Магнітне поле рівне. Магнітне поле
Про магнітне поле ми ще пам'ятаємо зі школи, ось щойно воно є, “спливає” у спогадах не у кожного. Давайте освіжимо те, що проходили, а можливо, розповімо щось новеньке, корисне та цікаве.
Визначення магнітного поля
Магнітним полем називають силове поле, яке впливає на електричні заряди (частки), що рухаються. Завдяки цьому силовому полю предмети притягуються одна до одної. Розрізняють два види магнітних полів:
- Гравітаційне – формується виключно поблизу елементарних частинок та вірується у своїй силі виходячи з особливостей та будови цих частинок.
- Динамічне, виробляється в предметах з електрозарядами, що рухаються (передавачі струму, намагнічені речовини).
Вперше позначення магнітного поля було запроваджено М.Фарадеем в 1845 року, щоправда його значення було трохи помилково, оскільки вважалося, як і електричне, і магнітний впливта взаємодія здійснюється виходячи з одного й того ж матеріального поля. Пізніше 1873 року, Д.Максвелл “презентував” квантову теорію, де ці поняття стали розділяти, а раніше виведене силове полі назвали електромагнітним полем.
Як утворюється магнітне поле?
Не сприймаються людським оком магнітні поля різних предметів, а зафіксувати його можуть лише спеціальні датчики. Джерелом появи магнітного силового поля в мікроскопічному масштабі є рух намагнічених (заряджених) мікрочастинок, якими виступають:
- іони;
- електрони;
- протони.
Їх рух відбувається завдяки спиновому магнітному моменту, який є у кожної мікрочастинки.
Магнітне поле, де його можна знайти?
Як би дивно це не звучало, але майже всі навколишні предмети мають власне магнітне поле. Хоча у понятті багатьох магнітне поле є лише у камінчика під назвою магніт, який притягує до себе залізні предмети. Насправді сила тяжіння є у всіх предметах, тільки проявляється вона в меншій валентності.
Також слід уточнити, що силове поле, яке називається магнітним, з'являється лише за умови, що електричні заряди або тіла рухаються.
Нерухомі заряди мають електричне силове поле (воно може бути присутнім і в зарядах, що рухаються). Виходить, що джерелами магнітного полявиступають:
- постійні магніти;
- рухомі заряди.
Магнітне поле
Картина силових ліній магнітного поля, що створюється постійним магнітом у формі стрижня. Залізна тирсана папері.
Див. також: Електромагнітне поле
Див. також: Магнетизм
Магнітне поле- силове поле, що діє на рухомі електричні зарядиі на тіла, які мають магнітним моментомнезалежно від стану їх руху ; магнітна складова електромагнітного поля .
Магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинокта/або магнітними моментами електронівв атомах(і магнітними моментами інших частинок, хоча помітно меншою мірою) ( постійні магніти).
Крім цього, воно з'являється за наявності того, що змінюється в часі електричного поля.
Основний силовою характеристикоюмагнітного поля є вектор магнітної індукції (Вектор індукції магнітного поля) . З математичної точки зору - векторне поле, Що визначає та конкретизує фізичне поняття магнітного поля. Нерідко вектор магнітної індукції називається для стислості просто магнітним полем (хоча, напевно, це не найсуворіше вживання терміна).
Ще однією фундаментальною характеристикою магнітного поля (альтернативної магнітної індукції та тісно з нею взаємопов'язаної, практично рівної їй за фізичним значенням) є векторний потенціал .
Магнітне поле можна назвати особливим видом матерії , за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими частинками, що рухаються, або тілами, що володіють магнітним моментом.
Магнітні поля є необхідним (у контексті ) Наслідком існування електричних полів.
Разом, магнітне та електричнеполя утворюють електромагнітне поле, проявами якого є, зокрема, світлота всі інші електромагнітні хвилі.
Електричний струм(I), проходячи провідником, створює магнітне поле (B) навколо провідника.
З погляду квантової теорії поля магнітна взаємодія - як окремий випадок електромагнітної взаємодіїпереноситься фундаментальним безмасовим бозоном - фотоном(часткою, яку можна подати як квантове збудження електромагнітного поля), часто (наприклад, у всіх випадках статичних полів) – віртуальним.
3.1 Взаємодія двох магнітів
3.2 Явище електромагнітної індукції
4.1 Одиниці виміру
1 Джерела магнітного поля
2 Обчислення
3 Прояв магнітного поля
4 Математичне подання
5 Енергія магнітного поля
6 Магнітні властивості речовин
7 Токи Фуко
8 Історія розвитку уявлень про магнітне поле
9 Див.
Джерела магнітного поля
Магнітне поле створюється (породжується) струмом заряджених частинок, або таким, що змінюється в часі електричним полем, або власними магнітними моментамичастинок (останні для однаковості картини можуть бути формально зведені до електричних струмів).
Обчислення
У простих випадках магнітне поле провідника зі струмом (у тому числі і для випадку струму, розподіленого довільним чином за обсягом або простором) може бути знайдено з закону Біо - Савара - Лапласаабо теореми про циркуляцію(Вона ж - закон Ампера). У принципі цей спосіб обмежується випадком (наближенням) магнітостатики- тобто випадком постійних (якщо йдеться про сувору застосовність) або досить повільно змінюються (якщо йдеться про наближене застосування) магнітних та електричних полів.
У складніших ситуаціях шукається як рішення рівнянь Максвелла.
Прояв магнітного поля
Магнітне поле проявляється у впливі на магнітні моменти частинок і тіл, на заряджені частинки, що рухаються, (або провідники зі струмом). Сила, що діє на рухому в магнітному полі електрично заряджену частинку, називається силою Лоренца, яка завжди спрямована перпендикулярно до векторів. vі B . Вона пропорційна зарядучастинки qскладової швидкості v, перпендикулярній до напрямку вектора магнітного поля B, та величині індукції магнітного поля B. У Міжнародна система одиниць(СІ) сила Лоренцавиражається так:
у системі одиниць СГС:
де квадратними дужками позначено векторний витвір.
Також (внаслідок дії сили Лоренца на заряджені частинки, що рухаються по провіднику) магнітне поле діє на провідникз струмом. Сила, що діє на провідник зі струмом називається силою Ампера. Ця сила складається з сил, що діють на окремі заряди, що рухаються всередині провідника.
Взаємодія двох магнітів
Один з найпоширеніших у звичайному житті проявів магнітного поля - взаємодія двох магнітів: однакові полюси відштовхуються, протилежні притягуються. Здається привабливим описати взаємодію між магнітами як взаємодію між двома монополями, і з формальної точки зору ця ідея цілком реалізована і часто дуже зручна, а значить практично корисна (розрахунками); однак детальний аналізпоказує, що насправді це не повністю правильний опис явища (найбільш очевидним питанням, що не отримує пояснення в рамках такої моделі, є питання про те, чому монополі ніколи не можуть бути розділені, тобто чому експеримент показує, що ніяке ізольоване тіло насправді справі не має магнітним зарядом, крім того, слабкістю моделі є те, що вона не застосовна до магнітного поля, створюваного макроскопічним струмом, а значить, якщо не розглядати її як суто формальний прийом, призводить лише до ускладнення теорії в фундаментальному значенні).
Правильніше буде сказати, що на магнітний диполь, поміщений у неоднорідне поле, діє сила, яка прагне повернути його так, щоб магнітний момент диполя був спрямований з магнітним полем. Але ніякий магніт не має дії (сумарної) сили з боку однорідного магнітного поля. Сила, що діє на магнітний дипольз магнітним моментом mвиражається за формулою :
Сила, що діє на магніт (який не є одиночним точковим диполем) з боку неоднорідного магнітного поля, може бути визначена підсумовуванням усіх сил (визначених даною формулою), що діють на елементарні диполі, що становлять магніт.
Втім, можливий підхід, що зводить взаємодію магнітів до сили Ампера, а сама формула вища для сили, що діє на магнітний диполь, також може бути отримана, виходячи з сили Ампера.
Явище електромагнітної індукції
Основна стаття: Електромагнітна індукція
Якщо потіквектора магнітної індукції через замкнутий контур змінюється у часі, у цьому контурі виникає ЕРС електромагнітної індукції, що породжується (у разі нерухомого контуру) вихровим електричним полем, що виникає внаслідок зміни магнітного поля з часом (у разі незмінного з часом магнітного поля та зміни потоку через рух контуру-провідника така ЕРС виникає за допомогою дії сили Лоренца).
Математичне подання
Магнітне поле в макроскопічному описі представлено двома різними векторними полями, що позначається як Hі B.
Hназивається напруженістю магнітного поля; Bназивається магнітною індукцією. Термін магнітне полезастосовується до обох цих векторних полів (хоча історично ставився насамперед до H).
Магнітна індукція Bє основною характеристикою магнітного поля, оскільки, по-перше, саме вона визначає діючу на заряди силу, а по-друге, вектори Bі E насправді є компонентами єдиного тензора електромагнітного поля . Аналогічно, в єдиний тензор поєднуються величини Hі електрична індукція D. У свою чергу, поділ електромагнітного поля на електричне і магнітне є умовним і залежить від вибору системи відліку, тому вектора Bі Eмають розглядатися спільно.
Втім, у вакуумі (за відсутності магнетиків), а значить і на фундаментальному мікроскопічному рівні, Hі Bзбігаються (у системі СІз точністю до умовного постійного множника, а в СГС- повністю), що дозволяє в принципі авторам, особливо тим, хто не використовує СІ, вибирати для фундаментального опису магнітного поля Hабо Bдовільно, чим вони нерідко і користуються (до того ж, дотримуючись цього традиції). Автори ж, що користуються системою СІ, систематично віддають і тут щодо цього перевагу вектору Bхоча б тому, що саме через нього прямо виражається сила Лоренца.
Одиниці виміру
Величина Bу системі одиниць СІвимірюється в теслах(російське позначення: Тл; міжнародне: T), в системі СГС- у гаусах(Російське позначення: Гс; міжнародне: G). Зв'язок між ними виражається співвідношеннями: 1 Гс = 1 · 10 -4 Тл та 1 Тл = 1 · 10 4 Гс.
Векторне поле Hвимірюється в амперахна метр(А/м) у системі СІі в ерстедах(російське позначення: Е; міжнародне: Oe) в СГС. Зв'язок між ними виражається співвідношенням: 1 ерстед = 1000/(4π) A/м ≈ 79,5774715 А/м.
Енергія магнітного поля
Збільшення щільності енергії магнітного поля дорівнює:
H - напруженість магнітного поля,
B - магнітна індукція
У лінійному тензорному наближенні магнітна проникністьє тензор(позначимо його) і множення вектора на неї є тензорне (матричне) множення:
або в компонентах .
Щільність енергії у цьому наближенні дорівнює:
Компоненти тензора магнітної проникності,
Тензор, представлений матрицею, зворотнійматриці тензора магнітної проникності,
-магнітна постійна
При виборі осей координат збігаються з головними осями тензора магнітної проникності формули в компонентах спрощуються:
Діагональні компоненти тензора магнітної проникності у його власних осях (решта компонентів у даних спеціальних координатах - і лише у них! - рівні нулю).
В ізотропному лінійному магнетиці:
Відносна магнітна проникність
У вакуумі та:
Енергію магнітного поля в котушці індуктивності можна знайти за формулою:
Ф - магнітний потік,
L - індуктивністькотушки або витка зі струмом.
Магнітні властивості речовин
З фундаментальної точки зору, як це було зазначено вище, магнітне поле може створюватися (а значить - у контексті цього параграфа - і послаблюватися або посилюватися) змінним електричним полем, електричними струмами у вигляді потоків заряджених частинок або магнітними моментами частинок.
Конкретні мікроскопічні структури та властивості різних речовин (а також їх сумішей, сплавів, агрегатних станів, кристалічних модифікацій тощо) призводять до того, що на макроскопічному рівні вони можуть поводитися досить різноманітно під дією зовнішнього магнітного поля (зокрема, послаблюючи або посилюючи його різною мірою).
У зв'язку з цим речовини (і взагалі середовища) щодо їх магнітних властивостей поділяються на такі основні групи:
Антиферомагнетики- Речовини, в яких встановився антиферомагнітнийпорядок магнітних моментів атомівабо іонів: магнітні моменти речовин спрямовані протилежно та рівні за силою.
Діамагнетики- речовини, що намагнічуються проти спрямування зовнішнього магнітного поля.
Парамагнетики- речовини, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі у напрямку зовнішнього магнітного поля.
Феромагнетики- речовини, в яких нижче за певну критичної температури(точки Кюрі) встановлюється далекий феромагнітний порядок магнітних моментів
Феррімагнетики- матеріали, у яких магнітні моменти речовини спрямовані протилежно та не рівні за силою.
До перелічених вище груп речовин переважно належать звичайні тверді або (до деяких) рідкі речовини, а також гази. Істотно відрізняється взаємодія з магнітним полем надпровідниківі плазми.
Токи Фуко
Основна стаття: Токи Фуко
Токи Фуко (вихрові струми) - замкнуті електричні струмиу масивному провіднику, що виникають при зміні пронизливого його магнітного потоку. Вони є індукційними струмами, що утворюються у провідному тілі або внаслідок зміни в часі магнітного поля, в якому воно знаходиться, або в результаті руху тіла в магнітному полі, що призводить до зміни магнітного потоку через тіло або будь-яку частину. Згідно правилу Ленца, магнітне поле струмів Фуко спрямоване так, щоб протидіяти зміні магнітного потоку, що індукує ці струми .
Історія розвитку уявлень про магнітне поле
Один із перших малюнків магнітного поля ( Рене Декарт, 1644)
Хоча магніти та магнетизм були відомі набагато раніше, вивчення магнітного поля почалося у 1269 році, коли французький вчений Петро Перегрін(лицар П'єр з Мерікура) відзначив магнітне поле на поверхні сферичного магніту, застосовуючи сталеві голки, і визначив, що лінії магнітного поля, що виходять, перетиналися в двох точках, які він назвав « полюсами» за аналогією до полюсів Землі. Майже через три століття, Вільям Гільберт Колчестервикористав працю Петра Перегріна і вперше виразно заявив, що сама Земля є магнітом. Опублікована в 1600 році, робота Гілберта « De Magnete » , заклала основи магнетизму як науки
У 1750 році Джон Мічеллзаявив, що магнітні полюси притягуються та відштовхуються відповідно до закону зворотних квадратів. Шарль-Огюстен де Кулонекспериментально перевірив це твердження в 1785 році і прямо заявив, що Північний і Південний полюсне можуть бути поділені. Грунтуючись на цій силі, що існує між полюсами, Сімеон Дені Пуассон, (1781-1840) створив першу успішну модель магнітного поля, яку він представив у 1824 році. У цій моделі магнітне H-поле виробляється магнітними полюсами і магнетизм відбувається через кілька пар (північ/південь) магнітних полюсів (диполів).
