Что такое электрическое и магнитное поле. Как они взаимодействуют друг с другом. Каковы основные характеристики и свойства этих полей. Почему важно понимать природу электромагнитных явлений.
Сущность электрического и магнитного полей
Электрическое и магнитное поля являются проявлениями единого электромагнитного поля — особой формы материи, осуществляющей электромагнитное взаимодействие. Хотя эти поля тесно связаны, они имеют ряд отличительных особенностей:
- Электрическое поле создается неподвижными и движущимися электрическими зарядами
- Магнитное поле порождается движущимися зарядами (электрическим током) или изменяющимся со временем электрическим полем
- Электрическое поле действует на электрические заряды
- Магнитное поле действует на движущиеся заряды и токи
Важно понимать, что разделение на электрическое и магнитное поле условно и зависит от выбранной системы отсчета. В одной системе может наблюдаться только электрическое поле, а в другой — оба поля одновременно.
Основные характеристики электрического поля
Ключевыми величинами, характеризующими электрическое поле, являются:
- Напряженность электрического поля E (В/м) — силовая характеристика, показывающая силу, действующую на единичный положительный заряд
- Электрическое смещение D (Кл/м²) — характеризует поляризацию диэлектрика в электрическом поле
- Потенциал φ (В) — энергетическая характеристика, показывающая работу по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку поля
Как связаны эти величины? Напряженность электрического поля можно определить через градиент потенциала:
E = -grad φ
А электрическое смещение связано с напряженностью через диэлектрическую проницаемость среды ε:
D = εε₀E
где ε₀ — электрическая постоянная.
Ключевые характеристики магнитного поля
Основными величинами, описывающими магнитное поле, являются:
- Магнитная индукция B (Тл) — силовая характеристика, определяющая силу, действующую на движущийся заряд
- Напряженность магнитного поля H (А/м) — характеризует магнитное поле без учета магнитных свойств среды
- Магнитный поток Φ (Вб) — характеризует интенсивность магнитного поля через заданную поверхность
Магнитная индукция B и напряженность H связаны через магнитную проницаемость среды μ:
B = μμ₀H
где μ₀ — магнитная постоянная.
Магнитный поток через поверхность площадью S определяется как:
Φ = BS
Взаимосвязь электрического и магнитного полей
Джеймс Максвелл теоретически обосновал тесную связь между электрическими и магнитными явлениями. Ключевые положения теории Максвелла:
- Изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле
- Изменяющееся электрическое поле и электрический ток создают магнитное поле
Эти положения математически выражаются через уравнения Максвелла, лежащие в основе классической электродинамики. Они описывают все известные электромагнитные явления.
Электромагнитные волны как результат взаимопревращения полей
Взаимные превращения электрического и магнитного полей приводят к возникновению электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве. В электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля E и магнитной индукции B:
- Колеблются в одинаковой фазе
- Взаимно перпендикулярны
- Перпендикулярны направлению распространения волны
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна скорости света c. Это фундаментальное следствие теории Максвелла.
Энергия электромагнитного поля
Электромагнитное поле обладает энергией, которая складывается из энергий электрического и магнитного полей. Объемная плотность энергии электромагнитного поля w определяется выражением:
w = (εε₀E² + μμ₀H²) / 2
Эта формула показывает, что энергия распределена в пространстве непрерывно. Полная энергия поля в некотором объеме получается интегрированием плотности энергии по этому объему.
Применение теории электромагнитного поля
Понимание природы электромагнитного поля и его свойств имеет огромное практическое значение. На основе теории электромагнитного поля созданы многочисленные технические устройства и технологии:
- Электрические генераторы и двигатели
- Трансформаторы
- Системы радиосвязи
- Радиолокация
- Электромагнитные методы исследования материалов
- Ускорители заряженных частиц
Электромагнитные явления лежат в основе работы большинства современных электронных устройств, от бытовой техники до суперкомпьютеров.
Влияние электромагнитных полей на живые организмы
Воздействие электромагнитных полей на биологические объекты — важная область исследований. Сильные поля могут оказывать негативное влияние на здоровье человека. Основные эффекты:
- Тепловое воздействие (особенно в СВЧ-диапазоне)
- Наведение токов в тканях организма
- Влияние на нервную систему
- Возможные отдаленные последствия при длительном воздействии
Разработаны нормы по допустимым уровням электромагнитных полей в жилых и рабочих помещениях. Для контроля используются специальные измерители напряженности электрического и магнитного полей.
Перспективы дальнейшего изучения электромагнитных явлений
Несмотря на глубокую разработанность классической теории электромагнитного поля, остается ряд актуальных направлений исследований:
- Поведение сильных электромагнитных полей
- Взаимодействие электромагнитного поля с гравитационным
- Электромагнитные свойства новых материалов (метаматериалов)
- Генерация и детектирование терагерцового излучения
- Квантовая электродинамика
Развитие этих направлений может привести к созданию принципиально новых технологий и углублению нашего понимания фундаментальных законов природы.
|
Электростатическое поле |
Магнитостатическое поле |
||||||||||||||
|
1) Закон Кулона
|
1) Закон Ампера
|
||||||||||||||
|
2) Потенциальная энергия взаимодействия зарядов
|
|
||||||||||||||
|
3) Диэлектрическая проницаемость среды
Сила взаимодействия двух точечных зарядов в среде
|
3) Магнитная проницаемость среды
Сила взаимодействия двух электрических токов в среде |
||||||||||||||
|
4) Закон сохранения электрического заряда.
Для двух одинаковых тел:
|
4) –
|
||||||||||||||
|
5) Напряженность электростатического поля в данной точке
Модуль напряженности электростатического поля в данной точке
|
5) Индукция магнитостатического поля в данной точке
|
||||||||||||||
|
6) Изображение электрических и магнитных полей на рисунках
|
|||||||||||||||
|
линии |
|||||||||||||||
|
напряженности электрического поля (электрической напряжённости) |
индукции магнитного поля (магнитной индукции) |
||||||||||||||
|
Определение |
|||||||||||||||
|
линией |
|||||||||||||||
|
|
индукции магнитного поля |
||||||||||||||
|
называется линия, касательная к которой в каждой её точке совпадает с направлением |
|||||||||||||||
|
вектора электрической напряженности |
вектора магнитной индукции |
||||||||||||||
|
в этой точке |
|||||||||||||||
|
Направление линий |
|||||||||||||||
|
электрической напряженности |
магнитной индукции |
||||||||||||||
|
Линия напряженности электростатического поля начинается на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Направ-лены от положительного заряда к отрица-тельному.
|
Линия магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца. Они – замкнутые. Выхо-дят из северного полюса магнита и заходят в южный полюс. Внутри магнита или соле-ноида с током идут вдоль его стержня от южного полюса к северному.
|
||||||||||||||
|
Примеры изображения полей на рисунках
|
|||||||||||||||
|
Направление линии магнитной индукции определяют по правилу правой руки (правилу буравчика): 1)
|
||||||||||||||
|
Однородные поля
|
|||||||||||||||
|
Электрическое поле называется однородным, если во всех его точках вектор напряжен-ности одинаков. Электрическое поле между двумя паралле-льными разноименно заряженными пласти-нами является однородным.
|
Магнитное поле называется однородным, ес-ли во всех его точках вектор индукции оди-наков. Магнитное поле внутри соленоида является однородным.
|
||||||||||||||
|
Изображение однородного электрического поля при помощи линий напряженности.
А) Линии параллельные плоскости чертежа, Б)Линии перпендикулярные плоскости чер-тежа.
|
Изображение однородного магнитного поля при помощи линий магнитной индукции.
А) Линии параллельные плоскости чертежа, Б)Линии перпендикулярные плоскости чертежа.
|
||||||||||||||
Электромагнитное поле — Класс!ная физика
Электромагнитное поле
- Подробности
- Просмотров: 403
«Физика — 11 класс»
Электромагнитное поле
Если переменное магнитное поле порождает электрическое поле,
то не порождает ли переменное электрическое поле, в свою очередь, магнитное поле?
Возникновение магнитного поля при изменении электрического поля
Согласно гипотезе Максвелла:
Когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле.
Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии напряженности электрического поля, подобно тому как линии напряженности электрического поля охватывают линии индукции переменного магнитного поля.
Согласно гипотезе Максвелла магнитное поле, например, при зарядке конденсатора после замыкания ключа создается не только током в проводнике, но и изменяющимся электрическим полем, существующим в пространстве между обкладками конденсатора.
Причем изменяющееся электрическое поле создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками существовал электрический ток, такой же, как в проводнике.
Так электромагнитные волны существуют потому, что переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, порождает переменное магнитное поле и т. д.
Электромагнитное поле.
После открытия взаимосвязи между изменяющимися электрическим и магнитным полями стало ясно, что эти поля не существуют отдельно одно от другого.
Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле или наоборот.
Однако, электрическое поле без магнитного или магнитное без электрического могут существовать лишь по отношению к определенной системе отсчета.
Так, покоящийся заряд создает только электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета (например, тележки).
Относительно других систем отсчета он может двигаться и, следовательно, создавать и магнитное поле.
Утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле, бессмысленно, если не указать, по отношению к какой системе отсчета эти поля рассматриваются.
Электромагнитное поле — особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие.
В зависимости от того, в какой системе отсчета рассматриваются электромагнитные процессы, проявляются те или иные стороны электромагнитного поля.
Все инерциальные системы отсчета равноправны, поэтому ни одному из обнаруживаемых проявлений электромагнитного поля не может быть отдано предпочтение.
Электрические и магнитные поля — проявление единого целого — электромагнитного поля.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
Электромагнитная индукция. Магнитный поток — Направление индукционного тока. Правило Ленца — Закон электромагнитной индукции — ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон — Вихревое электрическое поле — Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока — Электромагнитное поле — Примеры решения задач — Краткие итоги главы
Магнитное поле и взаимодействие токов
Магнитное поле и взаимодействие токов
- Подробности
- Просмотров: 610
«Физика — 11 класс»
Неподвижные электрические заряды создают вокруг себя электрическое поле.
Движущиеся заряды создают вокруг себя электрическое поле и магнитное поле.
Взаимодействие токов
Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, которые можно определить по закону Кулона.
Каждый из зарядов создает свое электрическое поле, которое действует на другой заряд.
Взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами (например, в проводниках с электрическим током) называют магнитными.
А силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами
Если параллельно расположенные проводники соединить так, чтобы в них:
— возникли токи одинакового направления, то проводники начнут притягиваться друг к другу;
— возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться друг от друга.
Магнитное поле
В пространстве, окружающем движущиеся заряды (или электрические токи) возникает поле, называемое магнитным.
Электрический ток в проводнике создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на ток в другом проводнике. А поле, созданное электрическим током второго проводника, действует на первый.
Магнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
Свойства магнитного поля:
1. магнитное поле порождается электрическим током (направленно движущимися зарядами).
2. магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды).
Замкнутый контур с током в магнитном поле
1. Однородное магнитное поле оказывает на рамку ориентирующее действие.
Если подвесить на гибких проводах плоскую рамку с током между полюсами магнита (т.е. в однородном магнитном поле), то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока ее плоскость не установится перпендикулярно линии, соединяющей полюсы магнита.
2. В неоднородном магнитном поле рамка, кроме поворачивания, будет двигаться поступательно, притягиваясь к проводнику с током или отталкиваясь от него.
Если подвесить рамку с током рядом с проводником тока, то рамка тоже поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки, а кроме того, в зависимости от направления токов в проводнике и рамке, притягиваться или отталкиваться от него.
При изменении направления тока в проводе рамка повернется на 180°.
Движущиеся заряды (электрический ток) создают магнитное поле.
Вокруг любых направленно движущихся зарядов возникает магнитное поле.
Оно также появляется, если в пространстве существует электрическое поле, изменяющееся со временем.
Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
Магнитное поле и взаимодействие токов — Магнитная индукция. Линии магнитной индукции — Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера — Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель — Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца — Магнитные свойства вещества — Примеры решения задач — Краткие итоги главы
| Электрические величины | Магнитные величины | ||
|---|---|---|---|
| Уравнение | Единица | Уравнение | Единица |
| Сила тока | Напряжение индукции | ||
| $ I = \frac{dQ}{dt} $ | Ампер | $ U = -N \frac{dΦ}{dt} $ | Вольт |
| Заряд | Магнитный поток | ||
| $ Q = It $ | Кулон = Ампер · Секунда | $ Φ = BS $ | Вебер = Вольт · Секунда |
| Напряжение (электродвижущая сила) | Магнитодвижущая сила | ||
| $ U = Ed $ | Вольт | $ F = Hl $ | Ампер |
| Напряженность электрического поля | Напряженность магнитного поля | ||
| $ E = \frac{U}{d} $ | Вольт/метр | $ H = \frac{IN}{l} $ | Ампер/метр |
| Поверхностная плотность заряда или Электрическое смещение | Магнитная индукция | ||
| $ D = \frac{Q}{S} $ | Кулон/метр2 | $ B = \frac{Φ}{S} $ | Тесла = (Вольт · Секунда)/метр2 |
| $ \vect{D} = ε_{0} \vect{E} $ | Кулон/метр2 | $ \vect{B} = μ_{0} \vect{H} $ | Тесла = (Вольт · Секунда)/метр2 |
| Электрическая постоянная | Магнитная постоянная | ||
| $ ε_0 = \frac{1}{μ_0 c^2} $ | Фарад/метр | $ μ_0 = \frac{1}{ε_0 c^2} $ | Генри/метр |
| Относительная диэлектрическая проницаемость | Относительная магнитная проницаемость | ||
| $ ε $ | $ μ $ | ||
| Абсолютная диэлектрическая проницаемость | Абсолютная магнитная проницаемость | ||
| $ ε_{а} = ε_{0} ε $ | Фарад/метр | $ μ_{а} = μ_{0} μ $ | Генри/метр |
| Емкость | Индуктивность | ||
| $ С = \frac{Q}{U} $ | Фарад | $ L = \frac{ΦN}{I} $ | Генри |
| Емкость плоского конденсатора | Индуктивность цилиндрической катушки | ||
| $ С = ε_{а} \frac{S}{d} $ | Фарад | $ L = μ_{а} \frac{SN^2}{l} $ | Генри |
| Энергия электрического поля | Энергия магнитного поля | ||
| $ W = \frac{CU^2}{2} $ | Джоуль | $ W = \frac{LI^2}{2} $ | Джоуль |
| Энергия плоского конденсатора | Энергия цилиндрической катушки | ||
| $ W = ε_{а} \frac{E^2 V}{2} $ | Джоуль | $ W = μ_{а} \frac{H^2 V}{2} $ | Джоуль |
| Плотность электрической энергии | Плотность магнитной энергии | ||
| $ ω = ε_{а} \frac{E^2}{2} = \frac{DE}{2} $ | Джоуль/метр3 | $ ω = μ_{а} \frac{H^2}{2} = \frac{BH}{2} $ | Джоуль/метр3 |
Взаимные превращения электрического и магнитного полей
Допустим, что в какой — то точке $О$ в бесконечной непроводящей среде существует электрическое поле $\overrightarrow{E}$. Если нет источников поля в виде электрических зарядов, то это поле убывающее. Согласно представлениям Максвелла, переменное поле $\overrightarrow{E}$ создает магнитное поле $\overrightarrow{H}$. Так как $\overrightarrow{E}$ убывает, то плотность тока смещения ($\overrightarrow{j_{sm}}$). равная:
направлена против вектора $\overrightarrow{E}$, при этом линии индукции магнитного поля направлены по часовой стрелке (рис.1). Так как в среде отсутствуют постоянные токи, то магнитное поле ($\overrightarrow{H}$) будет так же, как и эклектическое поле — убывающим. Изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле ($\overrightarrow{E_1}$). Линии напряженности данного поля направлены против часовой стрелки (рис.1). Вихревое электрическое поле $\overrightarrow{E_1}$ уничтожает начальное поле $\overrightarrow{E}$ в точке $O$, но появляется в соседней точке 1. Уменьшаясь в точке 1, электрическое поле $\overrightarrow{E_1}$ порождает магнитное поле $\overrightarrow{H_1}$, которое имеет направление, совпадающее с направлением поля $\overrightarrow{H.}$ Поле $\overrightarrow{H_1}$ уничтожит поле $\overrightarrow{H}$ в точке 1 и появится в точке, которая находится на некотором расстоянии. Уменьшаясь, данное магнитное поле рождает вихревое поле $\overrightarrow{E_2}$, которое в точке 1 уничтожит поле $\overrightarrow{E_1}$ в точке 1, но проявится в точке 2. Так, вместо первоначального поля $\overrightarrow{E}$ мы получили электрическое и магнитные поля, которые связаны друг с другом и которые распространяются в пространстве, то есть имеем электромагнитную волну.
Рисунок 1.
Определение 1
Поля $\overrightarrow{E}\ и\ \overrightarrow{H}$ перпендикулярны друг другу, и оба поля перпендикулярны скорости распространения волны ($\overrightarrow{\ v}$). Эти векторы связаны правилом правого винта, которое гласит: если вращать правый винт так, что его рукоятка перемещается по кратчайшему расстоянию от вектора $\overrightarrow{E}$ к вектору $\overrightarrow{H},$ то поступательное направление винта будет совпадать с направлением вектора скорости.
Роль теории Максвелла в классических представлениях об электромагнетизме
Количественное изучение электрических работ было начато в работах Кулона, который установил закон взаимодействия электрических зарядов (1785 г). Вплоть до 1820 г. электрические и магнитные явления рассматривались отдельно друг от друга, они не связывались между собой. В 1820 г. Эрстед показал, что магнитное действие можно получить, используя электрический ток, что означает связь электричества и магнетизма. Ампер сделал заключение, что все магнитные явления в природе вызваны электрическими токами. Прорывным в теории электромагнетизма стало открытие Фарадеем закона электромагнитной индукции. Кроме того, Фарадей показал значение среды в электрических явлениях, что опровергло теорию действия на расстоянии. Анализируя различные электромагнитные процессы и явления, Максвелл пришел к выводу о том, что если любое переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, то должно существовать и обратное: любое изменение электрического поля заставляет появляться вихревое магнитное поле.
В работах Максвелла мысль о тесной взаимной связи электрических и магнитных явлений окончательно оформлена в виде двух основных положений:
Всякое изменение магнитного поля порождает вихревое электрическое поле.
Изменяющееся во времени электрическое поле порождает такое же магнитное поле, как вызывает ток проводимости с плотностью $\overrightarrow{j}$, который можно определить (1).
В строгой форме суть взаимных превращений представлена системой уравнений Максвелла. Теория электромагнетизма Максвелла стала завершающим этапом в развитии учения об электричестве и стала классическим представлением электромагнитного поля, которое содержит в общем случае электрическое и магнитное поля, связанные между собой и способные превращаться друг в д
Насколько безопасно место, где мы живем? Обзор измерителя электромагнитного поля Mustool MT525
Содержание
- Вступление
- Технические характеристики Mustool MT525
- Упаковка
- Внешний вид
- Тестирование
- Выводы
Вступление
Электромагнитные поля (ЭМП) являются неотъемлемой частью окружающего нас мира. В природе электрические поля, невидимые человеческому глазу, образуются в атмосфере при грозе. Магнитное поле нашей планеты указывает компасу в направлении «север» и «юг».
Электрическое поле появляется за счет разницы электрических напряжений, следовательно, чем выше напряжение, тем больше электрическое поле. Измеряется электрическое поле в вольтах на метр (В/м). Магнитное поле появляется там, где проходит электрический ток, следовательно, чем больше сила тока, тем больше магнитное поле. Сила магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м). Однако, для измерения магнитного поля, чаще используют подобную А/м единицу измерения – микротесла (мкТл, еденица измерения индукции магнитного поля). Обобщая вышесказанное можно дать такую формулировку ЭМП – это силовое поле, образованное вокруг электрического тока, эквивалентное электрическому полю и магнитному полю, расположенным под прямыми углами друг к другу.
Помимо природных источников ЭМП есть и искусственные, такие как: бытовые электроприборы, электрические инструменты, линии электропередач, электропроводка и прочие электрические устройства. Исследования воздействия ЭМП на организм человека проводятся с середины ХХ века. В современном мире каждый из нас окружен различными электрическими устройствами, которые являются источниками ЭМП. Более опасным является воздействие магнитного поля. Исследования, проведенные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) показывают, что кратковременное воздействие низкочастотных ЭМП на организм человека не вызывает пагубных последствий. В то же время воздействие высокочастотных ЭМП могут вызвать проблемы со здоровьем. На основании данных исследований, был выработан норматив низкочастотного магнитного поля, имеющий значение в 0,2 мкТл. Данный норматив в России, ссылаясь на «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям», имеет значение в 10 мкТл. К электрическому полю ВОЗ применяет норматив в 40 В/м, в России такой норматив имеет значение 50 В/м.
Для измерения электромагнитных полей применяются тестеры электромагнитного излучения. Одним из таких тестеров является «герой» сегодняшнего обзора — Mustool MT525. С помощью данного прибора определим: насколько безопасен наш дом, а также проверим самые распространенные электрические устройства на наличие допустимого излучения ЭМП.
Покупал данный прибор на Aliexpress, по ссылке ниже.
Покупал здесь Другие модели измерителей электромагнитного поля
Цена на момент публикации: $20.00
Больше интересных товаров с Aliexpress вы найдете на моем канале в Telegram
Технические характеристики Mustool MT525
| Электрическое поле | Магнитное поле | |
| Единица измерения | В/м (V/m) | мкТл (µT) |
| Дискретность | 1 V/m | 0.01 µT |
| Диапазон измерения | 1 V/m – 1999 V/m | 0.01 µT – 99.99 µT |
| Порог срабатывания сигнализации | 40 V/m | 0.4 µT |
| Дисплей | 3-1/2-digit LCD |
| Частотный диапазон | 5 HZ – 3500 MHz |
| Время измерения | 0.4 секунды |
| Режим тестирования | Бимодульный синхронный тест |
| Условия эксплуатации | 00C ~ 500C / 300F ~ 1220F, <80% RH |
| Питание прибора | 3X1.5 V AAA батарейки |
| Размеры прибора | 130*62*26 мм |
Упаковка
Измеритель электромагнитного поля Mustool MT525 поставляется в небольшой картонной коробке.
На коробке указано название прибора, а также фирма-производитель данного устройства. Также имеется надпись «Electromagnetic Radiation Tester», что в переводе с английского означает «Тестер Электромагнитного Излучения».
Перевернув коробку, можно ознакомиться с основными техническими параметрами тестера.
В комплект поставки Mustool MT525 входит:
- Измеритель электромагнитного поля Mustool MT525;
- Инструкция к прибору.
Инструкция по использованию прибора написана на английском языке.
Внешний вид
Корпус прибора изготовлен из пластика. Габаритные размеры корпуса устройства, измеренные рулеткой:
На передней панели устройства расположен монохромный жидкокристаллический дисплей. Под дисплеем находится красный светодиод с надписью «Electromagnetic Radiation Tester». Светодиод срабатывает при превышении допустимого уровня электрического или магнитного поля.
Ниже экрана расположены три кнопки:
- Кнопка включения/отключения Mustool MT525;
- AVG/VPP;
- HOLD/BEEP.
При кратковременном нажатии кнопки «HOLD/BEEP» на дисплее фиксируются текущие показания тестера. При длительном нажатии кнопки «HOLD/BEEP» можно как включить, так и выключить звуковую сигнализацию превышения допустимого уровня ЭМП.
Кнопка «AVG/VPP» осуществляет переключение тестера в режим отображения средних или максимальных значений.
При кратковременном нажатии на кнопку включения/отключения тестера – загорается подсветка дисплея. При длительном нажатии данной кнопки можно включить либо выключить прибор.
На задней панели Mustool MT525 расположены:
- Четыре винта, скрепляющих корпус прибора;
- Отсек для батареек, типоразмера ААА;
- Этикетка с краткими техническими характеристиками.
Для питания прибора необходимо 3 батарейки, типоразмера ААА:
Перечень основной информации, которая отображается на дисплее прибора.
Тестирование
Перед началом тестирования, вспомним предельно допустимые нормы электромагнитного излучения, рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения:
- Электрическое поле – не более 40 V/m;
- Магнитное поле – не более 0,2 µT.
Санитарные правила и нормативы в РФ:
- Электрическое поле – не более 50 V/m;
- Магнитное поле – не более 10 µT.
Установив батарейки и включив прибор, первым делом я протестировал своё рабочее место, где находится системный блок компьютера и монитор. При выключенном компьютере тестер показывал оба значения, электрического и магнитного поля, равными нулю. Включив персональный компьютер, я провел измерения. Расстояние тестера до монитора с системным блоком было около 50 см.
Тестер показал превышение допустимого уровня электрического поля в 8 раз. Показания прибора колебались в районе от 264 V/m до 281 V/m. Показания уровня излучения магнитного поля были в норме.
Затем я протестировал WI-fi роутер. Тестирование роутера на расстоянии 1 метра от прибора:
Показания уровня электрического и магнитного поля равны 0.
Тестирование роутера на расстоянии 10 см:
Тестер показал превышение допустимого уровня электрического поля со значением 190 V/m. Показания уровня излучения магнитного поля были в норме. Также следует учесть, что вблизи роутера был подключен его блок питания на 12 V 1 A.
Тестирование микроволновой печи. Данное устройство отличается повышенной мощностью в сравнении с другими бытовыми электроприборами. Микроволновка была включена в сеть, замер излучения ЭМП был произведен на расстоянии 1 метра от печки.
Замер излучения ЭМП вблизи печки:
Затем микроволновка была включена на максимальную мощность 850 W. Результат тестирования:
Прибор показал значительно превышение электрического поля, с результатами от 516 V/m до 522 V/m, а также превышение магнитного поля с результатами от 21.27 µT до 22.29 µT.
На расстоянии 1 метра от включенной микроволновой печи на максимальной мощности 850 W, прибор показал такой результат:
Тестирование мобильных телефонов. Для тестирования устройств мобильной связи были выбраны 2 устройства:
- Телефон «старого» поколения в лице Nokia 1200;
- Смартфон Apple Iphone 6S.
Проведем тест Nokia 1200 и Apple Iphone 6S в режиме «ожидания»:
На обоих телефонах значения электрического и магнитного поля равны 0. На Iphone был включен Wi-fi, а также мобильный интернет.
Затем были проведены замеры на телефонах при входящем вызове.
На современном смартфоне при входящем вызове превышения допустимого значения ЭМП замечено не было. Телефон «старого» поколения, напротив, показал превышение допустимого значения магнитного поля в диапазоне от 2.90 µT до 12.47 µT.
После проведенных тестов дома я отправился на улицу. Первым объектом для тестирования была выбрана трансформаторная подстанция на 10 кВ.
На расстоянии около 2-3 метров был произведен замер ЭМП.
Такое расстояние полностью безопасно для человека, показания тестера были равны 0.
Подойдя вплотную ко входу в трансформаторную подстанцию был произведён еще один замер.
Прибор показал превышение уровня магнитного поля со значением 5.53 µT.
Вблизи дома, где я живу (около 100-150 метров), находится вышка сотовой связи.
Естественно, были произведены замеры на превышение уровня ЭМП вблизи вышки.
Вышка сотовой связи оказалась полностью безопасной для человека, показания тестера были равны 0.
Затем был произведен тест возле столба линий электропередач.
Показания электрического и магнитного поля были равны 0.
Завершить мою прогулку решил замером ЭМП возле высоковольтной опоры линий электропередач.
Включив прибор, было выявлено незначительное превышение уровня электрического поля на расстоянии приблизительно 20 метров. Подходить ближе и делать замеры на близком расстоянии я не стал, так как опоры стоят на удаленном расстоянии от жилых домов и постоянного потока людей там нет.
Отойдя на расстояние более 40-50 метров показания электрического и магнитного поля были равны 0.
Выводы
С развитием современных технологий в нашей жизни становится все больше электрических устройств. Исследования на тему влияния электромагнитных излучений на тело человека продолжаются по сей день. Учеными доказано, что кратковременное воздействие ЭМП допустимого уровня не оказывает пагубного воздействия на человека. Однако, при воздействии ЭМП выше допустимых норм, существует вероятность получить негативные последствия для своего организма, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Проведя тесты на излучение ЭМП компьютера, микроволновой печи, мобильных телефонов, подстанций и вышек сотовой связи можно сделать вывод, что при соблюдении рекомендаций ВОЗ, влияние ЭМП на организм человека, можно свести к минимуму. Как пример, можно взять микроволновую печь. Микроволновая печь является одним из самых мощных источников ЭМП в доме. Однако, она становится практически полностью безопасной, на расстоянии одного метра.
С более детальными рекомендациями и результатами исследований воздействия ЭМП можно ознакомиться на официальном сайте Всемирной организации здравоохранения.
Магнитное поле— определение, история, иллюстрация, происхождение, часто задаваемые вопросы
- БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
- КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
- BNAT
- Классы
- Класс 1-3
- Класс 4-5
- Класс 6-10
- Класс 110003 CBSE
- Книги NCERT
- Книги NCERT для класса 5
- Книги NCERT, класс 6
- Книги NCERT для класса 7
- Книги NCERT для класса 8
- Книги NCERT для класса 9
- Книги NCERT для класса 10
- NCERT Книги для класса 11
- NCERT Книги для класса 12
- NCERT Exemplar
- NCERT Exemplar Class 8
- NCERT Exemplar Class 9
- NCERT Exemplar Class 10
- NCERT Exemplar Class 11
9plar
- Книги NCERT
- RS Aggarwal
- RS Aggarwal Решения класса 12
- RS Aggarwal Class 11 Solutions
- RS Aggarwal Решения класса 10
- Решения RS Aggarwal класса 9
- Решения RS Aggarwal класса 8
- Решения RS Aggarwal класса 7
- Решения RS Aggarwal класса 6
- RD Sharma
- RD Sharma Class 6 Решения
- RD Sharma Class 7 Решения
- Решения RD Sharma класса 8
- Решения RD Sharma класса 9
- Решения RD Sharma класса 10
- Решения RD Sharma класса 11
- Решения RD Sharma Class 12
- PHYSICS
- Механика
- Оптика
- Термодинамика
- Электромагнетизм
- ХИМИЯ
- Органическая химия
- Неорганическая химия
- Периодическая таблица
- MATHS
- Статистика
- 9000 Pro Числа
- Числа
- 9000 Pro Числа Тр Игонометрические функции
- Взаимосвязи и функции
- Последовательности и серии
- Таблицы умножения
- Детерминанты и матрицы
- Прибыль и убытки
- Полиномиальные уравнения
- Деление фракций
- Microology 0003000
- FORMULAS
- Математические формулы
- Алгебраные формулы
- Тригонометрические формулы
- Геометрические формулы
- КАЛЬКУЛЯТОРЫ
- Математические калькуляторы 0003000
- 000 CALCULATORS
- 000
- 000 Калькуляторы по химии 900 Образцы документов для класса 6
- Образцы документов CBSE для класса 7
- Образцы документов CBSE для класса 8
- Образцы документов CBSE для класса 9
- Образцы документов CBSE для класса 10
- Образцы документов CBSE для класса 1 1
- Образцы документов CBSE для класса 12
- Вопросники предыдущего года CBSE
- Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
- Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
- HC Verma Solutions
- HC Verma Solutions Класс 11 Физика
- HC Verma Solutions Класс 12 Физика
- Решения Лакмира Сингха
- Решения Лакмира Сингха класса 9
- Решения Лахмира Сингха класса 10
- Решения Лакмира Сингха класса 8
9000 Класс
- Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
- Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
- Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
- Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE Вопросы
- CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
- CBSE Class 10 Science Extra questions
- Class 3
- Class 4
- Class 5
- Class 6
- Class 7
- Class 8 Класс 9
- Класс 10
- Класс 11
- Класс 12
- Решения NCERT для класса 11
- Решения NCERT для класса 11 по физике
- Решения NCERT для класса 11 Химия
- Решения NCERT для биологии класса 11
- Решение NCERT s Для класса 11 по математике
- NCERT Solutions Class 11 Accountancy
- NCERT Solutions Class 11 Business Studies
- NCERT Solutions Class 11 Economics
- NCERT Solutions Class 11 Statistics
- NCERT Solutions Class 11 Commerce
- NCERT Solutions for Class 12
- Решения NCERT для физики класса 12
- Решения NCERT для химии класса 12
- Решения NCERT для биологии класса 12
- Решения NCERT для математики класса 12
- Решения NCERT, класс 12, бухгалтерия
- Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
- NCERT Solutions Class 12 Economics
- NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
- NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
- NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
- NCERT Solutions Class 12 Commerce
- NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
- NCERT Solut Ионы Для класса 4
- Решения NCERT для математики класса 4
- Решения NCERT для класса 4 EVS
- Решения NCERT для класса 5
- Решения NCERT для математики класса 5
- Решения NCERT для класса 5 EVS
- Решения NCERT для класса 6
- Решения NCERT для математики класса 6
- Решения NCERT для науки класса 6
- Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
- Решения NCERT для класса 6 Английский язык
- Решения NCERT для класса 7
- Решения NCERT для математики класса 7
- Решения NCERT для науки класса 7
- Решения NCERT для социальных наук класса 7
- Решения NCERT для класса 7 Английский язык
- Решения NCERT для класса 8
- Решения NCERT для математики класса 8
- Решения NCERT для науки 8 класса
- Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
- Решения NCERT для класса 8 Английский
- Решения NCERT для класса 9
- Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
- Решения NCERT для математики класса 9
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
- Решения NCERT для математики класса 9, глава 2 Решения NCERT
- для математики класса 9, глава 3
- Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
- Решения NCERT для математики класса 9, глава 5 Решения NCERT
- для математики класса 9, глава 6
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7 Решения NCERT
- для математики класса 9 Глава 8
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава
Разница между электрическим полем и магнитным полем
Что такое магнитное поле?
Область вокруг магнита, где силы притяжения или силы отталкивания проявляются полюсами магнита, называется магнитным полем.
Когда электрические заряды перемещаются в пространстве или по электрическому проводнику, магнитное поле индуцируется из-за его движения.
Сравнение двух полей
1. ЕДИНИЦА: Единица измерения для электрического поля — вольт / метр или ньютон / кулон,
, тогда как,
единица измерения магнитного поля: Тесла, (Ньютон × Секунда) / (Кулон × метр)
2. ОБОЗНАЧЕНИЕ
Электрическое поле обозначено E
Магнитное поле обозначено B
3.ФОРМУЛА Формула электрического поля = Ньютон / кулон (Н / К)
тогда как,
формула Магнитного поля, = Тесла или wb / m2
4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
Электрометр используется для измерения электрического поля, тогда как магнитометр используется для измерения магнитного поля.
5. ПОЛЮС
В электрическом поле существуют монополии (одиночные заряды). В электрическом поле существуют одиночные положительные и отрицательные заряды.Для монополей, таких как позитроны и электроны, есть прямые силовые линии либо к заряду, либо от него.
В магнитном поле существуют только диполи. Монополей не существует. Это потому, что силовые линии магнитного поля начинаются с северного полюса и заканчиваются на южном полюсе. Следовательно, магнитные поля имеют оба полюса, то есть только диполи.
6. Электрическое поле и магнитное поле перпендикулярны друг другу. Электрическое поле перпендикулярно магнитному полю и наоборот.
7. Линии поля — это воображаемые линии, определяющие область, в которой действует сила или влияние заряда. Этот заряд может быть электрическим или магнитным диполем.
Для электрического заряда силовые линии прямые. Для позиции они направлены наружу, а для электрона — внутрь.
Для магнитного диполя они начинаются на северном полюсе и заканчиваются на южном полюсе.
8. Поле — это область воздействия вокруг любого заряда или магнита.И электрическое, и магнитное поля являются векторами. У них есть направления и масштабы.
9. Электрическое поле определяется прямыми силовыми линиями. Они не образуют замкнутых петель.
Силовые линии магнитного поля образуют замкнутую петлю, начинающуюся от северного полюса и заканчивающуюся на южном полюсе вне магнита.
10. В электрическом поле присутствуют заряды двух типов. Положительный заряд называется позитроном, а отрицательный заряд — электроном.
11. Сила между зарядами одинакова. Подобное отталкивает подобное. Позитрон отталкивает позитрон, но притягивает электрон. Таким же образом северный полюс отталкивает северный полюс, но притягивает южный полюс.
12. В измерениях электрическое поле существует в двух измерениях, тогда как магнитные поля существуют в трех измерениях.
13. Работа совершается полем, когда частица входит в его поле влияния.
Электрическое поле может делать работу.Когда частица попадает в электрическое поле, электрическое поле может влиять на частицу, изменяя ее скорость, а также направление.
Магнитное поле не может работать. Когда какая-либо частица попадает в зону воздействия магнита, магнитное поле не может повлиять на скорость или направление этой частицы. По сути, работа, совершаемая магнитным полем над частицей, равна нулю.
электромагнетизм | Определение, уравнения и факты
Электромагнетизм , наука о заряде, а также о силах и полях, связанных с зарядом.Электричество и магнетизм — два аспекта электромагнетизма.
Британская викторина
Викторина «Все о физике»
Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.
Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами.Только в 19 веке они стали рассматриваться как взаимосвязанные явления. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна без сомнения установила, что оба аспекта являются аспектами одного общего явления. Однако на практике электрические и магнитные силы ведут себя по-разному и описываются разными уравнениями. Электрические силы создаются электрическими зарядами в состоянии покоя или в движении. С другой стороны, магнитные силы создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.
Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Это чрезвычайно сильно по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие только одного электрона из каждого миллиарда молекул у двух 70-килограммовых (154-фунтовых) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, оттолкнет их с силой в 30 000 тонн. В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие определенные бури.
Электрические и магнитные силы могут быть обнаружены в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля имеют фундаментальную природу и могут существовать в космосе вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот, независимо от любого внешнего заряда. Как обнаружил в своей работе английский физик Майкл Фарадей, изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, лежащее в основе производства электроэнергии. Напротив, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл.Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включают световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля путешествуют вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все эти волны движутся с одинаковой скоростью, а именно скоростью света (примерно 300 000 километров, или 186 000 миль в секунду).Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.
Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодняУравнения Максвелла по-прежнему обеспечивают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако в 20 веке интерпретация его творчества расширилась. Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всей материи скоростью электромагнитного излучения.В конце 1960-х физики обнаружили, что у других сил в природе есть поля с математической структурой, подобной структуре электромагнитного поля. Эти другие силы — сильное взаимодействие, ответственное за энергию, выделяемую при ядерном синтезе, и слабое взаимодействие, наблюдаемое при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер. В частности, слабые и электромагнитные силы были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию, на сегодняшний день не достигнута.
Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается поведением агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и движение заряда с места на место. Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток — это мера потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технологии, особенно в производстве, распределении и управлении энергией.
Понятие напряжения, как и понятия заряда и тока, является фундаментальным для науки об электричестве. Напряжение — это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения. Распространенная проблема в электричестве — это определение отношения между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.
Эта статья стремится дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.
Что такое электромагнитное поле? (с иллюстрациями)
Электромагнитное поле — это поле, которое обладает магнитными и электрическими свойствами и окружает предметы электрическим зарядом. Поле также взаимодействует с заряженными объектами внутри поля. Электромагнитные поля присутствуют во Вселенной на базовом уровне различной степени силы. Земля, например, окружена электромагнитным полем, создаваемым движением электронов внутри Земли, и это поле используется каждый день, когда люди используют компасы для ориентации.Поведение таких полей определяется длинами волн генерируемой энергии и частотой их колебаний. Длинные волны колеблются с низкой частотой, а короткие волны колеблются с высокой частотой.
Радиотелескопы обнаруживают радиоволны, форму электромагнитного излучения, из космоса.Когда присутствует напряжение, образуется электрическое поле. В простом примере, когда свет включен в розетку, но не включен, создается небольшое электрическое поле. Когда свет включается, вызывая ток, движение электронов создает магнитное поле. Электрическое поле все еще присутствует, поэтому создается электромагнитное поле. Изменения электрического поля могут вызывать магнитную активность, а изменения магнитного поля могут вызывать электрическую активность.
Земля окружена электромагнитным полем.Классическим примером электромагнитного поля является поле, генерируемое вокруг линий электропередач высокой энергии.Многие люди отметили, что они могут чувствовать гул энергии вокруг линий электропередач, и исследования показали, что электромагнитное поле, окружающее линии электропередач высокой энергии, может фактически влиять на рост растений внутри поля, демонстрируя способ, которым электромагнитное поле может действуют на заряженные частицы внутри поля.
Электромагнитный спектр простирается от радиоволн до гамма-лучей.Электромагнитный спектр простирается от радиоволн, которые имеют длинные длины волн и низкую частоту, до гамма-лучей с короткими длинами волн и высокой частотой. Электромагнитное излучение на верхнем конце электромагнитного спектра известно как ионизирующее излучение, потому что оно может удалять электроны из молекул и атомов, через которые они проходят. Особый интерес представляет одна область электромагнитного спектра: диапазон видимого света.Например, когда кто-то видит апельсин моркови, это потому, что глаз чувствителен к длинам волн, отражаемых морковью.
Некоторые исследования показывают, что некоторые виды рака у детей связаны с воздействием электромагнитных полей высокой энергии.Определенные типы электромагнитных полей могут быть опасны для здоровья.Несколько исследований рака показали, что некоторые детские раковые заболевания связаны с воздействием электромагнитных полей высокой энергии. Однако даже если электромагнитное поле вызывает проблемы со здоровьем, оно также может быть полезным. Например, в медицинском сообществе люди используют рентгеновские лучи, форму электромагнитного излучения, чтобы увидеть внутреннюю часть тела, и лазеры, другую форму электромагнитного излучения, для проведения хирургических операций.
Лазеры, форма электромагнитного излучения, часто используются в хирургии глаза.В области медицины врачи используют рентгеновские лучи, форму электромагнитного излучения, для диагностики проблем со здоровьем.Напряженность магнитного поля [Энциклопедия электромагнетизма]
Напряженность магнитного поля $ H $ — физическая величина, используемая как одна из основных мер напряженности магнитного поля. Единица напряженности магнитного поля равна ампер на метр или А / м .
Напряженность магнитного поля $ H $ можно рассматривать как возбуждение, а плотность магнитного потока $ B $ — как реакцию среды.
| Поддержка us с помощью всего 1 доллар США через PayPal или кредитную карту: |
С.Зурек, Encyclopedia Magnetica, CC-BY-3.0
Магнитное поле является векторным полем в пространстве и представляет собой вид энергии, полное количественное определение которой требует знания векторных полей как напряженности магнитного поля $ H $, так и плотности потока $ B $ (или других значений, коррелирующих с ними, таких как намагничивание или поляризация). В вакууме в каждой точке векторы $ H $ и $ B $ ориентированы в одном направлении и прямо пропорциональны проницаемости свободного пространства, но в других средах они могут быть несовмещены (особенно в неоднородных или анизотропных материалах).
