Постоянные магниты и их свойства

Содержание:

Электромагнитная индукция против магнитной индукции

Электромагнитная индукция и магнитная индукция — два очень важных понятия в теории электромагнитного поля. Применения этих двух концепций многочисленны. Эти теории настолько важны, что без них электричество было бы недоступно. В этой статье мы обсудим разницу между электромагнитной индукцией и магнитной индукцией.

Что такое магнитная индукция?

Магнитная индукция — это процесс намагничивания материалов во внешнем магнитном поле. Материалы можно разделить на несколько категорий в зависимости от их магнитных свойств. Парамагнитные материалы, диамагнитные материалы и ферромагнитные материалы — это лишь некоторые из них. Есть также некоторые менее распространенные типы, такие как антиферромагнитные материалы и ферримагнетики. Диамагнетизм проявляется в атомах только с парными электронами. Полный спин этих атомов равен нулю. Магнитные свойства возникают только за счет орбитального движения электронов. Когда диамагнитный материал помещается во внешнее магнитное поле, он создает очень слабое магнитное поле, антипараллельное внешнему полю. Парамагнитные материалы имеют атомы с неспаренными электронами. Электронный спин этих неспаренных электронов действует как небольшой магнит, который намного сильнее, чем магниты, созданные орбитальным движением электронов. Когда эти небольшие магниты помещены во внешнее магнитное поле, они выравниваются по полю, создавая магнитное поле, параллельное внешнему полю. Ферромагнитные материалы также являются парамагнитными материалами с зонами магнитных диполей в одном направлении, даже до приложения внешнего магнитного поля. При приложении внешнего поля эти магнитные зоны выравниваются параллельно полю, так что они усиливают поле. Ферромагнетизм остается в материале даже после удаления внешнего поля, но парамагнетизм и диамагнетизм исчезают, как только внешнее поле устраняется.

Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция — это эффект тока, протекающего через проводник, который движется через магнитное поле. Закон Фарадея — самый важный закон в отношении этого эффекта. Он заявил, что электродвижущая сила, создаваемая вокруг замкнутого пути, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через любую поверхность, ограниченную этим путем. Если замкнутый путь представляет собой петлю на плоскости, скорость изменения магнитного потока по площади петли пропорциональна электродвижущей силе, генерируемой в петле. Однако сейчас этот цикл не является консервативным; поэтому общие электрические законы, такие как закон Кирхгофа, не применимы в этой системе. Следует отметить, что постоянное магнитное поле на поверхности не создает электродвижущей силы. Магнитное поле должно изменяться, чтобы создать электродвижущую силу. Эта теория является основной концепцией производства электроэнергии. Практически вся электроэнергия, за исключением солнечных батарей, вырабатывается с помощью этого механизма.

В чем разница между электромагнитной и магнитной индукцией?

• Магнитная индукция может создавать или не создавать постоянный магнит. Электромагнитная индукция создает ток, который противодействует изменению магнитного поля.

• В магнитной индукции используются только магниты и магнитные материалы, а в электромагнитной индукции используются магниты и электрические цепи.

Как работает электромагнит?

Когда по проводам течет ток, магнитное поле, создаваемое каждой из отдельных петель катушки, суммируется с магнитным полем соседних петель, и в целом он работает как сильный стержневой магнит с отдельными Северным и Южным полюсами.

Этот результирующий стержневой магнит с четко выраженными северным и южным полюсами намного сильнее любого постоянного стержневого магнита, который можно намагничивать и размагничивать по желанию, то есть он может вести себя как магнит только тогда, когда это необходимо.

Материал, используемый в качестве сердечника, должен иметь высокую проницаемость, низкую удерживающую способность, а также низкую коэрцитивную силу. В электромагните магнитное поле и плотность потока можно легко изменять в зависимости от тока в обмотках. Это свойство электромагнита широко используется в различных приложениях, но, в отличие от постоянного магнита, для этого требуется источник питания для его работы, а также для электромагнита, есть некоторые потери энергии при намагничивании и размагничивании сердечника, как изучалось ранее в виде петля гистерезиса.

