Mikä on magneettikenttä. Magneettikenttä ja sen ominaisuudet - luento

Kentän alkuperän ja sen ominaisuuksien ymmärtäminen edellyttää monien luonnonilmiöiden ymmärtämistä. Yksinkertaisesti sanottuna tämä ilmiö on magneettien luoma erityinen aineen muoto. Lisäksi magneettikentän lähteitä voivat olla releet, virtageneraattorit, sähkömoottorit jne.

Hieman historiaa

Ennen kuin mennään syvälle historiaan, kannattaa tietää magneettikentän määritelmä: MF on voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin sähkövarauksiin ja kappaleisiin. Mitä tulee magnetismin ilmiöön, se juontaa juurensa syvään menneisyyteen, Vähä-Aasian sivilisaatioiden kukoistusaikaan. Heidän alueeltaan, Magnesiassa, löydettiin kiviä, jotka vetivät puoleensa toisiaan. Ne on nimetty alkuperäalueen mukaan.

On ehdottomasti vaikea sanoa, kuka keksi magneettikentän käsitteen.. Kuitenkin 1800-luvun alussa H. Oersted suoritti kokeen ja havaitsi, että jos magneettinen neula asetetaan johtimen lähelle ja virta kulkee sen läpi, nuoli alkaa poiketa. Jos otetaan kehys, jossa on virta, ulkoinen kenttä vaikuttaa sen kenttään.

Nykyaikaisilla vaihtoehdoilla eri tuotteiden valmistuksessa käytettävät magneetit voivat vaikuttaa elektronisten sydämentahdistimien ja muiden kardiologian laitteiden toimintaan.

Tavalliset rauta- ja ferriittimagneetit eivät aiheuta ongelmia, koska niille on ominaista pieni voima. Kuitenkin suhteellisen äskettäin on ilmestynyt vahvempia magneetteja - neodyymin, boorin ja raudan seoksia. Ne ovat kirkkaan hopeaa ja niiden kenttä on erittäin vahva. Niitä käytetään seuraavilla teollisuudenaloilla:

• Ompelu.
• Ruoka.
• Työstökone.
• Avaruus jne.

Käsitteen määritelmä ja graafinen näyttö

Magneeteilla, jotka esitetään hevosenkengän muodossa, on kaksi päätä - kaksi napaa. Näissä paikoissa ilmenevät selkeimmät houkuttelevat ominaisuudet. Jos magneetti ripustetaan nauhaan, toinen pää osoittaa aina pohjoiseen. Kompassi perustuu tähän periaatteeseen.

Magneettiset navat voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa: kuten ne hylkivät, toisin kuin ne vetävät puoleensa. Näiden magneettien ympärille syntyy vastaava kenttä, joka on samanlainen kuin sähkökenttä. On syytä mainita, että magneettikenttää on mahdotonta määrittää ihmisen aisteilla.

Magneettikenttä ja sen ominaisuudet esitetään usein kaavioina induktioviivojen avulla. Termi tarkoittaa, että on linjoja, joiden tangentit konvergoivat magneettisen induktiovektorin kanssa. Tämä parametri koostuu MP:n ominaisuuksista ja toimii sen tehon ja suunnan määräävänä tekijänä.

Jos kenttä on superintensiivinen, linjoja on paljon enemmän.

Magneettikentän käsite kuvan muodossa:

Sähkövirralla suorissa johtimissa on samankeskisen ympyrän muodossa olevat linjat. Niiden keskiosa sijoitetaan johtimen keskiviivalle. Magneettiset linjat on suunnattu gimlet-säännön mukaan: leikkuuelementti ruuvataan sisään siten, että se osoittaa virtaa kohti ja kahva osoittaa linjojen suuntaan.

Yhden lähteen luomalla kentällä voi olla erilainen teho eri ympäristöissä. Kaikki väliaineen magneettisten parametrien ja tarkemmin sanottuna absoluuttisen magneettisen permeabiliteetin ansiosta, joka mitataan Henrynä metriä kohti (g / m). Muita kenttäparametreja ovat magneettivakio - tyhjiön kokonaisläpäisevyys ja suhteellinen vakio.

Läpäisevyys, jännitys ja induktio

Läpäisevyys on mittaton arvo. Väliaineita, joiden permeabiliteetti on pienempi kuin yksi, kutsutaan diamagneettisiksi. Niissä kenttä ei ole tehokkaampi kuin tyhjiössä. Näitä alkuaineita ovat vesi, suola, vismutti, vety. Aineita, joiden permeabiliteetti on suurempi kuin yksikkö, kutsutaan paramagneettisiksi. Nämä sisältävät:

• ilmaa.
• Litium.
• Magnesium.
• Natrium.

Diamagneettien ja paramagneettien magneettisen permeabiliteettiindeksi ei riipu sellaisesta tekijästä kuin ulkoisen kentän jännite. Yksinkertaisesti sanottuna tämä arvo on vakio tietyssä ympäristössä.

Ferromagneetit luokitellaan erilliseen ryhmään. Niiden magneettinen permeabiliteetti voi olla useita tuhansia. Tällaiset aineet pystyvät aktiivisesti magnetoimaan ja lisäämään kenttää. Ferromagneetteja käytetään laajalti sähkötekniikassa.

Asiantuntijat kuvaavat ulkoisen kentän voimakkuuden ja ferromagneettien magneettisen induktion välistä suhdetta magnetointikäyrällä eli kaavioilla. Kun käyrän käyrä taipuu, induktion kasvunopeus pienenee. Taivutuksen jälkeen, kun tietty indikaattori saavutetaan, kylläisyys ilmestyy ja käyrä nousee hieman lähestyen suoran viivan arvoja. Tässä paikassa induktio on lisääntynyt, mutta melko vähän. Yhteenvetona voidaan sanoa, että jännityksen ja induktion suhteen kuvaaja on muuttuva subjekti ja että elementin läpäisevyys riippuu ulkoisesta kentästä.

Kentän voimakkuus

Toinen tärkeä MF:n ominaisuus on intensiteetti, jota käytetään yhdessä induktiovektorin kanssa. Tämä määritelmä on vektoriparametri. Se määrittää ulkoisen kentän voimakkuuden. Ferromagneettien voimakkaat kentät voidaan selittää pienten elementtien läsnäololla niissä, jotka näyttävät olevan pieniä magneetteja.

Jos ferromagneettisella komponentilla ei ole magneettikenttää, sillä ei ehkä ole magneettisia ominaisuuksia, koska domeenien kentät ovat eri suuntautuneita. Ominaisuudet huomioon ottaen on mahdollista sijoittaa ferromagneetti ulkoiseen MF:ään, esimerkiksi käämiin, jossa on virta, jolloin domeenit muuttavat sijaintiaan kentän suunnassa. Mutta jos ulkoinen MF on liian heikko, vain pieni määrä sen lähellä olevia verkkotunnuksia kääntyy.

Ulkokentän voimakkuuden kasvaessa yhä useammat alueet alkavat kääntyä sen suuntaan. Heti kun kaikki alueet pyörivät, ilmestyy uusi määritelmä - magneettinen kylläisyys.

kentän muutoksia

Magnetointikäyrä ei konvergoi demagnetointikäyrän kanssa sillä hetkellä, kun virta kasvaa kyllästymiseensä ferromagneetilla varustetussa kelassa. Toinen tapahtuu nollajännitteellä, eli magneettinen induktio sisältää muita indikaattoreita, joita kutsutaan jäännösinduktioksi. Jos induktio on jäljessä magnetointivoimasta, sitä kutsutaan hystereesiksi.

Kelan ferromagneettisydämen absoluuttisen demagnetisoinnin saavuttamiseksi on tarpeen antaa virta vastakkaiseen suuntaan, jolloin syntyy haluttu jännitys.

Erilaiset ferromagneettiset elementit tarvitsevat eri pituuksia. Mitä suurempi tällainen segmentti, sitä enemmän energiaa tarvitaan demagnetointiin. Kun komponentti on täysin demagnetoitu, se saavuttaa tilan, jota kutsutaan pakkovoimaksi.

Jos jatkamme käämin virran lisäämistä, niin induktio saavuttaa kerralla kyllästystilan, mutta linjojen eri sijainnilla. Kun demagnetoidaan toiseen suuntaan, jäännösinduktio tulee näkyviin. Tästä voi olla hyötyä kestomagneetin tuotannossa. Koneenrakennuksessa käytetään osia, joilla on hyvä uudelleenmagnetoitumiskyky.

Lenzin säännöt, vasen ja oikea käsi

Vasemman käden lain mukaan voit helposti selvittää virran suunnan. Joten kättä asetettaessa, kun kämmenelle päästään magneettisia viivoja ja 4 sormea ​​osoittavat johtimessa olevan virran suuntaan, peukalo näyttää voiman suunnan. Tällainen voima suunnataan kohtisuoraan virtaan ja induktiovektoriin nähden.

MP:ssä liikkuvaa johdinta kutsutaan sähkömoottorin prototyypiksi, kun sähkö muunnetaan mekaaniseksi energiaksi. Johtimen liikkuessa MP:ssä sen sisällä syntyy sähkömotorinen voima, jolla on induktioon, käytettyyn pituuteen ja liikenopeuteen verrannollisia indikaattoreita. Tätä suhdetta kutsutaan sähkömagneettiseksi induktioksi.

EMF:n suunnan määrittämiseen käytetään oikean käden sääntöä: se on myös sijoitettu siten, että viivat tunkeutuvat kämmenelle, samalla kun sormet osoittavat, mihin indusoitu EMF on suunnattu, ja peukalo ohjaa johtimen liikkumaan. MP:ssä mekaanisen voiman vaikutuksesta liikkuvaa johdinta pidetään sähkögeneraattorin yksinkertaistettuna versiona, jossa mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi.

Kun magneetti työnnetään kelaan, piirissä oleva magneettivuo kasvaa ja indusoidun virran aiheuttama MF suuntautuu magneettivuon kasvua vastaan. Suunnan määrittämiseksi sinun on katsottava magneettia pohjoisesta kentästä.

Jos johdin pystyy luomaan virtojen koheesion, kun sähkö kulkee sen läpi, sitä kutsutaan johtimen induktiiviseksi. Tämä ominaisuus viittaa tärkeimpiin, kun sähköpiirejä mainitaan.

Maan kenttä

Maaplaneetta itsessään on yksi iso magneetti. Sitä ympäröi pallo, jota hallitsevat magneettiset voimat. Suuri osa tieteellisistä tutkijoista väittää, että Maan magneettikenttä syntyi ytimen takia. Siinä on nestemäinen kuori ja kiinteä sisäinen koostumus. Koska planeetta pyörii, nestemäiseen osaan ilmaantuu loputtomia virtoja, ja sähkövarausten liike muodostaa planeetan ympärille kentän, joka toimii suojaavana esteenä haitallisilta kosmisilta hiukkasilta, esimerkiksi aurinkotuulen vaikutuksilta. Kenttä muuttaa hiukkasten suuntaa lähettäen ne viivoja pitkin.

Maata kutsutaan magneettiseksi dipoliksi. Etelänapa sijaitsee maantieteellisellä pohjoisella ja pohjoinen MP, päinvastoin, eteläisellä maantieteellisellä alueella. Todellisuudessa pylväät eivät ole samat kuin vain sijainniltaan. Tosiasia on, että magneettinen akseli kallistuu planeetan pyörimisakseliin nähden 11,6 astetta. Näin pienestä erosta johtuen kompassin käyttö tulee mahdolliseksi. Laitteen nuoli osoittaa tarkalleen eteläiseen magneettiseen napaan ja hieman vääristyneenä - pohjoiseen maantieteelliseen. Jos kompassi olisi ollut olemassa 730 000 vuotta sitten, se osoittaisi sekä magneettista että normaalia pohjoisnapaa.

Viime vuosisadalla useat tutkijat ovat esittäneet useita oletuksia Maan magneettikentästä. Yhden niistä mukaan kenttä ilmestyy planeetan pyörimisen seurauksena akselinsa ympäri.

Se perustuu omituiseen Barnet-Einstein-ilmiöön, joka piilee siinä, että kun mikä tahansa keho pyörii, syntyy magneettikenttä. Tämän vaikutuksen atomeilla on oma magneettinen momenttinsa, kun ne pyörivät oman akselinsa ympäri. Näin Maan magneettikenttä ilmenee. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan kestänyt kokeellisia testejä. Kävi ilmi, että sellaisella ei-triviaalilla tavalla saatu magneettikenttä on useita miljoonia kertoja heikompi kuin todellinen.

Toinen hypoteesi perustuu magneettikentän esiintymiseen, joka johtuu varautuneiden hiukkasten (elektronien) ympyräliikkeestä planeetan pinnalla. Hän oli myös epäpätevä. Elektronien liike voi aiheuttaa erittäin heikon kentän ilmaantumisen, ja tämä hypoteesi ei myöskään selitä Maan magneettikentän kääntymistä. Tiedetään, että pohjoinen magneettinapa ei ole sama kuin pohjoisen maantieteellinen napa.

Aurinkotuuli ja vaippavirrat

Maan ja muiden aurinkokunnan planeettojen magneettikentän muodostumismekanismia ei täysin ymmärretä, ja se on toistaiseksi tutkijoiden mysteeri. Eräs ehdotettu hypoteesi tekee kuitenkin melko hyvää työtä todellisen kentän induktion inversion ja suuruuden selittämisessä. Se perustuu Maan sisäisten virtojen ja aurinkotuulen toimintaan.

Maan sisäiset virrat virtaavat vaipassa, joka koostuu erittäin hyvän johtavuuden omaavista aineista. Ydin on nykyinen lähde. Energia siirtyy ytimestä maan pinnalle konvektiolla. Siten vaipassa tapahtuu jatkuvaa aineen liikettä, joka muodostaa magneettikentän hyvin tunnetun varautuneiden hiukkasten liikelain mukaan. Jos yhdistämme sen ulkonäön vain sisäisiin virtoihin, käy ilmi, että kaikilla planeetoilla, joiden pyörimissuunta on sama kuin Maan pyörimissuunta, täytyy olla identtinen magneettikenttä. Se ei kuitenkaan ole. Jupiterin pohjoinen maantieteellinen napa osuu yhteen pohjoisen magneetin kanssa.

Maan magneettikentän muodostumiseen eivät liity ainoastaan ​​sisäiset virrat. On jo pitkään tiedetty, että se reagoi aurinkotuulen, korkeaenergiaisten hiukkasten virtaan, joka tulee Auringosta sen pinnalla tapahtuvien reaktioiden seurauksena.

Aurinkotuuli on luonteeltaan sähkövirtaa (varautuneiden hiukkasten liikettä). Maan pyörimisen mukana se luo pyöreän virran, joka johtaa Maan magneettikentän ilmestymiseen.

Aivan kuten levossa oleva sähkövaraus vaikuttaa toiseen varaukseen sähkökentän kautta, sähkövirta vaikuttaa toiseen virtaan magneettikenttä. Magneettikentän vaikutus kestomagneetteihin rajoittuu sen vaikutukseen varauksiin, jotka liikkuvat aineen atomeissa ja muodostavat mikroskooppisia pyöreitä virtoja.

Oppi sähkömagnetismi perustuu kahteen oletukseen:

• magneettikenttä vaikuttaa liikkuviin varauksiin ja virtoihin;
• magneettikenttä syntyy virtojen ja liikkuvien varausten ympärille.

Magneettien vuorovaikutus

Kestomagneetti(tai magneettinen neula) on suunnattu pitkin maan magneettista meridiaania. Pohjoiseen osoittavaa päätä kutsutaan Pohjoisnapa(N) ja vastakkainen pää on etelänapa(S). Lähestyessämme kahta magneettia toisiaan vasten huomaamme, että niiden samankaltaiset navat hylkivät ja vastakkaiset vetävät puoleensa ( riisi. yksi ).

Jos erottelemme navat leikkaamalla kestomagneetin kahteen osaan, huomaamme, että jokaisella niistä on myös kaksi napaa, eli tulee olemaan kestomagneetti ( riisi. 2 ). Molemmat navat - pohjoinen ja etelä - ovat erottamattomia toisistaan, tasa-arvoisia.

Maan tai kestomagneettien luoma magneettikenttä kuvataan sähkökentän tavoin magneettisilla voimalinjoilla. Minkä tahansa magneetin magneettikenttäviivoista saa kuvan asettamalla sen päälle paperiarkki, jolle kaadetaan tasaisena kerroksena rautaviilaa. Joutuessaan magneettikenttään sahanpuru magnetoituu - jokaisella niistä on pohjois- ja etelänapa. Vastakkaiset navat pyrkivät lähestymään toisiaan, mutta sahanpurun kitka paperille estää tämän. Jos naputtelet paperia sormella, kitka vähenee ja viilat vetäytyvät toisiinsa muodostaen ketjuja, jotka edustavat magneettikentän viivoja.

Käytössä riisi. 3 näyttää sahanpurun suoran magneetin sijainnin kentässä ja pieniä magneettisia nuolia, jotka osoittavat magneettikenttälinjojen suunnan. Tätä suuntaa varten otetaan magneettineulan pohjoisnavan suunta.

Oerstedin kokemus. Magneettikentän virta

XIX vuosisadan alussa. tanskalainen tiedemies Oersted teki tärkeän löydön löytämällä sähkövirran vaikutus kestomagneetteihin . Hän asetti pitkän langan magneettineulan lähelle. Kun virta kuljetettiin johdon läpi, nuoli kääntyi yrittäen olla kohtisuorassa siihen nähden ( riisi. neljä ). Tämä voidaan selittää magneettikentän esiintymisellä johtimen ympärillä.

Virralla suoran johtimen luoman kentän magneettiset voimalinjat ovat samankeskisiä ympyröitä, jotka sijaitsevat sitä vastaan ​​kohtisuorassa tasossa ja joiden keskipisteet ovat kohdassa, jonka läpi virta kulkee ( riisi. 5 ). Viivojen suunta määräytyy oikeanpuoleisella ruuvisäännöllä:

Jos ruuvia kierretään kenttälinjojen suuntaan, se liikkuu johtimessa olevan virran suuntaan .

Magneettikentän ominaisvoima on magneettinen induktiovektori B . Jokaisessa pisteessä se on suunnattu tangentiaalisesti kenttäviivaan. Sähkökenttäviivat alkavat positiivisista varauksista ja päättyvät negatiivisiin, ja tässä kentässä varaukseen vaikuttava voima kohdistuu tangentiaalisesti viivaan sen jokaisessa pisteessä. Toisin kuin sähkökenttä, magneettikentän linjat ovat suljettuja, mikä johtuu "magneettisten varausten" puuttumisesta luonnosta.

Virran magneettikenttä ei pohjimmiltaan eroa kestomagneetin luomasta kentästä. Tässä mielessä litteän magneetin analogi on pitkä solenoidi - lankakela, jonka pituus on paljon suurempi kuin sen halkaisija. Hänen luomansa magneettikentän linjojen kaavio, joka on kuvattu riisi. 6 , samanlainen kuin litteälle magneetille ( riisi. 3 ). Ympyrät osoittavat solenoidin käämityksen muodostavat johtimen osat. Havaitsijalta johdon läpi kulkevat virrat on merkitty risteillä ja vastakkaiseen suuntaan - tarkkailijaa kohti - pisteillä. Samat nimitykset hyväksytään magneettikentän viivoille, kun ne ovat kohtisuorassa piirustuksen tasoon nähden ( riisi. 7 a, b).

Solenoidin käämin virran suunta ja sen sisällä olevien magneettikenttälinjojen suunta liittyvät myös oikeanpuoleisella ruuvisäännöllä, joka on tässä tapauksessa muotoiltu seuraavasti:

Jos katsot solenoidin akselia, myötäpäivään virtaava virta luo siihen magneettikentän, jonka suunta on sama kuin oikean ruuvin liikesuunta ( riisi. kahdeksan )

Tämän säännön perusteella on helppo selvittää, että kohdassa näkyvä solenoidi riisi. 6 , sen oikea pää on pohjoisnapa ja sen vasen pää on etelänapa.

Magneettikenttä solenoidin sisällä on homogeeninen - magneettisen induktiovektorin arvo on siellä vakio (B = const). Tässä suhteessa solenoidi on samanlainen kuin litteä kondensaattori, jonka sisään syntyy tasainen sähkökenttä.

Voima, joka vaikuttaa magneettikentässä virran omaavaan johtimeen

Kokeellisesti todettiin, että voima vaikuttaa virtaa kuljettavaan johtimeen magneettikentässä. Tasaisessa kentässä suoraviivainen johdin, jonka pituus on l, jonka läpi virta I kulkee ja joka sijaitsee kohtisuorassa kenttävektoriin B nähden, kokee voiman: F = I l B .

Voiman suunta määräytyy vasemman käden sääntö:

Jos vasemman käden neljä ojennettua sormea ​​asetetaan johtimessa olevan virran suuntaan ja kämmen on kohtisuorassa vektoriin B nähden, sisään vedetty peukalo osoittaa johtimeen vaikuttavan voiman suunnan (riisi. 9 ).

On huomattava, että magneettikentässä olevaan johtimeen vaikuttava voima ei kohdistu tangentiaalisesti sen voimalinjoihin, kuten sähköinen voima, vaan kohtisuoraan niitä vastaan. Magneettinen voima ei vaikuta voimalinjoja pitkin sijaitsevaan johtimeen.

Yhtälö F = IlB mahdollistaa magneettikentän induktion kvantitatiivisen ominaisuuden.

Asenne ei riipu johtimen ominaisuuksista ja luonnehtii itse magneettikenttää.

Magneettisen induktiovektorin B moduuli on numeerisesti yhtä suuri kuin voima, joka vaikuttaa siihen kohtisuoraan yksikköpituiseen johtimeen, jonka läpi kulkee yhden ampeerin virta.

SI-järjestelmässä magneettikentän induktion yksikkö on tesla (T):

Magneettikenttä. Taulukot, kaaviot, kaavat

(Magnettien vuorovaikutus, Oersted-koe, magneettinen induktiovektori, vektorin suunta, superpositioperiaate. Magneettikenttien graafinen esitys, magneettiset induktioviivat. Magneettivuo, kentän energiaominaisuus. Magneettivoimat, Ampeerivoima, Lorentz-voima. Varautuneiden hiukkasten liike magneettikentässä. Aineen magneettiset ominaisuudet, Ampèren hypoteesi)

Magneettikenttä- tämä on materiaalinen väliaine, jonka kautta tapahtuu johtimien vuorovaikutus virran tai liikkuvien varausten kanssa.

Magneettikentän ominaisuudet:

Magneettikentän ominaisuudet:

Magneettikentän tutkimiseen käytetään testipiiriä virralla. Se on pieni, ja siinä oleva virta on paljon pienempi kuin magneettikentän luovassa johtimessa oleva virta. Magneettikentän puolelta tulevan virtapiirin vastakkaisilla puolilla vaikuttavat voimat, jotka ovat suuruudeltaan samansuuruisia, mutta suunnattu vastakkaisiin suuntiin, koska voiman suunta riippuu virran suunnasta. Näiden voimien kohdistamispisteet eivät ole yhdellä suoralla. Tällaisia ​​voimia kutsutaan pari voimaa. Voimaparin toiminnan seurauksena ääriviiva ei voi liikkua eteenpäin, se pyörii akselinsa ympäri. Pyörivä toiminta on ominaista vääntömomentti.

, missä l–voimaparin käsi(voimien kohdistamispisteiden välinen etäisyys).

Virran kasvaessa testipiirissä tai piirialueella voimaparin momentti kasvaa suhteessa. Virtaa kuljettavaan piiriin vaikuttavien voimien maksimimomenttien suhde piirin virran suuruuteen ja piirin pinta-alaan on vakioarvo tietylle kentän pisteelle. Sitä kutsutaan magneettinen induktio.

, missä
-magneettinen momentti piirit virralla.

mittayksikkö magneettinen induktio - Tesla [T].

Piirin magneettinen momentti- vektorisuure, jonka suunta riippuu piirin virran suunnasta ja määräytyy oikea ruuvisääntö: purista oikea kätesi nyrkkiin, osoita neljää sormea ​​piirin virran suuntaan, niin peukalo osoittaa magneettisen momenttivektorin suunnan. Magneettinen momenttivektori on aina kohtisuorassa ääriviivatasoon nähden.

Per magneettisen induktiovektorin suunta ota magneettikenttään suunnatun piirin magneettisen momentin vektorin suunta.

Magneettisen induktion linja- viiva, jonka tangentti kussakin pisteessä on sama kuin magneettisen induktiovektorin suunta. Magneettisen induktion viivat ovat aina suljettuja, eivät koskaan leikkaa. Suoran johtimen magneettisen induktion viivat virralla ne ovat ympyrän muotoisia, jotka sijaitsevat tasossa, joka on kohtisuorassa johtimeen nähden. Magneettisen induktion linjojen suunta määräytyy oikeanpuoleisen ruuvin säännön mukaan. Pyöreän virran magneettisen induktion linjat(käämi virralla) ovat myös ympyrän muotoisia. Jokainen kelaelementti on pitkä
voidaan ajatella suorana johtimena, joka luo oman magneettikentän. Magneettikentillä superpositioperiaate (riippumaton lisäys) täyttyy. Pyöreän virran magneettisen induktion kokonaisvektori määräytyy näiden kenttien lisäyksen tuloksena kelan keskellä oikeanpuoleisen ruuvin säännön mukaisesti.

Jos magneettisen induktiovektorin suuruus ja suunta ovat samat jokaisessa avaruuden pisteessä, niin magneettikenttä on ns. homogeeninen. Jos magneettisen induktiovektorin suuruus ja suunta kussakin pisteessä eivät muutu ajan kuluessa, niin tällaista kenttää kutsutaan ns. pysyvä.

Arvo magneettinen induktio missä tahansa kentän kohdassa on suoraan verrannollinen kentän luovan johtimen virranvoimakkuuteen, on kääntäen verrannollinen etäisyyteen johtimesta tiettyyn kentän pisteeseen, riippuu väliaineen ominaisuuksista ja kentän muodosta. kapellimestari, joka luo kentän.

, missä
ON 2; H/m on tyhjiön magneettivakio,

-väliaineen suhteellinen magneettinen permeabiliteetti,

-väliaineen absoluuttinen magneettinen permeabiliteetti.

Magneettisen permeabiliteetin suuruudesta riippuen kaikki aineet jaetaan kolmeen luokkaan:

Väliaineen absoluuttisen permeabiliteetin kasvaessa myös magneettinen induktio kentän tietyssä pisteessä kasvaa. Magneettisen induktion suhde väliaineen absoluuttiseen magneettiseen permeabiliteettiin on vakioarvo polyn tietylle pisteelle, e on ns. jännitystä.

.

Jännitteen ja magneettisen induktion vektorit ovat suunnassa yhtenevät. Magneettikentän voimakkuus ei riipu väliaineen ominaisuuksista.

Vahvistimen teho- voima, jolla magneettikenttä vaikuttaa johtimeen, jolla on virta.

Missä l- johtimen pituus, - magneettisen induktion vektorin ja virran suunnan välinen kulma.

Ampeerivoiman suunta määräytyy vasemman käden sääntö: vasen käsi on sijoitettu siten, että magneettisen induktiovektorin komponentti, joka on kohtisuorassa johtimeen nähden, tulee kämmenelle, suuntaa neljä ojennettua sormea ​​virtaa pitkin, sitten 90 0 taivutettu peukalo osoittaa ampeerivoiman suunnan.

Ampeerivoiman toiminnan tulos on johtimen liike tiettyyn suuntaan.

E jos = 90 0 , niin F=max, jos = 0 0, sitten F = 0.

Lorentzin voima- magneettikentän voima liikkuvaan varaukseen.

, missä q on varaus, v on sen liikkeen nopeus, - jännitys- ja nopeusvektorien välinen kulma.

Lorentzin voima on aina kohtisuorassa magneettiseen induktio- ja nopeusvektoreihin nähden. Suunta määräytyy vasemman käden sääntö(sormet - positiivisen varauksen liikkeestä). Jos hiukkasen nopeuden suunta on kohtisuorassa tasaisen magneettikentän magneettisen induktion linjoihin nähden, hiukkanen liikkuu ympyrässä muuttamatta kineettistä energiaa.

Koska Lorentzin voiman suunta riippuu varauksen etumerkistä, sitä käytetään varausten erottamiseen.

magneettinen virtaus- arvo, joka on yhtä suuri kuin niiden magneettisen induktion juovien lukumäärä, jotka kulkevat minkä tahansa alueen läpi, joka on kohtisuorassa magneettisen induktion linjoihin nähden.

, missä - magneettisen induktion ja normaalin (pystysuorassa) välinen kulma alueeseen S nähden.

mittayksikkö– Weber [Wb].

Magneettivuon mittausmenetelmät:

Kohteen suunnan muuttaminen magneettikentässä (kulman muuttaminen)

Magneettikenttään sijoitetun ääriviivan alueen muutos

Magneettikentän luovan virran voimakkuuden muuttaminen

Ääriviivan etäisyyden muuttaminen magneettikentän lähteestä

Muutos väliaineen magneettisissa ominaisuuksissa.

F Araday tallensi sähkövirran piiriin, joka ei sisältänyt lähdettä, mutta joka sijaitsi toisen lähteen sisältävän piirin vieressä. Lisäksi ensiöpiirin virta syntyi seuraavissa tapauksissa: missä tahansa virran muutoksessa piirissä A, piirien suhteellisessa liikkeessä, kun rautatanko viedään piiriin A, kestomagneetin liikkuessa suhteessa piiri B. Vapaiden varausten (virran) suunnattu liike tapahtuu vain sähkökentässä. Tämä tarkoittaa, että muuttuva magneettikenttä synnyttää sähkökentän, joka saa johtimen vapaat varaukset liikkeelle. Tätä sähkökenttää kutsutaan aiheutettu tai pyörre.

Pyörresähkökentän ja sähköstaattisen sähkökentän erot:

Pyörrekentän lähde on muuttuva magneettikenttä.

Pyörteen kentänvoimakkuuden viivat ovat suljettuja.

Tämän kentän tekemä työ varauksen siirtämiseksi suljettua piiriä pitkin ei ole yhtä suuri kuin nolla.

Pyörrekentän energiaominaisuus ei ole potentiaali, vaan EMF-induktio- arvo, joka vastaa ulkoisten voimien (ei-sähköstaattista alkuperää olevien voimien) työtä siirrettäessä varausyksikköä suljettua piiriä pitkin.

.Mitattu voltteina[AT].

Pyörresähkökenttä syntyy, kun magneettikenttä muuttuu, riippumatta siitä, onko johtava suljettu silmukka vai ei. Ääriviiva mahdollistaa vain pyörteen sähkökentän havaitsemisen.

Elektromagneettinen induktio- tämä on induktion EMF:n esiintyminen suljetussa piirissä, kun sen pinnan läpi kulkeva magneettivuo muuttuu.

Induktion EMF suljetussa piirissä tuottaa induktiivisen virran.

.

Induktiovirran suunta määrittää Lenzin sääntö: induktiovirralla on sellainen suunta, että sen luoma magneettikenttä vastustaa tämän virran synnyttäneen magneettivuon muutosta.

Faradayn laki sähkömagneettiselle induktiolle: Suljetun silmukan induktion EMF on suoraan verrannollinen silmukan rajoittaman pinnan läpi kulkevan magneettivuon muutosnopeuteen.

T okie foucault- pyörreinduktiovirrat, joita esiintyy muuttuvassa magneettikentässä olevissa suurissa johtimissa. Tällaisen johtimen resistanssi on pieni, koska sillä on suuri poikkileikkaus S, joten Foucault-virrat voivat olla suuria, minkä seurauksena johdin lämpenee.

itseinduktio- tämä on induktion EMF esiintyminen johtimessa, kun sen virranvoimakkuus muuttuu.

Virtaa kuljettava johdin luo magneettikentän. Magneettinen induktio riippuu virran voimakkuudesta, joten oma magneettivuo riippuu myös virran voimakkuudesta.

, jossa L on suhteellisuuskerroin, induktanssi.

mittayksikkö induktanssi - Henry [H].

Induktanssi johdin riippuu sen koosta, muodosta ja väliaineen magneettisesta läpäisevyydestä.

Induktanssi kasvaa johtimen pituuden myötä, kelan induktanssi on suurempi kuin samanpituisen suoran johtimen induktanssi, kelan (johtimen, jolla on suuri määrä kierroksia) induktanssi on suurempi kuin yhden kierroksen induktanssi , kelan induktanssi kasvaa, jos siihen työnnetään rautatanko.

Faradayn laki itseinduktiolle:
.

EMF-itseinduktio suoraan verrannollinen virran muutosnopeuteen.

EMF-itseinduktio muodostaa itseinduktiovirran, joka estää aina virran muutoksen piirissä, eli jos virta kasvaa, itseinduktiovirta suunnataan vastakkaiseen suuntaan, kun virta piirissä pienenee, itseinduktiovirta induktiovirta suunnataan samaan suuntaan. Mitä suurempi kelan induktanssi on, sitä enemmän siinä esiintyy itseinduktanssia EMF:ää.

Magneettikentän energia on yhtä suuri kuin työ, jonka virta tekee voittaakseen itseinduktion EMF:n aikana, kunnes virta kasvaa nollasta maksimiarvoon.

.

Sähkömagneettiset värähtelyt- nämä ovat säännöllisiä muutoksia varauksessa, virranvoimakkuudessa ja kaikissa sähkö- ja magneettikenttien ominaisuuksissa.

Sähköinen värähtelyjärjestelmä(värähtelypiiri) koostuu kondensaattorista ja kelasta.

Edellytykset tärinän esiintymiselle:

Järjestelmä on saatettava pois tasapainosta, jolloin kondensaattoriin johdetaan varaus. Varautuneen kondensaattorin sähkökentän energia:

.

Järjestelmän on palattava tasapainotilaan. Sähkökentän vaikutuksesta varaus siirtyy kondensaattorin levyltä toiselle, eli piirissä syntyy sähkövirta, joka virtaa kelan läpi. Kun induktorin virta kasvaa, syntyy itseinduktion EMF, itseinduktiovirta suunnataan vastakkaiseen suuntaan. Kun kelan virta pienenee, itseinduktiovirta suunnataan samaan suuntaan. Siten itseinduktiovirta pyrkii palauttamaan järjestelmän tasapainotilaan.

Piirin sähkövastuksen tulee olla pieni.

Ihanteellinen värähtelypiiri ei ole vastustusta. Siinä olevia värähtelyjä kutsutaan vapaa.

Jokaiselle sähköpiirille täyttyy Ohmin laki, jonka mukaan piirissä toimiva EMF on yhtä suuri kuin piirin kaikkien osien jännitteiden summa. Värähtelypiirissä ei ole virtalähdettä, mutta induktorissa syntyy itseinduktio-EMF, joka on yhtä suuri kuin kondensaattorin ylittävä jännite.

Johtopäätös: kondensaattorin varaus muuttuu harmonisen lain mukaan.

Kondensaattorin jännite:
.

Silmukkavirta:
.

Arvo
- virran voimakkuuden amplitudi.

Ero lataukseen
.

Vapaan värähtelyn jakso piirissä:

Kondensaattorin sähkökentän energia:

Kelan magneettikentän energia:

Sähkö- ja magneettikenttien energiat muuttuvat harmonisen lain mukaan, mutta niiden värähtelyjen vaiheet ovat erilaisia: kun sähkökentän energia on maksimi, magneettikentän energia on nolla.

Värähtelyjärjestelmän kokonaisenergia:
.

AT ihanteellinen ääriviiva kokonaisenergia ei muutu.

Värähtelyprosessissa sähkökentän energia muuttuu täysin magneettikentän energiaksi ja päinvastoin. Tämä tarkoittaa, että energia millä tahansa hetkellä on yhtä suuri kuin sähkökentän maksimienergia tai magneettikentän enimmäisenergia.

Todellinen värähtelevä piiri sisältää vastustusta. Siinä olevia värähtelyjä kutsutaan häipyminen.

Ohmin laki saa muodon:

Edellyttäen, että vaimennus on pieni (omavärähtelytaajuuden neliö on paljon suurempi kuin vaimennuskertoimen neliö), logaritminen vaimennus pienenee:

Voimakkaalla vaimennuksella (luonnollisen värähtelytaajuuden neliö on pienempi kuin värähtelykertoimen neliö):

Tämä yhtälö kuvaa prosessia, jossa kondensaattori puretaan vastuksen yli. Induktanssin puuttuessa värähtelyjä ei tapahdu. Tämän lain mukaan myös kondensaattorilevyjen jännite muuttuu.

kokonaisenergiaa todellisessa piirissä se pienenee, koska lämpöä vapautuu resistanssiin R kun virta kulkee.

siirtymäprosessi- prosessi, joka tapahtuu sähköpiireissä siirtymisen aikana toimintatilasta toiseen. Arvioitu aika ( ), jonka aikana transienttiprosessia kuvaava parametri muuttuu e kertaa.

varten piiri kondensaattorilla ja vastuksella:
.

Maxwellin teoria sähkömagneettisesta kentästä:

1 sijainti:

Mikä tahansa vaihtuva sähkökenttä synnyttää pyörremagneettikentän. Maxwell kutsui vaihtosähkökenttää siirtymävirraksi, koska se, kuten tavallinen virta, indusoi magneettikentän.

Siirtymävirran havaitsemiseksi otetaan huomioon virran kulku järjestelmän läpi, joka sisältää kondensaattorin, jossa on dielektrisyys.

Bias virrantiheys:
. Virran tiheys on suunnattu voimakkuuden muutoksen suuntaan.

Maxwellin ensimmäinen yhtälö:
- pyörteen magneettikenttä syntyy sekä johtavuusvirroista (liikkuvat sähkövaraukset) että syrjäytysvirroista (vaihtuva sähkökenttä E).

2 sijainti:

Mikä tahansa vaihtuva magneettikenttä synnyttää pyörteen sähkökentän - sähkömagneettisen induktion peruslaki.

Maxwellin toinen yhtälö:
- yhdistää minkä tahansa pinnan läpi kulkevan magneettivuon muutosnopeuden ja tässä tapauksessa syntyvän sähkökentän voimakkuuden vektorin kiertokulkuun.

Mikä tahansa johdin, jolla on virtaa, luo magneettikentän avaruuteen. Jos virta on vakio (ei muutu ajan myötä), siihen liittyvä magneettikenttä on myös vakio. Vaihtuva virta luo muuttuvan magneettikentän. Virtaa kuljettavan johtimen sisällä on sähkökenttä. Siksi muuttuva sähkökenttä luo muuttuvan magneettikentän.

Magneettikenttä on pyörre, koska magneettisen induktion linjat ovat aina suljettuja. Magneettikentän voimakkuuden H suuruus on verrannollinen sähkökentän voimakkuuden muutosnopeuteen . Magneettikenttävektorin suunta liittyy sähkökentän voimakkuuden muutokseen oikean ruuvin säännön mukaan: purista oikea käsi nyrkkiin, osoita peukalolla sähkökentän voimakkuuden muutoksen suuntaan, jolloin taivutetut 4 sormea ​​osoittavat magneettikentän voimakkuuden linjojen suunnan.

Mikä tahansa muuttuva magneettikenttä luo pyörteen sähkökentän, jonka voimakkuusviivat ovat suljettuja ja sijaitsevat tasossa, joka on kohtisuorassa magneettikentän voimakkuutta vastaan.

Pyörteen sähkökentän intensiteetin E suuruus riippuu magneettikentän muutosnopeudesta . Vektorin E suunta liittyy magneettikentän H muutoksen suuntaan vasemman ruuvin säännöllä: purista vasen käsi nyrkkiin, osoita peukalo magneettikentän muutoksen suuntaan, taivuta neljä sormea ​​osoittavat pyörteen sähkökentän linjojen suunnan.

Toisiinsa yhteydessä olevien pyörteiden sähkö- ja magneettikenttien joukko edustaa elektromagneettinen kenttä. Sähkömagneettinen kenttä ei jää alkupaikkaan, vaan etenee avaruudessa poikittaisen sähkömagneettisen aallon muodossa.

sähkömagneettinen aalto- tämä on toisiinsa liittyvien pyörteiden sähkö- ja magneettikenttien jakautuminen avaruudessa.

Edellytys sähkömagneettisen aallon esiintymiselle- varauksen liike kiihtyvyydellä.

Sähkömagneettisen aallon yhtälö:

- sähkömagneettisten värähtelyjen syklinen taajuus

t on aika värähtelyjen alkamisesta

l on etäisyys aallon lähteestä tiettyyn avaruuden pisteeseen

- aallon etenemisnopeus

Aika, joka kuluu aallon kulkemiseen lähteestä tiettyyn pisteeseen.

Sähkömagneettisen aallon vektorit E ja H ovat kohtisuorassa toisiinsa ja aallon etenemisnopeuteen nähden.

Sähkömagneettisten aaltojen lähde- johtimet, joiden läpi virtaavat nopeasti vaihtelevat virrat (makroemitterit) sekä viritetyt atomit ja molekyylit (mikroemitterit). Mitä korkeampi värähtelytaajuus, sitä paremmin sähkömagneettiset aallot säteilevät avaruudessa.

Sähkömagneettisten aaltojen ominaisuudet:

Kaikki sähkömagneettiset aallot poikittainen

Homogeenisessa väliaineessa sähkömagneettisia aaltoja etenee vakionopeudella, joka riippuu ympäristön ominaisuuksista:

- väliaineen suhteellinen permittiivisyys

on tyhjiön dielektrisyysvakio,
F/m, Cl2/nm2

- väliaineen suhteellinen magneettinen permeabiliteetti

- tyhjiön magneettivakio,
ON 2; H/m

Elektromagneettiset aallot heijastuu esteistä, imeytyy, hajallaan, taittuu, polarisoituu, taittuu, häiriintyy.

Volumetrinen energiatiheys sähkömagneettinen kenttä koostuu sähkö- ja magneettikenttien tilavuusenergiatiheydistä:

Aaltoenergiavuon tiheys - aallon intensiteetti:

-Umov-Poynting vektori.

Kaikki sähkömagneettiset aallot on järjestetty sarjaan taajuuksia tai aallonpituuksia (
). Tämä rivi on sähkömagneettisen aallon asteikko.

Matalataajuiset värähtelyt. 0 - 10 4 Hz. Hankittu generaattoreista. Ne eivät säteile hyvin.

radioaallot. 10 4 - 10 13 Hz. Säteilevät kiinteitä johtimia, joiden läpi kulkevat nopeat vaihtovirrat.

Infrapunasäteily- kaikkien kappaleiden lähettämät aallot yli 0 K lämpötiloissa atomin ja molekyylin sisäisistä prosesseista johtuen.

näkyvä valo- aallot, jotka vaikuttavat silmään aiheuttaen visuaalisen tunteen. 380-760 nm

Ultraviolettisäteily. 10-380 nm. Näkyvä valo ja UV syntyvät, kun elektronien liike atomin ulkokuorissa muuttuu.

röntgensäteilyä. 80-10-5 nm. Tapahtuu, kun elektronien liike atomin sisäkuorissa muuttuu.

Gammasäteily. Esiintyy atomiytimien hajoamisen aikana.

Magneettikenttä ja sen ominaisuudet

Luentosuunnitelma:

Magneettikenttä, sen ominaisuudet ja ominaisuudet.

Magneettikenttä- liikkuvia sähkövarauksia ympäröivän aineen olemassaolon muoto (virtajohtimet, kestomagneetit).

Tämä nimi johtuu siitä, että tanskalainen fyysikko Hans Oersted havaitsi vuonna 1820, että sillä on suuntaava vaikutus magneettiseen neulaan. Oerstedin koe: magneettineula asetettiin langan alle, jossa oli virtaa, pyörien neulan päällä. Kun virta kytkettiin päälle, se asennettiin kohtisuoraan johtoon nähden; kun virran suuntaa muutettiin, se kääntyi vastakkaiseen suuntaan.

Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet:

syntyvät liikkuvien sähkövarausten, virtajohtimien, kestomagneettien ja vaihtosähkökentän avulla;

vaikuttaa voimalla liikkuviin sähkövarauksiin, virtajohtimiin, magnetoituihin kappaleisiin;

vaihtuva magneettikenttä synnyttää vaihtuvan sähkökentän.

Oerstedin kokemuksesta seuraa, että magneettikenttä on suunnattu ja sillä on oltava vektorivoimaominaisuus. Sitä kutsutaan magneettiseksi induktioksi.

Magneettikenttä on kuvattu graafisesti käyttämällä magneettisia voimalinjoja tai magneettisen induktion linjoja. magneettinen voima rivit Niitä kutsutaan viivoiksi, joita pitkin magneettikentässä sijaitsevat rautaviilat tai pienten magneettisten nuolien akselit. Jokaisessa tällaisen suoran pisteessä vektori on suunnattu tangentiaalisesti.

Magneettisen induktion viivat ovat aina suljettuja, mikä osoittaa magneettisten varausten puuttumisen luonnossa ja magneettikentän pyörteisyyden.

Perinteisesti ne jättävät magneetin pohjoisnavan ja tulevat etelään. Viivojen tiheys valitaan siten, että juovien lukumäärä pinta-alayksikköä kohti kohtisuorassa magneettikenttään on verrannollinen magneettisen induktion suuruuteen.

H

Magneettinen solenoidi virralla

Viivojen suunta määräytyy oikean ruuvin säännön mukaan. Solenoidi - käämi virralla, jonka kierrokset sijaitsevat lähellä toisiaan ja käännöksen halkaisija on paljon pienempi kuin kelan pituus.

Magneettikenttä solenoidin sisällä on tasainen. Magneettikenttää kutsutaan homogeeniseksi, jos vektori on vakio missä tahansa pisteessä.

Solenoidin magneettikenttä on samanlainen kuin tankomagneetin magneettikenttä.

FROM

Olenoidi virralla on sähkömagneetti.

Kokemus osoittaa, että sekä magneettikentällä että sähkökentällä superpositioperiaate: useiden virtojen tai liikkuvien varausten synnyttämän magneettikentän induktio on yhtä suuri kuin kunkin virran tai varauksen synnyttämien magneettikenttien induktioiden vektorisumma:

Vektori syötetään jollakin kolmesta tavasta:

a) Ampèren laista;

b) magneettikentän vaikutuksesta silmukaan, jossa on virta;

c) Lorentzin voiman lausekkeesta.

MUTTA kokeellisesti todettiin, että voima, jolla magneettikenttä vaikuttaa magneettikentässä olevaan virtalla I olevaan johtimen elementtiin, on suoraan verrannollinen voimaan

virta I ja pituuselementin ja magneettisen induktion vektoritulo:

- Ampèren laki

H
Vektorin suunta löytyy vektoritulon yleisten sääntöjen mukaan, josta seuraa vasemman käden sääntö: jos vasemman käden kämmen on sijoitettu niin, että magneettiset voimalinjat tulevat siihen, ja 4 ojennettuna sormet suunnataan virtaa pitkin, niin taivutettu peukalo näyttää voiman suunnan.

Äärillisen pituiseen lankaan vaikuttava voima voidaan löytää integroimalla koko pituudelta.

I = const, B = const, F = BIlsin

Jos  =90 0, F = BIl

Magneettikentän induktio- vektorifyysinen suure, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin voima, joka vaikuttaa tasaisessa magneettikentässä yksikköpituiseen johtimeen yksikkövirran kanssa, joka sijaitsee kohtisuorassa magneettikenttälinjoja vastaan.

1Tl on tasaisen magneettikentän induktio, jossa 1 m:n pituiseen 1A:n virran johtimeen, joka sijaitsee kohtisuorassa magneettikenttälinjoja vastaan, vaikuttaa 1 N:n voima.

Toistaiseksi olemme tarkastelleet johtimissa kulkevia makrovirtoja. Kuitenkin Amperen oletuksen mukaan missä tahansa kappaleessa on mikroskooppisia virtoja, jotka johtuvat elektronien liikkeestä atomeissa. Nämä mikroskooppiset molekyylivirrat luovat oman magneettikentän ja voivat kääntyä makrovirtojen kentissä luoden ylimääräisen magneettikentän kehoon. Vektori luonnehtii kaikkien makro- ja mikrovirtojen synnyttämää magneettikenttää, ts. samalle makrovirralle vektorilla eri medioissa on eri arvot.

Makrovirtojen magneettikenttä kuvataan magneettisen intensiteetin vektorilla.

Homogeeniselle isotrooppiselle väliaineelle

,

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

 - väliaineen magneettinen permeabiliteetti, joka osoittaa kuinka monta kertaa makrovirtojen magneettikenttä muuttuu väliaineen mikrovirtojen kentän vuoksi.

magneettinen virtaus. Gaussin lause magneettivuolle.

vektorivirtaus(magneettivuo) tyynyn läpi dS kutsutaan skalaariarvoksi, joka on yhtä suuri kuin

missä on projektio paikan normaalin suuntaan;

 - vektorien välinen kulma ja .

suuntaava pintaelementti,

Vektorivuo on algebrallinen suure,

jos - poistuessaan pinnalta;

jos - pinnan sisäänkäynnissä.

Magneettisen induktiovektorin vuo mielivaltaisen pinnan S läpi on yhtä suuri kuin

Tasainen magneettikenttä = const,

1 Wb - magneettivuo, joka kulkee 1 m 2:n tasaisen pinnan läpi, joka on kohtisuorassa tasaiseen magneettikenttään, jonka induktio on yhtä suuri kuin 1 T.

Pinnan S läpi kulkeva magneettivuo on numeerisesti yhtä suuri kuin tietyn pinnan ylittävien magneettisten voimalinjojen lukumäärä.

Koska magneettisen induktion viivat ovat aina suljettuja, suljetulla pinnalla pintaan tulevien juovien lukumäärä (Ф 0), joten magneettisen induktion kokonaisvuo suljetun pinnan läpi on nolla.

- Gaussin lause: magneettisen induktiovektorin vuo minkä tahansa suljetun pinnan läpi on nolla.

Tämä lause on matemaattinen ilmaus siitä tosiasiasta, että luonnossa ei ole magneettisia varauksia, joilla magneettisen induktion linjat alkaisivat tai päättyisivät.

Biot-Savart-Laplacen laki ja sen soveltaminen magneettikenttien laskemiseen.

Erimuotoisten tasavirtojen magneettikenttää tutki yksityiskohtaisesti fr. tutkijat Biot ja Savart. He havaitsivat, että kaikissa tapauksissa magneettinen induktio mielivaltaisessa pisteessä on verrannollinen virran voimakkuuteen, riippuu johtimen muodosta, mitoista, tämän pisteen sijainnista johtimeen nähden ja väliaineesta.

Näiden kokeiden tuloksista teki yhteenvedon fr. matemaatikko Laplace, joka otti huomioon magneettisen induktion vektoriluonteen ja oletti, että induktio kussakin pisteessä on superpositioperiaatteen mukaan tämän johtimen kunkin osan luomien elementaaristen magneettikenttien induktioiden vektorisumma.

Laplace muotoili vuonna 1820 lain, jota kutsuttiin Biot-Savart-Laplacen laiksi: jokainen johtimen elementti, jolla on virta, muodostaa magneettikentän, jonka induktiovektori jossakin mielivaltaisessa pisteessä K määräytyy kaavalla:

- Biot-Savart-Laplacen laki.

Biot-Sovar-Laplacen laista seuraa, että vektorin suunta on sama kuin ristitulon suunta. Saman suunnan antaa oikeanpuoleisen ruuvin sääntö.

Olettaen että ,

Johdinelementti samansuuntainen virran kanssa;

Sädevektori, joka yhdistää pisteeseen K;

Biot-Savart-Laplacen lailla on käytännön merkitys, koska avulla voit löytää tietyssä avaruuden pisteessä rajallisen koon ja mielivaltaisen muodon johtimen läpi virtaavan virran magneettikentän induktion.

Mielivaltaiselle virralle tällainen laskelma on monimutkainen matemaattinen ongelma. Jos virran jakautumisella on kuitenkin tietty symmetria, superpositioperiaatteen soveltaminen yhdessä Biot-Savart-Laplacen lain kanssa mahdollistaa tiettyjen magneettikenttien laskemisen suhteellisen yksinkertaisesti.

Katsotaanpa joitain esimerkkejä.

A. Suoraviivaisen johtimen magneettikenttä virralla.

rajallisen pituiselle johtimelle:

äärettömän pituiselle johtimelle:  1 = 0,  2 = 

B. Magneettikenttä pyöreän virran keskellä:

=90 0, sin=1,

Oersted havaitsi vuonna 1820 kokeellisesti, että kierto suljetussa piirissä, joka ympäröi makrovirtajärjestelmää, on verrannollinen näiden virtojen algebralliseen summaan. Suhteellisuuskerroin riippuu yksikköjärjestelmän valinnasta ja SI:ssä on yhtä suuri kuin 1.

C
vektorin kiertokulkua kutsutaan suljetun silmukan integraaliksi.

Tätä kaavaa kutsutaan kiertolause tai kokonaisvirtalaki:

magneettikentän voimakkuusvektorin kierto mielivaltaisessa suljetussa piirissä on yhtä suuri kuin tämän piirin kattamien makrovirtojen (tai kokonaisvirran) algebrallinen summa. hänen ominaisuudet Virtoja ja kestomagneetteja ympäröivässä tilassa on voima ala nimeltään magneettinen. Saatavuus magneettinen kentät ilmenee...

Sähkömagneettisen todellisesta rakenteesta kentät ja hänen ominaisuudet eteneminen tasoaaltojen muodossa.

Artikkeli >> Fysiikka

SÄHKÖMAGNEETTISEN TODELLISESTA RAKENTEESTA KENTÄT Ja HÄNEN OMINAISUUDET LEVENTÄMINEN TASOAALTOJEN MUODOSSA ... muut yksittäisen komponentit kentät: sähkömagneettinen ala vektorikomponenteilla ja sähköllä ala komponenteilla ja magneettinen ala komponenttien kanssa...

Magneettinen ala, piirit ja induktio

Tiivistelmä >> Fysiikka

... kentät). Perus ominaisuus magneettinen kentät On hänen vektorivoima magneettinen induktio (induktiovektori magneettinen kentät). SI:ssä magneettinen... kanssa magneettinen hetki. Magneettinen ala ja hänen parametrit Suunta magneettinen linjat ja...

Magneettinen ala (2)

Tiivistelmä >> Fysiikka

Johtimen AB osa, jossa virta sisään magneettinen ala kohtisuorassa hänen magneettinen rivit. Kun kuvassa näkyy ... arvo riippuu vain magneettinen kentät ja voi palvella hänen määrällinen ominaisuus. Tämä arvo on otettu...

Magneettinen materiaalit (2)

Tiivistelmä >> Taloustiede

Materiaalit, jotka ovat vuorovaikutuksessa magneettinen ala ilmaistuna hänen muutos, samoin kuin muissa ... ja altistumisen lakkaamisen jälkeen magneettinen kentät.yksi. Main ominaisuudet magneettinen materiaalit Materiaalien magneettisille ominaisuuksille on tunnusomaista...