Le champ magnétique est le même. Un champ magnétique

Nous nous souvenons encore du champ magnétique de l'école, c'est juste ce que c'est, "apparaît" dans les mémoires de tout le monde. Rafraîchissons ce que nous avons vécu, et peut-être vous dirons-nous quelque chose de nouveau, d'utile et d'intéressant.

Détermination du champ magnétique

Un champ magnétique est un champ de force qui agit sur des charges électriques en mouvement (particules). En raison de ce champ de force, les objets sont attirés les uns vers les autres. Il existe deux types de champs magnétiques :

1. Gravitationnel - est formé exclusivement près des particules élémentaires et viruetsya dans sa force basée sur les caractéristiques et la structure de ces particules.
2. Dynamique, produite dans des objets avec des charges électriques en mouvement (émetteurs de courant, substances magnétisées).

Pour la première fois, la désignation du champ magnétique a été introduite par M. Faraday en 1845, bien que sa signification soit un peu erronée, car on croyait qu'à la fois électrique et effet magnétique et l'interaction s'effectue à partir du même champ matériel. Plus tard en 1873, D. Maxwell "présenta" la théorie quantique, dans laquelle ces concepts commençaient à être séparés, et le champ de force précédemment dérivé était appelé champ électromagnétique.

Comment apparaît un champ magnétique ?

Les champs magnétiques de divers objets ne sont pas perçus par l'œil humain et seuls des capteurs spéciaux peuvent le réparer. La source de l'apparition d'un champ de force magnétique à l'échelle microscopique est le mouvement de microparticules magnétisées (chargées), qui sont :

• les ions ;
• électrons ;
• protons.

Leur mouvement se produit en raison du moment magnétique de spin, qui est présent dans chaque microparticule.

Champ magnétique, où le trouver ?

Aussi étrange que cela puisse paraître, presque tous les objets qui nous entourent ont leur propre champ magnétique. Bien que dans le concept de beaucoup, seul un caillou appelé aimant possède un champ magnétique qui attire les objets en fer vers lui. En fait, la force d'attraction est dans tous les objets, elle ne se manifeste que dans une valence inférieure.

Il convient également de préciser que le champ de force, dit magnétique, n'apparaît que sous la condition que des charges électriques ou des corps soient en mouvement.

Les charges immobiles ont un champ de force électrique (il peut également être présent dans les charges mobiles). Il s'avère que les sources champ magnétique sommes:

• aimants permanents;
• frais de téléphonie mobile.

Un champ magnétique

Peinture lignes de champ magnétique généré par un aimant permanent en forme de tige. limaille de fer sur une feuille de papier.

Voir également: Champ électromagnétique

Voir également: Magnétisme

Un champ magnétique- Puissance champ agir en mouvement charges électriques et sur les corps avec moment magnétique, quel que soit leur état mouvements ; composant magnétique Champ électromagnétique .

Le champ magnétique peut être créé courant de particules chargées et/ou moments magnétiques électrons dans atomes(et les moments magnétiques des autres particules, quoique dans une bien moindre mesure) aimants permanents).

De plus, il apparaît en présence d'un champ électrique.

De base caractéristique de puissance le champ magnétique est vecteur d'induction magnétique (vecteur d'induction de champ magnétique) . D'un point de vue mathématique - champ vectoriel, définissant et concrétisant le concept physique de champ magnétique. Souvent, le vecteur d'induction magnétique est appelé simplement un champ magnétique par souci de brièveté (bien que ce ne soit probablement pas l'utilisation la plus stricte du terme).

Une autre caractéristique fondamentale du champ magnétique (induction magnétique alternative et étroitement liée à celle-ci, pratiquement égale à celle-ci en valeur physique) est potentiel vecteur .

Le champ magnétique peut être appelé un type particulier de matière , à travers lequel une interaction est réalisée entre des particules chargées en mouvement ou des corps qui ont moment magnétique.

Les champs magnétiques sont nécessaires (dans le contexte ) est une conséquence de l'existence de champs électriques.

Ensemble, magnétiques et électrique formulaire de champs Champ électromagnétique, dont les manifestations sont notamment lumière et tous les autres ondes électromagnétiques.

Électricité(I), traversant le conducteur, crée un champ magnétique (B) autour du conducteur.

Du point de vue de la théorie quantique des champs, l'interaction magnétique est comme cas particulier interaction électromagnétique porté par le fondamental sans masse boson - photon(une particule qui peut être représentée comme une excitation quantique d'un champ électromagnétique), souvent (par exemple, dans tous les cas de champs statiques) - virtuelle.

1 Sources de champ magnétique

2 Calcul

3 Manifestation du champ magnétique

• 3.1 Interaction de deux aimants

  3.2 Le phénomène d'induction électromagnétique

4 Représentation mathématique

• 4.1 Unités de mesure

5 Énergie du champ magnétique

6 Propriétés magnétiques des substances

7 Toki Fuko

8 L'histoire du développement des idées sur le champ magnétique

9 Voir aussi

Sources de champ magnétique

Le champ magnétique est créé (généré) courant de particules chargées, ou variable dans le temps champ électrique, ou propre moments magnétiques particules (ces dernières, dans un souci d'uniformité de l'image, peuvent être formellement réduites à des courants électriques).

calcul

Dans des cas simples, le champ magnétique d'un conducteur porteur de courant (y compris le cas d'un courant réparti arbitrairement sur le volume ou l'espace) peut être trouvé à partir de Loi Biot-Savart-Laplace ou théorèmes de circulation(elle est loi d'Ampère). En principe, cette méthode est limitée au cas (approximation) magnétostatique- c'est-à-dire le cas de champs magnétiques et électriques constants (si nous parlons d'application stricte) ou plutôt lentement changeants (si nous parlons d'application approximative).

Dans des situations plus complexes, on cherche une solution Les équations de Maxwell.

Manifestation d'un champ magnétique

Le champ magnétique se manifeste par l'effet sur les moments magnétiques des particules et des corps, sur les particules chargées en mouvement (ou conducteurs porteurs de courant). La force agissant sur une particule chargée électriquement se déplaçant dans un champ magnétique est appelée Force de Lorentz, qui est toujours dirigée perpendiculairement aux vecteurs v et B . C'est proportionnel charge particules q, la composante de vitesse v, perpendiculaire à la direction du vecteur champ magnétique B, et l'amplitude de l'induction du champ magnétique B. À Système international d'unités(SI) Force de Lorentz s'exprime ainsi :

en unités SGH:

où les crochets indiquent produit vectoriel.

De plus (en raison de l'action de la force de Lorentz sur les particules chargées se déplaçant le long du conducteur), le champ magnétique agit sur conducteur Avec courant. La force agissant sur un conducteur sous tension est appelée par la puissance d'Ampère. Cette force est la somme des forces agissant sur les charges individuelles se déplaçant à l'intérieur du conducteur.

Interaction de deux aimants

L'une des manifestations les plus courantes d'un champ magnétique dans la vie quotidienne est l'interaction de deux aimants: Les pôles semblables se repoussent, les pôles opposés s'attirent. Il semble tentant de décrire l'interaction entre aimants comme une interaction entre deux monopoles, et d'un point de vue formel, cette idée est tout à fait réalisable et souvent très commode, et donc pratiquement utile (dans les calculs) ; mais analyse détaillée montre qu'il ne s'agit en fait pas d'une description tout à fait correcte du phénomène (la question la plus évidente qui n'est pas expliquée dans le cadre d'un tel modèle est la question de savoir pourquoi les monopôles ne peuvent jamais être séparés, c'est-à-dire pourquoi l'expérience montre que aucun corps isolé n'est en réalité en réalité dépourvu de charge magnétique ; de plus, la faiblesse du modèle est qu'il n'est pas applicable à un champ magnétique créé par un courant macroscopique, ce qui signifie que, s'il n'est pas considéré comme une technique purement formelle, cela ne conduit qu'à une complication de la théorie dans un sens fondamental).

Il serait plus correct de dire que dipôle magnétique, placé dans un champ non homogène, agit une force qui tend à le faire tourner de sorte que le moment magnétique du dipôle est co-dirigé avec le champ magnétique. Mais aucun aimant ne subit une force (totale) d'un champ magnétique uniforme. Force agissant sur dipôle magnétique avec moment magnétique m exprimée par la formule :

La force agissant sur un aimant (n'étant pas un dipôle ponctuel) à partir d'un champ magnétique inhomogène peut être déterminée en additionnant toutes les forces (définies par cette formule) agissant sur les dipôles élémentaires qui composent l'aimant.

Cependant, une approche est possible qui réduit l'interaction des aimants à la force Ampère, et la formule elle-même ci-dessus pour la force agissant sur un dipôle magnétique peut également être obtenue sur la base de la force Ampère.

Le phénomène d'induction électromagnétique

Article principal : Induction électromagnétique

Si un couler du vecteur d'induction magnétique à travers une boucle fermée change dans le temps, dans cette boucle il y a CEM induction électromagnétique, généré (dans le cas d'un circuit fixe) par un champ électrique vortex résultant d'une variation du champ magnétique dans le temps (dans le cas d'un champ magnétique qui ne change pas dans le temps et d'une variation du flux due au mouvement du circuit conducteur, une telle FEM apparaît sous l'action de la force de Lorentz).

Représentation mathématique

Le champ magnétique dans la description macroscopique est représenté par deux champs vectoriels, notée H et B.

H appelé intensité du champ magnétique; B appelé induction magnétique. Terme un champ magnétique s'applique à ces deux champs de vecteurs (bien qu'historiquement référés principalement à H).

Induction magnétique B est le principal caractéristique du champ magnétique, puisque, d'une part, il détermine la force agissant sur les charges, et d'autre part, les vecteurs B et E sont en fait des composants d'un seul tenseur Champ électromagnétique . De même, les quantités sont combinées en un seul tenseur H et induction électrique ré. À son tour, la division du champ électromagnétique en électrique et magnétique est entièrement conditionnelle et dépend du choix du système de référence, donc le vecteur B et E doivent être considérés conjointement.

Or, dans le vide (en l'absence d'aimants), et donc au niveau microscopique fondamental, H et B correspondance (dans le système SI jusqu'à un facteur constant conditionnel, et dans SGH- complètement), ce qui permet en principe aux auteurs, surtout ceux qui n'utilisent pas le SI, de choisir pour la description fondamentale du champ magnétique H ou B arbitrairement, qu'ils utilisent souvent (d'ailleurs, suivant la tradition en la matière). Les auteurs qui utilisent le système SI privilégient systématiquement à cet égard le vecteur B, ne serait-ce que parce que c'est par lui que s'exprime directement la force de Lorentz.

Unités

Évaluer B en unités SI mesuré en teslacher(désignation russe : Tl ; international : T), dans le système SGH- dans gauss(Désignation russe : Гс ; international : G). La relation entre eux est exprimée par les rapports : 1 Gs = 1·10 -4 T et 1 Tl = 1·10 4 Gs.

champ vectoriel H mesuré en ampères sur le mètre(A/m) dans le système SI et en oersteds(désignation russe : Э ; international : Oe) dans SGH. Le lien entre eux s'exprime par la relation : 1 oersted = 1000/(4π) A/m ≈ 79,5774715 A/m.

Énergie du champ magnétique

L'augmentation de la densité d'énergie du champ magnétique est :

H - intensité du champ magnétique,

B - induction magnétique

Dans l'approximation du tenseur linéaire perméabilité magnétique il y a tenseur(on le note ) et la multiplication d'un vecteur par celui-ci est une multiplication tensorielle (matrice) :

ou en composants .

La densité d'énergie dans cette approximation est égale à :

Composants tenseurs perméabilité magnétique,

Un tenseur représenté par une matrice, inverse la matrice du tenseur de perméabilité magnétique,

-constante magnétique

Lors du choix des axes de coordonnées coïncidant avec les axes principaux du tenseur de perméabilité magnétique, les formules dans les composants sont simplifiées :

Les composantes diagonales du tenseur de perméabilité magnétique dans ses propres axes (les autres composantes dans ces coordonnées spéciales - et seulement en elles ! - sont égales à zéro).

Dans un aimant linéaire isotrope :

Relatif perméabilité magnétique

Sous vide et :

L'énergie du champ magnétique dans l'inducteur peut être trouvée par la formule :

F - Flux magnétique,

L- inductance bobine ou bobine avec courant.

Propriétés magnétiques des substances

D'un point de vue fondamental, comme mentionné ci-dessus, un champ magnétique peut être créé (et donc - dans le cadre de ce paragraphe - et affaibli ou renforcé) par un champ électrique alternatif, des courants électriques sous forme de flux de particules chargées ou moments magnétiques des particules.

Les structures et propriétés microscopiques spécifiques de diverses substances (ainsi que leurs mélanges, alliages, états d'agrégation, modifications cristallines, etc.) conduisent au fait qu'au niveau macroscopique, elles peuvent se comporter très différemment sous l'action d'un champ magnétique externe ( notamment en l'affaiblissant ou en l'amplifiant à des degrés divers).

À cet égard, les substances (et les milieux en général) en relation avec leurs propriétés magnétiques sont réparties dans les groupes principaux suivants :

Antiferromagnétiques- les substances dans lesquelles il est établi antiferromagnétique ordre moments magnétiques atomes ou des ions: les moments magnétiques des substances sont dirigés de manière opposée et sont de force égale.

Diamants- les substances qui sont magnétisées contre la direction d'un champ magnétique externe.

Para-aimants- les substances qui sont magnétisées dans un champ magnétique externe dans la direction du champ magnétique externe.

ferromagnétiques- les substances dans lesquelles en dessous d'un certain température critique(points de Curie) l'ordre ferromagnétique à longue portée des moments magnétiques est établi

Ferrimaimants- matériaux dans lesquels les moments magnétiques de la substance sont dirigés de manière opposée et n'ont pas la même force.

Les groupes de substances ci-dessus comprennent principalement des solides ordinaires ou (pour certains) substances liquides, ainsi que des gaz. Interaction significativement différente avec un champ magnétique supraconducteurs et plasma.

Toki Foucault

Article principal : Toki Foucault

Courants de Foucault (courants de Foucault) - fermé courants électriques en massif conducteur résultant d'une modification de la pénétration Flux magnétique. Elles sont courants induits, formé dans un corps conducteur soit en raison d'un changement dans le temps du champ magnétique dans lequel il se trouve, soit en raison du mouvement du corps dans un champ magnétique, entraînant une modification du flux magnétique à travers le corps ou n'importe quelle partie de celui-ci. Selon La règle de Lenz, le champ magnétique des courants de Foucault est dirigé de manière à contrecarrer la variation du flux magnétique qui induit ces courants .

L'histoire du développement des idées sur le champ magnétique

L'un des premiers dessins du champ magnétique ( René Descartes, 1644)

Bien que les aimants et le magnétisme soient connus bien plus tôt, l'étude du champ magnétique a commencé en 1269, lorsqu'un scientifique français Pierre Peregrin(Chevalier Pierre de Méricourt) marqua le champ magnétique à la surface d'un aimant sphérique à l'aide d'aiguilles en acier et détermina que les lignes de champ magnétique résultantes se croisaient en deux points, qu'il appela " poteaux» par analogie avec les pôles de la Terre. Près de trois siècles plus tard, Guillaume Gilbert Colchester a utilisé le travail de Peter Peregrinus et a pour la première fois déclaré définitivement que la Terre elle-même est un aimant. Publié en 1600, l'ouvrage de Gilbert « De Magné » , a jeté les bases du magnétisme en tant que science.

En 1750 Jean Michel a déclaré que les pôles magnétiques s'attirent et se repoussent selon la loi du carré inverse. Charles Augustin de Coulomb testa expérimentalement cette affirmation en 1785 et déclara explicitement que le nord et pôle Sud ne peut être séparé. Sur la base de cette puissance qui existe entre les pôles, Siméon Denis Poisson, (1781-1840) a créé le premier modèle réussi du champ magnétique, qu'il a présenté en 1824. Dans ce modèle, le champ magnétique H est produit par des pôles magnétiques et le magnétisme est dû à plusieurs paires (nord/sud) de pôles magnétiques (dipôles).

Trois découvertes consécutives ont remis en question cette "base du magnétisme". D'abord, en 1819 Hans Christian Oersted découvert que électricité crée un champ magnétique autour de lui. Puis, en 1820, André-Marie Ampère ont montré que des fils parallèles transportant du courant dans le même sens s'attirent. Pour terminer, Jean Baptiste Biot et Félix Savard en 1820, ils ont découvert une loi appelée Loi Biot-Savart-Laplace, qui a correctement prédit le champ magnétique autour de tout fil sous tension.

En développant ces expériences, Ampère a publié son propre modèle réussi de magnétisme en 1825. Il y montre l'équivalence du courant électrique dans les aimants et, au lieu des dipôles de charges magnétiques dans le modèle de Poisson, il propose l'idée que le magnétisme est associé à des boucles de courant circulant constamment. Cette idée expliquait pourquoi la charge magnétique ne pouvait pas être isolée. De plus, Ampère a apporté loi qui porte son nom, qui, comme la loi de Biot-Savart-Laplace, décrivait correctement le champ magnétique créé par courant continu, et a également introduit théorème de circulation du champ magnétique. Toujours dans cet ouvrage, Ampère a introduit le terme " électrodynamique décrire la relation entre l'électricité et le magnétisme.

En 1831 Michael Faraday ouvert induction électromagnétique lorsqu'il a découvert qu'un champ magnétique alternatif génère de l'électricité. Il a créé une définition de ce phénomène, connue sous le nom de Loi de Faraday sur l'induction électromagnétique. Plus tard Franz Ernst Neumann prouvé que pour un conducteur en mouvement dans un champ magnétique, l'induction est une conséquence de la loi d'Ampère. En même temps, il a présenté potentiel vecteur du champ électromagnétique, qui s'est avéré plus tard équivalent au mécanisme de base proposé par Faraday.

En 1850 Seigneur Kelvin, alors connu sous le nom de William Thomson, la différence entre deux champs magnétiques était désignée comme les champs H et B. Le premier était applicable au modèle de Poisson et le second au modèle d'induction d'Ampère. De plus, il a déduit H et B connectés les uns aux autres.

Entre 1861 et 1865 James Greffier Maxwell développé et publié Les équations de Maxwell qui a expliqué et combiné l'électricité et le magnétisme dans physique classique. La première compilation de ces équations a été publiée dans un article en 1861 intitulé « Sur les lignes de force physiques » . Ces équations se sont avérées valides, bien qu'incomplètes. Maxwell a complété ses équations dans son travail ultérieur de 1865 « Théorie dynamique du champ électromagnétique » et déterminé que la lumière est une onde électromagnétique. Henri Hertz expérimentalement confirmé ce fait en 1887.

Bien que la force du champ magnétique d'une charge électrique en mouvement impliquée dans la loi d'Ampère n'ait pas été explicitement énoncée, en 1892 Hendrik Lorenz dérivé des équations de Maxwell. Dans le même temps, la théorie classique de l'électrodynamique était pratiquement achevée.

Le XXe siècle a élargi les vues sur l'électrodynamique, grâce à l'émergence de la théorie de la relativité et mécanique quantique. Albert Einstein dans son article de 1905, où sa théorie de la relativité est étayée, montre que les champs électriques et magnétiques font partie du même phénomène, considéré dans des référentiels différents. (Cm. Aimant mobile et problème de conducteur - expérience de pensée, qui a finalement aidé Einstein à développer relativité restreinte). Pour terminer, mécanique quantique a été combiné avec l'électrodynamique pour former électrodynamique quantique(CQFD).

Éléments du champ magnétique terrestre
		Une caractéristique du champ magnétique terrestre, comme tout champ magnétique, est sa tension F ou ses composants. Pour décomposer le vecteur F les composants sont généralement pris comme un système de coordonnées rectangulaires, dans lequel l'axe x est orienté dans la direction du méridien géographique, y - dans la direction du parallèle, tandis que la direction de l'axe x est considérée comme positive à le nord et l'axe y à l'est. L'axe z dans ce cas sera dirigé de haut en bas vers le centre de la Terre.
	Plaçons l'origine des coordonnées au point où a lieu l'observation de l'intensité du champ magnétique terrestre. La projection de ce vecteur sur l'axe des abscisses est appelée composante nord, projection sur l'axe des ordonnées - composante orientale et la projection sur l'axe z - composante verticale, et ils sont notés par Hx, Hy, Hz respectivement. projection F sur un plan horizontal s'appelle composante horizontale H. Le plan vertical dans lequel se trouve le vecteur F, est appelé le plan du méridien magnétique, et l'angle entre les méridiens géographique et magnétique - déclinaison magnétique, qui est noté par ré. Enfin, l'angle entre le plan horizontal et la direction du vecteur F est appelé inclinaison magnétique je. Il est facile de voir qu'avec une telle disposition des axes de coordonnées, comme indiqué sur la figure, positif la déclinaison sera vers l'est, c'est-à-dire lorsque le vecteur H dévié du nord à l'est, et négatif- occidental. Ambiance je positivement quand le vecteur F pointant vers le bas depuis la surface de la terre, ce qui est le cas dans l'hémisphère nord, et négatif, lorsque F vers le haut, c'est-à-dire dans l'hémisphère sud. F ou H- désignations internationales du vecteur complet du champ magnétique terrestre et de la magnitude du champ ancien, respectivement. Parfois, la force du champ magnétique terrestre est désignée par J, mais le module du vecteur complet est également noté. déclinaison ré, inclinaison je, composante horizontale H, composante verticale hertz, nord hx et orientale Hy les composants sont appelés éléments du magnétisme terrestre , qui peuvent être considérées comme les coordonnées de la fin du vecteur F dans divers systèmes coordonnées. Par exemple, Hx, Hy, Hz- rien de plus que les coordonnées de la fin du vecteur F dans système de coordonnées rectangulaires; Hz, H et ré- coordonnées dans système cylindrique et F, D et je- coordonnées dans système sphérique coordonnées. Dans chacun de ces trois systèmes, les coordonnées sont indépendantes les unes des autres. Quantités Hx, Hy, Hz et H dans certains cas appelé composants de puissance le champ magnétique terrestre, et ré et je - coin. Comme le montrent les observations, aucun des éléments du magnétisme terrestre ne reste constant dans le temps, mais change continuellement sa valeur d'heure en heure et d'année en année. De tels changements sont appelés variations des éléments du magnétisme terrestre . Si l'on observe ces variations pendant une courte période de temps (de l'ordre d'une journée), on peut remarquer qu'elles sont de nature périodique, mais leurs périodes, amplitudes et phases sont extrêmement diverses. Si les observations sont effectuées pendant une longue période (plusieurs années) avec la détermination annuelle de la valeur annuelle moyenne des éléments, il est alors facile d'établir que les valeurs annuelles moyennes changent également, mais la nature du changement est déjà monotones, et leur périodicité n'est détectée qu'avec une très longue durée d'observations (de l'ordre de plusieurs dizaines et centaines d'années) . Les variations lentes des éléments du magnétisme terrestre sont appelées variations séculaires , leur valeur est généralement de plusieurs dizaines d'écailles par an. Variations d'âge les éléments sont liés à des sources situées à l'intérieur le globe, et sont causés par les mêmes raisons que le champ magnétique terrestre. La variation des valeurs annuelles moyennes d'un élément au cours de l'année est appelée cours du siècle . Variations fugaces de nature périodique, d'amplitude très différente, ont leur source dans les courants électriques des hautes couches de l'atmosphère. Données sur les variations rapides du champ magnétique terrestre sous la forme valeurs horaires et minutes des éléments du magnétisme terrestre présenté sur le site Centre mondial de données pour la physique solaire-terrestre.

Projection Gauss-Kruger

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(redirigé depuis " Système de coordonnées Gauss-Kruger»)

Projection Gauss-Kruger- cylindrique transversal équiangle projection cartographique développé par des scientifiques allemands Carl Gauss et Louis Kruger. L'utilisation de cette projection permet de représenter des zones assez importantes de la surface de la terre avec pratiquement aucune distorsion significative et, ce qui est très important, de construire un système de Coordonnées rectangulaires. Ce système est le plus simple et le plus pratique pour les travaux d'ingénierie et topographiques et géodésiques. .

Un champ magnétique c'est le cas qui se pose autour des sources de courant électrique, ainsi qu'autour des aimants permanents. Dans l'espace, le champ magnétique se présente sous la forme d'une combinaison de forces pouvant affecter les corps magnétisés. Cette action s'explique par la présence de décharges motrices au niveau moléculaire.

Le champ magnétique ne se forme qu'autour de charges électriques en mouvement. C'est pourquoi le magnétique champ électrique font partie intégrante et forment ensemble Champ électromagnétique. Les composants du champ magnétique sont interconnectés et agissent les uns sur les autres, modifiant leurs propriétés.

Propriétés du champ magnétique :
1. Le champ magnétique apparaît sous l'influence de charges motrices de courant électrique.
2. En chacun de ses points, le champ magnétique est caractérisé par un vecteur de grandeur physique appelé induction magnétique, qui est la force caractéristique du champ magnétique.
3. Le champ magnétique ne peut affecter que les aimants, les conducteurs conducteurs et les charges mobiles.
4. Le champ magnétique peut être de type constant et variable
5. Le champ magnétique est seulement mesuré dispositifs spéciaux et ne peut pas être perçu par les sens humains.
6. Le champ magnétique est électrodynamique, car il n'est généré que lors du mouvement des particules chargées et n'affecte que les charges en mouvement.
7. Les particules chargées se déplacent le long d'une trajectoire perpendiculaire.

La taille du champ magnétique dépend de la vitesse de variation du champ magnétique. En conséquence, il existe deux types de champ magnétique : champ magnétique dynamique et champ magnétique gravitationnel. Champ magnétique gravitationnel n'apparaît qu'à proximité des particules élémentaires et se forme en fonction des caractéristiques structurelles de ces particules.

Moment magnétique se produit lorsqu'un champ magnétique agit sur un cadre conducteur. En d'autres termes, le moment magnétique est un vecteur situé sur la ligne perpendiculaire au cadre.

Le champ magnétique peut être représenté graphiquementà l'aide de lignes de force magnétiques. Ces lignes sont tracées dans une direction telle que la direction des forces de champ coïncide avec la direction de la ligne de champ elle-même. Magnétique lignes de force sont continues et fermées à la fois.

La direction du champ magnétique est déterminée à l'aide d'une aiguille aimantée. Les lignes de force déterminent également la polarité de l'aimant, l'extrémité à la sortie des lignes de force est le pôle nord, et l'extrémité à l'entrée de ces lignes est le pôle sud.

Il est très pratique d'évaluer visuellement le champ magnétique à l'aide de limaille de fer ordinaire et d'un morceau de papier.
Si nous plaçons une feuille de papier sur un aimant permanent et saupoudrons de la sciure de bois dessus, les particules de fer s'aligneront en fonction des lignes de champ magnétique.

La direction des lignes de force pour le conducteur est commodément déterminée par le fameux règle de la vrille ou régner main droite . Si nous enroulons nos bras autour du chef d'orchestre afin que pouce regardé dans le sens du courant (du moins au plus), alors les 4 doigts restants nous indiqueront le sens des lignes de champ magnétique.

Et la direction de la force de Lorentz - la force avec laquelle le champ magnétique agit sur une particule chargée ou un conducteur avec du courant, selon règle de la main gauche.
Si nous plaçons main gauche dans un champ magnétique de sorte que 4 doigts regardent dans la direction du courant dans le conducteur, et que les lignes de force pénètrent dans la paume, alors le pouce indiquera la direction de la force de Lorentz, la force agissant sur le conducteur placé dans un champ magnétique champ.

C'est à peu près ça. Assurez-vous de poser des questions dans les commentaires.

Sujet : champ magnétique

Préparé par : Baigarashev D.M.

Vérifié par : Gabdullina A.T.

Un champ magnétique

Si deux conducteurs parallèles sont connectés à une source de courant de sorte qu'un courant électrique les traverse, alors, selon la direction du courant, les conducteurs se repoussent ou s'attirent.

L'explication de ce phénomène est possible du point de vue de l'apparition autour des conducteurs d'un type particulier de matière - un champ magnétique.

Les forces avec lesquelles les conducteurs porteurs de courant interagissent sont appelées magnétique.

Un champ magnétique- il s'agit d'un type particulier de matière, dont une caractéristique spécifique est l'action sur une charge électrique en mouvement, des conducteurs avec du courant, des corps avec un moment magnétique, avec une force dépendant du vecteur vitesse de charge, de la direction de l'intensité du courant dans le conducteur et sur la direction du moment magnétique du corps.

L'histoire du magnétisme remonte aux temps anciens, aux anciennes civilisations d'Asie Mineure. C'est sur le territoire de l'Asie Mineure, en Magnésie, qu'ils trouvèrent rock, dont les échantillons sont attirés les uns vers les autres. Selon le nom de la zone, ces échantillons ont commencé à être appelés "aimants". Tout aimant en forme de tige ou de fer à cheval a deux extrémités, appelées pôles ; c'est à cet endroit que ses propriétés magnétiques sont les plus prononcées. Si vous suspendez un aimant à une ficelle, un pôle pointera toujours vers le nord. La boussole est basée sur ce principe. Le pôle nord d'un aimant suspendu est appelé pôle nord de l'aimant (N). Le pôle opposé est appelé pôle sud (S).

Les pôles magnétiques interagissent les uns avec les autres : les pôles semblables se repoussent et les pôles différents s'attirent. De même, le concept d'un champ électrique entourant une charge électrique introduit le concept d'un champ magnétique autour d'un aimant.

En 1820, Oersted (1777-1851) a découvert qu'une aiguille magnétique située à côté d'un conducteur électrique dévie lorsque le courant traverse le conducteur, c'est-à-dire qu'un champ magnétique est créé autour du conducteur porteur de courant. Si nous prenons un cadre avec du courant, le champ magnétique externe interagit avec le champ magnétique du cadre et a un effet d'orientation sur celui-ci, c'est-à-dire qu'il existe une position du cadre à laquelle le champ magnétique externe a un effet de rotation maximal sur il, et il y a une position où la force de couple est nulle.

Le champ magnétique en tout point peut être caractérisé par le vecteur B, qui est appelé vecteur d'induction magnétique ou induction magnétiqueà ce point.

L'induction magnétique B est une grandeur physique vectorielle, qui est une force caractéristique du champ magnétique en un point. Il est égal au rapport du moment mécanique maximal des forces agissant sur une boucle avec un courant placé dans un champ uniforme au produit de l'intensité du courant dans la boucle et de son aire :

La direction du vecteur d'induction magnétique B est prise comme étant la direction de la normale positive au bâti, qui est liée au courant dans le bâti par la règle de la vis droite, avec un moment mécanique égal à zéro.

De la même manière que les lignes d'intensité de champ électrique sont représentées, les lignes d'induction de champ magnétique sont représentées. La ligne d'induction du champ magnétique est une ligne imaginaire dont la tangente coïncide avec la direction B au point.

Les directions du champ magnétique en un point donné peuvent également être définies comme la direction qui indique

le pôle nord de l'aiguille de la boussole placée en ce point. On pense que les lignes d'induction du champ magnétique sont dirigées du pôle nord vers le sud.

La direction des lignes d'induction magnétique du champ magnétique créé par un courant électrique qui traverse un conducteur droit est déterminée par la règle d'une vrille ou d'une vis droite. Le sens de rotation de la tête de vis est pris comme le sens des lignes d'induction magnétique, ce qui assurerait son mouvement de translation dans le sens du courant électrique (Fig. 59).

où n 01 = 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - constante magnétique, R - distance, I - intensité du courant dans le conducteur.

Contrairement aux lignes de champ électrostatique, qui commencent par une charge positive et se terminent par une charge négative, les lignes de champ magnétique sont toujours fermées. Aucune charge magnétique similaire à une charge électrique n'a été trouvée.

Un tesla (1 T) est pris comme unité d'induction - l'induction d'un tel champ magnétique uniforme dans lequel un couple maximal de 1 N m agit sur un cadre d'une surface de 1 m 2, à travers lequel un courant de 1 A circule.

L'induction d'un champ magnétique peut également être déterminée par la force agissant sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique.

Un conducteur avec courant placé dans un champ magnétique est soumis à la force Ampère dont la valeur est déterminée par l'expression suivante :

où I est l'intensité du courant dans le conducteur, l- la longueur du conducteur, B est le module du vecteur d'induction magnétique, et est l'angle entre le vecteur et la direction du courant.

Le sens de la force Ampère peut être déterminé par la règle de la main gauche : la paume de la main gauche est positionnée de manière à ce que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la paume, quatre doigts sont placés dans le sens du courant dans le conducteur, puis le pouce plié indique la direction de la force Ampère.

En considérant que I = q 0 nSv et en remplaçant cette expression dans (3.21), on obtient F = q 0 nSh/B sin un. Le nombre de particules (N) dans un volume donné du conducteur est N = nSl, alors F = q 0 NvB sin un.

Déterminons la force agissant du côté du champ magnétique sur une particule chargée séparée se déplaçant dans un champ magnétique :

Cette force s'appelle la force de Lorentz (1853-1928). La direction de la force de Lorentz peut être déterminée par la règle de la main gauche : la paume de la main gauche est positionnée de manière à ce que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la paume, quatre doigts indiquent le sens de déplacement de la charge positive, le pouce montrera la direction de la force de Lorentz.

La force de l'interaction entre les deux conducteurs parallèles, parcourue par les courants I 1 et I 2 est égale à :

où l- la partie d'un conducteur qui se trouve dans un champ magnétique. Si les courants sont dans le même sens, alors les conducteurs sont attirés (Fig. 60), s'ils sont dans le sens opposé, ils sont repoussés. Les forces agissant sur chaque conducteur sont égales en grandeur, opposées en direction. La formule (3.22) est la principale pour déterminer l'unité d'intensité du courant 1 ampère (1 A).

Les propriétés magnétiques d'une substance sont caractérisées par une grandeur physique scalaire - la perméabilité magnétique, montrant combien de fois l'induction B d'un champ magnétique dans une substance qui remplit complètement le champ diffère en valeur absolue de l'induction B 0 d'un champ magnétique dans vide:

Selon leurs propriétés magnétiques, toutes les substances sont divisées en diamagnétique, paramagnétique et ferromagnétique.

Considérez la nature des propriétés magnétiques des substances.

Les électrons dans la coquille des atomes de matière se déplacent sur des orbites différentes. Pour simplifier, nous considérons ces orbites comme étant circulaires, et chaque électron tournant autour du noyau atomique peut être considéré comme un courant électrique circulaire. Chaque électron, comme un courant circulaire, crée un champ magnétique, que nous appellerons orbital. De plus, un électron dans un atome possède son propre champ magnétique, appelé champ de spin.

Si, lorsqu'il est introduit dans un champ magnétique externe d'induction B 0, l'induction B est créée à l'intérieur de la substance< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

À diamagnétique Dans les matériaux en l'absence de champ magnétique externe, les champs magnétiques des électrons sont compensés, et lorsqu'ils sont introduits dans un champ magnétique, l'induction du champ magnétique d'un atome devient dirigée contre le champ externe. Le diamagnet est poussé hors du champ magnétique externe.

À paramagnétique matériaux, l'induction magnétique des électrons dans les atomes n'est pas entièrement compensée et l'atome dans son ensemble se révèle être comme un petit aimant permanent. Habituellement, dans la matière, tous ces petits aimants sont orientés arbitrairement et l'induction magnétique totale de tous leurs champs est égale à zéro. Si vous placez un paramagnétique dans un champ magnétique externe, tous les petits aimants - les atomes tourneront dans le champ magnétique externe comme des aiguilles de boussole et le champ magnétique dans la substance augmentera ( n >= 1).

ferromagnétique sont des matériaux qui sont n"1. Les soi-disant domaines, régions macroscopiques d'aimantation spontanée, sont créés dans les matériaux ferromagnétiques.

Dans différents domaines, l'induction de champs magnétiques a des directions différentes (Fig. 61) et dans un grand cristal

se compensent mutuellement. Lorsqu'un échantillon ferromagnétique est introduit dans un champ magnétique externe, les limites des domaines individuels sont décalées de sorte que le volume des domaines orientés le long du champ externe augmente.

Avec une augmentation de l'induction du champ externe B 0, l'induction magnétique de la substance aimantée augmente. Pour certaines valeurs de B 0, l'induction s'arrête une forte augmentation. Ce phénomène est appelé saturation magnétique.

Une caractéristique des matériaux ferromagnétiques est le phénomène d'hystérésis, qui consiste en la dépendance ambiguë de l'induction dans le matériau à l'induction du champ magnétique externe lorsqu'il change.

La boucle d'hystérésis magnétique est une courbe fermée (cdc`d`c), exprimant la dépendance de l'induction dans le matériau à l'amplitude de l'induction du champ externe avec une variation périodique plutôt lente de ce dernier (Fig. 62).

La boucle d'hystérésis est caractérisée par les valeurs suivantes B s , B r , B c . B s - la valeur maximale de l'induction du matériau à B 0s ; B r - induction résiduelle, égale à la valeur de l'induction dans le matériau lorsque l'induction du champ magnétique externe diminue de B 0s à zéro ; -B c et B c - force coercitive - une valeur égale à l'induction du champ magnétique externe nécessaire pour faire passer l'induction dans le matériau de résiduelle à zéro.

Pour chaque ferromagnétique, il existe une telle température (point de Curie (J. Curie, 1859-1906), au-dessus de laquelle le ferromagnétique perd ses propriétés ferromagnétiques.

Il existe deux manières d'amener un ferromagnétique magnétisé à un état démagnétisé : a) chauffer au-dessus du point de Curie et refroidir ; b) magnétiser le matériau avec un champ magnétique alternatif d'amplitude lentement décroissante.

Les ferromagnétiques à faible induction résiduelle et force coercitive sont appelés magnétiques doux. Ils trouvent application dans des appareils où un ferromagnétique doit être fréquemment remagnétisé (noyaux de transformateurs, générateurs, etc.).

Les ferromagnétiques magnétiquement durs, qui ont une grande force coercitive, sont utilisés pour la fabrication d'aimants permanents.

Bonjour, aujourd'hui vous découvrirez qu'est-ce qu'un champ magnétique et d'où vient-il.

Chaque personne sur la planète au moins une fois, mais a gardé aimant dans la main. À partir d'aimants de réfrigérateur souvenirs ou d'aimants de travail pour collecter le pollen de fer et bien plus encore. Enfant, c'était un jouet rigolo qui collait au black metal, mais pas aux autres métaux. Quel est donc le secret de l'aimant et de son champ magnétique.

Qu'est-ce qu'un champ magnétique

À quel moment un aimant commence-t-il à s'attirer vers lui-même ? Autour de chaque aimant, il y a un champ magnétique dans lequel les objets commencent à être attirés. La taille d'un tel champ peut varier en fonction de la taille de l'aimant et de ses propres propriétés.

Terme Wikipédia :

Champ magnétique - un champ de force agissant sur les charges électriques en mouvement et sur les corps avec un moment magnétique, quel que soit l'état de leur mouvement, la composante magnétique du champ électromagnétique.

D'où vient le champ magnétique

Le champ magnétique peut être créé par le courant de particules chargées ou par les moments magnétiques des électrons dans les atomes, ainsi que par les moments magnétiques d'autres particules, bien que dans une bien moindre mesure.

Manifestation d'un champ magnétique

Le champ magnétique se manifeste par l'effet sur les moments magnétiques des particules et des corps, sur les particules chargées en mouvement ou les conducteurs avec . La force agissant sur une particule chargée électriquement se déplaçant dans un champ magnétique est appelée la force de Lorentz, qui est toujours dirigé perpendiculairement aux vecteurs v et B. Il est proportionnel à la charge de la particule q, à la composante de la vitesse v, perpendiculaire à la direction du vecteur champ magnétique B, et à l'amplitude de l'induction du champ magnétique B

Quels objets ont un champ magnétique

Souvent, nous n'y pensons pas, mais beaucoup (sinon tous) des objets qui nous entourent sont des aimants. Nous sommes habitués au fait qu'un aimant est un caillou avec une force d'attraction prononcée vers lui-même, mais en fait, presque tout a une force d'attraction, elle est juste beaucoup plus faible. Prenons au moins notre planète - nous ne nous envolons pas dans l'espace, bien que nous ne nous accrochions à la surface avec rien. Le champ de la Terre est beaucoup plus faible que le champ d'un aimant à galets, il ne nous retient donc qu'en raison de sa taille énorme - si vous avez déjà vu des gens marcher sur la Lune (qui a un diamètre quatre fois plus petit), vous aurez clairement comprendre de quoi on parle. L'attraction de la Terre repose en grande partie sur les composants métalliques.Sa croûte et son noyau - ils ont un champ magnétique puissant. Vous avez peut-être entendu dire que près de grands gisements de minerai de fer, les boussoles cessent d'indiquer la bonne direction vers le nord - c'est parce que le principe de la boussole est basé sur l'interaction des champs magnétiques et que le minerai de fer attire son aiguille.