Формирование Северного и Южного полюсов при протекании тока через обмотки зависит от направления протекания тока в петлях. Где будут формироваться Северный и Южный полюсы, можно предсказать по диаграмме, показанной ниже.

Север-Южный полюс в зависимости от направления тока в катушке

Указатель юга и севера – компас. Полюсы магнитные

«Указатель юга» — так называли древние китайцы свое изобретение. Это был прибор в форме ложки, изготовленный из природного магнита. Ложка могла вращаться вокруг вертикальной оси.

Постоянные магниты и их свойства
Древний китайский компас.

Ручка ложки указывала южное направление. Она была северным полюсом ложки-магнита.

Развитие науки не остановилось, и современные компасы уже имеют другой вид:

Постоянные магниты и их свойства
Разные виды компасов.

Магнитная стрелка, главный элемент компаса, — это постоянный магнит и имеет два полюса. Конец стрелки, указывающий на географический Север, называют северным (N), а противоположный – южным (S) полюсом. Отсюда и название полюсов различных магнитов.

Раскраска магнитов в красный и синий цвета условна, реже используются и другие цвета. Существенным является то, что полюсы магнитов существуют только парами. Если распилить, например, полосовой магнит, получатся два полосовых магнита, и у них будет снова по два полюса: северный и южный.

Постоянные магниты и их свойства

В школьных лабораторных работах используются маленькие магниты на подставке, которые насаживаются на тонкую иглу и могут свободно вращаться вокруг этой иглы. Такие устройства называются магнитными стрелками, как подобие стрелок компасов.

С помощью стрелок изучается взаимодействие полюсов магнитов. Если приблизить стрелки друг к другу, они начинают поворачиваться и установятся по следующему правилу:

Постоянные магниты и их свойства

Земной шар является огромным магнитом, у которого есть свои полюсы. Но нельзя путать магнитные полюсы Земли с географическими. Согласно правилу, синий (северный) конец стрелки должен поворачиваться к Южному полюсу земного шара, так как притягиваются разноименные полюсы. Да, действительно, это так. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи Северного географического полюса, но не в той же точке, а чуть в стороне, на острове Принца Уэльского. Северный магнитный полюс находится в Антарктиде, где и Южный географический.

Постоянные магниты и их свойства

Месторасположение магнитных полюсов Земли не остается постоянным. Полюсы смещаются на расстояние нескольких десятков километров в год.

Очень широк список областей, где применяются магниты:

  • автомобилестроение;
  • приборостроение;
  • автоматика;
  • телемеханика;
  • тормозные системы;
  • компасы;
  • медицина;
  • радиотехника;
  • электротехника.

От изучения природных магнитных явлений человек давно шагнул к элетромагнитным явлениям, без чего невозможно развитие знаний об электричестве и электрическом токе.

Почему у постоянного магнита имеется магнитное поле

В 1820 г. датский физик Ханс Эрстед при исследовании электрических явлений обнаружил, что если вблизи металлического провода разместить магнитную стрелку компаса, то при включении электрического тока стрелка отклонялась на заметный угол. Хотя он и не смог объяснить это явление, но после опубликования этих результатов французский ученый Андре-Мари Ампер высказал предположение, что движение электрических зарядов в проводе — электрический ток, приводит к появлению магнитного поля. Происходит взаимодействие, и на практике стрелка отклоняется.

Популярные статьи  Для чего делают аварийное освещение в доме

Рис. 2. Гипотеза Ампера. Модель Ампера для внутренних токов в магнитах

Эту же идею Ампер использовал для объяснения природы магнитного поля постоянных магнитов. Согласно его теории магнитное поле появляется из-за наличия в магнитах непрерывно циркулирующих круговых токов, которые эквивалентны небольшим магнитикам. Эти токи складываются, усиливают друг друга и создают общее магнитное поле внутри и вне магнита. Магнит в целом представляет собой набор (сумму) этих магнитиков.

