Fushë magnetike konstante. Fusha magnetike e rrymës, rryma magnetike

Le të kuptojmë së bashku se çfarë është një fushë magnetike. Në fund të fundit, shumë njerëz jetojnë në këtë fushë gjatë gjithë jetës së tyre dhe as që e mendojnë atë. Është koha për ta rregulluar!

Një fushë magnetike

Një fushë magnetike- një lloj i veçantë i lëndës. Shfaqet në veprimin mbi ngarkesat elektrike lëvizëse dhe trupat që kanë momentin e tyre magnetik (magnetet e përhershme).

E rëndësishme: fusha magnetike nuk ndikon në ngarkesat e palëvizshme! Një fushë magnetike krijohet gjithashtu nga lëvizja e ngarkesave elektrike, ose nga një fushë elektrike që ndryshon në kohë, ose nga momentet magnetike të elektroneve në atome. Kjo do të thotë, çdo tel përmes të cilit rrjedh rryma gjithashtu bëhet magnet!

Një trup që ka fushën e vet magnetike.

Një magnet ka pole të quajtur veri dhe jug. Emërtimet "veri" dhe "jug" jepen vetëm për lehtësi (si "plus" dhe "minus" në energji elektrike).

Fusha magnetike përfaqësohet nga linjat e energjisë magnetike. Linjat e forcës janë të vazhdueshme dhe të mbyllura, dhe drejtimi i tyre përkon gjithmonë me drejtimin e veprimit të forcave të fushës. Nëse shpërndaheni rreth një magneti të përhershëm ashkël metalike, grimcat metalike do të tregojnë një pamje të qartë të linjave të forcës fushë magnetike, duke lënë veriun dhe duke hyrë Poli i Jugut. Karakteristikë grafike e një fushe magnetike - linjat e forcës.

Karakteristikat e fushës magnetike

Karakteristikat kryesore të fushës magnetike janë induksioni magnetik, fluksi magnetik Dhe përshkueshmëria magnetike. Por le të flasim për gjithçka në rregull.

Le të vërejmë menjëherë se të gjitha njësitë matëse janë dhënë në sistem SI.

Induksioni magnetik B – sasi fizike vektoriale, e cila është forca kryesore karakteristike e fushës magnetike. Shënohet me shkronjën B . Njësia matëse e induksionit magnetik - Tesla (T).

Induksioni magnetik tregon se sa e fortë është fusha duke përcaktuar forcën që ushtron mbi një ngarkesë. Kjo fuqi thirrur Forca e Lorencit.

Këtu q - tarifë, v - shpejtësia e saj në një fushë magnetike, B - induksion, F - Forca e Lorencit me të cilën fusha vepron në ngarkesë.

F- një sasi fizike e barabartë me produktin e induksionit magnetik nga zona e qarkut dhe kosinusit midis vektorit të induksionit dhe normales në rrafshin e qarkut nëpër të cilin kalon fluksi. Fluksi magnetik- karakteristikë skalare e fushës magnetike.

Mund të themi se fluksi magnetik karakterizon numrin e linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në një zonë njësi. Fluksi magnetik matet në Weberach (Wb).

Përshkueshmëria magnetike– koeficienti përcaktues vetitë magnetike mjedisi. Një nga parametrat nga i cili varet induksioni magnetik i një fushe është përshkueshmëria magnetike.

Planeti ynë ka qenë një magnet i madh për disa miliarda vjet. Induksioni i fushës magnetike të Tokës ndryshon në varësi të koordinatave. Në ekuator është afërsisht 3.1 herë 10 në minus fuqinë e pestë të Teslës. Përveç kësaj, ka anomali magnetike ku vlera dhe drejtimi i fushës ndryshojnë ndjeshëm nga zonat fqinje. Disa nga anomalitë magnetike më të mëdha në planet - Kursk Dhe Anomalitë magnetike braziliane.

Origjina e fushës magnetike të Tokës mbetet ende një mister për shkencëtarët. Supozohet se burimi i fushës është bërthama metalike e lëngshme e Tokës. Bërthama është në lëvizje, që do të thotë se aliazhi i shkrirë hekur-nikel po lëviz, dhe lëvizja e grimcave të ngarkuara është rryma elektrike që gjeneron fushën magnetike. Problemi është se kjo teori ( gjeodinamo) nuk shpjegon se si fusha mbahet e qëndrueshme.

Toka është një dipol i madh magnetik. Polet magnetike nuk përkojnë me ato gjeografike, megjithëse janë në afërsi. Për më tepër, polet magnetike të Tokës lëvizin. Zhvendosja e tyre është regjistruar që nga viti 1885. Për shembull, gjatë njëqind viteve të fundit, poli magnetik në hemisferën jugore është zhvendosur pothuajse 900 kilometra dhe tani ndodhet në Oqeanin Jugor. Poli i hemisferës së Arktikut lëviz nëpër veri oqeani Arktik në Anomalinë Magnetike të Siberisë Lindore, shpejtësia e lëvizjes së saj (sipas të dhënave të vitit 2004) ishte rreth 60 kilometra në vit. Tani ka një përshpejtim të lëvizjes së poleve - mesatarisht, shpejtësia po rritet me 3 kilometra në vit.

Cila është rëndësia e fushës magnetike të Tokës për ne? Para së gjithash, fusha magnetike e Tokës mbron planetin nga rrezet kozmike dhe era diellore. Grimcat e ngarkuara nga hapësira e thellë nuk bien drejtpërdrejt në tokë, por devijohen nga një magnet gjigant dhe lëvizin përgjatë vijave të tij të forcës. Kështu, të gjitha gjallesat mbrohen nga rrezatimi i dëmshëm.

Disa ngjarje kanë ndodhur gjatë rrjedhës së historisë së Tokës. përmbysjet(ndryshimet) e poleve magnetike. Përmbysja e polit- kjo është kur ata ndryshojnë vendet. Herën e fundit Ky fenomen ka ndodhur rreth 800 mijë vjet më parë, dhe në total ka pasur më shumë se 400 përmbysje gjeomagnetike në historinë e Tokës, disa shkencëtarë besojnë se, duke pasur parasysh përshpejtimin e vëzhguar të lëvizjes së poleve magnetike, duhet të pritet përmbysja e poleve të radhës. në dy mijë vitet e ardhshme.

Fatmirësisht, në shekullin tonë nuk pritet ende një ndryshim pol. Kjo do të thotë që ju mund të mendoni për gjëra të këndshme dhe të shijoni jetën në fushën e mirë të vjetër konstante të Tokës, duke marrë parasysh vetitë dhe karakteristikat themelore të fushës magnetike. Dhe për ta bërë këtë, janë autorët tanë, të cilëve mund t'u besoni me besim disa nga problemet arsimore! dhe lloje të tjera të punës që mund të porositni duke përdorur lidhjen.

Në shekullin e kaluar, shkencëtarë të ndryshëm parashtruan disa supozime rreth fushës magnetike të Tokës. Sipas njërit prej tyre, fusha shfaqet si rezultat i rrotullimit të planetit rreth boshtit të tij.

Ai bazohet në efektin kurioz Barnett-Einstein, i cili është se kur një trup rrotullohet, lind një fushë magnetike. Atomet në këtë efekt kanë momentin e tyre magnetik ndërsa rrotullohen rreth boshtit të tyre. Kështu shfaqet fusha magnetike e Tokës. Megjithatë, kjo hipotezë nuk u përball me testimin eksperimental. Doli se fusha magnetike e marrë në një mënyrë kaq jo të parëndësishme është disa milionë herë më e dobët se ajo reale.

Një hipotezë tjetër bazohet në shfaqjen e një fushe magnetike për shkak të lëvizjes rrethore të grimcave të ngarkuara (elektroneve) në sipërfaqen e planetit. Ajo gjithashtu rezultoi e falimentuar. Lëvizja e elektroneve mund të shkaktojë shfaqjen e një fushe shumë të dobët dhe kjo hipotezë nuk shpjegon përmbysjen e fushës magnetike të Tokës. Dihet se poli magnetik i veriut nuk përkon me polin gjeografik verior.

Era diellore dhe rrymat e mantelit

Mekanizmi i formimit të fushës magnetike të Tokës dhe planetëve të tjerë sistem diellor nuk është studiuar plotësisht dhe mbetet ende një mister për shkencëtarët. Megjithatë, një hipotezë e propozuar shpjegon mjaft mirë përmbysjen dhe madhësinë e induksionit real të fushës. Ai bazohet në punën e rrymave të brendshme të Tokës dhe erës diellore.

Rrymat e brendshme të Tokës rrjedhin në mantelin, i cili përbëhet nga substanca me përçueshmëri shumë të mirë. Burimi i rrymës është thelbi. Energjia nga thelbi në sipërfaqen e tokës transferohet me konvekcion. Kështu, në mantel ka lëvizje të vazhdueshme një substancë që formon një fushë magnetike sipas ligjit të njohur të lëvizjes së grimcave të ngarkuara. Nëse e lidhim pamjen e saj vetëm me rrymat e brendshme, rezulton se të gjithë planetët, drejtimi i rrotullimit të të cilëve përkon me drejtimin e rrotullimit të Tokës, duhet të kenë një fushë magnetike identike. Megjithatë, nuk është kështu. Poli gjeografik verior i Jupiterit përkon me polin e tij magnetik verior.

Jo vetëm rrymat e brendshme marrin pjesë në formimin e fushës magnetike të Tokës. Prej kohësh dihet se ai i përgjigjet erës diellore, një rrymë grimcash me energji të lartë që vjen nga Dielli si rezultat i reaksioneve që ndodhin në sipërfaqen e tij.

Era diellore është, për nga natyra e saj, një rrymë elektrike (lëvizja e grimcave të ngarkuara). E mbartur nga rrotullimi i Tokës, ajo krijon një rrymë rrethore, e cila çon në shfaqjen e fushës magnetike të Tokës.

Përdorimi i gjerë i fushave magnetike në jetën e përditshme, në prodhim dhe në kërkimin shkencor. Mjafton të emërtoni pajisje të tilla si gjeneratorët e rrymës alternative, motorët elektrikë, reletë, përshpejtuesit grimcat elementare dhe sensorë të ndryshëm. Le të hedhim një vështrim më të afërt se çfarë është një fushë magnetike dhe si formohet ajo.

Çfarë është një fushë magnetike - përkufizim

Një fushë magnetike është një fushë force që vepron në lëvizjen e grimcave të ngarkuara. Madhësia e fushës magnetike varet nga shpejtësia e ndryshimit të saj. Sipas kësaj veçorie, dallohen dy lloje të fushave magnetike: dinamike dhe gravitacionale.

Fusha magnetike gravitacionale lind vetëm pranë grimcave elementare dhe formohet në varësi të veçorive të strukturës së tyre. Burimet e një fushe magnetike dinamike janë ngarkesat elektrike lëvizëse ose trupat e ngarkuar, përcjellësit me rrymë, si dhe substancat e magnetizuara.

Vetitë e fushës magnetike

Shkencëtari i madh francez Andre Ampère arriti të zbulojë dy veti themelore të fushës magnetike:

1. Dallimi kryesor midis një fushe magnetike dhe një fushe elektrike dhe vetia kryesore e saj është se ajo është relative. Nëse merrni një trup të ngarkuar, e lini të palëvizur në një kornizë referimi dhe vendosni një gjilpërë magnetike afër, atëherë ai, si zakonisht, do të tregojë nga veriu. Kjo do të thotë, nuk do të zbulojë asnjë fushë tjetër përveç asaj të tokës. Nëse filloni ta lëvizni këtë trup të ngarkuar në lidhje me shigjetën, ai do të fillojë të rrotullohet - kjo tregon se kur trupi i ngarkuar lëviz, lind edhe një fushë magnetike, përveç asaj elektrike. Kështu, një fushë magnetike shfaqet nëse dhe vetëm nëse ka një ngarkesë lëvizëse.
2. Një fushë magnetike vepron në një rrymë tjetër elektrike. Pra, mund të zbulohet duke gjurmuar lëvizjen e grimcave të ngarkuara - në një fushë magnetike ato do të devijojnë, përcjellësit me rrymë do të lëvizin, korniza me rrymë do të rrotullohet, substancat e magnetizuara do të zhvendosen. Këtu duhet të kujtojmë gjilpërën e busullës magnetike, zakonisht me ngjyrë Ngjyra blu, - në fund të fundit, është vetëm një copë hekuri i magnetizuar. Ajo është gjithmonë e kthyer nga veriu, sepse Toka ka një fushë magnetike. I gjithë planeti ynë është një magnet i madh: në Polin e Veriut ka një rrip magnetik jugor, dhe në polin e jugut poli gjeografik ndodhet poli magnetik i veriut.

Përveç kësaj, vetitë e fushës magnetike përfshijnë karakteristikat e mëposhtme:

1. Fuqia e një fushe magnetike përshkruhet nga induksioni magnetik - kjo është një sasi vektoriale që përcakton forcën me të cilën fusha magnetike ndikon në ngarkesat lëvizëse.
2. Fusha magnetike mund të jetë e tipit konstant dhe të ndryshueshëm. E para krijohet nga një fushë elektrike që nuk ndryshon në kohë, induksioni i një fushe të tillë është gjithashtu konstant. E dyta gjenerohet më shpesh duke përdorur induktorë të mundësuar nga rryma alternative.
3. Fusha magnetike nuk mund të perceptohet nga shqisat njerëzore dhe regjistrohet vetëm nga sensorë të veçantë.

Ne ende kujtojmë fushën magnetike nga shkolla, por ajo që përfaqëson nuk është diçka që "shfaqet" në kujtimet e të gjithëve. Le të rifreskojmë atë që kemi mbuluar dhe ndoshta t'ju tregojmë diçka të re, të dobishme dhe interesante.

Përcaktimi i fushës magnetike

Një fushë magnetike është një fushë force që ndikon në ngarkesat elektrike lëvizëse (grimcat). Falë kësaj fushe të forcës, objektet tërhiqen nga njëri-tjetri. Ekzistojnë dy lloje të fushave magnetike:

1. Gravitacionale - formohet ekskluzivisht pranë grimcave elementare dhe ndryshon në forcën e saj bazuar në karakteristikat dhe strukturën e këtyre grimcave.
2. Dinamik, i prodhuar në objekte me ngarkesa elektrike lëvizëse (transmetues të rrymës, substanca të magnetizuara).

Emërtimi për fushën magnetike u prezantua për herë të parë nga M. Faraday në 1845, megjithëse kuptimi i tij ishte pak i gabuar, pasi besohej se ndikimi dhe ndërveprimi elektrik dhe magnetik kryhen në bazë të së njëjtës fushë materiale. Më vonë në 1873, D. Maxwell "paraqiti" teoria kuantike, në të cilën këto koncepte filluan të ndahen, dhe fusha e forcës e derivuar më parë u quajt fushë elektromagnetike.

Si shfaqet një fushë magnetike?

Fushat magnetike nuk perceptohen nga syri i njeriut artikuj të ndryshëm, dhe vetëm sensorë të veçantë mund ta zbulojnë atë. Burimi i shfaqjes së një fushe të forcës magnetike në një shkallë mikroskopike është lëvizja e mikrogrimcave të magnetizuara (të ngarkuara), të cilat janë:

• jone;
• elektrone;
• protonet.

Lëvizja e tyre ndodh për shkak të momentit magnetik të rrotullimit që është i pranishëm në secilën mikrogrimcë.

Fusha magnetike, ku mund të gjendet?

Pavarësisht se sa e çuditshme mund të tingëllojë, pothuajse të gjitha objektet rreth nesh kanë fushën e tyre magnetike. Edhe pse në konceptin e shumë, vetëm një guralec i quajtur magnet ka një fushë magnetike, e cila tërheq objekte hekuri në vetvete. Në fakt, forca e tërheqjes ekziston në të gjitha objektet, vetëm ajo manifestohet në më pak valencë.

Duhet të sqarohet gjithashtu se një fushë force, e quajtur magnetike, shfaqet vetëm kur ngarkesat elektrike ose trupat lëvizin.

Ngarkesat stacionare kanë një fushë force elektrike (mund të jetë e pranishme edhe në ngarkesat lëvizëse). Rezulton se burimet e fushës magnetike janë:

• magnet të përhershëm;
• ngarkesat lëvizëse.

Një fushë magnetike kjo është çështja që lind rreth burimeve rryme elektrike, si dhe rreth magneteve të përhershëm. Në hapësirë, fusha magnetike shfaqet si një kombinim i forcave që mund të ndikojnë në trupat e magnetizuar. Ky veprim shpjegohet me praninë e shkarkimeve lëvizëse në nivel molekular.

Fusha magnetike formohet vetëm rreth ngarkesat elektrike që janë në lëvizje. Kjo është arsyeja pse fushat magnetike dhe elektrike janë integrale dhe formohen së bashku fushë elektromagnetike. Komponentët e fushës magnetike janë të ndërlidhura dhe ndikojnë njëri-tjetrin, duke ndryshuar vetitë e tyre.

Karakteristikat e fushës magnetike:
1. Një fushë magnetike lind nën ndikimin e ngarkesave lëvizëse të rrymës elektrike.
2. Në çdo pikë, fusha magnetike karakterizohet nga vektori sasi fizike me të drejtë induksioni magnetik, e cila është forca karakteristike e fushës magnetike.
3. Një fushë magnetike mund të ndikojë vetëm tek magnetët, përçuesit me rrymë dhe ngarkesat lëvizëse.
4. Fusha magnetike mund të jetë e tipit konstant ose të alternuar
5. Fusha magnetike matet vetëm me instrumente të veçanta dhe nuk mund të perceptohet nga shqisat e njeriut.
6. Fusha magnetike është elektrodinamike, pasi krijohet vetëm nga lëvizja e grimcave të ngarkuara dhe prek vetëm ngarkesat që janë në lëvizje.
7. Grimcat e ngarkuara lëvizin përgjatë një trajektoreje pingule.

Madhësia e fushës magnetike varet nga shpejtësia e ndryshimit të fushës magnetike. Sipas kësaj veçorie, ekzistojnë dy lloje të fushave magnetike: fushë magnetike dinamike Dhe fushë magnetike gravitacionale. Fusha magnetike gravitacionale shfaqet vetëm pranë grimcave elementare dhe formohet në varësi të veçorive strukturore të këtyre grimcave.

Moment magnetik ndodh kur një fushë magnetike vepron në një kornizë përçuese. Me fjalë të tjera, momenti magnetik është një vektor që ndodhet në vijën që shkon pingul me kornizën.

Fusha magnetike mund të paraqitet grafikisht duke përdorur linja magnetike të forcës. Këto vija janë tërhequr në një drejtim të tillë që drejtimi i forcave të fushës të përputhet me drejtimin e vetë vijës së fushës. Linjat magnetike të forcës janë të vazhdueshme dhe të mbyllura në të njëjtën kohë.

Drejtimi i fushës magnetike përcaktohet duke përdorur një gjilpërë magnetike. Linjat e energjisë përcaktojnë gjithashtu polaritetin e magnetit, fundi me daljen e linjave të energjisë është Poli i Veriut, dhe fundi, me hyrjen e këtyre vijave, është poli jugor.

Është shumë i përshtatshëm për të vlerësuar vizualisht fushën magnetike duke përdorur fije hekuri të zakonshëm dhe një copë letre.
Nëse vendosim një fletë letre në një magnet të përhershëm dhe spërkasim tallash sipër, atëherë grimcat e hekurit do të rreshtohen sipas vijave të fushës magnetike.

Drejtimi i linjave të energjisë për një përcjellës përcaktohet me lehtësi nga të famshmit rregull gimlet ose rregull dora e djathtë . Nëse e mbështjellim dorën rreth përcjellësit në mënyrë që gishtin e madh dukej në drejtim të rrymës (nga minus në plus), atëherë 4 gishtat e mbetur do të na tregojnë drejtimin e vijave të fushës magnetike.

Dhe drejtimi i forcës së Lorencit është forca me të cilën fusha magnetike vepron në një grimcë të ngarkuar ose përcjellës me rrymë, sipas rregulli i dorës së majtë.
Nëse vendosim dora e majtë në një fushë magnetike në mënyrë që 4 gishta të shikojnë në drejtimin e rrymës në përcjellës, dhe linjat e forcës hyjnë në pëllëmbë, atëherë gishti i madh do të tregojë drejtimin e forcës Lorentz, forcën që vepron në një përcjellës të vendosur në një magnetik fushë.

Kjo eshte e gjitha. Sigurohuni që të bëni çdo pyetje që keni në komente.