Требование двух величин аналогично, например, электричеству. И электрическое напряжение $ V $, и электрический ток $ I $ требуются для полной количественной оценки воздействия электричества, например количество переданной энергии.
Имя напряженность магнитного поля и символ $ H $ определены Международным бюро мер и весов (BIPM) как одна из связанных производных физических единиц. Следовательно, строго говоря, другие названия, такие как напряженность магнитного поля или магнитное поле (или даже просто поле ), которые можно встретить на повседневном техническом жаргоне , неверны.
Затруднение с определением
Трудно дать краткое определение такой базовой величины, как магнитное поле, но разные авторы дают хотя бы описательную версию. То же самое касается напряженности магнитного поля , а также другой основной величины — плотности магнитного потока .
В таблице ниже приведены некоторые примеры определений $ H $, приведенные в литературе (приведены точные цитаты).
| Публикация | Определение магнитного поля | Определение напряженности магнитного поля $ H $ | B Определение 7 $ магнитной плотности |
|---|---|---|---|
| Ричард М.Бозорт Ферромагнетизм | Магнит будет притягивать кусок железа, даже если они не находятся в контакте, и это действие на расстоянии, как говорят, вызвано магнитным полем или силовым полем. | Напряженность силового поля, напряженность магнитного поля или сила намагничивания H могут быть определены в терминах магнитных полюсов: в одном сантиметре от единичного полюса напряженность поля равна одному эрстеду. | Фарадей показал, что некоторые свойства магнетизма можно уподобить потоку, и задумал бесконечные линии индукции , которые представляют направление и, по их концентрации, поток в любой точке.[…] Общее количество линий, пересекающих данную область под прямым углом, и есть поток в этой области. Поток на единицу ара — это плотность потока, или магнитная индукция, , и обозначается символом B. |
| Дэвид К. Джайлс Введение в магнетизм и магнитные материалы | Одна из самых фундаментальных идей в магнетизме — это концепция магнитного поля. Когда поле создается в объеме пространства, это означает, что происходит изменение энергии этого объема, и, кроме того, существует градиент энергии, так что создается сила, которую можно обнаружить по ускорению электрического заряда, движущегося в поле за счет силы, действующей на проводник с током, крутящего момента на магнитном диполе, такого как стержневой магнит, или даже путем переориентации спинов электронов в определенных типах атомов. | Существует несколько способов определения напряженности магнитного поля H. В соответствии с развитыми здесь идеями мы хотим подчеркнуть связь между магнитным полем H и генерирующим электрическим током. Поэтому мы определим единицу напряженности магнитного поля, ампер на метр, через генерирующий ток. Самое простое определение выглядит следующим образом. Ампер на метр — это напряженность поля, создаваемая бесконечно длинным соленоидом, содержащим n витков на метр катушки и проводящим ток 1 / n ампер. | Когда магнитное поле H было создано в среде током, в соответствии с законом Ампера, реакция среды — это ее магнитная индукция B, также иногда называемая плотностью потока. |
| Магнитное поле , Британская энциклопедия | Магнитное поле, область вблизи магнитного, электрического тока или изменяющегося электрического поля, в которой наблюдаются магнитные силы. | Магнитное поле H можно представить как магнитное поле, создаваемое током в проводах […] | […] магнитное поле B [можно рассматривать] как полное магнитное поле включая также вклад магнитных свойств материалов в поле. |
| В.А. Бакши, А.В. Бакши Теория электромагнитного поля | Область вокруг магнита, внутри которой может ощущаться влияние магнита, называется магнитным полем. | Количественная мера силы или слабости магнитного поля дается напряженностью магнитного поля или силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля в любой точке магнитного поля определяется как сила, испытываемая единичным северным полюсом одной силы Вебера, помещенным в эту точку. | Суммарные магнитные силовые линии, то есть магнитный поток, пересекающий единицу площади в плоскости под прямым углом к направлению потока, называется плотностью магнитного потока.Обозначается буквой B и является векторной величиной. |
Аналог электрических цепей
Электросхема
Электрическое напряжение $ V $ и электрический ток $ I $ требуются для полной количественной оценки воздействия электричества в электрических цепях. В цепях постоянного тока пропорциональность между $ V $ и $ I $ определяется электрической проводимостью $ G $ (или сопротивлением $ R $) данной среды.
Произведение $ V $ и $ I $ является мерой мощности и может быть выражено в ваттах (Вт), что с течением времени $ t $ дает энергию $ E $ в джоулях, рассеиваемую или трансформируемую в цепи.
Если к однородной электрической цепи применяется фиксированное значение $ V $, то результирующая амплитуда $ I $ определяется проводимостью цепи. Для того же напряжения более высокие значения проводимости приведут к более высокому току.
Если через проводник пропускается ток фиксированной амплитуды, падение напряжения будет пропорционально сопротивлению проводника. Для сверхпроводника сопротивление равно нулю, нет падения напряжения и, следовательно, $ V · I = 0 $.И наоборот, если на электрический изолятор подается напряжение, то течет очень небольшой ток и, следовательно, рассеивается лишь небольшое количество энергии, так что $ V · I \ приблизительно 0 $.
Магнитная цепь
По аналогии и напряженность магнитного поля $ H $, и плотность магнитного потока $ B $ (или их представление другими связанными переменными) необходимы для количественной оценки эффектов магнетизма в магнитных цепях. Пропорциональность между $ H $ и $ B $ диктуется магнитной проницаемостью $ μ $ данной среды.
В условиях стационарного состояния произведение $ H $ и $ B $ является мерой удельной энергии в Дж / м 3 , накопленной в магнитном поле, содержащемся в данной среде. Произведение $ B · H $ (количество накопленной энергии) используется, например, для классификации постоянных магнитов.
Если к магнитной цепи применяется фиксированное значение $ H $, то результирующая амплитуда $ B $ определяется проницаемостью $ μ $ цепи. При той же напряженности магнитного поля более высокие значения проницаемости приведут к более высокой плотности потока.
Мягкие ферромагнетики имеют большие значения магнитной проницаемости, и поэтому применение малых $ H $ приводит к большим значениям $ B $ без сохранения большого количества энергии в магнитном поле, так что $ B · H \ приблизительно 0 $ (например, по сравнению с постоянными магнитами, которые может хранить много энергии).
Однако сверхпроводники могут полностью вытеснять магнитное поле из своего объема, так что они ведут себя как «магнитные изоляторы», а значит, и $ B · H \ приблизительно 0 $.
H около электрического тока
Инжир.2. Амплитуда напряженности магнитного поля $ H $ уменьшается с удалением от проводника с электрическим током $ I $., автор S. Zurek, Encyclopedia Magnetica, CC-BY-3.0
Рис. 3. Ориентация вектора напряженности магнитного поля $ H $ относительно тока $ I $ подчиняется правилу правой руки., автор S. Zurek, Encyclopedia Magnetica, CC-BY-3.0
$ H $ всегда генерируется вокруг электрического тока $ I $, который может быть твердым проводником с током или просто движущимся электрическим зарядом (также в свободном пространстве). Направление вектора $ H $ перпендикулярно направлению порождающего его тока $ I $, и предполагается, что значения векторов подчиняются правилу правой руки.
Без других источников магнитного поля и в однородной и изотропной среде генерируемая напряженность магнитного поля $ H $ зависит только от величины и направления электрического тока $ I $ и задействованных физических размеров (т.е.г. длина и диаметр проводника и т. д.), поэтому в соответствии с законом Ампера пропорциональность определяется длиной магнитного пути $ l $:
| (1) | $$ H = \ frac {I} {l} $$ | (А / м) |
Для простейшего случая круглого, прямого и бесконечно длинного проводника с током (рис.2) значение $ H $ для данной окружности с радиусом $ r $ может быть вычислено по длине магнитного пути окружности:
| (2) | $$ H = \ frac {I} {2⋅π⋅r} $$ | (А / м) |
В линейной изотропной среде значения из различных источников объединяются и могут быть рассчитаны на основе суперпозиции источников.Для простых геометрических случаев значение $ H $ может быть вычислено аналитически, но для очень сложных систем можно выполнять вычисления, например, с помощью конечно-элементного моделирования.
Связь между $ H $ и $ I $ часто демонстрируется с помощью закона Био-Савара. или закон Ампера Часто (но не всегда ) оба из них выражаются переменной плотности потока $ B $, так что проницаемость среды автоматически принимается во внимание.
Во многих примерах, приведенных в литературе, есть неявное предположение (обычно не указываемое), что вывод выполняется для вакуума, а не для произвольной среды с другой проницаемостью .Когда проницаемость $ μ_0 $ уменьшается в уравнениях с обеих сторон, тогда $ H $ пропорционально только $ I $, и это верно для любой однородной изотропной среды с любой проницаемостью, даже нелинейной (и если другие источники магнитного поля отсутствуют).
Ситуация несколько иная для анизотропной или прерывистой среды. Они могут вызвать дополнительные источники магнитного поля, поскольку возбужденная среда может генерировать новые магнитные полюса, и эти полюса необходимо учитывать для точного описания распределения $ H $.Например, полюсные наконечники в электромагните влияют на $ H $, распределение которого больше не определяется только катушками с электрическим током.
Определение H с силой
В литературе показано, что напряженность магнитного поля в данной точке пространства можно определить как механическую силу, действующую на единичный полюс в данной точке. Однако для расчета силы требуется $ B $, что зависит от свойств среды. Действительно, в первоначальном эксперименте, проведенном Био и Саваром, на провода действовали физические силы.
Следовательно, силы, действующие на два намагниченных тела, будут разными, если они помещены в кислород (который является парамагнитным) или в воде (который является диамагнитным). Эта разница будет прямо пропорциональна относительной проницаемости задействованных сред. Однако $ H $, образующийся вокруг проволоки (рис. 2), будет таким же (пока среда однородна и изотропна).
См. Также
Список литературы
Магнитные поля
Магнетизм тесно связан с электричеством.По сути, магнетизм — это сила, вызванная движущимися зарядами. В случае постоянных магнитов движущиеся заряды — это орбиты электронов, вращающихся вокруг ядер. Проще говоря, у сильных постоянных магнитов много атомов с электронами, вращающимися в одном направлении. Немагниты имеют более случайное расположение электронов, вращающихся вокруг ядра. Для электромагнитов ток обеспечивает движущиеся заряды. Во всех случаях магнитные поля можно использовать для описания сил, создаваемых магнитами.
Вопрос: Какой тип поля присутствует возле движущегося электрического заряда?
- электрическое поле, всего
- магнитное поле, всего
- и электрическое поле, и магнитное поле
- ни электрическое поле, ни магнитное поле
Ответ: (3) Электрическое поле присутствует из-за электрического заряда, а магнитное поле присутствует, потому что заряд находится в движении.
Магниты поляризованы, то есть каждый магнит имеет два противоположных конца. Конец магнита, который указывает на географический северный полюс Земли, называется северным полюсом магнита, а противоположный конец по понятным причинам называется южным полюсом магнита. У каждого магнита есть как северный, так и южный полюс. Не существует одиночных изолированных магнитных полюсов или монополей. Если вы разделите магнит пополам, каждая половина оригинального магнита будет иметь как северный, так и южный полюс, что даст вам два магнита.Физики продолжают поиски как физически, так и теоретически, но на сегодняшний день никто никогда не наблюдал северного полюса без южного или южного полюса без северного полюса.
Вы использовали линии электрического поля, чтобы визуализировать, что произойдет с положительным зарядом, помещенным в электрическое поле. Чтобы визуализировать магнитное поле, вы можете нарисовать линии магнитного поля (также известные как линии магнитного потока), которые показывают направление, в котором будет указывать северный полюс магнита, если его поместить в поле.Линии магнитного поля изображены в виде замкнутых контуров, начинающихся от северного полюса магнита и продолжающихся к южному полюсу магнита. Внутри самого магнита силовые линии проходят от южного полюса к северному полюсу. Магнитное поле является наиболее сильным в областях с наибольшей плотностью силовых линий магнитного поля или в областях с наибольшей плотностью магнитного потока. Напряженность магнитного поля (B) измеряется в единицах, известных как Тесла (Т).
Подобно электрическим зарядам, подобные полюса оказывают друг на друга отталкивающую силу, в то время как противоположные полюса оказывают притягивающую силу друг на друга.Материалы можно разделить на магниты, магнитные притягивающие (материалы, которые сами по себе не являются магнитами, но могут притягиваться магнитами) и непритягивающие.
Вопрос: На схеме ниже показаны силовые линии магнитного поля между двумя северными магнитными полюсами. В какой момент напряженность магнитного поля самая большая?
Ответ: (B) имеет наибольшую напряженность магнитного поля, потому что он расположен в самой высокой плотности силовых линий магнитного поля.
Вопрос: На схеме ниже представлены стержневой магнит 0,5 кг и стержневой магнит 0,7 кг с расстоянием 0,2 метра между их центрами.
Какое утверждение лучше всего описывает силы между стержневыми магнитами?
- Гравитационная и магнитная сила обладают отталкивающим действием.
- Гравитационная сила отталкивает, а магнитная сила притягивает.
- Гравитационная сила притягивает, а магнитная сила отталкивает.
- Гравитационная и магнитная сила притягивают друг друга.
Ответ: (3) Гравитация всегда притягивает, а северные полюса отталкивают друг друга.
Вопрос: Студенту дают два куска железа и просят определить, являются ли они одним или обоими магнитами. Сначала ученик касается конца одной детали одним концом другой.Две железки притягиваются. Затем ученик переворачивает одну из частей и снова соединяет концы вместе. Две части снова притягиваются. Что именно ученик знает о начальных магнитных свойствах двух железок?
Ответ: По крайней мере, одна из частей железа является магнитом, но мы не можем с уверенностью утверждать, что оба являются магнитами.
Вопрос: Нарисуйте минимум четыре силовые линии, чтобы показать величину и направление магнитного поля в области, окружающей стержневой магнит.
Ответ:
Вопрос: Когда два кольцевых магнита помещаются на карандаш, магнит A остается подвешенным над магнитом B, как показано справа. Какое утверждение описывает гравитационную силу и магнитную силу, действующую на магнит A из-за магнита B?
- Гравитационная сила притягивает, а магнитная сила отталкивает.
- Гравитационная сила отталкивающая, а магнитная сила притягивающая.
- Как гравитационная, так и магнитная сила притягивают друг друга.
- И сила тяжести, и сила магнитного поля отталкивают.
Ответ: (1) Гравитация может только притягивать, а поскольку магнит A подвешен над магнитом B, магнитная сила должна быть отталкивающей.
.
