pământ (figura 2.10).

Să ne însumăm

Inducerea magnetică B este o valoare fizică vectorială care caracterizează acțiunea de alimentare a câmpului magnetic. Direcția vectorului de inducție magnetică coincide cu direcția pe care indică polul nord al săgeții magnetice. Unitatea de inducție magnetică în C - Tesla (TL).

Liniile directe direcționate, la fiecare punct al cărui tangent coincide cu linia, de-a lungul căruia vectorul inducției magnetice este îndreptat, se numește linii de inducție magnetică sau linii magnetice.

Linile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise, în afara magnetului, ei ies din Polul Nord al magnetului și sunt incluși în sudul, terenurile sunt situate în zonele din câmpul magnetic unde modulul de inducție magnetic este mai mare.

Planeta Pământ are un câmp magnetic. Aproape de polul geografic nordic al pământului, polul său magnetic sudic este situat în apropierea polului geografic sudic - Polul Magnetic de Nord.

Controlați întrebările

1. Dați definiția inducției magnetice. 2. Cum este direcționat vectorul de inducție magnetică? 3. Care este unitatea de inducție magnetică în SI? În onoarea căreia este numită? 4. Oferiți definiția liniilor de inducție magnetică. 5. Ce direcție este luată pentru direcția liniilor magnetice? 6. Care este depinde de grosimea liniilor magnetice? 7. Ce câmp magnetic este numit omogen? 8. Dovediți că pământul are un câmp magnetic. 9. Cum sunt polii magnetici ai Pământului în raport cu geografia? 10. Ce este furtunile magnetice? Cum afectează persoana?

Exercitarea numărul 2.

1. În fig. 1 prezintă linii de inducție magnetică pe o anumită bucată de câmp magnetic. Pentru fiecare caz, a-în definirea: 1) ceea ce un câmp este omogen sau neomogen; 2) direcția vectorului de inducție magnetică la punctele A și în câmp; 3) La ce punct - A sau IN - Inducția magnetică a câmpului este mai mare.

2. De ce poate fi magnetizată de fereastra de oțel cu timp?

3. În fig. 2 prezintă liniile de câmp magnetice create de doi magneți permanenți identici îndreptați unul față de celălalt.

1) Există un câmp magnetic la punctul A?

2) Care este direcția vectorului de inducție magnetică la punctul in? La punctul C?

3) La ce punct - a, în sau c - inducția magnetică a câmpului cel mai mare?

4) Care este direcția vectorilor de inducție magnetică din magneți?

4. Anterior, în timpul expedițiilor la Polul Nord, au apărut dificultăți în determinarea direcției de mișcare, deoarece în apropierea polului, compasurile obișnuite aproape nu au funcționat. Ce crezi, de ce?

5. Utilizați surse suplimentare de informații și aflați ce valoare este un câmp magnetic pentru viață pe planeta noastră. Ce s-ar întâmpla dacă câmpul magnetic al pământului a dispărut brusc?

6. Există părți ale suprafeței Pământului, unde inducerea magnetică a câmpului magnetic al Pământului este mult mai mare decât în \u200b\u200bregiunile învecinate. Profitați de surse suplimentare de informații și aflați despre anomaliile magnetice.

7. Explicați de ce orice corp neîncărcat este întotdeauna atras de organism având o încărcătură electrică.

Acesta este materialul manualului

Deja în secolul al VI-lea. BC. În China, sa spus că unele minereuri posedă capacitatea de a se atrage reciproc și de a atrage obiecte de fier. Bucăți de astfel de minereuri au fost găsite în apropierea orașului Magnesia din Malaya Asia, așa că au primit un nume magneți.

Unde interacționează obiectele de magnet și de fier? Rețineți de ce sunt atrase corpurile electrificate? Deoarece încărcarea electrică se formează o formă particulară de materie - câmp electric. Există o formă similară a materiei în jurul magnetului, dar are o altă natură de origine (deoarece minereul este neutru din punct de vedere electric), se numește camp magnetic.

Pentru studiul câmpului magnetic, sunt utilizate magneții în formă directă sau de potcoavă. Anumite locații ale magnetului posedă cele mai mari efecte atractive, sunt numite polonezi (Nord si Sud). Polii magnetici de multimară sunt atrasi, iar aceleași nume sunt respinse.

Pentru caracteristicile de putere ale utilizării câmpului magnetic vector de inducție câmp magnetic b. Câmpul magnetic este reprezentat grafic folosind liniile electrice ( linii de inducție magnetice). Liniile sunt închise, nu au început, fără sfârșit. Locația de la care merge liniile magnetice - Polul Nord (Nord) include linii magnetice în Polul Sud (Sud).

