Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Магнітне поле - це поле, яке можна визначити як простір навколо магніту, в якому діють магнітні сили.

Як відомо, електричний струм може надавати різні дії, наприклад, теплові, хімічні та магнітні. Магнітна дія проявляється, наприклад, у тому, що між провідниками з електричним струмом виникають сили взаємодії, які називаються магнітними силами.

Магнітна взаємодія

Ще в давнину було помічено, що одні тіла притягують інші тіла. Бурштин слід натирати, щоб він притягував до себе волосся або шматки тканини, але магніти завжди притягують, але тільки залізні предмети.Стародавні люди також виявили, що магніт може змусити інше тіло, зроблене із заліза, придбати магнітні властивості, якщо тримати його досить близько до магніту. Вони також помітили, що дві сторони магніту мають різні властивості - звернені один до одного магніти можуть притягувати або відштовхувати один одного.

Вже зараз ми знаємо, що магнітне поле виникає між полюсами магнітного матеріалу. Полюси бувають північними та південними. Ви, напевно, самі стикалися з тим, що коли ви зводите два магніти разом, вони або притягуються або відштовхуються один від одного. Це відбувається тому, що магнітні полюси з різними назвами (північ-південь) притягуються, а полюси з однаковими назвами (північ-північ, південь-юг) відштовхуються.

Магнітне поле тіла часто представляють у вигляді діаграми ліній поля. Якщо внести феромагнітне тіло у магнітне поле, воно вирівняється вздовж ліній поля. Феромагніти - найвідоміші магніти, що створюють постійне магнітне поле.

Якщо ми піднесемо деяку кількість залізних скріпок до магніту, то зауважимо, що більшість скріпок накопичаться на кінцях магніту (званих полюсами), тому що магнітна сила там найбільша. Однак у середині магніту вона має найменше значення. Магнітні сили діють у просторі навколо магніту і створюють те саме магнітне поле.

Магнітне поле невидимо, але, використовуючи залізну тирсу, ви можете спостерігати його ефекти (див. малюнок 1).

Мал. 1. Залізна тирса розташована характерним чином - вона утворює лінії навколо магніту.
Ці лінії показують форму магнітного поля, яке виникло навколо стрижневого магніту.

Большая частина залізної тирси накопичується біля полюсів, а решта розташовується вздовж ліній поля. Вони є лінії магнітного поля, які оточують магніт. Залізна тирса намагнічується, тобто. набувають магнітні властивості та стають маленькими магнітами, які притягують один одного.

Зображення ліній магнітного поля для деяких видів магнітів

Почнемо із зображення силових ліній магнітного поля. Вони застосовуються для візуалізації магнітного поля. Поза магнітом лінії поля завжди йдуть від північного полюса до південного. Оскільки магнітне поле є замкнутим полем, вони мають рухатися з півдня на північ усередині магніту. Щільність ліній поля дає інформацію про силу магнітного поля; що щільніше лінії поля, то більше вписувалося напруженість магнітного поля.

Магнітне поле стрижневого магніту

На малюнку 2 нижче показано магнітне поле стрижневого магніту. Стрижневий магніт є постійним, і має північний та південний полюси.

Мал. 2. Магнітне поле стрижневого магніту

Якщо порівняти магнітне поле з електричним, то замість плюсового та мінусового полюса є північний та південний. На цьому малюнку показано перебіг ліній поля від північного до південного полюса.Тут також видно, що густина ліній поля не є постійною для стрижневого магніту. На полюсах вона вища, ніж між полюсами. Це говорить про те, що магнітне поле сильніше безпосередньо біля полюсів, ніж між полюсами.

Магнітне поле підковоподібного магніту

Крім стрижневого магніту, існують інші форми постійних магнітів. Однією з важливих форм є підковоподібний магніт, який може бути круглим або квадратним.

Мал. 3. Магнітне поле підковоподібного магніту

Як бачите, магнітне поле всередині підкови однорідне (див. рисунок 3). Однорідність означає, що магнітне поле постійно не залежить від місця розташування. Однорідне магнітне поле на діаграмі ліній поля можна розпізнати паралельними лініями поля, розташованими на однаковій відстані. Тому напруженість магнітного поля в однорідному магнітному полі однакова в кожній точці.

Магнітне поле двох стрижневих магнітів

Давайте подивимося на інший приклад магнітного поля (див. рис. 4 нижче):

Мал. 4. Магнітне поле двох стрижневих магнітів

Ці лінії поля показують, що два магніти з однаковою полярністю відштовхуються одна від одної. З цього можна дійти невтішного висновку, що однакові полюси відштовхуються, а різні полюси притягуються.

Магнітне поле планети Земля

Але яке відношення мають полюси магніту на північ і південь Землі? Ви можете наблизитись до відповіді, якщо запитаєте себе, як працює компас.

Мал. 5. Компас вирівнюється магнітним полем

Земля також має магнітне поле (див. рисунок 5), початок якого лежить на полюсах, тобто. на північному та південному полюсах. Стрілка компаса є постійним стрижневим магнітом і вирівнюється по цьому полю. У цьому північна частина стрілки компаса притягується до південного полюса магнітного поля Землі.Тому географічний південь лежить на магнітній півночі.

Магнітне поле провідника з електричним струмом

Коли ви розсипаєте дрібну металеву тирсу навколо магніту і провідника, яким тече електричний струм, вони утворюють певні геометричні фігури. Ви знаєте, що це явище викликано магнітним полем, створюваним магнітом. Чи буде те саме з провідником?

Наявність магнітного поля можна перевірити за допомогою магнітної стрілки, яка, як відомо, є частиною компасу. Як ми знаємо, магнітна стрілка має два полюси: північний та південний. Лінію, яка з'єднує полюси магнітної стрілки, називають віссю. я віссю. Крім того, ми знаємо, що північний полюс магнітної стрілки вказує на південний магнітний полюс, а південний полюс стрілки вказує на північний магнітний полюс.

Поруч із магнітом він вирівнюється по силових лініях магнітного поля і вказує на південний полюс. За допомогою магнітної стрілки визначаються положення магнітних полюсів Землі та географічні напрямки.Чи виникає магнітне поле лише навколо магнітів та Землі? Щоб з'ясувати це, потрібно провести експеримент, який відображає взаємодію провідника з електричним струмом та магнітною стрілкою.

Досвід Ерстеда.

Для того, щоб провести досвід, розташуємо провідник, який включений в електричний ланцюг джерела струму, над магнітною стрілкою паралельно до її осі (див. малюнок 6).

Мал. 6. Взаємодія провідника з електричним струмом та магнітної стрілки

Відхилення магнітної стрілки біля провідника, яким протікає електричний струм, вказує на наявність магнітного поля. Напрямок відхилення магнітної стрілки залежить від цього напрямі тече електричний струм. Цей зв'язок був відкритий Хансом Крістіаном Ерстедом у 1820 році. Його досвід мав велике значення для розвитку вчення про електромагнітні явища.

Таким чином можна вивести 3 наступні висновки:

    Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника з електричним струмом, тобто навколо електричних зарядів, що рухаються. Електричний струм і магнітне поле нерозривно пов'язані між собою.
  1. Напрямок силових ліній магнітного поля можна знайти за допомогою магнітної стрілки. Напрямок силових ліній магнітного поля залежить від того, в якому напрямку тече електричний струм.
  2. Розташування силових ліній магнітного поля навколо провідника зі струмом залежить від форми провідника.

Тому навколо нерухомих електричних зарядів існує тільки електричне поле, а навколо зарядів, що рухаються, тобто. електричного струму, існують і електричне та магнітне поля. Магнітне поле виникає навколо провідника, коли у ньому виникає електричний струм, тому електричний струм слід розглядати як джерело магнітного поля. Вирази "магнітне поле електричного струму" або "магнітне поле, створюване електричним струмом" слід розуміти в цьому сенсі.

Перишкін А.В. Фізика 8. - М: Дрофа, 2010. [2]

Чи змінить зміну форми провідника форму магнітного поля?

Силові лінії магнітного поля навколо провідника, скрученого в петлю, ущільнюються всередині нього. Якщо дріт намотати багато разів, ми отримаємо котушку, і залізна тирса розташовуватиметься так само, як і навколо магніту (див. малюнок 7).

Рисунок 7. Залізна тирса відображає лінії магнітного поля

Електромагніти та їх застосування

Існування магнітного поля навколо провідника з електричним струмом широко використовується в техніці та промисловості. Часто використовуються пристрої, які називають електромагнітами. Електромагніт складається з котушки, сердечника та джерела напруги (див. малюнок 8).

Мал. 8. Структура електромагніту

Ферромагнітний сердечник електромагніта відіграє важливу роль. Усередині нього створюються магнітні поля, які посилюють магнітне поле котушки.

Дрібні вироби з феромагнітних матеріалів найсильніше притягуються полюсами електромагніту. Таким чином, можна зробити висновок, що магнітне поле навколо електромагніту схоже на магнітне поле стержневого магніту.

Застосування електромагнітів.

Мал. 9. Електромагніти – це пристрої, що мають широке практичне значення. Вони використовуються буквально скрізь: від дверних замків, дзвінків та гучномовців до промислового обладнання та високошвидкісних поїздів, а також медичної та дослідницької апаратури.

Електромагніти мають різні застосування. Наприклад, на складах металобрухту електромагнітні крани переміщають розбиті автомобілі.

Також електромагніти використовуються в електричних замках. Коли електричний струм проходить через електромагніт, створюється магнітне поле, яке впливає на металеву (сталеву) частину замку (ригеля).Це призводить до переміщення заслінки та відкривання дверей. Коли двері зачинені, пружина відповідним чином переміщає ригель і блокує замок. Замок можна відкрити після повторного підключення електроживлення.

Найсильніші електромагніти використовуються, в тому числі, в прискорювачах для управління рухом частинок з високою енергією. Донедавна магнітне поле, створюване струмоведучими провідниками, керувало рухом електронів у телевізійних кінескопах та комп'ютерних моніторах.

Список використаної літератури

    Сівухін Д. В. Загальний курс фізики. - Вид. 4-те, стереотипне. - М: Фізматліт; Вид-во МФТІ, 2004. – Т. III. Електрика. - 656 с.
  1. Перишкін А.В. Фізика 8. - М: Дрофа, 2010.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик