Характеристика магнитного поля. Магнитное поле: характеристики, свойства и применение

Что такое магнитное поле и как оно возникает. Какие основные характеристики имеет магнитное поле. Как можно визуализировать и измерить магнитное поле. Где применяются магнитные поля в современном мире.

Что такое магнитное поле и как оно возникает

Магнитное поле — это особый вид материи, который проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Основными источниками магнитного поля являются:

• Движущиеся электрические заряды (электрический ток)
• Постоянные магниты
• Изменяющееся во времени электрическое поле

Магнитное поле возникает вокруг проводника с током, внутри катушки с током (соленоида), вокруг постоянных магнитов. Земля также обладает собственным магнитным полем, которое создается токами в жидком металлическом ядре планеты.

Основные характеристики магнитного поля

Ключевыми характеристиками, описывающими магнитное поле, являются:

Вектор магнитной индукции B

Вектор магнитной индукции B — основная силовая характеристика магнитного поля. Она определяет силу действия поля на движущиеся заряженные частицы. Единица измерения — Тесла (Тл).

Магнитный поток Ф

Магнитный поток Ф характеризует количество силовых линий магнитного поля, пронизывающих некоторую поверхность. Единица измерения — Вебер (Вб).

Напряженность магнитного поля H

Напряженность магнитного поля H — векторная величина, характеризующая магнитное поле независимо от магнитных свойств среды. Единица измерения — Ампер на метр (А/м).

Визуализация магнитного поля

Магнитное поле невидимо, но его можно визуализировать несколькими способами:

• С помощью железных опилок, выстраивающихся вдоль силовых линий поля
• Магнитными стрелками, ориентирующимися по направлению поля
• Графически, с помощью силовых линий магнитного поля

Силовые линии магнитного поля — воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Они позволяют наглядно представить структуру магнитного поля.

Свойства магнитного поля

Основные свойства магнитного поля включают:

• Действие на движущиеся заряженные частицы (сила Лоренца)
• Действие на проводники с током (сила Ампера)
• Действие на тела с магнитным моментом (ориентирующее действие)
• Способность намагничивать вещества
• Непрерывность силовых линий (замкнутость)
• Отсутствие экранирования магнитного поля

Измерение магнитного поля

Для измерения характеристик магнитного поля используются различные приборы:

• Тесламетры — измеряют магнитную индукцию
• Веберметры — измеряют магнитный поток
• Магнитометры — измеряют напряженность магнитного поля

Существуют различные типы магнитометров, основанные на разных физических принципах — квантовые, феррозондовые, индукционные и др.

Применение магнитных полей

Магнитные поля широко применяются в современной технике и технологиях:

• Электродвигатели и генераторы
• Трансформаторы
• Электромагнитные реле и пускатели
• Магнитная левитация (маглев)
• Магнитно-резонансная томография
• Магнитная сепарация материалов
• Магнитные накопители информации
• Ускорители заряженных частиц

Понимание свойств магнитного поля позволяет создавать новые устройства и технологии в различных областях науки и техники.

Магнитное поле Земли

Земля обладает собственным магнитным полем, которое играет важную роль в защите планеты от космического излучения. Основные характеристики геомагнитного поля:

• Индукция на поверхности Земли: 25-65 мкТл
• Магнитные полюса не совпадают с географическими
• Происходит медленное смещение магнитных полюсов
• Наблюдаются периодические изменения поля (магнитные бури)

Изучение магнитного поля Земли важно для понимания процессов в недрах планеты, прогнозирования космической погоды, навигации и других областей.

Взаимодействие магнитного поля с веществом

При помещении вещества в магнитное поле оно может проявлять различные магнитные свойства:

• Диамагнетики — слабо отталкиваются от магнитного поля
• Парамагнетики — слабо притягиваются магнитным полем
• Ферромагнетики — сильно намагничиваются в магнитном поле

Ферромагнитные материалы (железо, никель, кобальт) способны сохранять намагниченность после удаления внешнего поля, что позволяет создавать постоянные магниты.

Характеристики и свойства магнитного пола. Проявления магнитного поля в жизни

Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!

Магнитное поле

Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).

Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!

 

Магнит

 

Магнит — тело, обладающее собственным магнитным полем.

У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения «северный» и «южный» даны лишь для удобства (как «плюс» и «минус» в электричестве).

Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий. Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля — силовые линии.

 

Картина магнитного поля

 

Характеристики магнитного поля

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток и магнитная проницаемость. Но давайте обо всем по порядку.

Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ.

Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B. Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл).

Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца.

Здесь q — заряд, v — его скорость в магнитном поле, B — индукция, F — сила Лоренца, с которой поле действует на заряд.

Магнитный поток Ф –  физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток — скалярная характеристика магнитного поля.

Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб).

 

Магнитный поток

 

Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.

Магнитное поле Земли

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете — Курская и Бразильская магнитные аномалии.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли.  Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

 

Магнитное поле земли

 

Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов — в среднем скорость растет на 3 километра в год.

Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.

 

Магнитное поле Земли

 

За историю Земли происходило несколько инверсий (смен) магнитных полюсов. Инверсия полюсов – это когда они меняются местами. Последний раз это явление произошло около 800 тысяч лет назад, а всего геомагнитных инверсий в истории Земли было более 400. Некоторые ученые полагают, что с учетом наблюдающегося ускорения движения магнитных полюсов следующей инверсии полюсов следует ожидать в ближайшие пару тысяч лет.

К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля.

 

 

Магнитные поля расскажут о Вселенной

Известно, что магнитные поля присутствуют практически во всех типах космических структур во Вселенной — от небольших планет до галактик и крупнейших скоплений галактик. Есть основания полагать, что и на самых больших, космологических масштабах Вселенная пронизана магнитными полями, пусть и меньшей величины. Определение характеристик таких космологических полей имеет важное значение для космологии и физики космических частиц. Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция — именно она определяет силу поля, действующую на движущиеся заряды.

Российские ученые из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга и Института ядерных исследований Российской академии наук вместе с зарубежными коллегами

получили самую точную на сегодняшний день оценку максимальной величины космологических магнитных полей.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters и попали в рубрику Editor’s Suggestion — «Выбор редакции». Работу удалось осуществить благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ). Авторы статьи использовали большой обзор далеких радиоисточников. Данные обзора позволили поставить сильные верхние ограничения на индукцию космологических полей. 

Максим Пширков с коллегами применили метод изучения космологических магнитных полей с помощью явления фарадеевского вращения плоскости поляризации радиоизлучения: при распространении поляризованного излучения от далекого источника его плоскость поляризации поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от величины космических магнитных полей. Таким образом, изучая величины поворотов, можно оценивать эти магнитные поля.

Максим Пширков и соавторы использовали уже имевшиеся результаты измерений для примерно 3 тыс. радиоисточников, распределенных по большей части небесной сферы. При анализе данных был учтен локальный вклад в эффект Фарадея, возникающий внутри Млечного Пути.

Сравнивая данные наблюдений с предсказаниями модели с дополнительным вкладом от космологических полей, исследователи смогли получить строгие ограничения сверху на величину этих полей — около 1 нГс.

«До последнего времени было известно очень мало о космологических полях, — говорит Максим Пширков. — Около шести лет назад наблюдения спутника «Ферми» дали косвенные указания на существование очень слабых внегалактических магнитных полей (10–17 Гс), то есть была сделана оценка снизу для силы этих полей. Для сравнения, на поверхности Земли сила поля составляет примерно 0,5 Гс.

Оценку сверху на максимальную силу космологических полей делали и ранее, но полученные тогда ограничения были в пять раз больше, чем полученные нами сейчас.

Совсем недавно с использованием данных со спутника Planck была дана оценка максимальной величины космологических полей, которую теперь нам удалось улучшить в два раза. Однако Planck изучал реликтовое излучение, то есть полученные им данные могут ограничить только магнитные поля, существовавшие на ранних стадиях эволюции Вселенной».

Среди ученых пока нет единого мнения о природе космологического магнитного поля. Существует две гипотезы. В соответствие с первой, это поле первично, оно образовалось на ранних стадиях эволюции Вселенной. По другой гипотезе, это поле образовалось позже, в первый миллиард лет существования галактик. В этих ранних галактиках образовывалось магнитное поле, которое затем было вынесено из них и «загрязнило» окружающую межгалактическую среду.

Полученные учеными данные важны для изучения космических лучей сверхвысоких энергий — они помогут решить задачу отождествления источников космических лучей, которая остается нерешенной уже более полувека.

«Если бы космологическое магнитное поле оказалось больше, скажем, 3 нГс, то космические лучи от далеких источников испытывали бы сильное отклонение, и мы не смогли бы отождествить их с источниками, — объясняет Максим Пширков. — Полученное нами ограничение сверху означает, что лучи в межгалактическом пространстве отклоняются не очень значительно.

Также возможно, что полученные нами ограничения помогут ученым-теоретикам в выборе правильной модели эволюции ранней Вселенной».

Работа ученых была выполнена в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) «За пределами возможностей земных ускорителей: происхождение космических лучей, нейтрино и фотонов с энергиями (1015–1020) эВ» под руководством Сергея Троицкого из Института ядерных исследований Российской академии наук. Этот грант нацелен на исследования в области астрофизики частиц — новой области науки, в которой астрономические исследования используются для целей фундаментальной физики, многие из которых просто не могут быть проверены экспериментально в земных лабораториях. Для примера, энергии космолучей доходят до 1020 эВ, что в 10 млн раз больше энергий частиц на Большом адронном коллайдере.

Теги

СМИ о Фонде, Физика и космос

Обзор магнитных полей

| Характеристики | Факты

Обзор

Магнетизм — это природное явление, возникающее в результате движения электрических зарядов. Эти движения часто нано-маленькие и происходят внутри соединения, называемого магнитами. Другие магниты могут притягиваться или отталкиваться магнитами или магнитными полями, создаваемыми движением электрических зарядов, которые также могут изменять подвижность различных других заряженных частиц.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, сила, с которой линии магнитного поля действуют на частицы, известна как сила Лоренца. Электростатически заряженная частица в магнитном поле испытывает силы, зависящие от размера заряда, скорости частицы и напряженности ее поля. Отличительной характеристикой силы Лоренца является то, что она заставляет частицы двигаться в правильном направлении (под углом) к их первоначальному движению.

Знаете ли вы? Некоторые вещества, такие как железо, классифицируются как постоянные магниты, потому что они могут поддерживать магнитное поле, которое существует вечно. Именно такие магниты чаще всего встречаются в повседневной жизни. При помещении в более сильные магнитные поля некоторые материалы, такие как никель, железо и кобальт, могут временно потерять свои магнитные свойства.

Линии магнитного поля

Линии поля представляют собой альтернативный метод отображения данных в магнитном векторном поле, его линии являются гипотетическими.

Это поле можно представить визуально с помощью силовых линий магнитного поля. Они объясняют, как магнитная сила северного монополя ведет себя в каждом месте.

Плотность линий показывает, насколько велико поле. Например, вблизи полюсов магнита намагниченность более интенсивная и плотная, но начинает ослабевать, и линии становятся менее толстыми по мере удаления человека от полюсов.

Характеристики линий магнитного поля:

• Эти линии никогда не пересекаются друг с другом.
• Плотность линий поля указывает на силу поля.
• Линии поля всегда образуют замкнутые пути.
• Эти силовые линии обычно берут начало или начинаются на северном полюсе и заканчиваются там.

Напряженность магнитного поля

Напряженность магнитного поля, также известная как напряженность магнитного поля, может быть определена как отношение MMF, необходимое для создания определенной плотности потока внутри определенного материала на единицу длины этого материала. Один из самых фундаментальных способов измерить его силу — использовать физическую величину, известную как напряженность магнитного поля. Измеряется в амперах на метр или А/м.

Напряженность магнитного поля — это один из двух способов выражения напряженности магнитного поля. Теоретически существует разница между плотностью магнитного потока B, рассчитанной в ньютон-метрах на ампер (Нм/А), также известной как тесла (Тл), и напряженностью магнитного поля H, рассчитанной в амперах на метр (А/м).

Силовые линии представляют собой магнитное поле. Сила магнитного поля напрямую связана с плотностью силовых линий магнитного поля. Магнитный поток (поток энергии) относится к силовым линиям полного магнитного поля в данном пространстве. Тесла-метр в квадрате (T.m2, также известный как вебер, обозначается как «Wb»). Более ранние единицы, максвелл (равный 10-8 Вб) и гаусс (равный 10-4 Тл), для плотности магнитного потока и магнитного потока, соответственно, больше не используются и почти не соблюдаются.

Плотность магнитного потока уменьшается с увеличением расстояния от прямой линии, соединяющей два магнитных полюса, или прямого провода с током. Плотность магнитного потока напрямую связана с силой тока в амперах в определенном месте вблизи проводника с током. «Магнитная сила», действующая на ферромагнитный объект, такой как кусок железа, прямо обратно пропорциональна изменению напряженности магнитного поля в том месте, где находится другой объект.

Формула напряженности магнитного поля

Напряженность магнитного поля относится к силе, с которой сталкивается единичный северный полюс силы в один Вебер в определенном месте в магнитных полях.

Формула напряженности магнитного поля может быть получена следующим образом:

B = μ0I / 2πr

Где,

B = напряженность магнитного поля (Тесла, Тл)

μ0 = проводимость свободного поля, т. е. 4μ × 10−7 Тл. м / А

I = сила электрического тока (Ампер, А)

r = расстояние (м)

Кроме того, ниже есть важная связь,

H = B / мкм

H = B / μ0 – M

B может использовать эту конкретную форму для выражения своей связи.

B = μ0 (H+M)

Ампер/метры будут одинаковыми для H и M. Аналитики иногда ссылаются на магнитную индукцию или плотность магнитного потока, чтобы еще больше отделить B от H. Намагниченность объекта также число М в этих соединениях.

Другим часто используемым выражением связи между B и H является

B = мкмГн

Здесь

μ = мкм = Kmμ0

В этом случае μ0 представляет проводимость пространства. Km обозначает проводимость материала. Кроме того, Km = 1, если материал не производит никакого намагничивания в ответ на внешние магнитные поля.

Магнитная восприимчивость, также известная как магнитная величина, объясняет различия относительной проводимости друг от друга.

Магнитная восприимчивость χm = Km – 1

Можно извлечь единицу напряженности магнитного поля, которая является H, из ее отношения к магнитному полю B.

 В = мкГн.

Кроме того, Н/А2 является единицей магнитной проводимости. Следовательно, формула напряженности магнитного поля измеряется в:

Т(Н/А2) = (Н/Ам) / (Н/А2) = А/м

Знаете ли вы? Эрстед — еще одна устаревшая единица измерения напряженности магнитного поля; 1 А/м равен 0,01257 эрстед.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли генерируется электрическими токами высоко над земной поверхностью и глубоко внутри планеты. Поле встречает плазму, текущую в солнечном ветре, когда она движется вглубь космоса. На дневной стороне планеты он сжимается, а на ночной вытягивается в длинный хвост из-за движения вокруг него солнечного ветра.

Рассеивая высокоэнергетические частицы солнечного ветра, геомагнитное поле защищает поверхность земли. Огромные количества плазмы и солнечной энергии выбрасываются в стратосферу Земли во время магнитных бурь, столкновений со спутниками, радиосвязью, электросетями и полярными сияниями.

Имеет направление и величину (размер). Это можно объяснить группировками элементов или компонентов. На графике показаны наиболее часто упоминаемые элементы геомагнетизма: H, F, X, Z, Y, Z, D и I.

Направление боковой (горизонтальной) составляющей геомагнитного поля служит определением магнитного севера, куда указывает стрелка компаса (H). Угол между магнитным истинным севером и севером известен как геомагнитное склонение (D), также известное как вариация.

Как ни странно: Планета Земля является мощным магнитом. По данным НАСА, магнитное поле планеты создается потоком электрического тока внутри ее расплавленного металлического ядра. Маленькая магнитная стрелка в барометре установлена ​​так, что она может свободно вращаться внутри своего контейнера для координации с магнитным полем Земли, поэтому она указывает на север. Поскольку стрелки компаса рисуются с северными магнитными полюсами, то, что люди ошибочно называют северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом.

Наклон вектора поля (I), также известный как наклон, представляет собой угол, в котором он наклонен относительно горизонтали. Истинный восточный (Y) компонент, истинный северный (X) компонент, вертикальный компонент (Z) и общая напряженность магнитного поля (F) являются четырьмя компонентами геомагнитного поля.

Единицы нанотесла (нТл) используются для измерения магнитных полей элементов или компонентов F, X, Z, Y и H. Углы используются для измерения наклона (I) и склонения (D).

Дополнительные компоненты магнитных полей можно определить по X, Y и Z. Например; учащиеся могут вычислить F из уравнения

Заключение

Магнитные поля представляют собой бесконечные линии магнитного потока, которые проходят от магнитных полюсов, направленных на север, к магнитным полюсам, направленным на юг. Плотность линий показывает, насколько сильным является магнитное поле. Силовые линии перегружены или более плотно расположены на полюсах; например, магнитное поле сильно на северном и южном полюсах магнита.

Там, где магнитное поле слабее, они расплываются и теряют плотность. Параллельные прямые линии, расположенные на равном расстоянии друг от друга, представляют собой однородные магнитные поля. Чтобы учащиеся могли расширить свои знания в этой области, они должны иметь базовые знания по этой теме.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое силовые линии магнитного поля?

