Ուժի մագնիսական գծերն են. Որոնք են մագնիսական դաշտի գծերը

Ի՞նչ գիտենք էլեկտրահաղորդման գծերի մասին: մագնիսական դաշտ, բացի այն, որ մշտական ​​մագնիսների կամ հոսանք կրող հաղորդիչների մոտ տեղական տարածության մեջ կա մագնիսական դաշտ, որն արտահայտվում է ուժային գծերի տեսքով, թե՞ ավելի ծանոթ համադրությամբ՝ մագնիսական ուժի գծերի տեսքով։

Շատ կա հարմար միջոցստանալ հստակ պատկեր մագնիսական դաշտի գծերի մասին՝ օգտագործելով երկաթի թելերը: Դա անելու համար հարկավոր է թղթի կամ ստվարաթղթի վրա շաղ տալ մի քանի երկաթի թելեր և ներքևից բերել մագնիսի բևեռներից մեկը: Թեփը մագնիսացվում և դասավորվում է մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով միկրո մագնիսների շղթաների տեսքով։ Դասական ֆիզիկայում մագնիսական դաշտի գծերը սահմանվում են որպես մագնիսական դաշտի գծեր, որոնց շոշափողները յուրաքանչյուր կետում ցույց են տալիս դաշտի ուղղությունը տվյալ կետում։

Օգտագործելով մագնիսական դաշտի գծերի տարբեր տեղակայման մի քանի թվերի օրինակը, եկեք դիտարկենք հոսանք կրող հաղորդիչների և մշտական ​​մագնիսների շուրջ մագնիսական դաշտի բնույթը:

Նկար 1-ը ցույց է տալիս հոսանք ունեցող շրջանաձև կծիկի մագնիսական ուժի գծերի տեսքը, իսկ 2-րդ նկարը ցույց է տալիս մագնիսական ուժի գծերի պատկերը հոսանք ունեցող ուղիղ մետաղալարի շուրջը: Նկար 2-ում թեփի փոխարեն օգտագործվում են փոքր մագնիսական սլաքներ: Այս նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես է փոխվում հոսանքի ուղղությունը, փոխվում է նաև մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը։ Ընթացքի ուղղության և մագնիսական ուժի գծերի ուղղության միջև կապը սովորաբար որոշվում է օգտագործելով «գիմլետի կանոնը», որի բռնակի պտույտը ցույց կտա մագնիսական ուժի գծերի ուղղությունը, եթե գիմլետը պտտվում է հոսանքի ուղղությունը.

Նկար 3-ը ցույց է տալիս ժապավենային մագնիսի մագնիսական ուժի գծերի պատկերը, իսկ 4-րդ նկարը ցույց է տալիս հոսանք ունեցող երկար solenoid-ի մագնիսական ուժի գծերի պատկերը: Հատկանշական է մագնիսական դաշտի գծերի արտաքին դիրքի նմանությունը երկու նկարներում (նկ. 3 և 4): Ուժի գծերը էլեկտրամագնիսական սարքի մի ծայրից հոսանքով ձգվում են դեպի մյուսը այնպես, ինչպես շերտավոր մագնիսով: Հոսանքով էլեկտրամագնիսական ուժի գծերի բուն ձևը նույնական է գծային մագնիսի գծերի ձևին: Հոսանք կրող էլեկտրամագնիսական սարքը ունի նաև հյուսիսային և հարավային բևեռներ և չեզոք գոտի: Երկու հոսանք կրող solenoids, կամ solenoid-ը և մագնիսը, փոխազդում են երկու մագնիսների նման:

Ի՞նչ կարող եք տեսնել՝ նայելով մշտական ​​մագնիսների մագնիսական դաշտերի, ուղիղ հոսանք կրող հաղորդիչների կամ երկաթի թելերով հոսանք կրող պարույրների նկարներին: Հիմնական առանձնահատկությունըՄագնիսական ուժային գծերը, ինչպես ցույց են տալիս թեփի դասավորվածության նկարները, նրանց փակությունն է: Մագնիսական ուժային գծերի մեկ այլ առանձնահատկություն նրանց ուղղությունն է: Մագնիսական դաշտի ցանկացած կետում տեղադրված փոքրիկ մագնիսական ասեղը ցույց կտա մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը իր հյուսիսային բևեռով: Հստակության համար մենք համաձայնեցինք ենթադրել, որ մագնիսական դաշտի գծերը բխում են շերտի մագնիսի հյուսիսային մագնիսական բևեռից և մտնում են նրա հարավային բևեռ: Մագնիսների կամ հոսանք կրող հաղորդիչների մոտ տեղային մագնիսական տարածությունը շարունակական առաձգական միջավայր է: Այս միջավայրի առաձգականությունը հաստատվում է բազմաթիվ փորձերով, օրինակ՝ մշտական ​​մագնիսների նման բևեռների վանմամբ։

Նույնիսկ ավելի վաղ ես ենթադրեցի, որ մագնիսական դաշտը մագնիսների կամ հոսանք կրող հաղորդիչների շուրջը մագնիսական հատկություններով շարունակական առաձգական միջավայր է, որտեղ ձևավորվում են միջամտության ալիքներ: Այս ալիքներից մի քանիսը փակ են: Հենց այս շարունակական առաձգական միջավայրում է ձևավորվում մագնիսական դաշտի գծերի միջամտության օրինաչափություն, որը դրսևորվում է երկաթի թելերի միջոցով: Շարունակական միջավայրը ստեղծվում է նյութի միկրոկառուցվածքի աղբյուրների ճառագայթման արդյունքում:

Հիշենք ֆիզիկայի դասագրքի ալիքային միջամտության փորձերը, որտեղ երկու կետ ունեցող տատանվող թիթեղը հարվածում է ջրին: Այս փորձը ցույց է տալիս, որ երկու ալիքների փոխադարձ հատումը տարբեր անկյուններում ոչ մի ազդեցություն չի ունենում դրանց հետագա շարժման վրա։ Այլ կերպ ասած, ալիքներն անցնում են միմյանց միջով` հետագայում չազդելով դրանցից յուրաքանչյուրի տարածման վրա: Լույսի (էլեկտրամագնիսական) ալիքների դեպքում նույն օրինաչափությունը ճիշտ է:

Ի՞նչ է տեղի ունենում տարածության այն տարածքներում, որոնցում հատվում են երկու ալիքներ (նկ. 5) - միմյանց վրա դրվում են: Երկու ալիքների ճանապարհին գտնվող միջավայրի յուրաքանչյուր մասնիկ միաժամանակ մասնակցում է այդ ալիքների տատանումներին, այսինքն. նրա շարժումը երկու ալիքների տատանումների գումարն է։ Այս տատանումները ներկայացնում են միջամտության ալիքների պատկերն իրենց առավելագույն և նվազագույն չափերով՝ երկու կամ սուպերպոզիցիայի արդյունքում։ ավելինալիքներ, այսինքն. դրանց տատանումների ավելացումը միջավայրի յուրաքանչյուր կետում, որով անցնում են այս ալիքները։ Փորձերը պարզել են, որ միջամտության ֆենոմենը դիտվում է ինչպես լրատվամիջոցներում, այնպես էլ ներսում տարածվող ալիքներում էլեկտրամագնիսական ալիքներ, այսինքն՝ միջամտությունը բացառապես ալիքների հատկություն է և կախված չէ ո՛չ միջավայրի հատկություններից, ո՛չ նրա առկայությունից։ Պետք է հիշել, որ ալիքի միջամտությունը տեղի է ունենում պայմանով, որ տատանումները լինեն համահունչ (ներդաշնակեցված), այսինքն. տատանումները պետք է ունենան ժամանակի ընթացքում կայուն փուլային տարբերություն և նույն հաճախականությունը:

Մեր դեպքում՝ երկաթի թելերով մագնիսական ուժի գծերհետ տողերն են ամենամեծ թիվըթեփ, որը գտնվում է միջամտության ալիքների առավելագույն մասում, և ավելի քիչ թեփ ունեցող գծեր, որոնք տեղակայված են միջամտության ալիքների առավելագույն (մինիմում) միջև:

Ելնելով վերը նշված վարկածից՝ կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

1. Մագնիսական դաշտը միջավայր է, որը ձևավորվում է մոտակայքում մշտական ​​մագնիսկամ մագնիսի կամ առանձին միկրոմագնիսական ալիքների հաղորդիչի միկրոկառուցվածքում աղբյուրների ճառագայթման արդյունքում հոսող հաղորդիչ։

2. Այս միկրոմագնիսական ալիքները փոխազդում են մագնիսական դաշտի յուրաքանչյուր կետում՝ ձևավորելով միջամտության օրինաչափություն՝ մագնիսական դաշտի գծերի տեսքով:

3. Միկրոմագնիսական ալիքները միկրո բևեռներով փակ միկրո էներգիայի պտույտներ են, որոնք կարող են գրավել միմյանց՝ ձևավորելով առաձգական փակ գծեր։

4. Նյութի միկրոկառուցվածքի միկրո աղբյուրները, որոնք արձակում են միկրոմագնիսական ալիքներ, որոնք կազմում են մագնիսական դաշտի միջամտության օրինաչափությունը, ունեն տատանումների նույն հաճախականությունը, և դրանց ճառագայթումը ժամանակի ընթացքում ունի մշտական ​​փուլային տարբերություն:

Ինչպես է տեղի ունենում մարմինների մագնիսացման գործընթացը, որը հանգեցնում է նրանց շուրջ մագնիսական դաշտի առաջացմանը, այսինքն. ի՞նչ գործընթացներ են տեղի ունենում մագնիսների և հոսանք կրող հաղորդիչների միկրոկառուցվածքում: Այս և այլ հարցերին պատասխանելու համար անհրաժեշտ է հիշել ատոմի կառուցվածքի որոշ առանձնահատկություններ։

ՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ԴԱՇՏ. ՖԼԻՋԻ ՀԻՄՔՆԵՐԸ

Մենք ապրում ենք երկրի մագնիսական դաշտում: Մագնիսական դաշտի դրսևորումն այն է, որ մագնիսական կողմնացույցի սլաքը մշտապես ուղղված է դեպի հյուսիս: նույն արդյունքը կարելի է ստանալ՝ տեղադրելով մագնիսական կողմնացույցի ասեղը մշտական ​​մագնիսի բևեռների միջև (Նկար 34):

Նկար 34 - Մագնիսական ասեղի կողմնորոշումը մագնիսական բևեռների մոտ

Սովորաբար մագնիսի բևեռներից մեկը (հարավ) նշվում է տառով Ս, այլ - (հյուսիսային) - տառ Ն. Նկար 34-ը ցույց է տալիս մագնիսական ասեղի երկու դիրքերը: Յուրաքանչյուր դիրքում նետի և մագնիսի հակառակ բևեռները ձգում են միմյանց: Հետևաբար, կողմնացույցի ասեղի ուղղությունը փոխվեց հենց որ մենք այն տեղափոխեցինք իր դիրքից 1 դիրքավորել 2 . Մագնիսին ձգելու և սլաքի շրջադարձի պատճառը մագնիսական դաշտն է։ Սլաքը դեպի վեր և աջ պտտելը ցույց է տալիս, որ մագնիսական դաշտի ուղղությունը դեպի ներս տարբեր կետերտարածությունը չի մնում անփոփոխ.

Նկար 35-ը ցույց է տալիս մագնիսական փոշու փորձի արդյունքը, որը լցվել է հաստ թղթի վրա, որը գտնվում է մագնիսի բևեռներից վեր: Երևում է, որ փոշու մասնիկները գծեր են կազմում։

Փոշու մասնիկները, որոնք մտնում են մագնիսական դաշտ, մագնիսանում են: Յուրաքանչյուր մասնիկ ունի հյուսիսային և հարավային բևեռներ: Փոշու մասնիկները, որոնք գտնվում են մոտակայքում, ոչ միայն պտտվում են մագնիսական դաշտում, այլև կպչում են միմյանց՝ շարվելով գծերով: Այս գծերը սովորաբար կոչվում են մագնիսական դաշտի գծեր:

Նկար 35 Մագնիսական փոշու մասնիկների դասավորությունը մագնիսական բևեռների վերևում գտնվող թղթի վրա

Նման գծի մոտ դնելով մագնիսական ասեղ՝ կնկատեք, որ ասեղը գտնվում է շոշափելի։ Թվերով 1 , 2 , 3 Նկար 35-ը ցույց է տալիս մագնիսական ասեղի կողմնորոշումը համապատասխան կետերում: Բևեռների մոտ մագնիսական փոշու խտությունը ավելի մեծ է, քան թերթի այլ կետերում: Սա նշանակում է, որ այնտեղ մագնիսական դաշտի մեծությունը առավելագույնն է։ Այսպիսով, մագնիսական դաշտը յուրաքանչյուր կետում որոշվում է մագնիսական դաշտը բնութագրող քանակի և դրա ուղղության արժեքով: Նման մեծությունները սովորաբար կոչվում են վեկտորներ։

Պողպատե հատվածը դնենք մագնիսի բևեռների միջև (Նկար 36): Մասում էլեկտրահաղորդման գծերի ուղղությունը ցույց է տրված սլաքներով։ Մասում կհայտնվեն նաև մագնիսական դաշտի գծեր, միայն թե դրանք շատ ավելի շատ կլինեն, քան օդում։

Նկար 36 Պարզ ձևավորված մասի մագնիսացում

Բանն այն է, որ պողպատե հատվածը պարունակում է երկաթ՝ բաղկացած միկրոմագնիսներից, որոնք կոչվում են դոմեններ։ Մի մասի վրա մագնիսացնող դաշտի կիրառումը հանգեցնում է նրան, որ նրանք սկսում են կողմնորոշվել այս դաշտի ուղղությամբ և բազմիցս ուժեղացնել այն։ Երևում է, որ մասում դաշտային գծերը զուգահեռ են, մինչդեռ մագնիսական դաշտը հաստատուն է։ Մագնիսական դաշտը, որը բնութագրվում է նույն խտությամբ գծված ուժի ուղիղ զուգահեռ գծերով, կոչվում է միատեսակ։

10.2 Մագնիսական մեծություններ

Մագնիսական դաշտը բնութագրող ամենակարևոր ֆիզիկական մեծությունը մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորն է, որը սովորաբար նշվում է. IN. Յուրաքանչյուր ֆիզիկական մեծության համար ընդունված է նշել դրա չափը: Այսպիսով, հոսանքի միավորը Ամպերն է (A), մագնիսական ինդուկցիայի միավորը՝ Տեսլան (T): Մագնիսական ինդուկցիան մագնիսացված մասերում սովորաբար գտնվում է 0,1-ից մինչև 2,0 Տեսլա միջակայքում:

Միատեսակ մագնիսական դաշտում տեղադրված մագնիսական ասեղը կպտտվի: Այն իր առանցքի շուրջ պտտվող ուժի պահը համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի հետ։ Մագնիսական ինդուկցիան բնութագրում է նաև նյութի մագնիսացման աստիճանը։ Նկար 34, 35-ում ներկայացված ուժի գծերը բնութագրում են օդի և նյութի (մասերի) մագնիսական ինդուկցիայի փոփոխությունը:

Մագնիսական ինդուկցիան որոշում է մագնիսական դաշտը տարածության յուրաքանչյուր կետում: Որոշ մակերևույթի վրա մագնիսական դաշտը բնութագրելու համար (օրինակ, մասի խաչմերուկի հարթությունում), մեկ այլ. ֆիզիկական քանակություն, որը կոչվում է մագնիսական հոսք և նշվում է Φ.

Թող միատեսակ մագնիսացված մասը (Նկար 36) բնութագրվի մագնիսական ինդուկցիայի արժեքով IN, մասի խաչմերուկի մակերեսը հավասար է Ս, ապա մագնիսական հոսքը որոշվում է բանաձևով.

Միավոր մագնիսական հոսք- Վեբեր (Wb).

Դիտարկենք մի օրինակ։ Մասում մագնիսական ինդուկցիան 0,2 Տ է, հատման մակերեսը՝ 0,01 մ 2։ Այնուհետև մագնիսական հոսքը 0,002 Վտ է։

Եկեք երկար գլանաձև երկաթե ձող տեղադրենք միատեսակ մագնիսական դաշտում: Թող ձողի համաչափության առանցքը համընկնի ուժի գծերի ուղղության հետ: Այնուհետև ձողը միատեսակ մագնիսացված կլինի գրեթե ամենուր։ Ձողում մագնիսական ինդուկցիան շատ ավելի մեծ կլինի, քան օդում: Մագնիսական ինդուկցիայի հարաբերակցությունը նյութում Բ մմագնիսական ինդուկցիա օդում մեջկոչվում է մագնիսական թափանցելիություն.

μ=B մ / B դյույմ: (10.2)

Մագնիսական թափանցելիությունը անչափ մեծություն է։ Պողպատի տարբեր դասերի համար մագնիսական թափանցելիությունը տատանվում է 200-ից մինչև 5000:

Մագնիսական ինդուկցիան կախված է նյութի հատկություններից, ինչը բարդացնում է մագնիսական գործընթացների տեխնիկական հաշվարկները։ Հետևաբար, ներդրվել է օժանդակ մեծություն, որը կախված չէ նյութի մագնիսական հատկություններից։ Այն կոչվում է մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտոր և նշվում է Հ. Մագնիսական դաշտի ուժգնության միավորն է Ամպեր/մետր (Ա/մ): Մասերի ոչ կործանարար մագնիսական փորձարկման ժամանակ մագնիսական դաշտի ուժգնությունը տատանվում է 100-ից մինչև 100000 Ա/մ:

Մագնիսական ինդուկցիայի միջև մեջև մագնիսական դաշտի ուժը Նօդում մի պարզ հարաբերություն կա.

V in =μ 0 H, (10.3)

Որտեղ μ 0 = 4π 10 –7 Հենրի/մետր - մագնիսական հաստատուն:

Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը և մագնիսական ինդուկցիան նյութում կապված են միմյանց հետ՝

B=μμ 0 H (10.4)

Մագնիսական դաշտի ուժը Ն - վեկտոր. Երբ fluxgate-ի փորձարկում է պահանջվում՝ որոշելու այս վեկտորի բաղադրիչները մասի մակերեսին: Այս բաղադրիչները կարելի է որոշել՝ օգտագործելով Նկար 37-ը: Այստեղ մասի մակերեսը վերցված է որպես հարթություն xy, առանցք զուղղահայաց այս հարթությանը:

Նկար 1.4-ում վեկտորի գագաթից Հ ուղղահայացը ընկնում է հարթության վրա x, y. Կոորդինատների սկզբնակետից ուղղահայաց և հարթության հատման կետում գծվում է վեկտոր Հ  որը կոչվում է վեկտորի մագնիսական դաշտի ուժի շոշափող բաղադրիչ Հ . Վեկտորի գագաթից ուղղահայացների իջեցում H առանցքի վրա xԵվ y, սահմանում ենք կանխատեսումները HxԵվ Հ յուվեկտոր Հ. Պրոյեկցիա Հ մեկ առանցքի զկոչվում է մագնիսական դաշտի ուժի նորմալ բաղադրիչ Հն . Մագնիսական փորձարկման ժամանակ ամենից հաճախ չափվում են մագնիսական դաշտի ուժգնության շոշափող և նորմալ բաղադրիչները:

Նկար 37 Մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորը և դրա պրոյեկցիան մասի մակերեսին

10.3 Մագնիսացման կորը և հիստերեզի հանգույցը

Դիտարկենք սկզբնական ապամագնիսացված ֆերոմագնիսական նյութի մագնիսական ինդուկցիայի փոփոխությունը՝ արտաքին մագնիսական դաշտի ուժգնության աստիճանական աճով։ Այս կախվածությունն արտացոլող գրաֆիկը ներկայացված է Նկար 38-ում և կոչվում է սկզբնական մագնիսացման կոր: Թույլ մագնիսական դաշտերի շրջանում այս կորի թեքությունը համեմատաբար փոքր է, այնուհետև այն սկսում է աճել՝ հասնելով առավելագույն արժեքի։ Մագնիսական դաշտի ուժգնության նույնիսկ ավելի բարձր արժեքների դեպքում թեքությունը նվազում է այնպես, որ մագնիսական ինդուկցիայի փոփոխությունը աճող դաշտի հետ դառնում է աննշան. տեղի է ունենում մագնիսական հագեցվածություն, որը բնութագրվում է մեծությամբ: Բ Ս. Նկար 39-ը ցույց է տալիս մագնիսական թափանցելիության կախվածությունը մագնիսական դաշտի ուժգնությունից: Այս կախվածությունը բնութագրվում է երկու արժեքով՝ սկզբնական μ n և առավելագույն մ մ մագնիսական թափանցելիություն։ Ուժեղ մագնիսական դաշտերի շրջանում թափանցելիությունը նվազում է դաշտի ավելացման հետ։ Արտաքին մագնիսական դաշտի հետագա աճով նմուշի մագնիսացումը գործնականում մնում է անփոփոխ, իսկ մագնիսական ինդուկցիան մեծանում է միայն արտաքին դաշտի շնորհիվ: .

