لماذا يتم إنشاء مجال مغناطيسي؟ كيف المجال المغناطيسي للأرض

ما زلنا نتذكر المجال المغناطيسي من المدرسة ، وهذا ما هو عليه ، "ينبثق" في ذكريات ليس كل شخص. دعنا نحدث ما مررنا به ، وربما نخبرك بشيء جديد ومفيد وشيق.

تحديد المجال المغناطيسي

المجال المغناطيسي هو مجال قوة يعمل على تحريك الشحنات الكهربائية (الجسيمات). بسبب مجال القوة هذا ، تنجذب الأشياء إلى بعضها البعض. هناك نوعان من المجالات المغناطيسية:

1. الجاذبية - تتشكل حصريًا بالقرب من الجسيمات الأولية و viruetsya في قوتها بناءً على ميزات وبنية هذه الجسيمات.
2. ديناميكي ، ينتج في أجسام ذات شحنات كهربائية متحركة (أجهزة إرسال تيار ، مواد ممغنطة).

لأول مرة ، تم تقديم تسمية المجال المغناطيسي بواسطة M. Faraday في عام 1845 ، على الرغم من أن معناه كان خاطئًا بعض الشيء ، حيث كان يعتقد أن كلا من التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية والتفاعل يعتمدان على نفس المجال المادي. لاحقًا في عام 1873 ، قدم د.ماكسويل "نظرية الكم" ، التي بدأ فيها فصل هذه المفاهيم ، وكان مجال القوة المشتق سابقًا يسمى المجال الكهرومغناطيسي.

كيف يظهر المجال المغناطيسي؟

لا تدرك العين البشرية المجالات المغناطيسية للأشياء المختلفة ، ولا يمكن إصلاحها إلا بواسطة أجهزة استشعار خاصة. مصدر ظهور مجال القوة المغناطيسية على نطاق مجهري هو حركة الجسيمات الدقيقة الممغنطة (المشحونة) ، وهي:

• الأيونات.
• الإلكترونات.
• البروتونات.

تحدث حركتهم بسبب عزم الدوران المغناطيسي ، الموجود في كل جسيم دقيق.

المجال المغناطيسي أين يمكن أن يوجد؟

بغض النظر عن مدى الغرابة التي قد يبدو عليها ، لكن كل الأجسام تقريبًا لها مجال مغناطيسي خاص بها. على الرغم من أنه في مفهوم الكثيرين ، فقط حصاة تسمى المغناطيس لها مجال مغناطيسي ، والذي يجذب الأجسام الحديدية إلى نفسها. في الواقع ، تكمن قوة الجذب في جميع الأشياء ، فهي تتجلى فقط في تكافؤ أقل.

يجب أيضًا توضيح أن مجال القوة ، المسمى بالمغناطيسي ، يظهر فقط بشرط أن تتحرك الشحنات أو الأجسام الكهربائية.

تحتوي الشحنات غير المنقولة على مجال قوة كهربائي (يمكن أن يكون موجودًا أيضًا في الشحنات المتحركة). اتضح أن مصادر المجال المغناطيسي هي:

• مغناطيس دائم؛
• رسوم المحمول.

مجال مغناطيسي- هذا وسيط مادي يتم من خلاله التفاعل بين الموصلات مع الشحنات الحالية أو المتحركة.

خصائص المجال المغناطيسي:

خصائص المجال المغناطيسي:

لدراسة المجال المغناطيسي ، يتم استخدام دائرة اختبار بالتيار. إنه صغير ، والتيار فيه أقل بكثير من التيار في الموصل الذي يخلق المجال المغناطيسي. على طرفي الدائرة المتعاكسين مع التيار من جانب المجال المغناطيسي ، تعمل القوى المتساوية في الحجم ، ولكنها موجهة في اتجاهين متعاكسين ، لأن اتجاه القوة يعتمد على اتجاه التيار. لا تقع نقاط تطبيق هذه القوى على خط مستقيم واحد. تسمى هذه القوى زوجان من القوات. نتيجة لعمل زوج من القوى ، لا يمكن للخط أن يتحرك للأمام ، إنه يدور حول محوره. يتميز عمل الدوران عزم الدوران.

، أين ل–ذراع زوج من القوات(المسافة بين نقاط تطبيق القوات).

مع زيادة التيار في دائرة الاختبار أو منطقة الدائرة ، ستزداد لحظة زوج من القوى بشكل متناسب. نسبة أقصى لحظة للقوى المؤثرة على الدائرة الحاملة للتيار إلى حجم التيار في الدائرة ومنطقة الدائرة هي قيمة ثابتة لنقطة معينة من المجال. تسمى الحث المغناطيسي.

، أين
-لحظة جاذبةالدوائر مع التيار.

وحدة قياسالحث المغناطيسي - تسلا [تي].

العزم المغناطيسي للدائرة- كمية المتجهات التي يعتمد اتجاهها على اتجاه التيار في الدائرة ويحددها حكم المسمار الصحيح: ثبّت يدك اليمنى في قبضة ، وأشر بأربعة أصابع في اتجاه التيار في الدائرة ، ثم سيشير الإبهام إلى اتجاه متجه العزم المغناطيسي. يكون متجه العزم المغناطيسي دائمًا عموديًا على مستوى الكنتور.

لكل اتجاه ناقل الحث المغناطيسيخذ اتجاه متجه اللحظة المغناطيسية للدائرة الموجهة في المجال المغناطيسي.

خط الحث المغناطيسي- الخط المماس الذي يتطابق عند كل نقطة مع اتجاه ناقل الحث المغناطيسي. دائمًا ما تكون خطوط الحث المغناطيسي مغلقة ولا تتقاطع أبدًا. خطوط الحث المغناطيسي للموصل المستقيممع التيار لها شكل دوائر تقع في مستوى عمودي على الموصل. يتم تحديد اتجاه خطوط الحث المغناطيسي بقاعدة المسمار الأيمن. خطوط الحث المغناطيسي للتيار الدائري(الملف مع التيار) لها أيضًا شكل دوائر. كل عنصر ملف طويل
يمكن اعتباره موصلًا مستقيمًا يخلق مجاله المغناطيسي الخاص. بالنسبة للمجالات المغناطيسية ، يتحقق مبدأ التراكب (إضافة مستقلة). يتم تحديد المتجه الكلي للحث المغناطيسي للتيار الدائري نتيجة إضافة هذه الحقول في مركز الملف وفقًا لقاعدة المسمار الأيمن.

إذا كان حجم واتجاه ناقل الحث المغناطيسي متماثلين في كل نقطة في الفضاء ، فسيتم استدعاء المجال المغناطيسي متجانس. إذا لم يتغير حجم واتجاه ناقل الحث المغناطيسي في كل نقطة بمرور الوقت ، فسيتم استدعاء هذا المجال دائم.

قيمة الحث المغناطيسيفي أي نقطة من المجال يتناسب طرديًا مع القوة الحالية في الموصل الذي يخلق المجال ، ويتناسب عكسًا مع المسافة من الموصل إلى نقطة معينة في الحقل ، ويعتمد على خصائص الوسيط وشكل الموصل الذي يخلق المجال.

، أين
على 2 ؛ ح / م هو الفراغ المغناطيسي الثابت,

-النفاذية المغناطيسية النسبية للوسط,

-النفاذية المغناطيسية المطلقة للوسط.

اعتمادًا على حجم النفاذية المغناطيسية ، يتم تقسيم جميع المواد إلى ثلاث فئات:

مع زيادة النفاذية المطلقة للوسط ، يزداد أيضًا الحث المغناطيسي عند نقطة معينة من المجال. نسبة الحث المغناطيسي إلى النفاذية المغناطيسية المطلقة للوسيط هي قيمة ثابتة لنقطة معينة من بولي ، ويسمى e توتر.

.

تتطابق نواقل التوتر والحث المغناطيسي في الاتجاه. لا تعتمد قوة المجال المغناطيسي على خصائص الوسط.

قوة الأمبير- القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على موصل تيار.

أين ل- طول الموصل ، - الزاوية بين متجه الحث المغناطيسي واتجاه التيار.

يتم تحديد اتجاه قوة الأمبير بواسطة حكم اليد اليسرى: يتم وضع اليد اليسرى بحيث يدخل مكون ناقل الحث المغناطيسي ، عموديًا على الموصل ، راحة اليد ، ويوجه أربعة أصابع ممدودة على طول التيار ، ثم يشير ثني الإبهام بمقدار 90 0 إلى اتجاه قوة الأمبير.

نتيجة عمل قوة الأمبير هي حركة الموصل في اتجاه معين.

ه إذا = 90 0 ، ثم F = ماكس ، إذا = 0 0 ، ثم F = 0.

قوة لورنتز- قوة المجال المغناطيسي على الشحنة المتحركة.

حيث q هي الشحنة ، v هي سرعة حركتها ، - الزاوية بين متجهي الشد والسرعة.

تكون قوة لورنتز دائمًا عمودية على الحث المغناطيسي ومتجهات السرعة. يتم تحديد الاتجاه بواسطة حكم اليد اليسرى(أصابع - على حركة شحنة موجبة). إذا كان اتجاه سرعة الجسيم عموديًا على خطوط الحث المغناطيسي لمجال مغناطيسي منتظم ، فإن الجسيم يتحرك في دائرة دون تغيير الطاقة الحركية.

نظرًا لأن اتجاه قوة لورنتز يعتمد على علامة الشحنة ، يتم استخدامها لفصل الرسوم.

الفيض المغناطيسي- قيمة مساوية لعدد خطوط الحث المغناطيسي التي تمر عبر أي منطقة عمودية على خطوط الحث المغناطيسي.

، أين - الزاوية بين الحث المغناطيسي والعادي (العمودي) على المنطقة S.

وحدة قياس- ويبر [دبليو بي].

طرق قياس التدفق المغناطيسي:

تغيير اتجاه الموقع في مجال مغناطيسي (تغيير الزاوية)

تغيير في منطقة الكفاف الموضوعة في مجال مغناطيسي

تغيير قوة التيار الذي يخلق المجال المغناطيسي

تغيير مسافة الكفاف من مصدر المجال المغناطيسي

تغيير في الخصائص المغناطيسية للوسط.

F سجل Araday تيارًا كهربائيًا في دائرة لا تحتوي على مصدر ، ولكنها كانت موجودة بجوار دائرة أخرى تحتوي على مصدر. علاوة على ذلك ، نشأ التيار في الدائرة الأولية في الحالات التالية: مع أي تغيير في التيار في الدائرة A ، مع الحركة النسبية للدوائر ، مع إدخال قضيب حديدي في الدائرة A ، مع حركة مغناطيس دائم بالنسبة إلى الدائرة ب. تحدث الحركة الموجهة للشحنات الحرة (التيار) فقط في مجال كهربائي. هذا يعني أن المجال المغناطيسي المتغير يولد مجالًا كهربائيًا ، والذي يحدد الشحنات الحرة للموصل في الحركة. هذا المجال الكهربائي يسمى الناجم عنأو إيدي.

الفروق بين المجال الكهربائي الدوامي والمجال الكهروستاتيكي:

مصدر مجال الدوامة هو مجال مغناطيسي متغير.

تم إغلاق خطوط شدة المجال الدوامة.

الشغل الذي يقوم به هذا المجال لتحريك الشحنة على طول دائرة مغلقة لا يساوي صفرًا.

إن خاصية الطاقة الخاصة بمجال الدوامة ليست هي الإمكانات ، بل هي تحريض EMF- قيمة مساوية لعمل القوى الخارجية (قوى ذات أصل غير إلكتروستاتيكي) في تحريك وحدة شحنة على طول دائرة مغلقة.

.تقاس بالفولت[في].

ينشأ المجال الكهربائي الدوامي مع أي تغيير في المجال المغناطيسي ، بغض النظر عما إذا كانت هناك حلقة مغلقة موصلة أم لا. يسمح الكفاف فقط باكتشاف المجال الكهربائي للدوامة.

الحث الكهرومغناطيسي- هذا هو حدوث EMF للتحريض في دائرة مغلقة مع أي تغيير في التدفق المغناطيسي عبر سطحه.

EMF للحث في دائرة مغلقة يولد تيارًا حثيًا.

.

اتجاه تيار الحثحدد بواسطة حكم لينز: للتيار الحثي اتجاه بحيث يعارض المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه بواسطته أي تغيير في التدفق المغناطيسي الذي يولد هذا التيار.

قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي: EMF للتحريض في حلقة مغلقة يتناسب طرديًا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي تحده الحلقة.

تي حسناً فوكو- التيارات الحثية الدوامية التي تحدث في الموصلات الكبيرة الموضوعة في مجال مغناطيسي متغير. مقاومة مثل هذا الموصل صغيرة ، لأنه يحتوي على مقطع عرضي كبير S ، لذلك يمكن أن تكون تيارات فوكو كبيرة الحجم ، ونتيجة لذلك يتم تسخين الموصل.

الاستقراء الذاتي- هذا هو حدوث EMF للتحريض في موصل عندما تتغير شدة التيار فيه.

يخلق الموصل الحامل للتيار مجالًا مغناطيسيًا. يعتمد الحث المغناطيسي على قوة التيار ، وبالتالي فإن التدفق المغناطيسي الخاص يعتمد أيضًا على قوة التيار.

حيث L هو معامل التناسب ، الحث.

وحدة قياسالحث - Henry [H].

الحثيعتمد الموصل على حجمه وشكله ونفاذية الوسط المغناطيسية.

الحثيزداد مع طول الموصل ، ويكون محاثة الملف أكبر من محاثة موصل مستقيم بنفس الطول ، ويكون تحريض الملف (موصل به عدد كبير من الدورات) أكبر من محاثة دورة واحدة ، يزداد تحريض الملف إذا تم إدخال قضيب حديدي فيه.

قانون فاراداي للتحريض الذاتي:
.

الحث الذاتي EMFيتناسب طرديا مع معدل التغيير الحالي.

الحث الذاتي EMFيولد تيار الحث الذاتي ، والذي يمنع دائمًا أي تغيير في التيار في الدائرة ، أي إذا زاد التيار ، يتم توجيه تيار الحث الذاتي في الاتجاه المعاكس ، عندما ينخفض ​​التيار في الدائرة ، فإن يتم توجيه تيار الحث في نفس الاتجاه. كلما زاد تحريض الملف ، زاد عدد المجالات الكهرومغناطيسية ذات الحث الذاتي فيه.

طاقة المجال المغناطيسييساوي العمل الذي يقوم به التيار للتغلب على EMF للحث الذاتي خلال الوقت حتى يزداد التيار من صفر إلى قيمة قصوى.

.

الاهتزازات الكهرومغناطيسية- هذه تغيرات دورية في الشحنة وقوة التيار وجميع خصائص المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

نظام تذبذب كهربائي(الدائرة التذبذبية) تتكون من مكثف ومحث.

شروط حدوث الاهتزازات:

يجب إخراج النظام من التوازن ؛ لذلك ، يتم نقل شحنة إلى المكثف. طاقة المجال الكهربائي لمكثف مشحون:

.

يجب أن يعود النظام إلى حالة التوازن. تحت تأثير المجال الكهربائي ، تنتقل الشحنة من لوحة مكثف إلى أخرى ، أي أن تيارًا كهربائيًا ينشأ في الدائرة ، والذي يتدفق عبر الملف. مع زيادة التيار في المحرِّض ، ينشأ EMF للحث الذاتي ، يتم توجيه تيار الحث الذاتي في الاتجاه المعاكس. عندما ينخفض ​​التيار في الملف ، يتم توجيه تيار الحث الذاتي في نفس الاتجاه. وبالتالي ، فإن تيار الحث الذاتي يميل إلى إعادة النظام إلى حالة التوازن.

يجب أن تكون المقاومة الكهربائية للدائرة صغيرة.

دارة تذبذبية مثاليةليس له مقاومة. التذبذبات فيه تسمى مجانا.

بالنسبة لأي دائرة كهربائية ، يتم استيفاء قانون أوم ، والذي بموجبه يكون تأثير EMF في الدائرة مساويًا لمجموع الفولتية في جميع أقسام الدائرة. لا يوجد مصدر حالي في الدائرة التذبذبية ، لكن الحث الذاتي EMF ينشأ في المحرِّض ، وهو ما يساوي الجهد عبر المكثف.

الخلاصة: تتغير شحنة المكثف حسب القانون التوافقي.

جهد مكثف:
.

تيار الحلقة:
.

قيمة
- سعة التيار.

الفرق من الشحن على
.

فترة التذبذبات الحرة في الدائرة:

طاقة المجال الكهربائي المكثف:

لفائف طاقة المجال المغناطيسي:

تتغير طاقات المجالين الكهربائي والمغناطيسي وفقًا لقانون توافقي ، لكن مراحل تذبذباتهما مختلفة: عندما تكون طاقة المجال الكهربائي القصوى ، تكون طاقة المجال المغناطيسي صفراً.

إجمالي الطاقة للنظام التذبذب:
.

في كفاف مثاليإجمالي الطاقة لا يتغير.

في عملية التذبذبات ، يتم تحويل طاقة المجال الكهربائي بالكامل إلى طاقة المجال المغناطيسي والعكس صحيح. هذا يعني أن الطاقة في أي لحظة من الزمن تساوي إما الطاقة القصوى للمجال الكهربائي ، أو الطاقة القصوى للمجال المغناطيسي.

دارة تذبذبية حقيقيةيحتوي على مقاومة. التذبذبات فيه تسمى بهوت.

يأخذ قانون أوم الشكل:

شريطة أن يكون التخميد صغيرًا (مربع تردد التذبذب الطبيعي أكبر بكثير من مربع معامل التخميد) ، فإن التناقص اللوغاريتمي للتخميد:

مع التخميد القوي (يكون مربع تردد التذبذب الطبيعي أقل من مربع معامل التذبذب):

تصف هذه المعادلة عملية تفريغ مكثف عبر المقاوم. في حالة عدم وجود الحث ، لن تحدث التذبذبات. وفقًا لهذا القانون ، يتغير أيضًا الجهد عبر ألواح المكثف.

إجمالي الطاقةفي دائرة حقيقية ، يتناقص ، حيث يتم إطلاق الحرارة على المقاومة R عند مرور التيار.

عملية الانتقال- عملية تحدث في الدوائر الكهربائية أثناء الانتقال من وضع تشغيل إلى آخر. الوقت المقدر ( ) ، والتي خلالها ستتغير المعلمة التي تميز العملية العابرة بمرور الزمن.

إلى عن على دارة مع مكثف ومقاوم:
.

نظرية ماكسويل في المجال الكهرومغناطيسي:

1 موقف:

يولد أي مجال كهربائي متناوب مجالًا مغناطيسيًا دواميًا. دعا ماكسويل المجال الكهربائي المتناوب إلى تيار الإزاحة ، لأنه ، مثل التيار العادي ، يستحث مجالًا مغناطيسيًا.

لاكتشاف تيار الإزاحة ، يتم النظر في مرور التيار عبر النظام ، والذي يتضمن مكثفًا بعازل كهربائي.

كثافة تيار التحيز:
. يتم توجيه كثافة التيار في اتجاه التغيير في الشدة.

معادلة ماكسويل الأولى:
- يتم إنشاء المجال المغناطيسي الدوامة بواسطة تيارات التوصيل (الشحنات الكهربائية المتحركة) وتيارات الإزاحة (المجال الكهربائي المتناوب E).

2 موقف:

يولد أي مجال مغناطيسي متناوب مجالًا كهربائيًا دوامة - القانون الأساسي للحث الكهرومغناطيسي.

معادلة ماكسويل الثانية:
- يتعلق بمعدل تغير التدفق المغناطيسي عبر أي سطح ودوران متجه شدة المجال الكهربائي الذي ينشأ في هذه الحالة.

أي موصل بتيار يخلق مجالًا مغناطيسيًا في الفضاء. إذا كان التيار ثابتًا (لا يتغير بمرور الوقت) ، فإن المجال المغناطيسي المرتبط يكون ثابتًا أيضًا. التيار المتغير يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا. يوجد مجال كهربائي داخل الموصل الحامل للتيار. لذلك ، فإن المجال الكهربائي المتغير يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا.

المجال المغناطيسي هو دوامة ، لأن خطوط الحث المغناطيسي مغلقة دائمًا. يتناسب حجم شدة المجال المغناطيسي H مع معدل تغير شدة المجال الكهربائي . اتجاه متجه المجال المغناطيسي المرتبطة بتغيير في شدة المجال الكهربائي وفقًا لقاعدة البرغي الأيمن: قم بقبضة اليد اليمنى في قبضة ، ووجه الإبهام في اتجاه التغيير في شدة المجال الكهربائي ، ثم ستشير الأصابع الأربعة المنحنية إلى اتجاه خطوط شدة المجال المغناطيسي.

أي مجال مغناطيسي متغير يخلق مجالًا كهربائيًا دوامة، التي تكون خطوط قوتها مغلقة وموجودة في مستوى عمودي على شدة المجال المغناطيسي.

يعتمد حجم شدة المجال الكهربائي للدوامة على معدل تغير المجال المغناطيسي . يرتبط اتجاه المتجه E باتجاه التغيير في المجال المغناطيسي H بواسطة قاعدة المسمار الأيسر: ثبِّت اليد اليسرى في قبضة ، ووجه الإبهام في اتجاه التغيير في المجال المغناطيسي ، وثني تشير أربعة أصابع إلى اتجاه خطوط المجال الكهربائي للدوامة.

تمثل مجموعة الدوامة الكهربائية والمجالات المغناطيسية المتصلة ببعضها البعض حقل كهرومغناطيسي. لا يبقى المجال الكهرومغناطيسي في مكان المنشأ ، بل ينتشر في الفضاء على شكل موجة كهرومغناطيسية عرضية.

موجه كهرومغناطيسية- هذا هو التوزيع في الفضاء من المجالات الكهربائية والمغناطيسية الدوامة المتصلة ببعضها البعض.

شرط حدوث الموجة الكهرومغناطيسية- حركة الشحنة مع التسارع.

معادلة الموجة الكهرومغناطيسية:

- التردد الدوري للتذبذبات الكهرومغناطيسية

t هو الوقت من بداية التذبذبات

l هي المسافة من مصدر الموجة إلى نقطة معينة في الفضاء

- سرعة انتشار الموجة

الوقت الذي تستغرقه الموجة للانتقال من مصدر إلى نقطة معينة.

المتجهات E و H في الموجة الكهرومغناطيسية متعامدة مع بعضها البعض وعلى سرعة انتشار الموجة.

مصدر الموجات الكهرومغناطيسية- الموصلات التي تتدفق من خلالها التيارات السريعة (بواعث كبيرة) ، وكذلك الذرات والجزيئات المثارة (بواعث دقيقة). كلما زاد تردد التذبذب ، كان انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية أفضل في الفضاء.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية:

جميع الموجات الكهرومغناطيسية مستعرض

في وسط متجانس ، الموجات الكهرومغناطيسية ينتشر بسرعة ثابتةالتي تعتمد على خصائص البيئة:

- السماحية النسبية للوسيط

هو ثابت العزل الكهربائي الفراغي ،
F / م ، Cl 2 / نانومتر 2

- النفاذية المغناطيسية النسبية للوسط

- فراغ مغناطيسي ثابت ،
على 2 ؛ ح / م

موجات كهرومغناطيسية ينعكس من العوائق ، ممتص ، مبعثر ، منكسر ، مستقطب ، منعرج ، متداخل.

كثافة الطاقة الحجميةيتكون المجال الكهرومغناطيسي من كثافات الطاقة الحجمية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية:

كثافة تدفق طاقة الموجة - شدة الموجة:

-ناقل Umov-Poynting.

يتم ترتيب جميع الموجات الكهرومغناطيسية في سلسلة من الترددات أو الأطوال الموجية (
). هذا الصف مقياس الموجات الكهرومغناطيسية.

اهتزازات منخفضة التردد. 0-10 4 هرتز. تم الحصول عليها من المولدات. لا تشع بشكل جيد.

موجات الراديو. 10 4-10 13 هرتز. تشع بواسطة موصلات صلبة ، تمر من خلالها التيارات المتغيرة بسرعة.

الأشعة تحت الحمراء- الموجات المنبعثة من جميع الأجسام عند درجات حرارة أعلى من 0 كلفن ، بسبب العمليات داخل الذرة وداخل الجزيئات.

ضوء مرئي- موجات تؤثر على العين مسببة إحساسًا بصريًا. 380-760 نانومتر

الأشعة فوق البنفسجية. 10 - 380 نانومتر. ينشأ الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية عندما تتغير حركة الإلكترونات في الغلاف الخارجي للذرة.

الأشعة السينية. 80-10-5 نانومتر. يحدث عندما تتغير حركة الإلكترونات في الأغلفة الداخلية للذرة.

أشعة غاما. يحدث أثناء تحلل النوى الذرية.

مجال مغناطيسيهذه هي المسألة التي تنشأ حول مصادر التيار الكهربائي ، وكذلك حول المغناطيس الدائم. في الفضاء ، يتم عرض المجال المغناطيسي كمجموعة من القوى التي يمكن أن تؤثر على الأجسام الممغنطة. يفسر هذا الإجراء من خلال وجود تصريفات دافعة على المستوى الجزيئي.

يتكون المجال المغناطيسي فقط حول الشحنات الكهربائية التي تتحرك. هذا هو السبب في أن المجالات المغناطيسية والكهربائية متكاملة ومترابطة حقل كهرومغناطيسي. مكونات المجال المغناطيسي مترابطة وتعمل على بعضها البعض ، وتغير خصائصها.

خصائص المجال المغناطيسي:
1. ينشأ المجال المغناطيسي تحت تأثير الشحنات الدافعة للتيار الكهربائي.
2. في أي نقطة من نقاطه ، يتميز المجال المغناطيسي بمتجه للكمية الفيزيائية يسمى الحث المغناطيسي، وهي خاصية القوة المميزة للمجال المغناطيسي.
3. يمكن أن يؤثر المجال المغناطيسي فقط على المغناطيس والموصلات والشحنات المتحركة.
4. يمكن أن يكون المجال المغناطيسي من النوع الثابت والمتغير
5. يقاس المجال المغناطيسي فقط بأجهزة خاصة ولا يمكن للحواس البشرية إدراكه.
6. المجال المغناطيسي هو ديناميكي كهربائي ، لأنه يتولد فقط أثناء حركة الجسيمات المشحونة ويؤثر فقط على الشحنات التي تتحرك.
7. تتحرك الجسيمات المشحونة على طول مسار عمودي.

يعتمد حجم المجال المغناطيسي على معدل تغير المجال المغناطيسي. وفقًا لذلك ، هناك نوعان من المجال المغناطيسي: المجال المغناطيسي الديناميكيو المجال المغناطيسي للجاذبية. المجال المغناطيسي الجاذبيةينشأ فقط بالقرب من الجسيمات الأولية ويتشكل اعتمادًا على السمات الهيكلية لهذه الجسيمات.

لحظة جاذبةيحدث عندما يعمل مجال مغناطيسي على إطار موصل. بمعنى آخر ، العزم المغناطيسي هو متجه يقع على الخط الذي يعمل بشكل عمودي على الإطار.

يمكن تمثيل المجال المغناطيسي بيانياًباستخدام خطوط القوة المغناطيسية. يتم رسم هذه الخطوط في مثل هذا الاتجاه بحيث يتزامن اتجاه قوى المجال مع اتجاه خط المجال نفسه. خطوط المجال المغناطيسي متصلة ومغلقة في نفس الوقت.

