Магнитно поле на прав безкраен проводник, по който тече ток. Магнитите и магнитното поле на проводник с ток

Ако приближите магнитната игла, тя ще се стреми да стане перпендикулярна на равнината, минаваща през оста на проводника и центъра на въртене на иглата. Това показва, че специалните сили действат върху стрелката, която се нарича магнитни сили. В допълнение към ефекта върху магнитната игла, магнитното поле засяга движещи се заредени частици и проводници с ток, разположени в магнитното поле. В проводници, движещи се в магнитно поле, или в неподвижни проводници, разположени в променливо магнитно поле, индуктивно електродвижеща сила(е.м.ф.).

Магнитно поле

В съответствие с горното можем да дадем следното определение магнитно поле.

Магнитното поле е една от двете страни електромагнитно поле, възбуден електрически зарядидвижещи се частици и промяна в електрическото поле и се характеризира със силов ефект върху движещи се заразени частици и следователно върху електрически токове.

Ако прекарате дебел проводник през картон и прекарате електрически ток през него, тогава стоманените стружки, изсипани върху картона, ще бъдат разположени около проводника в концентрични кръгове, които в този случай са така наречените линии на магнитна индукция (Фигура 1) . Можем да движим картона нагоре или надолу по проводника, но местоположението на стоманените стружки няма да се промени. В резултат на това около проводника по цялата му дължина възниква магнитно поле.

Ако поставите малки магнитни стрелки върху картона, тогава, като промените посоката на тока в проводника, можете да видите, че магнитните стрелки ще се въртят (Фигура 2). Това показва, че посоката на линиите на магнитната индукция се променя с посоката на тока в проводника.

Линиите на магнитна индукция около проводник с ток имат следните свойства: 1) линиите на магнитна индукция на прав проводник имат формата на концентрични кръгове; 2) колкото по-близо до проводника, толкова по-плътни са разположени магнитните индукционни линии; 3) магнитната индукция (интензивността на полето) зависи от големината на тока в проводника; 4) посоката на линиите на магнитна индукция зависи от посоката на тока в проводника.

За показване на посоката на тока в проводника, показан в разреза, е възприет символ, който ще използваме в бъдеще. Ако мислено поставите стрелка в проводника по посока на тока (Фигура 3), тогава в проводника, в който токът е насочен далеч от нас, ще видим опашката на перата на стрелата (кръст); ако течението е насочено към нас, ще видим върха на стрелка (точка).

Фигура 3. Символпосока на тока в проводниците

Правилото на gimlet ви позволява да определите посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток. Ако тирбушон (тирбушон) с дясна резба се движи напред по посока на тока, тогава посоката на въртене на дръжката ще съвпадне с посоката на линиите на магнитна индукция около проводника (Фигура 4).

Магнитна игла, въведена в магнитното поле на проводник с ток, е разположена по линиите на магнитна индукция. Следователно, за да определите местоположението му, можете също да използвате „правилото на gimlet“ (Фигура 5). Магнитното поле е едно от най-важните проявления на електрическия ток и не може да се получи самостоятелно и отделно от тока.

Фигура 4. Определяне на посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток с помощта на „правилото на гимлета“	Фигура 5. Определяне на посоката на отклонение на магнитна игла, доведена до проводник с ток, съгласно "правилото на gimlet"

Магнитна индукция

Магнитното поле се характеризира с вектор на магнитна индукция, който следователно има определена величина и определена посока в пространството.

Количествен израз за магнитна индукция в резултат на обобщаване на експериментални данни е установен от Biot и Savart (Фигура 6). Измервайки магнитните полета на електрически токове с различни размери и форми чрез отклонението на магнитната стрелка, двамата учени стигнаха до извода, че всеки токов елемент създава магнитно поле на известно разстояние от себе си, чиято магнитна индукция е Δ бе право пропорционална на дължината Δ лтози елемент, големината на протичащия ток аз, синусът на ъгъла α между посоката на тока и радиус вектора, свързващ полевата точка, която ни интересува с даден токов елемент, и е обратно пропорционален на квадрата на дължината на този радиус вектор r:

Където К– коефициент в зависимост от магнитните свойства на средата и от избраната система от единици.

В абсолютната практическа рационализирана система от единици на ICSA

където µ 0 – магнитна проницаемост на вакуумаили магнитна константа в системата MCSA:

µ 0 = 4 × π × 10 -7 (хенри/метър);

Хенри (gn) – единица индуктивност; 1 gn = 1 ом × сек.

µ – относителна магнитна проницаемост– безразмерен коефициент, показващ колко пъти магнитната проницаемост на даден материал е по-голяма от магнитната проницаемост на вакуума.

Размерът на магнитната индукция може да се намери с помощта на формулата

Волт-секунда също се нарича Вебер (wb):

На практика има по-малка единица за магнитна индукция - гаус (gs):

Законът на Био-Савар ни позволява да изчислим магнитната индукция на безкрайно дълъг прав проводник:

Където А– разстоянието от проводника до точката, където се определя магнитната индукция.

Сила на магнитното поле

Съотношение на магнитната индукция към продукта магнитни пропускливостиµ × µ 0 се нарича сила на магнитното полеи се обозначава с буквата з:

б = з × µ × µ 0 .

Последното уравнение свързва две магнитни величини: индукция и сила на магнитното поле.

Нека намерим измерението з:

Понякога се използва друга единица за измерване на силата на магнитното поле - Ерстед (ер):

1 ер = 79,6 А/м ≈ 80 А/м ≈ 0,8 А/см .

Сила на магнитното поле з, като магнитна индукция б, е векторна величина.

Нарича се линия, допирателна към всяка точка, която съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция линия на магнитна индукцияили линия на магнитна индукция.

Магнитен поток

Продуктът на магнитната индукция от площта, перпендикулярна на посоката на полето (вектор на магнитната индукция), се нарича поток на вектора на магнитната индукцияили просто магнитен потоки се обозначава с буквата F:

F = б × С .

Размер на магнитния поток:

това означава, че магнитният поток се измерва във волт-секунди или уебери.

По-малката единица за магнитен поток е Максуел (mks):

1 wb = 108 mks.
1mks = 1 gs× 1 см 2.

Видео 1. Хипотезата на Ампер

Видео 1. Хипотезата на Ампер

Видео 2. Магнетизъм и електромагнетизъм

Електрическият ток в проводник създава магнитно поле около проводника. Електрическият ток и магнитното поле са две неразделни части на едно цяло физически процес. Магнитното поле на постоянните магнити в крайна сметка също се генерира от молекулярни електрически токове, образувани от движението на електрони в орбити и тяхното въртене около техните оси.

Магнитното поле на проводника и посоката на неговите силови линии могат да се определят с помощта на магнитна стрелка. Магнитните линии на прав проводник имат формата на концентрични кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на проводника. Посоката на линиите на магнитното поле зависи от посоката на тока в проводника. Ако токът в проводника идва от наблюдателя, тогава електропроводинасочени по часовниковата стрелка.

Зависимостта на посоката на полето от посоката на тока се определя от правилото на гимлета: когато транслационното движение на гимлета съвпада с посоката на тока в проводника, посоката на въртене на дръжката съвпада с посоката на магнитните линии.

Правилото на гимлет също може да се използва за определяне на посоката на магнитното поле в намотката, но в следната формулировка: ако посоката на въртене на дръжката на гилет се комбинира с посоката на тока в завоите на намотката, тогава движение напредДжимлетът ще покаже посоката на линиите на полето вътре в намотката (фиг. 4.4).

Вътре в намотката идват тези линии Южен полюсна север, а извън него – от север на юг.

Правилото на гимлета може също да се използва за определяне на посоката на тока, ако посоката на линиите на магнитното поле е известна.

Проводник с ток в магнитно поле изпитва сила, равна на

F = I·L·B·sin

I е силата на тока в проводника; B - модул на вектора на индукция на магнитното поле; L е дължината на проводника, разположен в магнитното поле;  е ъгълът между вектора на магнитното поле и посоката на тока в проводника.

Силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, се нарича сила на Ампер.

Максималната амперна сила е:

F = I L B

Посоката на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка: ако лява ръкапозициониран така, че перпендикулярният компонент на вектора на магнитната индукция B да влиза в дланта, а четирите протегнати пръста са насочени по посока на тока, след което са огънати на 90 градуса палецще покаже посоката на силата, действаща върху участък от проводник, по който протича ток, тоест силата на Ампер.

Ако и лежат в една и съща равнина, тогава ъгълът между и е прав, следователно . Тогава силата, действаща върху текущия елемент, е

(разбира се, от страната на първия проводник, точно същата сила действа върху втория).

Получената сила е равна на една от тези сили. Ако тези два проводника влияят на третия, тогава техните магнитни полета трябва да се добавят векторно.

Верига с ток в магнитно поле

Нека рамка с ток бъде поставена в еднородно магнитно поле (фиг. 4.13). Тогава силите на Ампер, действащи отстрани на рамката, ще създадат въртящ момент, чиято големина е пропорционална на магнитната индукция, силата на тока в рамката и нейната площ Си зависи от ъгъла a между вектора и нормалата към областта:

Нормалната посока е избрана така, че десният винт да се движи в нормална посока, когато се върти по посока на тока в рамката.

Максимална стойност въртящ моментима, когато рамката е монтирана перпендикулярно на магнитните силови линии:

Този израз може да се използва и за определяне на индукцията на магнитното поле:

Стойност, равна на произведението, се нарича магнитен момент на веригата R t. Магнитният момент е вектор, чиято посока съвпада с посоката на нормалата към контура. Тогава въртящият момент може да бъде написан

При ъгъл a = 0 въртящият момент е нула. Стойността на въртящия момент зависи от площта на контура, но не зависи от неговата форма. Следователно всяка затворена верига, през която протича постоянен ток, е обект на въртящ момент М, който го завърта така, че векторът на магнитния момент да е успореден на вектора на индукция на магнитното поле.

Инструкции

Да открия посокамагнитни за прав проводник s, позиционирайте го така, че електрическият ток да тече далеч от вас (например в лист хартия). Опитайте се да запомните как се движи бормашина или винт, затегнати с отвертка: по посока на часовниковата стрелка и . Начертайте това движение с ръката си, за да разберете посока линии. Така линиите на магнитното поле са насочени по посока на часовниковата стрелка. Отбележете ги схематично на чертежа. Този метод е правило на gimlet.

Ако проводникът е разположен в грешна посока, мислено застанете по този начин или завъртете конструкцията, така че токът да се отдалечи от вас. След това запомнете движението на свредлото или винта и поставете посокамагнитен линиипо часовниковата стрелка.

Ако правилото за gimlet ви изглежда сложно, опитайте да използвате правилото дясна ръка. За да го използвате за определяне посокамагнитен линии, позиционирайте ръката си, използвайте дясната си ръка с изпъкнала палец. Насочете палеца си по посока на движението на проводника, а останалите 4 пръста по посока на индукционния ток. Сега забележете линиите на магнитното поле в дланта си.

За да използвате правилото на дясната ръка за намотка с ток, мислено я хванете с дланта на дясната си ръка, така че пръстите ви да са насочени по протежение на тока в завоите. Погледнете накъде сочи удълженият пръст - това е посокамагнитен линиивътре . Този метод ще ви помогне да определите ориентацията на металната заготовка, ако трябва да заредите с токова намотка.

За да се определи посокамагнитен линииС помощта на магнитна стрелка поставете няколко от тези стрелки около жицата или бобината. Ще видите, че осите на стрелките са насочени допирателно към кръга. С помощта на този метод можете да намерите посока линиивъв всяка точка на пространството и тяхната непрекъснатост.

Индукционните линии се разбират като линии на магнитно поле. За да получите информация за този вид материя, не е достатъчно да знаете абсолютната стойност на индукцията, трябва да знаете и нейната посока. Посоката на индукционните линии може да се намери с помощта на специални инструменти или с помощта на правила.

Ще имаш нужда

• - прав и кръгов проводник;
• - източник постоянен ток;
• - постоянен магнит.

Инструкции

Свържете прав проводник към източника на постоянен ток. Ако през него протича ток, той има магнитно поле, чиито силови линии са концентрични окръжности. Определете посоката на линиите на полето с помощта на правилото. Десен гимлет е винт, който се придвижва напред, когато се завърти надясно (по часовниковата стрелка).

Определете посоката на тока в проводника, като се има предвид, че той протича от положителния полюс на източника към отрицателния. Поставете винтовия прът успоредно на проводника. Започнете да го въртите, така че прътът да започне да се движи по посока на течението. В този случай посоката на въртене на дръжката ще покаже посоката на линиите на магнитното поле.

Намерете посоката на индукционните линии на намотката с ток. За да направите това, използвайте същия десен гимлет. Позиционирайте гимлета така, че дръжката да се върти в посоката на протичане на тока. В този случай движението на пръта на гимлета ще покаже посоката на индукционните линии. Например, ако токът тече по посока на часовниковата стрелка в намотка, тогава линиите на магнитна индукция ще бъдат в равнината на намотката и ще преминат в нейната равнина.

Ако проводник се движи във външно магнитно поле, определете посоката му, като използвате правилото на лявата ръка. За да направите това, поставете лявата си ръка така, че четири пръста да показват посоката на тока, а изпънатият палец показва посоката на движение на проводника. Тогава индукционните линии на еднородно магнитно поле ще влязат в дланта на лявата ръка.

Видео по темата

В процеса на създаване на чертеж инженерът се сблъсква с цял набор от проблеми, способността за решаване на които е степента на неговата квалификация. Определянето на видимостта в чертежи на сложни части е един от споменатите проблеми. Най-разпространеният метод за определяне на видимостта в чертеж е методът на конкурентните точки.

Ще имаш нужда

• Представления на част без дефинирана видимост в поне два основни изгледа, улавящи изглед отпред, изглед отпред и отгоре биха били по-подходящи за тази цел, като се маркират ключови точки на чертежа, при които ще се определя видимостта.

Инструкции

Намерете точки на чертежа, чиито проекции върху всяка равнина съвпадат, но не съвпадат върху равнината на проекцията. Такива точки се конкурират и ние ще ги използваме като опорни точки при изграждането на видимост, като ни информират за местоположението в пространството на тези, към които тези точки са прикрепени.

През предварително отбелязаните точки, предназначени за видимост, начертайте прави линии, така че да са перпендикулярни на една от основните проекционни равнини, като автоматично стават успоредни на другата проекционна равнина.

Маркирайте пресечните точки, които сте начертали в предишната стъпка с детайла. Тези точки ще се конкурират, защото проекциите им на една равнина ще съвпадат, но не и на другата равнина. Ако проекциите на точките съвпадат върху фронталната равнина (P1), тогава точките се наричат ​​фронтално конкуриращи се. Ако проекциите на точките съвпадат върху хоризонталната равнина (P2), тогава такива точки се наричат ​​хоризонтално конкуриращи се.

Определете видимостта. За фронтално конкуриращи се точки видимостта се определя от изглед отгоре. Тази точка, хоризонталната проекция по-ниско, тоест по-близо до наблюдателя, ще се вижда в изглед отпред. Съответно друга точка, която се конкурира с тази, ще бъде невидима. За хоризонтално конкуриращи се точки видимостта се определя в изгледа отпред и точката, която е по-висока от останалите, ще бъде видима, а всички останали конкуриращи се с тази ще бъдат невидими.

Магнитното поле не се възприема от човешките сетива. За да го видите, трябва специално устройство. Тя ви позволява да наблюдавате формата на линиите на магнитното поле в три измерения.

Инструкции

Подгответе основата на устройството - пластмасова бутилка. Не е желателно да се използва стъкло, тъй като може да се счупи по време на експерименти с магнит, инструменти или други метални предмети. Бутилката трябва да има стикер само от едната страна. Ако стикерът е , премахнете едната му половина, а ако изобщо няма стикер, боядисайте едната страна на бутилката с бяла боя. Резултатът ще бъде фон, на който силовите линии са най-забележими.

Седнете във всяка стая, с изключение на кухнята. Поставете вестник на масата и сложете защитни ръкавици. Използвайте няколко ножици за скрап, за да го подрежете с помощта на стара стоманена подложка за миене на съдове. Опаковайте в торба и сглобете напълно с това устройство. Поставете фуния в гърлото на бутилката и след това, като поставите устройството над фунията, извадете магнита от чантата. Стърготините ще се отделят от торбата и през фунията ще влязат в бутилката. В никакъв случай стърготини не трябва да попадат на пода или околните предмети, особено дрехи, обувки и храна! Сега напълнете бутилката почти до върха с чисто и безопасно масло, след което я затворете плътно. Измийте добре външната страна на готовото устройство, за да отстраните останалото масло.

Смесете дървените стърготини с маслото, като завъртите бутилката. Простото разклащане е неефективно. Сега донесете магнит до него и стърготините ще се подредят в съответствие с формата на силовите линии. За да подготвите устройството за следващия експеримент, отстранете магнита и отново смесете дървените стърготини и маслото, както е описано по-горе.

Опитайте се да наблюдавате силовите линии полети магнити различни форми. Скицирайте ги или ги снимайте. Помислете, те имат точно тази форма, това е въпросът в учебника по физика. Опитайте се да обясните защо устройството не реагира на променливи магнитни полета, например от трансформатори.

Видео по темата

Забележка

Не позволявайте на деца да използват визуализатора без надзор от възрастен - това не е играчка, а физическо устройство. Стърготините, които съдържа, са опасни при поглъщане.

източници:

• 3D визуализатор на магнитни полета през 2019 г

Вярно посока текуще тази, в която се движат заредените частици. То от своя страна зависи от знака на техния заряд. Освен това техниците използват условно посокадвижение на заряда, независимо от свойствата на проводника.

Инструкции

За да определите истинската посока на движение на заредените частици, следвайте следното правило. Вътре в източника те излитат от електрода, който е зареден с обратен знак, и се придвижват към електрода, който поради тази причина придобива заряд, подобен по знак на частиците. Във външната верига избухват електрическо полеот електрод, чийто заряд съвпада със заряда на частиците, и се привличат към противоположно заредения.

В метални носители текущса свободни електрони, движещи се между кристални възли. Тъй като тези частици са отрицателно заредени, смятайте, че се движат от положителен към отрицателен електрод вътре в източника и от отрицателен към положителен във външната верига.

В неметалните проводници електроните също носят заряд, но механизмът на тяхното движение е различен. Електрон, напускащ атом и по този начин го превръща в положителен йон, го кара да улови електрон от предишния атом. Същият електрон, който напуска един атом, отрицателно йонизира следващия. Процесът се повтаря непрекъснато, докато има ток във веригата. Посоката на движение на заредените частици в този случай се счита за същата като в предишния случай.

Тежките йони винаги се пренасят в заряда. В зависимост от състава на електролита те могат да бъдат отрицателни или положителни. В първия случай смятайте, че те се държат подобно на електроните, а във втория - подобно на положителните йони в газовете или дупките в полупроводниците.

При даване на указания текущ V електрическа схема, без значение къде действително се движат заредените частици, смятайте, че те се движат в източника от отрицателно към положително и във външната верига от положително към отрицателно. Посочената посока се счита за условна и е приета преди структурата на атома.

източници:

• посока на тока

Съвет 6: Къде да намерите водач за поход в планината или гората

Много хора, които отиват на почивка, са привлечени не от безцелно лежане на плажа, а от пешеходен туризъм или конна езда в планината или в гората, което им дава възможност да бъдат сами с природата, да се възхищават на красотата на места, които не са развалени от цивилизацията, и също се тестват. Но ако отивате не просто на разходка по добре утъпкани пътеки, а на истински многодневен поход в неизследвани места, не можете без водач.

Защо се нуждаете от водач на поход?

Такъв човек не само е проучил подробно всяка пътека тук, но знае всичко местно време, поведенчески характеристики и правила за безопасност. Неговото присъствие ще гарантира, че походът ще протече при максимално комфортни условия и че всички негови участници ще се върнат живи и здрави от него.

Водачът е особено необходим, когато вие и членовете на вашата група сте начинаещи туристи. Понякога невежество елементарни правилабезопасността и липсата на първични туристически умения водят до истински човешки трагедии. Водачът е не само гарант за безопасност, но и човек, който ще ви научи на правилата и ще ви покаже това, което вие сами просто не можете да видите и видите.

Когато тръгвате на поход, внимателно проучете всички характеристики на тази територия, прегледайте маршрута и се подгответе физически.

Как да намерите водач за туристическо пътуване

Преди да тръгнете по маршрута, предупредете местните за това. спасителни службии съгласувайте целевите дати за вашето появяване, така че ако има забавяне, помощта да бъде изпратена незабавно.

Ако не изберат ръководство от редиците на своите членове и служители, вероятно ще посъветват кого от тях местни жителиможете да се свържете. Добър съвети можете да получите препоръки, като се свържете с търговски обект, който продава планинска или туристическа екипировка; обикновено хората, които продават там, са хора, които са запознати с туризма и алпинизма от първа ръка.

Всемогъщият Интернет ще ви помогне в търсенето. Можете да разгледате официалните уебсайтове на тези градове, които ще бъдат началната точка на вашия поход, те често имат подобна информация там. Има специализирани сайтове, предлагащи услугите на професионални водачи, които могат да ви придружават не само в Русия, но и в чужбина.

източници:

• Поръчка на водачи и придружители онлайн през 2019 г

Магнитният лак за нокти се появи на пазара преди няколко години. Вярно е, че много преди да се появи в масовата продажба, този продукт вече се е появил в ограничени колекции на някои марки. Особеност на продукта са неговите широки възможности за дизайн. С помощта на специални магнити можете да украсите ноктите си със стилизирани звезди, снежинки, зигзаг или вълни.

Инструкции

Мистерията на ефекта на магнитния лак е неговият състав. Формулата включва миниатюрни метални частици, които под въздействието на магнит се подреждат в определен ред. Всеки магнит може да „начертае“ само един тип модел. Ето защо тези, които искат разнообразие, са принудени да купуват няколко устройства с различни мотиви. Добри новиниза любителите на магнитните лакове - всички аксесоари за създаване на рисунки са взаимозаменяеми. Можете да закупите лакове от една марка и да направите шарки върху тях с магнити от друга.

Друг обща чертавсички лакове от този тип - подобен видпокрития. Лаковете имат плътна текстура с перлен блясък, нанасянето на продукта на равномерен слой изисква умение. Палитрата от магнитни лакове е ограничена до тъмни сложни нюанси от черно-сиво до сиво-синьо. Повечето цветове имат подчертан студен подтон - това се определя от металните частици, присъстващи в състава.

Магнитните лакове са много издръжливи. Те обаче могат да подчертаят всички неравности на нокътя. За да може продуктът да лежи перфектно, преди нанасяне е необходимо да изравните плочата с полиращ блок и да нанесете слой защитна основа върху нея.

Ако лаковете на марки от различни ценови категории са много сходни, тогава в категорията на магнитите има разнообразие. Начинаещите трябва да обърнат внимание на тези, монтирани на стойка - те са много по-удобни за използване. Просто поставете пръста си върху специална платформа и тя ще започне да работи. Плочите, които трябва сами да държите над боядисания нокът, са по-малко удобни - не винаги е възможно правилно да се изчисли разстоянието, необходимо за появата на дизайна. Ако доближите записа твърде много, лесно можете да размажете прясно нанесения лак.

Най-популярният дизайн за магнитен маникюр е звезда или снежинка. На второ място са различни райета. Вълните и зигзагите са по-рядко срещани, а магнити с необичайни шарки като цветя или сърца почти никога не се произвеждат.

Маникюрът с магнитен лак има някои характеристики. Продуктът се нанася на доста дебел слой, а прясно лакираният нокът веднага се поставя под магнита. Колкото по-дълго държите магнита върху лака и колкото по-близо е разположен, толкова по-ярък ще бъде дизайнът. Невъзможно е върху него да се нанасят лъскави горни лакове, течни сушилни и други продукти - те ще размажат повърхността на магнитния лак и шарката ще стане трудно забележима. Съхненето ще отнеме поне половин час, но покритието ще бъде издръжливо и ще издържи поне 5 дни.

Видео по темата

Полезен съвет

Когато избирате модел, имайте предвид, че звездите и напречните ивици правят ноктите по-къси и по-широки, докато зигзагите, надлъжни вълниа вертикалните ивици, напротив, удължават плочата.

Земното магнитно поле

Дълбоко под краката ни, под дебелината на земната кора, има нещо, което затопля планетата Земя отвътре в продължение на много милиарди години - огромен океан от вискозна гореща магма. Тази магма се състои от много вещества, включително метали, които провеждат много добре електричество. По цялата планета микроскопични електрони се движат под повърхността на Земята, създавайки електрическо, а с него и магнитно поле.

Движение на геомагнитните полюси

Магнитното поле на Земята има два полюса: Северен геомагнитен полюс (намира се на планетата) и Южен геомагнитен полюс (намира се в северното полукълбо на планетата). Един от най-известните необичайни явлениясвързано с магнитното поле на Земята е географското движение на геомагнитните полюси.

Факт е, че магнитното поле се влияе от няколко фактора наведнъж, което допринася за неговата нестабилна позиция. Това включва взаимодействие с оста на въртене на Земята, различно налягане на земната кора в различни части на планетата, приближаване/отдалечаване на космически тела (Слънце, Луна) и в по-голяма степен движението на магмата.

Магменият поток е гигантска мантийна река, която се движи под въздействието слънчева радиацияи въртене на Земята от запад на изток. Но тъй като размерът на тази река е огромен, тя, като обикновена река, не може да се движи стабилно и гладко. Разбира се, при идеални условия коритото на мантийната река трябва да минава по екватора. В този случай географските и магнитните полюси на Земята биха съвпаднали. Но природни условияса такива, че по време на движение магмата търси зони с най-малко съпротивление на потока (зони ниско наляганекора) и се движи към тях, като същевременно измества магнитното поле и геомагнитните полюси.

Магнитни аномалии

Нестабилността на мантийната река засяга не само магнитните полюси, но и появата на специални зони, наречени „магнитни аномалии“. Магнитните аномалии нямат постоянна локализация, могат да се засилят/отслабят, различни са по големина и причини.

Най-често срещаният феномен са локални магнитни аномалии (по-малко от 100 квадратни метра). Те се срещат навсякъде, разположени са хаотично и възникват главно под въздействието на минерални находища, разположени твърде близо до повърхността на Земята.

Други магнитни аномалии са регионални (до 10 000 квадратни километра). Те възникват поради промени в магнитното поле. Размерът и здравината им зависят от структурата на земната кора в даден район. Например, когато една равнинна местност преминава в планинска, настъпва рязко издигане на земната кора, както на повърхността на Земята, така и под нея. При такава промяна в релефа скоростта на потока на магмата рязко се увеличава, частиците на веществото се сблъскват една с друга и възникват колебания в магнитното поле. Някои от най-известните регионални аномалии са Курската и Хавайската.

Най-големите са континенталните магнитни аномалии (с площ над 100 000 квадратни километра). Те дължат появата си на разломи в земната кора и удара земната ос. Например източносибирската аномалия поради изместването на земната ос в тази посока. Освен това планинските вериги разделиха мантийната река на два клона, течащи в различни посоки, в резултат на което стрелката на компаса ще сочи на запад в тази област. Край бреговете на Канада ситуацията е различна. Има огромна зона на контакт между мантийната река и земната кора, в резултат на което възниква напрежение на магнитното поле, което от своя страна дърпа земната ос към себе си.

Най-интересната магнитна аномалия обаче е на юг Атлантически океан. Магнитната река там се обръща в обратна посока, като по този начин променя магнитното поле, така че тази област да е противоположна на останалата част от южното полукълбо. Тази аномалия е известна с факта, че няколко пъти астронавтите, прелитащи над нея, са имали повреда на малка електроника.

Магнитните аномалии са разпръснати из цялата планета, нямат постоянно място, появяват се и изчезват, стават по-силни или по-слаби. Освен всичко друго, години на изследвания показват, че геомагнитното поле на планетата отслабва и магнитните аномалии стават по-силни.

Магнитен конструктор и детско развитие

Магнитните строителни комплекти се появиха на пазара сравнително наскоро. Когато купуват комплект магнити, възрастните често нямат представа какво са купили. За да разберете принципите на работа, струва си да прочетете инструкциите. В инструкциите ще намерите няколко опции за сглобяване на основни модели. Магнитните конструктори са предназначени за създаване на различни фигури и форми, включително и триизмерни.

Основното предимство на магнитния конструктор е, че той не принуждава въображението на детето в рамка, а му позволява да твори. В инструкциите можете да намерите няколко основни фигури, като ги добавите, детето ще се научи да "контролира" новата си играчка. Тогава фантазията влиза в действие и бебето започва да твори, създавайки нови, фантастични фигури.

Работата на магнитен конструктор се основава на свързването на различни части. Във всяка част има магнити. С помощта на магнити елементите могат да бъдат прикрепени един към друг от двете страни. Има няколко модификации на магнитни комплекти. За най-малките - магнитни дъски с плоски елементи. За по-големи деца - части, които ви позволяват да създавате големи триизмерни фигури. Много популярни са комплектите от малки магнитни топки и пръчици.

Приложение в обучението

Използването на строителни комплекти с магнитни елементи ви позволява да прехвърлите учебния процес на ново ниво. Създаването от малки части развива двигателните умения и помага за откриването на нови способности у детето. По време на играта детето опознава разнообразието от форми и се научава да координира движенията си.

Учителите използват магнитни конструктори като нагледни средства. От частите можете да изградите форма, която показва структурата на молекулите. Или пресъздайте човешкия скелет в триизмерна проекция. Или покажете на децата обемни геометрични форми. Възможността за разглеждане и докосване на модели на различни фигури повишава нивото на изучаване на нов материал в училище няколко пъти.

Правила за безопасност

Магнитните строителни комплекти съдържат много малки части, така че трябва да се купуват с повишено внимание, като се вземат предвид възрастови характеристикидеца. Особено опасни са малките магнитни топчета, включени в много комплекти. Тези части могат лесно да проникнат в устата, ухото и носа на детето. Затова се препоръчва закупуването на магнитни дъски с големи части.

Нека изчислим индукцията на създаденото магнитно поле прав проводникс ток в произволна точка М. Нека мислено разделим проводника на елементарни малки участъци по дължина. Според правилото на гимлета в точката Мвекторите от всички текущи елементи имат една и съща посока - извън равнината на чертежа. Следователно добавянето на вектори може да бъде заменено с добавяне на техните модули и

. (3)

За да интегрирате, имате нужда от променливи , и да изразите чрез една от тях. Като интеграционна променливаизберете ъгъл. слънце- има дъга от окръжност с радиус rс център в точка, равна на (виж фигурата). Нека изразим от правоъгълен триъгълник ABC: . Замествайки този израз в (3), получаваме . От триъгълник AOMнека дефинираме къде е най-късото разстояние от точката на полето до линията на потока. Тогава

.

Интегрирайки последния израз върху всички текущи елементи, което е еквивалентно на интегрирането от до , намираме .

По този начин индукцията на магнитното поле, създадено от праволинеен ток с крайна дължина, ще бъде равна на

.

В бъдеще ще въведа концепцията за вектора на силата на магнитното поле, който е свързан с индукцията на магнитното поле чрез отношението , , където е магнитната проницаемост на средата. За вакуум, за въздух. Тогава силата на магнитното поле, създадено от проводник с крайна дължина, ще бъде равна на

.

За прав проводник с безкрайна дължина ъглите и ще бъдат равни на , , а изразът в скоби приема стойността . Следователно индукцията и силата на магнитното поле, създадено от прав проводник с ток с безкрайна дължина, са равни, съответно

Магнитно поле кръгов ток

Като второ приложение на закона на Био-Савар-Лаплас изчисляваме индукцията и силата на магнитното поле по оста на кръговия ток. Нека означим радиуса на окръжността на проводника с ток с , разстоянието от центъра на кръговия ток до изследваната точка на полето с ч. От всички текущи елементи се формира конус от вектори и е лесно да се разбере, че полученият вектор в точка ще бъде насочен хоризонтално по оста. За да намерите модула на вектор, е достатъчно да добавите проекциите на векторите върху оста. Всяка такава проекция има формата

,

където се взема предвид, че ъгълът между векторите и е равен на , така че синусът е равен на едно. Нека интегрираме този израз върху всички

.

Тогава интегралът е обиколката на проводник, по който тече ток

.

Имайки предвид това, ние пишем

и, прилагайки Питагоровата теорема, получаваме,

,

и за силата на магнитното поле

.

Магнитната индукция и силата на магнитното поле в центъра на кръговия ток, ( , ) , са съответно равни

Взаимодействие на паралелни проводници с ток.

Единица за ток.

Нека намерим силата на единица дължина, с която два успоредни безкрайно дълги проводника с токове и взаимодействат във вакуум, ако разстоянието между проводниците е равно на . Всеки токов елемент е в магнитното поле на тока, а именно в полето. Ъгълът между всеки токов елемент и вектора на полето е 90°.

След това, съгласно закона на Ампер, върху участък от проводник, по който тече ток, действа сила

,

и на единица дължина на проводника тази сила ще бъде равна на

За силата, действаща на единица дължина на проводник с ток, се получава същият израз. И накрая. Като определим посоката на вектора с помощта на правилото на десния винт и посоката на силата на Ампер с помощта на правилото на лявата ръка, ние ще се уверим, че токовете с еднаква посока се привличат, а противоположно насочените токове се отблъскват.

Ако еднакви токове протичат през проводници, разположени на разстояние, тогава за всеки метър дължина на проводниците се прилагат сили, равни на или , като се има предвид, че , получаваме и плътността на линиите ще бъде пропорционална на големината на вектора или в друга нотация .

Това означава, че магнитното поле няма източници (магнитни заряди). Магнитното поле не се генерира магнитни заряди(които не съществуват в природата), а електрически токове. Този закон е фундаментален: той е валиден не само за постоянни, но и за променливи магнитни полета.

Министерство на образованието и науката Руска федерация

Федерален държавен бюджет образователна институция

По-висок професионално образование

Национален минерално-суровинен университет "Минно дело"

Катедра Обща и техническа физика

(лаборатория по електромагнетизъм)

Изследване на магнитното поле

(закон на Био-Савар-Лаплас)

Указания за лабораторна работа №4

За студенти от всички специалности

САНКТ ПЕТЕРБУРГ

Цел на работата:Измерване на магнитни полета, създадени от диригентиразлични конфигурации. Експериментална проверка на закона на Био-Савар-Лаплас.

Теоретична основа лабораторна работа

Намерено е използването на магнитни полета в промишлеността широко приложение. Проблемът с предаването на енергия към определени промишлени и други инсталации може да бъде решен с помощта на магнитно поле (например в трансформатори). В обогатяващата промишленост разделянето се извършва с помощта на магнитно поле (магнитни сепаратори), т.е. отделяне на минералите от отпадъците. И по време на производството на изкуствени абразиви, феросилиций, присъстващ в сместа, се утаява на дъното на пещта, но малки количества се вграждат в абразива и по-късно се отстраняват с магнит. Без магнитно поле генераторите на електрически машини и електродвигателите не биха могли да работят. Термоядрен синтез, магнитодинамично генериране на електричество, ускоряване на заредени частици в синхротрони, повдигане на потънали кораби и т.н. - всичко това са области, в които са необходими магнити. Естествените магнити, като правило, не са достатъчно ефективни при решаването на някои производствени проблеми и се използват главно само в домакински уредии в измервателната техника. Основното приложение на магнитното поле е в електротехниката, радиотехниката, уредостроенето, автоматиката и телемеханиката. Тук феромагнитните материали се използват за производството на магнитни вериги, релета и други магнитоелектрически устройства. Естествените (или естествените) магнити се срещат в природата под формата на находища на магнитни руди. В минното дело отделни раздели са посветени на разработването на магнитни рудни находища и имат свои собствени специфики, например има науки като магнитохимия и магнитна дефектоскопия. Най-големият известен естествен магнит се намира в университета в Тарту. Масата му е 13 кг и може да повдигне товар от 40 кг. Проблемът за създаването на силни магнитни полета се превърна в един от основните в съвременната физика и техника. Силни магнити могат да бъдат създадени от проводници, протичащи с ток. През 1820 г. Г. Ерстед (1777–1851) открива, че проводник с ток действа върху магнитна стрелка, завъртайки я. Само седмица по-късно Ампер показа тези две паралелни проводницис ток в една и съща посока се привличат един към друг. По-късно той предположи, че всички магнитни явления са причинени от токове, а магнитните свойства на постоянните магнити са свързани с токове, постоянно циркулиращи вътре в тези магнити. Това предположение напълно съответства на съвременните представи. Магнитното поле на постоянен ток с различна форма е изследвано от френските учени J. Biot (1774 - 1862) и F. Savard (1791 - 1841). Резултатите от тези експерименти са обобщени от изключителния френски математик и физик П. Лаплас. Законът на Био-Савар-Лаплас, заедно с принципа на суперпозицията, ни позволява да изчислим магнитните полета, създадени от всички проводници с ток.

Изучаването на закономерностите на магнитните явления ще ни позволи да обобщим придобитите знания и успешно да ги използваме както в лабораторни условия, така и в производството.

Магнитно поле на прав проводник, по който тече ток

Проводник, през който протича електрически ток, създава магнитно поле. Магнитното поле се характеризира с вектора на интензитета „З(фиг. 1), която може да се изчисли по формулата

„З= òd „З.

Според закона на Био-Савар-Лаплас,

Където аз– сила на тока в проводника, д`л– вектор с дължина на елементарен сегмент от проводник и насочен по посока на тока, `r– радиус вектор, свързващ елемента с въпросната точка П.

Нека разгледаме магнитното поле, създадено от прав проводник, по който протича ток с крайна дължина (фиг. 2). Отделни елементарни секции на този проводник създават полета d „З, насочена в една посока (перпендикулярна на равнината на чертежа), следователно силата на магнитното поле в точка P може да се намери чрез интегриране:

Ние имаме л= r o ×сtga, така Освен това, Следователно