Три відкриття поспіль кинули виклик цій «основі магнетизму». По-перше, у 1819 році Ханс Крістіан Ерстедвиявив, що електричний струмстворює магнітне поле довкола себе. Потім, у 1820 році, Андре-Марі Амперпоказав, що паралельні дроти, якими йде струм в тому самому напрямку, притягуються один до одного. Зрештою, Жан-Батіст Біоі Фелікс Савар 1820 року відкрили закон, названий законом Біо-Савара-Лапласа, який правильно пророкував магнітне поле навколо будь-якого дроту, що перебуває під напругою.
Розширивши ці експерименти, Ампер видав свою власну успішну модель магнетизму у 1825 році. У ній він показав еквівалентність електричного струму в магнітах, і замість диполів магнітних зарядів моделі Пуассона, запропонував ідею, що магнетизм пов'язаний із поточними петлями струму. Ця ідея пояснювала, чому магнітний заряд може бути ізольований. Крім того, Ампер вивів закон, названий його ім'ям, Який, як і закон Біо-Савара-Лапласа, правильно описав магнітне поле, створюване постійним струмом, а також була введена теорема про циркуляцію магнітного поля. Крім того, в цій роботі Ампер ввів термін « електродинаміка» для опису взаємозв'язку між електрикою та магнетизмом.
У 1831 році Майкл Фарадейвідкрив електромагнітну індукціюколи він виявив, що змінне магнітне поле породжує електрику. Він створив визначення цього феномена, яке відоме як закон електромагнітної індукції Фарадея. Пізніше Франц Ернст Неймандовів, що для провідника, що рухається в магнітному полі, індукція є наслідком дії закону Ампера. При цьому він запровадив векторний потенціал електромагнітного поля, Який, як пізніше було показано, був еквівалентний основному механізму, запропонованому Фарадеєм.
У 1850 році лорд Кельвін, тоді відомий як Вільям Томсон, різницю між двома магнітними полями позначив як поля Hі B. Перше було застосовне до моделі Пуассона, а друге - моделі індукції Ампера. Крім того, він вивів як Hі Bпов'язані один з одним.
Між 1861 та 1865 роками Джеймс Клерк Максвеллрозробив та опублікував рівняння Максвелла, які пояснили та об'єднали електрику та магнетизм у класичної фізики. Перша добірка цих рівнянь була опублікована у статті у 1861 році, під назвою « On Physical Lines of Force » . Ці рівняння були визнані дійсними, хоч і неповними. Максвелл завершив свої рівняння у своїй пізнішій роботі 1865 року « Динамічна теорія електромагнітного поля » і визначив, що світло є електромагнітними хвилями. Генріх Герцекспериментально підтвердив цей факт у 1887 році.
Хоча мається на увазі в законі Ампера сила магнітного поля електричного заряду, що рухається, не була явно заявлена, в 1892 році Хендрік Лоренцвивів її з рівнянь Максвелла. У цьому класична теорія електродинаміки було переважно завершено.
Двадцяте століття розширило погляди на електродинаміку, завдяки появі теорії відносності та квантової механіки. Альберт Ейнштейну статті 1905 року, де було обгрунтовано його теорія відносності, показав, що електричні і магнітні поля є частиною однієї й тієї ж явища, що у різних системах отсчета. (Див. Магніт, що рухається, і проблема провідника - уявний експеримент, який зрештою допоміг Ейнштейну у розробці спеціальної теорії відносності). Зрештою, квантова механікабула об'єднана з електродинамікою для формування квантової електродинаміки(КЕД).
