Hvorfor skabes et magnetfelt? Hvordan opstår jordens magnetfelt?
Vi husker stadig om magnetfeltet fra skolen, men det, det repræsenterer, er ikke noget, der "dukker op" i alles hukommelse. Lad os genopfriske, hvad vi har dækket, og måske fortælle dig noget nyt, nyttigt og interessant.
Bestemmelse af magnetfelt
Et magnetfelt er et kraftfelt, der påvirker bevægelige elektriske ladninger (partikler). Takket være dette kraftfelt bliver objekter tiltrukket af hinanden. Der er to typer magnetfelter:
- Gravitationel – dannet udelukkende nær elementære partikler og varierer i styrke baseret på disse partiklers egenskaber og struktur.
- Dynamisk, produceret i objekter med bevægelige elektriske ladninger (strømsendere, magnetiserede stoffer).
Betegnelsen for det magnetiske felt blev først indført af M. Faraday i 1845, selv om dens betydning var lidt fejlagtig, da man mente, at både elektrisk og magnetisk påvirkning og vekselvirkning udføres på grundlag af det samme materialefelt. Senere i 1873 "præsenterede" D. Maxwell kvanteteori, hvor disse begreber begyndte at blive adskilt, og det tidligere afledte kraftfelt blev kaldt det elektromagnetiske felt.
Hvordan opstår et magnetfelt?
Ikke opfattet af det menneskelige øje magnetiske felter af forskellige objekter, og kun specielle sensorer kan registrere det. Kilden til udseendet af magnetisk kraftfelt på en mikroskopisk skala er bevægelsen af magnetiserede (ladede) mikropartikler, som er:
- ioner;
- elektroner;
- protoner.
Deres bevægelse opstår på grund af det spin-magnetiske moment, der er til stede i hver mikropartikel.
Magnetisk felt, hvor kan det findes?
Uanset hvor mærkeligt det kan lyde, har næsten alle genstande omkring os deres eget magnetfelt. Selvom det i manges begreb kun er en småsten kaldet en magnet, der har et magnetfelt, som tiltrækker jerngenstande til sig selv. Faktisk eksisterer tiltrækningskraften i alle objekter, kun den manifesterer sig i mindre valens.
Det bør også præciseres, at kraftfeltet, kaldet magnetisk, kun optræder, når elektriske ladninger eller legemer bevæger sig.
Stationære ladninger har et elektrisk kraftfelt (det kan også være til stede i bevægelige ladninger). Det viser sig, at kilderne magnetfelt højttalere:
- permanente magneter;
- flytteladninger.
Et magnetfelt- dette er det materielle medium, hvorigennem der sker interaktion mellem ledere med strøm- eller bevægelige ladninger.
Egenskaber af magnetfelt:
Karakteristika for magnetfeltet:
For at studere magnetfeltet bruges et testkredsløb med strøm. Den er lille i størrelse, og strømmen i den er meget mindre end strømmen i lederen, der skaber magnetfeltet. På modsatte sider af det strømførende kredsløb virker kræfter fra magnetfeltet, der er lige store, men rettet i modsatte retninger, da kraftens retning afhænger af strømmens retning. Anvendelsespunkterne for disse kræfter ligger ikke på den samme rette linje. Sådanne kræfter kaldes et par kræfter. Som et resultat af virkningen af et par kræfter kan kredsløbet ikke bevæge sig translationelt, det roterer omkring sin akse. Den roterende handling er karakteriseret drejningsmoment.
, Hvor l–udnyttelse af et par kræfter(afstand mellem kræfternes anvendelsespunkter).
Efterhånden som strømmen i testkredsløbet eller kredsløbets areal stiger, vil drejningsmomentet for parret af kræfter stige proportionalt. Forholdet mellem det maksimale kraftmoment, der virker på et kredsløb med strøm, og størrelsen af strømmen i kredsløbet og kredsløbets areal er en konstant værdi for et givet punkt i feltet. Det hedder magnetisk induktion.
, Hvor 
-magnetisk moment kredsløb med strøm.
Enhed magnetisk induktion - Tesla [T].
Magnetisk moment af kredsløbet– vektormængde, hvis retning afhænger af strømmens retning i kredsløbet og bestemmes af højre skrueregel: knytte din højre hånd til en knytnæve, peg fire fingre i retning af strømmen i kredsløbet, så tommelfinger vil angive retningen af den magnetiske momentvektor. Den magnetiske momentvektor er altid vinkelret på konturplanet.
Bag retningen af den magnetiske induktionsvektor tage retningen af vektoren af kredsløbets magnetiske moment, orienteret i magnetfeltet.
Magnetisk induktionslinje– en linje, hvis tangent i hvert punkt falder sammen med retningen af den magnetiske induktionsvektor. Magnetiske induktionsledninger er altid lukkede og skærer aldrig hinanden. Magnetiske induktionslinjer af en lige leder med strøm have form af cirkler placeret i et plan vinkelret på lederen. Retningen af de magnetiske induktionslinjer bestemmes af højre skrueregel. Magnetiske induktionslinjer med cirkulær strøm(drejninger med strøm) har også form af cirkler. Hvert spoleelement er længde 
kan forestilles som en lige leder, der skaber sit eget magnetfelt. For magnetiske felter gælder superpositionsprincippet (uafhængig addition). Den totale vektor af magnetisk induktion af den cirkulære strøm bestemmes som et resultat af tilføjelsen af disse felter i midten af svinget i henhold til højre skrueregel.
Hvis størrelsen og retningen af den magnetiske induktionsvektor er den samme ved hvert punkt i rummet, kaldes magnetfeltet homogen. Hvis størrelsen og retningen af den magnetiske induktionsvektor i hvert punkt ikke ændrer sig over tid, kaldes et sådant felt permanent.
Størrelse magnetisk induktion på ethvert punkt i feltet er direkte proportional med strømstyrken i lederen, der skaber feltet, omvendt proportional med afstanden fra lederen til et givet punkt i feltet, afhænger af mediets egenskaber og formen af den leder, der skaber marken.
, Hvor 
PÅ 2 ; Gn/m - magnetisk vakuumkonstant,
-mediets relative magnetiske permeabilitet,
-mediets absolutte magnetiske permeabilitet.
Afhængigt af værdien af magnetisk permeabilitet er alle stoffer opdelt i tre klasser:
Efterhånden som mediets absolutte permeabilitet stiger, øges den magnetiske induktion på et givet punkt i feltet også. Forholdet mellem magnetisk induktion og mediets absolutte magnetiske permeabilitet er en konstant værdi for et givet polypunkt, e kaldes spænding.
.
Vektorerne for spænding og magnetisk induktion falder sammen i retning. Den magnetiske feltstyrke afhænger ikke af mediets egenskaber.
Ampere effekt– den kraft, hvormed magnetfeltet virker på en strømførende leder.
Hvor l– lederens længde, 
- vinklen mellem den magnetiske induktionsvektor og strømmens retning.
Retningen af Amperekraften bestemmes af venstrehåndsreglen: venstre hånd placeret således, at komponenten af den magnetiske induktionsvektor, vinkelret på lederen, kommer ind i håndfladen, fire forlængede fingre er rettet langs strømmen, så vil tommelfingeren bøjet med 90 0 angive retningen af Ampere-kraften.
Resultatet af Ampere-kraften er lederens bevægelse i en given retning.
E 
hvis 
= 90 0, så F=max, if 
= 0 0, derefter F= 0.
Lorentz kraft– magnetfeltets kraft på en ladning i bevægelse.
, hvor q er ladningen, v er hastigheden af dens bevægelse, 
- vinklen mellem vektorerne for spænding og hastighed.
Lorentz-kraften er altid vinkelret på de magnetiske induktions- og hastighedsvektorer. Retningen bestemmes af venstrehåndsreglen(fingre følger bevægelsen af den positive ladning). Hvis retningen af partiklens hastighed er vinkelret på de magnetiske induktionslinjer i et ensartet magnetfelt, så bevæger partiklen sig i en cirkel uden at ændre dens kinetiske energi.
Da retningen af Lorentz-kraften afhænger af ladningens tegn, bruges den til at adskille ladninger.
Magnetisk flux– en værdi lig med antallet af magnetiske induktionslinjer, der passerer gennem ethvert område placeret vinkelret på de magnetiske induktionslinjer.
, Hvor 
- vinklen mellem den magnetiske induktion og normalen (vinkelret) på området S.
Enhed– Weber [Wb].
Metoder til måling af magnetisk flux:
Ændring af orienteringen af stedet i et magnetfelt (ændring af vinklen)
Ændring af arealet af et kredsløb placeret i et magnetfelt
Ændring i strømstyrken skaber et magnetfelt
Ændring af kredsløbets afstand fra magnetfeltkilden
Ændringer i mediets magnetiske egenskaber.
F 
Araday registrerede en elektrisk strøm i et kredsløb, der ikke indeholdt en kilde, men var placeret ved siden af et andet kredsløb, der indeholdt en kilde. Desuden opstod strømmen i det første kredsløb i følgende tilfælde: med enhver ændring i strømmen i kredsløb A, med relativ bevægelse af kredsløbene, med indførelse af en jernstang i kredsløb A, med bevægelse af en permanent magnet i forhold til til kredsløb B. Direkte bevægelse af frie ladninger (strøm) forekommer kun i et elektrisk felt. Det betyder, at et skiftende magnetfelt genererer et elektrisk felt, som sætter lederens frie ladninger i gang. Dette elektriske felt kaldes induceret eller hvirvel.
Forskelle mellem et elektrisk hvirvelfelt og et elektrostatisk:
Kilden til hvirvelfeltet er et skiftende magnetfelt.
Hvirvelfeltstyrkelinjerne er lukkede.
Arbejdet udført af dette felt for at flytte en ladning langs et lukket kredsløb er ikke nul.
Energikarakteristikken for et hvirvelfelt er ikke potentialet, men induceret emf– en værdi svarende til arbejdet af eksterne kræfter (kræfter af ikke-elektrostatisk oprindelse) for at flytte en ladningsenhed langs et lukket kredsløb.
.Målt i volt[I].
Et elektrisk hvirvelfelt opstår med enhver ændring i magnetfeltet, uanset om der er et ledende lukket kredsløb eller ej. Kredsløbet tillader kun én at detektere det elektriske hvirvelfelt.
Elektromagnetisk induktion- dette er forekomsten af induceret emk i et lukket kredsløb med enhver ændring i den magnetiske flux gennem overfladen.
Den inducerede emk i et lukket kredsløb genererer en induceret strøm.
.
Retning af induktionsstrøm bestemt af Lenz' regel: den inducerede strøm er i en sådan retning, at det magnetiske felt, der skabes af den, modvirker enhver ændring i den magnetiske flux, der genererede denne strøm.
Faradays lov for elektromagnetisk induktion: Den inducerede emk i en lukket sløjfe er direkte proportional med ændringshastigheden af magnetisk flux gennem overfladen afgrænset af sløjfen.
T 
oki fuko– hvirvelinduktionsstrømme, der opstår i store ledere placeret i et skiftende magnetfelt. Modstanden af en sådan leder er lav, da den har et stort tværsnit S, så Foucault-strømmene kan være store i værdi, som et resultat af, at lederen opvarmes.
Selvinduktion- dette er forekomsten af induceret emk i en leder, når strømstyrken i den ændres.
En strømførende leder skaber et magnetfelt. Magnetisk induktion afhænger af strømstyrken, derfor afhænger den iboende magnetiske flux også af strømstyrken.
, hvor L er proportionalitetskoefficienten, induktans.
Enhed induktans – Henry [H].
Induktans leder afhænger af dens størrelse, form og magnetiske permeabilitet af mediet.
Induktans stiger med stigende længde af lederen, induktansen af en vinding er større end induktansen af en lige leder af samme længde, induktansen af en spole (en leder med et stort antal vindinger) er større end induktansen af en vinding , øges induktansen af en spole, hvis en jernstang indsættes i den.
Faradays lov for selvinduktion:
.
Selvfremkaldt emf er direkte proportional med strømmens ændringshastighed.
Selvfremkaldt emf genererer en selvinduktionsstrøm, som altid forhindrer enhver ændring i strømmen i kredsløbet, det vil sige, at hvis strømmen stiger, ledes selvinduktionsstrømmen i den modsatte retning, når strømmen i kredsløbet falder, induktionsstrømmen er rettet i samme retning. Jo større spolens induktans er, jo større er den selvinduktive emk, der opstår i den.
Magnetisk feltenergi er lig med det arbejde, som strømmen udfører for at overvinde den selv-inducerede emk i løbet af tiden, mens strømmen stiger fra nul til den maksimale værdi.
.
Elektromagnetiske vibrationer– disse er periodiske ændringer i ladning, strømstyrke og alle karakteristika ved elektriske og magnetiske felter.
Elektrisk oscillerende system(oscillerende kredsløb) består af en kondensator og en induktor.
Betingelser for forekomsten af svingninger:
Systemet skal bringes ud af ligevægt for at gøre dette, oplad kondensatoren. Elektrisk feltenergi af en opladet kondensator:
.
Systemet skal vende tilbage til en tilstand af ligevægt. Under påvirkning af et elektrisk felt overføres ladning fra en plade af kondensatoren til en anden, det vil sige, at der vises en elektrisk strøm i kredsløbet, som strømmer gennem spolen. Når strømmen stiger i induktoren, opstår der en selvinduktions-emf; Når strømmen i spolen falder, ledes selvinduktionsstrømmen i samme retning. Således har selvinduktionsstrømmen en tendens til at bringe systemet tilbage til en ligevægtstilstand.
Kredsløbets elektriske modstand skal være lav.
Ideelt oscillerende kredsløb har ingen modstand. Vibrationerne i det kaldes gratis.
For ethvert elektrisk kredsløb er Ohms lov opfyldt, ifølge hvilken den emf, der virker i kredsløbet, er lig med summen af spændingerne i alle sektioner af kredsløbet. Der er ingen strømkilde i oscillerende kredsløb, men der opstår en selvinduktiv emk i induktoren, som er lig med spændingen over kondensatoren.
Konklusion: ladningen af kondensatoren ændres i henhold til en harmonisk lov.
Kondensator spænding:
.
Strømstyrke i kredsløbet:
.
Størrelse 
- nuværende amplitude.
Forskellen fra afgiften på 
.
Periode med frie svingninger i kredsløbet:
Energi elektrisk felt kondensator:
Spole magnetfeltenergi:
Energierne i de elektriske og magnetiske felter varierer i henhold til en harmonisk lov, men faserne af deres svingninger er forskellige: når energien i det elektriske felt er maksimal, er magnetfeltets energi nul.
Samlet energi af det oscillerende system:
.
I ideelle kontur den samlede energi ændres ikke.
Under oscillationsprocessen omdannes det elektriske felts energi fuldstændigt til magnetfeltets energi og omvendt. Det betyder, at energien på ethvert tidspunkt er lig med enten den maksimale energi af det elektriske felt eller den maksimale energi af det magnetiske felt.
Ægte oscillerende kredsløb indeholder modstand. Vibrationerne i det kaldes falmning.
Ohms lov vil tage formen:
Forudsat at dæmpningen er lille (kvadraten af den naturlige frekvens af svingninger er meget større end kvadratet af dæmpningskoefficienten), er den logaritmiske dæmpningsreduktion:
Med stærk dæmpning (kvadraten af oscillationens egenfrekvens er mindre end kvadratet af oscillationskoefficienten):
Denne ligning beskriver processen med at aflade en kondensator til en modstand. I fravær af induktans vil oscillationer ikke forekomme. Ifølge denne lov ændres spændingen på kondensatorpladerne også.
Total energi i et reelt kredsløb falder, da varme frigives til modstanden R under strømmens passage.
Overgangsproces– en proces, der opstår i elektriske kredsløb under overgangen fra en driftstilstand til en anden. Estimeret efter tid ( 
), hvor parameteren, der karakteriserer overgangsprocessen, ændres e gange.
Til kredsløb med kondensator og modstand:
.
Maxwells teori om det elektromagnetiske felt:
1 position:
Ethvert vekslende elektrisk felt genererer et hvirvelmagnetfelt. Et elektrisk vekselfelt blev kaldt en forskydningsstrøm af Maxwell, da det ligesom en almindelig strøm forårsager et magnetfelt.
For at detektere forskydningsstrømmen skal du overveje strømmens passage gennem et system, hvor en kondensator med et dielektrikum er tilsluttet.
Forspænd strømtæthed:
. Strømtætheden er rettet i retning af spændingsændringen.
Maxwells første ligning:
- hvirvelmagnetfeltet genereres af både ledningsstrømme (bevægende elektriske ladninger) og forskydningsstrømme (elektrisk vekselfelt E).
2 position:
Ethvert vekslende magnetfelt genererer et elektrisk hvirvelfelt - den grundlæggende lov om elektromagnetisk induktion.
Maxwells anden ligning:
- forbinder ændringshastigheden af magnetisk flux gennem enhver overflade og cirkulationen af den elektriske feltstyrkevektor, der opstår på samme tid.
Enhver leder, der fører strøm, skaber et magnetfelt i rummet. Hvis strømmen er konstant (ændrer sig ikke over tid), så er magnetfeltet forbundet med det også konstant. En skiftende strøm skaber et skiftende magnetfelt. Der er et elektrisk felt inde i en leder, der fører strøm. Derfor skaber et skiftende elektrisk felt et skiftende magnetfelt.
Det magnetiske felt er hvirvel, da linjerne med magnetisk induktion altid er lukkede. Størrelsen af den magnetiske feltstyrke H er proportional med ændringshastigheden af den elektriske feltstyrke 
. Retning af magnetfeltstyrkevektoren 
forbundet med ændringer i elektrisk feltstyrke 
højre skrueregel: knytte din højre hånd til en knytnæve, peg tommelfingeren i retning af ændringen i elektrisk feltstyrke, så vil de bøjede 4 fingre angive retningen af magnetfeltstyrkelinjerne.
Ethvert skiftende magnetfelt skaber et elektrisk hvirvelfelt, hvis spændingslinjer er lukkede og placeret i et plan vinkelret på magnetfeltstyrken.
Størrelsen af intensiteten E af det elektriske hvirvelfelt afhænger af ændringshastigheden af det magnetiske felt 
. Retningen af vektor E er relateret til ændringsretningen i magnetfeltet H ved venstre skrueregel: knyt din venstre hånd til en knytnæve, peg tommelfingeren i retningen af ændringen i magnetfeltet, bøjede fire fingre vil indikere retningen af intensitetslinjerne for det elektriske hvirvelfelt.
Sættet af indbyrdes forbundne vortex elektriske og magnetiske felter repræsenterer elektromagnetisk felt. Det elektromagnetiske felt forbliver ikke ved oprindelsespunktet, men forplanter sig i rummet i form af en tværgående elektromagnetisk bølge.
Elektromagnetisk bølge- dette er udbredelsen i rummet af elektriske og magnetiske hvirvelfelter forbundet med hinanden.
Betingelse for forekomsten af en elektromagnetisk bølge– ladningens bevægelse med acceleration.
Elektromagnetisk bølgeligning:
- cyklisk frekvens af elektromagnetiske svingninger
t – tid fra begyndelsen af svingninger
l – afstand fra bølgekilden til et givet punkt i rummet
- bølgeudbredelseshastighed
Den tid det tager en bølge at rejse fra dens kilde til et givet punkt.
Vektorerne E og H i en elektromagnetisk bølge er vinkelrette på hinanden og på bølgens udbredelseshastighed.
Kilde til elektromagnetiske bølger– ledere, gennem hvilke der strømmer hurtigt vekselstrømme (makro-emittere), samt exciterede atomer og molekyler (mikro-emittere). Jo højere oscillationsfrekvensen er, jo bedre udstråler de i rummet elektromagnetiske bølger.
Egenskaber ved elektromagnetiske bølger:
Alle elektromagnetiske bølger er tværgående
I et homogent medium, elektromagnetiske bølger forplante sig med konstant hastighed, som afhænger af miljøets egenskaber:
- mediets relative dielektriske konstant
- dielektrisk konstant for vakuum, 
F/m, Cl2/nm2
- mediets relative magnetiske permeabilitet
- magnetisk vakuumkonstant, 
PÅ 2 ; Gn/m
Elektromagnetiske bølger reflekteret fra forhindringer, absorberet, spredt, brudt, polariseret, diffrakteret, interfereret.
Volumetrisk energitæthed elektromagnetisk felt består af volumetriske energitætheder af elektriske og magnetiske felter:
Bølgeenergi fluxtæthed - bølgeintensitet:
-Umov-Poynting vektor.
Alle elektromagnetiske bølger er arrangeret i en række af frekvenser eller bølgelængder ( 
). Denne række er elektromagnetisk bølgeskala.
Lavfrekvente vibrationer. 0 – 10 4 Hz. Fås fra generatorer. De stråler dårligt
Radiobølger. 10 4 – 10 13 Hz. De udsendes af faste ledere, der fører hurtigt vekslende strømme.
Infrarød stråling– bølger udsendt af alle legemer ved temperaturer over 0 K på grund af intraatomare og intramolekylære processer.
Synligt lys – bølger, der virker på øjet og forårsager synsfornemmelse. 380-760 nm
Ultraviolet stråling. 10 – 380 nm. Synligt lys og UV opstår, når elektronernes bevægelse i de ydre skaller af et atom ændres.
Røntgenstråling. 80 – 10 – 5 nm. Opstår, når elektronernes bevægelse ændres indre skaller atom.
Gammastråling. Opstår under henfald af atomkerner.
Et magnetfelt det er den sag, der opstår omkring kilder elektrisk strøm, samt omkring permanente magneter. I rummet vises magnetfeltet som en kombination af kræfter, der kan påvirke magnetiserede legemer. Denne handling forklares ved tilstedeværelsen af drivende udladninger på molekylært niveau.
Et magnetfelt dannes kun omkring elektriske ladninger, der er i bevægelse. Derfor er de magnetiske og elektriske felter integrerede og danner sammen elektromagnetisk felt. Komponenterne i det magnetiske felt er indbyrdes forbundne og påvirker hinanden og ændrer deres egenskaber.
Egenskaber for magnetfelt:
1. Et magnetfelt opstår under påvirkning af drivende ladninger af elektrisk strøm.
2. På ethvert tidspunkt er magnetfeltet karakteriseret ved en vektor af en fysisk størrelse kaldet magnetisk induktion, som er magnetfeltets styrkekarakteristik.
3. Et magnetfelt kan kun påvirke magneter, strømførende ledere og bevægelige ladninger.
4. Det magnetiske felt kan være konstant eller vekslende
5. Det magnetiske felt måles kun specielle enheder og kan ikke opfattes af menneskelige sanser.
6. Det magnetiske felt er elektrodynamisk, da det kun genereres ved bevægelse af ladede partikler og kun påvirker ladninger, der er i bevægelse.
7. Ladede partikler bevæger sig langs en vinkelret bane.
Magnetfeltets størrelse afhænger af magnetfeltets ændringshastighed. Ifølge denne funktion er der to typer magnetiske felter: dynamisk magnetfelt Og gravitationsmagnetisk felt. Gravitationsmagnetisk felt optræder kun i nærheden af elementære partikler og dannes afhængigt af disse partiklers strukturelle træk.
Magnetisk øjeblik opstår, når et magnetfelt virker på en ledende ramme. Det magnetiske moment er med andre ord en vektor, der er placeret på linjen, der løber vinkelret på rammen.
Magnetfeltet kan repræsenteres grafisk ved hjælp af magnetiske kraftlinjer. Disse linjer er tegnet i en sådan retning, at retningen af feltkræfterne falder sammen med retningen af selve feltlinien. Magnetiske kraftlinjer er kontinuerlige og lukkede på samme tid.
Retningen af magnetfeltet bestemmes ved hjælp af en magnetnål. Kraftlinjerne bestemmer også magnetens polaritet, enden med udgangen af kraftlinjerne er nordpolen, og enden med input af disse linjer er sydpolen.
Det er meget praktisk at visuelt evaluere magnetfeltet ved hjælp af almindelige jernspåner og et stykke papir.
Hvis vi lægger et ark papir på en permanent magnet og drysser savsmuld ovenpå, så vil jernpartiklerne stille sig op efter de magnetiske feltlinjer.
Retningen af strømledningerne til en leder bestemmes bekvemt af den berømte gimlet regel eller højre hånd regel. Hvis vi vikler vores hånd rundt om lederen, så tommelfingeren peger i strømmens retning (fra minus til plus), så vil de 4 resterende fingre vise os retningen af magnetfeltlinjerne. 
Og retningen af Lorentz-kraften er den kraft, hvormed magnetfeltet virker på en ladet partikel eller leder med strøm, iflg. venstrehåndsreglen.
Hvis vi placerer vores venstre hånd i et magnetfelt, så 4 fingre ser i retning af strømmen i lederen, og kraftlinjerne kommer ind i håndfladen, så vil tommelfingeren angive retningen af Lorentz-kraften, kraften der virker på lederen placeret i magnetfeltet. 
Det er alt. Sørg for at stille eventuelle spørgsmål, du har i kommentarerne.
Der er nok ingen, der ikke mindst én gang har tænkt over, hvad et magnetfelt er. Gennem historien har de forsøgt at forklare det med æteriske hvirvler, særheder, magnetiske monopoler og meget mere.
Vi ved alle, at magneter, der vender mod hinanden med ens poler, frastøder, og dem med modsatte poler tiltrækker. Denne magt vil
Varier alt efter hvor langt de to dele er fra hinanden. Det viser sig, at objektet, der beskrives, skaber en magnetisk glorie omkring sig selv. På samme tid, når to vekslende felter med samme frekvens overlejres, når det ene forskydes i rummet i forhold til det andet, opnås en effekt, der almindeligvis kaldes et "roterende magnetfelt."
Størrelsen af det objekt, der undersøges, bestemmes af den kraft, hvormed en magnet tiltrækkes af en anden eller til jern. Følgelig, jo større tiltrækning, jo større felt. Kraften kan måles ved at bruge de sædvanlige metoder til at placere et lille stykke jern på den ene side og vægte på den anden, designet til at balancere metallet mod magneten.
For en mere præcis forståelse af emnet bør du studere felterne:
Når man besvarer spørgsmålet om, hvad et magnetfelt er, er det værd at sige, at mennesker også har det. I slutningen af 1960, takket være intensiv udvikling fysik, blev skabt måleapparat"BLÆKSPRUTTE." Dens handling forklares af lovene for kvantefænomener. Det er et følsomt element i magnetometre, der bruges til at studere magnetfeltet og sådan
mængder f.eks
"SQUID" begyndte hurtigt at blive brugt til at måle felter genereret af levende organismer og selvfølgelig mennesker. Dette satte skub i udviklingen af nye forskningsområder baseret på fortolkningen af informationen fra en sådan enhed. Denne retning kaldet "biomagnetisme".
Hvorfor, når man skal bestemme, hvad et magnetfelt er, blev der ikke tidligere udført undersøgelser på dette område? Det viste sig, at det er meget svagt i organismer, og dets måling er en vanskelig fysisk opgave. Dette skyldes tilstedeværelsen kæmpe mængde magnetisk støj i det omgivende rum. Derfor er det simpelthen ikke muligt at besvare spørgsmålet om, hvad det menneskelige magnetfelt er og studere det uden brug af specialiserede beskyttelsesforanstaltninger.
En sådan "halo" optræder omkring en levende organisme af tre hovedårsager. For det første takket være de ioniske punkter, der opstår som en konsekvens elektrisk aktivitet cellemembraner. For det andet på grund af tilstedeværelsen af ferrimagnetiske små partikler, der kommer ind i kroppen ved et uheld eller indføres i kroppen. For det tredje, når eksterne magnetiske felter overlejres, resulterer uensartet modtagelighed forskellige organer, hvilket forvrænger de overlejrede sfærer.
Magnetiske felter forekommer i naturen og kan skabes kunstigt. Manden lagde mærke til dem nyttige egenskaber, som jeg lærte at bruge i Hverdagen. Hvad er kilden til magnetfeltet?
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Jordens magnetfelt
Hvordan læren om magnetfeltet udviklede sig
De magnetiske egenskaber af nogle stoffer blev bemærket i oldtiden, men deres undersøgelse begyndte virkelig i middelalderens Europa. Ved hjælp af små stålnåle opdagede den franske videnskabsmand Peregrine skæringspunktet mellem kraft magnetiske linjer på visse punkter - poler. Kun tre århundreder senere, styret af denne opdagelse, fortsatte Gilbert med at studere den og forsvarede efterfølgende sin hypotese om, at Jorden har sit eget magnetfelt.
Den hurtige udvikling af teorien om magnetisme begyndte i begyndelsen af det 19. århundrede, da Ampere opdagede og beskrev det elektriske felts indflydelse på fremkomsten af et magnetfelt, og Faradays opdagelse af elektromagnetisk induktion etablerede et omvendt forhold.
Hvad er et magnetfelt
Et magnetfelt viser sig i en kraftpåvirkning på elektriske ladninger, der er i bevægelse, eller på legemer, der har et magnetisk moment.
Magnetiske feltkilder:
- Ledere, gennem hvilke elektrisk strøm passerer;
- Permanente magneter;
- Ændring af elektrisk felt.
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">
Magnetiske feltkilder
Grundårsagen til fremkomsten af et magnetfelt er identisk for alle kilder: elektriske mikroladninger - elektroner, ioner eller protoner - har deres eget magnetiske moment eller er i retningsbestemt bevægelse.
Vigtig! Elektriske og magnetiske felter genererer gensidigt hinanden og ændrer sig over tid. Dette forhold er bestemt af Maxwells ligninger.
Karakteristika for magnetfeltet
Det magnetiske felts egenskaber er:
- Magnetisk flux, en skalær størrelse, der bestemmer, hvor mange magnetiske feltlinjer der passerer gennem et givet tværsnit. Benævnt med bogstavet F. Beregnet ved hjælp af formlen:
F = B x S x cos α,
hvor B er den magnetiske induktionsvektor, S er snittet, α er hældningsvinklen af vektoren til vinkelret tegnet på snitplanet. Måleenhed – weber (Wb);
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Magnetisk flux
- Den magnetiske induktionsvektor (B) viser kraften, der virker på ladningsbærerne. Den er rettet mod nordpolen, hvor en almindelig magnetnål peger. Magnetisk induktion måles kvantitativt i Tesla (T);
- MF-spænding (N). Bestemt af magnetisk permeabilitet forskellige miljøer. I et vakuum tages permeabiliteten som enhed. Retningen af spændingsvektoren falder sammen med retningen af magnetisk induktion. Måleenhed – A/m.
Hvordan man repræsenterer et magnetfelt
Det er let at se manifestationerne af et magnetfelt ved at bruge eksemplet med en permanent magnet. Den har to poler og afhængigt af orienteringen tiltrækker eller frastøder de to magneter. Det magnetiske felt karakteriserer de processer, der sker under dette:
- MP er matematisk beskrevet som et vektorfelt. Den kan konstrueres ved hjælp af mange vektorer af magnetisk induktion B, som hver især er rettet mod kompasnålens nordpol og har en længde afhængig af den magnetiske kraft;
- En alternativ måde at repræsentere dette på er at bruge feltlinjer. Disse linjer skærer aldrig hinanden, starter eller stopper ikke nogen steder og danner lukkede sløjfer. MP-linjer kombineres til områder med flere hyppige placering, hvor magnetfeltet er stærkest.
Vigtig! Tætheden af feltlinjerne angiver styrken af det magnetiske felt.
Selvom MF faktisk ikke kan ses, er feltlinjer lette at visualisere i virkelige verden, at placere jernspåner i MP. Hver partikel opfører sig som en lille magnet med en nord- og sydpol. Resultatet er et mønster svarende til kraftlinjer. En person er ikke i stand til at mærke virkningen af MP.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Magnetiske feltlinjer
Magnetisk feltmåling
Da dette er en vektorstørrelse, er der to parametre til måling af MF: kraft og retning. Retningen kan let måles ved hjælp af et kompas, der er forbundet til feltet. Et eksempel er et kompas placeret i Jordens magnetfelt.
Det er meget vanskeligere at måle andre egenskaber. Praktiske magnetometre dukkede først op i det 19. århundrede. De fleste af dem virker ved at bruge den kraft, som elektronen føler, når den bevæger sig langs MP.
Jpg?x15027" alt="Magnetometer" width="414" height="600">!}
Magnetometer
Meget præcis måling lave magnetiske felter er blevet praktisk mulige siden opdagelsen i 1988 af gigantisk magnetoresistens i lagdelte materialer. Denne opdagelse i fundamental fysik blev hurtigt anvendt på magnetisk harddiskteknologi til datalagring i computere, hvilket førte til en tusindfold stigning i lagerkapaciteten på få år.
I almindeligt anerkendte målesystemer måles MP i test (T) eller gauss (G). 1 T = 10.000 Gs. Gauss bruges ofte, fordi Tesla er for stort et felt.
Interessant. En lille magnet på et køleskab skaber et magnetfelt svarende til 0,001 Tesla, og Jordens magnetfelt er i gennemsnit 0,00005 Tesla.
Naturen af det magnetiske felt
Magnetisme og magnetiske felter er manifestationer af elektromagnetisk kraft. Der er to mulige måder, hvordan man organiserer energiladningen i bevægelse og følgelig magnetfeltet.
Den første er at forbinde ledningen til en strømkilde, en MF dannes omkring den.
Vigtig! Når strømmen (antallet af ladninger i bevægelse) stiger, stiger MP proportionalt. Når du bevæger dig væk fra ledningen, falder feltet afhængigt af afstanden. Dette er beskrevet af Amperes lov.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Amperes lov
Nogle materialer, der har højere magnetisk permeabilitet, er i stand til at koncentrere magnetiske felter.
Da magnetfeltet er en vektor, er det nødvendigt at bestemme dets retning. For almindelig strøm, der løber gennem en lige ledning, kan retningen findes ved hjælp af højrehåndsreglen.
For at bruge reglen skal du forestille dig, at ledningen er viklet rundt højre hånd, og tommelfingeren angiver strømmens retning. Så vil de fire resterende fingre vise retningen af den magnetiske induktionsvektor rundt om lederen.
Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Højrehåndsreglen
Den anden måde at skabe et magnetfelt på er at bruge det faktum, at der i nogle stoffer opstår elektroner, som har deres eget magnetiske moment. Sådan fungerer permanente magneter:
- Selvom atomer ofte har mange elektroner, binder de for det meste, så parrets samlede magnetfelt udligner. To elektroner parret på denne måde siges at have modsat spin. For at magnetisere noget skal du derfor have atomer, der har en eller flere elektroner med samme spin. For eksempel har jern fire sådanne elektroner og er velegnet til fremstilling af magneter;
- De milliarder af elektroner, der findes i atomer, kan være tilfældigt orienteret, og der vil ikke være nogen samlet MF, uanset hvor mange uparrede elektroner materialet har. Det skal være stabilt ved lave temperaturer for at give en samlet foretrukken orientering af elektroner. Høj magnetisk permeabilitet forårsager magnetisering af sådanne stoffer under visse forhold uden for påvirkning af magnetiske felter. Disse er ferromagnetiske;
- Andre materialer kan udvise magnetiske egenskaber i nærvær af et eksternt magnetfelt. Det ydre felt tjener til at justere alle elektronspin, som forsvinder efter at MF er fjernet. Disse stoffer er paramagnetiske. Metallet i en køleskabsdør er et eksempel på et paramagnetisk materiale.
Jordens magnetfelt
Jorden kan repræsenteres i form af kondensatorplader, hvis ladning har det modsatte fortegn: "minus" på jordens overflade og "plus" i ionosfæren. Mellem dem er der atmosfærisk luft som en isolerende afstandsholder. Den gigantiske kondensator opretholder en konstant ladning på grund af påvirkningen af jordens MF. Ved hjælp af denne viden kan du lave et skema til at opnå elektrisk energi fra Jordens magnetfelt. Sandt nok vil resultatet være lave spændingsværdier.
Skal tage:
- jordforbindelse enhed;
- tråden;
- Tesla-transformer, der er i stand til at generere højfrekvente svingninger og skabe en koronaudladning, der ioniserer luften.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">
Tesla Coil
Tesla-spolen vil fungere som en elektronudsender. Hele konstruktionen er forbundet, og for at sikre en tilstrækkelig potentialforskel skal transformatoren hæves til en betydelig højde. Der vil således blive skabt et elektrisk kredsløb, hvorigennem en lille strøm vil løbe. Få et stort antal af elektricitet er ikke mulig ved brug af denne enhed.
Elektricitet og magnetisme dominerer mange af verdenerne omkring os, fra de mest fundamentale processer i naturen til banebrydende elektroniske enheder.
Video