Наша планета представляет собой огромный постоянный магнит. Принципиальная схема постоянного магнита Земли, который создает ее магнитное поле, аналогична природе обычного, природного магнита. Ядро Земли имеет внешнюю оболочку из расплавленных металлов (железа, никеля и ряда примесей) при температуре более 4000 К0. Раскаленная масса, состоящая из смеси заряженных частиц, вращается вместе с Землей. В результате возникают непрерывно циркулирующие потоки и вихри, которые являются главной причиной появления магнитного поля Земли.

Создание постоянных магнитов

Ферромагнитные материалы делят на мягкие (могут намагнититься, но не удерживают это свойство надолго) и твердые. Постоянные магниты из твердых (альнико и феррит) проходят специальную процедуру в сильном магнитном поле для выравнивания внутренней микрокристаллической структуры.

Если магнит поставить к ранее намагниченному ферромагнитному материалу, то он приводит к локальной намагниченности. В микроскопическом масштабе меняются области, где полюса выравниваются. До этого процесса участки малы и ориентированы беспорядочно, поэтому не создается чистого магнитного поля. Устройство может стать постоянным, если ферромагнитный материал нагревается и охлаждается.

Постоянные магниты и их свойства

Между двумя магнитами ставят немагнитную железку. Ее нагревают, а потом охлаждают. Железо превращается в постоянный магнит, чьи полюса выравниваются: южный примыкает к северному, а северный к южному. Отметьте, что между магнитами формируются силы притяжения

Магнит и магнитные поля
  • Электрические токи и магнитные поля
  • Постоянные магниты
  • Линии магнитного поля
  • Геомагнетизм
Магниты
Магнитная сила на движущемся электрическом заряде
  • Величина магнитной силы
  • Направление магнитной силы: Правило правой руки
Движение заряженной частицы в магнитном поле
  • Электрические и магнитные силы
  • Постоянная скорость формирует прямую линию
  • Круговое движение
  • Спиральное движение
  • Примеры и приложения
Магнитные поля, магнитные силы и проводники
  • Эффект Холла
  • Магнитная сила на токопроводящем проводнике
  • Вращательный момент на токовой петле: прямоугольный и общий
  • Закон Ампера: создание магнитного поля в длинной прямой проволоке
  • Магнитная сила между двумя параллельными проводниками
Применение магнетизма
  • Масс-спектрометр
  • Ферромагнетизм
  • Парамагнетизм и диамагнетизм
  • Соленоиды, токовые петли и электромагниты

Свойства магнита[ | ]

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br

и коэрцитивная силаHc , тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита Bd

не может превышатьBr : равенствоBd =Br возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случаеBd <Br , величина разности зависит от формы магнита и свойств среды.

Схематичное изображение линий магнитного поля у магнитов различной формы:

  • цилиндрический или прямоугольный магнит
  • подковообразный магнит
  • кольцеобразный магнит
  • дискообразный магнит

Схематичное изображение линий магнитного поля при взаимодействий двух магнитов в зависимости от расположения их полюсов (одинаковые полюса отталкиваются, разные — притягиваются):

Какие бывают магниты

Магниты – то, с чем мы сталкиваемся каждый день. От банальных застежек или игрушек до мощных кранов и сложных компьютерных технологий – все это существует благодаря магнитным свойствам определенных металлов. Вещь, отличающаяся собственным магнитным полем, может иметь разные формы и размеры. Состав сплава также отличается. От наличия тех или иных компонентов, меняется мощность, полярность, долговечность, и другие свойства магнитов.

По принципу действия выделяют три подгруппы:

  • Постоянные изготавливаются из разных металлов и минералов. Их главное отличие – способность оставаться в намагниченном состоянии очень долгое время. Размагничивание происходит с разной скоростью, степень зависит от конкретных условий: температуры, целостности. Эти характеристики зависят от способа изготовления и наличия тех или иных компонентов в сплаве.
  • Временные приобретают силу сцепления в определенных условиях. Чаще всего это предметы из мягкого железа, которые помещаются в зону действия сильного магнитного поля. Их магнетизм временный.
  • Электромагниты представляют собой железный сердечник, на который плотно наматываются металлические нити. Когда по проводам идет ток, появляется магнетизм. Его сила и полярность зависят от того, какую величину имеет электрический импульс и в какую сторону он течет.

У каждого из перечисленных типов есть преимущества и недостатки. Применение магнитов определяет то, к какому типу они относятся. Постоянные магниты используются чаще остальных. Они универсальны и встречаются во всех сферах жизни: от быта до промышленных производств.

Вокруг чего существует, что его создает

Источники

  1. Электрическое поле, изменяющееся во времени.
  2. Подвижные заряды.
  3. Постоянные магниты.

На рабочих местах источниками постоянных магнитных полей выступают постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электролитные ванны и другие электротехнические устройства).

Магнитное поле оказывает влияние на:

  • перемещающиеся электрические заряды;
  • железо, никель, кобальт. Только данные вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами, т.е. они намагничиваются и сохраняют такое состояние на длительный промежуток времени.

Примеры проявления, где встречается в жизни

Постоянные магниты и электромагниты широко используются в:

  • приборостроении;
  • шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах;
  • сепараторах;
  • устройствах для магнитной обработки воды;
  • магнитогидродинамических генераторах (МГД);
  • установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР);
  • физиотерапевтической практике.

К Земле также применимо понятие «постоянный магнит», т.к. ее поле напоминает магнитное поле постоянного магнита.

Постоянное магнитное поле — что это такое

Магнитное поле – это материя, возникающая вокруг постоянных магнитов или источников электрического тока. В пространстве оно представляет собой совокупность сил, способных оказывать воздействие на намагниченные тела. Это происходит из-за наличия на молекулярном уровне движущих разрядов.

Свойства магнитного поля:

  • возникает в результате изменения электрического поля во времени;
  • вектор магнитной индукции – основная величина, характеризующей интенсивность и направление магнитного поля, измерения производятся в Теслах ;
  • образуется только при перемещении заряда;
  • измеряется специальными приборами – датчиками, не воспринимается органами чувств человека;
  • распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме;
  • постоянный и переменный тип действия.

Как правило, переменное поле можно образовать индукторами, функционирующими от переменного тока.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Популярные статьи  Электрические тройники — устройство, заземление, техника безопасности

Магнитное поле называют постоянным, если значение вектора магнитной индукции не изменяется со временем в каждой его точке. Такое поле существует вокруг неподвижного проводника с постоянным током или неподвижного магнита.

Что такое однородное и неоднородное магнитное поле

Однородное магнитное поле — это магнитное поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению.

В однородном магнитном поле заряженная частица, движущаяся со скоростью \( \overrightarrow v\) перпендикулярно линиям индукции, подвергается воздействию силы \(\overrightarrow{F_л}\), постоянной по модулю и направленной перпендикулярно вектору скорости \(\overrightarrow v\). В таком поле магнитная индукция B во всех точках одинакова по модулю и направлению.

Благодаря силе Лоренца в однородном поле частицы движутся равномерно по окружности с центростремительным ускорением.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Сила Лоренца \(\overrightarrow{F_л}\) — электромагнитная сила со стороны магнитного поля, действующая на движущийся заряд q:

\(F=qE+q\left\)

Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности с радиусом r.

Радиус r окружности определяется как частное произведения массы m со скоростью v и произведения электрического заряда q с индукцией B.

Радиус траектории движения частицы с постоянной массой и ее скорость не влияют на период ее обращения в однородном поле.

