Источник магнитное поле – Что собой представляет и в чем измеряется магнитное поле

Содержание

Что является источником магнитного поля? Источник магнитного поля Земли

Магнитное поле - очень интересное явление. В настоящее время его свойства нашли применение во многих областях. А знаете ли вы, что является источником магнитного поля? Прочитав статью, вы узнаете об этом. Кроме того, мы расскажем о некоторых фактах, связанных с магнетизмом. Для начала обратимся к истории.

Немного истории

Магнетизм и электричество - это отнюдь не два разных явления, как ошибочно считалось долгое время. Их взаимосвязь стала понятной лишь в 1820 г., когда датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851 гг.) показал, что текущий по проводу электрический ток отклоняет стрелку компаса. Ток всегда создает магнитное поле. При этом не важно, где он протекает - между облаком и землей в виде молнии или в мышце нашего тела.

Еще в древние времена люди пытались выяснить, что является источником магнитного поля. Более того, сделанные открытия применялись на практике. Магнетизм наблюдали и использовали (особенно для целей навигации) за тысячи лет до того, как была выяснена природа электричества, и оно нашло практическое применение. Лишь когда стало известно, что вещество состоит из атомов, было, наконец, установлено, что магнетизм и электричество взаимосвязаны. Где бы ни наблюдался магнетизм, там всегда должен присутствовать и какой-то электрический ток. Однако это открытие было лишь началом новых исследований.

Чем же определяется проявление магнитных свойств материалов в отсутствие какого-либо внешнего источника тока? Движением электронов, создающих электрические токи внутри атомов. Этот тип магнетизма мы и будем здесь рассматривать. Источник вихревого магнитного поля (переменный ток) мы вкратце охарактеризовали.

Магнетит и другие материалы

Свойство притягивать железо и железосодержащие материалы наблюдается в природе у одного интересного минерала. Речь идет о магнетите, одном из химических соединений железа. Вероятно, какая-то его разновидность применялась в первых компасах, изобретенных китайцами. Источником возникновения магнитного поля является не только этот минерал. Некоторым материалам также относительно просто преднамеренно сообщить необходимые свойства. Среди них наиболее известны железо и сталь. И тот, и другой материал легко становится источником магнитного поля.

Постоянные магниты

Вещества, притягивающие железо, образуют особый класс. Их называют постоянными магнитами. Несмотря на название, они способны сохранять необходимые свойства только в течение ограниченного времени. Постоянный магнит в форме бруска демонстрирует силу земного магнетизма. Если он может свободно двигаться, то один его конец всегда поворачивается в направлении Северного полюса Земли, а другой - в направлении Южного. Два конца магнита называются северным и южным полюсами соответственно.

Магниты могут иметь практически любую форму: бруска, подковы, кольца или более сложную. Они используются в электроизмерительных приборах. Полюсы магнитов обозначают так: N (северный) и S (южный). Поговорим о том, как они взаимодействуют.

Притяжение и отталкивание

Разноименные магнитные полюсы притягиваются. Это нам известно еще со школы. Притягивая какой-то другой материал, магнит сначала превращает его в слабый магнит. Одноименные полюсы отталкиваются (хотя это не столь очевидно, как притяжение). Испытывая воздействие магнита, железо и сталь сами становятся магнитами, приобретая противоположную полярность. Именно поэтому они притягиваются к нему. Но если два одинаковых магнита с равными «зарядами» установить близко друг к другу одноименными полюсами, что же произойдет? Наблюдаемая сила отталкивания будет равна силе притяжения, которая действует между двумя разноименными полюсами, установленными на том же расстоянии друг от друга.

Влиянию магнетизма подвержены не только железосодержащие материалы. Однако магнитные явления легче всего наблюдать в чистых металлах. Это, например, железо, никель, кобальт.

Домены

Металлы, которые могут стать источником магнитного поля, состоят из маленьких магнитиков, расположенных случайным образом внутри вещества. Они одинаково ориентированы лишь на малых участках, называемых доменами, которые можно увидеть через электронный микроскоп. В ненамагниченном веществе - поскольку сами домены также ориентированы там в различных направлениях - магнитное поле равно нулю. Следовательно, никакие магнитные свойства в этом случае не наблюдаются. Таким образом, вещество приобретает необходимые свойства лишь при определенных условиях.

Процесс намагничивания состоит в том, что все домены заставляют выстраиваться в одном направлении. Когда они повернуты должным образом, их действия складываются. Вещество в целом становится источником магнитного поля. Если все домены выстроились точно в одном направлении, материал достигает предела своих магнитных способностей. Следует отметить одну важную закономерность. Намагниченность материала в конечном счете зависит от намагниченности доменов. А она, в свою очередь, определяется тем, как расположены внутри доменов отдельные атомы.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли уже давно точно измерено и описано, однако до сих пор его не удалось полностью объяснить. Очень упрощенно его можно представить так, как будто между Северным и Южным географическими полюсами расположен некий простой плоский магнит. Это и вызывает некоторые из наблюдаемых эффектов. Но это не объясняет ни весьма необычных изменений интенсивности и даже направления магнитных силовых линий над земной поверхностью, ни того, почему миллионы лет назад расположение магнитных полюсов было противоположно нынешнему, ни того, почему они, хотя и медленно, постоянно движутся. Таким образом, все несколько сложнее.

Модель магнитного поля Земли

Опишем несколько подробнее ее упрощенный вариант. Представим в центре Земли длинный плоский магнит, который будет источником магнитного поля. Что еще необходимо учесть? Магнитные вещества на поверхности земного шара должны быть расположены так, чтобы их полюс, указывающий на север, повернулся в ту сторону, которую мы называем северной (в действительности к южному полюсу воображаемого магнита), а другой полюс - на юг (северный полюс магнита).

Понимание сложных физических процессов вызывает некоторые трудности. И земной магнетизм, и магнетизм маленьких кусочков железа легче объяснить, предполагая, что магнитные силовые линии (часто именуемые линиями магнитного потока) исходят из северного конца магнита, а входят в южный. Это весьма произвольное представление, применяемое только ради удобства, подобно тому, как используются линии широты и долготы, нарисованные на карте. Однако оно помогает нам понять, каков источник магнитного поля Земли.

Силовые линии простого плоского магнита, проходя от одного полюса к другому и охватывая весь магнит, образуют нечто вроде цилиндра. Силовые линии одинакового направления как бы отталкиваются. Они всегда начинаются в полюсе одного типа и оканчиваются в полюсе другого типа и никогда не пересекаются.

В заключение

Итак, мы раскрыли тему "Источник возникновения магнитного поля". Как вы видите, она достаточно обширна. Мы рассмотрели лишь основные понятия, касающиеся этой темы.

fb.ru

определение, источники и графическое отображение

Чтобы понять происхождение поля и его характеристики, необходимо иметь представление о многих природных явлениях. Если по-простому, то это явление — специальная форма материи, создаваемая магнитами. Причем источниками магнитного поля могут быть реле, генераторы тока, электродвигатели и др.

Немного истории

Прежде чем уходить вглубь истории, стоит узнать определение магнитного поля: МП — это силовое поле, которое воздействует на движущиеся электрические заряды и тела. Что касается явления магнетизма, то оно уходит корнями в глубокое прошлое, к временам расцвета цивилизаций Малой Азии. Именно на их территории, в Магнезии, были найдены горные породы, которые притягивались друг к другу. Их назвали в честь местности, откуда они произошли.

Однозначно сложно сказать, кто открыл понятие магнитного поля. Однако в начале XIX века Х. Эрстэд проводил эксперимент и выявил, что если магнитную стрелку расположить возле проводника и пустить по нему ток, то стрела начнет отклоняться. Если же берется рамка с током, то на ее поле воздействует внешнее поле.

Касательно современных вариантов, магниты, которые используют при производстве различных товаров, могут оказывать влияние на работу электронных сердечных стимуляторов и других устройств в кардиологии.

Стандартные железные и ферритовые магниты почти не вызывают проблем, так как характеризуются небольшой силой. Однако относительно недавно появились более сильные магниты — сплавы неодима, бора и железа. Они ярко-серебристые и их поле очень сильно.

Их применяют в таких сферах промышленности:

  • Швейная.
  • Пищевая.
  • Станкостроительная.
  • Космическая и т. д.

Определение понятия и графическое отображение

Магниты, которые представлены в виде подковы, имеют два конца — два полюса. Именно в этих местах проявляются наиболее выраженные притягивающие свойства. Если магнит подвесить на веревочке, то один конец всегда будет тянуться к северу. На этом принципе основана работа компаса.

Магнитные полюса могут взаимодействовать друг с другом: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Вокруг этих магнитов возникает соответствующее поле, которое похоже на электрическое. Стоит упомянуть, что определить магнитное поле органами чувств человека невозможно.

Магнитное поле и его характеристики нередко отображают в виде графиков, при помощи индукционных линий. Термин означает, что существуют линии, касательные которых сходятся с вектором магнитной индукции. Этот параметр состоит в свойствах МП и служит определяющим фактором его мощности и направления.

Если поле сверхинтенсивное, то линий будет гораздо больше.

Понятие магнитного поля в виде изображения:

У прямых проводников с электрическим током существуют линии в виде концентрической окружности. Их центральная часть будет размещена на осевой линии проводника. Магнитные линии направляются согласно правилу буравчика: режущий элемент ввинчивают таким образом, чтобы он был указан в сторону тока, а ручка бы указывала на направление линий.

Поле, которое создается одним источником, может иметь разную мощность в различных средах. Все благодаря магнитным параметрам среды, а конкретнее, абсолютной магнитопроницаемости, которую измеряют в Генри на метр (г/м). Другие параметры полей — это магнитная постоянная — полная вакуумная проницаемость, и относительная постоянная.

Проницаемость, напряженность и индукция

Проницаемость — безразмерное значение. Среды, которые имеют проницаемость меньше единицы, именуются диамагнитными. В них поле не мощнее, чем в вакууме. К таким элементам относят воду, поваренную соль, висмут, водород. Вещества с проницаемостью выше единицы называют парамагнитными.

К ним можно отнести:

  • Воздух.
  • Литий.
  • Магний.
  • Натрий.

Показатель магнитной проницаемости диамагнетиков и парамагнетиков не зависит от такого фактора, как напряжение наружного поля. Проще говоря, эта величина постоянна для конкретной среды.

К отдельной группе причисляют ферромагнетики. Их магнитопроницаемость может быть равна отметке в несколько тысяч. Такие вещества способны активно намагничиваться и увеличивать поле. Ферромагнетики широко распространены в электротехнике.

Специалисты изображают взаимосвязанность напряженности наружного поля и магнитной индукции ферромагнитов при помощи кривой намагничивания, т. е. графиков. Там, где изгибается график кривой, уменьшается скорость увеличения индукции. После изгиба, при достижении определенного показателя, появляется насыщение и кривая немного приподнимается, приближаясь к значениям прямой. В этом месте происходит рост индукции, но довольно-таки небольшой. Подводя итог, можно сказать, что график отношений напряженности с индукцией — предмет непостоянный, и что проницаемость элемента зависит от внешнего поля.

Напряженность полей

Еще одной немаловажной характеристикой МП называют напряженность, которая используется наряду с вектором индукции. Это определение — векторный параметр. Он определяет интенсивность внешнего поля. Объяснить мощные поля у ферромагнетиков можно наличием в них небольших элементов, которые представляются малыми магнитами.

Если ферромагнитный компонент не имеет магнитного поля, то у него могут отсутствовать магнитные свойства, потому что поля доменов будут иметь различную ориентацию. Рассматривая характеристики, можно поместить ферромагнетик во внешнее МП, например, в катушку с током, в это время домены изменят свое положение по направлению поля. А вот если наружное МП слишком слабое, то переворачивается лишь небольшое количество доменов, которое близко к нему.

По мере того как внешнее поле будет наращивать свои силы, все большее число доменов начнет поворачиваться по его направлению. Как только все домены повернутся, появится новое определение — магнитное насыщение.

Перемены поля

Кривая намагничивания не сходится с кривой размагничивания в тот момент, когда сила тока возрастает до своего насыщения в катушке с ферромагнетиком. Иное происходит с нулевой напряженностью, т. е. магнитная индукция будет содержать другие показатели, которые именуются остаточной индукцией. Если индукция отстает от намагничивающей силы, то это называют гистерезисом.

Чтобы добиться абсолютного размагничивания сердечника ферромагнетика в катушке, необходимо дать ток обратного направления, создавая тем самым нужную напряженность.

Различные ферромагнитные элементы нуждаются в разных отрезках. Чем он больше такой отрезок, тем больше энергии необходимо для размагничивания. Когда компонент полностью размагнитится, он достигнет состояния, которое называют коэрцитивной силой.

Если и дальше увеличивать ток в катушке, то в один момент индукция опять достигнет состояния насыщения, но уже с другим положением линий. При размагничивании в другую сторону появляется остаточная индукция. Это может пригодиться при производстве постоянного магнита. Детали, которые имеют хорошую способность к перемагничиванию, применяются в машиностроении.

Правила Ленца, левой и правой руки

По закону левой руки можно без проблем узнать направление тока. Так, при установке руки, когда в ладонь впускаются магнитные линии и 4 пальца показывают на направление тока в проводнике, большой палец покажет направленность силы. Такая сила будет направлена перпендикулярно току и вектору индукции.

Проводник, перемещающийся в МП, называется прообразом электрического двигателя, когда электроэнергия превращается в механическую. Когда проводник движется в МП, внутри него вызывается электродвижущая сила, имеющая показатели, пропорциональные индукции, используемой длине и скорости передвижения. Это соотношение именуется электромагнитной индукцией.

Для определения направления ЭДС используют правило правой руки: ее тоже располагают таким образом, чтобы в ладошку проникали линии, при этом пальцы покажут, куда направлена индуктированная ЭДС, а большой палец направит на перемещение проводника. Проводник, который двигается в МП под воздействием механической силы, считается упрощенным вариантом электрогенератора, где механическая энергия превращается в электрическую.

Когда магнит вводится в катушку, происходит повышение магнитного потока в контуре, а МП, которое создается индуцируемым током, направляется против увеличения роста магнитного потока. Чтобы определить направление, нужно смотреть на магнит со стороны северного поля.

Если проводник способен создавать сцепление потоков при прохождении через него электричества, то это называется индуктивностью проводника. Такая характеристика относится к основным, когда упоминают электрические цепи.

Поле Земли

Сама планета Земля представляет собой один большой магнит. Ее окружает сфера, где преобладают магнитные силы. Немалая часть научных исследователей утверждает, что магнитное поле Земли возникло из-за ядра. Оно имеет жидкостную оболочку и твердый внутренний состав. Так как планета вращается, то в жидкой части появляются бесконечные течения, а движение электрозарядов создает вокруг планеты поле, которое служит защитным барьером от вредных космических частиц, например, от солнечного ветра. Поле изменяет направление частиц, отправляя их вдоль линий.

Землю называют магнитным диполем. Южный полюс располагается на географическом Северном, а Северный МП, наоборот, на Южном географическом. В действительности полюса не совпадают не только по месторасположению. Дело в том, что магнитная ось наклоняется по отношению к вращательной оси планеты на 11,6 градуса. Из-за такой небольшой разницы появляется возможность использовать компас. Стрелка прибора в точности укажет на Южный магнитный полюс и немного с искажением — на Северный географический. Если бы компас существовал 730 тысяч лет назад, он бы направлял и на магнитный, и на обычный Северный полюс.

220v.guru

ИСТОЧНИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ЧТО ТАКОЕ МАГНЕТИЗМ

В древности железные руды, обладающие свойствами притягивать железные предметы, находили вблизи города Магнесса (в Малой Азии). Предполагают, что отсюда и произошло слово магнетизм. В настоящее время желез- ную руду, обладающую магнитными свойствами, находят во многих местах земного шара. На Урале, например, имеются целые горы, состоящие из этой руды. Она назы­вается магнитным железняком или магнетитом. Магне­тит — один из лучших сортов железной руды для выплавки железа и стали.

В годы первых пятилеток на Урале вблизи горы Маг­нитной, почти сплошь состоящей из магнетита, был по­строен крупный металлургический комбинат. При нём вы­рос большой город Магнитогорск.

Рис. 7. Стальной брусок можно сделать искусствен­ным магнитом.

Кроме естественных магнитов — кусков магнетита,— бывают и искусственные магниты. Они делаются так: берут брусок закалённой стали и по концам его проводят двумя кусками магнетита, как это показано на рис. 7. При этом куски магнетита должны касаться концов бруска разноимёнными полюсами. В результате стальной брусок становится магнитом.

Учёные разработали также специальные сплавы, из которых изготовляются очень «сильные» магниты. Это обычно сплавы железа, никеля и алюминия (иногда с до­бавками других металлов, например, кобальта). Неболь­шие магниты, изготовленные из такого материала, могут притягивать очень большие куски железа.

Постоянные, искусственные магниты выгоднее делать не в форме прямых и коротких брусков, а согнутые в виде дуги. В этом случае сила притяжения получается гораздо большей.

В настоящее время постоянные магниты разнообразной формы и размеров используются в самых различных при­борах и аппаратах как источники постоянного магнитного поля.

Рис. 8. Лабораторный электромагнит. Рядом — упрощённая схема электромагнита.

Пропускается постоянный электрический ток, но и пере­менное (по величине и направлению). В последнем случае через катушку пропускается переменный электрический ток. Таким образом, намагничивающая катушка может быть источником как постоянного, так и переменного маг­нитных полей.

Чем сильнее ток в катушке, тем большее магнитное поле будет возникать внутри неё. Но слишком большой ток длительное время пропускать нельзя, так как провод катушки сильно разогревается и в конце концов может перегореть

Советский учёный академик П. J1. Капица пропускал через катушку кратковременный (продолжительностью менее 0,1 сек.) электрический ток очень большой силы. За короткий промежуток времени провод не успевает

Ещё большее распространение получили намагничи­вающие катушки. В них можно получать не только по­стоянное магнитное поле, для чего через витки катушки
сильно разогреться. Этим путём ему удалось получить магнитное поле огромной силы.

Если внутри катушки находится стержень из мягкого железа, то он, намагничиваясь, усиливает магнитное поле. Поле получается достаточно сильным, даже если в ка­тушке течёт сравнительно небольшой ток. Такая катушка с железным сердечником получила название электромаг­нита. Как и в случае обычных магнитов, железный сердеч­ник здесь выгоднее делать в форме подковы. На рис. 8 показан типичный электромагнит, используемый в научно- исследовательских лабораториях. Рядом дана его упро­щённая схема.

Электромагниты широко применяются как источники постоянного и переменного магнитных полей в самых раз­личных отраслях техники. Без них невозможно действие многих аппаратов, машин и приборов.

Рис. 9. Огромный электромагнит, применяемый для изучения атомного ядра.

На рис. 9 приведена фотография огромного электро­магнита, который применяется в научно-исследовательской практике при изучении строения атомного ядра. Установки, главными частями которых являются такие электромаг­ниты, называются бетатронами и циклотронами. Эти уста­новки служат для получения очень быстрых элементарных частиц (электронов, протонов и др.), тех самых ядерных снарядов, которые разрушают атомные ядра [2]).

Источником магнитного поля является и земной шар. Уже давно было установлено, что не только отдельные минералы обладают магнитными свойствами, но и сама Земля в целом представляет как бы гигантский магнит

Рис. 10. Земной шар представляет собой как бы гигантский магнит.

(рис. 10). Полюсы этого магнита не совпадают с геогра­фическими полюсами земного шара, они несколько сме­щены.

Магнитное поле Земли сравнительно мало по величине. Оно может быть обнаружено по отклонению стрелки ком­паса или с помощью других достаточно чувствительных магнитных приборов.

Происхождение магнитного поля Земли учёные ещё не выяснили. Есть предположение, что оно объясняется маг­нетизмом железных руд, находящихся в глубоких недрах земли. Согласно другому предположению магнетизм

Земли возникает за счёт электрических токов, текущих внутри неё. Какое из этих предположений правильно, наука ещё не установила.

В нашей стране изучением земного магнетизма (его ве­личины и направления в различных точках земного шара, а также его изменения со временем), занимаются целые институты. Это имеет большое значение для кораблевож­дения и воздушных полётов.

Учёные установили, что и другие космические тела (Солнце, планеты и звёзды) также создают магнитные поля. Однако поля этих космических тел пока ещё изучены очень мало.

В Ы познакомились в этой книжке с тем, что такое маг­нетизм, каковы его применения. Чтобы наглядно пред­ставить себе важность использования магнитных материа­лов в современной жизни, вообразите на мгновение, что ферромагнитные …

В некоторых местах земного шара магнитная стрелка ведёт себя ненормально: она перестаёт указывать точно на север и кроме того наклоняется к земле. Магнитные ано­малии (аномалия — отклонение от нормы) известны …

В период второй мировой войны очень большую роль играли магнитные мины, особенно на морском театре военных действий. Магнитные мины обычно сбрасывались на парашюте с самолёта в различных местах моря. После …

msd.com.ua

Что является источником магнитного поля? Источник магнитного поля Земли

Магнитное поле - очень интересное явление. В настоящее время его свойства нашли применение во многих областях. А знаете ли вы, что является источником магнитного поля? Прочитав статью, вы узнаете об этом. Кроме того, мы расскажем о некоторых фактах, связанных с магнетизмом. Для начала обратимся к истории.

Немного истории

Магнетизм и электричество - это отнюдь не два разных явления, как ошибочно считалось долгое время. Их взаимосвязь стала понятной лишь в 1820 г., когда датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851 гг.) показал, что текущий по проводу электрический ток отклоняет стрелку компаса. Ток всегда создает магнитное поле. При этом не важно, где он протекает - между облаком и землей в виде молнии или в мышце нашего тела.

Еще в древние времена люди пытались выяснить, что является источником магнитного поля. Более того, сделанные открытия применялись на практике. Магнетизм наблюдали и использовали (особенно для целей навигации) за тысячи лет до того, как была выяснена природа электричества, и оно нашло практическое применение. Лишь когда стало известно, что вещество состоит из атомов, было, наконец, установлено, что магнетизм и электричество взаимосвязаны. Где бы ни наблюдался магнетизм, там всегда должен присутствовать и какой-то электрический ток. Однако это открытие было лишь началом новых исследований.

Чем же определяется проявление магнитных свойств материалов в отсутствие какого-либо внешнего источника тока? Движением электронов, создающих электрические токи внутри атомов. Этот тип магнетизма мы и будем здесь рассматривать. Источник вихревого магнитного поля (переменный ток) мы вкратце охарактеризовали.

Магнетит и другие материалы

Свойство притягивать железо и железосодержащие материалы наблюдается в природе у одного интересного минерала. Речь идет о магнетите, одном из химических соединений железа. Вероятно, какая-то его разновидность применялась в первых компасах, изобретенных китайцами. Источником возникновения магнитного поля является не только этот минерал. Некоторым материалам также относительно просто преднамеренно сообщить необходимые свойства. Среди них наиболее известны железо и сталь. И тот, и другой материал легко становится источником магнитного поля.

Постоянные магниты

Вещества, притягивающие железо, образуют особый класс. Их называют постоянными магнитами. Несмотря на название, они способны сохранять необходимые свойства только в течение ограниченного времени. Постоянный магнит в форме бруска демонстрирует силу земного магнетизма. Если он может свободно двигаться, то один его конец всегда поворачивается в направлении Северного полюса Земли, а другой - в направлении Южного. Два конца магнита называются северным и южным полюсами соответственно.

Магниты могут иметь практически любую форму: бруска, подковы, кольца или более сложную. Они используются в электроизмерительных приборах. Полюсы магнитов обозначают так: N (северный) и S (южный). Поговорим о том, как они взаимодействуют.

Притяжение и отталкивание

Разноименные магнитные полюсы притягиваются. Это нам известно еще со школы. Притягивая какой-то другой материал, магнит сначала превращает его в слабый магнит. Одноименные полюсы отталкиваются (хотя это не столь очевидно, как притяжение). Испытывая воздействие магнита, железо и сталь сами становятся магнитами, приобретая противоположную полярность. Именно поэтому они притягиваются к нему. Но если два одинаковых магнита с равными «зарядами» установить близко друг к другу одноименными полюсами, что же произойдет? Наблюдаемая сила отталкивания будет равна силе притяжения, которая действует между двумя разноименными полюсами, установленными на том же расстоянии друг от друга.

Влиянию магнетизма подвержены не только железосодержащие материалы. Однако магнитные явления легче всего наблюдать в чистых металлах. Это, например, железо, никель, кобальт.

Домены

Металлы, которые могут стать источником магнитного поля, состоят из маленьких магнитиков, расположенных случайным образом внутри вещества. Они одинаково ориентированы лишь на малых участках, называемых доменами, которые можно увидеть через электронный микроскоп. В ненамагниченном веществе - поскольку сами домены также ориентированы там в различных направлениях - магнитное поле равно нулю. Следовательно, никакие магнитные свойства в этом случае не наблюдаются. Таким образом, вещество приобретает необходимые свойства лишь при определенных условиях.

Процесс намагничивания состоит в том, что все домены заставляют выстраиваться в одном направлении. Когда они повернуты должным образом, их действия складываются. Вещество в целом становится источником магнитного поля. Если все домены выстроились точно в одном направлении, материал достигает предела своих магнитных способностей. Следует отметить одну важную закономерность. Намагниченность материала в конечном счете зависит от намагниченности доменов. А она, в свою очередь, определяется тем, как расположены внутри доменов отдельные атомы.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли уже давно точно измерено и описано, однако до сих пор его не удалось полностью объяснить. Очень упрощенно его можно представить так, как будто между Северным и Южным географическими полюсами расположен некий простой плоский магнит. Это и вызывает некоторые из наблюдаемых эффектов. Но это не объясняет ни весьма необычных изменений интенсивности и даже направления магнитных силовых линий над земной поверхностью, ни того, почему миллионы лет назад расположение магнитных полюсов было противоположно нынешнему, ни того, почему они, хотя и медленно, постоянно движутся. Таким образом, все несколько сложнее.

Модель магнитного поля Земли

Опишем несколько подробнее ее упрощенный вариант. Представим в центре Земли длинный плоский магнит, который будет источником магнитного поля. Что еще необходимо учесть? Магнитные вещества на поверхности земного шара должны быть расположены так, чтобы их полюс, указывающий на север, повернулся в ту сторону, которую мы называем северной (в действительности к южному полюсу воображаемого магнита), а другой полюс - на юг (северный полюс магнита).

Понимание сложных физических процессов вызывает некоторые трудности. И земной магнетизм, и магнетизм маленьких кусочков железа легче объяснить, предполагая, что магнитные силовые линии (часто именуемые линиями магнитного потока) исходят из северного конца магнита, а входят в южный. Это весьма произвольное представление, применяемое только ради удобства, подобно тому, как используются линии широты и долготы, нарисованные на карте. Однако оно помогает нам понять, каков источник магнитного поля Земли.

Силовые линии простого плоского магнита, проходя от одного полюса к другому и охватывая весь магнит, образуют нечто вроде цилиндра. Силовые линии одинакового направления как бы отталкиваются. Они всегда начинаются в полюсе одного типа и оканчиваются в полюсе другого типа и никогда не пересекаются.

В заключение

Итак, мы раскрыли тему "Источник возникновения магнитного поля". Как вы видите, она достаточно обширна. Мы рассмотрели лишь основные понятия, касающиеся этой темы.

autogear.ru

Что является источником магнитного поля

Думаю, каждый из нас хотя бы раз в жизни держал в руках магнит. Был ли это «рабочий» камешек для быстрого сбора рассыпавшихся гвоздей или же сувенир на холодильник – неважно. Важно то, что завораживало нас с детства – как этот предмет непостижимым образом реагировал на металл, буквально прилипая к нему, и как оставался полностью безразличным к любым другим материалам. В чем же секрет магнита?

Что такое магнитное поле

В какой момент магнит начинает притягивать к себе? Вокруг каждого магнита существует магнитное поле, попадая в которое, предметы начинают к нему притягиваться. Размер такого поля может различаться в зависимости от размеров магнита и его собственных свойств.

Откуда берется магнитное поле

Магнитное поле может быть у намагниченных предметов, проводников тока и движущихся тел с электрическим зарядом. Все три источника магнитного поля объединены одной общей чертой – в каждом из них присутствуют микрочастицы, обладающие определенной энергией – ионы, протоны и электроны.

У каких предметов есть магнитное поле

Мы часто не задумываемся об этом, но очень многие (если не все) окружающие нас предметы являются магнитами. Мы привыкли к тому, что магнит – это камешек с ярко выраженной силой притяжения к себе, но на самом деле сила притяжения есть практически у всего, просто она значительно ниже. Возьмем хотя бы нашу планету – мы ведь не улетаем в космос, хотя ничем за поверхность не держимся. Поле Земли значительно слабее, чем поле магнита-камешка, поэтому удерживает она нас только за счет своего огромного размера – если Вы когда-нибудь видели, как люди ходят по Луне (диаметр которой в четыре раза меньше), Вы наглядно поймете, о чем речь. Притяжение Земли основано во многом на металлических составляющих.ее коры и ядра – они имеют мощное магнитное поле. Возможно, Вы слышали о том, что рядом с большими залежами железной руды компасы перестают указывать верное направление на север – это потому, что принцип работы компаса основан на взаимодействии магнитных полей, а железная руда притягивает его стрелку.

askpoint.org

Источники магнитного поля. Бесконечный провод, круговой виток. Формулы

В школьной физике в качестве источников магнитного поля рассматриваются постоянные магниты и проводники с током. Если постоянные магниты мы уже рассмотрели, то с проводниками давайте разберёмся в данном разделе. Простейшие формы проводников для расчёта магнитных полей:

  • бесконечный прямолинейный проводник с током
  • круговой виток с током (проводник в форме окружности)

Для каждого из этих проводников можно рассчитать напряжённость магнитного поля в точке.

Итак, движущийся заряд создаёт вокруг себя магнитное поле. Самый простой тип движущегося заряда — это обычный электрический ток. Вопрос только в том, как согнуть проводник:

  • бесконечный прямолинейный проводник с током

Рис. 1. Магнитное поле бесконечного проводника

Итак, возьмём бесконечный прямолинейный проводник с током. Слово «бесконечный» в данном случае небольшое приближение. Так для любой точки, находящейся непосредственно вблизи любого линейного проводника, сам проводник «кажется» бесконечным. Пусть по нашему проводнику течёт ток 

(рис. 1). Прямолинейный проводник с током создаёт вихревое (круговое) магнитное поле вокруг себя. Направление вектора магнитной индукции задаётся правилом буравчика (правилом правой руки). Исходя из этого правила, найдём направление вектора (рис. 2).

Рис. 2. Магнитное поле бесконечного проводника (магнитная индукция)

Для подсчёта модуля вектора магнитной индукции поля вне прямолинейного бесконечного проводника с током можно использовать соотношение (рис. 3):

(1)

Рис. 3. Модуль вектора магнитной индукции бесконечного линейного проводника

3D модели рисунков достаточно сложны для рассмотрения, поэтому введены условные обозначения для направлений векторов/токов в трёхмерном пространстве (рис. 4).

Рис. 4. Схематические отображения векторов

Тогда перерисуем рисунок 3, в случае, если мы смотрим сверху провода (рис. 5.1). В этом случае ток течёт на нас, т.е. из рисунка. И в случае, когда мы смотрим на провод снизу вверх (рис. 5.2). В этом случае ток течёт от нас, т.е. внутрь рисунка.

Рис. 5. Поле проводника (вид сверху)

На рисунке 5 точечной линией обозначено магнитное поле прямолинейного тока (оно круговое). Направление вектора магнитной индукции (

) определяется правилом буравчика (правилом правой руки).

Правило буравчика для прямолинейного тока: правой рукой обхватываем проводник с током, отогнутый большой палец сонаправляем с током, тогда согнутые 4 пальца показывают направление вектора магнитной индукции.

  • круговой виток с током (проводник в форме окружности)

Второй вариант системы, в которой достаточно просто рассчитать модуль вектора магнитной индукции, — это круговой виток с током. Т.е. сам проводник с током представляет собой окружность. По данному проводнику ток может течь как по часовой стрелке (рис. 6.1), так и против часовой (рис. 6.2).

Рис. 6. Круговой виток с током

В целом, магнитное поле такого проводника достаточно сложное, однако для центра витка нахождение модуля вектора магнитной индукции не представляет проблем:

(2)

Немного о 

— относительной магнитной проницаемости среды. Это параметр, который описывает насколько сама среда воспринимает магнитное поле источника. В целом, это табличная величина.

Правило буравчика для кругового тока: обнимаем правой рукой провод, большой отогнутый палец правой руки направляем по току, тогда загнутые 4 пальца будут указывать направление вектора магнитной индукции.

Важно: для наших систем можно запомнить, что прямолинейный ток создаёт круговое магнитное поле (рис.5), а круговой ток создаёт прямолинейное магнитное поле (рис.6).

Вывод: для поиска модуля вектора магнитной индукции достаточно проанализировать систему в задаче и описать её через модель бесконечного прямолинейного или кругового проводника с током.

Поделиться ссылкой:

www.abitur.by

Источник - магнитное поле - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Источник - магнитное поле

Cтраница 1

Источник магнитного поля - соленоид, в срединной части которого поле характеризуется максимальной однородностью.  [1]

Источник магнитного поля ( рис. 66) представляет собой два П - образных электромагнита, на которые намотано по 3500 витков провода типа ПЭЛБО диаметром 0 75 мм.  [3]

Источником магнитного поля может быть петля с током, соленоид или постоянный магнит. Магнитная сила Рмаг направлена по нормали к плоскости, образованной векторами v и В. Ниже в этой главе мы покажем, что заряженная частица, движущаяся только в магнитном поле, будет описывать окружность ( или, в более общем случае, спираль) вокруг оси, образуемой направлением магнитного поля. Проделав лабораторный опыт, легко можно убедиться, что магнитное поле, направленное перпендикулярно к движению электронного пучка в трубке осциллографа, отклонит этот пучок в направлении, перпендикулярном как к v, так и к В.  [4]

Источником магнитного поля служил электромагнит в форме соленоида.  [5]

Источником магнитного поля могут быть постоянные магниты и электромагниты, в связи с чем аппараты для магнитной обработки воды подразделяются на две основные группы - аппараты с постоянными магнитами и электромагнитами на постоянном или переменном токе.  [6]

Источником магнитного поля являются движущиеся заряды. Покоящиеся заряды магнитное поле не создают. Действует магнитное поле тоже только на движущиеся заряды, на покоящиеся заряды оно никакого действия не оказывает.  [7]

Для этого источник магнитного поля окружают, ферромагнитным экраном.  [9]

Электромагнит - источник магнитного поля, необходимого для наблюдения явления ЭПР вместе с системой, позволяющей стабилизировать напряженность магнитного поля Я и линейно изменять ее.  [10]

В качестве источника магнитного поля используют соленоид 3, содержащий 1 - 2 тысячи витков медного провода диаметром 1 - 2 мм. Длина соленоида должна быть в 8 - 10 раз больше диаметра его внутреннего отверстия. В этом случае напряженность магнитного поля в центре соленоида Яп /, где п - число витков провода на единицу длины соленоида и / - ток, проходящий по обмотке соленоида.  [12]

В качестве источника магнитного поля используют соленоид 3, содержащий 1 - 2 тысячи витков медного провода диаметром 1 - 2 мм. Длина соленоида должна быть в 8 - 10 раз больше диаметра его внутреннего отверстия. В этом случае напряженность магнитного поля в центре соленоида Я /, где п - число витков провода на единицу длины соленоида и / - ток, проходящий по обмотке соленоида.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru