Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Магнитното поле е поле, което може да се дефинира като пространството около магнит, в което действат магнитни сили.

Както знаете, електрическият ток може да има различни ефекти, например топлинни, химични и магнитни. Магнитното действие се проявява например във факта, че между проводниците с електрически ток възникват сили на взаимодействие, които се наричат магнитни сили.

Магнитно взаимодействие

Още в древни времена е забелязано, че някои тела привличат други тела. Кехлибарът трябва да се търка, така че да привлича косми или парчета плат, но магнитите винаги привличат, но само железни предмети.Древните хора също са открили, че магнит може да накара друго тяло, направено от желязо, да придобие магнитни свойства, ако се държи достатъчно близо до магнита. Те също забелязаха, че двете страни на магнита имат различни свойства - магнитите, обърнати един към друг, могат да се привличат или отблъскват.

Вече знаем, че между полюсите на магнитен материал възниква магнитно поле. Полюсите са север и юг. Вероятно сте изпитали, че когато съберете два магнита, те или се привличат, или се отблъскват. Това е така, защото магнитните полюси с различни имена (Север-Юг) се привличат, а полюсите с едно и също име (Север-Север, Юг-Юг) се отблъскват.

Магнитното поле на тялото често се представя като диаграма на силови линии. Ако поставите феромагнитно тяло в магнитно поле, то ще се подреди по линиите на полето. Феромагнитите са най-известните магнити, които създават постоянно магнитно поле.

Ако донесем няколко железни кламери близо до магнит, ще забележим, че по-голямата част от кламерите ще се натрупат в краищата на магнита (наречени полюси), защото там магнитната сила е най-голяма. Въпреки това, в средата на магнита, той има най-малка стойност. Магнитните сили действат в пространството около магнита и създават същото магнитно поле.

Магнитното поле е невидимо, но с помощта на железни стружки можете да наблюдавате ефектите му (вижте снимка 1).

Ориз. 1. Железните стружки са подредени по характерен начин - образуват линии около магнита.
Тези линии показват формата на магнитното поле, което се е развило около прътовия магнит.

Повечето от железните стружки се натрупват близо до полюсите, докато останалата част е разположена по протежение на линиите на полето. Те са линии на магнитно поле, които обграждат магнита. Железните стружки се магнетизират, т.е. придобиват магнитни свойства и се превръщат в малки магнити, които се привличат един друг.

Изображение на линиите на магнитното поле за някои видове магнити

Да започнем с изображението на линиите на магнитното поле. Те се използват за визуализиране на магнитното поле. Извън магнита силовите линии винаги вървят от северния полюс към юга. Тъй като магнитното поле е затворено поле, те трябва да се движат от юг на север вътре в магнита. Плътността на полевата линия предоставя информация за силата на магнитното поле; колкото по-плътни са силовите линии, толкова по-голяма е силата на магнитното поле.

Магнитно поле на лентов магнит

Фигура 2 по-долу показва магнитното поле на прътов магнит. Пръчковият магнит е постоянен и има северен и южен полюс.

Ориз. 2. Магнитно поле на прътов магнит

Ако сравним магнитното поле с електрическото, тогава вместо плюс и минус полюси има север и юг. Тази фигура показва хода на линиите на полето от северния към южния полюс.Тук също може да се види, че плътността на полевата линия не е постоянна за пръчковия магнит. Тя е по-висока в полюсите, отколкото между полюсите. Това предполага, че магнитното поле е по-силно директно в полюсите, отколкото между полюсите.

Магнитно поле на подковообразен магнит

Освен лентовия магнит, има и други форми на постоянни магнити. Една важна форма е подковообразният магнит, който може да бъде кръгъл или квадратен.

Ориз. 3. Магнитно поле на подковообразен магнит

Както можете да видите, магнитното поле вътре в подковата е равномерно (вижте Фигура 3). Еднородността означава, че магнитното поле е постоянно и независимо от местоположението. Еднородното магнитно поле в диаграма на полеви линии може да бъде разпознато по успоредни полеви линии, разположени на едно и също разстояние. Следователно силата на магнитното поле в еднородно магнитно поле е една и съща във всяка точка.

Магнитно поле от два пръчковидни магнита

Нека да разгледаме друг пример за магнитно поле (вижте фигура 4 по-долу):

Ориз. 4. Магнитно поле на два пръчковидни магнита

Тези полеви линии показват, че два магнита с еднаква полярност се отблъскват. От това можем да заключим, че едни и същи полюси се отблъскват, а различните полюси се привличат.

Магнитно поле на планетата Земя

Но какво общо имат полюсите на магнита със севера и юга на Земята? Можете да се доближите до отговора, ако се запитате как работи компасът.

Ориз. 5. Компасът се изравнява с магнитното поле

Земята също има магнитно поле (виж Фигура 5), чието начало лежи на полюсите, т.е. на северния и южния полюс. Стрелката на компаса е постоянен пръчков магнит и се изравнява с това поле. В този случай северната част на стрелката на компаса е привлечена от южния полюс на магнитното поле на Земята.Следователно географският юг лежи върху магнитния север.

Магнитно поле на проводник с електрически ток

Когато разпръснете малки метални стърготини около магнит и проводник, през който протича електрически ток, те образуват определени геометрични фигури. Вече знаете, че това явление се причинява от магнитното поле, създадено от магнита. Ще бъде ли същото и с Explorer?

Наличието на магнитно поле може да се провери с помощта на магнитна стрелка, която, както знаете, е част от компас. Както знаем, магнитната стрелка има два полюса: северен и южен. Линията, която свързва полюсите на магнитната стрелка, се нарича ос. аз съм оста. Освен това знаем, че северният полюс на магнитната стрелка сочи към южния магнитен полюс, а южният полюс на стрелката сочи към северния магнитен полюс.

До магнита, той е подравнен с линиите на магнитното поле и сочи към южния полюс. С помощта на магнитна стрелка се определят положенията на магнитните полюси на Земята и географските посоки.Магнитното поле възниква ли само около магнитите и Земята? За да разберете, трябва да проведете експеримент, който отразява взаимодействието на проводник с електрически ток и магнитна стрелка.

Опитът на Ерстед.

За да проведем експеримент, поставяме проводника, който е включен в електрическата верига на източника на ток, над магнитната стрелка успоредно на нейната ос (виж Фигура 6).

Ориз. 6. Взаимодействие на проводник с електрически ток и магнитна стрелка

Отклонението на магнитната стрелка в близост до проводника, през който протича електрическият ток, показва наличието на магнитно поле. Посоката на отклонение на магнитната стрелка зависи от посоката, в която протича електрическият ток. Тази връзка е открита от Ханс Кристиан Ерстед през 1820 г. Неговият опит беше от голямо значение за развитието на учението за електромагнитните явления.

Така можете да отпечатате следните 3 изхода:

    Магнитно поле съществува около всеки проводник с електрически ток, т.е. около движещи се електрически заряди. Електрическият ток и магнитното поле са неразривно свързани.
  1. Посоката на линиите на магнитното поле може да се намери с помощта на магнитната стрелка. Посоката на линиите на магнитното поле зависи от посоката на протичане на електрическия ток.
  2. Местоположението на линиите на магнитното поле около проводник с ток зависи от формата на проводника.

Следователно около неподвижните електрически заряди има само електрично поле, а около движещите се заряди, т.е. електрически ток, има както електрически, така и магнитни полета. Магнитно поле възниква около проводник, когато в него възниква електрически ток, така че електрическият ток трябва да се разглежда като източник на магнитно поле. Изразите "магнитно поле на електрически ток" или "магнитно поле, генерирано от електрически ток" трябва да се разбират в този смисъл.

Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Bustard, 2010. [2]

Промяната на формата на проводника ще промени ли формата на магнитното поле?

Силовите линии на магнитното поле около проводника, усукани в примка, се уплътняват вътре в него. Ако жицата се навие много пъти, ще получим намотка и железните стружки ще бъдат разположени по същия начин, както около магнита (вижте фигура 7).

Фигура 7. Железните стружки отразяват линиите на магнитното поле

Електромагнитите и техните приложения

Съществуването на магнитно поле около проводник с електрически ток се използва широко в инженерството и индустрията. Често се използват устройства, наречени електромагнити. Електромагнитът се състои от намотка, сърцевина и източник на напрежение (вижте Фигура 8).

Ориз. 8. Структура на електромагнита

Феромагнитната сърцевина на електромагнита играе важна роля. В него се създават магнитни полета, които усилват магнитното поле на намотката.

Малките продукти от феромагнитни материали се привличат най-силно от полюсите на електромагнита. Така можем да заключим, че магнитното поле около електромагнита е подобно на магнитното поле на пръчковия магнит.

Използването на електромагнити.

Ориз. 9. Електромагнитите са устройства с широко практическо значение. Те се използват буквално навсякъде: от ключалки на врати, звънци и високоговорители до индустриално оборудване и високоскоростни влакове, както и медицинско и изследователско оборудване.

Електромагнитите имат различни приложения. Например в пунктовете за скрап електромагнитни кранове преместват разрушени коли.

Електромагнитите се използват и в електрическите брави. При преминаване на електрически ток през електромагнит се създава магнитно поле, което силно въздейства върху металната (стоманена) част на бравата (резето).Това кара амортисьора да се движи и вратата да се отваря. Когато вратата е затворена, правилно позиционирана пружина премества резето и заключва ключалката. Ключалката може да се отвори след повторно свързване на захранването.

Най-силните електромагнити се използват, наред с други неща, в ускорителите за контролиране на движението на частици с висока енергия. Доскоро магнитното поле, създадено от проводници с ток, контролираше движението на електроните в телевизионните кинескопи и компютърните монитори.

Референции

    Sivukhin D. V. Общ курс по физика. - Ед. 4-то, стереотипно. - М.: Физматлит; Издателство на МФТИ, 2004. - Т. III. Електричество. - 656 стр.
  1. Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Bustard, 2010.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електротехник