В однородном магнитном поле максимальный вращающий момент \(M_{max}\) при воздействии замкнутых проводников, изготовленных из очень тонкой проволоки разных размеров и форм, с током приобретает свойства:

  1. Он пропорционален силе тока в контуре I.
  2. Пропорционален площади контура.
  3. Для контуров с одинаковой площадью не зависит от их формы.

Таким образом, максимальный вращающий момент становится пропорциональным магнитному моменту \(P_{m}\) контура с током:

\(P_m=I\ast S.\)

Величина магнитного момента \(P_{m}\) характеризует действие магнитного поля на плоский контур с током.

В данном случае значение вращающего момента \(M_{max}\), действующего на контур с магнитным моментом \(P_{m}\), принимают равным единице.

Следовательно, формула для определения индукции B в однородном магнитном поле приобретает вид:

\(B=\frac{M_{max}}{P_m}.\)

Примеры однородных магнитных полей:

  1. Магнитное поле внутри соленоида. Соленоид — длинная цилиндрическая катушка, состоящая из нескольких витков плотно намотанной по винтовой лестнице проволоки. Каждый виток создает свое магнитное поле, которое складывается с другими в общее поле. Оно является однородным при условии, что длина катушки значительно превосходит ее диаметр. Тогда внутри соленоида линии поля будут параллельными его оси и прямыми.
  2. Магнитное поле внутри тороидальной катушки. Здесь линии замыкаются внутри самой катушки. Представлены в виде окружностей, параллельных оси тора. Токи в обмотке тороидальной катушки текут равномерно по часовой стрелке.

Неоднородное магнитное поле — это магнитное поле, в котором сила, действующая на помещенную в это поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.

В неоднородном магнитном поле магнитная индукция в разных местах имеет различные модули и направления. Для вычисления значения вектора \(\overrightarrow B\) в неоднородном поле необходимо определить вращающий момент, действующий на него. Для этого в некую точку помещают контур размеров, меньших в сравнении с расстояниями, на которых поле заметно меняется.

Примеры неоднородных магнитных полей:

  1. Снаружи соленоида. Линии на концах катушки соленоида не являются параллельными друг другу и тянутся от одного конца к другому. А снаружи вблизи боковой поверхности катушки поле практически отсутствует.
  2. Снаружи полосового магнита. Магнитное поле полосового магнита подобно полю вокруг соленоида. Магнитные линии тянутся от одного конца магнита к другому по направлению от северного полюса к южному. Имеется нейтральная зона.

Отличия однородного и неоднородного магнитных полей

  1. Однородное поле находится внутри проводника или магнита, неоднородное — снаружи.
  2. В однородном поле сила, действующая в разных точках, одинакова. В неоднородном — различна.
  3. Линии однородного магнитного поля являются одинаковыми по густоте и параллельными друг другу. В неоднородном поле линии отличаются по густоте и искривлены.
  4. Линии магнитной индукции однородного поля находятся на равном расстоянии друг от друга.

Природные (естественные) магниты.

Магнитные свойства некоторых природных минералов были известны еще в древности. Так, найдены письменные свидетельства более чем 2000-летней давности о том, что в древнем Китае использовались естественные постоянные магниты в качестве компасов. О притяжении и отталкивании магнитов и намагничивании ими железных опилок есть упоминания в трудах древнегреческих и римских ученых (например, поэма «О природе вещей» Лукреция Кара).

Природные магниты являются кусками магнитного железняка (магнетита), который состоит из FeO (31 %) и Fe2O (69 %). Поднеся такой кусок минерала к мелким железным пред­метам — гвоздям, опилкам, тонкому лезвию и т. д., он их притянет.

Постоянные магниты. Что это?

Китайцы, как и греки, тоже замечали интересное свойство некоторых минералов притягивать к себе железосодержащие предметы. Слово «притягивать» китайцы ассоциируют со словами «прижиматься», «любить» и поэтому назвали такие минералы «чу-ши», что значит «любящий камень». Так как эти минералы создала природа, и человек не мог повлиять на естественное действие камней, их стали называть постоянными магнитами.

