Магнитные силы – Магнитное поле — Википедия

Содержание

Конспект "Магнитное поле. Теория, формулы, схемы"

Подобно тому, как покоящийся электрический заряд действует на другой заряд посредством электрического поля, электрический ток действует на другой ток посредством магнитного поля. Действие магнитного поля на постоянные магниты сводится к действию его на заряды, движущиеся в атомах вещества и создающие микроскопические круговые токи.

Учение об электромагнетизме основано на двух положениях:

  • магнитное поле действует на движущиеся заряды и токи;
  • магнитное поле возникает вокруг токов и движущихся зарядов.

Взаимодействие магнитов

Постоянный магнит (или магнитная стрелка) ориентируется вдоль магнитного меридиана Земли. Тот его конец, который указывает на север, называется северным полюсом (N), а противоположный конец — южным полюсом (S). Приближая два магнита друг к другу, заметим, что одноименные их полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются (рис. 1).

Если разделить полюса, разрезав постоянный магнит на две части, то мы обнаружим, что каждая из них тоже будет иметь

два полюса, т. е. будет постоянным магнитом (рис. 2). Оба полюса — северный и южный, — неотделимые друг от друга, равноправны.

 

Магнитное поле, создаваемое Землей или постоянными магнитами, изображается, подобно электрическому полю, магнитными силовыми линиями. Картину силовых линий магнитного поля какого-либо магнита можно получить, помещая над ним лист бумаги, на котором насыпаны равномерным слоем железные опилки. Попадая в магнитное поле, опилки намагничиваются — у каждой из них появляется северный и южный полюсы. Противоположные полюсы стремятся сблизиться друг с другом, но этому мешает трение опилок о бумагу. Если постучать по бумаге пальцем, трение уменьшится и опилки притянутся друг к другу, образуя цепочки, изображающие линии магнитного поля.

 

На рис. 3 показано расположение в поле прямого магнита опилок и маленьких магнитных стрелок, указывающих направление линий магнитного поля. За это направление принято направление северного полюса магнитной стрелки.

 

Опыт Эрстэда. Магнитное поле тока

В начале XIX в. датский ученый Эрстэд сделал важное открытие, обнаружив действие электрического тока на постоянные магниты. Он поместил длинный провод вблизи магнитной стрелки. При пропускании по проводу тока стрелка поворачивалась, стремясь расположиться перпендикулярно ему (рис. 4). Это можно было объяснить возникновением вокруг проводника магнитного поля.

 

Магнитные силовые линии поля, созданного прямым проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расположенные в перпендикулярной к нему плоскости, с центрами в точке, через которую проходит ток (рис. 5). Направление линий определяется правилом правого винта:

Если винт вращать по направлению линий поля, он будет двигаться в направлении тока в проводнике.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. В каждой точке он направлен по касательной к линии поля. Линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных, а сила, действующая в этом поле на заряд, направлена по касательной к линии в каждой ее точке. В отличие от электрического, линии магнитного поля замкнуты, что связано с отсутствием в природе «магнитных зарядов».

Магнитное поле тока принципиально ничем не отличается от поля, созданного постоянным магнитом. В этом смысле аналогом плоского магнита является длинный соленоид — катушка из провода, длина которой значительно больше ее диаметра. Схема линий созданного им магнитного поля, изображенная на рис. 6, аналогична таковой для плоского магнита (рис. 3). Кружочками обозначены сечения провода, образующего обмотку соленоида. Токи, текущие по проводу от наблюдателя, обозначены крестиками, а токи противоположного направления — к наблюдателю — обозначены точками. Такие же обозначения приняты и для линий магнитного поля, когда они перпендикулярны плоскости чертежа (рис. 7 а, б).

Направление тока в обмотке соленоида и направление линий магнитного поля внутри него также связаны правилом правого винта, которое в этом случае формулируется так:

Если смотреть вдоль оси соленоида, то текущий по направлению часовой стрелки ток создает в нем магнитное поле, направление которого совпадает с направлением движения правого винта (рис. 8)

Исходя из этого правила, легко сообразить, что у соленоида, изображенного на рис. 6, северным полюсом служит правый его конец, а южным — левый.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным — вектор магнитной индукции имеет там постоянное значение (B = const). В этом отношении соленоид подобен плоскому конденсатору, внутри которого создается однородное электрическое поле.

Сила, действующая в магнитном поле на проводник с током

Опытным путем было установлено, что на проводник с током в магнитном поле действует сила. В однородном поле прямолинейный проводник длиной l, по которому течет ток I, расположенный перпендикулярно вектору поля B, испытывает действие силы: F = I l B.

Направление силы определяется правилом левой руки:

Если четыре вытянутых пальца левой руки расположить по направлению тока в проводнике, а ладонь — перпендикулярно вектору B, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник

(рис. 9).

Следует отметить, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, направлена не по касательной к его силовым линиям, подобно электрической силе, а перпендикулярна им. На проводник, расположенный вдоль силовых линий, магнитная сила не действует.

Уравнение F = IlB позволяет дать количественную характеристику индукции магнитного поля.

Отношение  не зависит от свойств проводника и характеризует само магнитное поле.

Модуль вектора магнитной индукции B численно равен силе, действующей на расположенный перпендикулярно к нему проводник единичной длины, по которому течет ток силой один ампер.

В системе СИ единицей индукции магнитного поля служит тесла (Тл):


Магнитное поле. Таблицы, схемы, формулы

(Взаимодействие магнитов, опыт Эрстеда, вектор магнитной индукции, направление вектора, принцип суперпозиции. Графическое изображение магнитных полей, линии магнитной индукции. Магнитный поток, энергетическая характеристика поля. Магнитные силы, сила Ампера, сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитные свойства вещества, гипотеза Ампера)

Дополнительные материалы по теме: Электромагнитные явления


Конспект по теме «Магнитное поле. Теория, формулы, схемы».

Следующая тема «Электромагнитная индукция»

uchitel.pro

Определение магнитная сила общее значение и понятие. Что это такое магнитная сила

Сила - это слово, производное от латинского слова fortĭa, которое относится к прочности и силе, чтобы вызвать движение в объекте или в существе, которое имеет вес или которое вызывает некоторую степень сопротивления; сила противостоять толчку или весу; самое сильное состояние чего-либо; действие, которое может изменить состояние покоя или движения

тела ; естественное состояние вещей; или акт принуждения субъекта к выполнению определенного действия.

В случае магнитного термина мы должны заявить, что этимологическое происхождение этого слова встречается в греческом языке, а точнее в слове magnetikos, которое можно определить как «относительно магнита». И состоит в том, что оно состоит из суммы слова « магнез», которое является синонимом «магнита», и суффикса - « ico», который эквивалентен «относительно».

Магнитный, с другой стороны, это то, что принадлежит магнетизму или имеет к нему отношение, или имеет свойства магнита . Магнетизм - это сила притяжения, которую магнит воздействует на железо или сталь, тогда как магнит - это минерал, который объединяет два оксида железа и обладает этими магнитными возможностями.

Следовательно, определение магнитной силы

относится к измерению электромагнитных сил, связанных с тем, как распределяются нагрузки, которые находятся в движении. Эти силы возникают при движении заряженных частиц, например, с электронами . В случае магнитов, движение создает линии магнитного поля, которые покидают тело и снова проникают в него, создавая магнетизм.

Магнитная сила направлена ​​от одного полюса к другому. Каждый полюс - это точка, где линии магнитной силы сходятся. Поэтому, когда два магнита приближаются, эта сила создает притяжение между двумя, когда полюса противоположны. С другой стороны, если полюса имеют одинаковую полярность, сила магнетизма заставит эти магниты отклонять друг друга.

Таким образом, обобщая и проясняя вышесказанное, говоря о магнитной силе, мы должны прояснить, что существует два четко дифференцированных типа. Таким образом, во-первых, на проводнике существует так называемая магнитная сила, а во-вторых, мы находим магнитную силу между магнитами.

В первом процитированном типе мы также встр

ru.tax-definition.org

МАГНИТНАЯ СИЛА - это... Что такое МАГНИТНАЯ СИЛА?


МАГНИТНАЯ СИЛА
МАГНЕТИЗМ или МАГНИТНАЯ СИЛА

(ново-лат. magnetismus, от лат. magnes - магнит). 1) способность магнита или намагниченных железных тел притягивать кусочки железа. 2) животным магнетизмом называется влияние, оказываемое, при известных условиях, одним человеком на другого.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н., 1910.

.

  • МАГНЕТИЗМ
  • МАГНЕТИЗМ ЖИВОТНЫЙ

Смотреть что такое "МАГНИТНАЯ СИЛА" в других словарях:

  • магнитная сила — сила (действия) магнитного поля — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы сила (действия) магнитного… …   Справочник технического переводчика

  • магнитная сила — электромагнитная сила; сила Ампера; пондеромоторная сила; отрасл. магнитная сила Сила, обусловленная взаимодействием магнитного поля и электрического тока и действующая на единицу объёма проводящей среды …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • магнитная сила — magnetinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jėga, kuria magnetinis laukas veikia jame esančius magnetinius (di)polius, judančias elektringąsias daleles. atitikmenys: angl. magnetic force vok. magnetische Kraft, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • магнитная сила — magnetinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Magnetinių dipolių sąveikos jėga. atitikmenys: angl. magnetic force vok. magnetische Kraft, f rus. магнитная сила, f; сила магнитного поля, f pranc. force magnétique, f …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • магнитная сила — magnetinė jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetic force vok. magnetische Kraft, f rus. магнитная сила, f pranc. force magnétique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • поверхностная магнитная сила — Сила, обусловленная магнитным полем и действующая на единицу поверхности материального объёма …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • сила Ампера — электромагнитная сила; сила Ампера; пондеромоторная сила; отрасл. магнитная сила Сила, обусловленная взаимодействием магнитного поля и электрического тока и действующая на единицу объёма проводящей среды …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • сила магнитного поля — magnetinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jėga, kuria magnetinis laukas veikia jame esančius magnetinius (di)polius, judančias elektringąsias daleles. atitikmenys: angl. magnetic force vok. magnetische Kraft, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • сила магнитного поля — magnetinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Magnetinių dipolių sąveikos jėga. atitikmenys: angl. magnetic force vok. magnetische Kraft, f rus. магнитная сила, f; сила магнитного поля, f pranc. force magnétique, f …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Магнитная жёсткость — Размерность L2MT 3I 1 Единицы измерения СИ вольт СГСЭ …   Википедия


