Mágneses tér és jellemzői - előadás. Mi a mágneses tér forrása

Ugyanúgy, ahogy a nyugalmi állapotban lévő elektromos töltés egy másik töltésre hat elektromos mező, egy elektromos áram egy másik áramra hat át mágneses mező . A mágneses tér hatása a állandó mágnesek az anyag atomjaiban mozgó és mikroszkopikus körkörös áramokat létrehozó töltésekre gyakorolt ​​hatásán alapul.

A doktrína elektromágnesesség két rendelkezés alapján:

• a mágneses tér mozgó töltésekre és áramokra hat;
• áramok és mozgó töltések körül mágneses tér keletkezik.

Mágneses kölcsönhatás

Állandómágnes(vagy mágneses tű) a Föld mágneses meridiánja mentén helyezkedik el. Az északra mutató véget nevezzük északi sark(N), a másik vége pedig Déli-sark(S). Ha két mágnest közelebb hozunk egymáshoz, megjegyezzük, hogy a hasonló pólusaik taszítják, a nem hasonló pólusaik pedig vonzzák ( rizs. 1 ).

Ha szétválasztjuk a pólusokat úgy, hogy egy állandó mágnest két részre vágunk, akkor azt fogjuk látni, hogy mindegyiknek lesz is két pólus, azaz állandó mágnes lesz ( rizs. 2 ). Mindkét pólus - északi és déli - elválaszthatatlan egymástól, és egyenlő jogokkal rendelkeznek.

A Föld vagy az állandó mágnesek által létrehozott mágneses teret, mint egy elektromos mezőt, mágneses erővonalak ábrázolják. A mágnes mágneses erővonalairól képet kaphatunk, ha ráhelyezünk egy papírlapot, amelyre egyenletes rétegben vasreszeléket szórnak. Mágneses tér hatásának kitéve a fűrészpor mágnesezetté válik – mindegyiknek van északi és déli pólusa. Az ellentétes pólusok hajlamosak egymáshoz közelebb kerülni, de ezt megakadályozza a fűrészpor súrlódása a papíron. Ha az ujjával megütögeti a papírt, a súrlódás csökken, és a reszelések egymáshoz vonzódnak, mágneses erővonalakat ábrázoló láncokat képezve.

Tovább rizs. 3 a fűrészpor és a kis mágneses nyilak elhelyezkedését mutatja a közvetlen mágnes mezőjében, jelezve a mágneses erővonalak irányát. Ezt az irányt tekintjük iránynak északi sark mágneses tű.

Oersted tapasztalata. Az áram mágneses mezője

BAN BEN eleje XIX V. dán tudós Ørsted tette fontos felfedezés, miután felfedezték elektromos áram hatása állandó mágnesekre . Egy hosszú vezetéket helyezett egy mágnestű közelébe. Amikor áramot vezettek át a vezetéken, a nyíl elfordult, és megpróbált arra merőlegesen elhelyezkedni ( rizs. 4 ). Ez a vezető körüli mágneses tér megjelenésével magyarázható.

Az áramot hordozó egyenes vezető által létrehozott mágneses erővonalak koncentrikus körök, amelyek egy rá merőleges síkban helyezkednek el, és középpontjuk az áram áthaladási pontján van. rizs. 5 ). A vonalak irányát a jobb oldali csavarszabály határozza meg:

Ha a csavart a mezővonalak irányába forgatjuk, akkor a vezetőben lévő áram irányába fog elmozdulni .

A mágneses tér erőssége az mágneses indukciós vektor B . Minden pontban érintőlegesen irányul a mezővonalhoz. Az elektromos térerővonalak pozitív töltéseken kezdődnek, és negatívaknál végződnek, és az ebben a mezőben lévő töltésre ható erő minden pontban érintőlegesen irányul az egyenesre. Az elektromos térrel ellentétben a mágneses erővonalak zártak, ami a „mágneses töltések” hiányának köszönhető.

Az áram mágneses tere alapvetően nem különbözik az állandó mágnes által létrehozott mezőtől. Ebben az értelemben a lapos mágnes analógja egy hosszú mágnesszelep - egy huzaltekercs, amelynek hossza jelentősen meghaladja az átmérőjét. Az általa létrehozott mágneses tér vonalainak diagramja, az ábrán látható rizs. 6 , hasonló a lapos mágneshez ( rizs. 3 ). A körök a mágnesszelep tekercsét alkotó vezeték keresztmetszeteit jelzik. A vezetéken keresztül a megfigyelőtől elfelé folyó áramokat keresztek, az ellenkező irányú - a megfigyelő felé irányuló - áramokat pedig pontok jelzik. Ugyanezeket a jelöléseket fogadjuk el a mágneses erővonalaknál, ha merőlegesek a rajzsíkra ( rizs. 7 a, b).

A mágnestekercsben lévő áram iránya és a benne lévő mágneses erővonalak iránya szintén összefügg a jobb oldali csavar szabályával, amely ebben az esetben a következőképpen fogalmazódik meg:

Ha a mágnesszelep tengelye mentén nézünk, akkor az óramutató járásával megegyező irányban folyó áram mágneses mezőt hoz létre benne, amelynek iránya egybeesik a jobb oldali csavar mozgási irányával ( rizs. 8 )

E szabály alapján könnyen érthető, hogy az ábrán látható mágnesszelep rizs. 6 , az északi pólus a jobb vége, a déli pólus pedig a bal vége.

A mágneses tér a szolenoid belsejében egyenletes - a mágneses indukciós vektornak ott állandó értéke van (B = const). Ebből a szempontból a mágnesszelep hasonló egy párhuzamos lemezes kondenzátorhoz, amelyen belül egyenletes elektromos tér jön létre.

Mágneses térben áramvezető vezetőre ható erő

Kísérletileg megállapították, hogy mágneses térben erő hat az áramot vezető vezetőre. Egyenletes térben a B térvektorra merőlegesen elhelyezkedő, l hosszúságú egyenes vezető, amelyen keresztül I áram folyik át, az erőt fejti ki: F = I l B .

Az erő iránya meg van határozva bal kéz szabály:

Ha a bal kéz négy kinyújtott ujját a vezetőben lévő áram irányába helyezzük, és a tenyér merőleges a B vektorra, akkor a kinyújtott hüvelykujj jelzi a vezetőre ható erő irányát (rizs. 9 ).

Meg kell jegyezni, hogy a mágneses térben áramló vezetőre ható erő nem irányul tangenciálisan az erővonalaira, mint pl. elektromos erő, de rájuk merőlegesen. Az erővonalak mentén elhelyezkedő vezetőt nem befolyásolja a mágneses erő.

Az egyenlet F = IlB lehetővé teszi a mágneses térindukció mennyiségi jellemzőjének megadását.

Hozzáállás nem függ a vezető tulajdonságaitól és magát a mágneses teret jellemzi.

Mágneses indukciós vektormodul B numerikusan egyenlő az erővel, amely egy rá merőlegesen elhelyezkedő egységnyi hosszúságú vezetőre hat, amelyen egy amperes áram folyik át.

Az SI rendszerben a mágneses tér indukciójának mértékegysége a tesla (T):

Mágneses mező. Táblázatok, diagramok, képletek

(Mágnesek kölcsönhatása, Oersted kísérlete, mágneses indukciós vektor, vektor iránya, szuperpozíció elve. Grafikus kép mágneses mezők, mágneses indukciós vonalak. Mágneses fluxus, a mező energetikai jellemzői. Mágneses erők, Amper-erő, Lorentz-erő. Töltött részecskék mozgása mágneses térben. Az anyag mágneses tulajdonságai, Ampere hipotézise)

1

Ez a cikk az állandó mágnesek vektoros és skaláris mágneses mezőinek vizsgálatának eredményeit és eloszlásuk meghatározását mutatja be.

állandómágnes

elektromágnes

vektor mágneses mező

skaláris mágneses tér.

2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektoranalízis és a tenzorszámítás kezdetei. – M.: elvégezni az iskolát, 1966.

3. Kumpyak D.E. Vektor- és tenzorelemzés: oktatóanyag. – Tver: Tverszkoj Állami Egyetem, 2007. – 158 p.

4. McConnell A.J. Bevezetés a tenzorelemzésbe, geometriai, mechanikai és fizikai alkalmazásokkal. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 p.

5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektoranalízis és a tenzorszámítás kezdetei. – 3. kiadás. – M.: Felsőiskola, 1966.

Állandó mágnesek. Állandó mágneses tér.

Mágnes- ezek olyan testek, amelyek mágneses terejük hatására képesek vas- és acéltárgyakat vonzani, másokat pedig taszítani. A mágneses erővonalak a mágnes déli pólusától haladnak át és az északi pólusból lépnek ki (1. ábra).

Rizs. 1. Mágnes és mágneses erővonalak

Az állandó mágnes kemény mágneses anyagból készült termék, nagy maradék mágneses indukcióval, amely hosszú ideig megőrzi mágnesezettségi állapotát. Állandó mágneseket gyártanak különféle formákés a mágneses tér autonóm (nem energiafogyasztó) forrásaként használatosak (2. ábra).

Az elektromágnes olyan eszköz, amely elektromos áram áthaladásakor mágneses teret hoz létre. Az elektromágnes általában egy ferromágneses mag tekercséből áll, amely akkor szerzi meg a mágnes tulajdonságait, amikor elektromos áram halad át a tekercsen.

Rizs. 2. Állandó mágnes

Az elsősorban mechanikai erő létrehozására tervezett elektromágnesek egy armatúrát is tartalmaznak (a mágneses áramkör mozgó része), amely erőt ad át.

A magnetitből készült állandó mágneseket ősidők óta használják az orvostudományban. Kleopátra egyiptomi királynő mágneses amulettet viselt.

BAN BEN ősi Kína A „Császári Belgyógyászati ​​Könyv” foglalkozott a mágneses kövek használatának kérdésével a Qi energia korrigálása érdekében a testben - „élő erő”.

A mágnesesség elméletét először Andre Marie Ampere francia fizikus dolgozta ki. Elmélete szerint a vas mágnesezettségét az anyagon belül keringő elektromos áramok létezésével magyarázzák. Ampere 1820 őszén a Párizsi Tudományos Akadémia ülésén készítette el első jelentéseit kísérleteinek eredményeiről. A „mágneses mező” fogalmát Michael Faraday angol fizikus vezette be a fizikába. A mágnesek mágneses téren keresztül lépnek kölcsönhatásba, és bevezette a mágneses erővonalak fogalmát is.

Vektor mágneses mező

A vektormező olyan leképezés, amely a szóban forgó tér minden pontját egy olyan vektorhoz rendeli, amelynek az adott pontban kezdődik. Például a szélsebesség-vektor in Ebben a pillanatban az idő pontról pontra változik, és vektormezővel írható le (3. ábra).

Skaláris mágneses tér

Ha egy adott térrégió (leggyakrabban a 2-es vagy 3-as dimenziójú) minden M pontjához egy bizonyos (általában valós) u szám tartozik, akkor azt mondják, hogy ebben a tartományban skaláris mező van megadva. Más szavakkal, a skaláris mező olyan függvény, amely Rn-t R-re (egy térbeli pont skaláris függvénye) képezi le.

Gennagyij Vasziljevics Nyikolajev egyszerű módon mesél, egyszerű kísérleteket mutat be és használ egy második típusú mágneses tér létezésének bizonyítására, amelyet a tudomány valamilyen furcsa okból nem talált meg. Ampere óta még mindig fennáll a feltételezés, hogy létezik. A Nikolaev által felfedezett mezőt skalárnak nevezte, de még mindig gyakran a nevén nevezik. Nikolaev az elektromágneses hullámokat teljes analógiára hozta a közönséges hullámokkal mechanikai hullámok. A fizika most az elektromágneses hullámokat kizárólag transzverzálisnak tekinti, de Nikolaev magabiztos, és bebizonyítja, hogy azok longitudinálisak vagy skalárisak is, és ez logikus, hogy egy hullám közvetlen nyomás nélkül terjedhet előre, az egyszerűen abszurd. A tudós szerint a longitudinális mezőt a tudomány szándékosan rejtette el, valószínűleg elméletek, tankönyvek szerkesztése során. Ez egyszerű szándékkal történt, és összhangban volt más vágásokkal.

Rizs. 3. Vektor mágneses tér

Az első vágás a műsoridő hiánya volt. Miért?! Mert az éter energia, vagy nyomás alatt álló közeg. Ez a nyomás pedig a folyamat helyes megszervezése esetén ingyenes energiaforrásként használható!!! A második vágás a longitudinális hullám eltávolítása, ez annak a következménye, hogy ha az éter nyomásforrás, azaz energia, akkor ha csak keresztirányú hullámokat adunk hozzá, akkor nem lesz szabad ill. szabad energia nem érhető el, hosszanti hullám szükséges.

Ekkor a hullámok ellenszuperpozíciója lehetővé teszi az éternyomás kiszivattyúzását. Ezt a technológiát gyakran nullapontnak nevezik, ami általában helyes. A plusz és mínusz kapcsolatának határán van (megnövekedett és alacsony vérnyomás), az ellentétesen mozgó hullámokkal elérheti az úgynevezett Bloch zónát, vagy egyszerűen csak egy merítést a közegben (éter), ahol a közeg további energiája vonzódik.

A munka kísérlet arra, hogy gyakorlatilag megismételje a G. V. Nikolaev „A modern elektrodinamika és paradox természetének okai” című könyvében leírt kísérleteket, és a lehető legnagyobb mértékben reprodukálja Stefan Marinov generátorát és motorját.

Tapasztalat G.V. Nikolaev mágnesekkel: Kettőt használtak kerek mágnes a hangszórókból

Két lapos mágnes ellentétes pólusokkal egy síkban. Vonzzák egymást (4. ábra), míg ha merőlegesek (a pólusok irányától függetlenül), akkor nincs vonzási erő (csak nyomaték van jelen) (5. ábra).

Most vágjuk el a mágneseket középen, és kössük össze páronként különböző pólusokkal, így az eredeti méretű mágneseket képezzük (6. ábra).

Ha ezek a mágnesek ugyanabban a síkban helyezkednek el (7. ábra), akkor például ismét vonzódnak egymáshoz, míg merőlegesen elhelyezve már taszítani fognak (8. ábra). Ez utóbbi esetben az egyik mágnes vágási vonala mentén ható hosszirányú erők a másik mágnes oldalfelületeire ható keresztirányú erőkre reagálnak, és fordítva. A longitudinális erő léte ellentmond az elektrodinamika törvényeinek. Ez az erő a mágnesek vágási helyén jelen lévő skaláris mágneses tér eredménye. Az ilyen kompozit mágnest szibériai kóliának nevezik.

A mágneses kút olyan jelenség, amikor a vektor mágneses tér taszítja, és a skaláris mágneses tér vonz, és távolság jön létre közöttük.

Bibliográfiai link

Zhangisina G.D., Syzdykbekov N.T., Zhanbirov Zh.G., Sagyntai M., Mukhtarbek E.K. ÁLLANDÓ MÁGNESEK ÉS ÁLLANDÓ MÁGNESES MEZŐK // A modern természettudomány fejlődése. – 2015. – 1-8. – P. 1355-1357;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35401 (Hozzáférés dátuma: 2019. 04. 05.). Figyelmébe ajánljuk a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokat

Ahhoz, hogy megértsük, mi a mágneses mező jellemzője, számos jelenséget meg kell határozni. Ugyanakkor előre emlékeznie kell arra, hogyan és miért jelenik meg. Tudja meg, mi a mágneses mező erőssége. Fontos, hogy ilyen tér ne csak a mágnesekben forduljon elő. Ezzel kapcsolatban nem ártana megemlíteni a Föld mágneses terének jellemzőit.

A mező megjelenése

Először is le kell írnunk a mező megjelenését. Ezután leírhatja a mágneses teret és annak jellemzőit. A töltött részecskék mozgása során jelenik meg. Különösen a feszültség alatt álló vezetékeket érintheti. A mágneses mező és a mozgó töltések, vagy olyan vezetők közötti kölcsönhatás, amelyeken áram folyik, elektromágnesesnek nevezett erők hatására jön létre.

Intenzitás ill teljesítmény jellemző A mágneses teret egy bizonyos térbeli pontban mágneses indukcióval határozzuk meg. Ez utóbbit a B szimbólum jelöli.

A mező grafikus ábrázolása

A mágneses tér és jellemzői grafikus formában ábrázolhatók indukciós vonalak segítségével. Ez a meghatározás olyan vonalakra vonatkozik, amelyek érintői bármely pontban egybeesnek a mágneses indukciós vektor irányával.

Ezek a vonalak szerepelnek a mágneses mező jellemzői között, és meghatározzák annak irányát és intenzitását. Minél nagyobb a mágneses tér intenzitása, annál több vonal rajzolódik ki.

Mik azok a mágneses vonalak

Az egyenes áramvezető vezetékekben lévő mágneses vonalak koncentrikus kör alakúak, amelynek középpontja az adott vezető tengelyén helyezkedik el. Az áramot hordozó vezetők közelében lévő mágneses vonalak irányát a kardánszabály határozza meg, ami így hangzik: ha a kardánt úgy helyezzük el, hogy az áram irányában csavarozva legyen a vezetőbe, akkor a fogantyú forgásiránya megfelel a mágneses vonalak irányába.

Áramerős tekercsben a mágneses tér irányát is a gimlet szabály határozza meg. A fogantyút a mágnesszelep fordulataiban az áram irányába is el kell forgatni. A mágneses indukciós vonalak iránya megegyezik a karmantyú transzlációs mozgásának irányával.

Ez a mágneses mező fő jellemzője.

Egy áram által létrehozott, egyenlő feltételek mellett a mező intenzitása különböző környezetekben eltérő lesz mágneses tulajdonságok ezekben az anyagokban. A közeg mágneses tulajdonságait abszolút mágneses permeabilitás jellemzi. Mérete henry per méter (g/m).

A mágneses tér jellemzői közé tartozik a vákuum abszolút mágneses permeabilitása, az úgynevezett mágneses állandó. Azt az értéket, amely meghatározza, hogy a közeg abszolút mágneses permeabilitása hányszor tér el az állandótól, relatív mágneses permeabilitásnak nevezzük.

Anyagok mágneses permeabilitása

Ez egy dimenzió nélküli mennyiség. Az egynél kisebb áteresztőképességű anyagokat diamágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező gyengébb lesz, mint a vákuumban. Ezek a tulajdonságok a hidrogénben, vízben, kvarcban, ezüstben stb.

Az egységet meghaladó mágneses permeabilitású közegeket paramágnesesnek nevezzük. Ezekben az anyagokban a mező erősebb lesz, mint a vákuumban. Ezek a közegek és anyagok közé tartozik a levegő, az alumínium, az oxigén és a platina.

Paramágneses és diamágneses anyagok esetén a mágneses permeabilitás értéke nem függ a külső, mágnesező tér feszültségétől. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos anyag mennyisége állandó.

A ferromágnesek egy speciális csoportba tartoznak. Ezeknél az anyagoknál a mágneses permeabilitás eléri a több ezret vagy még többet. Ezeket az anyagokat, amelyeknek az a tulajdonságuk, hogy mágnesezettek és fokozzák a mágneses teret, széles körben használják az elektrotechnikában.

Térerősség

A mágneses tér jellemzőinek meghatározásához a mágneses térerősségnek nevezett érték használható a mágneses indukciós vektorral együtt. Ez a kifejezés határozza meg a külső mágneses tér intenzitását. A mágneses tér iránya minden irányban azonos tulajdonságú közegben, az intenzitásvektor egybeesik a térpont mágneses indukciós vektorával.

A ferromágnesek erősségét az önkényesen mágnesezett kis részek jelenléte magyarázza bennük, amelyek kis mágnesek formájában ábrázolhatók.

Mágneses tér hiányában előfordulhat, hogy a ferromágneses anyag nem rendelkezik kifejezett mágneses tulajdonságokkal, mivel a domének mezői eltérő orientációt kapnak, és teljes mágneses tere nulla.

A mágneses tér fő jellemzője szerint, ha egy ferromágnest külső mágneses térbe helyeznek, például árammal ellátott tekercsbe, akkor a külső tér hatására a domének a külső tér irányába fordulnak. Ezenkívül a tekercs mágneses mezője megnő, és a mágneses indukció nő. Ha a külső tér elég gyenge, akkor az összes tartománynak csak egy része fordul meg, amelyek mágneses tere közel van a külső tér irányához. A külső tér erősségének növekedésével a forgó tartományok száma megnő, és a külső térfeszültség egy bizonyos értékénél szinte minden alkatrész elfordul, így a mágneses mezők a külső tér irányába helyezkednek el. Ezt az állapotot mágneses telítettségnek nevezzük.

A mágneses indukció és a feszültség kapcsolata

A ferromágneses anyag mágneses indukciója és a külső térerősség közötti kapcsolat egy mágnesezési görbének nevezett grafikon segítségével ábrázolható. Azon a ponton, ahol a görbe grafikonja meghajlik, a mágneses indukció növekedési sebessége csökken. A hajlítás után, ahol a feszültség elér egy bizonyos értéket, telítettség lép fel, és a görbe enyhén emelkedik, fokozatosan egyenes alakot öltve. Ezen a területen az indukció továbbra is növekszik, de meglehetősen lassan és csak a külső térerő növekedése miatt.

Az indikátor adatok grafikus függése nem közvetlen, ami azt jelenti, hogy arányuk nem állandó, és az anyag mágneses permeabilitása sem állandó mutató, hanem a külső tértől függ.

Anyagok mágneses tulajdonságainak változása

Ha az áramerősséget a ferromágneses maggal rendelkező tekercsben a teljes telítésig növeljük, majd csökkentjük, a mágnesezési görbe nem esik egybe a lemágnesezési görbével. Nulla intenzitás esetén a mágneses indukció nem lesz azonos értékű, hanem egy bizonyos mutatót kap, amelyet maradék mágneses indukciónak neveznek. Azt a helyzetet, amikor a mágneses indukció elmarad a mágnesező erőtől, hiszterézisnek nevezzük.

A tekercsben lévő ferromágneses mag teljes demagnetizálásához fordított áramot kell adni, amely létrehozza a szükséges feszültséget. Különböző ferromágneses anyagokhoz egy darab szükséges különféle hosszúságok. Minél nagyobb, annál nagyobb a lemágnesezéshez szükséges energia. Azt az értéket, amelynél az anyag teljes lemágnesezése bekövetkezik, kényszererőnek nevezzük.

A tekercsben lévő áram további növekedésével az indukció ismét telítésig nő, de a mágneses vonalak eltérő irányával. Demagnetizálásakor ellentétes irány maradék indukciót kapunk. A maradék mágnesesség jelenségét akkor alkalmazzák, amikor állandó mágneseket hoznak létre olyan anyagokból, amelyeknek magas a maradék mágnesességi indexe. A magokat olyan anyagokból hozzák létre, amelyek képesek újramágnesezni elektromos gépekés hangszerek.

Bal kéz szabály

Az áramvezetőre ható erőnek a bal kéz szabálya által meghatározott iránya van: amikor a szűz kéz tenyerét úgy helyezzük el, hogy a mágneses vonalak belemenjenek, és négy ujját az áram irányába nyújtjuk. a vezetőben a hajlított hüvelykujj jelzi az erő irányát. Ezt az erőt merőleges az indukciós vektorra és az áramerősségre.

A mágneses térben mozgó áramvezető vezetőt a megváltozó villanymotor prototípusának tekintik elektromos energia mechanikusra.

Jobb kéz szabály

Amikor egy vezető mágneses térben mozog, elektromotoros erő indukálódik benne, amelynek értéke arányos a mágneses indukcióval, az érintett vezető hosszával és mozgásának sebességével. Ezt a függőséget elektromágneses indukciónak nevezik. A vezetőben az indukált emf irányának meghatározásakor használja a szabályt jobb kéz: ha a jobb kéz ugyanúgy van elhelyezve, mint a példában a bal, a mágneses vonalak a tenyérbe lépnek, és a hüvelykujj jelzi a vezető mozgásának irányát, a nyújtott ujjak jelzik az indukált emf irányát. A mágneses fluxusban, külső mechanikai erő hatására mozgó vezető a legegyszerűbb példa az elektromos generátorra, amelyben a mechanikai energiát elektromos energiává alakítják.

Különbözőképpen is megfogalmazható: zárt hurokban EMF indukálódik az e hurok által lefedett mágneses fluxus bármely változásával, a hurokban lévő EMF számszerűen megegyezik a hurkot lefedő mágneses fluxus változási sebességével.

Ez az űrlap egy átlagos EMF-mutatót ad, és az EMF függőségét nem a mágneses fluxustól, hanem a változás sebességétől jelzi.

Lenz törvénye

Emlékeztetni kell Lenz törvényére is: az áramkörön áthaladó mágneses tér megváltozásakor indukált áram, mágneses tere megakadályozza ezt a változást. Ha egy tekercs menetein különböző nagyságú mágneses fluxusok hatolnak át, akkor a teljes tekercsben indukált EMF egyenlő a különböző fordulatok EDE összegével. A tekercs különböző fordulataihoz tartozó mágneses fluxusok összegét fluxuskapcsolásnak nevezzük. Ennek a mennyiségnek, valamint a mágneses fluxusnak a mértékegysége Weber.

Amikor az áramkörben az elektromos áram megváltozik, az általa létrehozott mágneses fluxus is megváltozik. Ugyanakkor a törvény szerint elektromágneses indukció, EMF indukálódik a vezető belsejében. A vezetőben bekövetkező áramváltozással összefüggésben jelenik meg, ezért ezt a jelenséget önindukciónak, a vezetőben indukált EMF-et pedig önindukciós EMF-nek nevezzük.

A fluxuskapcsolat és a mágneses fluxus nemcsak az áramerősségtől függ, hanem az adott vezető méretétől és alakjától, valamint a környező anyag mágneses áteresztőképességétől is.

Vezető induktivitása

Az arányossági tényezőt a vezető induktivitásának nevezzük. A vezető azon képességére utal, hogy fluxuskötést hozzon létre, amikor az elektromosság áthalad rajta. Ez az elektromos áramkörök egyik fő paramétere. Bizonyos áramköröknél az induktivitás állandó érték. Ez az áramkör méretétől, konfigurációjától és a közeg mágneses áteresztőképességétől függ. Ebben az esetben az áramkörben lévő áramerősség és a mágneses fluxus nem számít.

A fenti definíciók és jelenségek magyarázatot adnak arra, hogy mi is az a mágneses tér. Megadjuk a mágneses tér főbb jellemzőit is, amelyek segítségével ez a jelenség definiálható.

Ha edzett acélrudat helyez az áramtekercsbe, akkor a vasrúddal ellentétben nem demagnetizálódik azután kikapcsolja az áramot, és hosszú ideig megtartja a mágnesezettséget.

Azokat a testeket, amelyek hosszú ideig megőrzik a mágnesezettséget, állandó mágneseknek vagy egyszerűen mágneseknek nevezik.

A francia tudós, Ampere a vas és az acél mágnesezését elektromos áramokkal magyarázta, amelyek ezen anyagok minden egyes molekulájában keringenek. Az Amper idején semmit sem tudtak az atom szerkezetéről, így a molekuláris áramlatok természete ismeretlen maradt. Ma már tudjuk, hogy minden atomban vannak negatív töltésű elektronrészecskék, melyek mozgása során mágneses tereket hoznak létre, a vas mágnesesedését és. válik.

A mágnesek sokféle formájúak lehetnek. A 290. ábra egy ív- és szalagmágnest mutat.

A mágnes azon helyei, ahol a legerősebbek találhatók a mágneses hatásokat mágnespólusoknak nevezzük(291. ábra). Minden mágnesnek, akárcsak az általunk ismert mágnestűnek, szükségszerűen két pólusa van; északi (É) és déli (D).

Úgy, hogy a mágnest közel tartjuk a belőle készült tárgyakhoz különféle anyagok, megállapítható, hogy nagyon keveset vonz belőlük mágnes. Bírság vonzza a mágnes öntöttvas, acél, vasés néhány sokkal gyengébb ötvözet - nikkel és kobalt.

Természetes mágnesek találhatók a természetben (292. ábra) - vasérc (az úgynevezett mágneses vasérc). Gazdag betétek Mágneses vasércünk van az Urálban, Ukrajnában, a Karél Autonóm Szovjet Szocialista Köztársaságban, Kurszk régióban és sok más helyen.

A vas, acél, nikkel, kobalt és néhány más ötvözet mágneses vasérc jelenlétében mágneses tulajdonságokat szerez. A mágneses vasérc lehetővé tette az emberek számára, hogy először ismerkedjenek meg a testek mágneses tulajdonságaival.

Ha egy mágneses tűt közelebb viszünk egy másik hasonló tűhöz, azok megfordulnak, és ellentétes pólusokat állítanak egymáshoz (293. ábra). A nyíl bármely mágnessel ugyanúgy kölcsönhatásba lép. Ha egy mágnest közel hozunk a mágnestű pólusaihoz, észrevehetjük, hogy a tű északi pólusát a mágnes északi pólusa taszítja, és a déli pólushoz vonzza. A tű déli pólusát a mágnes déli pólusa taszítja, és az északi pólus vonzza.

A leírt kísérletek alapján lehetséges vonja le a következő következtetést; különböző nevek A mágneses pólusok vonzzák, ahogy a pólusok taszítják.

A mágnesek kölcsönhatása azzal magyarázható, hogy minden mágnes körül mágneses tér van. Az egyik mágnes mágneses tere hat egy másik mágnesre, és fordítva, a második mágnes mágneses tere hat az első mágnesre.

A vasreszelék segítségével képet kaphat az állandó mágnesek mágneses teréről. A 294. ábra képet ad egy rúdmágnes mágneses teréről. Mind az áram mágneses mezőjének mágneses vonalai, mind a mágnes mágneses mezőjének mágneses vonalai zárt vonalak. A mágnesen kívül a mágneses vonalak elhagyják a mágnes északi pólusát, és belépnek a déli pólusba, és a mágnes belsejébe záródnak.

A 295a. ábra mágneses két mágnes mágneses erővonalai, egymással szemben hasonló pólusokkal, és a 295. ábrán b - két egymással szemben lévő, ellentétes pólusú mágnes. A 296. ábra egy ív alakú mágnes mágneses erővonalait mutatja.

Mindezek a képek könnyen megszerezhetők a tapasztalatok révén.

Kérdések. 1. Mi a különbség egy darab vas és egy acéldarab árammal történő mágnesezésében? 2, Milyen testeket nevezünk állandó mágnesnek? 3. Hogyan magyarázta Ampere a vas mágnesezettségét? 4. Hogyan magyarázhatjuk most Ampere molekuláris áramait? 5. Hogyan nevezzük a mágnes mágneses pólusait? 6. Milyen anyagokat ismer, amelyeket a mágnes vonz? 7. Hogyan hatnak egymásra a mágnesek pólusai? 8. Hogyan lehet mágnestűvel meghatározni egy mágnesezett acélrúd pólusait? 9. Hogyan lehet képet alkotni a mágnes mágneses teréről? 10. Melyek a mágnes mágneses erővonalai?

Ha két párhuzamos vezetéket csatlakoztat az elektromos áramhoz, azok a csatlakoztatott áram irányától (polaritásától) függően vonzzák vagy taszítják. Ezt az a jelenség magyarázza, hogy ezek a vezetők körül egy speciális anyagfajta keletkezik. Ezt az anyagot mágneses térnek (MF) nevezik. A mágneses erő az az erő, amellyel a vezetők egymásra hatnak.

A mágnesesség elmélete az ókorban keletkezett, ben ősi civilizációÁzsia. Magnesia hegyeiben egy különleges sziklát találtak, melynek darabjait egymáshoz tudták vonzani. A hely neve alapján ezt a sziklát „mágnesesnek” nevezték. Egy rúdmágnes két pólust tartalmaz. Mágneses tulajdonságai különösen a pólusokon érvényesülnek.

A szálon lógó mágnes pólusaival mutatja a horizont oldalait. Pólusait északra és délre fordítják. Az iránytű ezen az elven működik. Két mágnes ellentétes pólusai vonzzák, és a pólusokhoz hasonlóan taszítják.

A tudósok felfedezték, hogy a vezető közelében található mágnesezett tű eltérül, amikor elektromos áram halad át rajta. Ez azt jelzi, hogy egy MP képződik körülötte.

A mágneses mező befolyásolja:

Mozgó elektromos töltések.
A ferromágneseknek nevezett anyagok: vas, öntöttvas, ötvözeteik.

Az állandó mágnesek olyan testek, amelyekben a töltött részecskék (elektronok) közös mágneses momentuma van.

1 - A mágnes déli pólusa
2 - A mágnes északi pólusa
3 - MP fémreszelék példájával
4 - Mágneses tér iránya

Erővonalak jelennek meg, amikor egy állandó mágnes közeledik papírlap, amelyre egy réteg vasreszeléket öntünk. Az ábrán jól láthatóak a pólusok elhelyezkedése orientált erővonalakkal.

Mágneses térforrások

• Időben változó elektromos mező.
• Mobil díjak.
• Állandó mágnesek.

Gyermekkorunk óta ismerjük az állandó mágneseket. Játékként használták őket, amelyek sokfélét vonzottak fém alkatrészek. Hűtőhöz erősítették, különféle játékokba építették be.

A mozgásban lévő elektromos töltések legtöbbször nagyobb mágneses energiával rendelkeznek, mint az állandó mágnesek.

Tulajdonságok

• Fő fémjel a mágneses tér tulajdonsága pedig a relativitáselmélet. Ha egy feltöltött testet mozdulatlanul hagyunk egy bizonyos vonatkoztatási rendszerben, és a közelébe helyezünk egy mágneses tűt, akkor az észak felé mutat, és ugyanakkor nem „érez” idegen mezőt, kivéve a Föld mezőjét. . És ha elkezd mozgatni egy feltöltött testet a nyíl közelében, akkor egy MP jelenik meg a test körül. Ennek eredményeként világossá válik, hogy az MF csak akkor jön létre, amikor egy bizonyos töltés elmozdul.
• A mágneses mező befolyásolhatja és befolyásolhatja az elektromos áramot. A töltött elektronok mozgásának figyelésével kimutatható. A mágneses térben a töltéssel rendelkező részecskék eltérnek, az áramló vezetők elmozdulnak. A csatlakoztatott áramellátású keret forogni kezd, és a mágnesezett anyagok egy bizonyos távolságra elmozdulnak. Az iránytű tűje leggyakrabban színes Kék szín. Ez egy mágnesezett acélszalag. Az iránytű mindig északra mutat, mivel a Föld mágneses mezővel rendelkezik. Az egész bolygó olyan, mint egy nagy mágnes, saját pólusaival.

A mágneses mezőt az emberi szervek nem érzékelik, és csak speciális eszközökkel és érzékelőkkel tudják érzékelni. Változó és állandó típusban kapható. A váltakozó mezőt általában speciális induktorok hozzák létre, amelyekről működik váltakozó áram. Állandó mezőt állandó elektromos tér alkot.

Szabályok

Tekintsük a különböző vezetők mágneses mezőjének ábrázolásának alapvető szabályait.

Gimlet-szabály

Az erővonal egy síkban van ábrázolva, amely 90 0 -os szöget zár be az áram mozgásának útjával úgy, hogy az erő minden pontban érintőlegesen irányul az egyenesre.

A mágneses erők irányának meghatározásához emlékeznie kell a jobbmenetes karmantyú szabályára.

A kardánt az áramvektorral azonos tengely mentén kell elhelyezni, a fogantyút úgy kell elforgatni, hogy a kardán az iránya szerint mozogjon. Ebben az esetben a vonalak tájolását a karmantyú elforgatásával határozzuk meg.

Gyűrűs karmantyú szabály

A kardán transzlációs mozgása egy gyűrű alakú vezetőben azt mutatja, hogy az indukció hogyan esik egybe az áram áramlásával.

Az erővonalak a mágnesen belül folytatódnak, és nem nyithatók.

A különböző források mágneses tere hozzáadódik egymáshoz. Ezáltal közös teret hoznak létre.

Az azonos pólusú mágnesek taszítják, a különböző pólusúak pedig vonzzák. A kölcsönhatás erősségének értéke a köztük lévő távolságtól függ. A pólusok közeledtével az erő növekszik.

Mágneses mező paraméterei

• Áramlási csatolás ( Ψ ).
• Mágneses indukciós vektor ( BAN BEN).
• Mágneses fluxus ( F).

A mágneses tér intenzitását az F erőtől függő mágneses indukcióvektor nagysága számítja ki, és egy hosszúságú vezető mentén az I áram képezi. l: B = F / (I * l).

A mágneses indukciót Teslában (T) mérik, annak a tudósnak a tiszteletére, aki a mágnesesség jelenségeit tanulmányozta és számítási módszereiken dolgozott. 1 T egyenlő a mágneses fluxus indukciós erőjével 1 N hosszasan 1 m egyenes vezető szögben 90 0 a mező irányába, egy amperes árammal:

1 T = 1 x H / (A x m).

Bal kéz szabály

A szabály meghatározza a mágneses indukciós vektor irányát.

Ha a bal kéz tenyerét úgy helyezzük a mezőbe, hogy a mágneses erővonalak az északi pólus felől 90 0-nál belépnek a tenyérbe, és 4 ujjat az áram áramlása mentén helyezünk el, a hüvelykujj mutatja a mágneses erő irányát.

Ha a vezető eltérő szögben van, akkor az erő közvetlenül függ az áramerősségtől és a vezetőnek a síkra való derékszögű vetületétől.

Az erő nem függ a vezető anyagától és keresztmetszetétől. Ha nincs vezető, és a töltések más közegben mozognak, akkor az erő nem változik.

Ha a mágneses tér vektorát egy nagyságú irányba irányítjuk, akkor a mezőt egységesnek nevezzük. Különféle környezetek befolyásolja az indukciós vektor méretét.

Mágneses fluxus

A mágneses indukció, amely áthalad egy bizonyos S területen, és ez a terület korlátozza, mágneses fluxus.

Ha a terület egy bizonyos α szögben hajlik az indukciós vonalhoz, akkor a mágneses fluxus ennek a szögnek a koszinuszának méretével csökken. Legnagyobb értéke akkor alakul ki, ha a terület merőleges a mágneses indukcióra:

F = B * S.

A mágneses fluxust olyan mértékegységben mérik, mint pl "weber", ami egyenlő a nagyságrendű indukció áramlásával 1 T területen belül 1 m2.

Fluxus összeköttetés

Ezt a koncepciót a létrehozáshoz használják általános jelentése mágneses fluxus, amely bizonyos számú, a mágneses pólusok között elhelyezkedő vezetőből jön létre.

Abban az esetben, ha ugyanaz az áram én n menetszámú tekercsen folyik keresztül, az összes menet által alkotott teljes mágneses fluxus a fluxuskapcsolat.

Fluxus összeköttetés Ψ Webersben mérve, és egyenlő: Ψ = n * Ф.

Mágneses tulajdonságok

A mágneses permeabilitás határozza meg, hogy egy adott közegben mennyivel kisebb vagy nagyobb a mágneses tér, mint a vákuumban kialakuló térindukció. Egy anyagot mágnesezettnek nevezünk, ha saját mágneses teret hoz létre. Ha egy anyagot mágneses térbe helyeznek, akkor mágnesessé válik.

A tudósok meghatározták az okot, amiért a testek mágneses tulajdonságokat szereznek. A tudósok hipotézise szerint anyagok vannak benne elektromos áramok mikroszkopikus méretű. Az elektronnak saját mágneses momentuma van, amely kvantum jellegű, és az atomokban egy bizonyos pályán mozog. Ezek a kis áramok határozzák meg a mágneses tulajdonságokat.

Ha az áramok véletlenszerűen mozognak, akkor az általuk okozott mágneses mezők önkompenzálódnak. A külső tér rendezettté teszi az áramokat, így mágneses tér jön létre. Ez az anyag mágnesezettsége.

Különféle anyagok oszthatók fel a mágneses mezőkkel való kölcsönhatásuk tulajdonságai szerint.

Csoportokra vannak osztva:

Paramágnesek– olyan anyagok, amelyek mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek a külső tér irányában, és alacsony a mágneses potenciáljuk. Pozitív térerővel rendelkeznek. Ilyen anyagok a vas-klorid, a mangán, a platina stb.
Ferri mágnesek– irányban és értékben kiegyensúlyozatlan mágneses momentumú anyagok. Jellemzőjük a kompenzálatlan antiferromágnesesség jelenléte. A térerősség és a hőmérséklet befolyásolja a mágneses szuszceptibilitásukat (különböző oxidok).
Ferromágnesek– fokozott pozitív érzékenységű anyagok, feszültségtől és hőmérséklettől függően (kobalt-, nikkel-, stb. kristályok).
Diamágnesek– rendelkeznek a külső térrel ellentétes irányú mágnesezési tulajdonsággal, azaz negatív jelentése feszültségtől független mágneses szuszceptibilitás. Mező hiányában ez az anyag nem rendelkezik mágneses tulajdonságokkal. Ezek az anyagok: ezüst, bizmut, nitrogén, cink, hidrogén és egyéb anyagok.
Antiferromágnesek – kiegyensúlyozott mágneses nyomatékkal rendelkezik, ami az anyag alacsony fokú mágnesezettségét eredményezi. Melegítéskor az anyag fázisátalakulása következik be, melynek során paramágneses tulajdonságok jelennek meg. Ha a hőmérséklet egy bizonyos határ alá esik, ezek a tulajdonságok nem jelennek meg (króm, mangán).

A vizsgált mágnesek további két kategóriába sorolhatók:

Puha mágneses anyagok . Alacsony a kényszerítő képességük. Kis teljesítményű mágneses mezőkben telítődhetnek. A mágnesezés megfordítása során kisebb veszteségeket tapasztalnak. Ennek eredményeként az ilyen anyagokat váltakozó feszültséggel működő elektromos eszközök (generátor,) magjainak gyártására használják.
Kemény mágneses anyagokat. Megnövekedett kényszerítő erejük van. Újramágnesezésükhöz erős mágneses térre van szükség. Az ilyen anyagokat állandó mágnesek gyártásához használják.

Mágneses tulajdonságok különféle anyagok megtalálják a felhasználásukat műszaki projektekben és találmányokban.

Mágneses áramkörök

Több mágneses anyag kombinációját mágneses áramkörnek nevezzük. Hasonlóak, és a matematika hasonló törvényei határozzák meg őket.

Mágneses áramkörök alapján működnek elektromos eszközök, induktivitás, . Egy működő elektromágnesben a fluxus egy ferromágneses anyagból és levegőből álló mágneses áramkörön keresztül áramlik, amely nem ferromágneses. Ezen alkatrészek kombinációja egy mágneses áramkör. Sok elektromos eszköz mágneses áramkört tartalmaz a kialakításában.