Теперь уже известно, что так интересно проявляется природный минерал магнитный железняк (магнетит). Это достаточно хрупкий черного цвета минерал, плотность его примерно 5000 кг/м3.

Постоянные магниты и их свойстваМагнитный железняк.  

Древние люди приписывали магнитному железняку свойства «живой души». Минерал, по их словам, устремлялся к железу, как собака к куску мяса. Ученые объясняют отношение древних к явлениям природы незнанием физики.

На самом деле, все заключается в особом виде материи – поле.

Постоянные магниты и их свойства

Магнитное поле и притягивает к постоянному магниту железные предметы, ведь, например, мелкие гвоздики или кнопки устремляются к магниту даже без соприкосновения с ним, а на некотором расстоянии.

Магнетит (природный магнитный железняк) проявляет свойства притягивания не очень сильно. Человеком на его основе созданы искусственные магниты с более мощным магнитным полем. В качестве материала в них используются такие металлы, как кобальт, никель и, конечно же, железо. Такие металлы способны намагничиваться, попадая в магнитное поле, а потом становятся самостоятельными магнитами.

Постоянные магниты и их свойстваРазные формы искусственных магнитов. Источник

Какую бы форму не имел магнит, у него есть участки, где наиболее сильно проявляются магнитные свойства. Эти участки называют магнитными полюсами. У каждого, даже самого маленького магнита, есть два полюса. Современные технологии позволяют намагничивать металлические предметы так, что у них образуется и 4 и 6 полюсов.

Увидеть, как по-разному притягиваются железные опилки к магниту, можно на простейшем опыте с дугообразным школьным магнитом. Просто поднести к опилкам магнит, опилки тут же «прилипнут» к нему:

Постоянные магниты и их свойстваДугообразный магнит.  

Полюсами такого магнита будут края дуги, где больше всего скопилось железных опилок.

У полосового магнита, форма которого прямоугольный параллелепипед, полюса находятся далеко друг от друга. Чем ближе к середине, тем меньше проявляются магнитные свойства.

Постоянные магниты и их свойстваПолосовой магнит. 

Определение и основные признаки постоянного магнита

Постоянным магнитом называют твердый предмет, способный долгое время сохранять состояние намагниченности. Состояние намагниченности означает наличие магнитного поля, которое воздействует (притягивает) на металлические предметы.

Популярные статьи  Можно ли делать распределительные коробки в парилке или мойке?

Постоянные магниты могут быть естественного происхождения (магнетит) и искусственными, которые изготавливают из железа, стали, никеля, кобальта и других, более редких металлов. Искусственные магниты получают с помощью намагничивания заготовок в сильном магнитном поле. Эти магниты могут иметь разную форму и размеры.

Постоянные магниты и их свойства

Рис. 1. Постоянные магниты разной формы. Полосовые и дуговые магниты

Основным признаком постоянного магнита является наличие двух магнитных полюсов: южный — S, и северный — N. Магнитные линии направлены снаружи постоянного магнита от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного к северному.

Математическое представление, единицы измерения, формула

Основные физические параметры, характеризующие постоянное магнитное поле:

  • напряженность поля (Н, ампер на метр, А/м);
  • магнитный поток (Ф, вебер, Вб);
  • магнитная индукция (или плотность магнитного потока, В, тесла, Тл).

Магнитная индукция \(B\) – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Она показывает, насколько сильно поле, определяя силу воздействия на заряд. Данная сила называется силой Лоренца.

\(\overset\rightharpoonup F=q\lbrack\overset{}{\overset\rightharpoonup v\times\overset\rightharpoonup{B\rbrack}}\)

Здесь \( q\) – заряд, \(v\) – его скорость, \(B\) – 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. 

\(Ф=BS\cos\left(a\right)\)

Магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади.

Чтобы дать характеристику полю в точке пространства без воздействия среды, используется векторная физическая величина – напряженность магнитного поля, модуль которой будет численно равен

\(H=µ\timesµ_0\times B\)

Магнитная индукция. Линии магнитной индукции

Подробности
Просмотров: 1053

«Физика — 11 класс»

Электрическое поле характеризуется напряженностью электрического поля.
Напряженность электрического поля — это величина векторная.
Магнитное поле характеризуется магнитной индукцией.
Магнитная индукция — это векторная величина, она обозначается буквой .

Направление вектора магнитной индукции

За направление вектора магнитной индукци принимается направление, которое показывает северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.

Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.

Используя рамку с током или магнитную стрелку, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля.
В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности, плоскость которой перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода.

Правило буравчика

Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика.Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика указывает направление вектора магнитной индукции.

Линии магнитной индукции

Магнитное поле можно показать с помощью линий магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором в данной точке поля. Линии вектора магнитной индукции аналогичны линиям вектора напряженности электростатического поля.

Линии магнитной индукции можно сделать видимыми, воспользовавшись железными опилками.

Магнитное поле прямолинейного проводника с током

Для пряого проводника с током линии магнитной индукции являются концентрическими окружностями, лежащими в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током. Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.

Магнитное поле катушки с током (соленоида)

Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным.
Линии магнитной индукции такого поля параллельны и находятся на равных расстояниях друг от друга.

Магнитное поле Земли

Линии магнитной индукции поля Земли подобны линиям магнитной индукции поля соленоида.
Магнитная ось Земли составляет с осью вращения Земли угол 11,5°.
Периодически магнитные полюсы меняют свою полярность.

Вихревое поле

Итак, магнитное поле — это вихревое поле, в каждой его точке вектор магнитной индукции указывает магнитная стрелка, направление вектора магнитной индукции можно определить по правилу буравчика.

Следующая страница «Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера»

Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Магнитное поле и взаимодействие токов —
Магнитная индукция. Линии магнитной индукции —
Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера —
Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель —
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца —
Магнитные свойства вещества —
Примеры решения задач —
Краткие итоги главы

Искусственные постоянные магниты.

Искусственные постоянные магниты изготавливаются из специальных сплавов, включающие в себя железо, никель, кобальт и другие. Эти металлы намагничива­ются (приобретают магнитные свойства), если их поднести к постоянным магнитам. Поэтому, чтобы сделать из них постоянные магниты, их специально держат в сильных магнитных полях, после этого они сами становятся источниками постоянного магнитного поля и могут долгое время сохранять в себе магнитные свойства.

На рисунке выше изображены дугообразный и полосовой магниты.

На рисунке выше кар­тины магнитных полей этих магнитов, полученных методом, который впервые применил в сво­их исследованиях М. Фарадей: при помощи железных опилок, рассыпанных на листе бумаги, на котором лежит магнит. Каждый магнит имеет 2 полюса — места наибольшего сгущения магнитных силовых линий (их называют также линиями магнитного поля, либо линиями магнитной индукции поля). Это места, к которым больше всего притягиваются железные опилки.

Один из полюсов называется северным (N), другой — южным (S). Поднеся 2 магнита друг к другу одноименными полюсами, будет видно, что они отталкиваются, а если разноименными — притягиваются.

На рисунке четко видно, что магнитные линии магнита — замкнутые линии (точно такие, как магнитные линии магнитного поля постоянного тока). На рисунке ниже показаны силовые линии магнитного поля 2х магнитов, обращенных друг к другу одноименными и разноименными полюсами.

Центральная часть этих изображений напоминает картины электрических полей 2х зарядов (разноименных и одноименных). Но существенным различием электрического и магнитного полей является то, что линии электрического поля начинаются на зарядах и заканчи­ваются на них. Магнитных же зарядов в природе не существует. Линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита и входят в южный, они продолжаются и в теле магнита, то есть, как было сказано выше, являются замкнутыми линиями. Поля, силовые линии которых замкнуты, называются вихревыми. Магнитное поле — это вихревое поле (в этом его отличие от электрического).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: