Когато свържете два паралелни проводника към електрически ток, те ще се привличат или отблъскват в зависимост от посоката (полярността) на свързания ток. Това се обяснява с феномена на появата на специален вид материя около тези проводници. Тази материя се нарича магнитно поле (MF). Магнитната сила е силата, с която проводниците действат един върху друг.

Теорията за магнетизма възниква в древни времена, в древната цивилизация на Азия. В планините на Магнезия те открили специална скала, парчета от която можели да се привличат една към друга. Въз основа на името на мястото тази скала е наречена "магнитна". Пръчковият магнит съдържа два полюса. Неговите магнитни свойства са особено изразени на полюсите.

Магнит, окачен на конец, ще покаже страните на хоризонта с полюсите си. Полюсите му ще бъдат обърнати на север и юг. Компасът работи на този принцип. Противоположните полюси на два магнита се привличат, а еднаквите полюси се отблъскват.

Учените са открили, че намагнетизирана игла, разположена близо до проводник, се отклонява, когато през нея преминава електрически ток. Това показва, че около него се формира MP.

Магнитното поле влияе на:

Движещи се електрически заряди.
Вещества, наречени феромагнетици: желязо, чугун, техните сплави.

Постоянните магнити са тела, които имат общ магнитен момент на заредени частици (електрони).

1 - Южен полюс на магнита
2 - Северен полюс на магнита
3 - MP с помощта на примера на метални стружки
4 - Посока на магнитното поле

Силови линии се появяват, когато постоянен магнит се приближи до лист хартия, върху който е излят слой железни стружки. Фигурата ясно показва местоположението на полюсите с ориентирани силови линии.

Източници на магнитно поле

  • Електрическото поле се променя с времето.
  • Мобилни такси.
  • Постоянни магнити.

От детството сме запознати с постоянните магнити. Използвани са като играчки, които привличат различни метални части. Бяха прикрепени към хладилника, вграждаха се в различни играчки.

Електрическите заряди, които са в движение, най-често имат повече магнитна енергия в сравнение с постоянните магнити.

Имоти

  • Основната отличителна черта и свойство на магнитното поле е относителността. Ако оставите заредено тяло неподвижно в определена референтна система и поставите магнитна стрелка наблизо, тогава тя ще сочи на север и в същото време няма да „усеща“ чуждо поле, с изключение на полето на земята . И ако започнете да движите заредено тяло близо до стрелката, тогава около тялото ще се появи MP. В резултат на това става ясно, че MF се образува само когато се движи определен заряд.
  • Магнитното поле може да повлияе и да повлияе на електрическия ток. Може да се открие чрез наблюдение на движението на заредени електрони. В магнитно поле частиците със заряд ще се отклонят, проводниците с ток ще се движат. Рамката с свързаното захранване ще започне да се върти и магнетизираните материали ще се преместят на определено разстояние. Стрелката на компаса най-често е оцветена в синьо. Това е лента от магнетизирана стомана. Компасът винаги сочи на север, тъй като Земята има магнитно поле. Цялата планета е като голям магнит със собствени полюси.

Магнитното поле не се възприема от човешките органи и може да бъде засечено само от специални устройства и сензори. Предлага се в променливи и постоянни видове. Променливото поле обикновено се създава от специални индуктори, които работят с променлив ток. Постоянното поле се образува от постоянно електрическо поле.

правила

Нека разгледаме основните правила за изобразяване на магнитното поле за различни проводници.

Правило на Gimlet

Силовата линия е изобразена в равнина, която е разположена под ъгъл 90 0 спрямо пътя на тока, така че във всяка точка силата е насочена тангенциално към линията.

За да определите посоката на магнитните сили, трябва да запомните правилото на гимлет с дясна резба.

Гимлетът трябва да бъде позициониран по една и съща ос с текущия вектор, дръжката трябва да се завърти така, че гимлетът да се движи в посоката на своята посока. В този случай ориентацията на линиите се определя чрез завъртане на дръжката на гимлета.

Правило за пръстен

Постъпателното движение на гилта в проводник, направен под формата на пръстен, показва как е ориентирана индукцията; въртенето съвпада с потока на тока.

Силовите линии имат своето продължение вътре в магнита и не могат да бъдат отворени.

Магнитното поле на различни източници се добавя едно към друго. По този начин те създават общо поле.

Магнитите с еднакви полюси се отблъскват, а магнитите с различни полюси се привличат. Стойността на силата на взаимодействие зависи от разстоянието между тях. С приближаването на полюсите силата нараства.

Параметри на магнитното поле

  • Съединител на потока ( Ψ ).
  • Вектор на магнитна индукция ( IN).
  • Магнитен поток ( Е).

Интензитетът на магнитното поле се изчислява от размера на вектора на магнитната индукция, който зависи от силата F и се образува от тока I по протежение на проводник с дължина l: B = F / (I * l).

Магнитната индукция се измерва в тесла (T) в чест на учения, който е изучавал явленията на магнетизма и е работил върху техните методи за изчисление. 1 T е равно на силата на индукция на магнитния поток 1 Нна дължина 1мправ проводник под ъгъл 90 0 спрямо посоката на полето, с протичащ ток от един ампер:

1 T = 1 x H / (A x m).
Правило на лявата ръка

Правилото намира посоката на вектора на магнитната индукция.

Ако дланта на лявата ръка се постави в полето, така че линиите на магнитното поле да влизат в дланта от северния полюс на 90 0, и 4 пръста се поставят по течението на тока, палецът ще покаже посоката на магнитната сила.

Ако проводникът е под различен ъгъл, тогава силата ще зависи пряко от тока и проекцията на проводника върху равнината под прав ъгъл.

Силата не зависи от вида на материала на проводника и неговото напречно сечение. Ако няма проводник и зарядите се движат в различна среда, тогава силата няма да се промени.

Когато векторът на магнитното поле е насочен в една посока с една величина, полето се нарича равномерно. Различните среди влияят върху размера на индукционния вектор.

Магнитен поток

Магнитната индукция, преминаваща през определена област S и ограничена от тази област, е магнитен поток.

Ако зоната е наклонена под определен ъгъл α спрямо индукционната линия, магнитният поток се намалява с размера на косинуса на този ъгъл. Най-голямата му стойност се формира, когато областта е под прав ъгъл спрямо магнитната индукция:

F = B * S.

Магнитният поток се измерва в единица като "уебър", което е равно на потока на индукция с магнитуд 1 тпо площ в 1 м2.

Свързване на потока

Тази концепция се използва за създаване на обща стойност на магнитния поток, който се създава от определен брой проводници, разположени между магнитните полюси.

В случай, че същият ток азпротича през намотка с брой навивки n, общият магнитен поток, образуван от всички навивки, е връзката на потока.

Свързване на потока Ψ измерено във Webers и е равно на: Ψ = n * Ф.

Магнитни свойства

Магнитната проницаемост определя колко магнитното поле в дадена среда е по-ниско или по-високо от индукцията на полето във вакуум. Едно вещество се нарича намагнетизирано, ако произвежда собствено магнитно поле. Когато дадено вещество се постави в магнитно поле, то се магнетизира.

Учените са установили причината, поради която телата придобиват магнитни свойства. Според хипотезата на учените вътре в веществата има микроскопични електрически токове. Електронът има свой собствен магнитен момент, който е от квантов характер и се движи по определена орбита в атомите. Именно тези малки токове определят магнитните свойства.

Ако токовете се движат хаотично, тогава предизвиканите от тях магнитни полета са самокомпенсиращи се. Външното поле прави токовете подредени, така че се образува магнитно поле. Това е намагнитването на веществото.

Различните вещества могат да бъдат разделени според свойствата на тяхното взаимодействие с магнитните полета.

Те са разделени на групи:

Парамагнетици– вещества, които имат свойства на намагнитване по посока на външно поле и имат нисък потенциал за магнетизъм. Те имат положителна напрегнатост на полето. Такива вещества включват железен хлорид, манган, платина и др.
Феримагнетици– вещества с небалансирани по посока и стойност магнитни моменти. Те се характеризират с наличието на некомпенсиран антиферомагнетизъм. Силата на полето и температурата влияят върху тяхната магнитна чувствителност (различни оксиди).
Феромагнетици– вещества с повишена положителна чувствителност, в зависимост от напрежението и температурата (кристали на кобалт, никел и др.).
Диамагнети– притежават свойството на намагнитване в посока, обратна на външното поле, т.е. отрицателна стойност на магнитната чувствителност, независимо от интензитета. При липса на поле това вещество няма да има магнитни свойства. Тези вещества включват: сребро, бисмут, азот, цинк, водород и други вещества.
Антиферомагнетици – имат балансиран магнитен момент, което води до ниска степен на намагнитване на веществото. При нагряване настъпва фазов преход на веществото, по време на който се проявяват парамагнитни свойства. Когато температурата падне под определена граница, такива свойства няма да се проявят (хром, манган).

Разглежданите магнити също се класифицират в още две категории:

Меки магнитни материали . Имат ниска коерцитивност. В магнитни полета с ниска мощност те могат да се наситят. По време на процеса на обръщане на намагнитването те изпитват незначителни загуби. В резултат на това такива материали се използват за производството на сърцевини на електрически устройства, работещи на променливо напрежение (, генератор,).
Твърд магнитенматериали. Имат повишена коерцитивна сила. За повторното им намагнитване е необходимо силно магнитно поле. Такива материали се използват при производството на постоянни магнити.

Магнитните свойства на различни вещества намират своето приложение в инженерни проекти и изобретения.

Магнитни вериги

Комбинация от няколко магнитни вещества се нарича магнитна верига. Те са подобни и се определят от подобни закони на математиката.

На базата на магнитни вериги работят електрически устройства, индуктивности и др. Във функциониращ електромагнит потокът протича през магнитна верига, направена от феромагнитен материал и въздух, който не е феромагнитен. Комбинацията от тези компоненти е магнитна верига. Много електрически устройства съдържат магнитни вериги в своя дизайн.

Компютърното моделиране ни позволява да си представим как се променя магнитното поле на Земята при промяна на полярността. Преди южният магнитен полюс да стане северен и северният магнитен полюс да стане южен, и двата ще изчезнат за известно време или, което е едно и също, ще има много от тях. Кредити Гари Глацмайер, Пол Робъртс

Човешката природа е да очаква бедствия. Започвайки поне от библейски времена, нашите предци са чакали нещо лошо: края на света, Страшния съд, Второто пришествие. Те чакаха и се страхуваха. Нашите съвременници продължават да чакат и да се страхуват. Само съвременният свят предлага много повече възможности. Нобеловият лауреат по биология Франсис Крик в книгата си „Животът на Земята, неговият произход и същност“ цитира четири основни причини, поради които човечеството може да не доживее до края на 21 век: глобален въоръжен конфликт с използване на оръжия за масово унищожение, фатално замърсяване на околната среда, изчерпване на необходимите природни ресурси, космическа катастрофа. Тези четири класа причини са подредени в низходящ ред според тяхната вероятност. Всеки от тях може да бъде детайлизиран и допълнен в зависимост от силата на въображението. През 10-ти век хората се страхуваха от началото на новото хилядолетие; в края на 16-ти век избухналата в небето свръхнова се смяташе за предвестник на края на света; През 20-ти век беше модерно да се страхуват от комети, приближаващи Земята. Сред новите истории на ужасите е опасността от „смяна на полярността“, за която се говори през последните няколко години.

Ето за какво говорим. Магнитното поле на нашата планета има доста сложна форма, която обикновено се представя под формата на така нареченото многополюсно разширение, тоест безкрайна сума от елементи, които са елементарни в определен смисъл. Първият член в тази сума се нарича монопол, но за Земята (както и за всяко друго познато ни космическо тяло) той е равен на нула. Просто казано, това означава, че всяка магнитна линия, която започва на повърхността на Земята, завършва на повърхността на Земята. Следващият по големина член е дипол. Създава се от два магнитни монопола с безкрайно голям заряд, разположени безкрайно близо един до друг, или от пръстеновиден електрически ток с безкрайно голяма сила и безкрайно малък радиус. За Земята този термин е много по-голям от всички останали, тъй като, както е общоприето сега, нейното магнитно поле се създава от вихровите движения на земното течно ядро. Зарядите в него не се движат много бързо, така че токът не е много голям, но радиусът е много голям. Но дори този голям радиус е малък в сравнение с радиуса на Земята.

Това не означава, че диполният момент непременно е най-големият член в тази сума. При определени обстоятелства изчезва напълно. Това се случи например на Слънцето преди пет години. В продължение на почти цяла година от март 2000 г. до февруари 2001 г. на Слънцето не е имало нито северен, нито южен магнитен полюс или, ако формално считаме, че магнитен полюс е мястото, където магнитна силова линия пресича повърхността на звезда или планета, успоредна на нейния радиус, тогава е имало поне две от тях едновременно. В този случай магнитното поле се държи изключително неспокойно и средно силно отслабва. Ако нещо подобно се случи на Земята, щяхме да имаме много проблеми: продължителна и необичайно силна магнитна буря би била придружена средно от отслабване на магнитното поле. Магнитосферата би се справила по-зле с най-важната си функция за биосферата - да я предпазва от потоци заредени частици от космоса и от Слънцето.

Но на Земята от време на време се случва нещо подобно. Вярно, много по-рядко, отколкото на Слънцето. На Слънцето магнитните полюси сменят местата си на всеки единадесет години. На Земята за последен път магнитните полюси са разменили местата си преди 740 000 години. И има някои индикации, че е време да го изпитате отново. През последните сто и петдесет години магнитното поле на Земята забележимо отслабва. Може и да е отслабнал преди, но сега се оказва, че в периода от 1590 до 1840 г. се е променил много по-бавно. Това се доказва от стари корабни дневници, изследвани от Дейвид Губинс и неговите колеги от университета в Лийдс (доклад за тяхното изследване е публикуван в списание Science. 2006. Том 312. № 5775. С. 900-902)

Тяхната идея беше да възстановят стойността на диполния момент на магнитното поле на Земята до времето преди 1837 г. През тази година великият немски математик Карл Гаус откри начин за директно измерване на диполния момент. И оттогава се измерва горе-долу редовно. Но преди това представите на хората за магнитното поле бяха най-неясни. Оказа се, че има изход. Старите моряци обръщаха голямо внимание на показанията на компаса. Първо, още през късното Средновековие е известно, че компасът почти никога не сочи точно на север. Легендарният италиански лекар, поет и астроном Джироламо Фракасторо (14781553) дори предложи най-старото теоретично обяснение, достигнало до нас: стрелката на магнитния компас е привлечена от огромните железни планини в северната част на Атлантическия океан. Ето защо тя никога не гледа точно на север. Оттогава моряците внимателно записват как показанията на компаса се различават от истинската посока на север. Проблемът обаче е, че те рядко можеха да направят това с необходимата точност и често допускаха грешки.

Но в края на 17-ти век моряците откриха нова изненада: магнитната стрелка не само „гледа“ отвъд полюса, но и не е успоредна на повърхността на Земята. На северния магнитен полюс стрелката на компаса обикновено стои вертикално (ако, разбира се, я оставите на собствените си устройства). Тогава правилно се смяташе, че познаването на този „наклон“ (както обикновено се нарича) позволява да се изясни посоката на север с помощта на показанията на компаса. И това позволи на Дейвид Губинс да изясни самата разлика между посоката на север и показанията на компаса. Но въпреки всичко, всички събрани данни не бяха достатъчни, за да се възстанови пълната картина на промяната в диполния момент преди 1840 г. Те обаче бяха достатъчни за фундаментално заключение: магнитното поле на нашата планета отслабва с нарастваща скорост. Може да е преживяла няколко вълни през това време.

В момента, тоест през последните сто и петдесет години, диполният момент на магнитното поле на Земята намалява с приблизително 0,5% на всеки 10 години. Не е трудно да се изчисли, че този полеви компонент ще изчезне след две хиляди години. Може би това е моментът, в който започва следващата смяна на полюсите. Новите открития на Gubbins предполагат, че тази оценка трябва да бъде преразгледана. Диполният момент ще отиде до нула приблизително два пъти по-бързо.

Изследването на промените в магнитното поле е извършено в Калифорнийския университет, като се възстановяват данни за силата на магнитното поле от ориентацията на магнитните частици в скала и във фрагменти от керамика. Геофизикът Гари Глацмайер използва тези данни, за да моделира процесите, протичащи дълбоко под повърхността на Земята, които създават магнитното поле. Той смята, че нови изследвания, проведени в Англия, потвърждават основната му идея, че магнитното поле варира неравномерно, което може да се увеличи, намали или да остане непроменено за неопределен период от време. Вероятно предположението за линейна промяна в диполния момент между 1590 и 1840 г. е твърде грубо. В крайна сметка съвпадението на рязката промяна в скоростта на отслабване на диполния момент на магнитното поле и откритието на Гаус изглежда малко подозрително. Със същия успех може да се приеме, че в по-голямата си част в периода 1590–1840 г. полето е отслабвало с приблизително същата скорост, но в някои сравнително кратки периоди от време то не е отслабвало, а по-скоро бързо е нараствало. Поради това средната скорост беше два пъти по-ниска. Напълно възможно е през 740 хиляди години, изминали от последното „обръщане на полярността“, Земята многократно да е започвала този процес отново, но след това да се е връщала в първоначалното си състояние.

Какво е постоянен магнит? Постоянният магнит е тяло, което може да поддържа магнетизация за дълго време. В резултат на многократни изследвания и многобройни експерименти можем да кажем, че само три вещества на Земята могат да бъдат постоянни магнити (фиг. 1).

Ориз. 1. Постоянни магнити. ()

Само тези три вещества и техните сплави могат да бъдат постоянни магнити, само те могат да бъдат намагнетизирани и да поддържат това състояние за дълго време.

Постоянните магнити се използват от много дълго време и преди всичко те са устройства за ориентация в пространството - първият компас е изобретен в Китай, за да се ориентирате в пустинята. Днес никой не спори за магнитни игли или постоянни магнити; те се използват навсякъде в телефони и радиопредаватели и просто в различни електрически продукти. Те могат да бъдат различни: има лентови магнити (фиг. 2)

Ориз. 2. Магнитна лента ()

И има магнити, които се наричат ​​дъгообразни или подковообразни (фиг. 3)

Ориз. 3. Дъгов магнит ()

Изследването на постоянните магнити е свързано изключително с тяхното взаимодействие. Магнитно поле може да се създаде от електрически ток и постоянен магнит, така че първото нещо, което беше направено, беше изследване с магнитни игли. Ако доближим магнит до стрелката, ще видим взаимодействие – еднаквите полюси ще се отблъскват, а разнополюсните ще се привличат. Това взаимодействие се наблюдава при всички магнити.

Нека поставим малки магнитни стрелки по лентовия магнит (фиг. 4), южният полюс ще взаимодейства със северния, а северният ще привлече южния. Магнитните стрелки ще бъдат разположени по линията на магнитното поле. Общоприето е, че магнитните линии са насочени извън постоянен магнит от северния полюс към юг и вътре в магнита от южния полюс към север. Така магнитните линии са затворени точно по същия начин като тези на електрическия ток, това са концентрични кръгове, затворени са вътре в самия магнит. Оказва се, че извън магнита магнитното поле е насочено от север на юг, а вътре в магнита от юг на север.

Ориз. 4. Линии на магнитно поле на лентов магнит ()

За да наблюдаваме формата на магнитното поле на магнитна лента, формата на магнитното поле на дъгообразен магнит, ще използваме следните устройства или части. Нека вземем прозрачна чиния, железни стружки и проведем експеримент. Нека поръсим железни стърготини върху плочата, разположена на магнитната лента (фиг. 5):

Ориз. 5. Форма на магнитното поле на лентов магнит ()

Виждаме, че линиите на магнитното поле напускат южния полюс; по плътността на линиите можем да преценим полюсите на магнита, там се намират полюсите на магнита (фиг. 6).

Ориз. 6. Форма на магнитното поле на дъгообразен магнит ()

Ще проведем подобен експеримент с дъгообразен магнит. Виждаме, че магнитните линии започват от северния полюс и завършват на южния полюс в целия магнит.

Вече знаем, че магнитно поле се образува само около магнити и електрически токове. Как можем да определим магнитното поле на Земята? Всяка стрелка, всеки компас в магнитното поле на Земята е строго ориентиран. Тъй като магнитната стрелка е строго ориентирана в пространството, следователно тя се влияе от магнитно поле, а това е магнитното поле на Земята. Можем да заключим, че нашата Земя е голям магнит (фиг. 7) и съответно този магнит създава доста мощно магнитно поле в космоса. Когато погледнем иглата на магнитен компас, знаем, че червената стрелка сочи юг, а синята стрелка сочи север. Как са разположени магнитните полюси на Земята? В този случай е необходимо да се помни, че южният магнитен полюс се намира на северния географски полюс на Земята, а северният магнитен полюс на Земята е разположен на южния географски полюс. Ако разглеждаме Земята като тяло, разположено в космоса, тогава можем да кажем, че когато вървим на север по компаса, ще стигнем до южния магнитен полюс, а когато вървим на юг, ще се окажем на северния магнитен полюс. На екватора иглата на компаса ще бъде разположена почти хоризонтално спрямо повърхността на Земята и колкото по-близо сме до полюсите, толкова по-вертикална ще бъде иглата. Магнитното поле на Земята можеше да се промени; имаше моменти, когато полюсите се променяха един спрямо друг, тоест югът беше там, където беше северът, и обратно. Според учените това е било предвестник на големи бедствия на Земята. Това не е наблюдавано през последните няколко десетки хилядолетия.

Ориз. 7. Магнитното поле на Земята ()

Магнитните и географските полюси не съвпадат. Вътре в самата Земя също има магнитно поле и, подобно на постоянния магнит, то е насочено от южния магнитен полюс към севера.

Откъде идва магнитното поле в постоянните магнити? Отговорът на този въпрос е даден от френския учен Андре-Мари Ампер. Той изрази идеята, че магнитното поле на постоянните магнити се обяснява с елементарни, най-прости токове, протичащи вътре в постоянните магнити. Тези най-прости елементарни токове се подсилват взаимно по определен начин и създават магнитно поле. Отрицателно заредена частица - електрон - се движи около ядрото на атома; това движение може да се счита за насочено и съответно около такъв движещ се заряд се създава магнитно поле. Във всяко тяло броят на атомите и електроните е просто огромен; съответно всички тези елементарни токове приемат подредена посока и получаваме доста значително магнитно поле. Можем да кажем същото за Земята, тоест магнитното поле на Земята е много подобно на магнитното поле на постоянен магнит. Постоянният магнит е доста ярка характеристика на всяко проявление на магнитно поле.

Освен наличието на магнитни бури има и магнитни аномалии. Те са свързани със слънчевото магнитно поле. Когато на Слънцето възникнат достатъчно мощни експлозии или изхвърляния, те не се случват без помощта на проявлението на магнитното поле на Слънцето. Това ехо достига до Земята и въздейства на нейното магнитно поле, в резултат на което наблюдаваме магнитни бури. Магнитните аномалии са свързани с находищата на желязна руда в Земята, огромните находища се магнетизират от магнитното поле на Земята за дълго време и всички тела наоколо ще изпитат магнитното поле от тази аномалия, стрелките на компаса ще покажат грешната посока.

В следващия урок ще разгледаме други явления, свързани с магнитните действия.

Библиография

  1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Физика 8 / Ред. Орлова V.A., Roizena I.I. - М.: Мнемозина.
  2. Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.
  1. Class-fizika.narod.ru ().
  2. Class-fizika.narod.ru ().
  3. Files.school-collection.edu.ru ().

Домашна работа

  1. Кой край на стрелката на компаса е привлечен от северния полюс на Земята?
  2. На кое място на Земята не можете да се доверите на магнитната стрелка?
  3. Какво показва плътността на линиите върху магнит?

В началото на миналия век първите електрохимични източници на ток станаха широко разпространени. Появата им доведе до редица важни открития. Те включват откриването на електрическа дъга и откриването на магнитни прояви на ток - електрическият ток може да причини отклонение на магнитна стрелка; проводниците, по които протича електрически ток, се отблъскват или привличат.

Редица от тези открития кулминират в известния експеримент на Фарадей (1831 г.), чието значение за развитието на електротехниката е изключително голямо.

Експериментът на Фарадей е показан схематично на фиг. 2.18-2.22. В тази форма не е трудно да се изпълни.

На дебела картонена тръба има две намотки. Първият от тях може да бъде свързан към източник на ток, например батерия. Втората намотка е изолирана от първата, т.е. няма електрическа връзка (няма контакт) между тези намотки. Веригата на втората намотка е затворена към магнитоелектрическо устройство.

Най-същественото при поставянето на експеримента е следното: втората намотка е в магнитното поле на първата, разбира се, когато в първата намотка има електрически ток.

Ориз. 2.18. Експериментът на Фарадей. Токът протича в първата (1) намотка (веригата на батерията е затворена). Втората (2) намотка е в магнитното поле на първата намотка. Въпреки това няма ток във веригата на втората намотка: стрелката на амперметъра е на нула

Фарадей търсеше отговор на въпроса: дали магнитното поле на първата намотка причинява появата на електрически ток във втората? За да получите отговор на този въпрос, във веригата на втората намотка е включен чувствителен амперметър (галванометър).

Картината, показана на фиг. 2.18 дава привидно отрицателен отговор. Магнитното поле се променя чрез включване и изключване на тока. Но нека проведем нашите наблюдения по-внимателно, като се съсредоточим върху иглата на амперметъра точно в момента, когато веригата на първата намотка се прекъсва (фиг. 2.19) или, обратно, се затваря (фиг. 2.20). В този случай можете да забележите, че когато веригата на първата намотка е прекъсната, във втората намотка възниква ток. Този ток не трае дълго - стрелката ще се отклони леко надясно и отново ще се върне в нулева позиция (фиг. 2.19).

По същия начин можете да забележите появата на ток във втората намотка, когато токът е включен във веригата на първата намотка (фиг. 2.20).

И този ток не трае дълго - стрелката ще се отклони леко наляво и ще се върне в първоначалното си (нулево) положение.

Каква е разликата между първото наблюдение (фиг. 2.18) и двете последващи?

При първото наблюдение имахме работа с постоянен ток в първата намотка и следователно с постоянно магнитно поле.

Електрическият ток може да възникне в затворена верига, ако нейните проводници са в променящо се магнитно поле.

Ориз. 2.19, експеримент на Фарадей. Токът в първата намотка е прекъснат. Магнитното поле, в което се намира втората намотка, се променя (изчезва). Иглата на амперметъра, свързана към веригата на втората намотка, е леко хвърлена надясно и бързо се връща в първоначалното си (нулево) положение. Под въздействието на променящо се магнитно поле възниква ток

Ориз. 2.20. Експериментът на Фарадей. Токът се включва във веригата на първата намотка. Магнитното поле, в което се намира втората намотка, се променя (появява се поле). Иглата на амперметъра, свързана към веригата на втората намотка, е леко хвърлена наляво и бързо се връща в първоначалното си положение. Под въздействието на променящо се магнитно поле възниква ток

Но ако във верига от проводници възникне ток, това означава, че във веригата действа ЕМП (помнете втория закон на Кирхоф, § 1.20).

С други думи:

в проводниците на електрическа верига, когато магнитното поле се промени, се генерира (индуцира) ЕДС.

Магнитното поле се променя чрез въвеждане на стомана. Магнитното поле може да се промени не само чрез промяна на тока. Знаем, че добавянето на желязо подобрява полето. Това означава, че ако пакет от стоманени плочи се постави вътре в нашата картонена тръба (фиг. 2.21), тогава магнитното поле, създадено от първата намотка, ще се увеличи.

Ориз. 2.21. При натискане на пакета от стоманени плочи магнитното поле се засилва. Иглата на амперметъра, свързана към веригата на втората намотка, се отклонява наляво, както се наблюдава при включване на тока (виж фиг. 2.20)

Ориз. 2.22. Когато пръчковият магнит се отстрани от намотка, затворена към амперметър, в намотката се появява емф

Получава ли се ЕМП във втората намотка, когато опаковката се натисне?

Опитът дава положителен отговор (фиг. 2.21). Нека обърнем внимание на факта, че при натискане на стоманата стрелката на устройството се отклонява в същата посока, както при включване на тока.

Когато стоманеният пакет се издърпа, стрелката се отклонява в същата посока, както при изключване на тока (и в двата случая магнитното поле намалява).

Магнитното поле се променя поради движението на самата намотка. Нека разгледаме друг експеримент. Магнитното поле се създава от намотка със стоманена сърцевина. Токът в намотката се поддържа от батерията. Втората намотка е навита върху независима картонена рамка (картонен пръстен). Тази намотка е свързана чрез гъвкав кабел към измервателния уред и няма електрическа връзка с веригата на първата намотка.

Във веригата на втората намотка възниква ЕМП, когато се отстрани от полето, създадено от първата намотка.

Магнитното поле се променя поради движението на постоянен магнит. Нека разгледаме друг експеримент, чиято концепция е дадена на фиг. 2.22.

Когато пръчковият магнит се отстрани, в неподвижна намотка се индуцира ЕДС.

Този експеримент показва, че ЕМП наистина се индуцира именно от промяна в магнитното поле, а не от взаимодействието на токовете, както може да изглежда, например, от експериментите, изобразени на фиг. 2.19 и 2.20.

По-нататъшните наблюдения позволиха да се установят много нови факти, които в крайна сметка бяха обобщени, както и важни общи закони.

Нека разберем заедно какво е магнитно поле. В крайна сметка много хора живеят в тази област през целия си живот и дори не мислят за това. Време е да го поправим!

Магнитно поле

Магнитно поле- особен вид материя. Проявява се в действието върху движещи се електрически заряди и тела, които имат собствен магнитен момент (постоянни магнити).

Важно: магнитното поле не влияе на стационарните заряди! Магнитното поле също се създава от движещи се електрически заряди, или от променящо се във времето електрическо поле, или от магнитните моменти на електроните в атомите. Тоест, всяка жица, през която тече ток, също се превръща в магнит!

Тяло, което има собствено магнитно поле.

Магнитът има полюси, наречени северен и южен. Обозначенията "север" и "юг" са дадени само за удобство (като "плюс" и "минус" в електричеството).

Магнитното поле е представено от магнитни електропроводи. Силовите линии са непрекъснати и затворени, като посоката им винаги съвпада с посоката на действие на силите на полето. Ако металните стърготини са разпръснати около постоянен магнит, металните частици ще покажат ясна картина на линиите на магнитното поле, излизащи от северния полюс и навлизащи в южния полюс. Графична характеристика на магнитно поле - силови линии.

Характеристики на магнитното поле

Основните характеристики на магнитното поле са магнитна индукция, магнитен потокИ магнитна пропускливост. Но нека поговорим за всичко по ред.

Нека веднага да отбележим, че всички мерни единици са дадени в системата SI.

Магнитна индукция б – векторна физична величина, която е основната силова характеристика на магнитното поле. Означава се с буквата б . Единица за измерване на магнитна индукция – Тесла (Т).

Магнитната индукция показва колко силно е полето, като определя силата, която упражнява върху заряда. Тази сила се нарича Сила на Лоренц.

Тук р - зареждане, v - неговата скорост в магнитно поле, б - индукция, Е - Сила на Лоренц, с която полето действа върху заряда.

Е– физическо количество, равно на произведението на магнитната индукция от площта на веригата и косинуса между вектора на индукция и нормалата към равнината на веригата, през която преминава потокът. Магнитният поток е скаларна характеристика на магнитното поле.

Можем да кажем, че магнитният поток характеризира броя на линиите на магнитна индукция, проникващи в единица площ. Магнитният поток се измерва в Веберах (Wb).

Магнитна пропускливост– коефициент, който определя магнитните свойства на средата. Един от параметрите, от които зависи магнитната индукция на полето, е магнитната проницаемост.

Нашата планета е огромен магнит от няколко милиарда години. Индукцията на магнитното поле на Земята варира в зависимост от координатите. На екватора е приблизително 3,1 по 10 на минус пета степен на Тесла. Освен това има магнитни аномалии, при които стойността и посоката на полето се различават значително от съседните области. Някои от най-големите магнитни аномалии на планетата - КурскИ Бразилски магнитни аномалии.

Произходът на магнитното поле на Земята все още остава загадка за учените. Предполага се, че източникът на полето е течното метално ядро ​​на Земята. Ядрото се движи, което означава, че разтопената желязо-никелова сплав се движи, а движението на заредените частици е електрическият ток, който генерира магнитното поле. Проблемът е, че тази теория ( геодинамо) не обяснява как полето се поддържа стабилно.

Земята е огромен магнитен дипол.Магнитните полюси не съвпадат с географските, въпреки че са в непосредствена близост. Освен това магнитните полюси на Земята се движат. Разместването им е регистрирано от 1885 г. Например през последните сто години магнитният полюс в южното полукълбо се е изместил с почти 900 километра и сега се намира в Южния океан. Полюсът на Арктическото полукълбо се движи през Северния ледовит океан към източносибирската магнитна аномалия; скоростта му на движение (по данни от 2004 г.) е около 60 километра годишно. Сега има ускорение на движението на полюсите - средно скоростта нараства с 3 километра годишно.

Какво е значението на магнитното поле на Земята за нас?На първо място, магнитното поле на Земята предпазва планетата от космическите лъчи и слънчевия вятър. Заредените частици от дълбокия космос не падат директно на земята, а се отклоняват от гигантски магнит и се движат по силовите му линии. Така всички живи същества са защитени от вредното лъчение.

Няколко събития са се случили в хода на историята на Земята. инверсии(промени) на магнитните полюси. Инверсия на полюсите- това е, когато си сменят местата. Последният път, когато това явление се е случило преди около 800 хиляди години, като общо в историята на Земята е имало повече от 400 геомагнитни инверсии, някои учени смятат, че предвид наблюдаваното ускорение на движението на магнитните полюси, следващият полюс инверсия трябва да се очаква през следващите няколко хиляди години.

За щастие, смяна на полюсите все още не се очаква през нашия век. Това означава, че можете да мислите за приятни неща и да се наслаждавате на живота в доброто старо постоянно поле на Земята, като разгледате основните свойства и характеристики на магнитното поле. И за да можете да направите това, тук са нашите автори, на които смело можете да поверите някои от учебните неволи с увереност! и други видове работа можете да поръчате чрез връзката.