|
Елементи магнітного поля Землі |
||
|
|
Характеристика магнітного поля Землі, як і будь-якого магнітного поля, служить його напруженість Fабо її складові. Для розкладання вектора Fна складові зазвичай приймають прямокутну систему координат, в якій вісь х орієнтують у напрямку географічного меридіана, у - у напрямку паралелі, при цьому позитивним вважається напрямок осі х на північ, а осі у - на схід. Вісь z у такому разі буде спрямована зверху вниз до центру Землі. |
|
|
Розмістимо початок координат у точку, де відбувається спостереження напруженості магнітного поля Землі. Проекція цього вектора на вісь х має назву північної складової, проекція на вісь у - східної складовоїта проекція на вісь z - вертикальної складової, і позначаються вони через Hx, Hy, Hzвідповідно. Проекцію Fна горизонтальну площину називають горизонтальною складовою Н. Вертикальна площина, в якій лежить вектор F, називається площиною магнітного меридіана, а кут між географічним та магнітним меридіанами - магнітним відмінюванням, що позначається через D. Нарешті, кут між горизонтальною площиною та напрямком вектора Fносить назву магнітного способу I. Неважко бачити, що при такому розташуванні осей координат, як показано на малюнку, позитивнимвідмінюванням буде східне, тобто коли вектор Нвідхилений від півночі на схід, а негативним- Західне. Нахил I позитивно, коли вектор Fспрямований вниз від земної поверхні, що має місце в північній півкулі, та негативно, коли Fспрямований вгору, тобто у південній півкулі. Fабо Н- міжнародні позначення повного вектора магнітного поля Землі та величини стародавнього поля відповідно. Іноді напруженість магнітного поля Землі позначають через Т, але так само позначається модуль повного вектора. Схиляння D, спосіб Iгоризонтальна складова Н, вертикальна складова Hz, північна Hxта східна Hyскладові звуться елементів земного магнетизму , які можна розглядати як координати кінця вектора Fв різних системахкоординат. Так наприклад, Hx, Hy, Hz- не що інше, як координати кінця вектора Fв прямокутної системи координат; Hz, Hі D- координати циліндричної системиі F, Dі I- координати сферичній системікоординат. У кожній із цих трьох систем координати незалежні один від одного. Величини Hx, Hy, Hzі Ну ряді випадків називають силовими компонентамиземного магнітного поля, а Dі I - кутовими. Як показують спостереження, жоден із елементів земного магнетизму не залишається постійним у часі, а безперервно змінює свою величину від години до години та від року до року. Такі зміни отримали назву варіацій елементів земного магнетизму . Якщо спостерігати за цими варіаціями протягом короткого проміжку часу (порядку доби), можна помітити, що вони мають періодичний характер, проте періоди, амплітуди і фази їх надзвичайно різноманітні. Якщо ж спостереження ведуться тривало (кілька років) із щорічним визначенням середньорічного значення елементів, то легко встановити, що середньорічні значення також змінюються, але характер зміни вже монотонний, і періодичність їх виявляється лише за дуже великої тривалості спостережень (порядку десятків і сотень років) . Повільні варіації елементів земного магнетизму отримали назву вікових варіацій , їх величина зазвичай становить десятки гам на рік. Вікові варіації елементів пов'язані з джерелами, що лежать усередині земної кулі, і викликаються тими самими причинами, як і магнітне поле Землі. Зміна середньорічних значень того чи іншого елемента протягом року називається віковим ходом . Швидкоплинні варіації періодичного характеру, дуже різні за амплітудою, мають своїм джерелом електричні струми у високих шарах атмосфери. Дані про швидкоплинні варіації магнітного поля Землі у вигляді годинних та хвилинних значень елементів земного магнетизмупредставлені на сайті Світового центру даних із сонячно-земної фізики. |
||
Проекція Гауса - Крюгера
Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
(перенаправлено з « Система координат Гаусса-Крюгера»)
Проекція Гауса - Крюгера- Поперечна циліндрична рівнокутна картографічна проекція, розроблена німецькими вченими Карлом Гаусомі Луї Крюгером. Застосування цієї проекції дає можливість практично без істотних спотворень зобразити досить значні ділянки земної поверхні і, що дуже важливо, побудувати на цій території систему плоских прямокутних координат. Ця система є найбільш простою та зручною при проведенні інженерних та топографо-геодезичних робіт .
Магнітне полеце матерія, що виникає довкола джерел електричного струму, а також навколо постійних магнітів. У просторі магнітне поле відображається як злягання сил, які здатні вплинути на намагнічені тіла. Ця дія пояснюється наявністю рушійних розрядів на молекулярному рівні.
Магнітне поле формується лише навколо електричних зарядів, що перебувають у русі. Саме тому магнітне та електричне полеє, невід'ємними та разом формують електромагнітне поле. Компоненти магнітного поля взаємопов'язані та впливають один на одного, змінюючи свої властивості.
Властивості магнітного поля:
1. Магнітне поле виникає під вплив рушійних зарядів електричного струму.
2. У будь-якій своїй точці магнітне поле характеризується вектором фізичної величини під назвою магнітна індукціяяка є силовою характеристикою магнітного поля.
3. Магнітне поле може впливати тільки на магніти, на струмопровідні провідники і заряди, що рухаються.
4. Магнітне поле може бути постійного та змінного типу
5. Магнітне поле вимірюється лише спеціальними приладамиі може бути сприйнятим органами почуттів людини.
6. Магнітне поля є електродинамічним, оскільки породжується тільки при русі заряджених частинок і впливає тільки на заряди, що знаходяться в русі.
7. Заряджені частинки рухаються перпендикулярною траєкторією.
Розмір магнітного поля залежить від швидкості зміни магнітного поля. Відповідно до цієї ознаки існують два види магнітного поля: динамічне магнітне полеі гравітаційне магнітне поле. Гравітаційне магнітне полевиникає лише поблизу елементарних частинок і формується залежно від особливостей будови цих частинок.
Магнітний моментвиникає у тому випадку, коли магнітне поле впливає на струмопровідну раму. Іншими словами, магнітний момент це вектор, який розташований на ту лінію, яка йде перпендикулярно до рами.
Магнітне поле можна зобразити графічноза допомогою магнітних силових ліній. Ці лінії проводяться в такому напрямку, так щоб напрям сил поля збігся з напрямом силової лінії. Магнітні силові лініїє безперервними та замкнутими одночасно.
Напрямок магнітного поля визначається за допомогою магнітної стрілки. Силові лінії визначають також полярність магніту, кінець із виходом силових ліній це північний полюс, а кінець, із входом цих ліній, це південний полюс.
Дуже зручно наочно оцінити магнітне поле за допомогою звичайної залізної тирси та листка паперу.
Якщо ми на постійний магніт покладемо аркуш паперу, а зверху насипимо тирсу, то частинки заліза вишикуються відповідно до силових ліній магнітного поля.
Напрямок силових ліній для провідника зручно визначати за знаменитим правилу свердлаабо правилу правої руки
. Якщо ми обхопимо провідник рукою так, щоб великий палецьдивився у напрямку струму (від мінуса до плюсу), то 4 пальці, що залишилися, покажуть нам напрям силових ліній магнітного поля. 
А напрям сили Лоренца - сили, з якою діє магнітне поле на заряджену частинку або провідник зі струмом, правилу лівої руки.
Якщо ми розташуємо ліву рукув магнітному полі так, що 4 пальці дивилися у напрямку струму в провіднику, а силові лінії входили в долоню, то великий палець вкаже напрям сили Лоренца, що діє на провідник поміщений в магнітне поле. 
На цьому, власне, все. Питання, що з'явилися, обов'язково ставте в коментарях.
Тема: Магнітне поле
Підготував: Байгарашев Д.М.
Перевірила: Габдулліна А.Т.
Магнітне поле
Якщо два паралельно розташованих провідника під'єднати до джерела струму так, щоб по них пройшов електричний струм, то залежно від напрямку струму в них провідники або відштовхуються або притягуються.
Пояснення цього явища можливе з позиції виникнення навколо провідників особливого виду матерії – магнітного поля.
Сили, з якими взаємодіють провідники зі струмом, називаються магнітними.
Магнітне поле- це особливий вид матерії, специфічною особливістю якої є вплив на електричний заряд, що рухається, провідники зі струмом, тіла, що володіють магнітним моментом, з силою, яка залежить від вектора швидкості заряду, напрямки сили струму в провіднику і від напрямку магнітного моменту тіла.
Історія магнетизму сягає корінням у глибоку давнину, до античних цивілізацій Малої Азії. Саме на території Малої Азії, у Магнезії, знаходили гірську породу, Зразки якої притягувалися один до одного. За назвою місцевості такі зразки стали називати "магнетиками". Будь-який магніт у формі стрижня чи підкови має два торці, які називаються полюсами; саме в цьому місці найсильніше і виявляються його магнітні властивості. Якщо підвісити магніт на нитці, один полюс завжди вказуватиме на північ. На цьому принципі засновано компас. Повернений на північ полюс вільно висить магніту називається північним полюсом магніту (N). Протилежний полюс називається південним полюсом (S).
Магнітні полюси взаємодіють один з одним: однойменні полюси відштовхуються, а різноіменні – притягуються. Аналогічно концепції електричного поля, що оточує електричний заряд, вводять уявлення про магнітне поле навколо магніту.
У 1820 р. Ерстед (1777-1851) виявив, що магнітна стрілка, розташована поряд з електричним провідником, відхиляється, коли по провіднику тече струм, тобто навколо провідника зі струмом створюється магнітне поле. Якщо взяти рамку зі струмом, то зовнішнє магнітне поле взаємодіє з магнітним полем рамки і виявляє на неї орієнтуючу дію, тобто існує таке положення рамки, при якому зовнішнє магнітне поле надає на неї максимальну обертальну дію, і існує положення, коли момент, що обертає сил дорівнює нулю.
Магнітне поле в будь-якій точці можна охарактеризувати вектором, який називається вектор магнітної індукціїабо магнітною індукцієюу точці.
Магнітна індукція - це векторна фізична величина, що є силовою характеристикою магнітного поля в точці. Вона дорівнює відношенню максимального механічного моменту сил, що діють на рамку зі струмом, поміщену в однорідне поле, до твору сили струму в рамці на її площу.
За напрямок вектора магнітної індукції приймається напрям позитивної нормалі до рамки, яке пов'язане зі струмом в рамці правилом правого гвинта, при механічному моменті, що дорівнює нулю.
Так само, як зображували лінії напруженості електричного поля, зображують лінії індукції магнітного поля. Лінія індукції магнітного поля - уявна лінія, дотична до якої збігається з напрямком у точці.
Напрями магнітного поля в даній точці можна визначити ще як напрямок, який вказує
північний полюс стрілки компаса, поміщений у цю точку. Вважають, лінії індукції магнітного поля спрямовані від північного полюса до південного.
Напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля, створеного електричним струмом, що тече прямолінійним провідником, визначається правилом свердла або правого гвинта. За напрямок ліній магнітної індукції приймається напрямок обертання головки гвинта, який би забезпечував поступальний його рух у напрямку електричного струму (рис. 59).
де n 01 = 4 Пі 10 -7 с/(А м). - магнітна стала, R - відстань, I - сила струму в провіднику.
На відміну від ліній напруженості електростатичного поля, що починаються на позитивному заряді та закінчуються на негативному, лінії індукції магнітного поля завжди замкнуті. Магнітного заряду аналогічно електричного заряду не виявлено.
За одиницю індукції приймається одна тесла (1 Тл) - індукція такого однорідного магнітного поля, в якому на рамку площею 1 м 2 по якій тече струм в 1 А, діє максимальний обертовий механічний момент сил, рівний 1 Н м.
Індукцію магнітного поля можна визначити і за силою, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі.
На провідник із струмом, поміщений у магнітне поле, діє сила Ампера, величина якої визначається наступним виразом:
де I - сила струму у провіднику, l -довжина провідника, В - модуль вектора магнітної індукції, а - кут між вектором та напрямом струму.
Напрямок сили Ампера можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці розташовуємо у напрямку струму в провіднику, то відігнутий великий палець показує напрямок сили Ампера.
Враховуючи, що I = q 0 nSv, і підставляючи цей вираз (3.21), отримаємо F = q 0 nSh/B sin a. Число частинок (N) у заданому обсязі провідника дорівнює N = nSl, тоді F = q 0 NvB sin a.
Визначимо силу, що діє з боку магнітного поля на окрему заряджену частинку, що рухається в магнітному полі:
Цю силу називають силою Лоренца (1853–1928). Напрямок сили Лоренца можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці показували напрямок руху позитивного заряду, великий відігнутий палець покаже напрямок сили Лоренца.
Сила взаємодії між двома паралельними провідниками, За якими течуть струми I 1 і I 2 дорівнює:
де l -частина провідника, що у магнітному полі. Якщо струми одного напрямку, то провідники притягуються (рис. 60), якщо протилежного напряму відштовхуються. Сили, які діють кожен провідник, рівні по модулю, протилежні за напрямом. Формула (3.22) є основною визначення одиниці сили струму 1 ампер (1 А).
Магнітні властивості речовини характеризує скалярна фізична величина - магнітна проникність, що показує у скільки разів індукція магнітного поля в речовині, що повністю заповнює поле, відрізняється за модулем від індукції 0 магнітного поля у вакуумі:
За своїми магнітними властивостями всі речовини діляться на діамагнітні, парамагнітніі феромагнітні.
Розглянемо природу магнітних властивостей речовин.
Електрони в оболонці атомів речовини рухаються різними орбітами. Для спрощення вважаємо ці орбіти круговими, і кожен електрон, що обертається навколо атомного ядра, можна як круговий електричний струм. Кожен електрон, як круговий струм, створює магнітне поле, яке назвемо орбітальним. Крім того, електрон в атомі має власне магнітне поле, зване спиновим.
Якщо при внесенні в зовнішнє магнітне поле з індукцією 0 всередині речовини створюється індукція< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).
У діамагнітнихматеріалах за відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні поля електронів скомпенсовані, і за внесенні в магнітне поле індукція магнітного поля атома стає спрямованої проти зовнішнього поля. Діамагнетик виштовхується із зовнішнього магнітного поля.
У парамагнітнихматеріалів магнітна індукція електронів в атомах повністю не скомпенсована, і атом в цілому виявляється подібним до маленького постійного магніту. Зазвичай у речовині всі ці дрібні магніти орієнтовані довільно, і сумарна магнітна індукція всіх полів дорівнює нулю. Якщо помістити парамагнетик у зовнішнє магнітне поле, то всі маленькі магніти - атоми повернуться у зовнішньому магнітному полі подібно до стрілок компаса і магнітне поле в речовині посилюється ( n >= 1).
Феромагнітниминазиваються такі матеріали, в яких n 1. У феромагнітних матеріалах створюються так звані домени, макроскопічні області мимовільного намагнічування.
У різних доменах індукції магнітних полів мають різні напрями (рис. 61) та у великому кристалі
взаємно компенсують одне одного. При внесенні феромагнітного зразка у зовнішнє магнітне поле відбувається зміщення кордонів окремих доменів так, що обсяг доменів, орієнтованих на зовнішнє поле, збільшується.
Зі збільшенням індукції зовнішнього поля 0 зростає магнітна індукція намагніченої речовини. При деяких значеннях 0 індукція припиняє різке зростання. Це називається магнітним насиченням.
Характерна особливість феромагнітних матеріалів - явище гістерези, яке полягає у неоднозначній залежності індукції у матеріалі від індукції зовнішнього магнітного поля при його зміні.
Петля магнітної гістерези - замкнута крива (cdc`d`c), що виражає залежність індукції в матеріалі від амплітуди індукції зовнішнього поля при періодичній досить повільній зміні останнього (рис. 62).
Петля гістерезису характеризується наступними величинами Bs, Br, Bc. B s - максимальне значення індукції матеріалу при 0s; r - залишкова індукція, що дорівнює значенню індукції в матеріалі при зменшенні індукції зовнішнього магнітного поля від B 0s до нуля; -В с і В с - коерцитивна сила - величина, що дорівнює індукції зовнішнього магнітного поля, необхідного для зміни індукції в матеріалі від залишкової до нуля.
Для кожного феромагнетика існує така температура (точка Кюрі (Ж. Кюрі, 1859-1906), вище за яку феромагнетик втрачає свої феромагнітні властивості.
Існує два способи приведення намагніченого феромагнетика в розмагнічений стан: а) нагріти вище точки Кюрі та охолодити; б) намагнічувати матеріал змінним магнітним полем з амплітудою, що повільно спадає.
Феромагнетики, що мають малу залишкову індукцію і коерцитивну силу, називаються магнітом'якими. Вони знаходять застосування в пристроях, де феромагнетику доводиться часто перемагнічуватись (сердечники трансформаторів, генераторів та ін.).
Магнітожорсткі феромагнетики, що мають велику коерцитивну силу, застосовуються для виготовлення постійних магнітів.
Доброго часу доби, сьогодні ви дізнаєтесь, що таке магнітне полеі звідки воно береться.
Кожна людина на планеті хоч раз, але тримала магнітв руках. Починаючи від сувенірних магнітиків на холодильник, або робочі магніти для збирання залізного пилку та багато іншого. У дитинстві це була кумедна іграшка, яка приклеювалася до чорного металу, а до інших металів немає. Так у чому ж секрет магніту та його магнітного поля.
Що таке магнітне поле
Який момент магніт починає притягувати до себе? Навколо кожного магніту існує магнітне поле, потрапляючи в яке предмети починають до нього притягуватися. Розмір такого поля може відрізнятися залежно від розмірів магніту та його властивостей.
Термін з вікіпедії:
Магнітне поле — силове поле, що діє на електричні заряди, що рухаються, і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їх руху, магнітна складова електромагнітного поля.
Від куди береться магнітне поле
Магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок або магнітними моментами електронів в атомах, а також магнітними моментами інших частинок, хоча значно меншою мірою.
Прояв магнітного поля
Магнітне поле проявляється у впливі на магнітні моменти частинок і тіл, на заряджені частинки, що рухаються, або провідники з . Сила, що діє на електрично заряджену частинку, що рухається в магнітному полі, називається силою Лоренца, яка завжди спрямована перпендикулярно векторам v і B. Вона пропорційна заряду частинки q, що становить швидкості v, перпендикулярній напрямку вектора магнітного поля B, і величині індукції магнітного поля B.
Які предмети мають магнітне поле
Ми часто не замислюємося про це, але дуже багато (якщо не всі) навколишні предмети є магнітами. Ми звикли до того, що магніт – це камінчик з яскраво вираженою силою тяжіння до себе, але насправді сила тяжіння є практично у всього, просто вона значно нижча. Візьмемо хоча б нашу планету - адже ми не відлітаємо в космос, хоча нічим за поверхню не тримаємося. Поле Землі значно слабше, ніж поле магніту-камінця, тому утримує вона нас тільки за рахунок свого величезного розміру - якщо Ви коли-небудь бачили, як люди ходять по Місяцю (діаметр якого в чотири рази менше), Ви наочно зрозумієте, про що мова . Тяжіння Землі засноване багато в чому на металевих складових.її кори та ядра - вони мають потужне магнітне поле. Можливо, Ви чули про те, що поруч із великими покладами залізняку компаси перестають вказувати правильний напрямок на північ - це тому, що принцип роботи компаса заснований на взаємодії магнітних полів, а залізна руда притягує його стрілку.
