Сите формули се земаат во строга согласност со Федерален институтпедагошки мерења (FIPI)

3.3 МАГНЕТНО ПОЛЕ

3.3.1 Механичка интеракција на магнети

Во близина на електричен полнеж, се формира чудна форма на материја - електрично поле. Слична форма на материја постои околу магнетот, но има различна природа на потекло (на крајот на краиштата, рудата е електрично неутрална), тоа се нарекува магнетно поле. Да учат магнетно полекористете директни или потковица магнети. Одредени места на магнет имаат најголема привлечна сила тие се нарекуваат полови (север и југ). Спротивните магнетни полови се привлекуваат, а како магнетните полови се одбиваат.

Магнетно поле. Вектор на магнетна индукција

За да се карактеризира јачината на магнетното поле, користете го векторот на индукција на магнетното поле B. Магнетното поле е графички прикажано со помош на линии на сила (линии на магнетна индукција). Линиите се затворени, немаат ниту почеток ниту крај. Местото од кое излегуваат магнетни линии е Северниот Пол магнетните линии влегуваат во Јужниот пол.

Магнетна индукција Б [Tl]- вектор физичката количина, што е јачината карактеристика на магнетното поле.

Принципот на суперпозиција на магнетни полиња -ако магнетно поле во дадена точка во просторот е создадено од неколку извори на поле, тогаш магнетната индукција е векторска сума на индукцијата на секое поле посебно :

Линии на магнетно поле. Модел на теренски линии на трајни магнети со траки и потковица

3.3.2 Експеримент на Оерстед. Магнетно поле на спроводник што носи струја. Слика на теренски линии на долг правилен проводник и затворен прстенест проводник, калем со струја

Магнетно поле постои не само околу магнетот, туку и околу кој било проводник што носи струја. Експериментот на Оерстед го покажува дејството електрична струјана магнет. Ако прав проводник што носи струја се помине низ дупка во лист од картон на кој се расфрлани мали железни или челични филови, тогаш тие формираат концентрични кругови, чиј центар се наоѓа на оската на проводникот. Овие кругови ги претставуваат линиите на магнетното поле на проводникот што носи струја.

3.3.3 Амперска сила, нејзина насока и големина:

Амперска моќност- силата што делува на проводник што носи струја во магнетно поле. Насоката на Амперовата сила се определува со правилото на левата страна: ако левата ракапоставена така што нормалната компонента на векторот на магнетната индукција В влегува во дланката, а четирите продолжени прсти се насочени во насока на струјата, тогаш палецот свиткан за 90 степени ќе ја покаже насоката на силата што дејствува на делот на проводникот со струјата, односно амперската сила.

Каде Јас- јачина на струја во проводникот;

Б

Л— должина на проводникот лоциран во магнетното поле;

α - аголот помеѓу векторот на магнетното поле и насоката на струјата во проводникот.

3.3.4 Лоренцова сила, нејзина насока и големина:

Бидејќи електричната струја го претставува нарачаното движење на полнежите, дејството на магнетното поле на проводник со струја е резултат на неговото дејство на поединечни подвижни полнежи. Силата што ја врши магнетното поле врз полнежите што се движат во него се нарекува сила на Лоренц. Силата на Лоренц се определува со релацијата:

Каде q- големината на подвижниот полнеж;

В— модул за неговата брзина;

Б— модул на векторот на индукција на магнетното поле;

α е аголот помеѓу векторот на брзината на полнежот и векторот на магнетната индукција.

Ве молиме имајте предвид дека силата на Лоренц е нормална на брзината и затоа не работи, не го менува модулот на брзината на полнежот и неговата кинетичка енергија. Но, насоката на брзината постојано се менува.

Лоренцовата сила е нормална на векторите ВОИ v, а неговата насока се одредува користејќи го истото правило на левата страна како насоката на амперската сила: ако левата рака е поставена така што компонентата на магнетната индукција ВО, нормално на брзината на полнежот, влезе во дланката и четири прсти беа насочени по движењето на позитивниот полнеж (против движењето на негативниот полнеж, на пример, електрон), тогаш палецот свиткан за 90 степени ќе покаже насока на Лоренцовата сила која делува на полнежот Fl.

Движење на наелектризирана честичка во еднообразно магнетно поле

Кога наелектризираната честичка се движи во магнетно поле, силата на Лоренц не работи.Затоа, големината на векторот на брзината не се менува кога честичката се движи. Ако наелектризираната честичка се движи во еднообразно магнетно поле под влијание на силата на Лоренц, а нејзината брзина лежи во рамнина нормална на векторот, тогаш честичката ќе се движи во круг со радиус R.

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

Доктрината за електромагнетизамврз основа на две одредби:

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

Интеракција на магнети

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

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

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

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

Искуството на Ерстед. Магнетно поле на струја

ВО почетокот на XIXВ. дански научник Орстеднаправи важно откритие, откако откри дејство на електрична струја на постојани магнети . Тој постави долга жица во близина на магнетна игла. Кога струјата помина низ жицата, стрелката се ротираше, обидувајќи се да се постави нормално на неа ( оризот. 4 ). Ова може да се објасни со појавата на магнетно поле околу проводникот.

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

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

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

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

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

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

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

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

Сила што дејствува во магнетно поле на проводник што носи струја

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

Се одредува насоката на силата правило на левата рака:

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

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

Равенка F = IlBда дадеме квантитативни карактеристикииндукција на магнетно поле.

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

Векторски модул за магнетна индукција B нумерички еднаква на сила, дејствувајќи на проводник со единечна должина лоциран нормално на него, низ кој тече струја од еден ампер.

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

Магнетно поле. Табели, дијаграми, формули

(Интеракција на магнети, експеримент на Оерстед, вектор на магнетна индукција, насока на векторот, принцип на суперпозиција. Графички приказ на магнетни полиња, линии на магнетна индукција. Магнетен флукс, енергија карактеристична за полето. Магнетни сили, амперова сила, сила Лоренц. Движење на наелектризираните честички во магнетно поле. Магнетни својства на материјата, хипотеза на Ампер)

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

Магнетно поле

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

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

Тело кое има свое магнетно поле.

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

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

Карактеристики на магнетното поле

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Во текот на историјата на Земјата се случиле неколку настани. инверзии(промени) на магнетните полови. Инверзија на пол- ова е кога ги менуваат местата. Последен патовој феномен се случил пред околу 800 илјади години, а вкупно имало повеќе од 400 геомагнетни инверзии во историјата на Земјата. во следните неколку илјади години.

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

Вклучено оваа лекција, чија тема е: „Магнетно поле на директна електрична струја“, ќе научиме што е магнет, како комуницира со други магнети, ќе ги запишеме дефинициите за магнетното поле и векторот на магнетната индукција, а исто така ќе го користиме и gimlet правило за одредување на насоката на векторот на магнетна индукција.

Секој од вас има држено магнет во вашите раце и го знае неговото неверојатно својство: тој комуницира на растојание со друг магнет или со парче железо. Што е тоа за магнет што му ги дава овие неверојатни својства? Дали е можно сами да направите магнет? Можно е, и ќе научите што е потребно за ова од нашата лекција. Да тргнеме понапред: ако земеме едноставен железен клинец, тој нема да има магнетни својства, но ако го завиткаме со жица и го поврземе со батерија, ќе добиеме магнет (види слика 1).

Ориз. 1. Нокти завиткан со жица и поврзан со батерија

Излегува дека за да добиете магнет, потребна ви е електрична струја - движење на електричен полнеж. Својствата на постојаните магнети, како што се магнетите на фрижидерот, се исто така поврзани со движењето на електричниот полнеж. Одреден магнетен полнеж, како електричен, не постои во природата. Не е потребно, доволни се подвижни електрични полнежи.

Пред да го истражиме магнетното поле на директна електрична струја, треба да се договориме како квантитативно да го опишеме магнетното поле. За квантитативно да се опишат магнетните феномени, неопходно е да се воведе силата карактеристична за магнетното поле. Векторската големина што квантитативно го карактеризира магнетното поле се нарекува магнетна индукција. Обично се означува како голем Латинска букваБ, мерено во тесла.

Магнетната индукција е векторска големина, која е сила карактеристична за магнетното поле во дадена точка во просторот. Насоката на магнетното поле се одредува по аналогија со електростатичкиот модел, во кој полето се карактеризира со неговото дејство на тест полнеж во мирување. Само овде како „тест елемент“ се користи магнетна игла (издолжен постојан магнет). Видовте таква стрела во компас. Насоката на магнетното поле во која било точка се зема како насока што северниот пол N на магнетната игла ќе ја покаже по преориентацијата (види слика 2).

Целосна и јасна слика за магнетното поле може да се добие со конструирање на таканаречените линии на магнетното поле (види слика 3).

Ориз. 3. Линии на магнетно поле на постојан магнет

Ова се линии што ја покажуваат насоката на векторот на магнетна индукција (односно насоката на N полот на магнетната игла) во секоја точка во просторот. Со помош на магнетна игла, можете да добиете слика на линиите на сила на различни магнетни полиња. Еве, на пример, слика на линиите на магнетното поле на постојан магнет (види слика 4).

Ориз. 4. Линии на магнетно поле на постојан магнет

Магнетно поле постои во секоја точка, но ние ги цртаме линиите на одредено растојание една од друга. Ова е едноставно начин да се прикаже магнетно поле, го направивме истото со јачината на електричното поле (види Сл. 5).

Ориз. 5. Линии за јачина на електричното поле

Колку погусто се нацртани линиите, толку е поголем модулот за магнетна индукција во даден простор од просторот. Како што можете да видите (види слика 4), линиите на сила го напуштаат северниот пол на магнетот и влегуваат во јужниот пол. Внатре во магнетот, линиите на полето исто така продолжуваат. За разлика од линиите на електричното поле, кои започнуваат со позитивни полнежи и завршуваат со негативни полнежи, линиите на магнетното поле се затворени (види Сл. 6).

Ориз. 6. Линиите на магнетното поле се затворени

Полето чии линии на поле се затворени се нарекува векторско поле на вител. Електростатското поле не е вител, тоа е потенцијал. Фундаменталната разлика помеѓу вителските и потенцијалните полиња е дека работата на потенцијалното поле на која било затворена патека е нула за вителско поле тоа не е случај. Земјата е исто така огромен магнет, има магнетно поле кое го откриваме со помош на игла од компас. Повеќе детали за магнетното поле на Земјата се опишани во гранката.

Нашата планета Земја е голем магнет, чии полови се наоѓаат во близина на пресекот на површината со оската на ротација. Географски, тоа се Јужниот и Северниот Пол. Затоа иглата во компасот, која е и магнет, е во интеракција со Земјата. Тој е ориентиран на таков начин што едниот крај покажува кон Северниот, а другиот кон Јужниот пол (види Сл. 7). Сл.7. Иглата на компасот е во интеракција со Земјата Онаа што укажува на Северниот пол на Земјата беше означена N, што значи север - преведено од англиски како „Север“. А оној што укажува на јужниот пол на Земјата е S, што значи Југ - преведено од англиски како „Југ“. Бидејќи спротивните полови на магнети се привлекуваат, северниот пол од стрелката покажува кон Јужниот магнетен пол на Земјата (види Сл. 8). Ориз. 8. Заемно дејство на компасот и магнетните полови на Земјата Излегува дека Јужниот магнетен пол се наоѓа на Северниот географски пол. Спротивно на тоа, Северниот магнетен пол се наоѓа на Јужниот географски пол на Земјата.

Сега, откако се запознавме со моделот на магнетното поле, ќе го проучуваме полето на проводникот со директна струја. Назад во 19 век, данскиот научник Оерстед открил дека магнетната игла е во интеракција со проводник низ кој тече електрична струја (види слика 9).

Ориз. 9. Интеракција на магнетна игла со проводник

Практиката покажува дека во магнетното поле на прав проводник што носи струја, магнетната игла во секоја точка ќе биде поставена тангента на одреден круг. Рамнината на овој круг е нормална на проводникот што носи струја, а неговиот центар лежи на оската на проводникот (види слика 10).

Ориз. 10. Локација на магнетната игла во магнетното поле на правилен проводник

Ако ја промените насоката на протокот на струја низ проводникот, тогаш магнетната игла во секоја точка ќе се вклучи спротивната страна(види Сл. 11).

Ориз. 11. При промена на насоката на проток на електрична струја

Тоа е, насоката на магнетното поле зависи од насоката на протокот на струја низ проводникот. Оваа зависност може да се опише со користење на едноставен експериментално воспоставен метод - правила на гимлет:

ако насока движење напредАко гимлетот се совпаѓа со насоката на струјата во проводникот, тогаш насоката на ротација на неговата рачка се совпаѓа со насоката на магнетното поле создадено од овој проводник (види слика 12).

Значи, магнетното поле на проводникот што носи струја е насочено кон секоја точка тангента на круг што лежи во рамнина нормална на проводникот. Центарот на кругот се совпаѓа со оската на проводникот. Насоката на векторот на магнетното поле во секоја точка е поврзана со насоката на струјата во спроводникот според правилото на гимлетот. Емпириски, при промена на јачината на струјата и растојанието од спроводникот, утврдено е дека големината на векторот на магнетната индукција е пропорционална на струјата и обратно пропорционална на растојанието од спроводникот. Модулот на векторот на магнетната индукција на полето создаден од бесконечен проводник со струја е еднаков на:

каде е коефициентот на пропорционалност, кој често се наоѓа во магнетизмот. Тоа се нарекува магнетна пропустливост на вакуумот. Нумерички еднакво на:

За магнетните полиња, како и за електричните полиња, важи принципот на суперпозиција. Магнетните полиња создадени од различни извори во една точка во просторот се собираат (види Сл. 13).

Ориз. 13. Магнетните полиња од различни извори се собираат

Вкупната сила карактеристика на такво поле ќе биде векторска сумакарактеристики на јачината на полињата на секој извор. Големината на индукцијата на магнетното поле, генериран од струјаво одредена точка, може да се зголеми со свиткување на проводникот во круг. Ова ќе биде јасно ако ги земеме предвид магнетните полиња на малите сегменти на таков пресврт на жица во точка лоцирана внатре во овој свиок. На пример, во центарот.

Сегментот означен , според правилото gimlet, создава поле во него насочено нагоре (види Сл. 14).

Ориз. 14. Магнетно поле на отсечки

Сегментот на сличен начин создава магнетно поле во овој момент, насочено таму. Исто и за другите сегменти. Тогаш, карактеристиката на вкупната сила (односно, векторот на магнетна индукција Б) во оваа точка ќе биде суперпозиција на карактеристиките на силата на магнетните полиња на сите мали сегменти во оваа точка и ќе биде насочена нагоре (види слика 15).

Ориз. 15. Вкупна карактеристика на силата во центарот на серпентина

За произволно вртење, не нужно во облик на круг, на пример за квадратна рамка (види слика 16), големината на векторот во кривината природно ќе зависи од обликот, големината на кривината и моменталната јачина во него, но насоката на векторот на магнетна индукција секогаш ќе се одредува на ист начин (како суперпозиција на полиња создадени од мали сегменти).

Ориз. 16. Магнетно поле на сегменти од квадратна рамка

Детално го опишавме определувањето на насоката на полето во калем, но во општ случај може да се најде многу поедноставно, користејќи малку изменето правило:

ако ја ротирате рачката на гајтанот во насоката во која струјата тече во серпентина, тогаш врвот на гајтанот ќе ја означи насоката на векторот на магнетната индукција внатре во серпентина (види слика 17).

Тоа е, сега ротацијата на рачката одговара на насоката на струјата, а движењето на гајтанот одговара на насоката на полето. И не обратно, како што беше случајот со директен диригент. Ако долг проводник низ кој тече струја се навива во пружина, тогаш овој уред ќе се состои од многу врти. Магнетните полиња на секое вртење на серпентина ќе се собираат според принципот на суперпозиција. Така, полето создадено од серпентина во одреден момент ќе биде збирот на полињата создадени од секоја од вртењата во таа точка. Можете да ја видите сликата на линиите на теренот на таков калем на Сл. 18.

Ориз. 18. Калеми далноводи

Таков уред се нарекува калем, електромагнет или електромагнет. Лесно е да се види дека магнетните својства на серпентина ќе бидат исти како оние на постојаниот магнет (види Сл. 19).

Ориз. 19. Магнетни својства на серпентина и постојан магнет

Едната страна на серпентина (која е на сликата погоре) делува како северен пол на магнетот, а другата страна како јужен пол. Таков уред е широко користен во технологијата, бидејќи може да се контролира: тој станува магнет само кога ќе се вклучи струјата во серпентина. Забележете дека линиите на магнетното поле во внатрешноста на серпентина се речиси паралелни и нивната густина е висока. Полето во соленоидот е многу силно и униформно. Полето надвор од серпентина е нерамномерно, тоа е многу послабо од полето внатре и е насочено во спротивна насока; Насоката на магнетното поле во внатрешноста на серпентина се определува со правилото на гимлетот како и за полето во еден свиок. За насоката на вртење на рачката, ја земаме насоката на струјата што тече низ серпентина, а движењето на гајтанот ја покажува насоката на магнетното поле внатре во неа (види слика 20).

Ориз. 20. Правило на ролна гимлет

Ако поставите калем што носи струја во магнетно поле, тој ќе се преориентира, како магнетна игла. Моментот на сила што предизвикува пресврт е поврзан со големината на векторот на магнетната индукција во дадена точка, површината на серпентина и моменталната јачина во неа со следниот однос:

Сега ни станува јасно од каде потекнуваат магнетните својства на постојаниот магнет: електронот што се движи во атом по затворена патека е како калем со струја и, како серпентина, има магнетно поле. И, како што видовме со примерот на калем, многу вртења со струја, наредени на одреден начин, имаат силно магнетно поле.

Полето создадено од постојаните магнети е резултат на движењето на полнежите во нив. И овие полнежи се електрони во атомите (види Сл. 21). Ориз. 21. Движење на електроните во атомите Да го објасниме механизмот на неговото појавување на квалитативно ниво. Како што знаете, електроните во атомот се во движење. Значи, секој електрон во секој атом создава сопствено магнетно поле, со што се создава огромен број магнети со големина на атом. За повеќето супстанции, овие магнети и нивните магнетни полиња се случајно ориентирани. Според тоа, вкупното магнетно поле создадено од телото е нула. Но, постојат супстанции во кои магнетните полиња создадени од поединечни електрони се ориентирани на ист начин (види Сл. 22). Ориз. 22. Магнетните полиња се ориентирани на ист начин Затоа, магнетните полиња создадени од секој електрон се собираат. Како резултат на тоа, телото направено од таква супстанција има магнетно поле и е постојан магнет. Во надворешното магнетно поле, поединечни атоми или групи атоми, кои, како што дознавме, имаат свое магнетно поле, се вртат како игла за компас (види Сл. 23). Ориз. 23. Ротација на атомите во надворешно магнетно поле Ако тие претходно не биле ориентирани во една насока и не формирале силно вкупно магнетно поле, тогаш откако ќе се подредат елементарните магнети, нивните магнетни полиња ќе се соберат. И ако по дејството на надворешното поле се зачува редот, супстанцијата ќе остане магнет. Опишаниот процес се нарекува магнетизација.

Означете ги половите на тековниот извор што го снабдува електромагнетниот напон на напонот прикажан на сл. 24 интеракција. Ајде да размислиме: соленоид во кој тече директна струја се однесува како магнет.

Ориз. 24. Тековен извор

Според сл. 24 може да се види дека магнетната игла е ориентирана со јужниот пол кон соленоидот. Како половите на магнети се одбиваат еден со друг, а спротивните полови се привлекуваат. Следи дека левиот пол на самиот соленоид е северен (види Сл. 25).

Ориз. 25. Левиот пол на соленоидот е северен

Линиите за магнетна индукција го напуштаат северниот пол и влегуваат во јужниот пол. Ова значи дека полето во соленоидот е насочено налево (види Сл. 26).

Ориз. 26. Полето во соленоидот е насочено налево

Па, насоката на полето во соленоидот се одредува со правилото на гимлетот. Знаеме дека полето е насочено налево - па ајде да замислиме дека гимлетот е зашрафен во оваа насока. Тогаш нејзината рачка ќе ја означи насоката на струјата во соленоидот - од десно кон лево (види слика 27).

Насоката на струјата се одредува според насоката во која се движи позитивниот полнеж. И позитивен полнеж се движи од точка со поголем потенцијал (позитивен пол на изворот) до точка со помал потенцијал (негативен пол на изворот). Следствено, изворниот пол лоциран десно е позитивен, а лево е негативен (види Сл. 28).

Ориз. 28. Определување на изворни столбови

Проблем 2

Рамка со површина од 400 се поставува во еднообразно магнетно поле со индукција од 0,1 Т така што нормалата на рамката е нормална на индукциските линии. Со која јачина на струја ќе дејствува вртежниот момент 20 на рамката (види слика 29)?

Ориз. 29. Цртеж за задача 2

Дозволете ни да размислуваме: моментот на сила што предизвикува пресврт е поврзан со големината на векторот на магнетната индукција во дадена точка, површината на серпентина и моменталната јачина во неа со следнава врска:

Во нашиот случај, сите потребни податоци се достапни. Останува да се изрази потребната струја и да се пресмета одговорот:

Проблемот е решен.

Референци

1. Соколович Ју.А., Богданова Г.С. Физика: Референтна книга со примери за решавање проблеми. - Репартиција на второ издание. - X.: Веста: Издавачка куќа Ранок, 2005. - 464 стр.
2. Мјакишев Г.Ја. Физика: Учебник. за 11 одделение општо образование институции. - М.: Образование, 2010 година.

1. Интернет портал „Хипермаркет на знаење“ ()
2. Интернет портал „Унифицирана колекција на TsOR“ ()

Домашна задача

„Определување на магнетното поле“ - Користејќи ги податоците добиени за време на експериментите, пополнете ја табелата. Ј. Верн. Кога ќе донесеме магнет до магнетна игла, тој се врти. Графички приказ на магнетни полиња. Ханс Кристијан Оерстед. Електрично поле. Магнетот има два пола: север и југ. Фаза на генерализација и систематизација на знаењето.

„Магнетно поле и негово графичко претставување“ - Нехомогено магнетно поле. Тековни намотки. Магнетни линии. Амперова хипотеза. Внатре во лента магнет. Спротивни магнетни полови. Поларни светла. Магнетно поле на постојан магнет. Магнетно поле. Земјиното магнетно поле. Магнетни столбови. Биометриологија. Концентрични кругови. Еднообразно магнетно поле.

„Енергијата на магнетното поле“ е скаларна големина. Пресметка на индуктивност. Постојани магнетни полиња. Време на релаксација. Дефиниција на индуктивност. Енергија на серпентина. Екстраструи во коло со индуктивност. Транзиторни процеси. Густина на енергија. Електродинамика. Осцилаторно коло. Пулсирано магнетно поле. Самоиндукција. Густина на енергијата на магнетното поле.

„Карактеристики на магнетното поле“ - линии на магнетна индукција. Правилото на Гимлет. Ротирајте по линиите на сила. Компјутерски модел на магнетното поле на Земјата. Магнетна константа. Магнетна индукција. Број на носители на полнење. Три начини за поставување на векторот на магнетна индукција. Магнетно поле на електрична струја. Физичарот Вилијам Гилберт.

„Својства на магнетно поле“ - Вид на супстанција. Магнетна индукција на магнетно поле. Магнетна индукција. Постојан магнет. Некои вредности на магнетна индукција. Магнетна игла. Говорник. Векторски модул за магнетна индукција. Линиите за магнетна индукција се секогаш затворени. Интеракција на струи. Вртежен момент. Магнетни својства на материјата.

„Движење на честички во магнетно поле“ - спектрограф. Манифестација на силата на Лоренц. Лоренцова сила. Циклотрон. Определување на големината на силата на Лоренц. Безбедносни прашања. Насоки на силата на Лоренц. Меѓуѕвездена материја. Задачата на експериментот. Промена на параметри. Магнетно поле. Масен спектрограф. Движење на честички во магнетно поле. Катодна цевка.

Има вкупно 20 презентации