Вже давно магнітне поле викликає безліч питань у людини, але і зараз залишається маловідомим явищем. Його характеристики та властивості намагалися дослідити багато вчених, адже користь і потенціал від застосування поля були незаперечними фактами.
Давайте будемо розбирати все по порядку. Отже, як діє і утворюється будь-магнітне поле? Правильно, від електричного струму. А струм, якщо вірити підручникам з фізики, - це має напрямок потік заряджених частинок, чи не так? Так ось, коли струм проходить по будь-якого провідника, біля нього починає діяти такий собі різновид матерії - магнітне поле. Магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок або магнітними моментами електронів в атомах. Тепер це поле і матерія мають енергію, її ми бачимо в електромагнітних силах, які можуть впливати на струм і його заряди. Магнітне поле починає впливати на потік заряджених частинок, і вони змінюють початковий напрямок руху перпендикулярно самому полю.
Ще магнітне поле можна назвати електродинамічним, адже воно утворюється близько рухомих і впливає тільки на рухомі частинки. Ну а динамічним воно є через те, що має особливу будову в обертових Біон на області простору. Змусити їх обертатися і рухатися може звичайний електричний заряд, що рухається. Біон передають будь-які можливі взаємодії в цій області простору. Тому що рухається заряд притягує один полюс всіх Біон і змушує їх обертатися. Тільки він може вивести їх зі стану спокою, більше нічого, адже інші сили не зможуть впливати на них.
В електричному полі знаходяться заряджені частинки, які дуже швидко рухаються і можуть подолати 300 000 км всього за секунду. Таку ж швидкість має і світло. Магнітне поле не буває без електричного заряду. Це означає, що частинки неймовірно близько пов'язані один з одним і існують в загальному електромагнітному полі. Тобто, якщо будуть будь-які зміни в магнітному полі, то зміни будуть і в електричному. Цей закон також обернений.
Ми тут багато говоримо про магнітне поле, але як же його можна уявити? Ми не можемо побачити його нашим людським неозброєним оком. Мало того, через неймовірно швидкого поширення поля, ми не встигаємо його зафіксувати за допомогою різних пристроїв. Але щоб щось вивчати, треба мати хоч якесь уявлення про нього. Ще часто доводиться зображати магнітне поле на схемах. Для того щоб було простіше зрозуміти його, проводять умовні силові лінії поля. Звідки ж їх взяли? Їх придумали неспроста.
Спробуємо побачити магнітне поле за допомогою дрібних металевих тирси і звичайного магніту. Насиплемо на рівну поверхню ці тирсу і введемо їх в дію магнітного поля. Потім побачимо, що вони будуть рухатися, обертатися і вибудовуватися в малюнок або схему. Отримане зображення буде показувати приблизний дію сил в магнітному полі. Всі сили і, відповідно, силові лінії неперервні і замкнуті в цьому місці.
Магнітна стрілка має подібні характеристики і властивості з компасом, і її застосовують, щоб визначити напрямок силових ліній. Якщо вона потрапить в зону дії магнітного поля, по її північного полюса ми бачимо напрямок дії сил. Тоді виділимо звідси кілька висновків: верх звичайного постійного магніту, з якого виходять силові лінії, позначають північним полюсом магніту. Тоді як південним полюсом позначають ту точку, де сили замикаються. Ну а силові лінії всередині магніту на схемі не виділяються.
Магнітне поле, його властивості та характеристики мають досить велике застосування, Тому що в багатьох задачах його доводиться враховувати і досліджувати. Це найважливіше явище в науці фізиці. З ним нерозривно пов'язані більш складні речі, такі як магнітна проникність і індукція. Щоб роз'яснити всі причини появи магнітного поля, треба спиратися на реальні наукові факти і докази. Інакше в більш складних завданнях неправильний підхід може порушити цілісність теорії.
А зараз наведемо приклади. Всі ми знаємо нашу планету. Ви скажете, що вона не має магнітного поля? Може, ви й маєте рацію, але вчені кажуть, що процеси і взаємодії всередині ядра Землі народжують величезну магнітне поле, яке тягнеться на тисячі кілометрів. Але в будь-якому магнітному полі повинні бути його полюса. І вони існують, просто розташовані трохи в стороні від географічного полюса. Як же ми його відчуваємо? Наприклад, у птахів розвинені здібності навігації, і вони орієнтуються, зокрема, по магнітному полю. Так, за його допомогою гуси благополучно прибувають до Лапландії. Спеціальні навігаційні пристрої також використовують це явище.
Щоб зрозуміти походження поля і його характеристики, необхідно мати уявлення про багатьох природні явища. Якщо по-простому, то це явище - спеціальна форма матерії, створювана магнітами. Причому магнітних полів можуть бути реле, генератори струму, електродвигуни та ін.
Трішки історії
Перш ніж йти вглиб історії, варто дізнатися визначення магнітного поля: МП - це силове поле, яке впливає на рухомі електричні заряди і тіла. Що стосується явища магнетизму, то воно йде корінням в глибоке минуле, до часів розквіту цивілізацій Малої Азії. Саме на їх території, в Магнезії, були знайдені гірські породи, які притягувалися один до одного. Їх назвали на честь місцевості, звідки вони походять.
Однозначно складно сказати, хто відкрив поняття магнітного поля. Однак в початку XIXстоліття Х. Ерстед проводив експеримент і виявив, що якщо магнітну стрілку розташувати біля провідника і пустити по ньому струм, то стріла почне відхилятися. Якщо ж береться рамка зі струмом, то на її полі впливає зовнішнє поле.
Відносно сучасних варіантів, магніти, які використовують при виробництві різних товарів, можуть впливати на роботу електронних серцевих стимуляторів і інших пристроїв в кардіології.
Стандартні залізні і ферритові магніти майже не викликають проблем, так як характеризуються невеликою силою. Однак відносно недавно з'явилися сильніші магніти - сплави неодиму, бору і заліза. Вони яскраво-сріблясті і їх поле дуже сильно. Їх застосовують в таких сферах промисловості:
- Швейна.
- Харчова.
- Станкостроительная.
- Космічна і т. Д.
Визначення поняття і графічне відображення
Магніти, які представлені у вигляді підкови, мають два кінці - два полюси. Саме в цих місцях виявляються найбільш виражені притягують властивості. Якщо магніт підвісити на мотузочці, то один кінець завжди буде тягнутися на північ. На цьому принципі заснована робота компаса.
Магнітні полюси можуть взаємодіяти один з одним: однойменні відштовхуються, різнойменні притягуються. Навколо цих магнітів виникає відповідне поле, яке схоже на електричне. Варто згадати, що визначити магнітне поле органами почуттів людини неможливо.
Магнітне поле і його характеристики нерідко відображають у вигляді графіків, за допомогою індукційних ліній. Термін означає, що існують лінії, дотичні яких сходяться з вектором магнітної індукції. Цей параметр складається у властивостях МП і є визначальним фактором його потужності та напрямку.
Якщо поле сверхінтенсівное, то ліній буде набагато більше.
Поняття магнітного поля у вигляді зображення:
У прямих провідників з електричним струмом існують лінії у вигляді концентричної окружності. Їх центральна частина буде розміщена на осьової лінії провідника. Магнітні лінії направляються згідно з правилом свердлика: ріжучий елемент ввинчивают таким чином, щоб він був зазначений в сторону струму, а ручка б вказувала на напрям ліній.
Поле, яке створюється одним джерелом, може мати різну потужність в різних середовищах. Все завдяки магнітним параметрам середовища, а конкретніше, абсолютної магнітопроніцаемості, яку вимірюють в Генрі на метр (г / м). Інші параметри полів - це магнітна постійна - повна вакуумна проникність, і відносна постійна.
Проникність, напруженість і індукція
Проникність - безрозмірне значення. Середовища, які мають проникність менше одиниці, іменуються діамагнітними. У них полі не могутніше, ніж у вакуумі. До таких елементів відносять воду, кухонну сіль, вісмут, водень. Речовини з проникністю вище одиниці називають парамагнітним. До них можна віднести:
- Повітря.
- Літій.
- Магній.
- Натрій.
Показник магнітної проникності діамагнетіков і парамагнетиків не залежить від такого фактора, як напруга зовнішнього поля. Простіше кажучи, ця величина постійна для конкретного середовища.
До окремої групи зараховують ферромагнетики. Їх магнітопроніцаемость може бути дорівнює позначці в кілька тисяч. Такі речовини здатні активно намагнічуватися і збільшувати поле. Ферромагнетики широко поширені в електротехніці.
Фахівці зображують взаємопов'язаність напруженості зовнішнього поля і магнітної індукції феромагніти за допомогою кривої намагнічування, т. Е. Графіків. Там, де згинається графік кривої, зменшується швидкість збільшення індукції. Після вигину, при досягненні певного показника, з'являється насичення і крива трохи піднімається, наближаючись до значень прямої. У цьому місці відбувається зростання індукції, але досить-таки невеликий. Підводячи підсумок, можна сказати, що графік відносин напруженості з індукцією - предмет непостійний, і що проникність елемента залежить від зовнішнього поля.
напруженість полів
Ще однією важливою характеристикою МП називають напруженість, яка використовується поряд з вектором індукції. Це визначення - векторний параметр. Він визначає інтенсивність зовнішнього поля. Пояснити потужні поля у феромагнетиків можна наявністю в них невеликих елементів, які представляються малими магнітами.
Якщо феромагнітний компонент не має магнітного поля, то у нього можуть бути відсутні магнітні властивості, тому що поля доменів матимуть різну орієнтацію. Розглядаючи характеристики, можна помістити ферромагнетик у зовнішнє МП, наприклад, в котушку зі струмом, в цей час домени змінять своє положення по напрямку поля. А ось якщо зовнішнє МП занадто слабке, то перевертається лише невелика кількість доменів, яке близьке до нього.
У міру того як зовнішнє поле буде нарощувати свої сили, все більше числодоменів почне повертатися по його напрямку. Як тільки всі домени повернуться, з'явиться нове визначення - магнітне насичення.
зміни поля
Крива намагнічування не сходиться з кривою розмагнічування в той момент, коли сила струму зростає до свого насичення в котушці з феромагнетиком. Інша відбувається з нульовою напруженістю, т. Е. Магнітна індукція буде містити інші показники, які іменуються залишкової індукцією. Якщо індукція відстає від сили, що намагнічує, то це називають гистерезисом.
Щоб домогтися абсолютного розмагнічування сердечника феромагнетика в котушці, необхідно дати струм зворотного напрямку, створюючи тим самим потрібну напруженість.
Різні феромагнітні елементи потребують різних відрізках. Чим він більше такий відрізок, тим більше енергії необхідно для розмагнічування. Коли компонент повністю розмагнітиться, він досягне стану, яке називають коерцитивної силою.
Якщо і далі збільшувати струм в котушці, то в один момент індукція знову досягне стану насичення, але вже з іншим положенням ліній. При розмагнічування в іншу сторону з'являється залишкова індукція. Це може стати в нагоді при виробництві постійного магніту. Деталі, які мають хорошу здатність до перемагнічуванням, застосовуються в машинобудуванні.
Правила Ленца, лівої і правої руки
Згідно із законом лівої руки можна без проблем дізнатися напрямок струму. Так, при установці руки, коли в долоню впускаються магнітні лінії і 4 пальці показують на напрямок струму в провіднику, великий палець покаже напрямок сили. Така сила буде направлена перпендикулярно току і вектору індукції.
Провідник, що переміщається в МП, називається прообразом електричного двигуна, коли електроенергія перетворюється в механічну. Коли провідник рухається в МП, всередині нього викликається електрорушійна сила, що має показники, пропорційні індукції, використовуваної довжини і швидкості пересування. Це співвідношення називається електромагнітної індукції.
Для визначення напрямку ЕРС використовують правило правої руки:її теж мають у своєму розпорядженні таким чином, щоб в долоньку проникали лінії, при цьому пальці покажуть, куди направлена индуктированная ЕРС, а великий палець направить на переміщення провідника. Провідник, який рухається в МП під впливом механічної сили, вважається спрощеним варіантом електрогенератора, де механічна енергія перетворюється в електричну.
Коли магніт вводиться в котушку, відбувається підвищення магнітного потоку в контурі, а МП, яке створюється індукованим струмом, спрямовується проти збільшення зростання магнітного потоку. Щоб визначити напрямок, потрібно дивитися на магніт з боку північного поля.
Якщо провідник здатний створювати зчеплення потоків при проходженні через нього електрики, то це називається індуктивністю провідника. Така характеристика відноситься до основних, коли згадують електричні ланцюги.
поле Землі
Сама планета Земля являє собою один великий магніт. Її оточує сфера, де переважають магнітні сили. Чимала частина наукових дослідників стверджує, що магнітне поле Землі виникло через ядра. Воно має рідинну оболонку і твердий внутрішній склад. Так як планета обертається, то в рідкої частини з'являються нескінченні течії, а рух електрозарядов створює навколо планети поле, яке служить захисним бар'єром від шкідливих космічних частинок, наприклад, від сонячного вітру. Поле змінює напрямок частинок, відправляючи їх уздовж ліній.
Землю називають магнітним диполем. Південний полюс розташовується на географічному Північному, а Північний МП, навпаки, на Південному географічному. Насправді полюса не збігаються не тільки за місцем розташування. Справа в тому, що магнітна вісь нахиляється по відношенню до обертальної осі планети на 11,6 градуса. Через таку невеликої різниці з'являється можливість використовувати компас. Стрілка приладу в точності вкаже на Південний магнітний полюс і трохи з спотворенням - на Північний географічний. Якби компас існував 730 тисяч років тому, він би направляв і на магнітний, і на звичайний Північний полюс.
Тема: Магнітне поле
Підготував: Байгарашев Д.М.
Перевірила: Габдуллина А.Т.
Магнітне поле
Якщо два паралельно розташованих провідника під'єднати до джерела струму так, щоб по ним пройшов електричний струм, То в залежності від напрямку струму в них провідники або відштовхуються, або притягуються.
Пояснення цього явища можливо з позиції виникнення навколо провідників особливого виду матерії - магнітного поля.
Сили, з якими взаємодіють провідники зі струмом, називаються магнітними.
Магнітне поле- це особливий вид матерії, специфічною особливістю якої є дія на рухомий електричний заряд, провідники зі струмом, тіла, що володіють магнітним моментом, з силою, яка залежить від вектора швидкості заряду, напрямки сили струму в провіднику і від напрямку магнітного моменту тіла.
Історія магнетизму йде корінням в глибоку старовину, до античних цивілізацій Малої Азії. Саме на території Малої Азії, в Магнезії, знаходили гірську породу, зразки якої притягувалися один до одного. За назвою місцевості такі зразки і стали називати "Магнетик". Будь-магніт у формі стрижня або підкови має два торця, які називаються полюсами; саме в цьому місці найсильніше і проявляються його магнітні властивості. Якщо підвісити магніт на нитці, один полюс завжди буде вказувати на північ. На цьому принципі заснований компас. Звернений на північ полюс вільно висить магніту називається північним полюсом магніту (N). Протилежний полюс називається південним полюсом (S).
Магнітні полюси взаємодіють один з одним: однойменні полюси відштовхуються, а різнойменні - притягуються. Аналогічно концепції електричного поля, що оточує електричний заряд, вводять уявлення про магнітне поле навколо магніту.
У 1820 р Ерстед (1777-1851) виявив, що магнітна стрілка, розташована поруч з електричним провідником, відхиляється, коли по провіднику тече струм, т. Е. Навколо провідника зі струмом створюється магнітне поле. Якщо взяти рамку з струмом, то зовнішнє магнітне поле взаємодіє з магнітним полем рамки і надає на неї орієнтує дію, т. Е. Існує таке положення рамки, при якому зовнішнє магнітне поле надає на неї максимальне вращающее дію, і існує положення, коли крутний момент сил дорівнює нулю.
Магнітне поле в будь-якій точці можна охарактеризувати вектором В, який називається вектором магнітної індукціїабо магнітної індукціїв точці.
Магнітна індукція В - це векторна фізична величина, що є силовою характеристикою магнітного поля в точці. Вона дорівнює відношенню максимального механічного моменту сил, що діють на рамку зі струмом, вміщену в однорідне поле, до твору сили струму в рамці на її площа:
За направлення вектора магнітної індукції В приймається напрямок позитивної нормалі до рамки, яке пов'язане зі струмом в рамці правилом правого гвинта, при механічному моменті, що дорівнює нулю.
Точно так же, як зображували лінії напруженості електричного поля, зображують лінії індукції магнітного поля. Лінія індукції магнітного поля - уявна лінія, дотична до якої збігається з напрямком В в точці.
Напрямку магнітного поля в даній точці можна визначити ще як напрям, який вказує
північний полюс стрілки компаса, поміщений в цю точку. Вважають, що лінії індукції магнітного поля спрямовані від північного полюса до південного.
Напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля, створеного електричним струмом, який тече по прямолінійним провіднику, визначається правилом свердлика або правого гвинта. За направлення ліній магнітної індукції приймається напрямок обертання головки гвинта, яке забезпечувало б поступальний його рух у напрямку електричного струму (рис. 59).
де n 01 = 4 Пі 10 -7 В с / (А м). - магнітна постійна, R - відстань, I - сила струму в провіднику.
На відміну від ліній напруженості електростатичного поля, які починаються на позитивному заряді і закінчуються на негативному, лінії індукції магнітного поля завжди замкнені. Магнітного заряду аналогічно електричномузаряду не виявлено.
За одиницю індукції приймається одна тесла (1 Тл) - індукція такого однорідного магнітного поля, в якому на рамку площею 1 м 2, по якій тече струм в 1 А, діє максимальний крутний механічний момент сил, що дорівнює 1 Н м.
Індукцію магнітного поля можна визначити і по силі, що діє на провідник зі струмом в магнітному полі.
На провідник зі струмом, поміщений в магнітне поле, діє сила Ампера, величина якої визначається наступним виразом:
де I - сила струму в провіднику, l -довжина провідника, В - модуль вектора магнітної індукції, а - кут між вектором і напрямком струму.
Напрямок сили Ампера можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці маємо у напрямку струму в провіднику, то відігнутий великий палець показує напрям сили Ампера.
З огляду на, що I = q 0 nSv, і підставляючи цей вираз в (3.21), отримаємо F = q 0 nSh / B sin a. Число частинок (N) в заданому обсязі провідника одно N = nSl, тоді F = q 0 NvB sin a.
Визначимо силу, що діє з боку магнітного поля на окрему заряджену частинку, яка рухається в магнітному полі:
Цю силу називають силою Лоренца (1853-1928). Напрямок сили Лоренца можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці показували напрям руху позитивного заряду, великий відігнутий палець покаже напрям сили Лоренца.
Сила взаємодії між двома паралельними провідниками, по яких течуть струми I 1 і I 2 дорівнює:
де l -частина провідника, що знаходиться в магнітному полі. Якщо струми одного напрямку, то провідники притягуються (рис. 60), якщо протилежного напрямку - відштовхуються. Сили, що діють на кожен провідник, рівні по модулю, протилежні за напрямком. Формула (3.22) є основною для визначення одиниці сили струму 1 ампер (1 А).
Магнітні властивості речовини характеризує скалярна фізична величина - магнітна проникність, що показує у скільки разів індукція В магнітного поля в речовині, повністю заповнює поле, відрізняється по модулю від індукції В 0 магнітного поля в вакуумі:
За своїм магнітним властивостям всі речовини діляться на діамагнітниє, парамагнітніі феромагнітні.
Розглянемо природу магнітних властивостей речовин.
Електрони в оболонці атомів речовини рухаються по різних орбітах. Для спрощення вважаємо ці орбіти круговими, і кожен електрон, що обертається навколо атомного ядра, можна розглядати як кругової електричний струм. Кожен електрон, як круговий струм, створює магнітне поле, яке назвемо орбітальним. Крім того, у електрона в атомі є власне магнітне поле, зване спіновим.
Якщо при внесенні в зовнішнє магнітне поле з індукцією В 0 всередині речовини створюється індукція В< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).
В діамагнітнихматеріалах при відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні поля електронів компенсовані, і при внесенні їх в магнітне поле індукція магнітного поля атома стає спрямованої проти зовнішнього поля. Діамагнетик виштовхується з зовнішнього магнітного поля.
У парамагнітнихматеріалів магнітна індукція електронів в атомах повністю не компенсується, і атом в цілому виявляється подібний маленькому постійному магніту. Зазвичай в речовині всі ці маленькі магніти орієнтовані довільно, і сумарна магнітна індукція всіх їх полів дорівнює нулю. Якщо помістити парамагнетик в зовнішнє магнітне поле, то все маленькі магніти - атоми повернуться в зовнішньому магнітному полі подібно стрільцям компаса і магнітне поле в речовині посилюється ( n >= 1).
феромагнітниминазиваються такі матеріали, в яких n"1. У феромагнітних матеріалах створюються так звані домени, макроскопічні області мимовільного намагнічування.
У різних доменах індукції магнітних полів мають різні напрямки (рис. 61) і в великому кристалі
взаємно компенсують один одного. При внесенні феромагнітного зразка в зовнішнє магнітне поле відбувається зміщення кордонів окремих доменів так, що обсяг доменів, орієнтованих по зовнішньому полю, збільшується.
Зі збільшенням індукції зовнішнього поля В0 зростає магнітна індукція намагніченого речовини. При деяких значеннях В 0 індукція припиняє різке зростання. Це явище називається магнітним насиченням.
Характерна особливість феромагнітних матеріалів - явище гістерезису, яке полягає в неоднозначній залежності індукції в матеріалі від індукції зовнішнього магнітного поля при його зміні.
Петля магнітного гістерезису - замкнута крива (cdc`d`c), що виражає залежність індукції в матеріалі від амплітуди індукції зовнішнього поля при періодичному досить повільній зміні останнього (рис. 62).
Петля гістерезису характеризується наступними величинами B s, B r, B c. B s - максимальне значення індукції матеріалу при В 0s; В r - залишкова індукція, рівна значенню індукції в матеріалі при зменшенні індукції зовнішнього магнітного поля від B 0s до нуля; -В з і В з - коерцитивної сила - величина, рівна індукції зовнішнього магнітного поля, необхідного для зміни індукції в матеріалі від залишкової до нуля.
Для кожного феромагнетика існує така температура (точка Кюрі (Ж. Кюрі, 1859-1906), вище якої феромагнетик втрачає свої феромагнітні властивості.
Існує два способи приведення намагніченого феромагнетика в розмагніченого стан: а) нагріти вище точки Кюрі і охолодити; б) намагнічувати матеріал змінним магнітним полем з повільно спадної амплітудою.
Ферромагнетики, що володіють малою залишковою індукцією і коерцитивної силою, називаються магнитомягкими. Вони знаходять застосування в пристроях, де феромагнетика доводиться часто перемагнічуватися (сердечники трансформаторів, генераторів і ін.).
Магнитожорсткі ферромагнетики, що володіють великою коерцитивної силою, застосовуються для виготовлення постійних магнітів.
магнітним полемназивається особливий, відмінний від речовини, вид матерії через яку передається дію магніту на інші тіла.
Магнітне полевиникає в просторі, що оточує рухомі електричні заряди і постійні магніти. Воно впливає тільки на рухомі заряди. Під впливом електромагнітних сил рухаються заряджені частинки відхиляються
Від свого початкового шляху в напрямку, перпендикулярному полю.
Магнітне і електричні поля нерозривні і утворюють спільно єдине електромагнітне поле. Будь-яке зміна електричного поляпризводить до появи магнітного поля, і, навпаки, всяка зміна магнітного поля супроводжується виникненням електричного поля. Електромагнітне поле поширюється зі швидкістю світла, т. Е. 300 ТОВ км / с.
Загальновідомо дію постійних магнітів і електромагнітів на феромагнітні тіла, існування і нерозривну єдність полюсів магнітів і їх взаємодія (різнойменні полюси притягуються, однойменні відштовхуються). За аналогією
з магнітними полюсами Землі полюси магнітів називають північним і південним.
Магнітне поле наочно зображується магнітними силовими лініями, які задають напрямок магнітного поля в просторі (ріс..1). Ці лінії не мають ні початку, ні кінця, тобто є замкнутими.
Силові лінії магнітного поля прямолінійного провідника є концентричні кола, що охоплюють провід. Чим сильніше струм, тим сильніше магнітне поле навколо дроту. При видаленні від проводу зі струмом магнітне поле слабшає.
У просторі, що оточує магніт або електромагніт, за позитивний напрямок магнітних силових ліній умовно прийнято напрямок від північного полюса до південного. Чим інтенсивніше магнітне поле, тим вище щільність силових ліній.
Напрямок магнітних силових ліній визначається правилом свердлика:.
Мал. 1. Магнітне поле магнітів:
а - прямого; б - подковообразного
Мал. 2. Магнітне поле:
а - прямого проводу; б - індуктивної котушки
Якщо закручувати гвинт у напрямку струму, то магнітні магнітні силові лінії будуть спрямовані по ходу гвинта (рис.2 а)
Для отримання більш сильного магнітного поля застосовують індуктивні котушки з обмоткою з дроту. В цьому випадку магнітні поля окремих витків індуктивної котушки складаються і їх силові лінії зливаються в загальний магнітний потік.
Магнітні силові лінії виходять з індуктивної котушки
на тому кінці, де струм спрямований проти ходу годинникової стрілки, тобто. е. цей кінець є північним магнітним полюсом (рис.2, б).
При зміні напрямку струму в індуктивного котушці зміниться і напрямок магнітного поля.
Добре відомо широке застосування магнітного поля в побуті, на виробництві і в наукових дослідженнях. Досить назвати такі пристрої, як генератори змінного струму, електродвигуни, реле, прискорювачі елементарних частинок і різні датчики. Розглянемо докладніше, що собою являє магнітне поле і як воно утворюється.
Що таке магнітне поле - визначення
Магнітне поле - це силове поле, що діє на рухомі заряджені частинки. Розмір магнітного поля Завіт від швидкості його зміни. Згідно з цим ознакою виділяють два типу магнітного поля: динамічне і гравітаційне.
Гравітаційне магнітне поле виникає тільки поблизу елементарних частинок і формується в залежності від особливостей їх будови. Джерелами динамічного магнітного поля є рухомі електричні заряди або заряджені тіла, провідники зі струмом, а також намагнічені речовини.
Властивості магнітного поля
Великому французькому вченому Андре Ампер вдалося з'ясувати дві основоположні властивості магнітного поля:
- Основна відмінність магнітного поля від електричного і його основна властивість полягає в тому, що воно носить відносний характер. Якщо ви візьмете заряджене тіло, залишите його нерухомим в будь-якій системі відліку і помістіть поруч магнітну стрілку, то вона буде, як завжди, вказувати на північ. Тобто вона не виявить жодного поля, крім земного. Якщо ж ви почнете переміщати це заряджене тіло щодо стрілки, то вона почне повертатися - це говорить про те, що при русі зарядженого тіла виникає ще й магнітне поле, крім електричного. Таким чином, магнітне поле з'являється тоді і тільки тоді, коли є рухомий заряд.
- Магнітне поле діє на інший електричний струм. Так, виявити його можна, простеживши рух заряджених частинок, - в магнітному полі вони будуть відхилятися, провідники зі струмом будуть рухатися, рамка зі струмом повертатися, намагнічені речовини зміщуватися. Тут слід згадати магнітну стрілку компаса, зазвичай забарвлену в синій колір, - адже це просто шматочок намагніченого заліза. Він завжди орієнтується на північ, тому що Земля має магнітне поле. Вся наша планета є величезним магнітом: на Північному полюсі знаходиться південний магнітний пояс, а на Південному географічному полюсі знаходиться північний магнітний полюс.
Крім цього, до властивостей магнітного поля відносять такі характеристики:
- Сила магнітного поля описується магнітною індукцією - це векторна величина, яка визначає, з якою силою магнітне поле впливає на рухомі заряди.
- Магнітне поле може бути постійного і змінного типу. Перше породжується не змінюється в часі електричним полем, індукція такого поля також незмінна. Друге найчастіше генерується за допомогою індукторів, що харчуються змінним струмом.
- Магнітне поле не може бути сприйнято органами почуттів людини і фіксується тільки спеціальними датчиками.
