Магнитное поле подковообразного магнита: Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки — урок. Физика, 8 класс.

Подковообразный магнит

Подковообразный магнит представляет собой магнит, выполненный в форме подковы или U-образной формы , и стал наиболее широко признанным символом магнитов. Он был изобретен Уильямом Стердженом в 1825 году. Этот тип магнита может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом . Основное преимущество подковообразного магнита перед другими типами магнитов заключается в том, что магнитные полюса расположены близко друг к другу, создавая гораздо более сильное магнитное поле.

В 1819 году было обнаружено, что прохождение электрического тока через кусок металла отклоняет стрелку компаса . После этого открытия было предпринято множество других экспериментов, связанных с магнетизмом . Эти эксперименты завершились тем, что Уильям Стерджен обмотал проволокой кусок железа в форме подковы и пропустил через провода электрический ток, создав первый подковообразный магнит. ^[1]

Это был также первый практичный электромагнит и первый магнит, который мог поднимать большую массу, чем сам магнит, когда магнит весом семь унций мог поднять девять фунтов железа .

^{[1] [2]} Стерджен показал, что он может регулировать магнитное поле своего подковообразного магнита, увеличивая или уменьшая величину тока, проходящего через провода. ^[2] Это заложило бы основу для развития электрического телеграфа и будущего всемирных телекоммуникаций на следующее столетие и более. ^[2]

Форма магнита изначально была создана в качестве замены стержневого магнита, поскольку она делает магнит сильнее. ^[3] Подковообразный магнит сильнее, потому что оба полюса магнита расположены ближе друг к другу и в одной плоскости, что позволяет линиям магнитного потока течь по более прямому пути между полюсами и концентрирует магнитное поле. ^[4]

Форма подковообразного магнита также значительно снижает его размагничивание с течением времени. ^[5] Это связано с коэрцитивной силой, также известной как способность данного магнита оставаться намагниченной.

[5] Коэрцитивная сила слабее в форме диска или кольца, немного выше в форме цилиндра или стержня и сильнее всего в форме подковы. ^{[4] [5]} Для увеличения коэрцитивной силы подковообразных магнитов используются стальные держатели или держатели магнитов . ^[5] Магнитное поле сохраняет свою силу лучше всего, когда всему магнитному полю дается возможность проходить через ферромагнитное вещество вместо воздуха. ^[6]Близость полюсов подковообразного магнита облегчает использование этих держателей магнитов, чем магниты других типов. ^[6]

Подковообразный магнит из сплава железа AlNiCo . Прикрепленный железный стержень представляет собой магнитный фиксатор, используемый для предотвращения размагничивания.

---

Подковообразный магнит с рассчитанными силовыми линиями магнитного поля. Два магнитных полюса находятся в непосредственной близости, что концентрирует силовые линии и создает сильное магнитное поле.

Магнитные поля подковообразного магнита, визуализированные с помощью железных опилок.

Подковообразный магнит — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

Схема присоединения термопары к гальванометру.  [31]

Между полюсами сильного подковообразного магнита 2 находится прямоугольная рамка /, на которую намотано большое количество витков тонкой проволоки. Концы этой проволоки соединены с проводниками, идущими от термопары. При возникновении электродвижущей силы по виткам 1 начинает протекать электрический ток. Вокруг катушки образуется при этом магнитное силовое поле. В результате взаимодействия магнитного поля катушки с магнитным полем магнита 2 кагушка поворачивается вместе со своей осью на некоторый угол. Одновременно отклоняется и стрелка 3, укрепленная на оси рамки. Стрелка указывает величину электродвижущей силы.  [32]

Извлекают ферропримеси подковообразным магнитом или электромагнитом. Для облегчения съема ферропримесей на полюса магнита надевают плотно прилегающие наконечники из тонкой папиросной бумаги. В слое сахара полюсами магнита проводят полосы, параллельные одной из сторон стекла или бумага так, чтобы покрыть всю поверхность бороздками, не оставляя не пройденных магнитом участков. Затем аналогично проводят магнитом в слое сахара в направлении, перпендикулярном первому. Полученную массу ферропримесей взвешивают с погрешностью 0 0002 г и рассчитывают процент этих примесей.  [33]