Նկար 38 Մագնիսացման սկզբնական կորը

Նկար 39 Անթափանցելիության կախվածությունը մագնիսական դաշտի ուժգնությունից

Մագնիսական ինդուկցիայի հագեցվածություն Բ Սհիմնականում կախված է քիմիական կազմըև՛ կառուցվածքային, և՛ էլեկտրական պողպատների նյութը 1,6-2,1 Տ է: Մագնիսական թափանցելիությունը կախված է ոչ միայն քիմիական կազմից, այլև ջերմային և մեխանիկական մշակումից։

.

Նկար 40 Սահմանային (1) և մասնակի (2) հիստերեզի օղակները

Կախված ուժի ուժի մեծությունից՝ մագնիսական նյութերը բաժանվում են փափուկ մագնիսական նյութերի (H c.< 5 000 А/м) и магнитотвердые (H c >5000 Ա/մ):

Փափուկ մագնիսական նյութերը հագեցվածության հասնելու համար պահանջում են համեմատաբար ցածր դաշտեր: Կոշտ մագնիսական նյութերը դժվար է մագնիսացնել և վերամագնիսացնել:

Կառուցվածքային պողպատների մեծ մասը փափուկ մագնիսական նյութեր են: Էլեկտրական պողպատի և հատուկ համաձուլվածքների համար հարկադրական ուժը 1-100 Ա/մ է, կառուցվածքային պողպատների համար՝ ոչ ավելի, քան 5000 Ա/մ։ Մշտական ​​մագնիսների կցորդները օգտագործում են կոշտ մագնիսական նյութեր:

Մագնիսացման հակադարձման ժամանակ նյութը կրկին հագեցած է, բայց ինդուկցիայի արժեքն այլ նշան ունի (– Բ Ս), որը համապատասխանում է բացասական մագնիսական դաշտի ուժին: Հետագայում մագնիսական դաշտի ուժգնության աճով դեպի դրական արժեքներ, ինդուկցիան կփոխվի մեկ այլ կորի երկայնքով, որը կոչվում է հանգույցի աճող ճյուղ: Երկու ճյուղերը՝ իջնող և բարձրացող, կազմում են փակ կոր, որը կոչվում է մագնիսական հիստերեզի սահմանային հանգույց։ Սահմանային հանգույցն ունի սիմետրիկ ձև և համապատասխանում է մագնիսական ինդուկցիայի առավելագույն արժեքին, որը հավասար է Բ Ս. Մագնիսական դաշտի ուժգնության սիմետրիկ փոփոխությամբ ավելի փոքր սահմաններում, ինդուկցիան կփոխվի նոր օղակի երկայնքով: Այս օղակն ամբողջությամբ գտնվում է սահմանային օղակի ներսում և կոչվում է սիմետրիկ մասնակի հանգույց (Նկար 40):

Սահմանափակող մագնիսական հիստերեզի հանգույցի պարամետրերը խաղում են կարևոր դեր fluxgate հսկողությամբ: ժամը բարձր արժեքներմնացորդային ինդուկցիան և հարկադրական ուժը կարելի է վերահսկել՝ նախապես մագնիսացնելով մասի նյութը մինչև հագեցվածությունը, այնուհետև անջատելով դաշտի աղբյուրը: Մասի մագնիսացումը բավարար կլինի թերությունները հայտնաբերելու համար:

Միաժամանակ հիստերեզի երեւույթը հանգեցնում է մագնիսական վիճակի վերահսկման անհրաժեշտությանը։ Ապամագնիսացման բացակայության դեպքում մասի նյութը կարող է լինել ինդուկցիային համապատասխան վիճակում. Բ ր .Այնուհետև միացնելով դրական բևեռականության մագնիսական դաշտը, օրինակ՝ հավասար Հկ, մենք նույնիսկ կարող ենք ապամագնիսացնել մասը, թեև պետք է մագնիսացնենք այն։

Կարևոր է նաև մագնիսական թափանցելիությունը: Որքան ավելի շատ μ , այնքան ցածր է մագնիսական դաշտի ուժի պահանջվող արժեքը՝ մասը մագնիսացնելու համար։ Ահա թե ինչու տեխնիկական պարամետրերմագնիսացնող սարքը պետք է համապատասխանի փորձարկման օբյեկտի մագնիսական պարամետրերին:

10.4 Արատների ցրման մագնիսական դաշտ

Թերի մասի մագնիսական դաշտն ունի իր առանձնահատկությունները: Վերցնենք մագնիսացված պողպատե օղակ (մաս) նեղ բացիկով։ Այս բացը կարելի է համարել որպես մասի թերություն։ Եթե ​​օղակը ծածկում եք մագնիսական փոշիով ցրված թղթի թերթիկով, կարող եք տեսնել Նկար 35-ում պատկերվածի նման պատկերը: Թղթի թերթիկը գտնվում է օղակից դուրս, և մինչ այդ փոշու մասնիկները շարվում են որոշակի գծերի երկայնքով: Այսպիսով, մագնիսական դաշտի գծերը մասամբ անցնում են մասից դուրս՝ հոսելով թերության շուրջ։ Մագնիսական դաշտի այս հատվածը կոչվում է թերության արտահոսքի դաշտ:

Նկար 41-ը ցույց է տալիս հատվածի երկար ճեղքը, որը գտնվում է մագնիսական դաշտի գծերին ուղղահայաց, և դաշտի գծերի նախշը թերության մոտ:

Նկար 41 Ուժային գծերի հոսքը մակերեսային ճեղքի շուրջ

Երևում է, որ մագնիսական դաշտի գծերը հոսում են հատվածի ներսում և դրսում գտնվող ճեղքի շուրջ։ Մագնիսական մոլորված դաշտի ձևավորումը ստորգետնյա արատով կարելի է բացատրել նկար 42-ի միջոցով, որը ցույց է տալիս մագնիսացված մասի հատվածը: Մագնիսական ինդուկցիայի ուժի գծերը պատկանում են խաչմերուկի երեք հատվածներից մեկին. Մագնիսական ինդուկցիայի և լայնակի հատվածի արտադրյալը որոշում է մագնիսական հոսքը: Այս տարածքներում ընդհանուր մագնիսական հոսքի բաղադրիչները նշանակված են որպես Ֆ 1,...,Մագնիսական հոսքի մի մասը F 2, կհոսի հատվածի վերեւում եւ ներքեւում Ս 2. Հետեւաբար, մագնիսական հոսքերը հատվածներում Ս 1Եվ Ս 3կլինի ավելի մեծ, քան անսարք մասի: Նույնը կարելի է ասել մագնիսական ինդուկցիայի մասին։ Մեկ այլ կարևոր հատկանիշՈւժի մագնիսական ինդուկցիայի գծերը նրանց կորությունն են թերության վերևում և ներքևում: Արդյունքում դաշտային գծերի մի մասը դուրս է գալիս հատվածից՝ ստեղծելով արատի մագնիսական ցրման դաշտ։

3 .

