Ce este un câmp magnetic. Magneți permanenți: Pământul ca magnet permanent

Pe Internet există o mulțime de subiecte dedicate studiului câmpului magnetic. Trebuie remarcat faptul că multe dintre ele diferă de descrierea medie care există în manualele școlare. Sarcina mea este să colectez și să sistematizez toate cele disponibile în acces liber material asupra câmpului magnetic pentru a se concentra Noua înțelegere a câmpului magnetic. Studiul câmpului magnetic și al proprietăților acestuia se poate face folosind o varietate de tehnici. Cu ajutorul piliturii de fier, de exemplu, o analiză competentă a fost efectuată de tovarășul Fatyanov la http://fatyf.narod.ru/Addition-list.htm

Cu ajutorul unui kinescop. Nu știu numele acestei persoane, dar îi știu porecla. El se autointitulează „Vântul”. Când un magnet este adus la kinescop, pe ecran se formează o „imagine de tip fagure”. Ai putea crede că „grila” este o continuare a grilei kinescopului. Aceasta este o metodă de vizualizare a câmpului magnetic.

Am început să studiez câmpul magnetic cu ajutorul unui ferofluid. Este fluidul magnetic care vizualizează la maximum toate subtilitățile câmpului magnetic al magnetului.

Din articolul „ce este un magnet” am aflat că un magnet este fractalizat, adică. o copie redusă a planetei noastre, a cărei geometrie magnetică este cât se poate de identică cu un simplu magnet. Planeta Pământ, la rândul său, este o copie a ceea ce s-a format - soarele. Am aflat că un magnet este un fel de lentilă inductivă care concentrează asupra volumului său toate proprietățile magnetului global al planetei Pământ. Este nevoie de a introduce noi termeni cu care vom descrie proprietățile câmpului magnetic.

Fluxul de inducție este fluxul care își are originea la polii planetei și trece prin noi într-o geometrie de pâlnie. Polul nord al planetei este intrarea în pâlnie, polul sud al planetei este ieșirea din pâlnie. Unii oameni de știință numesc acest curent vântul eteric, spunând că este „de origine galactică”. Dar acesta nu este un „vânt eteric” și indiferent de ce este eterul, este un „râu de inducție” care curge de la pol la pol. Electricitatea din fulger este de aceeași natură ca și electricitatea produsă prin interacțiunea unei bobine și a unui magnet.

Cel mai bun mod de a înțelege ce este un câmp magnetic - sa-l vad. Este posibil să gândești și să faci nenumărate teorii, dar din punctul de vedere al înțelegerii esență fizică fenomenele sunt inutile. Cred că toată lumea va fi de acord cu mine, dacă repet cuvintele, nu-mi amintesc cine, dar esența este că cel mai bun criteriu aceasta este o experiență. Experiență și mai multă experiență.

Acasă am făcut experimente simple, dar mi-au permis să înțeleg multe. Un simplu magnet cilindric... Și l-a răsucit într-un loc și în altul. S-a turnat lichid magnetic pe el. Costa o infectie, nu se misca. Apoi mi-am amintit că pe un forum am citit că doi magneți strânși de aceiași poli într-o zonă etanșă cresc temperatura zonei, iar invers o coboară cu poli opuși. Dacă temperatura este o consecință a interacțiunii câmpurilor, atunci de ce nu ar trebui să fie ea cauza? Am încălzit magnetul folosind " scurt circuit„de la 12 wați și un rezistor, pur și simplu prin sprijinirea unui rezistor încălzit de un magnet. Magnetul s-a încălzit și fluidul magnetic a început să se zvâcnească la început, apoi a devenit complet mobil. Câmpul magnetic este excitat de temperatură. Dar cum este , m-am întrebat, pentru că în primeri scriu despre faptul că temperatura slăbește proprietățile magnetice ale magnetului. Și acest lucru este adevărat, dar această „slăbire” este kagba compensată de excitarea câmpului magnetic al acestui magnet. Cu alte cuvinte, forța magnetică nu dispare, ci se transformă în forța de excitare a acestui câmp.Excelent Totul se rotește și totul se învârte.Dar de ce rotația câmpului magnetic are o asemenea geometrie de rotație și nu alta?La început privire, mișcarea este haotică, dar dacă te uiți printr-un microscop, poți vedea asta în această mișcare sistemul este prezent. Sistemul nu aparține în niciun fel magnetului, ci doar îl localizează. Cu alte cuvinte, un magnet poate fi considerat ca o lentilă de energie care focalizează perturbațiile în volumul său.

Câmpul magnetic este excitat nu numai de creșterea temperaturii, ci și de scăderea acesteia. Cred că ar fi mai corect să spunem că câmpul magnetic este excitat de un gradient de temperatură decât de unul dintre semnele sale specifice. Faptul este că nu există nicio „restructurare” vizibilă a structurii câmpului magnetic. Există o vizualizare a unei perturbări care trece prin regiunea acestui câmp magnetic. Imaginați-vă o perturbare care se mișcă în spirală de la polul nord la sud prin întregul volum al planetei. Deci câmpul magnetic al magnetului = partea locală a acestui flux global. Înțelegi? Cu toate acestea, nu sunt sigur ce fir anume... Dar adevărul este că firul. Și nu există un singur flux, ci două. Primul este extern, iar al doilea este în interiorul lui și împreună cu primele mișcări, dar se rotește în sens opus. Câmpul magnetic este excitat din cauza gradientului de temperatură. Dar distorsionăm din nou esența când spunem „câmpul magnetic este excitat”. Faptul este că este deja într-o stare de excitat. Când aplicăm un gradient de temperatură, distorsionăm această excitație într-o stare de dezechilibru. Acestea. înțelegem că procesul de excitare este un proces constant în care se află câmpul magnetic al magnetului. Gradientul distorsionează parametrii acestui proces în așa fel încât observăm optic diferența dintre excitația sa normală și excitația cauzată de gradient.

Dar de ce câmpul magnetic al unui magnet este staționar în stare staționară? NU, este și mobil, dar în raport cu cadrele de referință în mișcare, de exemplu noi, este nemișcat. Ne mișcăm în spațiu cu această perturbare a lui Ra și ni se pare că se mișcă. Temperatura pe care o aplicăm magnetului creează un fel de dezechilibru local în acest sistem focalizat. O anumită instabilitate apare în rețeaua spațială, care este structura de fagure. La urma urmei, albinele nu își construiesc casele de la zero, ci se lipesc în jurul structurii spațiului cu materialul lor de construcție. Astfel, pe baza observațiilor pur experimentale, ajung la concluzia că câmpul magnetic al unui magnet simplu este un sistem potențial de dezechilibru local al rețelei spațiului, în care, după cum probabil ați ghicit, nu există loc pentru atomii și moleculele care nu există. temperatura este ca o „cheie de contact” în acest sistem local, include un dezechilibru. În acest moment, studiez cu atenție metodele și mijloacele de gestionare a acestui dezechilibru.

Ce este un câmp magnetic și de ce diferă câmp electromagnetic?

Ce este un câmp de torsiune sau energie-informațional?

Totul este unul și același, dar localizat prin metode diferite.

Puterea curentă - există un plus și o forță de respingere,

tensiunea este un minus și o forță de atracție,

un scurtcircuit, sau să spunem un dezechilibru local al rețelei - există o rezistență la această întrepătrundere. Sau întrepătrunderea tatălui, a fiului și a duhului sfânt. Să ne amintim că metafora „Adam și Eva” este o veche înțelegere a cromozomilor X și YG. Căci înțelegerea noului este o nouă înțelegere a vechiului. „Forța” - un vârtej care emană din Ra în rotație constantă, lăsând în urmă o țesătură informațională despre sine. Tensiunea este un alt vârtej, dar în interiorul vârtejului principal al lui Ra și se mișcă odată cu acesta. Vizual, aceasta poate fi reprezentată ca o coajă, a cărei creștere are loc în direcția a două spirale. Primul este extern, al doilea este intern. Sau unul în interiorul său și în sensul acelor de ceasornic, iar al doilea din sine și în sens invers acelor de ceasornic. Când două vârtejuri se întrepătrund, ele formează o structură, ca straturile lui Jupiter, care se mișcă în direcții diferite. Rămâne de înțeles mecanismul acestei întrepătrunderi și sistemul care se formează.

Sarcini aproximative pentru 2015

1. Găsiți metode și mijloace de dezechilibrare a controlului.

2. Identificați materialele care afectează cel mai mult dezechilibrul sistemului. Aflați dependența de starea materialului conform tabelului 11 al copilului.

3. Dacă ceva Ființă, în esența sa, este același dezechilibru localizat, de aceea trebuie „văzut”. Cu alte cuvinte, este necesar să se găsească o metodă de fixare a unei persoane în alte spectre de frecvență.

4. Sarcina principală este de a vizualiza spectre de frecvență non-biologice în care are loc procesul continuu de creație umană. De exemplu, cu ajutorul instrumentului de progres, analizăm spectrele de frecvență care nu sunt incluse în spectrul biologic al sentimentelor umane. Dar le înregistrăm doar, dar nu le putem „realiza”. Prin urmare, nu vedem mai departe decât simțurile noastre pot înțelege. Iată obiectivul meu principal pentru 2015. Găsiți o tehnică de conștientizare tehnică a unui spectru de frecvență non-biologic pentru a vedea baza de informații a unei persoane. Acestea. de fapt, sufletul lui.

Un tip special de studiu este câmpul magnetic în mișcare. Dacă turnăm ferofluid pe un magnet, acesta va ocupa volumul câmpului magnetic și va fi staționar. Cu toate acestea, trebuie să verificați experiența lui „Veterok” unde a adus magnetul pe ecranul monitorului. Există o presupunere că câmpul magnetic este deja într-o stare excitată, dar volumul de lichid kagba îl restrânge într-o stare staționară. Dar nu am verificat încă.

Câmpul magnetic poate fi generat prin aplicarea temperaturii magnetului sau prin plasarea magnetului într-o bobină de inducție. Trebuie remarcat faptul că lichidul este excitat doar la o anumită poziție spațială a magnetului în interiorul bobinei, formând un anumit unghi față de axa bobinei, care poate fi găsit empiric.

Am făcut zeci de experimente cu ferofluid în mișcare și mi-am propus obiective:

1. Dezvăluie geometria mișcării fluidului.

2. Identificați parametrii care afectează geometria acestei mișcări.

3. Care este locul mișcării fluidelor în mișcarea globală a planetei Pământ.

4. Dacă poziția spațială a magnetului și geometria mișcării dobândite de acesta depind.

5. De ce „panglici”?

6. De ce Ribbons Curl

7. Ce determină vectorul de răsucire a benzilor

8. De ce conurile sunt deplasate numai prin intermediul nodurilor, care sunt vârfurile fagurelui, și numai trei panglici adiacente sunt întotdeauna răsucite.

9. De ce se produce deplasarea conurilor brusc, la atingerea unei anumite „întorsături” în noduri?

10. De ce dimensiunea conurilor este proporțională cu volumul și masa lichidului turnat pe magnet

11. De ce conul este împărțit în două sectoare distincte.

12. Care este locul acestei „separari” in ceea ce priveste interactiunea dintre polii planetei.

13. Cum depinde geometria mișcării fluidului de ora din zi, anotimp, activitatea solară, intențiile experimentatorului, presiunea și gradienții suplimentari. De exemplu, o schimbare bruscă „rece cald”

14. De ce geometria conurilor identic cu geometria Varji- armele speciale ale zeilor care se întorc?

15. Există date în arhivele serviciilor speciale ale 5 arme automate despre scopul, disponibilitatea sau păstrarea mostrelor din acest tip de armă.

16. Ce spun cămările eviscerate de cunoștințe ale diferitelor organizații secrete despre aceste conuri și dacă geometria conurilor este legată de Steaua lui David, a cărei esență este identitatea geometriei conurilor. (Masonii, evreii, Vaticanii și alte formațiuni inconsistente).

17. De ce există întotdeauna un lider printre conuri. Acestea. un con cu o „coroană” deasupra, care „organizează” mișcările a 5,6,7 conuri în jurul său.

con în momentul deplasării. Nemernic. „... doar mutând litera „G” voi ajunge la el „...

Să înțelegem împreună ce este un câmp magnetic. La urma urmei, mulți oameni trăiesc în acest domeniu toată viața și nici măcar nu se gândesc la asta. E timpul să-l reparăm!

Un câmp magnetic

Un câmp magnetic este un tip special de materie. Se manifestă prin acțiunea asupra sarcinilor electrice în mișcare și a corpurilor care au propriul moment magnetic (magneți permanenți).

Important: un câmp magnetic nu acționează asupra sarcinilor staționare! Un câmp magnetic este creat și prin mișcare sarcini electrice, sau de un câmp electric care variază în timp sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi. Adică orice fir prin care trece curent devine și el magnet!

corp cu propriul său camp magnetic.

Un magnet are poli numiti nord si sud. Denumirile „nord” și „sud” sunt date doar pentru comoditate (ca „plus” și „minus” în electricitate).

Câmpul magnetic este reprezentat de forță linii magnetice. Liniile de forță sunt continue și închise, iar direcția lor coincide întotdeauna cu direcția forțelor câmpului. Dacă așchii de metal sunt împrăștiați în jurul unui magnet permanent, particulele de metal vor arăta o imagine clară a liniilor câmpului magnetic care ies din nord și intră în polul sud. Caracteristica grafică a câmpului magnetic - linii de forță.

Caracteristicile câmpului magnetic

Principalele caracteristici ale câmpului magnetic sunt inducție magnetică, flux magnetic Și permeabilitatea magnetică. Dar să vorbim despre totul în ordine.

Imediat, observăm că toate unitățile de măsură sunt date în sistem SI.

Inductie magnetica B - mărimea fizică vectorială, care este principala caracteristică de putere a câmpului magnetic. Notat prin literă B . Unitatea de măsură a inducției magnetice - Tesla (Tl).

Inducția magnetică indică cât de puternic este un câmp prin determinarea forței cu care acționează asupra unei sarcini. Această forță se numește forța Lorentz.

Aici q - taxa, v - viteza sa într-un câmp magnetic, B - inducție, F este forța Lorentz cu care câmpul acționează asupra sarcinii.

F- o mărime fizică egală cu produsul inducției magnetice prin aria conturului și cosinusul dintre vectorul de inducție și normala la planul conturului prin care trece fluxul. Fluxul magnetic este o caracteristică scalară a unui câmp magnetic.

Putem spune că fluxul magnetic caracterizează numărul de linii de inducție magnetică care pătrund într-o unitate de suprafață. Fluxul magnetic se măsoară în Weberach (WB).

Permeabilitatea magnetică este coeficientul care determină proprietățile magnetice ale mediului. Unul dintre parametrii de care depinde inducția magnetică a câmpului este permeabilitatea magnetică.

Planeta noastră a fost un magnet imens de câteva miliarde de ani. Inducerea câmpului magnetic al Pământului variază în funcție de coordonate. La ecuator, este de aproximativ 3,1 ori 10 la minus a cincea putere a lui Tesla. În plus, există anomalii magnetice, unde valoarea și direcția câmpului diferă semnificativ de zonele învecinate. Una dintre cele mai mari anomalii magnetice de pe planetă - KurskȘi anomalie magnetică braziliană.

Originea câmpului magnetic al Pământului este încă un mister pentru oamenii de știință. Se presupune că sursa câmpului este miezul de metal lichid al Pământului. Miezul se mișcă, ceea ce înseamnă că aliajul topit fier-nichel se mișcă, iar mișcarea particulelor încărcate este ceea ce este. electricitate, generând un câmp magnetic. Problema este că această teorie geodinam) nu explică modul în care câmpul este menținut stabil.

Pământul este un uriaș dipol magnetic. Polii magnetici nu coincid cu cei geografici, desi sunt in imediata apropiere. În plus, polii magnetici ai Pământului se mișcă. Deplasarea lor a fost înregistrată din 1885. De exemplu, în ultima sută de ani, polul magnetic a intrat emisfera sudica s-a deplasat aproape 900 de kilometri și acum se află în Oceanul de Sud. Polul emisferei arctice se deplasează prin nord Oceanul Arctic la anomalia magnetică din Siberia de Est, viteza de mișcare a acesteia (conform anului 2004) a fost de aproximativ 60 de kilometri pe an. Acum există o accelerare a mișcării polilor - în medie, viteza crește cu 3 kilometri pe an.

Care este semnificația câmpului magnetic al Pământului pentru noi?În primul rând, câmpul magnetic al Pământului protejează planeta de razele cosmice și de vântul solar. Particulele încărcate din spațiul adânc nu cad direct pe pământ, ci sunt deviate de un magnet gigant și se mișcă de-a lungul liniilor sale de forță. Astfel, toate lucrurile vii sunt protejate de radiațiile dăunătoare.

De-a lungul istoriei Pământului, au existat mai multe inversiuni(modificări) polilor magnetici. inversarea polului este atunci când își schimbă locul. Ultima dată când acest fenomen a avut loc acum aproximativ 800 de mii de ani și au existat peste 400 de inversări geomagnetice în istoria Pământului. Unii oameni de știință cred că, având în vedere accelerația observată a mișcării polilor magnetici, următoarea inversare a polilor ar trebui să fie așteptată în următoarele două mii de ani.

Din fericire, nu se așteaptă o inversare a polilor în secolul nostru. Deci, vă puteți gândi la plăcutul și vă puteți bucura de viață în câmpul constant bun vechi al Pământului, luând în considerare principalele proprietăți și caracteristici ale câmpului magnetic. Și ca să poți face asta, există autorii noștri, cărora li se pot încredința unele dintre necazurile educaționale cu încredere în succes! si alte tipuri de lucrari puteti comanda la link.

Câmpul magnetic și caracteristicile acestuia

Planul cursului:

Câmpul magnetic, proprietățile și caracteristicile acestuia.

Un câmp magnetic- forma de existență a materiei care înconjoară sarcinile electrice în mișcare (conductoare cu curent, magneți permanenți).

Acest nume se datorează faptului că, după cum a descoperit fizicianul danez Hans Oersted în 1820, are un efect de orientare asupra acului magnetic. Experimentul lui Oersted: un ac magnetic a fost plasat sub un fir cu curent, rotindu-se pe un ac. Când curentul a fost pornit, acesta a fost instalat perpendicular pe fir; la schimbarea direcției curentului, acesta s-a întors în direcția opusă.

Principalele proprietăți ale câmpului magnetic:

generate de sarcini electrice în mișcare, conductori cu curent, magneți permanenți și un câmp electric alternativ;

acționează cu forță asupra sarcinilor electrice în mișcare, conductoarelor cu curent, corpurilor magnetizate;

un câmp magnetic alternant generează un alternant câmp electric.

Din experiența lui Oersted rezultă că câmpul magnetic este direcțional și trebuie să aibă o caracteristică de forță vectorială. Este desemnată și numită inducție magnetică.

Câmpul magnetic este reprezentat grafic folosind linii magnetice de forță sau linii de inducție magnetică. forta magnetica linii se numesc linii de-a lungul cărora se află pilitura de fier sau axele micilor săgeți magnetice într-un câmp magnetic. În fiecare punct al unei astfel de linii, vectorul este direcționat tangențial.

Liniile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise, ceea ce indică absența sarcinilor magnetice în natură și natura vortex a câmpului magnetic.

În mod convențional, ele părăsesc polul nord al magnetului și intră în sud. Densitatea liniilor este aleasă astfel încât numărul de linii pe unitatea de suprafață perpendiculară pe câmpul magnetic să fie proporțional cu mărimea inducției magnetice.

H

Solenoid magnetic cu curent

Direcția liniilor este determinată de regula șurubului drept. Solenoid - o bobină cu curent, ale cărei spire sunt situate aproape una de alta, iar diametrul spirei este mult mai mic decât lungimea bobinei.

Câmpul magnetic din interiorul solenoidului este uniform. Un câmp magnetic se numește omogen dacă vectorul este constant în orice punct.

Câmpul magnetic al unui solenoid este similar cu câmpul magnetic al unui magnet de bară.

CU

Olenoidul cu curent este un electromagnet.

Experiența arată că atât pentru un câmp magnetic, cât și pentru un câmp electric, principiul suprapunerii: inducerea câmpului magnetic creat de mai mulți curenți sau sarcini în mișcare este egală cu suma vectorială a inducțiilor câmpurilor magnetice create de fiecare curent sau sarcină:

Vectorul este introdus într-unul din 3 moduri:

a) din legea lui Ampère;

b) prin acţiunea unui câmp magnetic asupra unei bucle cu curent;

c) din expresia pentru forța Lorentz.

A mper a stabilit experimental că forța cu care acționează câmpul magnetic asupra elementului conductorului cu curent I, situat într-un câmp magnetic, este direct proporțională cu forța.

curentul I și produsul vectorial al elementului de lungime și inducția magnetică:

- Legea lui Ampère

H
Direcția vectorului poate fi găsită după regulile generale ale produsului vectorial, din care urmează regula mâinii stângi: dacă palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile magnetice de forță să intre în ea, și 4 întinse. degetele sunt îndreptate de-a lungul curentului, apoi degetul mare îndoit va arăta direcția forței.

Forța care acționează asupra unui fir de lungime finită poate fi găsită prin integrare pe toată lungimea.

Pentru I = const, B=const, F = BIlsin

Dacă  =90 0 , F = BIl

Inducerea câmpului magnetic- o mărime fizică vectorială egală numeric cu forța care acționează într-un câmp magnetic uniform asupra unui conductor de unitate de lungime cu curent unitar, situat perpendicular pe magnetic linii de forță.

1Tl este inducția unui câmp magnetic uniform, în care un conductor de 1 m lungime cu un curent de 1 A, situat perpendicular pe liniile câmpului magnetic, este acționat de o forță de 1 N.

Până acum, am luat în considerare macrocurenții care curg în conductori. Cu toate acestea, conform presupunerii lui Ampere, în orice corp există curenți microscopici datorați mișcării electronilor în atomi. Acești curenți moleculari microscopici își creează propriul câmp magnetic și se pot transforma în câmpurile macrocurenților, creând un câmp magnetic suplimentar în organism. Vectorul caracterizează câmpul magnetic rezultat creat de toți macro și microcurenți, adică pentru același macrocurent, vectorul în medii diferite are valori diferite.

Câmpul magnetic al macrocurenților este descris de vectorul intensității magnetice.

Pentru un mediu izotrop omogen

 0 \u003d 410 -7 H / m - constantă magnetică,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - permeabilitatea magnetică a mediului, arătând de câte ori se modifică câmpul magnetic al macrocurenților din cauza câmpului microcurenților din mediu.

flux magnetic. Teorema lui Gauss pentru fluxul magnetic.

flux vectorial(flux magnetic) prin tampon dS se numește valoare scalară egală cu

unde este proiecția pe direcția normalului către amplasament;

 - unghiul dintre vectori şi .

element de suprafață direcțională,

Fluxul vectorial este o mărime algebrică,

Dacă - la iesirea de la suprafata;

Dacă - la intrarea in suprafata.

Fluxul vectorului de inducție magnetică printr-o suprafață arbitrară S este egal cu

Pentru un câmp magnetic uniform =const,

1 Wb - flux magnetic care trece printr-o suprafață plană de 1 m 2 situată perpendicular pe un câmp magnetic uniform, a cărui inducție este egală cu 1 T.

Fluxul magnetic prin suprafața S este numeric egal cu numărul liniilor magnetice de forță care traversează suprafața dată.

Deoarece liniile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise, pentru o suprafață închisă numărul de linii care intră pe suprafață (Ф 0), prin urmare, fluxul total de inducție magnetică printr-o suprafață închisă este zero.

- Teorema lui Gauss: fluxul vectorului de inducție magnetică prin orice suprafață închisă este zero.

Această teoremă este o expresie matematică a faptului că în natură nu există sarcini magnetice pe care să înceapă sau să se termine liniile de inducție magnetică.

Legea Biot-Savart-Laplace și aplicarea ei la calculul câmpurilor magnetice.

Câmpul magnetic al curenților continui de diverse forme a fost studiat în detaliu de fr. oamenii de știință Biot și Savart. Ei au descoperit că în toate cazurile inducția magnetică într-un punct arbitrar este proporțională cu puterea curentului, depinde de forma, dimensiunile conductorului, locația acestui punct în raport cu conductorul și de mediu.

Rezultatele acestor experimente au fost rezumate de fr. matematicianul Laplace, care a luat în considerare natura vectorială a inducției magnetice și a emis ipoteza că inducția în fiecare punct este, după principiul suprapunerii, suma vectorială a inducțiilor câmpurilor magnetice elementare create de fiecare secțiune a acestui conductor.

Laplace a formulat în 1820 o lege, care a fost numită legea Biot-Savart-Laplace: fiecare element al unui conductor cu curent creează un câmp magnetic, al cărui vector de inducție într-un punct arbitrar K este determinat de formula:

- Legea Biot-Savart-Laplace.

Din legea Biot-Sovar-Laplace rezultă că direcția vectorului coincide cu direcția produsului încrucișat. Aceeași direcție este dată de regula șurubului drept (gilet).

Dat fiind ,

Element conductor co-directional cu curentul;

Vector rază care se conectează cu punctul K;

Legea Biot-Savart-Laplace este de importanţă practică, deoarece vă permite să găsiți într-un punct dat din spațiu inducerea câmpului magnetic al curentului care curge prin conductorul de dimensiune finită și formă arbitrară.

Pentru un curent arbitrar, un astfel de calcul este o problemă matematică complexă. Totuși, dacă distribuția curentului are o anumită simetrie, atunci aplicarea principiului de suprapunere împreună cu legea Biot-Savart-Laplace face posibilă calcularea câmpurilor magnetice specifice relativ simplu.

Să ne uităm la câteva exemple.

A. Câmp magnetic al unui conductor rectiliniu cu curent.

pentru un conductor de lungime finită:

pentru un conductor de lungime infinită:  1 = 0,  2 = 

B. Câmp magnetic în centrul curentului circular:

=90 0 , sin=1,

Oersted în 1820 a descoperit experimental că circulația într-un circuit închis care înconjoară un sistem de macrocurenți este proporțională cu suma algebrică aceste curente. Coeficientul de proporționalitate depinde de alegerea sistemului de unități și în SI este egal cu 1.

C
circulația unui vector se numește integrală în buclă închisă.

Această formulă se numește teorema circulației sau legea curentului total:

circulația vectorului intensității câmpului magnetic de-a lungul unui circuit închis arbitrar este egală cu suma algebrică a macrocurenților (sau curentului total) acoperiți de acest circuit. a lui caracteristiciÎn spațiul care înconjoară curenții și magneții permanenți, există o forță camp numit magnetic. Disponibilitate magnetic câmpuri apare...

Alături de bucățile de chihlimbar electrizate prin frecare, magneții permanenți au fost primele dovezi materiale pentru oamenii antici. fenomene electromagnetice(fulgerul din zorii istoriei a fost atribuit cu siguranță sferei de manifestare a forțelor nemateriale). Explicația naturii feromagnetismului a ocupat întotdeauna mințile iscoditoare ale oamenilor de știință, totuși, în prezent. natura fizica Magnetizarea permanentă a unor substanțe, atât naturale, cât și create artificial, nu a fost încă dezvăluită pe deplin, lăsând un domeniu de activitate considerabil pentru cercetătorii moderni și viitori.

Materiale tradiționale pentru magneți permanenți

Ele au fost utilizate activ în industrie din 1940, odată cu apariția aliajului alnico (AlNiCo). Înainte de aceasta, magneții permanenți din diferite grade de oțel erau utilizați numai în busole și magnetouri. Alnico a făcut posibilă înlocuire pe ei electromagneți și aplicarea lor în dispozitive precum motoare, generatoare și difuzoare.

Aceasta este pătrunderea lor în a noastră. viata de zi cu zi a primit un nou impuls odată cu crearea magneților de ferită, iar de atunci magneții permanenți au devenit obișnuiți.

O revoluție a materialelor magnetice a început în jurul anului 1970, odată cu crearea familiei samariu-cobalt de materiale magnetice dure cu densități de energie magnetică nevăzute până acum. Apoi a fost descoperită o nouă generație de magneți cu pământuri rare, bazați pe neodim, fier și bor, cu o densitate de energie magnetică mult mai mare decât samariu-cobalt (SmCo) și la un cost scăzut așteptat. Aceste două familii de magneți cu pământuri rare au așa ceva densități mari energie pe care nu numai că pot înlocui electromagneții, ci pot fi folosite în zonele inaccesibile acestora. Exemple sunt micul motor pas cu magnet permanent din interior ceas de mânăși traductoare de sunet în căști de tip Walkman.

Îmbunătățirea treptată a proprietăților magnetice ale materialelor este prezentată în diagrama de mai jos.

magneți permanenți de neodim

Ele reprezintă cea mai recentă și mai semnificativă dezvoltare în acest domeniu din ultimele decenii. Descoperirea lor a fost anunțată pentru prima dată aproape simultan la sfârșitul anului 1983 de lucrătorii metalurgici de la Sumitomo și General Motors. Se bazează pe compusul intermetalic NdFeB: un aliaj de neodim, fier și bor. Dintre acestea, neodimul este un element de pământ rar extras din mineralul monazit.

Marele interes pe care l-au generat acești magneți permanenți vine din faptul că pentru prima dată s-a obținut un nou material magnetic nu doar mai puternic decât generația anterioară, dar și mai economic. Se compune în principal din fier, care este mult mai ieftin decât cobaltul, și neodim, care este unul dintre cele mai comune materiale de pământuri rare și este mai abundent pe Pământ decât plumbul. Principalele minerale pământuri rare monazit și bastanezit conțin de cinci până la zece ori mai mult neodim decât samariu.

Mecanismul fizic al magnetizării permanente

Pentru a explica funcționarea unui magnet permanent, trebuie să privim în interiorul lui până la scara atomică. Fiecare atom are un set de spini ai electronilor săi, care împreună formează momentul său magnetic. Pentru scopurile noastre, putem considera fiecare atom ca un magnet bar mic. Când magnet permanent este demagnetizat (fie prin încălzirea la o temperatură ridicată, fie printr-un câmp magnetic extern), fiecare moment atomic este orientat aleatoriu (vezi figura de mai jos) și nu se observă regularitate.

Când este magnetizat într-un câmp magnetic puternic, toate momentele atomice sunt orientate în direcția câmpului și, parcă, se interconectează între ele (vezi figura de mai jos). Această cuplare face posibilă menținerea câmpului unui magnet permanent atunci când câmpul extern este îndepărtat și, de asemenea, să reziste la demagnetizare atunci când direcția acestuia se schimbă. Măsura forței de coeziune a momentelor atomice este mărimea forței coercitive a magnetului. Mai multe despre asta mai târziu.

Într-o expunere mai profundă a mecanismului de magnetizare, acestea nu operează cu conceptele de momente atomice, ci folosesc conceptul de regiuni miniaturale (de ordinul a 0,001 cm) în interiorul magnetului, care au inițial o magnetizare constantă, dar sunt orientate aleatoriu. în absența unui câmp extern, astfel încât un cititor strict, dacă dorește, să poată atribui fizicul de mai sus, mecanismul nu este magnetului în ansamblu. și în domeniul său separat.

Inducție și magnetizare

Momentele atomice se adună și formează momentul magnetic al întregului magnet permanent, iar magnetizarea acestuia M indică mărimea acestui moment pe unitatea de volum. Inducția magnetică B arată că un magnet permanent este rezultatul unei forțe magnetice externe (intensitatea câmpului) H aplicată în timpul magnetizării primare, precum și al unei magnetizări interne M datorită orientării momentelor atomice (sau domeniului). Valoarea sa este, în general, dată de formula:

B = u 0 (H + M),

unde µ 0 este o constantă.

Într-un magnet inelar permanent și omogen, intensitatea câmpului H în interiorul acestuia (în absența unui câmp extern) este egală cu zero, deoarece, conform legii curentului total, integrala acestuia de-a lungul oricărui cerc în interiorul unui astfel de miez inelar. este egal cu:

H∙2πR = iw=0, de unde H=0.

Prin urmare, magnetizarea într-un magnet inel este:

Într-un magnet deschis, de exemplu, în același inelar, dar cu strat de aer cu lățimea l zaz într-un miez cu lungimea l ser, în absența unui câmp exterior și aceeași inducție B în interiorul miezului și în decalaj, conform legii curentului total, obținem:

H ser l ser + (1/ µ 0)Bl zas = iw=0.

Deoarece B \u003d µ 0 (H ser + M ser), atunci, înlocuind expresia sa în cea anterioară, obținem:

H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,

H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).

În golul de aer:

H zaz \u003d B / µ 0,

în plus, B este determinat de M serul dat și H serul găsit.

Curba de magnetizare

Pornind de la starea nemagnetizată, când H crește de la zero, datorită orientării tuturor momentelor atomice în direcția câmpului exterior, M și B cresc rapid, modificându-se de-a lungul secțiunii „a” a curbei principale de magnetizare (vezi figura de mai jos).

Când toate momentele atomice sunt aliniate, M ajunge la valoarea sa de saturație, iar o creștere suplimentară a B se datorează exclusiv câmpului aplicat (secțiunea b a curbei principale din figura de mai jos). Când câmpul extern scade la zero, inducția B scade nu de-a lungul drumului inițial, ci de-a lungul secțiunii „c” datorită cuplării momentelor atomice, care tinde să le mențină în aceeași direcție. Curba de magnetizare începe să descrie așa-numita buclă de histerezis. Când H (câmpul extern) se apropie de zero, atunci inducția se apropie de o valoare reziduală determinată doar de momentele atomice:

B r = μ 0 (0 + M r).

După schimbarea direcției lui H, H și M acționează în direcții opuse, iar B scade (secțiunea curbei „d” din Fig.). Valoarea câmpului la care B scade la zero se numește forța coercitivă a magnetului B H C . Când mărimea câmpului aplicat este suficient de mare pentru a rupe coeziunea momentelor atomice, acestea se orientează în noua direcție a câmpului, iar direcția lui M este inversată. Valoarea câmpului la care se întâmplă acest lucru se numește forța coercitivă internă a magnetului permanent M H C . Deci, există două forțe coercitive diferite, dar legate, asociate cu un magnet permanent.

Figura de mai jos prezintă principalele curbe de demagnetizare diverse materiale pentru magneți permanenți.

Din aceasta se poate observa că magneții NdFeB sunt cei care au cea mai mare inducție reziduală Br și forță coercitivă (atât totală, cât și internă, adică determinată fără a ține cont de puterea H, doar din magnetizarea M).

Curenți de suprafață (amperi).

Câmpurile magnetice ale magneților permanenți pot fi considerate ca fiind câmpurile unora dintre curenții asociați acestora, care curg de-a lungul suprafețelor lor. Acești curenți se numesc curenți de amperi. În sensul obișnuit al cuvântului, nu există curenți în interiorul magneților permanenți. Totuși, comparând câmpurile magnetice ale magneților permanenți și câmpurile curenților din bobine, fizicianul francez Ampère a sugerat că magnetizarea unei substanțe poate fi explicată prin curgerea curenților microscopici care formează circuite închise microscopice. Și într-adevăr, la urma urmei, analogia dintre câmpul unui solenoid și un magnet cilindric lung este aproape completă: există un pol nord și sud al unui magnet permanent și aceiași poli pentru un solenoid și modelele liniilor de câmp ale acestora. câmpurile sunt, de asemenea, foarte asemănătoare (vezi figura de mai jos).

Există curenți în interiorul unui magnet?

Imaginați-vă că întregul volum al unui magnet permanent cu tijă (cu o formă arbitrară de secțiune transversală) este umplut cu curenți microscopici Amperi. O secțiune transversală a unui magnet cu astfel de curenți este prezentată în figura de mai jos.

Fiecare dintre ele are un moment magnetic. Cu aceeași orientare a acestora în direcția câmpului exterior, formează un moment magnetic rezultat care este diferit de zero. Determină existența unui câmp magnetic în absența aparentă a unei mișcări ordonate a sarcinilor, în absența curentului prin orice secțiune a magnetului. De asemenea, este ușor de înțeles că în interiorul acestuia sunt compensați curenții circuitelor adiacente (de contact). Numai curenții de pe suprafața corpului, care formează curentul de suprafață al magnetului permanent, se dovedesc a fi necompensați. Densitatea sa se dovedește a fi egală cu magnetizarea M.

Cum să scapi de contactele în mișcare

Problema creării unei mașini sincrone fără contact este cunoscută. Designul său tradițional cu excitație electromagnetică de la polii rotorului cu bobine implică furnizarea de curent către acestea prin contacte mobile - inele de contact cu perii. Dezavantajele unei astfel de soluții tehnice sunt binecunoscute: acestea sunt dificultățile de întreținere, fiabilitatea scăzută și pierderi mariîn mişcarea contactelor, mai ales dacă vorbim despre turbo- și hidro-generatoare puternice, în circuitele de excitare ale cărora se consumă o putere electrică considerabilă.

Dacă faci un astfel de generator cu magnet permanent, atunci problema contactului dispare imediat. Adevărat, există o problemă de fixare fiabilă a magneților pe un rotor rotativ. Aici poate fi utilă experiența acumulată în construcția de tractoare. A fost folosit mult timp un generator inductor cu magneți permanenți situat în canelurile rotorului, umplut cu un aliaj cu punct de topire scăzut.

Motor cu magnet permanent

În ultimele decenii, motoarele de curent continuu fără perii au devenit larg răspândite. O astfel de unitate este de fapt un motor electric și un comutator electronic al înfășurării armăturii sale, care acționează ca un colector. Motorul electric este un motor sincron cu magneți permanenți amplasați pe rotor, ca în Fig. deasupra, cu o înfăşurare de armătură fixă ​​pe stator. Circuitul comutatorului electronic este un invertor de tensiune DC (sau curent) al rețelei de alimentare.

Principalul avantaj al unui astfel de motor este lipsa contactului. Elementul său specific este un senzor de poziție a rotorului foto, inducție sau Hall care controlează funcționarea invertorului.

Termenul „câmp magnetic” înseamnă de obicei un anumit spațiu energetic în care se manifestă forțele de interacțiune magnetică. Acestea afectează:

substanțe individuale: ferimagneți (metale - în principal fontă, fier și aliaje ale acestora) și clasa lor de ferite, indiferent de stare;

sarcinile în mișcare ale energiei electrice.

Corpurile fizice care au un moment magnetic total de electroni sau alte particule sunt numite magneți permanenți. Interacțiunea lor este prezentată în imagine. linii electrice magnetice.

S-au format după ce a adus un magnet permanent pe reversul unei foi de carton cu un strat uniform de pilitură de fier. Imaginea prezintă un marcaj clar al polilor nord (N) și sud (S) cu direcția liniilor de forță în raport cu orientarea lor: ieșirea din polul nord și intrarea spre sud.

Cum se creează un câmp magnetic

Sursele câmpului magnetic sunt:

magneți permanenți;

taxe mobile;

câmp electric variabil în timp.

Fiecare copil de grădiniță este familiarizat cu acțiunea magneților permanenți. Până la urmă, a trebuit deja să sculpteze imagini-magneți pe frigider, luate din pachete cu tot felul de bunătăți.

Sarcinile electrice în mișcare au de obicei o energie de câmp magnetic mult mai mare decât. Este indicat și prin linii de forță. Să analizăm regulile de proiectare a acestora pentru un conductor rectiliniu cu curent I.

Linia de forță magnetică este trasată într-un plan perpendicular pe mișcarea curentului, astfel încât în ​​fiecare punct forța care acționează asupra polului nord al acului magnetic să fie direcționată tangențial la această linie. Acest lucru creează cercuri concentrice în jurul sarcinii în mișcare.

Direcția acestor forțe este determinată de binecunoscuta regulă a unui șurub sau a unui braț cu înfășurare cu filet pe dreapta.

regula gimlet

Este necesar să poziționați brațul coaxial cu vectorul curent și să rotiți mânerul astfel încât mișcarea de translație a brațului să coincidă cu direcția sa. Apoi, orientarea liniilor magnetice de forță va fi afișată prin rotirea mânerului.

În conductorul inel, mișcarea de rotație a mânerului coincide cu direcția curentului, iar mișcarea de translație indică orientarea inducției.

Liniile de câmp magnetic ies întotdeauna de la polul nord și intră în sud. Ele continuă în interiorul magnetului și nu sunt niciodată deschise.

Reguli pentru interacțiunea câmpurilor magnetice

Câmpurile magnetice din diferite surse se adaugă între ele, formând câmpul rezultat.

În acest caz, magneții cu poli opuși (N - S) sunt atrași unul de celălalt, iar cu aceiași poli (N - N, S - S) sunt respinși. Forțele de interacțiune dintre poli depind de distanța dintre ei. Cu cât polii sunt deplasați mai aproape, cu atât forța generată este mai mare.

Principalele caracteristici ale câmpului magnetic

Acestea includ:

vector de inducție magnetică (B);

flux magnetic (F);

legătura de flux (Ψ).

Intensitatea sau forța impactului câmpului este estimată prin valoare vector de inducție magnetică. Este determinată de valoarea forței „F” creată de curentul care trece „I” printr-un conductor de lungime „l”. B \u003d F / (I ∙ l)

Unitatea de măsură a inducției magnetice în sistemul SI este Tesla (în memoria fizicianului de știință care a studiat aceste fenomene și le-a descris folosind metode matematice). În literatura tehnică rusă, este desemnat „Tl”, iar în documentația internațională este adoptat simbolul „T”.

1 T este inducția unui astfel de flux magnetic uniform, care acționează cu o forță de 1 newton pe fiecare metru de lungime a unui conductor drept perpendicular pe direcția câmpului, atunci când prin acest conductor trece un curent de 1 amper.

1Tl=1∙N/(A∙m)

Direcția vectorului B este determinată de regula mana stanga.

Dacă plasați palma mâinii stângi într-un câmp magnetic, astfel încât liniile de forță de la polul nord să intre în palmă într-un unghi drept și plasați patru degete în direcția curentului în conductor, atunci degetul mare proeminent va indicați direcția forței asupra acestui conductor.

În cazul în care conductorul cu curent electric nu este situat în unghi drept față de liniile câmpului magnetic, atunci forța care acționează asupra acestuia va fi proporțională cu mărimea curentului care curge și cu partea componentă a proiecției lungimii conductorului. cu curent pe un plan situat pe direcţie perpendiculară.

Forța care acționează asupra curentului electric nu depinde de materialele din care este realizat conductorul și de aria secțiunii sale transversale. Chiar dacă acest conductor nu există deloc, iar sarcinile în mișcare încep să se miște într-un alt mediu între polii magnetici, atunci această forță nu se va schimba în niciun fel.

Dacă în interiorul câmpului magnetic în toate punctele vectorul B are aceeași direcție și mărime, atunci un astfel de câmp este considerat uniform.

Orice mediu care are , afectează valoarea vectorului de inducție B .

Flux magnetic (F)

Dacă luăm în considerare trecerea inducției magnetice printr-o anumită zonă S, atunci inducția limitată de limitele sale se va numi flux magnetic.

Când aria este înclinată la un anumit unghi α față de direcția inducției magnetice, atunci fluxul magnetic scade cu valoarea cosinusului unghiului de înclinare al zonei. Valoarea sa maximă este creată atunci când aria este perpendiculară pe inducția sa penetrantă. Ф=В·S

Unitatea de măsură pentru fluxul magnetic este 1 weber, care este determinată de trecerea inducției de 1 tesla printr-o zonă de 1 metru pătrat.

Legătura de flux

Acest termen este folosit pentru a obține cantitatea totală de flux magnetic creat dintr-un anumit număr de conductori purtători de curent situati între polii unui magnet.

Pentru cazul în care același curent I trece prin înfășurarea bobinei cu numărul de spire n, atunci fluxul magnetic total (legat) din toate spirele se numește flux linkage Ψ.

Ψ=n F . Unitatea de legătură a fluxului este 1 weber.

Cum se formează un câmp magnetic dintr-o electricitate alternativă

Câmpul electromagnetic care interacționează cu sarcini electrice și corpuri cu momente magnetice este o combinație a două câmpuri:

electric;

magnetic.

Ele sunt interdependente, reprezintă o combinație între ele, iar atunci când una se schimbă în timp, apar anumite abateri în cealaltă. De exemplu, atunci când se creează un câmp electric sinusoidal alternativ într-un generator trifazat, același câmp magnetic se formează simultan cu caracteristicile armonicilor alternative similare.

Proprietățile magnetice ale substanțelor

În legătură cu interacțiunea cu un câmp magnetic extern, substanțele sunt împărțite în:

antiferomagneți cu momente magnetice echilibrate, datorită cărora se creează un grad foarte mic de magnetizare a corpului;

diamagneti cu proprietatea de a magnetiza campul intern impotriva actiunii celui extern. Când nu există câmp extern, atunci nu prezintă proprietăți magnetice;

paramagneți cu proprietăți de magnetizare a câmpului intern în direcția câmpului exterior, care au un grad mic;

feromagneți, care au proprietăți magnetice fără un câmp extern aplicat la temperaturi sub valoarea punctului Curie;

ferimagneți cu momente magnetice care sunt dezechilibrate ca mărime și direcție.

Toate aceste proprietăți ale substanțelor au fost găsite aplicație diversăîn tehnologia modernă.

Circuite magnetice

Toate transformatoarele, inductanțe, mașini electriceși multe alte dispozitive.

De exemplu, într-un electromagnet de lucru, fluxul magnetic trece printr-un circuit magnetic format din oțeluri feromagnetice și aer cu proprietăți neferomagnetice pronunțate. Combinația acestor elemente formează circuitul magnetic.

Majoritate aparate electriceîn proiectarea lor au circuite magnetice. Citiți mai multe despre asta în acest articol -