يتم تحديد اتجاه المجال المغناطيسي باستخدام إبرة مغناطيسية. تحدد خطوط القوة أيضًا قطبية المغناطيس ، والنهاية بمخرج خطوط القوة هي القطب الشمالي ، والنهاية بمدخل هذه الخطوط هي القطب الجنوبي.

من المريح جدًا إجراء تقييم بصري للمجال المغناطيسي باستخدام برادة حديدية عادية وقطعة من الورق.
إذا وضعنا ورقة على مغناطيس دائم ، ورشنا نشارة الخشب في الأعلى ، فإن جزيئات الحديد ستصطف وفقًا لخطوط المجال المغناطيسي.

يتم تحديد اتجاه خطوط القوة للموصل بشكل ملائم بواسطة المشهور حكم gimletأو حكم اليد اليمنى. إذا أمسكنا الموصل بيدنا بحيث ينظر الإبهام في اتجاه التيار (من سالب إلى موجب) ، فإن الأصابع الأربعة المتبقية ستظهر لنا اتجاه خطوط المجال المغناطيسي.

واتجاه قوة لورنتز - القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على جسيم مشحون أو موصل بالتيار ، وفقًا لـ حكم اليد اليسرى.
إذا وضعنا اليد اليسرى في مجال مغناطيسي بحيث تنظر 4 أصابع في اتجاه التيار في الموصل ، وتدخل خطوط القوة في راحة اليد ، فإن الإبهام سيشير إلى اتجاه قوة لورنتز ، القوة المؤثرة على يوضع الموصل في المجال المغناطيسي.

هذا عن ذلك. تأكد من طرح أي أسئلة في التعليقات.

ربما ، لا يوجد شخص لم يفكر مرة واحدة على الأقل في مسألة ماهية المجال المغناطيسي. على مر التاريخ ، حاولوا شرح ذلك بالزوابع الأثيرية ، والمراوغات ، والاحتكارات المغناطيسية ، وغيرها الكثير.

نعلم جميعًا أن المغناطيسات ذات الأقطاب المتشابهة التي تواجه بعضها البعض تتنافر ، وأن المغناطيسات المعاكسة تجتذب. هذه القوة سوف

تختلف اعتمادًا على مدى تباعد الجزأين عن بعضهما البعض. اتضح أن الكائن الموصوف يخلق هالة مغناطيسية حول نفسه. في الوقت نفسه ، عندما يتم فرض حقلين متناوبين لهما نفس التردد ، عندما يتم إزاحة أحدهما في الفضاء بالنسبة للآخر ، يتم الحصول على تأثير يسمى عادة "المجال المغناطيسي الدوار".

يتم تحديد حجم الجسم قيد الدراسة من خلال القوة التي ينجذب بها المغناطيس إلى جسم آخر أو إلى الحديد. وفقًا لذلك ، كلما زادت الجاذبية ، زاد المجال. يمكن قياس القوة باستخدام القوة المعتادة ، حيث يتم وضع قطعة صغيرة من الحديد على جانب واحد ، ويتم وضع أوزان على الجانب الآخر ، مصممة لموازنة المعدن مع المغناطيس.

لفهم أكثر دقة لموضوع الموضوع ، يجب أن تدرس الحقول:

للإجابة على سؤال حول ماهية المجال المغناطيسي ، من الجدير القول أن الشخص يمتلكه أيضًا. في نهاية عام 1960 ، بفضل التطور المكثف للفيزياء ، تم إنشاء جهاز قياس سكويد. يتم تفسير عملها من خلال قوانين الظواهر الكمومية. إنه عنصر حساس في مقاييس المغناطيسية المستخدمة لدراسة المجال المغناطيسي وما شابه

القيم مثل

سرعان ما بدأ استخدام "الحبار" لقياس الحقول التي تولدها الكائنات الحية ، وبطبيعة الحال ، من قبل البشر. وقد أعطى ذلك دفعة لتطوير مجالات بحث جديدة تستند إلى تفسير المعلومات التي توفرها هذه الأداة. هذا الاتجاه يسمى "المغناطيسية الحيوية".

لماذا ، في وقت سابق ، عند تحديد ما هو المجال المغناطيسي ، لم يتم إجراء أي بحث في هذا المجال؟ اتضح أنه ضعيف جدًا في الكائنات الحية ، وقياسه مهمة فيزيائية صعبة. هذا بسبب وجود كمية هائلة من الضوضاء المغناطيسية في الفضاء المحيط. لذلك ، من غير الممكن ببساطة الإجابة على سؤال حول ماهية المجال المغناطيسي البشري ودراسته دون استخدام تدابير الحماية المتخصصة.

حول كائن حي ، تحدث مثل هذه "الهالة" لثلاثة أسباب رئيسية. أولاً ، بسبب النقاط الأيونية التي تظهر نتيجة النشاط الكهربائي لأغشية الخلايا. ثانيًا ، نظرًا لوجود جزيئات صغيرة مغناطيسية حديدية دخلت عن طريق الخطأ أو دخلت الجسم. ثالثًا ، عندما يتم فرض المجالات المغناطيسية الخارجية ، هناك حساسية غير موحدة للأعضاء المختلفة ، مما يؤدي إلى تشويه المجالات المتراكبة.

تحدث المجالات المغناطيسية بشكل طبيعي ويمكن إنشاؤها بشكل مصطنع. لاحظ الشخص خصائصها المفيدة ، والتي تعلم تطبيقها في الحياة اليومية. ما هو مصدر المجال المغناطيسي؟

jpg؟ .jpg 600w

المجال المغناطيسي للأرض

كيف تطور عقيدة المجال المغناطيسي

لوحظت الخصائص المغناطيسية لبعض المواد في العصور القديمة ، لكن دراستها بدأت بالفعل في أوروبا في العصور الوسطى. باستخدام إبر فولاذية صغيرة ، اكتشف عالم من فرنسا ، Peregrine ، تقاطع خطوط القوة المغناطيسية في نقاط معينة - القطبين. بعد ثلاثة قرون فقط ، وبتوجيه من هذا الاكتشاف ، واصل جيلبرت دراسته ودافع لاحقًا عن فرضيته القائلة بأن للأرض مجالًا مغناطيسيًا خاصًا بها.

بدأ التطور السريع لنظرية المغناطيسية في بداية القرن التاسع عشر ، عندما اكتشف أمبير ووصف تأثير المجال الكهربائي على حدوث مجال مغناطيسي ، وأسس اكتشاف فاراداي للحث الكهرومغناطيسي علاقة عكسية.

ما هو المجال المغناطيسي

يتجلى المجال المغناطيسي في تأثير القوة على الشحنات الكهربائية المتحركة ، أو على الأجسام التي لها عزم مغناطيسي.

مصادر المجال المغناطيسي:

1. الموصلات التي يمر من خلالها التيار الكهربائي ؛
2. مغناطيس دائم؛
3. تغيير المجال الكهربائي.

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg؟.jpg 600w ، https: // elquanta. ru / wp-content / uploads / 2018/02 / 2-18-768x393..jpg 800w "sizes =" (max-width: 600px) 100vw، 600px ">

مصادر المجال المغناطيسي

السبب الجذري للمجال المغناطيسي مطابق لجميع المصادر: الشحنات الكهربائية الدقيقة - الإلكترونات أو الأيونات أو البروتونات - لها عزم مغناطيسي خاص بها أو في حركة اتجاهية.

مهم!يولد كل منهما حقلاً كهربائيًا ومغناطيسيًا متبادلًا يتغير بمرور الوقت. يتم تحديد هذه العلاقة من خلال معادلات ماكسويل.

خصائص المجال المغناطيسي

خصائص المجال المغناطيسي هي:

1. التدفق المغناطيسي ، وهو كمية قياسية تحدد عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر قسم معين. تم تعيينه بالحرف F. محسوبة بالصيغة:

F = B x S x cos α ،

حيث B هو متجه الحث المغناطيسي ، S هو المقطع ، α هي زاوية ميل المتجه إلى العمودي المرسوم على مستوى المقطع. وحدة القياس - ويبر (Wb) ؛

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg؟.jpg 600w ، https: // elquanta. ar / wp-content / uploads / 2018/02 / 3-17.jpg 720w "sizes =" (max-width: 600px) 100vw، 600px ">

الفيض المغناطيسي

1. يوضح متجه الحث المغناطيسي (B) القوة المؤثرة على حاملات الشحنة. يتم توجيهه نحو القطب الشمالي ، حيث تشير الإبرة المغناطيسية المعتادة. من الناحية الكمية ، يتم قياس الحث المغناطيسي بوحدة التسلا (Tl) ؛
2. توتر MP (N). يتم تحديده من خلال النفاذية المغناطيسية للوسائط المختلفة. في الفراغ ، تؤخذ النفاذية كوحدة. يتزامن اتجاه متجه الشدة مع اتجاه الحث المغناطيسي. وحدة القياس - أ / م.

كيفية تمثيل المجال المغناطيسي

من السهل رؤية مظاهر المجال المغناطيسي على مثال المغناطيس الدائم. لها قطبان ، واعتمادًا على الاتجاه ، يجذب المغناطيسان أو يتنافران. يميز المجال المغناطيسي العمليات التي تحدث في هذه الحالة:

1. يتم وصف MP رياضيًا على أنه حقل متجه. يمكن بناؤه عن طريق العديد من نواقل الحث المغناطيسي B ، كل منها موجه نحو القطب الشمالي لإبرة البوصلة ويبلغ طوله حسب القوة المغناطيسية ؛
2. طريقة بديلة للتمثيل هي استخدام خطوط القوة. لا تتقاطع هذه الخطوط أبدًا ، ولا تبدأ أبدًا أو تتوقف في أي مكان ، وتشكل حلقات مغلقة. تتحد خطوط MF في مناطق أكثر تكرارًا حيث يكون المجال المغناطيسي أقوى.

مهم!تشير كثافة خطوط المجال إلى قوة المجال المغناطيسي.

على الرغم من أنه لا يمكن رؤية MF في الواقع ، يمكن تصور خطوط القوة بسهولة في العالم الحقيقي عن طريق وضع برادة حديدية في MF. يتصرف كل جسيم كمغناطيس صغير بقطبين شمالي وجنوبي. والنتيجة هي نمط مشابه لخطوط القوة. الشخص غير قادر على الشعور بتأثير النائب.

JPG؟ .jpg 600w، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w

خطوط المجال المغناطيسي

قياس المجال المغناطيسي

نظرًا لأن هذه كمية متجهة ، فهناك معلمتان لقياس MF: القوة والاتجاه. من السهل قياس الاتجاه باستخدام بوصلة متصلة بالميدان. مثال على ذلك هو البوصلة الموضوعة في المجال المغناطيسي للأرض.

يعتبر قياس الخصائص الأخرى أكثر صعوبة. ظهرت مقاييس المغناطيسية العملية فقط في القرن التاسع عشر. يعمل معظمهم باستخدام القوة التي يشعر بها الإلكترون عند التحرك عبر المجال المغناطيسي.

Jpg؟ x15027 "alt =" (! LANG: مقياس المغنطيسية" width="414" height="600">!}

مقياس المغناطيسية

أصبح القياس الدقيق للغاية للمجالات المغناطيسية الصغيرة عمليًا منذ اكتشاف المقاومة المغناطيسية العملاقة في المواد ذات الطبقات في عام 1988. تم تطبيق هذا الاكتشاف في الفيزياء الأساسية بسرعة على تقنية القرص الصلب المغناطيسي لتخزين البيانات في أجهزة الكمبيوتر ، مما أدى إلى زيادة سعة التخزين بألف ضعف في غضون بضع سنوات فقط.

في أنظمة القياس المقبولة عمومًا ، يتم قياس MF في الاختبارات (T) أو في gauss (G). 1 ت = 10000 جاوس. غالبًا ما يستخدم Gauss لأن حقل Tesla كبير جدًا.

مثير للإعجاب.يخلق مغناطيس الثلاجة الصغير MF يساوي 0.001 T ، والمجال المغناطيسي للأرض ، في المتوسط ​​، هو 0.00005 T.

طبيعة المجال المغناطيسي

المغناطيسية والمجالات المغناطيسية من مظاهر القوة الكهرومغناطيسية. هناك طريقتان محتملتان لكيفية تنظيم شحنة الطاقة في الحركة ، وبالتالي المجال المغناطيسي.

الأول هو توصيل السلك بمصدر حالي ، يتم تشكيل MF حوله.

مهم!مع زيادة التيار (عدد الشحنات المتحركة) ، يزداد MP بشكل متناسب. عندما تبتعد عن السلك ، يتناقص المجال مع المسافة. هذا موصوف في قانون أمبير.

JPG؟ .jpg 600w، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w

قانون أمبير

بعض المواد ذات النفاذية المغناطيسية الأعلى قادرة على تركيز المجالات المغناطيسية.

نظرًا لأن المجال المغناطيسي متجه ، فمن الضروري تحديد اتجاهه. بالنسبة لتيار عادي يتدفق عبر سلك مستقيم ، يمكن إيجاد الاتجاه بقاعدة اليد اليمنى.

لاستخدام القاعدة ، يجب أن يتخيل المرء أن السلك ممسك باليد اليمنى ، ويشير الإبهام إلى اتجاه التيار. ثم ستظهر الأصابع الأربعة الأخرى اتجاه ناقل الحث المغناطيسي حول الموصل.

Jpeg؟ .jpeg 600w ، https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w

حكم اليد اليمنى

الطريقة الثانية لإنشاء MF هي استخدام حقيقة أن الإلكترونات تظهر في بعض المواد التي لها عزم مغناطيسي خاص بها. هذه هي طريقة عمل المغناطيس الدائم:

1. على الرغم من أن الذرات غالبًا ما تحتوي على العديد من الإلكترونات ، إلا أنها ترتبط في الغالب بطريقة يلغي المجال المغناطيسي الكلي للزوج. يقال إن إلكترونين مقترنين بهذه الطريقة لهما دوران معاكس. لذلك ، من أجل جذب شيء ما ، تحتاج إلى ذرات لها إلكترون واحد أو أكثر بنفس الدوران. على سبيل المثال ، يحتوي الحديد على أربعة إلكترونات وهو مناسب لصنع المغناطيس ؛
2. يمكن أن تكون بلايين الإلكترونات في الذرات موجهة بشكل عشوائي ، ولن يكون هناك مجال مغناطيسي مشترك ، بغض النظر عن عدد الإلكترونات غير المزدوجة الموجودة في المادة. يجب أن يكون مستقرًا عند درجة حرارة منخفضة من أجل توفير اتجاه إلكترون مفضل بشكل عام. تؤدي النفاذية المغناطيسية العالية إلى مغنطة هذه المواد في ظل ظروف معينة خارج تأثير المجال المغناطيسي. هذه مغناطيسات حديدية.
3. قد تظهر المواد الأخرى خصائص مغناطيسية في وجود مجال مغناطيسي خارجي. يعمل المجال الخارجي على معادلة جميع الدورات الإلكترونية ، والتي تختفي بعد إزالة MF. هذه المواد هي مغناطيسية. باب الثلاجة المعدني مثال على البارامغناطيس.

المجال المغناطيسي للأرض

يمكن تمثيل الأرض على شكل ألواح مكثف ، تحمل شحنتها إشارة معاكسة: "ناقص" - على سطح الأرض و "زائد" - في طبقة الأيونوسفير. بينهما هو الهواء الجوي كحشية عازلة. يحتفظ المكثف العملاق بشحنة ثابتة بسبب تأثير المجال المغناطيسي للأرض. باستخدام هذه المعرفة ، يمكنك إنشاء مخطط لتوليد الطاقة الكهربائية من المجال المغناطيسي للأرض. صحيح أن النتيجة ستكون قيم جهد منخفض.

يجب أن تأخذ:

• جهاز التأريض
• السلك؛
• محول تسلا ، قادر على توليد ذبذبات عالية التردد وخلق تفريغ إكليلي ، مؤين للهواء.

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg؟.jpg 592w ، https: // elquanta. ar / wp-content / uploads / 2018/02 / 8-3.jpg 644w "sizes =" (max-width: 592px) 100vw، 592px ">

لفائف تسلا

سيعمل ملف تسلا كباعث للإلكترون. الهيكل بأكمله متصل ببعضه البعض ، ولضمان فرق جهد كافٍ ، يجب رفع المحول إلى ارتفاع كبير. وبالتالي ، سيتم إنشاء دائرة كهربائية ، يتدفق من خلالها تيار صغير. من المستحيل الحصول على كمية كبيرة من الكهرباء باستخدام هذا الجهاز.

تهيمن الكهرباء والمغناطيسية على العديد من العوالم المحيطة بالإنسان: من العمليات الأساسية في الطبيعة إلى الأجهزة الإلكترونية المتطورة.

فيديو