Նկար 42 Ստորերկրյա թերության ցրման դաշտը

Արտահոսքի մագնիսական դաշտը կարող է քանակականացվել մագնիսական հոսքով, որը թողնում է մասը, որը կոչվում է արտահոսքի հոսք: Որքան մեծ է մագնիսական հոսքը, այնքան մեծ է արտահոսքի մագնիսական հոսքը Ֆ 2խաչմերուկում Ս 2. Խաչաձեւ հատվածի տարածքը Ս 2համաչափ  անկյան կոսինուսին , ցույց է տրված Նկար 42-ում:  = 90°-ում այս տարածքը զրո է, -ում =0° դա ամենակարևորն է:

Այսպիսով, թերությունները բացահայտելու համար անհրաժեշտ է, որ մասի ստուգման գոտում մագնիսական ինդուկցիայի գծերը ուղղահայաց լինեն կասկածելի թերության հարթությանը:

Մագնիսական հոսքի բաշխումը թերի մասի խաչմերուկի վրա նման է խոչընդոտ ունեցող ալիքում ջրի հոսքի բաշխմանը: Ամբողջովին սուզված խոչընդոտի գոտում ալիքի բարձրությունը ավելի մեծ կլինի, որքան խոչընդոտի գագաթը մոտ լինի ջրի մակերեսին: Նմանապես, մի ​​մասի ստորգետնյա թերությունն ավելի հեշտ է հայտնաբերել, որքան փոքր է դրա առաջացման խորությունը:

10.5 Արատների հայտնաբերում

Թերությունները հայտնաբերելու համար անհրաժեշտ է սարք, որը թույլ է տալիս որոշել թերության ցրման դաշտի բնութագրերը: Այս մագնիսական դաշտը կարելի է որոշել իր բաղադրիչներով N x, N y, N z.

Այնուամենայնիվ, թափառող դաշտերը կարող են առաջանալ ոչ միայն թերության, այլ նաև այլ գործոնների պատճառով. մետաղի կառուցվածքային անհամասեռություն, խաչմերուկի կտրուկ փոփոխություն (մանրամասն բարդ ձև), հաստոցներ, հարվածներ, մակերեսի կոշտություն և այլն: Հետևաբար, նույնիսկ մեկ պրոյեկցիայի կախվածության վերլուծություն (օրինակ. Հց) տարածական կոորդինատից ( xկամ y) կարող է դժվար առաջադրանք լինել:

Դիտարկենք թերության մոտ գտնվող մագնիսական մոլորված դաշտը (Նկար 43): Այստեղ ցուցադրված է հարթ եզրերով իդեալականացված անսահման երկար ճաք: Այն երկարացված է առանցքի երկայնքով y, որը նկարում ուղղված է դեպի մեզ։ 1, 2, 3, 4 համարները ցույց են տալիս, թե ինչպես է փոխվում մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի մեծությունն ու ուղղությունը ձախից ճեղքին մոտենալիս։

Նկար 43 Մագնիսական մոլորված դաշտ թերության մոտ

Մագնիսական դաշտը չափվում է մասի մակերեսից որոշակի հեռավորության վրա։ Հետագիծը, որի երկայնքով կատարվում են չափումները, ցուցադրվում է կետագծով: Ճեղքից աջ կողմում գտնվող վեկտորների մեծություններն ու ուղղությունները կարող են կառուցվել նմանատիպ ձևով (կամ օգտագործել նկարի համաչափությունը): Ցրման դաշտի նկարի աջ կողմում պատկերված է վեկտորի տարածական դիրքի օրինակ Հ և դրա երկու բաղադրիչները Hx Եվ Հց . Պրոյեկցիոն կախվածության գրաֆիկներ HxԵվ Հցդաշտերի ցրում կոորդինատից xցույց է տրված ստորև:

Թվում է, թե փնտրելով H x-ի ծայրահեղությունը կամ H z-ի զրոյին կարելի է թերություն գտնել: Բայց ինչպես նշվեց վերևում, թափառող դաշտերը ձևավորվում են ոչ միայն թերություններից, այլև մետաղի կառուցվածքային անհամասեռություններից, մեխանիկական ազդեցությունների հետքերից և այլն:

Դիտարկենք պարզեցված պատկերը մոլորված դաշտերի ձևավորման պարզ մասի վրա (Նկար 44), որը նման է Նկար 41-ում ներկայացվածին, և պրոյեկցիոն կախվածությունների գրաֆիկները: H z, H xկոորդինատից x(թերությունը տարածվում է առանցքի երկայնքով y).

Ըստ կախվածության գրաֆիկների HxԵվ Հց-ից xթերությունը հայտնաբերելը շատ դժվար է, քանի որ ծայրահեղության արժեքները HxԵվ Հցթերության և ավելի անհամասեռությունների նկատմամբ համաչափ են:

Գտնվել է լուծում, երբ պարզվել է, որ արատների տարածքում որոշակի կոորդինատի մագնիսական դաշտի ուժգնության փոփոխության առավելագույն արագությունը (թեքությունը) ավելի մեծ է, քան մյուս մաքսիմումները:

Նկար 44-ը ցույց է տալիս, որ գրաֆիկի առավելագույն թեքությունը Հց (x)կետերի միջև x 1Եվ x 2(այսինքն այն տարածքում, որտեղ գտնվում է թերությունը) շատ ավելի մեծ է, քան այլ վայրերում:

Այսպիսով, սարքը պետք է չափի ոչ թե դաշտի ուժգնության պրոյեկցիան, այլ դրա փոփոխության «տեմպերը», այսինքն. մասի մակերևույթից վերև գտնվող երկու հարակից կետերում կանխատեսումների տարբերության հարաբերակցությունը այս կետերի միջև եղած հեռավորությանը.

(10.5)

Որտեղ H z (x 1), H z (x 2)- վեկտորային նախագծման արժեքներ Հ մեկ առանցքի զկետերում x 1, x 2(թերությունից ձախ և աջ), Gz(x)սովորաբար կոչվում է մագնիսական դաշտի ուժգնության գրադիենտ:

Կախվածություն Gz(x)ցույց է տրված Նկար 44-ում. Հեռավորությունը Dx = x 2 – x 1այն կետերի միջև, որոնցում չափվում են վեկտորի կանխատեսումները Հ մեկ առանցքի z,ընտրվում է՝ հաշվի առնելով թերության ցրման դաշտի չափը։

Ինչպես երևում է Նկար 44-ից, և դա լավ է համապատասխանում պրակտիկային, թերության վերևում գտնվող գրադիենտի արժեքը զգալիորեն ավելի մեծ է, քան դրա արժեքը՝ մասի մետաղի անհամասեռությունից բարձր: Սա այն է, ինչը հնարավորություն է տալիս հուսալիորեն գրանցել թերություն, երբ գրադիենտը գերազանցում է շեմային արժեքը (Նկար 44):

Ընտրելով անհրաժեշտ շեմային արժեքը՝ դուք կարող եք նվազեցնել կառավարման սխալները մինչև նվազագույն արժեքներ:

Նկար 44 Խոտանի մագնիսական դաշտի գծերը և մասի մետաղի անհամասեռությունները:

10.6 Fluxgate մեթոդ

Fluxgate մեթոդը հիմնված է fluxgate սարքի միջոցով չափելու մագնիսական մոլորված դաշտի ուժգնության գրադիենտը, որը ստեղծվել է մագնիսացված արտադրանքի թերության հետևանքով, և չափման արդյունքը համեմատելով շեմի հետ:

Հսկվող մասից դուրս կա որոշակի մագնիսական դաշտ, որը ստեղծվում է այն մագնիսացնելու համար։ Թերի դետեկտորի՝ գրադիոմետրի օգտագործումը ապահովում է, որ թերության հետևանքով առաջացած ազդանշանը մեկուսացված է մագնիսական դաշտի ուժի բավականին մեծ բաղադրիչի ֆոնի վրա, որը դանդաղորեն փոխվում է տարածության մեջ:

Fluxgate-ի թերությունների դետեկտորը օգտագործում է փոխարկիչ, որն արձագանքում է մասի մակերեսի վրա մագնիսական դաշտի ուժի նորմալ բաղադրիչի գրադիենտ բաղադրիչին: Թերի դետեկտորի փոխարկիչը պարունակում է երկու զուգահեռ ձողեր՝ պատրաստված հատուկ փափուկ մագնիսական խառնուրդից: Փորձարկման ժամանակ ձողերը ուղղահայաց են մասի մակերեսին, այսինքն. մագնիսական դաշտի ուժի նորմալ բաղադրիչին զուգահեռ: Ձողերն ունեն միանման ոլորուններ, որոնց միջով անցնում է փոփոխական հոսանքը: Այս ոլորունները միացված են շարքով: Փոփոխական հոսանքը ձողերում ստեղծում է մագնիսական դաշտի ուժի փոփոխական բաղադրիչներ: Այս բաղադրիչները համընկնում են մեծության և ուղղության մեջ: Բացի այդ, յուրաքանչյուր ձողի գտնվելու վայրում կա մասի մագնիսական դաշտի ուժի մշտական ​​բաղադրիչ: Մեծություն Δx, որը ներառված է (10.5) բանաձևում, հավասար է ձողերի առանցքների միջև եղած հեռավորությանը և կոչվում է փոխարկիչի հիմք։ Փոխարկիչի ելքային լարումը որոշվում է տարբերությամբ փոփոխական լարումներոլորունների վրա.

Եկեք տեղադրենք թերության դետեկտորի փոխարկիչը առանց թերության մասի այն հատվածի վրա, որտեղ կետերում մագնիսական դաշտի ուժգնության արժեքներն են. x 1; x 2(տես բանաձևը (10.5)) նույնն են: Սա նշանակում է, որ մագնիսական դաշտի ուժգնության գրադիենտը հավասար է զրոյի. Այնուհետև մագնիսական դաշտի ուժի նույն հաստատուն և փոփոխական բաղադրիչները կգործեն փոխարկիչի յուրաքանչյուր ձողի վրա: Այս բաղադրիչները հավասարապես կվերամագնիսացնեն ձողերը, ուստի ոլորունների վրա լարումները հավասար են միմյանց: Լարման տարբերությունը, որը որոշում է ելքային ազդանշանը, զրո է: Այսպիսով, թերությունների դետեկտորի փոխակերպիչը չի արձագանքում մագնիսական դաշտին, եթե չկա գրադիենտ:

Եթե ​​մագնիսական դաշտի ուժգնության գրադիենտը զրոյական չէ, ապա ձողերը կլինեն նույն փոփոխական մագնիսական դաշտում, բայց հաստատուն բաղադրիչները տարբեր կլինեն։ Յուրաքանչյուր ձող վերամագնիսացվում է ոլորման փոփոխական հոսանքի միջոցով մագնիսական ինդուկցիայի վիճակից. Սմինչև + ՍՕրենքի համաձայն էլեկտրամագնիսական ինդուկցիաոլորուն վրա լարումը կարող է հայտնվել միայն այն ժամանակ, երբ մագնիսական ինդուկցիան փոխվում է: Հետեւաբար, տատանումների ժամանակաշրջանը ACկարելի է բաժանել ընդմիջումների, երբ ձողը հագեցվածության մեջ է, և, հետևաբար, ոլորուն վրա լարումը զրո է, և ժամանակաշրջանների, երբ հագեցվածություն չկա, և, հետևաբար, լարումը տարբերվում է զրոյից: Այն ժամանակահատվածներում, երբ երկու ձողերը չեն մագնիսացվում մինչև հագեցվածությունը, ոլորունների վրա հայտնվում են հավասար լարումներ: Այս պահին ելքային ազդանշանը զրո է: Նույնը տեղի կունենա, եթե երկու ձողերը միաժամանակ հագեցած լինեն, երբ ոլորունների վրա լարում չկա: Ելքային լարումը հայտնվում է, երբ մի միջուկը գտնվում է հագեցած վիճակում, իսկ մյուսը՝ չհագեցած վիճակում:

Մագնիսական դաշտի ուժգնության մշտական ​​և փոփոխական բաղադրիչների միաժամանակյա ազդեցությունը հանգեցնում է նրան, որ յուրաքանչյուր միջուկ գտնվում է մեկ հագեցած վիճակում ավելի քան. երկար ժամանակքան մեկ այլ. Ավելի երկար հագեցվածությունը համապատասխանում է մագնիսական դաշտի ուժգնության հաստատուն և փոփոխական բաղադրիչների ավելացմանը, իսկ ավելի կարճ հագեցվածությունը համապատասխանում է հանմանը: Ժամանակային ընդմիջումների տարբերությունը, որը համապատասխանում է մագնիսական ինդուկցիայի արժեքներին + ՍԵվ - Ս, կախված է հաստատուն մագնիսական դաշտի հզորությունից։ Դիտարկենք մագնիսական ինդուկցիայի + վիճակ Սփոխարկիչի երկու ձողերի մոտ: Մագնիսական դաշտի ուժի անհավասար արժեքները կետերում x 1Եվ x 2կհամապատասխանի ձողերի մագնիսական հագեցվածության միջակայքերի տարբեր տեւողություններին։ Որքան մեծ է այս մագնիսական դաշտի ուժգնության տարբերությունը, այնքան ավելի տարբեր են ժամանակային միջակայքերը: Այն ժամանակահատվածներում, երբ մի ձողը հագեցած է, իսկ մյուսը՝ չհագեցած, տեղի է ունենում փոխարկիչի ելքային լարումը: Այս լարումը կախված է մագնիսական դաշտի ուժգնության գրադիենտից։

Մոտ երկուսուկես հազար տարի առաջ մարդիկ հայտնաբերեցին, որ որոշ բնական քարեր ունեն երկաթ գրավելու հատկություն։ Այս հատկությունը բացատրվում էր այս քարերի մեջ կենդանի հոգու առկայությամբ և երկաթի հանդեպ որոշակի «սիրով»։

Այսօր մենք արդեն գիտենք, որ այդ քարերը բնական մագնիսներ են, և մագնիսական դաշտը, այլ ոչ թե երկաթի նկատմամբ հատուկ տեղակայումը, ստեղծում է այդ ազդեցությունները: Մագնիսական դաշտն է հատուկ տեսակնյութ, որը տարբերվում է նյութից և գոյություն ունի մագնիսացված մարմինների շուրջ։

