Определение магнитное поле. Магнитное поле и его характеристики: полное руководство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое магнитное поле и как оно возникает. Какие основные характеристики имеет магнитное поле. Как визуализировать и измерить магнитное поле. Где встречаются магнитные поля в природе и технике.

Содержание

Что такое магнитное поле и как оно возникает

Магнитное поле — это особый вид материи, который возникает вокруг движущихся электрических зарядов, проводников с током и постоянных магнитов. Оно характеризуется силовым воздействием на помещенные в него магнитные тела, проводники с током и движущиеся заряженные частицы.

Основные источники магнитного поля:

Движущиеся электрические заряды
Электрический ток в проводниках
Постоянные магниты
Переменное электрическое поле

Как возникает магнитное поле вокруг проводника с током. Когда по проводнику течет электрический ток, вокруг него образуется круговое магнитное поле. Его направление можно определить по правилу буравчика — если ввинчивать буравчик по направлению тока, то направление вращения рукоятки укажет направление линий магнитного поля.

Основные характеристики магнитного поля

Магнитное поле характеризуется следующими основными величинами:

Вектор магнитной индукции B

Это силовая характеристика магнитного поля. Направление вектора B совпадает с направлением силы, действующей на северный полюс магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля. Единица измерения — Тесла (Тл).

Напряженность магнитного поля H

Характеризует магнитное поле без учета влияния среды. Единица измерения — Ампер на метр (А/м). Связана с магнитной индукцией соотношением:

B = μ0μH

где μ0 — магнитная постоянная, μ — магнитная проницаемость среды.

Магнитный поток Φ

Характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих некоторую поверхность. Единица измерения — Вебер (Вб).

Как визуализировать магнитное поле

Для наглядного представления магнитного поля используют силовые линии — воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Основные свойства силовых линий магнитного поля:

Являются замкнутыми, не имеют начала и конца
Не пересекаются
Выходят из северного полюса магнита и входят в южный
Их густота характеризует силу поля — чем гуще линии, тем сильнее поле

Визуализация магнитного поля с помощью железных опилок. Если насыпать железные опилки на лист бумаги над магнитом, они выстроятся вдоль силовых линий, наглядно показывая структуру магнитного поля.

Измерение магнитного поля

Для измерения характеристик магнитного поля используются специальные приборы — магнитометры. Основные типы магнитометров:

Феррозондовые — измеряют напряженность магнитного поля
Квантовые (протонные, цезиевые) — измеряют индукцию с высокой точностью
Холловские — основаны на эффекте Холла

Индукционные — измеряют переменные магнитные поля

Как работает тесламетр. Тесламетр — прибор для измерения магнитной индукции. Принцип действия основан на эффекте Холла — возникновении поперечной разности потенциалов в проводнике с током, помещенном в магнитное поле. По величине холловской ЭДС определяется индукция магнитного поля.

Магнитные поля в природе и технике

Магнитное поле Земли играет важную роль, защищая планету от космического излучения. Его напряженность у поверхности составляет 30-60 A/м. Магнитное поле Солнца влияет на космическую погоду и вызывает полярные сияния.

В технике магнитные поля широко применяются:

В электродвигателях и генераторах
В трансформаторах
В системах магнитной записи
В ускорителях заряженных частиц
В магнитно-резонансной томографии

Сверхпроводящие магниты позволяют создавать сильные магнитные поля с индукцией до 20-30 Тл. Они используются в научных исследованиях и медицинских приборах.

Взаимодействие веществ с магнитным полем

По магнитным свойствам вещества делятся на:

Диамагнетики

Слабо отталкиваются от внешнего магнитного поля. К ним относятся инертные газы, многие металлы (медь, серебро, золото). Их магнитная восприимчивость отрицательна и мала по модулю.

Парамагнетики

Слабо притягиваются внешним магнитным полем. Это алюминий, платина, кислород. Их магнитная восприимчивость положительна и мала.

Ферромагнетики

Сильно намагничиваются во внешнем поле и способны сохранять намагниченность. К ним относятся железо, никель, кобальт и их сплавы. Их магнитная проницаемость может достигать нескольких тысяч.

Как происходит намагничивание ферромагнетиков. В ферромагнетиках существуют микроскопические области спонтанного намагничивания — домены. Во внешнем поле домены ориентируются по полю, что приводит к сильному намагничиванию вещества.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего контур. Оно лежит в основе работы многих технических устройств.

Закон электромагнитной индукции Фарадея:

ε = -dΦ/dt

где ε — ЭДС индукции, Φ — магнитный поток.

Правило Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему этот ток.

Как работает электрогенератор. В генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую за счет явления электромагнитной индукции. При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает переменный ток.

Определение магнитного поля Земли | PHYWE

45 Протокол

7-10 классы , 10-13 классы , Университет

Студенты

большой сайт

Принцип

Постоянное магнитное поле, величина и направление которого известны, накладывается на неизвестное магнитное поле Земли. Магнитное поле Земли может быть рассчитано по величине и направлению результирующей плотности потока.

Преимущества

Особенно однородное магнитное поле и высокая плотность потока благодаря большому диаметру катушки Гельмгольца
Установка с предварительно откалиброванным тесламетром не требует дополнительных магнитов и катушек для калибровки

Задание

Магнитный поток пары катушек Гельмгольца должен быть определен и построен графически как функция тока катушки. Коэффициент калибровки системы Гельмгольца рассчитывается по наклону линии.
Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли определяется путем наложения на поле Гельмгольца.
Для расчета вертикальной составляющей магнитного поля Земли необходимо определить угол наклона.

Цели обучения

Магнитное наклонение и склонение
Изоклинические линии
Изогенные линии
Инклинометр
Плотность магнитного потока
Катушки Гельмгольца

Наименование

Кат. номер

Количество

Катушки Гельмгольца, 1 пара

Кат.номер 06960-06

PHYWE Источник питания,универсальный,

Кат.номер 13503-93

Резистор 100 Ом, 160 Вт

Кат.номер 06114-03

Тесламетр, цифровой

Кат.номер 13610-93

Датчик Холла, аксиальный

Кат.номер 13610-01

Цифровой мультиметр, 3 1/2 разрядный дисплей с NiCr-Ni термопарой

Кат.номер 07122-00

Магнитометр

Кат.номер 06355-00

Цилиндрическая опора expert

Кат.номер 02004-00

Прямоугольный зажим

Кат.номер 02054-00

Штативный стержень, нерж. ст., 18/8, l=1300 мм, д = 12 мм | :

Кат.номер 02031-00

Трубка-стойка с зажимом

Кат.номер 02060-00

Соединительный проводник, 500 мм, красный | :

Кат. номер 07363-01

Соединительный проводник, 500 мм, синий | :

Кат.номер 07363-04

Название

Имя файла

Размер файла

Тип файла

(tr) Versuchsbeschreibung

p2430100 .pdf

Размер файла 0.19 Mb

(en) Versuchsbeschreibung

p2430100_en .pdf

Размер файла 1.02 Mb

(es) Versuchsbeschreibung

p2430100_es .pdf

Размер файла 1.02 Mb

(ru) Versuchsbeschreibung

p2430100_ru .pdf

Размер файла 1.15 Mb

Бесплатная доставка от 300,- €

Магнитное поле. Большая российская энциклопедия

Физические поля

Области знаний:: Магнитные характеристики вещества, Магнитное поле

Магни́тное по́ле, магнитная составляющая электромагнитного поля; физическое поле, оказывающее механическое силовое воздействие на движущиеся электрические заряды, на проводники, по которым течёт электрический ток, на постоянные магниты и другие физические объекты, обладающие магнитным моментом. Изменяющееся во времени магнитное поле создаёт переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, создаёт переменное магнитное поле, что обеспечивает существование электромагнитных волн, в которых переменные электрические и магнитные поля взаимно поддерживают друг друга.

Термин «магнитное поле» ввёл в 1845 г. М. Фарадей, автор концепции физического поля – ключевого понятия современной физики, являющегося, по мнению А. Эйнштейна, самым важным физическим открытием со времён создания И. Ньютоном основ классической механики.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B,\boldsymbol{B},B, с помощью которого определяются механические силы и вращательные моменты сил, действующие со стороны магнитного поля на движущиеся заряды, токи и тела, обладающие магнитным моментом. Магнитное поле также характеризуется вектором напряжённости магнитного поля H;\boldsymbol{H};H; индукция и напряжённость магнитного поля, находящегося в изотропной среде, связаны выражением:H=Bμ0μ,\boldsymbol{H} = \frac{\boldsymbol{B}}{\mu_0 \mu},H=μ0μB,где μ\muμ – магнитная проницаемость среды, μ0\mu_0μ0_{– магнитная постоянная.}

Источниками магнитного поля являются проводники с током, движущиеся заряды, физические объекты и тела, обладающие магнитным моментом. Для измерения характеристик магнитного поля используют различные магнитометры.

В технических приложениях магнитные поля по величине магнитной индукции BBB подразделяют на слабые (до 0,05 Тл), средние (0,05–4 Тл), сильные (4–100 Тл) и сверхсильные (свыше 100 Тл). Слабые и средние магнитные поля широко используются в радиотехнике и электронике, электротехнике и электроэнергетике. Их получают с помощью постоянных магнитов и электромагнитов (в том числе сверхпроводящих).

Сильные магнитные поля используются в мощных электротехнических и электрофизических установках, в том числе в ускорителях заряженных частиц, в разрабатываемых энергетических установках управляемого термоядерного синтеза (проект ITER, International Termonuclear Energy Reactor). Для получения постоянного сильного магнитного поля (до 20–30 Тл) применяют сверхпроводящие соленоиды с дополнительным теплоотводом. {11}1011 Тл.

Булыгин Владимир Семенович

Дата публикации: 20 января 2023 г. в 19:36 (GMT+3)

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ определение | Кембриджский словарь английского языка

Примеры магнитного поля

магнитное поле

Солнечные пятна — это места, где магнитных полевых линий выходят из-под поверхности Солнца.

Из ВРЕМЕНИ

Он говорит перпендикуляр магнитное поле создает более сильную турбулентность, которая в некоторых регионах может подавлять амбиполярную диффузию.
Из Phys.Org
на других языках на французском
на турецком
в голландском
в чешском
на датском
в индонезийском языке
в Thai
в Вьетнамском языке
в лаке
в Malay
в немецком языке
в норвете
в норвете
в норвеге
в ла Украинский
магнитный чемпион…
Увидеть больше
маньетик алан…
Подробнее
magnetisch veld…
Узнать больше
магнитный полюс…
Узнать больше
магнитный войлок…
Подробнее
магнит медана…
Увидеть больше
สนามแม่เหล็ก…
Подробнее
từ trường…
Подробнее
полюсный магнит…
Подробнее
магнит медана…
Подробнее
das Magnetfeld…
Увидеть больше
магнитный войлок…
Подробнее
магнітне поле…
Узнать больше
Нужен переводчик?
Получите быстрый бесплатный перевод!
Как произносится магнитное поле ?
Обзор
считыватель магнитных карт
магнитный компас БЕТА
магнитное падение БЕТА
магнитный диск
магнитное поле
магнитная головка
распознавание символов магнитными чернилами
магнитные носители
магнитный момент БЕТА
6.
3: Магнитные поля и линии
Последнее обновление
Сохранить как PDF
Идентификатор страницы
63114
OpenStax
OpenStax
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Определить магнитное поле на основе движущегося заряда, испытывающего силу
Применение правила правой руки для определения направления магнитной силы на основе движения заряда в магнитном поле
Нарисуйте линии магнитного поля, чтобы понять, куда направлено магнитное поле и насколько оно сильно в области пространства
Мы описали свойства магнитов, описали их поведение и перечислили некоторые области применения магнитных свойств. Несмотря на то, что не существует таких вещей, как изолированные магнитные заряды, мы все же можем определить притяжение и отталкивание магнитов как основанные на поле. В этом разделе мы определяем магнитное поле, определяем его направление на основе правила правой руки и обсуждаем, как рисовать силовые линии магнитного поля.
Определение магнитного поля
Магнитное поле определяется силой, с которой заряженная частица испытывает движение в этом поле, после того как мы учтем гравитационные и любые дополнительные электрические силы, воздействующие на заряд. Величина этой силы пропорциональна количеству заряда q , скорости заряженной частицы v и величине приложенного магнитного поля. Направление этой силы перпендикулярно как направлению движущейся заряженной частицы, так и направлению приложенного магнитного поля. На основании этих наблюдений мы определяем напряженность магнитного поля B на основе магнитной силы \(\vec{F}\) на заряд q , движущегося со скоростью как векторное произведение скорости и магнитного поля, то есть
\[\vec{F } = q\vec{v} \times \vec{B}. \label{eq1}\]
Фактически, именно так мы определяем магнитное поле \(\vec{B}\) — через силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Величина силы определяется из определения перекрестного произведения, поскольку оно связано с величинами каждого из векторов. Другими словами, величина силы удовлетворяет 9{-5}\, Т\) или \(0,5 \,G\).
Стратегия решения задач: направление магнитного поля по правилу правой руки
Направление магнитной силы \(\vec{F}\) перпендикулярно плоскости, образованной \(\vec{v}\ ) и \(\vec{B}\) в соответствии с правилом правой руки -1 (или RHR-1), которое показано на рисунке \(\PageIndex{1}\).
Расположите правую руку так, чтобы пальцы согнулись в плоскости, определяемой векторами скорости и магнитного поля.
Правой рукой проведите пальцами от скорости к магнитному полю под наименьшим возможным углом.
Магнитная сила направлена туда, куда указывает большой палец.
Если заряд был отрицательным, измените направление, найденное с помощью этих шагов. Рисунок \(\PageIndex{1}\): Магнитные поля воздействуют на движущиеся заряды. Направление магнитной силы на движущийся заряд перпендикулярно плоскости, образованной b\(\vec{v}\) и \(\vec{B}\), и следует правилу правой руки-1 (RHR-1 ) как показано. Величина силы пропорциональна \(q, \, v, \, B,\) и синусу угла между \(\vec{v}\) и \(\vec{B}\).
Примечание
Посетите этот веб-сайт для дополнительной практики с направлением магнитных полей.
На статические заряды не действует магнитная сила. Однако на заряды, движущиеся под углом к магнитному полю, действует магнитная сила. Когда заряды неподвижны, их электрические поля не действуют на магниты. Однако когда заряды движутся, они создают магнитные поля, которые воздействуют на другие магниты. При относительном движении возникает связь между электрическими и магнитными силами — одно влияет на другое. 94 м/с\)?
Рисунок \(\PageIndex{2}\): Магнитные силы, действующие на альфа-частицу, движущуюся в однородном магнитном поле. {-19{-14} Н.\]
Поскольку скорость и магнитное поле параллельны друг другу, нет ориентации вашей руки, которая приведет к направлению силы. Следовательно, сила, действующая на этот движущийся заряд, равна нулю. Это подтверждается перекрестным произведением. При пересечении двух векторов, указывающих в одном направлении, результат равен нулю.
Во-первых, чтобы определить направление, ваши пальцы могут указывать в любом направлении; однако вы должны провести пальцами вверх в направлении магнитного поля. Поворачивая руку, обратите внимание, что большой палец может указывать на любую девятку.о.\] Величина силы также может быть рассчитана с помощью уравнения \ref{eq2}. Однако скорость в этом вопросе имеет три компонента. z -составляющей скорости можно пренебречь, поскольку она параллельна магнитному полю и, следовательно, не создает силы. Величина скорости вычисляется из компонентов x и y . Угол между скоростью в плоскости xy и магнитным полем в плоскости z равен 9{-14} Н\]
Это та же величина силы, рассчитанная по единичным векторам.
Значение
Перекрестное произведение в этой формуле дает третий вектор, который должен быть перпендикулярен двум другим. Другие физические величины, такие как угловой момент, также имеют три вектора, которые связаны перекрестным произведением. Обратите внимание, что типичные значения силы в задачах о магнитной силе намного больше, чем гравитационная сила. Следовательно, для изолированного заряда магнитная сила является доминирующей силой, управляющей движением заряда. 9{-15}Н\)
Представление магнитных полей
Представление магнитных полей линиями магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\), каждая из этих линий образует замкнутый цикл, даже если это не показано из-за ограничений пространства, доступного для рисунка. Линии поля выходят из северного полюса (N), закручиваются к южному полюсу (S) и продолжаются через стержневой магнит обратно к северному полюсу.
Линии магнитного поля имеют несколько жестких правил:
Направление магнитного поля касается линии поля в любой точке пространства. Маленький компас укажет направление линии поля.
Сила поля пропорциональна близости линий. Она точно пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (называемой поверхностной плотностью).
Линии магнитного поля никогда не пересекаются, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
Линии магнитного поля непрерывны, образуя замкнутые петли без начала и конца. Они направлены от северного полюса к южному полюсу.
Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от линий электрического поля, которые обычно начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах или на бесконечности. Если бы существовали изолированные магнитные заряды (называемые магнитными монополями ), то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.
Рисунок \(\PageIndex{3}\): Линии магнитного поля имеют направление, в котором указывает небольшой компас, помещенный в определенное место в поле. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые петли. Чтобы поместиться в разумном пространстве, некоторые из этих рисунков могут не показывать закрытие петель; однако, если бы было предоставлено достаточно места, петли были бы закрыты.
Соавторы и авторство
Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойолы Мэримаунт) и Билл Моебс со многими сотрудничающими авторами. Эта работа находится под лицензией OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).
Эта страница под названием 6.3: Magnetic Fields and Lines распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.