Ответ. Линии магнитного поля — это линии, образующие магнитное поле; их касательные в разных точках указывают соответственно направление и амплитуду поля. Они служат маркером направления магнитного поля. Общее количество силовых линий магнитного поля влияет на силу магнитного поля.

2. Что такое магнитное поле?

Ответ. Магнитное поле, также известное как электрический заряд или электрическое поле, представляет собой векторное поле, которое окружает магнит и в котором обнаруживаются магнитные силы. Стрелки магнитометра и другие постоянные магниты выравниваются в направлении магнитных полей, как на Земле. Эти поля заставляют электрически заряженные частицы двигаться по спирали или кругу. Функционирование электродвигателей обусловлено этой силой, которая приложена к электрическим импульсам в проводах в магнитных полях.

3. Что такое магнитная восприимчивость?

Ответ. Магнитная восприимчивость материала количественно измеряется его способностью намагничиваться в ответ на приложенные магнитные поля. Магнитная восприимчивость материала, обычно обозначаемая символом χm, равна отношению магнетизма M, присутствующего в материале, к напряженности приложенного магнитного поля H, или χm = M/H. Коэффициент намагниченности в основном включает в себя определенное количество магнетизма на единицу объема.

Магнитное поле: узнать определение, характеристики, применение

Магнитное поле магнита — это магнитное влияние, которое он оказывает на окружающую среду. Это векторная величина, которая описывает влияние магнитной силы на магнит. В качестве альтернативы его можно определить как поле, которое перемещает электрические поля и магнитные диполи в пространстве и обладает для этого магнитной силой. Магнитное поле магнита объясняет, как далеко можно ощутить притяжение.

В этой статье по физике мы узнаем о концепциях магнитного поля и его формуле, свойствах и использовании.

Магнитное поле

Магнитный материал или движущиеся заряды создают магнитное поле. Когда магнит помещают в магнитное поле (например, рядом с магнитом), он будет притягиваться или отталкиваться. Магниты также можно использовать для притяжения или отталкивания движущихся зарядов.

Магнит называется диполем, потому что он имеет два полюса: северный (N) и южный (S). Когда 2 магнита удерживаются близко друг к другу, полярные шапки будут притягиваться друг к другу и вращаться. Магнит окружен магнитным полем, которое является невидимым полем силы притяжения. Они создаются или генерируются всякий раз, когда электрический заряд/ток течет рядом с магнитом. Всякий раз, когда субатомная частица с таким отрицательным зарядом, например электрон, движется, она создает магнитное поле. Эти поля могут создаваться атомами и ядрами магнитных объектов, электрических проводников и кабелей.

Узнайте о разнице между электрическим полем и магнитным полем.

Формула магнитного поля

Предположим, что магнитное поле создается вокруг провода электрическим током. Вокруг проволоки поля образуют концентрические круги. Направление поля определяется текущим направлением. Чтобы определить его, можно использовать «правило большого пальца правой руки», указывая большим пальцем правой руки в направлении течения. Линии магнитного поля идут в том же направлении, что и ваши согнутые пальцы. Величина определяется током, а также расстоянием от несущего заряд провода. Формула магнитного поля выводится как

\( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

Где

\(\mu_o\) — проницаемость свободного пространства, B — магнитное поле (Тесла), а r — расстояние в метрах. {-1}] \) — это размерная формула.

Узнайте о единицах измерения магнитного поля.

Диаграмма

Магнитное поле также можно изображать различными способами. Математически это можно понимать как просто векторное поле, которое можно изобразить в виде различных наборов на сетке. Другой вариант — использовать линии поля. Набор векторов соединен линиями. Здесь линии магнитного поля никогда не пересекаются и не останавливаются.

Вектор магнитного поля

Это векторное поле может быть отображено непосредственно на сетке в виде набора многочисленных векторов. Каждый вектор имеет длину, пропорциональную силе магнитного притяжения, и указывает в том же направлении, что и компас. Этот метод демонстрируется путем размещения множества миниатюрных компасов в виде сетки и помещения сетки в магнитное поле. Единственным отличием было то, что компас не показывает силу поля.

Линии магнитного поля

Линии — еще один способ выражения информации, представленной в векторном поле. Здесь мы не используем шаблоны сетки, вместо этого связываем векторы плавными линиями. Мы вольны создавать столько линий, сколько захотим.

Свойства магнитного поля

Ниже приведены некоторые свойства материалов, таких как линии магнитного поля:

• Линии магнитного поля являются векторными величинами, поскольку они имеют направление и величину.
• Вне магнита эти линии всегда направлены от северного полюса к южному.
• Однако внутри магнита силовые линии всегда ориентированы с юга на северный полюс.
• Эти линии замкнутые, изогнутые и непрерывные.
• Магнитное поле сильнее вблизи полюсов, в которых эти линии плотно упакованы, и слабее в центре магнита, где линии раздвинуты.
• Параллельные, а также эквидистантные силовые линии указывают на однородность магнитного поля.

Как создается магнитное поле?

Может генерироваться движущимися зарядами или электрическими токами в дополнение к магниту. Обычно мы знаем, что материя состоит из атомов, а частиц очень мало. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов и окружено электронами. Это поле формируется протонами и нейтронами, или ядром атома, вращающимся и кружащимся. Направления орбиты и вращения определяют направление магнитного поля.

Магнитное поле, создаваемое проводником с током

Оно создается по всей длине проводника всякий раз, когда по нему проходит электрический ток. Эти же линии вокруг проводника будут в виде концентрических кругов. Это направление линий определяется текущим направлением. Направление, окружающее проводящую цепь, можно найти с помощью:

Правило правой руки Флеминга

Большой, средний и указательный пальцы правой руки вытянуты так, чтобы образовать 9под углом 0 градусов друг к другу. Затем большой палец обозначает направление силы, средний палец — направление тока, а указательный палец — направление магнитного поля.

Правило штопора Максвелла

Правило правого винта, иногда называемое правилом штопора, связывает направление электрического тока с изменениями в магнитных силовых линиях, окружающих его. Если штопор провести вдоль проводника и повернуть его в направлении тока, то он будет вращаться в том же направлении, что и винт.

Узнайте о проводнике в магнитном поле.

Работа постоянных магнитов

Принцип работы постоянного магнита определяется его атомной структурой. Большинство материалов состоят из молекул, которые состоят из атомов, которые состоят из ядер и электронов. Электроны продолжают вращаться и вращаться вокруг ядра внутри атома.

Оба эти движения электронов могут привести к магнетизму. Однако направление потока электронов в большинстве материалов разнообразно и хаотично, поскольку электромагнитные эффекты уравновешивают друг друга. В результате большинство материалов действительно не магнитятся при нормальных условиях.

Узнайте о магнитном компасе.

Магнитное поле Земли

Стрелка компаса, как известно, всегда указывает на север. В каждом компасе есть магнит, и если магнит движется сам по себе, то это потому, что на него влияет магнитное поле. Это означает, что люди постоянно окружены магнитным полем. Земля является источником этого поля. Причины возникновения магнитного поля Земли:

• Ядро Земли сильно нагрето, поэтому многие минералы и сплавы находятся в расплавленном состоянии. Примерами таких минералов являются расплавленное железо и никель. Ядро Земли очень горячее, и эти минералы постоянно кипятятся. Этот постоянный нагрев вызывает конвекцию в минералах, что приводит к конвекционным потокам. Заряженные частицы переносятся этими токами, образующими магнитное поле.
• Солнечный ветер, состоящий из ионизированных заряженных частиц, отклоняется магнитным полем. Эти ветры могут вторгнуться в нашу атмосферу и постепенно разрушить ее. Эти поля удерживают их от попадания в атмосферу и позволяют жизни существовать на планете. Поскольку на Марсе отсутствует магнитное воздействие электрического тока, жизнь там невозможна.
• Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами. Канада является домом для Южного магнитного полюса, а Антарктида — Северным магнитным полюсом. Магнитные полюса смещены на 10 градусов относительно оси вращения Земли.

Использование магнитного поля

• Электрические генераторы, Электрические трансформаторы
• Двигатели
• Электромагниты
• Динамики
• Магнитная левитация
• Magnetic Resonance Imaging

6. Оставайтесь с Testbook, чтобы получать все последние новости о различных экзаменах. Свяжитесь с Testbook сейчас, чтобы сдать желаемый конкурсный экзамен с их исчерпывающими и надежными учебными материалами под руководством экспертов из Testbook. Загрузите бесплатное приложение Testbook прямо сейчас и воспользуйтесь интересными предложениями.

Часто задаваемые вопросы

В.1 Как рисовать линии магнитного поля?

Ответ 1 Что нужно помнить при рисовании линий магнитного поля
В любой точке пространства направление магнитного поля касается линии поля.
Маленький компас укажет направление линии поля.