Ленточный микрофон содержит подковообразный магнит с вытянутыми полюсными наконечниками, между которыми подвешена тонкая полоска ( ленточка) металлической фольги. В некоторых конструкциях фольга предварительно гофрируется. Ленточка закрепляется сверху и снизу, а напряжение с нее снимается с помощью проводников, подключенных к ее концам. Напряжение на концах ленточки возникает в результате того, что в процессе колебаний она пересекает силовые линии магнитного поля. Это явление хорошо известно в физике. На концах всякого проводника, движущегося в магнитном поле поперек силовых линий, появляется напряжение. Если проводник свернут в катушку, то при этом пересекается большее число линий и выходное напряжение возрастает. В ленточном микрофоне подвижный проводник является одновременно очень тонкой и гибкой диафрагмой.  [34]

Допустим, что

подковообразный магнит, показанный — на рис. 2 — 2 а, намагничен до насыщения и затем намагничивающее его поле удалено. Магнитный поток замыкается через его полюсы и полосу из мягкой стали ( обычно называемой якорем), и размагничивания магнита не происходят.  [35]

Магнитная система и внешний вид указателя.  [36]

Сравнительно большие размеры подковообразного магнита, необходимые для получения повышенной чувствительности указателя ( за счет увеличения радиусов активных сторон рамки), приводят к значительному увеличению веса и размеров прибора ТЦТ-5. Это является недостатком таких приборов. Эти указатели являются комбинированными приборами.  [37]

Стоджена об изобретении подковообразного магнита, способного поднять стальное тело весом до четырех килограммов, Генри увлекся электромагнетизмом и сразу же нашел способ увеличить подъемную силу до тонны.

 [38]

Схема прибора магнитоэлектрической системы.  [39]

Он состоит из постоянного подковообразного магнита /, к концам которого прикреплены полюсные наконечники 2 с цилиндрическими выточками.  [40]

Например, если на подковообразный магнит наложить лист бумаги, на котором насьи-паны ферромагнитные опилки, то при легком постукивании по листу опилки расположатся в виде линий, направленных от одного полюса магнита к другому.  [41]

При изменении положения поплавка подковообразный магнит вращается и воздействует на второй магнит, установленный на оси со стрелкой вне расширителя.  [42]

Подвесным магнитным сепаратором называют сильный подковообразный магнит

, подвешенный над конвейерной лентой. Этот магнит притягивает металлические предметы, проходящие по ленте вместе с топливом. Периодически такие магнитные сепараторы отводят в сторону и отключают их от сети; при этом удержанные ими металлические предметы падают в установленный для этого бункер.  [43]

Прибор этой системы представляет собой подковообразный магнит, между полюсами которого укреплена рамка. Протекающий по обмотке рамки ток взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита и поворачивает стрелку.  [44]

Неподвижную часть прибора составляют постоянный подковообразный магнит с наконечником и железный цилиндр.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

Подковообразный магнит: эксперименты и интересные фактыn

Молодой человек из Дюссельдорфа с болью обнаружил, что магниты могут не только прикреплять списки покупок к дверце холодильника: заказал в интернете два так называемых супер магнита. Однако, распаковывая тяжелые металлические пластины из отдельных пакетов, спортсмен-любитель недооценил огромные силы притяжения: его рука была зажата между магнитами, стремящимися навстречу друг другу как в тисках .

Наконец, пожарным пришлось въехать, и они освободили мужчину от магнитного зажима с помощью физической силы, резинового молотка и деревянных клиньев. Недаром специалисты рекомендуют перед обращением с магнитами узнавать о возможностях и рисках. Декоративные магниты-подковы в этом контексте кажутся довольно безобидными.

Здесь вы можете узнать, почему эти образцы особенно подходят для интересных экспериментов и где вы все еще можете использовать их в повседневной жизни.

Как работает подковообразный магнит?

В отличие от электромагнита подковообразный магнит известен как постоянный магнит . Благодаря своему материальному составу он постоянно генерирует магнитное поле внутри себя и в непосредственной близости. Как и любой магнит в мире, подковообразный магнит имеет два магнитных полюса. И его северный, и южный полюса оказывают сильное гравитационное притяжение на тела, сделанные из ферромагнитных материалов, таких как железо, кобальт и никель. Эта сила также известна как сила Лоренца . Точное определение силы Лоренца: Сила Лоренца — это сила, действующая на отдельные движущиеся носители заряда в магнитном поле (сила Лоренца).

Это явление связано с атомной структурой металлов. Благодаря спину, движению электронов вокруг атомного ядра, каждая железная частица приобретает свойства крохотного электромагнита. У каждого атома есть свои северный и южный полюса.

Когда железо сталкивается с магнитом, его элементарные компоненты выравниваются с полюсами магнита. Итак, северный полюс каждого атома железа перемещается на к южному полюсу магнита и наоборот. Эффект виден и заметен в виде магнитного притяжения на этих телах.

Что такое силовые линии магнитного поля?

Направление, в котором действуют силы магнитного поля (сила Лоренца), иллюстрируется силовыми линиями на схематических рисунках, с которыми многие люди знакомы из уроков физики. В направлении своих стрелок они символизируют, куда северный полюс воображаемой частицы железа будет двигаться вдоль магнита.

Что характеризует магнитное поле подковообразного магнита?

По сравнению с магнитным полем стержневого магнита силовые линии вблизи подковообразного магнита (из-за его мостиковой формы) рисуют гораздо более сложную картину. С одной стороны, они движутся изнутри Северного полюса прямо к противоположному Южному полюсу и генерируют такое однородное магнитное поле, которого нет ни у одного магнита другой формы. С другой стороны, с внешней стороны Северного полюса силовые линии проходят дугами вокруг подковы к внешней стороне Южного полюса. Они никогда не перекрывают . Более сильные области магнитного поля обозначены на иллюстрации более высокой плотностью силовых линий. Это также относится к мостовидным магнитам. Вам нужны соответствующие сильные подковообразные магниты? Вы можете найти подходящих экземпляров в нашей категории школьных магнитов!

Магнит-подкова: опыты для школы и дома

Магнит-подкова предназначен для физики. С их помощью можно в игровой форме проиллюстрировать основные законы магнетизма.

Подковообразный магнит: 1-й эксперимент: Делаем видимыми линии магнитного поля

В дополнение к подковообразному магниту для этого эксперимента вам понадобятся тонкие железные опилки, такие как те, которые образуются при опиливании металлических предметов.

Эксперимент работает следующим образом:

• Шаг 2: Приведите подковообразный магнит в контакт с опилками

  Если затем поместить подковообразный магнит в центр стружки, частицы железа выстроятся вдоль силовых линий магнитного поля из-за полярности их атомов. Таким образом, ход силовых линий можно сделать видимым и можно измерить протяженность магнитного поля .

Большие подковообразные магниты, полюса которых имеют цветовую маркировку, особенно подходят для такого эксперимента.

Подковообразный магнит: 2-й эксперимент: Намагничивание предметов

Гвозди, шурупы, скрепки и другие предметы можно превратить в магниты с помощью подковообразного магнита (в форме моста). Принцип, лежащий в основе этого, также основан на магнитном выравнивании содержащихся в нем железных компонентов. Для этого просто

выполните шаги ниже:

• Шаг 1: Равномерно ударьте подковой по металлическим предметам

  Например, многократно ударяйте подковообразным магнитом от головки к кончику гвоздя, регулярно выравнивая полюса его атомов в одном направлении. В результате на ногте образуются магнитные северный и южный полюса. Вы можете легко притягивать меньших и более легких металлических предметов, таких как скрепка, с помощью этого недавно созданного магнита. Однако, если вы уроните гвоздь на землю, выравнивание железных компонентов снова нарушится, так что магнитная сила предмета исчезнет.

• Шаг 2: продемонстрируйте создание новых магнитов с собственными северным и южным полюсами, разрезав их

  Намагниченные куски проволоки также можно использовать для имитации того, что происходит, когда магнит ломается: разрежьте намагниченный провод пополам — так сказать, между северным и южным полюсами магнита — и будут созданы два новых магнита , каждый с свои собственные полюса. В мире нет однополюсного магнита.

Подковообразный магнит: 3-й эксперимент: построить компас

Детям, которые с энтузиазмом относятся к мероприятиям на свежем воздухе и игровым тренировкам по выживанию, нравится этот эксперимент. Действуйте следующим образом:

Но будьте осторожны: Поместите подковообразный магнит, используемый в конструкции, вне досягаемости плавательного компаса, чтобы его собственное магнитное поле не влияло на стрелку.

Магнит-подкова: часто задаваемые вопросы

Мы собрали самые распространенные вопросы о магнитах-подковах.

Откуда взялся термин «магнит»?

Название всех искусственных магнитов происходит от природного магнитного минерала магнетита . Говорят, что он, в свою очередь, был первоначально обнаружен в греческом регионе Магнезия. Версия античного историка Плиния иная: по его словам, пастух по имени Магнес в турецких горах Ида однажды заметил, что гвозди его ботинок и металлический наконечник трости прилипли к содержащей магнетит почве.

Что сильнее — подковообразный магнит или стержневой магнит?

Если оба магнита одинакового размера, подковообразный магнит будет иметь более высокую удерживающую силу или сцепление, чем стержневой магнит. В отличие от стержневого магнита, который никогда не может привести оба полюса в контакт с металлической деталью одновременно, подковообразный магнит воздействует на свой металлический аналог из-за своей формы моста с северным и южным полюсами вместе. Кроме того, абсолютный размер магнита является решающим за силу сцепления.

Наконец, сила магнитного эффекта не в последнюю очередь зависит от материала магнита: так называемые ферритовые магниты обладают относительно слабыми силами притяжения и могут использоваться только до рабочей температуры 250 °C . Магниты из алюминия, никеля и кобальта (AlNiCo) прочнее и могут использоваться при рабочей температуре до 500 °C. Материал легко обрабатывается, поэтому вы можете получить магниты AlNiCo во многих мыслимых формах, включая подковообразные магниты. Магниты из редкоземельного неодима в сочетании с железом и бором часто называют «супермагнитами» из-за их сильная сила сцепления или магнитные силы. Однако из-за хрупкости неодима они не имеют подковообразной формы. Соответственно нет неодимовых подковообразных магнитов .

Для чего нужен подковообразный магнит?

Постоянные магниты используются промышленностью в области механики, электроники и электромеханики , например в:

• Электрические двигатели
• Велосипедная динамо-машина
• Микроволновые печи
• современные ветряные турбины

В прошлом подковообразные магниты часто использовались в качестве полевых магнитов в радиодинамиках. Имея большие размеры , они могут поднимать лом и металлические детали или опасные грузы или помогать сортировать металлические предметы при раздельном сборе мусора. В школах и частных домах подковообразные магниты (в форме моста) позволяют проводить яркие эксперименты, их можно использовать для рукоделия и самостоятельной работы или для сбора металлических тел и мелких деталей из хаотичных ящиков стола, ящиков для инструментов или швейных коробок.

Где взять красивые и большие подковообразные магниты?

В magnet-shop.net вы можете приобрести подковообразные магниты, сделанные из феррита, а также AlNicCo — последний, естественно, оказывает более сильное магнитное поле . Крупные образцы, полюса которых имеют цветовую кодировку, особенно подходят для описанных обучающих экспериментов.

Конечно, у нас также есть супермагниты или неодимовые магниты для вас в магазине магнитов.

Что означает географический и магнитный северный полюс?

Вращательное движение жидкого ядра Земли создает огромное магнитное поле внутри и вокруг нашей планеты, сравнимое с полем большого магнитного стержня. Любой магнит на земле выравнивается с направлением этого поля, если вы, например, свободно подвесите его на веревке. Однако географический северный полюс нашей планеты, который представляет собой воображаемую северную точку пересечения оси вращения Земли, на не совпадает с магнитным полюсом Арктики на . Магнитный полюс находится в нескольких километрах от географического полюса и перемещается на до 80 километров в сутки, в зависимости от солнечной активности. Как ни странно, магнитный полюс в Арктике является южным магнитным полюсом. Это наименование имеет исторические причины. Когда люди впервые обнаружили, что полюс магнита ориентирован на север, возникло соглашение называть соответствующую сторону магнита «Северным полюсом». Только позже стало ясно, что противоположные полюса притягиваются и что магнитный полюс на севере Земли, следовательно, должен быть магнитным южным полюсом. Чтобы избежать путаницы, наука сегодня называет «арктическим и антарктическим магнитными полюсами».

Вывод: Подковообразные магниты идеально подходят для школьных уроков

Магнетизм идеально подходит для того, чтобы заинтересовать детей наукой и, например, для демонстрации силы Лоренца на металлических телах . Материалы, которые притягиваются друг к другу как по волшебству и выравниваются с невидимыми силовыми линиями, вызывают любопытство к физическим законам на заднем плане. В то время как молодые исследователи любят экспериментировать, более старшие особенно увлечены практическим использованием магнитов — будь то самостоятельная работа, утилизация опасных грузов или элегантные застежки на дизайнерских сумках или золотые украшения. Воспользуйтесь преимуществами и закажите правильный подковообразный магнит сюда!

Наши подходящие сильные неодимовые магниты можно найти в соответствующей категории.

электромагнетизм — Как акт сближения полюсов увеличивает электромагнитную силу?

Задавать вопрос

спросил 1 год, 5 месяцев назад

Изменено 1 год, 5 месяцев назад

Просмотрено 241 раз

$\begingroup$

Согласно моему учебнику силу подковообразного электромагнита можно увеличить следующими способами:

Увеличение количества протекающего тока

Увеличение числа витков катушки

Перемещение полюсов ближе друг к другу

---

В то время как я понимаю, как работают первые два, третий совершенно сбивает меня с толку: что именно авторы вообще имеют в виду под этим? Кажется (по крайней мере мне) невозможным двигать концы подковообразного магнита — металл! — ближе друг к другу, как хочется. Если это возможно, как работает физика?

т.е. как сближение полюсов подковообразного электромагнита увеличивает его силу?

Изображение приведено в моей ТБ, для справки:

Дункан, Том. Кембриджский IGCSE по физике. 3-е изд., Hodder Education, 2014.

• электромагнетизм
• магнитные поля
• электричество
• электрические поля

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Я понимаю, почему такая формулировка сбивает с толку, тем более что первые два варианта можно применить к конкретному магниту. Но, основываясь только на многолетнем опыте работы с книгами, рассказывающими о том, как переменные влияют на вещи (и, в частности, на знаниях о подковообразных магнитах), я могу сказать, что они имели в виду.

Они означают, что для двух разных подковообразных магнитов при прочих равных магнит с более близкими полюсами (разной формы U) будет сильнее. Не то чтобы мы могли взять один конкретный магнит и изменить его таким образом.

Я думаю, что это был весь вопрос, а не то, что вы спрашиваете, почему подковообразный магнит, в остальном идентичный, был бы сильнее, если бы у него были более близкие полюса.

$\endgroup$

$\begingroup$

**Согласно первому закону Кулона – разноименные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Второй закон Кулона – сила между двумя магнитными полюсами прямо пропорциональна произведению их полюсных сил и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.**

Поскольку напряженность поля обратно пропорциональна расстоянию между полюсами, следовательно, при уменьшении расстояния напряженность поля между ними будет увеличиваться. но вот загвоздка поле между подковообразным магнитом однородно и изотопно т.е. не зависит от положения.

но силовые линии, которых нет между полюсами, вряд ли или можно сказать приблизительно равномерны. поэтому, если мы уменьшим расстояние между полюсами, напряженность поля (снаружи) увеличится. вот хорошая картинка, чтобы понять эту концепцию.

Подковообразный магнит с рассчитанными силовыми линиями магнитного поля. Два магнитных полюса находятся в непосредственной близости, что концентрирует силовые линии и создает сильное магнитное поле. следовательно, если мы будем подносить полюса все ближе и ближе, будет больше концентрация силовых линий, следовательно, больше будет сила

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Обратите внимание, что северный и южный полюса подковообразного магнита находятся на концах. Если бы вы сдвинули или согнули концы ближе друг к другу, это бы 92}{\bf \hat r}$$, где $m_1,m_2$ — сила каждого магнитного полюса, $\mu_0$ — константа магнитной проницаемости, а $r$ — расстояние между ними.