Câmpul magnetic poate fi făcut "vizibil" cu rumeguș de fier.

Câmp de explorator magnetic cu curent

Și acum că au descoperit Hans Christian Ersted și Andre Marie Ampere În 1820 se dovedește, câmpul magnetic există nu numai în jurul magnetului, ci și orice dirijor cu un curent. Orice fir, de exemplu, un cablu de la lampă, care curge curentul electric, este un magnet! Sârmă cu un curent interacționează cu un magnet (încercați să aduceți o busolă), două fire interacționează cu un șoc unul cu celălalt.

Liniile de alimentare ale câmpului magnetic al curentului direct sunt cercurile din jurul conductorului.

Direcția vectorului de inducție magnetică

Direcția câmpului magnetic în acest moment poate fi definită ca o direcție care indică Polul Nord al săgeții businei plasate în acest moment.

Direcția liniilor de inducție magnetică depinde de direcția curentului din dirijor.

Direcția vectorului de inducție este determinată de regulă braschik. sau regula mana dreapta.

Inducția magnetică vectorială

Aceasta este o magnitudine vectorială care caracterizează acțiunea de putere a câmpului.

Inducerea câmpului magnetic al unui conductor rectilinian fără sfârșit, cu un curent la o distanță de R de la ea:

Inducerea câmpului magnetic în centrul porții circulare subțiri a razei R:

Inducerea câmpului magnetic solenoid. (bobina, ale cărei rotații sunt ocolite în mod constant într-o singură direcție):

Principiul de suprapunere

Dacă câmpul magnetic în acest moment este creat de mai multe surse de câmp, apoi inducția magnetică - suma vectorială a inducției fiecărui câmp separat

Pământul nu este doar o mare încărcătură negativă și sursă a câmpului electric, dar în același timp, câmpul magnetic al planetei noastre este ca un câmp al unui magnet direct al dimensiunilor gigantice.

Sudul geografic este situat în apropierea nordului magnetic, iar nordul geografic este aproape de sudul magnetic. Dacă busola este plasată într-un câmp magnetic al Pământului, săgeata sa nordică este concentrată de-a lungul liniilor de inducție magnetică în direcția polului magnetic sudic, adică va indica unde se află nordul geografic.

Elementele caracteristice ale magnetismului terestru sunt schimbate foarte lent în timp - schimbări vechi de secole. Cu toate acestea, din când în când, furtunile magnetice apar atunci când câmpul magnetic al Pământului este foarte distorsionat timp de câteva ore și apoi se întoarce treptat la valorile anterioare. O astfel de schimbare accentuată afectează bunăstarea oamenilor.

Câmpul magnetic al Pământului este un "scut", acoperind planeta noastră din particule penetrante din spațiu ("vânt solar"). Aproape de poli magnetici, particulele sunt mult mai apropiate de suprafața pământului. Cu rachete solare puternice, magnetosfera este deformată, iar aceste particule se pot deplasa la straturile superioare ale atmosferei, unde se confruntă cu molecule de gaz, se formează straini polare.

Particulele de dioxid de fier pe pelicula magnetică sunt bine magnetizate în timpul procesului de înregistrare.

Trenurile pe o pernă magnetică glisați peste suprafață absolut fără frecare. Trenul este capabil să dezvolte viteză de până la 650 km / h.

Lucrarea creierului, pulsarea inimii este însoțită de impulsuri electrice. În același timp, apare un câmp magnetic slab în organe.

Temele codului EGE: Interacțiunea magnetului, câmpul magnetic al conductorului cu curentul.

Proprietățile magnetice ale substanței sunt cunoscute de mult timp. Magneții au primit numele lor din orașul antic Magnesia: mineralul a fost răspândit în împrejurimile sale (numit ulterior fier magnetic sau magnetit), ale căror bucăți de obiecte de fier atrase.

Interacțiunea magnetului

Pe cele două laturi ale fiecărui magnet sunt situate polul Nord și polul Sud. Doi magneți sunt atrași unul de celălalt cu polii variați și resping același nume. Magneții se pot acționa reciproc chiar și prin vid! Toate acestea reamintește totuși interacțiunea tarifelor electrice interacțiunea magnet nu este electrică. Acest lucru este evidențiat de următoarele fapte experimentate.

Forța magnetică slăbește când încălzi un magnet. Rezistența interacțiunii tarifelor de puncte nu depinde de temperatura lor.

Puterea magnetică este slăbită dacă agitarea unui magnet. Nimic altceva ca corpurile încărcate electric.

Taxele electrice pozitive pot fi separate de negative (de exemplu, atunci când se electrizează tel). Dar nu este posibil să se împartă stalții magnetului: dacă tăiați un magnet în două părți, atunci polii apar și în secțiune, iar magnetul dezintegrează doi magneți cu o varietate de poli la capete (orientate în același mod polii magnetului sursei).

Astfel, magneții mereu bipolar, ele există numai în formă dipol. Polonezi magnetici izolați (așa-numitul Monopoli magnetici - Analogii unei încărcături electrice) În cazul în care nu există nicio modalitate (în orice caz, nu au fost încă detectați experimental). Aceasta este probabil cea mai impresionantă asimetrie dintre electricitate și magnetism.

Ca și corpurile încărcate electric, magneții acționează asupra încărcăturilor electrice. Cu toate acestea, magnetul acționează numai pe in miscare încărca; Dacă încărcarea se sprijină pe magnet, acțiunile forței magnetice asupra încărcării nu sunt respectate. Dimpotrivă, organismul electrificat acționează asupra oricărei taxe, indiferent dacă se bazează sau se mișcă.

Potrivit ideilor moderne ale teoriei apropiate, interacțiunea magneților este efectuată prin camp magnetic. Și este un magnet creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător, care acționează asupra unui alt magnet și provoacă o atracție vizibilă sau repulsie a acestor magneți.

Un exemplu de magnet este servit acul magnetic busolă. Cu ajutorul unei săgeții magnetice, puteți judeca prezența unui câmp magnetic în această zonă de spațiu, precum și direcția câmpului.

Planeta noastră este un magnet uriaș. Aproape de polul geografic nordic al Pământului este polul magnetic sudic. Prin urmare, capătul nord al săgeții businei, întorcându-se la polul magnetic sudic al pământului, indică nordul geografic. Prin urmare, de fapt, numele "Polul Nord" al magnetului a apărut.

Linii de câmp magnetic

Câmpul electric, ne amintim, este examinat folosind mici taxe de încercare, conform căreia puteți judeca valoarea și direcția câmpului. Analogul unei taxe de încercare în cazul unui câmp magnetic este o săgeată magnetică mică.

De exemplu, puteți obține o vedere geometrică a câmpului magnetic, dacă plasați săgeți foarte mici de busolă în diferite puncte de spațiu. Experiența arată că săgețile vor fi aliniate de-a lungul anumitor linii - așa-numite Linii magnetice de câmp. Să dăm definiția acestui concept sub forma următoarelor trei puncte.

1. Linii de câmp magnetic sau linii de alimentare magnetică - acestea sunt direcționate în spațiu cu următoarea proprietate: Small săgeată de busolă plasată la fiecare punct al unei astfel de linii, orientat pe tangentul acestei linii.

2. Direcția liniei câmpului magnetic este direcția capetelor nordice ale săgeților businei situate la punctele acestei linii.

3. Grosimea liniilor merge, cu atât câmpul magnetic este mai puternic în această zonă de spațiu.

Rolul săgeților compasi cu succes poate efectua rumeguș de fier: rumegușul mic este magnetizat și se comportă exact ca săgeți magnetice.

Deci, turnarea străzilor de fier în jurul unui magnet permanent, vom vedea despre următoarea imagine a liniilor câmpului magnetic (figura 1).

Smochin. 1. Domeniul unui magnet permanent

Polul nord al magnetului este notat cu albastru și scrisoarea; Polul Sud - roșu și scrisoare. Vă rugăm să rețineți că liniile de câmp părăsesc polul nordic al magnetului și sunt incluse în Polul Sud: La urma urmei, este de către Polul de Sud al unui magnet pe care se va îndruma capătul nordic al săgeților compasi.

Experiența energia

În ciuda faptului că fenomenele electrice și magnetice erau cunoscute de oameni din antichitate, nici o relație între ele nu a fost observată. În decurs de câteva secole, studiul energiei electrice și magnetismului a fost în paralel și independent unul de celălalt.

Acest lucru minunat că fenomenele electrice și magnetice sunt legate între ele, au fost descoperite pentru prima dată în 1820 - în faimoasa experiență din Ersteda.

Schema de experiență esed este prezentată în fig. 2 (imagine de la rt.mipt.ru). Peste săgeata magnetică (și - polițele de nord și de sud ale săgeții) este un conductor metalic conectat la o sursă de curent. Dacă închideți lanțul, săgeata devine perpendiculară pe conductor!
Această experiență simplă a subliniat direct relația dintre electricitate și magnetism. Experimente după experiența Ersteda, au instalat ferm următorul model: câmpul magnetic este generat de curenții electrici și acționează pe curent.

Smochin. 2. Experiența efortă

Modelul liniilor câmpului magnetic generat de conductorul cu curentul depinde de forma conductorului.

Câmp magnetic de sârmă dreaptă cu curent

Liniile câmpului magnetic al firului rectilinian cu curentul sunt cercuri concentrice. Centrele acestor cercuri se află pe fir, iar avioanele lor sunt perpendiculare pe fir (figura 3).

Smochin. 3. Câmpul direct cu curent cu curent

Pentru a determina direcția liniilor câmpului magnetic al curentului direct, există două reguli alternative.

Regulă în sensul acelor de ceasornic. Liniile de câmp sunt în sens invers acelor de ceasornic, dacă arăți astfel încât curentul este pe noi.

Regulamentul regulii (sau regula Braschik., sau domeniu de tirbușonă - Acesta este cel mai aproape ;-)). Liniile de câmp merg la locul în care aveți nevoie pentru a roti șurubul (cu firul de dreapta obișnuit), astfel încât acesta să se deplaseze prin firul în direcția curentă.

Utilizați regula pe care vă place mai mult. Cel mai bine este să vă obișnuiți cu regula potrivită în sensul acelor de ceasornic - voi, vă asigurați-vă că este mai universal și este mai ușor pentru ei (și apoi cu recunoștință, amintiți-l în primul an când studiați geometria analitică).

În fig. 3 a apărut și ceva nou: acesta este un vector numit inducerea câmpului magnetic, sau inducție magnetică. Vectorul de inducție magnetică este un analog al vectorului de intensitate al câmpului electric: servește tăcerea caracteristică Câmpul magnetic, determinând forța cu care câmpul magnetic acționează asupra încărcărilor în mișcare.

Vom vorbi despre forțele din câmpul magnetic mai târziu, dar pentru moment observăm doar că amploarea și direcția câmpului magnetic sunt determinate de vectorul de inducție magnetic. La fiecare punct de spațiu, vectorul este îndreptat acolo, unde și capătul nordic al săgeții compasului plasat în acest moment, și anume, prin tangenta liniei de câmp în direcția acestei linii. Inducția magnetică este măsurată în teslah. (Tl).

Ca și în cazul unui câmp electric, pentru inducerea câmpului magnetic, târgul principiul de suprapunere. El constă în faptul că inducerea câmpurilor magnetice create în acest punct de diverse curenți fold vector și dați vectorului de inducție magnetic rezultat:.

Câmpul magnetic se întoarce cu șoc

Luați în considerare o bobină circulară prin care circulă curentul constant. Sursa care creează curentul, nu arătăm imaginea.

Modelul câmpurilor câmpului rândul nostru va avea aproximativ forma următoare (figura 4).

Smochin. 4. Turnul de câmp cu curent

Va fi important pentru ca noi să putem determina care spațiu de jumătate (în raport cu planul rândului) este îndreptat un câmp magnetic. Din nou avem două reguli alternative.

Regulă în sensul acelor de ceasornic. Linii de câmp merg acolo, privindu-se de unde se află curentul care circulă în sens invers acelor de ceasornic.

Regulamentul regulii. Linii de câmp merg la locul în care șurubul se va mișca (cu firul de dreapta obișnuit) dacă îl rotiți în direcția curentă.

După cum puteți vedea, actualul și schimbul de roluri - comparativ cu formularea acestor reguli pentru cazul curentului direct.

Bobină de câmp magnetic cu curent

Bobina Se pare că este strâns, întoarcerea la rândul său, vânează firul într-o spirală destul de lungă (figura 5 - imagine de pe site en.wikipedia.org). Pot exista mai multe duzini, sute sau chiar mii de transformări în bobină. Bobina este chemată solenoid..

Smochin. 5. Coil (solenoid)

Câmpul magnetic al unei rânduri, după cum știm, nu pare foarte simplu. Câmpuri? Turnurile de bobină separate sunt suprapuse unul pe celălalt și ar părea, ca rezultat, ar trebui să fie o imagine complet încurcată. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul: câmpul bobinei lungi are o structură neașteptat de simplă (figura 6).

Smochin. 6. Câmp de bobină cu curent

În această figură, curentul din bobină vine în sens invers acelor de ceasornic, dacă vă uitați la stânga (va fi, dacă în figura 5, capătul drept al bobinei pentru a se conecta la "plus" a sursei de curent și la capătul din stânga la "minus"). Vedem că câmpul magnetic al bobinei are două proprietăți caracteristice.

1. În interiorul bobinei de la marginea ei, câmpul magnetic este uniformă: La fiecare punct, vectorul de inducție magnetic este același în dimensiune și direcție. Linii de câmp - paralel drept; Ele sunt răsucite doar lângă rădăcina bobinei când ieșesc.

2. În afara câmpului de bobină aproape de zero. Cu cât se întoarce mai mult la bobină - pe câmpul mai slab în afara acesteia.

Rețineți că bobina lungă fără sfârșit nu eliberează câmpul în afara: nu există câmp magnetic în afara bobinei. Într-o astfel de bobină, câmpul este uniform de pretutindeni.

Nimic nu reamintește? Bobina este un analog de condensator "magnetic". Vă amintiți că condensatorul creează un câmp electric omogen interior, ale cărui linii sunt răsucite numai în apropierea marginilor plăcilor, iar în afara condensatorului câmpul este aproape de zero; Condensatorul cu pliuri nesfârșite nu produce câmpul în exterior, iar peste tot în interiorul acestuia este în mod uniform.

Și acum - observația principală. Comparați imaginea liniilor câmpului magnetic din afara bobinei (figura 6) cu liniile câmpului de magnet din fig. unu . Același lucru este asta? Și aici ne apropiem de întrebarea, care probabil a apărut deja aici: dacă câmpul magnetic este generat de curenți și acționează asupra curenților, atunci ce este cauza câmpului magnetic în apropierea magnetului permanent? La urma urmei, acest magnet pare a fi un dirijor cu un curent!

Ipoteza ampere. Elementar toki.

La început, ei au crezut că interacțiunea magneților a fost explicată prin acuzații magnetice speciale concentrate asupra polilor. Dar, spre deosebire de electricitate, nimeni nu putea izola o taxă magnetică; La urma urmei, după cum am spus deja, nu a fost posibil să obțineți separat polul nordic și sudic al magnetului - polonezii sunt întotdeauna prezenți într-un magnet în perechi.

Îndoieli cu privire la taxele magnetice a agravat experiența lui Ersted când sa dovedit că câmpul magnetic este generat de un șoc electric. Mai mult, sa dovedit că pentru orice magnet, puteți alege un conductor cu o configurație curentă, astfel încât câmpul acestui conductor coincide cu câmpul magnetului.

Ampere a pus o ipoteză îndrăzneață. Nu există taxe magnetice. Efectul magnetului este explicat prin curenții electrici închise în interiorul acestuia..

Care sunt acești curenți? Aceste elementar toki. circulă în interiorul atomilor și moleculelor; Ele sunt asociate cu mișcarea electronilor în orbite atomice. Câmpul magnetic al oricărui corp constă în câmpuri magnetice ale acestor curenți elementare.

Curenții elemenți pot fi situați în mod eronat față de celălalt. Apoi câmpurile lor sunt rambursate reciproc, iar corpul nu prezintă proprietăți magnetice.

Dar dacă curenții elementați sunt coordonați, câmpurile lor, plierea, consolidarea reciprocă. Corpul devine un magnet (figura 7; câmpul magnetic va fi îndreptat spre noi; Polul Nord al magnetului va fi, de asemenea, îndreptat spre noi).

Smochin. 7. Curenți de magnet elementar

Ipoteza ampere a curenților elementari a clarificat proprietățile magneților. Încălzirea și agitarea magnetului distrug ordinea curenților săli elementare, iar proprietățile magnetice slăbesc. Inseparabilitatea polilor de magnet a devenit evidentă: În punctul tăierii magnetului, obținem aceiași curenți elementare la capete. Capacitatea organismului de a magnetiza în câmpul magnetic este explicată prin construirea convenită a curenților elementari, "rotirea" în mod corespunzător (despre rotația curentului circular în câmpul magnetic, citiți în folia următoare).

Ipoteza Ampere sa dovedit a fi corectă - aceasta a arătat dezvoltarea în continuare a fizicii. Ideile despre curenții elementari au devenit o parte integrantă a teoriei Atomului dezvoltată în secolul al XX-lea - aproape cinci ani după ghicitul strălucitor al amperii.