dic.academic.ru

Электрические и магнитные силы

Физика > Электрические и магнитные силы

 

Как электрическая и магнитная сила влияют на траекторию движения заряженной частицы в поле: сила Лоренца, линии магнитного поля, уравнения, правило правой руки.

Траектория заряженной частички подчиняется электрической и магнитной силам, но проявляют они себя по-разному.

Задача обучения

  • Сравнить влияние обеих сил на заряженную частичку.

Основные пункты

  • Сила на заряженной частичке, созданная электрическим полем, направляется параллельно его вектору при положительном знаке и антипараллельно при отрицательном. Она не основывается на скорости частички.
  • Магнитная сила выступает ортогональной вектору магнитного поля и основывается на скорости частички. Для определения направленности используют правило правой руки.
  • Над заряженной частичкой может функционировать электрическое поле, но не магнитное.
  • Сила Лоренца – комбинация обеих сил.
  • На положительных зарядах электрические линии создаются, а заканчиваются на отрицательных. Линии изолированного заряда располагаются радиально наружу, касаясь электрического поля.
  • Линии магнитного поля создаются на северном полюсе и заканчиваются на южном. Магнитные полюса не пребывают в изоляции и касаются магнитного поля.

Термин

  • Ортогональные – расположены перпендикулярно друг другу.

Электрические и магнитные силы

Зараженные частички испытывают на себе влияние электрических и магнитных сил. Но результирующее изменение траектории будет отличаться, если рассматривать каждую по отдельности.

Электростатическая и магнитная силы на заряженной частичке

В статическом стабильном электрическом поле сила:

F = qE (F – вектор силы, q – заряд, E – вектор электрического поля). В положительном заряде направленность F идентична E, а в отрицательном будет противоположной. Электрическое поле можно установить большим зарядом Q, влияющим на меньший q на дистанции r:

Не забывайте, что электрическая сила располагается параллельно электрическому полю. Ее коррекция приравнивается к нулю:

▽ × Е = 0

Получается, что электрическое поле способно функционировать, а заряд последует за касательной линией.

А вот магнитная сила на заряженной частичке будет ортогональна к магнитному полю, поэтому:

F = qv × B = qvBsinθ (В – вектор магнитного поля, v – скорость частицы, а θ – угол между магнитным полем и скоростью частиц). Правило правой руки поможет вычислить направленность F.

Перемещающиеся заряды ощущают влияние магнитного поля. Это одна из наиболее распространенных сил. Ее направленность выступает перпендикулярной плоскости и соответствует правилу правой руки. Величина пропорциональна q, v, B и синусу угла между v и B

Если скорость частички выровняется параллельно по отношению к магнитному полю или приравняется к нулю, то и магнитная сила достигнет 0. И в этом отличие от электрического варианта, где скорость частички никак не влияет на величину или направленность электрической силы.

Зависимость от угла также приводит к тому, что заряженные частички перемещаются перпендикулярно по отношению к линиям магнитного поля, выполняя круговые/спиральные движения. Стоит отметить, что магнитное поле не функционирует при круговой траектории, так как частичка возвращается на исходную точку:

W = ∮B ⋅ dr = 0

Сила Лоренца

Передает сложенные электрические и магнитные силы на заряженной частичке. Сила высчитывается уравнением:

F = q [Е + vBsinθ]

Электрические и магнитные линии

Линии электрического поля из положительно изолированного заряда выглядят как последовательность радиально направленных линий, установленных наружу от заряда. Если же заряд несет отрицательный знак, то направленность поля меняется на противоположную. Завиток электрической линии приравнивается к 0.

Электрическое поле сосредоточено вокруг трех разных точечных зарядов: (а) – положительный, (b) – отрицательный с равной величиной, (с) – больший отрицательный заряд

Если активировано несколько зарядов, то линии поля создаются на положительных и заканчиваются в отрицательных. В магнитах они возникают на северном полюсе (+) и завершаются на южном (-). Но они путешествуют парами, поэтому завиток магнитного поля не всегда приравнивается к нулю. Если у частичек есть ненулевой компонент скорости, то они будут вращаться вокруг линий.

На этой модели видны два противоположных полюса: северный (+) и южный (-). Они разделены дистанцией (d) и формируют линии

Можно создать магнитное поле током с линиями поля. На схеме отобразится в виде концентрических окружностей вокруг проводящего ток провода. В любой точке магнитную силу можно будет вычислить по правилу правой руки.


v-kosmose.com

Магнитное поле. Источники и свойства. Правила и применение

При подключении к двум параллельным проводникам электрического тока, они будут притягиваться или отталкиваться, в зависимости от направления (полярности) подключенного тока. Это объясняется явлением возникновения материи особого рода вокруг этих проводников. Эта материя называется магнитное поле (МП). Магнитной силой называется сила, с которой проводники действуют друг на друга.

Теория магнетизма возникла еще в древности, в античной цивилизации Азии. В Магнезии в горах нашли особую породу, куски которой могли притягиваться между собой. По названию места эту породу назвали «магнетиками». Стержневой магнит содержит два полюса. На полюсах особенно сильно обнаруживаются его магнитные свойства.

Магнит, висящий на нитке, своими полюсами будет показывать стороны горизонта. Его полюса будут повернуты на север и юг. На таком принципе действует устройство компаса. Разноименные полюсы двух магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Ученые обнаружили, что намагниченная стрелка, находящаяся возле проводника, отклоняется при прохождении по нему электрического тока. Это говорит о том, что вокруг него образуется МП.

Магнитное поле оказывает влияние на:
  • Перемещающиеся электрические заряды.
  • Вещества, называемые ферромагнетиками: железо, чугун, их сплавы.

Постоянные магниты – тела, имеющие общий магнитный момент заряженных частиц (электронов).

1 — Южный полюс магнита
2 — Северный полюс магнита
3 — МП на примере металлических опилок
4 — Направление магнитного поля

Силовые линии появляются при приближении постоянного магнита к бумажному листу, на который насыпан слой железных опилок. На рисунке четко видны места полюсов с ориентированными силовыми линиями.

Источники магнитного поля
  • Электрическое поле, меняющееся во времени.
  • Подвижные заряды.
  • Постоянные магниты.

С детства нам знакомы постоянные магниты. Они использовались в качестве игрушек, которые притягивали к себе различные металлические детали. Их прикрепляли к холодильнику, они были встроены в различные игрушки.

Электрические заряды, которые находятся в движении, чаще всего имеют больше магнитной энергии, по сравнению с постоянными магнитами.

Свойства
  • Главным отличительным признаком и свойством магнитного поля является относительность. Если неподвижно оставить заряженное тело в некоторой системе отсчета, а рядом расположить магнитную стрелку, то она укажет на север, и при этом не «почувствует» постороннего поля, кроме поля земли. А если заряженное тело начать двигать возле стрелки, то вокруг тела появится МП. В результате становится ясно, что МП формируется только при передвижении некоторого заряда.
  • Магнитное поле способно воздействовать и влиять на электрический ток. Его можно обнаружить, если проконтролировать движение заряженных электронов. В магнитном поле частицы с зарядом отклонятся, проводники с протекающим током будут перемещаться. Рамка с подключенным питанием тока станет поворачиваться, а намагниченные материалы переместятся на некоторое расстояние. Стрелка компаса чаще всего окрашивается в синий цвет. Она является полоской намагниченной стали. Компас ориентируется всегда на север, так как у Земли есть МП. Вся планета – это как большой магнит со своими полюсами.

Магнитное поле не воспринимается человеческими органами, и может фиксироваться только особыми приборами и датчиками. Оно бывает переменного и постоянного вида. Переменное поле обычно создается специальными индукторами, которые функционируют от переменного тока. Постоянное поле формируется неизменным электрическим полем.

Основные правила
Правило буравчика

Силовая линия изображается в плоскости, которая расположена под углом 900 к пути движения тока таким образом, чтобы в каждой точке сила была направлена по касательной к линии.

Чтобы определить направление магнитных сил, нужно вспомнить правило буравчика с правой резьбой.

Буравчик нужно расположить по одной оси с вектором тока, рукоятку вращать таким образом, чтобы буравчик двигался в сторону его направления. В этом случае ориентация линий определится вращением рукоятки буравчика.

Правило буравчика для кольца

Поступательное перемещение буравчика в проводнике, выполненном в виде кольца, показывает, как ориентирована индукция, вращение совпадает с течением тока.

Силовые линии имеют свое продолжение внутри магнита и не могут быть разомкнутыми.

Магнитное поле разных источников суммируются между собой. При этом они создают общее поле.

Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются, а с разными – притягиваются. Значение силы взаимодействия зависит от удаленности между ними. При приближении полюсов сила возрастает.

Параметры магнитного поля
  • Сцепление потоков (Ψ).
  • Вектор магнитной индукции (В).
  • Магнитный поток (Ф).

Интенсивность магнитного поля вычисляется размером вектора магнитной индукции, которая зависит от силы F, и формируется током I по проводнику, имеющему длину l: В = F / (I * l).

Магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл), в честь ученого, изучавшего явления магнетизма и занимавшегося их методами расчета. 1 Тл равна индукции магнитного потока силой 1 Н на длине 1 м прямого проводника, находящегося под углом 900 к направлению поля, при протекающем токе в один ампер:

1 Тл = 1 х Н / (А х м).
Правило левой руки

Правило находит направление вектора магнитной индукции.

Если ладонь левой руки разместить в поле, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь из северного полюса под 900, а 4 пальца разместить по течению тока, большой палец покажет направление магнитной силы.

Если проводник находится под другим углом, то сила будет прямо зависеть от тока и проекции проводника на плоскость, находящуюся под прямым углом.

Сила не зависит от вида материала проводника и его сечения. Если проводник отсутствует, а заряды движутся в другой среде, то сила не изменится.

При направлении вектора магнитного поля в одну сторону одной величины, поле называется равномерным. Различные среды влияют на размер вектора индукции.

Магнитный поток

Магнитная индукция, проходящая по некоторой площади S и ограниченная этой площадью, является магнитным потоком.

Если площадь имеет наклон на некоторый угол α к линии индукции, магнитный поток снижается на размер косинуса этого угла. Наибольшая его величина образуется при нахождении площади под прямым углом к магнитной индукции:

Ф = В * S.

Магнитный поток измеряется в такой единице, как «вебер», который равен протеканием индукции величиной 1 Тл по площади в 1 м2.

Потокосцепление

Такое понятие применяется для создания общего значения магнитного потока, который создан от некоторого числа проводников, находящихся между магнитными полюсами.

В случае, когда одинаковый ток I протекает по обмотке с количеством витков n, общий магнитный поток, образованный всеми витками, является потокосцеплением.

Потокосцепление Ψ измеряется в веберах, и равно: Ψ = n * Ф.

Магнитные свойства

Магнитная проницаемость определяет, насколько магнитное поле в определенной среде ниже или выше индукции поля в вакууме. Вещество называют намагниченным, если оно образует свое магнитное поле. При помещении вещества в магнитное поле у него появляется намагниченность.

Ученые определили причину, по которой тела получают магнитные свойства. Согласно гипотезе ученых внутри веществ есть электрические токи микроскопической величины. Электрон обладает своим магнитным моментом, который имеет квантовую природу, движется по некоторой орбите в атомах. Именно такими малыми токами определяются магнитные свойства.

Если токи движутся беспорядочно, то магнитные поля, вызываемые ими, самокомпенсируются. Внешнее поле делает токи упорядоченными, поэтому формируется магнитное поле. Это является намагниченностью вещества.

Различные вещества можно разделить по свойствам взаимодействия с магнитными полями. Их разделяют на группы:
  • Парамагнетики – вещества, имеющие свойства намагничивания в направлении внешнего поля, обладающие низкой возможностью магнетизма. Они имеют положительную напряженность поля. К таким веществам относят хлорное железо, марганец, платину и т. д.
  • Ферримагнетики – вещества с неуравновешенными по направлению и значению магнитными моментами. В них характерно наличие некомпенсированного антиферромагнетизма. Напряженность поля и температура влияет на их магнитную восприимчивость (различные оксиды).
  • Ферромагнетики – вещества с повышенной положительной восприимчивостью, зависящей от напряженности и температуры (кристаллы кобальта, никеля и т. д.).
  • Диамагнетики – обладают свойством намагничивания в противоположном направлении внешнего поля, то есть, отрицательное значение магнитной восприимчивости, не зависящая от напряженности. При отсутствии поля у этого вещества не будет магнитных свойств. К таким веществам относятся: серебро, висмут, азот, цинк, водород и другие вещества.
  • Антиферромагнетики – обладают уравновешенным магнитным моментом, вследствие чего образуется низкая степень намагничивания вещества. У них при нагревании осуществляется фазовый переход вещества, при котором возникают парамагнитные свойства. При снижении температуры ниже определенной границы, такие свойства появляться не будут (хром, марганец).
Рассмотренные магнетики также классифицируются еще по двум категориям:
  • Магнитомягкие материалы. Они обладают низкой коэрцитивной силой. При маломощных магнитных полях они могут войти в насыщение. При процессе перемагничивания у них наблюдаются незначительные потери. Вследствие этого такие материалы используются для производства сердечников электрических устройств, функционирующих на переменном напряжении (асинхронный электродвигатель, генератор, трансформатор).
  • Магнитотвердые материалы. Они обладают повышенной величиной коэрцитивной силы. Чтобы их перемагнитить, потребуется сильное магнитное поле. Такие материалы используются в производстве постоянных магнитов.

Магнитные свойства различных веществ находят свое использование в технических проектах и изобретениях.

Магнитные цепи

Объединение нескольких магнитных веществ называется магнитной цепью. Они являются подобием электрических цепей и определяются аналогичными законами математики.

На базе магнитных цепей действуют электрические приборы, индуктивности, трансформаторы. У функционирующего электромагнита поток протекает по магнитопроводу, изготовленному из ферромагнитного материала и воздуху, который не является ферромагнетиком. Объединение этих компонентов является магнитной цепью. Множество электрических устройств в своей конструкции содержат магнитные цепи.

Похожие темы:

electrosam.ru

Магнетизм — Википедия

Магнети́зм — форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. Наряду с электричеством, магнетизм — одно из проявлений электромагнитного взаимодействия. С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля).

Древнее время[править | править код]

Китай[править | править код]

Существуют различные сведения о первом упоминании магнитов, обычно рассматривающихся в истории Древнего мира в контексте компаса или религиозных культов. Согласно одним оценкам, магнетит или магнитный железняк впервые был открыт в Китае за четыре тысячи лет до н. э. При этом отмечается, что западным исследователям свойственно отдавать приоритет в открытии магнетизма древним грекам[1]. Первые упоминания в летописях о применении магнитных материалов восходят к третьему тысячелетию до н. э., когда легендарный китайский император Хуан-ди использовал компас во время битвы[2]. Однако по иной версии, он использовал так называемые колесницы, указывающие на юг[3][Комм 1]. Китайские мореплаватели конца второго тысячелетия до н. э. использовали компас для морской навигации.[4][5] В целом, время его изобретения оценивается между 2637 и 1100 годами до н. э.[6][Комм 2] Компас в виде ложки на гладкой поверхности (кит. 指南针, zhǐ nán zhēn[7] — ложка, смотрящая на юг) использовался в династии Хань (III век до н. э.) для предсказаний[8]. Согласно иной версии, первое упоминание магнита и магнитного компаса было сделано лишь в IV веке до н. э. в «Книге владельца Долины дьявола», а сам компас уже тогда выглядел как использовавшийся век спустя в фэншуе[9][10]. Притяжение магнитом железа объяснялось с позиции проявления высших сил[11]:

Если ты думаешь, что как магнитный железняк может притягивать железо, ты так же можешь заставить его притянуть куски керамики, то ты заблуждаешься… Магнитный железняк может притягивать железо, но не взаимодействует с медью. Таково движение Дао.

Оригинальный текст (англ.)

If you think that because the lodestone can attract iron you can also make it attract pieces of pottery, you will find yourself mistaken… The lodestone can attract iron but has no effect on copper. Such is the motion of the Tao [Dao].

Яков Перельман в «Занимательной физике» отмечал, что китайское название магнита цы-ши (кит. 磁石[12]) переводится как «любящий камень» за притяжение железа, подобное отношениям между матерью и ребёнком[13]. Однако подобные аналогии воздействия магнита на железо имеются и в других языках[3].

Индия[править | править код]

Плиний Старший в своем труде Naturalis Historia упоминал о горе возле реки Инд (лат. Indus), которая притягивала железо. Индийский врач Сушрута, живший в VI веке до н. э., применял магниты в хирургических целях.[14] Происхождение индийского компаса доподлинно неизвестно, но он упоминался уже в VI веке нашей эры в некоторых тамильских книгах по морской навигации под названием «рыбья машина» (санскр. maccha-yantra). В военном руководстве, датируемом 1044 годом был описан подобный компас в виде рыбы с головой из намагниченного железа, помещенной плавать в чашу.[1][15]

Греция[править | править код]

Магнетит был хорошо известен древним грекам. Тит Лукреций Кар в своём сочинении «О природе вещей» (лат. De rerum natura, I век до н. э.) писал, что камень, притягивающий железо назывался в Греции магнитом по имени провинции Магнисия в Фессалии. По версии Плиния Старшего, слово «магнит» произошло от имени пастуха Магнеса[16]

гвозди из обуви которого и наконечник его посоха были притянуты магнитным полем, когда он вывел на пастбище своё стадо.

Оригинальный текст (англ.)

the nails of whose shoes and the tip of whose staff stuck fast in a magnetick field while he pastured his flocks.

{{конец цитаты.

Другое греческое название магнита — «Геркулесов камень»[17].

Первые греческие письменные упоминания магнетита относятся к VIII веку до н. э.[18]Фалес Милетский (VII—VI вв. до н. э.) первым обратил внимание, что он притягивает железо[19]. Различные философские школы объясняли его необычные свойства по-своему. Фалес и Анаксагор считали, что магнетит обладает душой, тянущейся к железу.[20][21] Современник Анаксагора, Диоген из Аполлонии считал, что железо имеет некую «влажность» и магнит поглощает её.[21] По иным теориям, магниты выделяли некоторые испарения, приводившие к наблюдавшимся результатам. Эмпедокл Акрагантский полагал, что магнитное взаимодействие имеет механическую природу, и для его проявления необходим прямой контакт между магнитом и железом.[22] Эффект появления силы притяжения у железных колец, притянутых к магниту, был отмечен Сократом.[23] Четыре века спустя, Лукреций Кар первым отметил, что магнитные материалы могут отталкиваться.[21]

Средние века и эпоха Великих географических открытий[править | править код]

Во времена средневековья накопление новых знаний и теорий о природе магнетизма практически отсутствовало. Лишь монахами высказывались некоторые теологические предположения.[24] Но в народном творчестве различных стран (не только европейских, но и арабских: см. «Тысяча и одна ночь») иногда упоминались магнитные горы или острова, способные притягивать все металлические предметы вокруг.[20][3]

Согласно одной из европейских легенд, магнитный компас изобрел бедный ювелир Флавио Джойя, чтобы жениться на дочери богатого рыбака Доменико. Отец не желал себе такого зятя и поставил условие научиться плавать по прямой линии в тумане ночью. Находчивый ювелир заметил, что пробка с лежащим на ней магнитным камнем, помещенная в чашку с водой всегда ориентируется в одну сторону, и сумел выполнить сложное задание. В действительности же, «ювелиром» был папский секретарь Флавио Бьондо, в 1450 году описавший знание жителей Амальфи о компасе[3].

Впервые в Европе компас был упомянут в 1187 году англичанином Александром Неккамом в своих трудах De utensilibus и De naturis rerum[20].

Развитие магнетизма как науки[править | править код]

Угол, на который отклоняется магнитная стрелка от направления север — юг, называют магнитным склонением. Христофор Колумб установил, что магнитное склонение зависит от географических координат, что послужило толчком к исследованию этого нового свойства магнитного поля Земли.

Практически все накопленные к началу XVII века сведения о магнитах подытожили в 1589 году книгой «Естественная магия» Ион Баптиста Порта и в 1600 году Уильям Гильберт своим трудом «лат. De Magnete». Магнитным силам эти учёные приписывали духовное происхождение. Русский учёный М. В. Ломоносов в 1759 г. в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма М. В. Ломоносов рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий), в которых производить систематические магнитные наблюдения; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России. Первую подробную материалистическую теорию магнетизма составил Р. Декарт. Теорию магнетизма разрабатывали также Ф. У. Т. Эпинус, Ш. Кулон, в 1788 году обобщивший закон Кулона на случай взаимодействия точечных полюсов магнита, А. Бургманс, которому принадлежит открытие притяжения и отталкивания слабомагнитных веществ (названных М. Фарадеем в 1845 году диа- и парамагнетиками), и другие учёные.

Одной из важнейших вех в истории физики магнитных явлений стало осуществление в 1820 году опыта Эрстеда с магнитной стрелкой, фактически подтолкнувшего учёных к созданию единой теории электромагнитных взаимодействий. В том же году А. М. Ампер высказал гипотезу молекулярных токов, которая конкурировала с гипотезой элементарных магнитиков — магнитных диполей, детально разработанной В. Э. Вебером и развитой позднее Дж. А. Юингом. В 1831 г. английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. В 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде.

В 1831 году М. Фарадей открыл закон электромагнитной индукции и впервые ввёл в обращение термин «магнитное поле». В 1834 году русский академик Э. Х. Ленц установил правило о направлении индукционного тока и связанного с ним магнитного поля. В 1873 году начало современной электродинамике положило опубликование «Трактата об электричестве и магнетизме» Дж. К. Максвелла и экспериментальное обнаружение в 1888 году Г. Р. Герцем предсказанных в этом трактате электромагнитных волн. Взаимодействия электромагнитного поля с веществом рассматривал Х. А. Лоренц, создавший электронную теорию магнитных свойств и объяснивший в её рамках открытый в 1896 году эффект Зеемана.

В 1905 году П. Ланжевен на основе теоремы Лармора и электронной теории Лорентца развил классическую трактовку теории диа- и парамагнетизма.

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. В среде вводится также вектор напряжённости магнитного поля.

Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

В таблице ниже приведены размерности и единицы измерения магнитных величин, отнесённых к системе СИ[25][26]. Колонка с обозначениями может содержать несколько вариантов, если они достаточно распространены в литературе. Используются следующие обозначения:

  • c — скорость света
  • M — единица массы
  • L — единица длины
  • T — единица времени
  • I — единица силы тока

Современная теория магнетизма базируется на следующих основных уравнениях и законах:

Магнитные явления в материальных средах[править | править код]

Постоянное магнитное поле в веществах[править | править код]

Микроскопические уравнения[править | править код]

На микроскопическом уровне электромагнитные поля задаются уравнениями Лоренца — Максвелла (так называемые, микроскопические уравнения). Магнитное поле с микроскопической напряжённостью h описывается системой из двух уравнений (СГС):

div⁡h=0,rot⁡h=1c∂e∂t+4πcρv,{\displaystyle \operatorname {div} \mathbf {h} =0,\quad \operatorname {rot} \mathbf {h} ={\frac {1}{c}}{\frac {\partial \mathbf {e} }{\partial t}}+{\frac {4\pi }{c}}\rho \mathbf {v} ,}

где e — микроскопическая напряжённость электрического поля, а произведение плотности электрических зарядов на их скорость ρv{\displaystyle \rho \mathbf {v} } соответствует плотности тока. Микроскопические поля являются истинными, то есть возбуждаемыми движением элементарных зарядов в атомах, и оно сильно зависит от координат. Здесь ток ассоциируется с орбитальным и спиновым движением внутри атомов (молекулярные токи, концепцию которых предложил Ампер[28]). Переход к макроскопическим уравнениям происходит путём усреднения уравнений Лоренца — Максвелла. При этом среднюю напряжённость микроскопического магнитного поля называют магнитной индукцией[29][30][Комм 3]:

h¯=B.{\displaystyle {\overline {\mathbf {h} }}=\mathbf {B} .}
Токи намагничивания и элементарные магнитные моменты[править | править код]
Слева: элементарные электрические диполи, создающие суммарный электрический дипольный момент тела.
Справа: магнитные диполи, являющиеся причиной ненулевой намагниченности тела.

Усреднённые по объёму молекулярные токи называют токами намагничивания. Когда внешнего поля нет, токи намагничивания в среднем равны нулю, а воздействие внешнего магнитного поля на вещество связано с их появлением. Если бы они были известны, то для вычисления полей было бы достаточно уравнений Максвелла для вакуума. Молекулярные токи можно интерпретировать как круговые токи, циркулирующие в атомах или молекулах вещества.[31]

С каждым контуром молекулярного тока плотностью jm можно связать магнитный момент p. Это позволяет рассматривать ненамагниченное вещество как такое, где все магнитные моменты отдельных атомов направлены хаотически, а во внешнем магнитном поле они ориентируются определённым образом, тем самым вызывая изменение магнитного поля.[32]

В действительности, верную интерпретацию магнетизма может дать только квантовомеханическое рассмотрение, так как существование элементарных магнитных диполей связано с квантованным орбитальным моментом и спином электронов, а не с классическими токами, которые быстро исчезли бы, например, в магнитных диэлектриках. Электрон со спином S=±1/2{\displaystyle S=\pm 1/2}, может быть охарактеризован магнитным моментом с амплитудой

μ=gμBS,{\displaystyle \mu =g\mu _{B}S,}

где g — множитель Ланде,[Комм 4] а μB{\displaystyle \mu _{B}} — магнетон Бора. На практике можно измерить лишь одну из трёх компонент вектора магнитного момента (например, проекцию на ось z). Если S — суммарный спин орбитали изолированного атома, то проекция магнитного момента принимает значения[33]

μz=gμBSz,Sz=−S,−S+1,…,0,…,S−1,S.{\displaystyle \mu _{z}=g\mu _{B}S_{z},\quad S_{z}=-S,-S+1,\ldots ,0,\ldots ,S-1,S.}

Атом с полным механическим моментом J обладает магнитным моментом с амплитудой

μJ=gJμBJ,{\displaystyle \mathbf {\mu } _{J}=g_{J}\mu _{B}J,}

где множитель Ланде gJ{\displaystyle g_{J}}

ru.wikipedia.org

Определение магнитная сила общее значение и понятие. Что это такое магнитная сила

Сила - это слово, производное от латинского слова fortĭa, которое относится к прочности и силе, чтобы вызвать движение в объекте или в существе, которое имеет вес или которое вызывает некоторую степень сопротивления; сила противостоять толчку или весу; самое сильное состояние чего-либо; действие, которое может изменить состояние покоя или движения тела ; естественное состояние вещей; или акт принуждения субъекта к выполнению определенного действия.

В случае магнитного термина мы должны заявить, что этимологическое происхождение этого слова встречается в греческом языке, а точнее в слове magnetikos, которое можно определить как «относительно магнита». И состоит в том, что оно состоит из суммы слова « магнез», которое является синонимом «магнита», и суффикса - « ico», который эквивалентен «относительно».

Магнитный, с другой стороны, это то, что принадлежит магнетизму или имеет к нему отношение, или имеет свойства магнита . Магнетизм - это сила притяжения, которую магнит воздействует на железо или сталь, тогда как магнит - это минерал, который объединяет два оксида железа и обладает этими магнитными возможностями.

Следовательно, определение магнитной силы относится к измерению электромагнитных сил, связанных с тем, как распределяются нагрузки, которые находятся в движении. Эти силы возникают при движении заряженных частиц, например, с электронами . В случае магнитов, движение создает линии магнитного поля, которые покидают тело и снова проникают в него, создавая магнетизм.

Магнитная сила направлена ​​от одного полюса к другому. Каждый полюс - это точка, где линии магнитной силы сходятся. Поэтому, когда два магнита приближаются, эта сила создает притяжение между двумя, когда полюса противоположны. С другой стороны, если полюса имеют одинаковую полярность, сила магнетизма заставит эти магниты отклонять друг друга.

Таким образом, обобщая и проясняя вышесказанное, говоря о магнитной силе, мы должны прояснить, что существует два четко дифференцированных типа. Таким образом, во-первых, на проводнике существует так называемая магнитная сила, а во-вторых, мы находим магнитную силу между магнитами.

В первом процитированном типе мы также встр

ru.tax-definition.org

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о