mágneses mező
Mágnesesség ismert, legalább a V században. Néhány kő közelében található Magnéziális (most Manissa) Törökországban, az a tulajdonsága, amely azáltal, hogy szabadon felfüggesztett egy szál, ők mindig orientált egy adott irányba. Darabokat mágneses érc használt navigátorok irányba mutató. Kínai iránytű jött létre, t. E. Szabadon forgó mágneses tű. 1600-ban godu Gilbert, hogy ismertesse a mágnesesség a föld, a mágneses labdát termelt érc és megvizsgálták, hogy a ballon hat a kis vas nyíl. Azt találta hasonlóság a viselkedését a nyíl viselkedését iránytű a Föld közelében, és arra a következtetésre jutott, hogy a Föld egy óriási mágnes.
1820-ban a dán fizikus H. Oersted megmutatta diákok a mágneses hatás a jelenlegi. Amikor az aktuális eltért kézzel történt, hogy közel egy iránytű. A leírás ezt az élményt okozott egy lavina az új felfedezéseknek. A tény az, hogy bár a mágneses anyagok tulajdonságait már ismert hosszú ideig, a természet e tulajdonságok nem volt egyértelmű. Miután a tapasztalat Oe amper feltételeztük, hogy a tulajdonságai állandó mágnesek miatt vastagabb keringő állandó körkörös áramok (molekuláris áramok). Ezt a hipotézist megerősítette további a XX században, amikor felfedezték, hogy az elektronok a mag körül, és ez a mozgás lehet tekinteni, mint egy kör alakú áramnak.
Így mágnesesség okozza mozgó töltésekre. Mozgó terhek (áram) tulajdonságainak módosítása a környező tér és mágneses teret hoznak létre benne. Ez a mező abban nyilvánul meg, hogy a mágneses tű és vezetékek aktuális erők hatnak.
Így született meg egy új ága a fizika - elektrodinamika. Rész elektrodinamika (elektromágnesesség) van magnetosztatika. tanulmányok nem változnak az idővel (rögzített vagy állandó) mágneses mezők.
Mágneses tér - erőteret (mint a gravitációs vagy elektromos mező) körülvevő áramot és az állandó mágnesek. A mágneses mező nem hat sztatikus feltöltődés, ez csak akkor jöhet létre a mozgó töltésekre, és csak hat a mozgó töltésekre. A mágneses erők által kifejtett mágneses mező a mozgó töltések:
- meghajlítani pályájuk (ha a töltés mozog a szabad térben);
- utasítsa vezető (amennyiben a díjakat mozognak a vezetőben);
- esztergálás áramkör (ha a vezető zárt hurkot alkot).
Minden vállalkozást érint, a mágneses mező:
1. mozgó töltésekre
2. Az áramvezető vezetékek,
3. áramkörök áram,
4. Az állandó mágnesek,
5. változó elektromos mező,
a forrásai a mágneses mezőt.
A felfedezés Oe megengedett minőségi változást kísérleteket mágneses mezőket. Most ahelyett, hogy mágnesek elkezdte tanulmányozni a kölcsönhatás a vezetékek között, ahol az áram, és ugyanazt a 1820 megfogalmazott törvénye Biot-Savart # 8209; Laplace és Amper.
A modul interakciós erők végtelen hosszú párhuzamos, a jelenlegi által meghatározott Ampere törvénye (3.1 ábra.):
ahol - a permeabilitása a közeg; és - a jelenlegi teljesítmény; közötti távolság a vezetékek; - hossza a karmester.
Amint az ábrából látható. 3.1, CO-irányított párhuzamos áramok vonzzák egymást, egymással ellentétes irányú - taszítják.
Ábra. 3.1 Mágneses interakció párhuzamos
és ellentétes irányú áramok
Leírni a mágneses mezőben adja meg annak jellemzőit. Úgy tűnik, hogy meg lehet csinálni ugyanúgy, mint például a villamos energia, a erőtérben a vizsgálati díjat. De kiderül, hogy a mágneses díjakat a természetben, tehát a tárgy, amelyre egy erő a mágneses mező, lehetséges, hogy válasszon a tárgyak: mozgó töltés; áramvezető; a jelenlegi ciklus; mágnes.
Ahhoz, hogy jelenlétének kimutatására és vizsgálata a mágneses mező jellemzők leggyakrabban használt egy zárt hurok aktuális kis méretek. Ha egy hurok mágneses mezőben, akkor jön létre egy bizonyos módon, azaz a. E. Field fejt ki az áramkör orientáló intézkedéseket. Ezt fel lehet használni, hogy meghatározzuk az irányt a mágneses mező. Ehhez meg kell állapodnunk abban, hogy jellemezze a tájékozódás a hurok a térben. A normális irányú kerül kiválasztásra a szabály jobb kéz szabályt. pozitív iránya normális menetirányban vesszük fúrót, amely forog az irányt a folyó áram a keret (ábra. 3.2).
Ábra. 3.2 meghatározása pozitív normális az áramkör aktuális
Az irányt a mágneses mező az áramköri elrendezés elfogadják majd az irányt, amely mentén a szokásos hurok pozitív.
A vizsgáló áramkör lehet használni, hogy számszerűsíteni a mágneses mező. Ehhez a koncepció a mágneses momentummal áramhurok
ahol - az egyetlen pozitív normális a kontúr, az irányt, amely kapcsolatban van a jelenlegi irány a hurok oldali csavart szabályt.
Ha a keret tartalmazza huzalmenetre, a mágneses momentum a keret
Ismert a kísérlet, hogy ha egy aktuális kontúrt forgatni úgy, hogy az irányt a szokásos területen, és nem esnek egybe, van nyomaték hajlamos visszatérni az áramkör az egyensúlyi helyzetbe. Jelenlegi keret lesz forgatva a mágneses térben, amíg a nyomaték nem lesz egyenlő nullával. Ebben az esetben, a mágneses pillanat mentén irányul mágneses mező. Következésképpen, a mágneses mező forog a mágneses pillanatok úgy, hogy azok által irányított területen.
Meg lehet mutatni, hogy a nyomaték. ható az áramkört az áram mágneses mezőt,
ahol # 8209; a mágneses indukció vektor.
A forgatónyomaték tulajdonságaitól függ a területen, azaz a. E. A mágneses indukció az adott ponton. és az ingatlan az áramkör.
Ha ugyanazon a területen pont feltöltött kontúrok különböző jellemzőkkel, azaz a. E. Különböző. de azonos orientációban, azaz a. e .. akkor fog működni a különböző nyomaték értékeket. Ez az arány azonban az összes áramkör ugyanaz, és lehet számszerűsíteni a jellemzői a területen. Ez a tény lehetővé teszi, hogy meghatározza a nagysága a mágneses indukció
ahol # 8209; vraschayushy maximális nyomatékot ható keret a jelenlegi.
Mágneses indukciós vektor - vektor, amelynek iránya határozza meg az irányt a pozitív normális a vizsgálatban az aktuális kontúr. Az SI mértékegysége a mágneses indukció elfogadott 1 Tesla - T.
Meghatározása a mágneses indukció eredő általános képletű (3,6) nem egyedi. Alatta lesz pokazvno, hogy a modul lehet meghatározni, például az alábbiak szerint:
ahol - a maximális erő hat pont ellenében. mozgó sebesség.
Egyenletek (3.4) # 8209; (3.6) kaptunk, feltételezve, hogy a mező homogén a vizsgálati területen belül az aktuális kontúr, azaz. F .. Ha nem, akkor érdemes ható erő az áramkört az áram inhomogén mágneses tér formájában
ahol a származékot venni a normális irányban vagy az irányvektor. Az irányvektor általában nem esik egybe bármilyen vektor. sem a vektor. Vektor egybeesik az irányba, egy irányba vektor elemi lépésekben. A irányú.
Mint abban az esetben az elektromos mező, lehetséges, hogy vezessenek be, az egyértelműség vonalak mágneses mező indukció. Vonalak a mágneses indukció - érintő vonal, amely minden pontban egybeesnek az irányt a mágneses indukció vektor ezen a ponton (3.3 ábra.).
Ábra. 3.3 vonalak a mágneses indukció terén egy állandó mágnes
és egy áramvezető tekercs
Mivel a mágneses indukció teljesítmény jellemzője a mágneses mező, úgy tisztességes, hogy a szuperpozíció elve. Ha a mágneses mező által generált több forrásból, a mágneses indukció vektor ebben a pontban meghatározzuk összegeként vektorok mágneses indukció által létesített mezők egyes forrás külön-külön:
ahol - a hossza az áramvezető mágneses mezőt hoz létre.
Emellett makroszkopikus áramokat a vezetékek, bármely szervezetben létezik mikroszkópos által létrehozott áramok az elektronok mozgásának atomok és molekulák ( „molekuláris” áramok Amper). Ezek a mikroszkopikus áramok létre a mágneses mezőt, és lehet forgatni a mágneses mezők külső áramlatok. Ha közel bármely szerv tegye áramvezető (makrotok), létrehoz maga körül mágneses mező hatására ezen a területen mikroszkopikus áramok minden atom egy bizonyos módon kapcsolja, és hozzon létre egy további mező a szervezetben. Így a mágneses indukció vektor írja le a kapott mágneses mező által előállított valamennyi mikro és makro áramok. Egy és ugyanaz az áram egy vezetőben a nagyságát a vektor különböző média különböző értékeket.
Jellemzésére a mágneses mező a kisegítő fogalma makrotokom bevezetett a mágneses térerőt. független a tulajdonságait a közeg. A kapcsolat a indukciós és mágneses mező (a izotróp közepes-gyenge mezők) képlet adja meg:
hol. H / m # 8209; Mágneses állandó; m # 8209; mágneses permeabilitása közepes (vákuum = 1). A mágneses permeabilitása közepes m jelzi, hányszor makroszkopikus mágneses mező áramot fokozható mikroszkópos mezőt közepes áramok.
Sok esetben a feszültség jelentősen egyszerűsíti a tanulmány a mágneses mező a mágnesek
ahol - a mágnesezettség az anyag.
Miután a kísérletek megkezdése intenzív tanulmányi Oe mágneses terének állandó elektromos áram. 1820-ban, a francia tudósok Biot és Savart vizsgáltuk a mágneses tér alakul ki légáramlat egyenes vonalú, körkörös áram, a jelenlegi tekercs, stb alapján sok kísérletet, jöttek az alábbi következtetéseket ..:
1. Minden esetben a mágneses indukció függ egyenesen arányos az áramerősséggel;
2. A mágneses indukció függ a alakja és méretei a vezeték;
3. A mágneses indukció mező bármely pontján függ a helyét ebben a kérdésben képest a karmester.
Francia tudós Laplace elemzett nyert kísérleti adatok Biot és Savart. Figyelembe vette a vektor természete a mágneses mező jellemzői és sejtés szerint a jelenlegi mágneses mező lehet számítani, mint a vektor összege (szuperpozíció) mezők által termelt egyes elemi részek áram.
A Biot-Savart-Laplace operátor lehetővé teszi, hogy kiszámítja a indukciós által keltett mágneses tér egy vezetőben a tér bármely pontján (3.4 ábra.):
ahol - az áramerősség; - hossza a huzal elem (vektor egybeesik az irányba áram); - rádiuszvektorhoz levonni az elemet a megfigyelési pont.
Ábra. 3.4 A Biot-Savart-Laplace
Amint következik képletű (3.10) vektor merőleges a síkban van és átmegy a pont, amelynél a mező kiszámítani oly módon, hogy a vektor. . kötik a szabályok megfelelő csavarokat (hüvelykujj).
Összhangban a szuperpozíció elve alapján a kapott mágneses mező indukció vezeték véges méretei jelenlegi és egy tetszőleges forma megtalálható a képlet