Մշտական ​​մագնիսներ

Բնական մագնիսները կամ մագնիտիտները շատ ուժեղ մագնիսական հատկություններ չունեն։ Բայց մարդը սովորել է ստեղծել արհեստական ​​մագնիսներ, որոնք զգալիորեն ավելի մեծ ուժմագնիսական դաշտ. Դրանք պատրաստված են հատուկ համաձուլվածքներից և մագնիսացվում են արտաքին մագնիսական դաշտով։ Եվ դրանից հետո դրանք կարող են օգտագործվել ինքնուրույն:

Մագնիսական դաշտի գծեր

Ցանկացած մագնիս ունի երկու բևեռ, դրանք կոչվում են հյուսիսային և հարավային բևեռներ: Բևեռներում մագնիսական դաշտի կոնցենտրացիան առավելագույնն է։ Բայց բևեռների միջև մագնիսական դաշտը նույնպես կամայական չէ, այլ գծերի կամ գծերի տեսքով։ Դրանք կոչվում են մագնիսական դաշտի գծեր։ Դրանք հայտնաբերելը բավականին պարզ է՝ պարզապես ցրված երկաթի թիթեղները տեղադրեք մագնիսական դաշտում և մի փոքր թափահարեք դրանք: Նրանք ոչ մի կերպ չեն տեղակայվելու, այլ ձևավորում են մի բևեռից սկսվող և մյուս բևեռով ավարտվող գծերի մի տեսակ: Այս տողերը կարծես թե դուրս են գալիս մի բևեռից և մտնում մյուսը։

Մագնիսների դաշտում գտնվող երկաթի փաթիլներն իրենք են մագնիսանում և տեղադրվում ուժի մագնիսական գծերի երկայնքով: Այսպես է գործում կողմնացույցը։ Մեր մոլորակը մեծ մագնիս է: Կողմնացույցի սլաքը վերցնում է Երկրի մագնիսական դաշտը և, շրջվելով, գտնվում է ուժի գծերի երկայնքով, որոնց մի ծայրը ուղղված է դեպի հյուսիսային մագնիսական բևեռը, մյուսը դեպի հարավ: Երկրի մագնիսական բևեռները մի փոքր անհամապատասխան են աշխարհագրական բևեռներին, բայց բևեռներից հեռու ճանապարհորդելիս դա նշանակություն չունի։ մեծ նշանակություն ունի, և դրանք կարելի է համարել պատահական։

Փոփոխական մագնիսներ

Մեր ժամանակներում մագնիսների կիրառման շրջանակը չափազանց լայն է։ Դրանք կարելի է գտնել էլեկտրական շարժիչների, հեռախոսների, բարձրախոսների և ռադիոսարքերի ներսում։ Նույնիսկ բժշկության մեջ, օրինակ, երբ մարդը կուլ է տալիս ասեղը կամ այլ երկաթե առարկա, այն կարելի է հեռացնել առանց վիրահատության՝ օգտագործելով մագնիսական զոնդ։

Այսպիսով, հոսանք ունեցող շրջանաձև կծիկի առանցքի վրա մագնիսական դաշտի ինդուկցիան հակադարձ համեմատաբար նվազում է կծիկի կենտրոնից մինչև առանցքի մի կետ հեռավորության երրորդ ուժին: Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը կծիկի առանցքի վրա զուգահեռ է առանցքին: Դրա ուղղությունը կարելի է որոշել ճիշտ պտուտակով. եթե աջ պտուտակն ուղղեք կծիկի առանցքին զուգահեռ և պտտեք այն կծիկի մեջ հոսանքի ուղղությամբ, ապա պտուտակի փոխադրական շարժման ուղղությունը ցույց կտա ուղղությունը: մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը:

3.5 Մագնիսական դաշտի գծեր

Մագնիսական դաշտը, ինչպես էլեկտրաստատիկը, կարող է հարմար կերպով ներկայացված լինել գրաֆիկական տեսքով՝ օգտագործելով մագնիսական դաշտի գծեր:

Մագնիսական դաշտի գիծը այն ուղիղն է, որի շոշափողը յուրաքանչյուր կետում համընկնում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության հետ:

Մագնիսական դաշտի գծերը գծված են այնպես, որ դրանց խտությունը համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի մեծությանը. որքան մեծ է մագնիսական ինդուկցիան որոշակի կետում, այնքան մեծ է դաշտի գծերի խտությունը։

Այսպիսով, մագնիսական դաշտի գծերը նման են էլեկտրաստատիկ դաշտի գծերին:

Այնուամենայնիվ, նրանք ունեն նաև որոշ առանձնահատկություններ.

Դիտարկենք մագնիսական դաշտը, որը ստեղծվում է ուղիղ հաղորդիչի կողմից, որն ունի I հոսանք:

Թող այս հաղորդիչը ուղղահայաց լինի գծագրի հարթությանը:

Հաղորդավարից հավասար հեռավորության վրա գտնվող տարբեր կետերում ինդուկցիան նույնն է մեծությամբ:

Վեկտորի ուղղություն IN նկարում ներկայացված տարբեր կետերում:

Ուղղագիծ, որի շոշափողը բոլոր կետերում համընկնում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղության հետ, շրջանագիծ է:

Հետևաբար, մագնիսական դաշտի գծերն այս դեպքում դիրիժորը շրջապատող շրջանակներ են: Բոլոր էլեկտրահաղորդման գծերի կենտրոնները գտնվում են հաղորդիչի վրա:

Այսպիսով, մագնիսական դաշտի գծերը փակ են (էլեկտրոստատիկ դաշտի գծերը չեն կարող փակվել, դրանք սկսվում և ավարտվում են լիցքերով):

Հետևաբար մագնիսական դաշտն է հորձանուտ(սա այն դաշտերի անունն է, որոնց դաշտի տողերը փակ են):

Դաշտային գծերի փակ լինելը նշանակում է մագնիսական դաշտի ևս մեկ, շատ կարևոր հատկանիշ՝ բնության մեջ չկան (գոնե դեռևս չբացահայտված) մագնիսական լիցքեր, որոնք որոշակի բևեռականության մագնիսական դաշտի աղբյուր կհանդիսանան։

Հետևաբար, գոյություն չունի մագնիսի առանձին հյուսիսային կամ հարավային մագնիսական բևեռ:

Նույնիսկ եթե մշտական ​​մագնիսը կիսով չափ կտրես, կստանաս երկու մագնիս, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի երկու բևեռ:

3.6. Լորենցի ուժ

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքի վրա ուժ է գործում։ Այս ուժը սովորաբար կոչվում է Լորենցի ուժ.

.

Լորենցի ուժի մոդուլ

,

որտեղ a-ն վեկտորների միջև եղած անկյունն է v Եվ Բ .

Լորենցի ուժի ուղղությունը կախված է վեկտորի ուղղությունից։ Այն կարող է սահմանվել՝ օգտագործելով աջ ձեռքի կանոնը կամ ձախ ձեռքի կանոնը: Բայց Լորենցի ուժի ուղղությունը պարտադիր չէ, որ համընկնի վեկտորի ուղղության հետ։

Փաստն այն է, որ Լորենցի ուժը հավասար է վեկտորի արտադրյալի արդյունքին [ v , IN ] սկալարի ք. Եթե ​​լիցքը դրական է, ապա Ֆ լվեկտորին զուգահեռ [ v , IN ]։ Եթե ք< 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [v , IN ] (տես նկարը):

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին զուգահեռ, ապա արագության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորների միջև a անկյունը զրո է։ Հետևաբար, Լորենցի ուժը չի գործում նման լիցքի վրա (sin 0 = 0, Ֆ լ = 0).

Եթե ​​լիցքը շարժվում է մագնիսական դաշտի գծերին ուղղահայաց, ապա արագության և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորների միջև անկյունը a հավասար է 90 0-ի։ Այս դեպքում Լորենցի ուժն ունի առավելագույն հնարավոր արժեքը. Ֆ լ = ք vԲ.

Լորենցի ուժը միշտ ուղղահայաց է լիցքի արագությանը։ Սա նշանակում է, որ Լորենցի ուժը չի կարող փոխել շարժման արագության մեծությունը, այլ փոխում է իր ուղղությունը։

Հետևաբար, միատեսակ մագնիսական դաշտում լիցքը, որը թռչում է մագնիսական դաշտի մեջ, որը ուղղահայաց է իր ուժի գծերին, կշարժվի շրջանաձև:

Եթե ​​լիցքի վրա գործում է միայն Լորենցի ուժը, ապա լիցքի շարժումը ենթարկվում է հետևյալ հավասարմանը, որը հիմնված է Նյուտոնի երկրորդ օրենքի վրա. մա = Ֆ լ.

Քանի որ Լորենցի ուժը ուղղահայաց է արագությանը, լիցքավորված մասնիկի արագացումը կենտրոնաձև է (նորմալ). Ռ- լիցքավորված մասնիկի հետագծի կորության շառավիղը):

Անկասկած, մագնիսական դաշտի գծերն այժմ հայտնի են բոլորին: Գոնե դպրոցում դրանց դրսեւորումը դրսեւորվում է ֆիզիկայի դասերին։ Հիշո՞ւմ եք, թե ինչպես ուսուցիչը թղթի տակ դրեց մշտական ​​մագնիս (կամ նույնիսկ երկուսը՝ համատեղելով դրանց բևեռների կողմնորոշումը) և դրա վրա լցրեց աշխատանքային ուսուցման դասասենյակից վերցված մետաղական թիթեղներ: Միանգամայն պարզ է, որ մետաղը պետք է պահել սավանի վրա, բայց ինչ-որ տարօրինակ բան նկատվեց՝ հստակ երևում էին այն գծերը, որոնց երկայնքով շարված էր թեփը։ Խնդրում ենք նկատի ունենալ, ոչ թե հավասարաչափ, այլ շերտերով: Սրանք մագնիսական դաշտի գծերն են: Ավելի ճիշտ՝ դրանց դրսեւորումը։ Ի՞նչ եղավ այդ ժամանակ և ինչպե՞ս կարելի է դա բացատրել:

Սկսենք հեռվից։ Տեսանելի ֆիզիկական աշխարհում մեզ հետ գոյակցում է նյութի հատուկ տեսակ՝ մագնիսական դաշտ: Այն ապահովում է շարժման փոխազդեցությունը տարրական մասնիկներկամ ավելի մեծ մարմինների հետ էլեկտրական լիցքկամ բնական Էլեկտրական և ոչ միայն փոխկապակցված են միմյանց հետ, այլև հաճախ առաջացնում են իրենց: Օրինակ, մետաղալար, որի միջով հոսում է էլեկտրական հոսանք, ստեղծում է մագնիսական դաշտի գծեր իր շուրջը։ Ճիշտ է նաև հակառակը՝ փակ հաղորդիչ սխեմայի վրա փոփոխվող մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը լիցքակիրների շարժում է ստեղծում դրանում։ Վերջին հատկությունը օգտագործվում է բոլոր սպառողներին էլեկտրական էներգիա մատակարարող գեներատորներում: Էլեկտրամագնիսական դաշտերի վառ օրինակ է լույսը:

Հաղորդավարի շուրջ մագնիսական դաշտի գծերը պտտվում են կամ, ինչը նույնպես ճիշտ է, բնութագրվում է մագնիսական ինդուկցիայի ուղղորդված վեկտորով: Պտտման ուղղությունը որոշվում է գիմլետի կանոնով: Նշված տողերը պայմանական են, քանի որ դաշտը հավասարապես տարածվում է բոլոր ուղղություններով: Բանն այն է, որ այն կարող է ներկայացվել անսահման թվով գծերի տեսքով, որոնցից մի քանիսն ավելի ընդգծված լարվածություն ունեն։ Այդ իսկ պատճառով թեփի մեջ հստակ տեսանելի են որոշակի «գծեր»։ Հետաքրքիր է, որ մագնիսական դաշտի գծերը երբեք չեն ընդհատվում, ուստի անհնար է միանշանակ ասել, թե որտեղ է սկիզբը և որտեղ է վերջը:

Մշտական ​​մագնիսի (կամ նմանատիպ էլեկտրամագնիսների) դեպքում միշտ կան երկու բևեռներ, որոնք պայմանականորեն կոչվում են Հյուսիսային և Հարավային: Այս դեպքում նշված գծերը երկու բևեռները միացնող օղակներ և օվալներ են։ Երբեմն դա նկարագրվում է փոխազդող մենաշնորհների առումով, բայց հետո առաջանում է հակասություն, ըստ որի մենաշնորհները չեն կարող առանձնացվել։ Այսինքն՝ մագնիսը բաժանելու ցանկացած փորձ կհանգեցնի մի քանի երկբևեռ մասերի առաջացմանը։

Դաշտային գծերի հատկությունները մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում: Մենք արդեն խոսել ենք շարունակականության մասին, սակայն գործնական հետաքրքրություն է ներկայացնում հաղորդիչում էլեկտրական հոսանք ստեղծելու ունակությունը։ Եթե ​​հաղորդիչ ուրվագիծը հատվում է գծերով (կամ հաղորդիչն ինքն է շարժվում մագնիսական դաշտում), ապա լրացուցիչ էներգիա է փոխանցվում նյութի ատոմների արտաքին ուղեծրերի էլեկտրոններին՝ թույլ տալով նրանց սկսել ինքնուրույն ուղղորդված շարժում. Կարելի է ասել, որ մագնիսական դաշտը կարծես «թակում է» լիցքավորված մասնիկները բյուրեղային ցանցից։ Այս երեւույթը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա եւ ներկայումս առաջնային ստանալու հիմնական միջոցն է էլեկտրական էներգիա. Այն 1831 թվականին փորձնականորեն հայտնաբերել է անգլիացի ֆիզիկոս Մայքլ Ֆարադեյը։

Մագնիսական դաշտերի ուսումնասիրությունը սկսվել է դեռևս 1269 թվականին, երբ Պ. Պերեգրինուսը հայտնաբերեց գնդաձև մագնիսի փոխազդեցությունը պողպատե ասեղների հետ։ Գրեթե 300 տարի անց W. G. Colchester-ը ենթադրեց, որ ինքն ինքը հսկայական մագնիս է երկու բևեռներով: Ավելին, մագնիսական երևույթներն ուսումնասիրվել են այնպիսի հայտնի գիտնականների կողմից, ինչպիսիք են Լորենցը, Մաքսվելը, Ամպերը, Էյնշտեյնը և այլն: