• uy
  •  > 
  • YouTube haqida hammasi
  •  > 
  • Magnit maydon chiziqlari nima deyiladi. Magnit maydon. Chiziqlar. Oqimli bobinning magnit maydoni

Magnit maydon chiziqlari nima deyiladi. Magnit maydon. Chiziqlar. Oqimli bobinning magnit maydoni

Keling, magnit maydon nima ekanligini birgalikda tushunamiz. Axir, ko'p odamlar butun umri davomida shu sohada yashaydilar va bu haqda o'ylamaydilar. Uni tuzatish vaqti keldi!

Magnit maydon

Magnit maydon alohida turdagi masaladir. U harakatlanuvchi elektr zaryadlari va o'z magnit momentiga (doimiy magnitlar) ega bo'lgan jismlarga ta'sir qilishda o'zini namoyon qiladi.

Muhim: magnit maydon statsionar zaryadlarga ta'sir qilmaydi! Magnit maydon, shuningdek, harakatlanuvchi elektr zaryadlari yoki vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni yoki atomlardagi elektronlarning magnit momentlari orqali hosil bo'ladi. Ya'ni, oqim o'tadigan har qanday sim ham magnitga aylanadi!


O'zining magnit maydoniga ega bo'lgan tana.

Magnitning shimoliy va janubiy qutblari bor. "Shimoliy" va "janubiy" belgilari faqat qulaylik uchun (elektr energiyasida "ortiqcha" va "minus" sifatida) berilgan.

Magnit maydon bilan ifodalanadi kuch magnit chiziqlari. Quvvat chiziqlari uzluksiz va yopiq bo'lib, ularning yo'nalishi doimo maydon kuchlarining yo'nalishiga to'g'ri keladi. Agar metall talaşlar doimiy magnit atrofida sochilgan bo'lsa, metall zarralari shimoldan chiqadigan va janubiy qutbga kiradigan magnit maydon chiziqlarining aniq rasmini ko'rsatadi. Magnit maydonning grafik xarakteristikasi - kuch chiziqlari.


Magnit maydon xususiyatlari

Magnit maydonning asosiy xususiyatlari quyidagilardir magnit induksiya, magnit oqimi va magnit o'tkazuvchanligi. Ammo keling, hamma narsa haqida tartibda gaplashaylik.

Darhol biz barcha o'lchov birliklari tizimda berilganligini ta'kidlaymiz SI.

Magnit induktsiya B - magnit maydonning asosiy kuch xarakteristikasi bo'lgan vektor fizik miqdori. Harf bilan belgilanadi B . Magnit induksiyani o'lchash birligi - Tesla (Tl).

Magnit induktsiya maydonning zaryadga ta'sir qilish kuchini aniqlash orqali uning qanchalik kuchli ekanligini ko'rsatadi. Bu kuch deyiladi Lorents kuchi.

Bu yerda q - zaryad, v - magnit maydondagi tezligi; B - induksiya, F maydon zaryadga ta'sir qiladigan Lorents kuchidir.

F- kontur maydoni va induksiya vektori orasidagi kosinus va oqim o'tadigan kontur tekisligining normali orasidagi magnit induksiya mahsulotiga teng jismoniy miqdor. magnit oqimi- magnit maydonning skalyar xarakteristikasi.

Aytishimiz mumkinki, magnit oqim birlik maydoniga kiradigan magnit induksiya chiziqlari sonini tavsiflaydi. Magnit oqimi o'lchanadi Weberach (WB).


Magnit o'tkazuvchanlik muhitning magnit xossalarini aniqlovchi koeffitsientdir. Maydonning magnit induksiyasi bog'liq bo'lgan parametrlardan biri magnit o'tkazuvchanlikdir.

Sayyoramiz bir necha milliard yil davomida ulkan magnit bo'lib kelgan. Yer magnit maydonining induksiyasi koordinatalarga qarab o'zgaradi. Ekvatorda u Tesla ning minus beshinchi kuchiga taxminan 3,1 marta 10 ga teng. Bundan tashqari, magnit anomaliyalar mavjud bo'lib, bu erda maydonning qiymati va yo'nalishi qo'shni hududlardan sezilarli darajada farq qiladi. Sayyoradagi eng katta magnit anomaliyalaridan biri - Kursk va Braziliya magnit anomaliyasi.

Yer magnit maydonining kelib chiqishi olimlar uchun haligacha sir bo'lib qolmoqda. Maydonning manbai Yerning suyuq metall yadrosi ekanligi taxmin qilinadi. Yadro harakatlanmoqda, ya'ni eritilgan temir-nikel qotishmasi harakatlanmoqda va zaryadlangan zarrachalarning harakati magnit maydonni hosil qiluvchi elektr tokidir. Muammo shundaki, bu nazariya geodinamo) dala qanday barqaror saqlanishini tushuntirmaydi.


Yer ulkan magnit dipoldir. Magnit qutblar geografik qutblarga to'g'ri kelmaydi, garchi ular yaqin joylashgan bo'lsa ham. Bundan tashqari, Yerning magnit qutblari harakatlanmoqda. Ularning ko'chishi 1885 yildan beri qayd etilgan. Masalan, so'nggi yuz yil ichida magnit qutb janubiy yarim shar deyarli 900 kilometr masofani bosib o'tdi va hozir Janubiy okeanda. Arktika yarim sharining qutbi Shimoliy Muz okeani bo'ylab Sharqiy Sibir magnit anomaliyasi tomon harakatlanmoqda, uning harakat tezligi (2004 yil ma'lumotlariga ko'ra) yiliga 60 kilometrni tashkil etdi. Endi qutblar harakatining tezlashishi kuzatilmoqda - o'rtacha tezlik yiliga 3 kilometrga oshib bormoqda.

Biz uchun Yer magnit maydonining ahamiyati nimada? Avvalo, Yerning magnit maydoni sayyorani undan himoya qiladi kosmik nurlar va quyosh shamoli. Chuqur fazodan zaryadlangan zarralar to'g'ridan-to'g'ri erga tushmaydi, balki ulkan magnit tomonidan burilib, uning kuch chiziqlari bo'ylab harakatlanadi. Shunday qilib, barcha tirik mavjudotlar zararli nurlanishdan himoyalangan.


Yer tarixi davomida bir necha bor bo'lgan inversiyalar magnit qutblarning (o'zgarishlari). Qutb inversiyasi ular joyni almashtirganda. Oxirgi marta bu hodisa taxminan 800 ming yil oldin sodir bo'lgan va Yer tarixida 400 dan ortiq geomagnit teskari aylanishlar bo'lgan.Ba'zi olimlarning fikricha, magnit qutblar harakatining kuzatilgan tezlashishini hisobga olgan holda, keyingi qutbning burilishini 2000 yilda kutish kerak. keyingi ikki ming yil.

Yaxshiyamki, bizning asrimizda qutblarning burilishi kutilmaydi. Shunday qilib, magnit maydonning asosiy xususiyatlari va xususiyatlarini hisobga olgan holda, siz Yerning eski doimiy maydonida yoqimli hayot haqida o'ylashingiz va zavqlanishingiz mumkin. Va buni amalga oshirishingiz uchun, muvaffaqiyatga ishonch bilan ba'zi ta'lim muammolarini ishonib topshirishingiz mumkin bo'lgan mualliflarimiz bor! va boshqa ish turlarini havola orqali buyurtma qilishingiz mumkin.

Tinch holatda bo'lgan elektr zaryad elektr maydoni orqali boshqa zaryadga ta'sir qilgani kabi, elektr toki ham boshqa oqimga ta'sir qiladi. magnit maydon. Magnit maydonning doimiy magnitlarga ta'siri moddaning atomlarida harakatlanuvchi va mikroskopik aylana oqimlarni hosil qiluvchi zaryadlarga ta'siriga kamayadi.

doktrinasi elektromagnetizm ikkita taxminga asoslanadi:

  • magnit maydon harakatlanuvchi zaryadlar va oqimlarga ta'sir qiladi;
  • oqimlar va harakatlanuvchi zaryadlar atrofida magnit maydon paydo bo'ladi.

Magnitlarning o'zaro ta'siri

Doimiy magnit(yoki magnit igna) Yerning magnit meridiani bo'ylab yo'naltirilgan. Shimolga ishora qiluvchi uchi deyiladi Shimoliy qutb(N) va qarama-qarshi uchi janubiy qutb(S). Ikki magnitni bir-biriga yaqinlashtirganda, biz ularning o'xshash qutblari itarilishini va qarama-qarshi qutblarni jalb qilishini ta'kidlaymiz ( guruch. bitta ).

Agar biz doimiy magnitni ikki qismga kesib, qutblarni ajratsak, ularning har birida ham bo'lishini topamiz ikki qutb, ya'ni doimiy magnit bo'ladi ( guruch. 2 ). Ikkala qutb - shimol va janub - bir-biridan ajralmas, tengdir.

Yer yoki doimiy magnitlar tomonidan yaratilgan magnit maydon, elektr maydoni kabi, magnit kuch chiziqlari bilan tasvirlangan. Magnitning magnit maydon chiziqlarining rasmini uning ustiga qog'oz varag'ini qo'yish orqali olish mumkin, uning ustiga bir tekis qatlamda temir parchalari quyiladi. Magnit maydonga tushib, talaş magnitlanadi - ularning har birida shimoliy va janubiy qutblar mavjud. Qarama-qarshi qutblar bir-biriga yaqinlashadi, ammo bu qog'ozdagi talaşning ishqalanishi bilan oldini oladi. Barmog'ingiz bilan qog'ozga tegib qo'ysangiz, ishqalanish kamayadi va qatlamlar bir-biriga tortilib, magnit maydonning chiziqlarini ifodalovchi zanjirlar hosil qiladi.

Ustida guruch. 3 talaşning to'g'ridan-to'g'ri magnit maydonidagi o'rnini va magnit maydon chiziqlari yo'nalishini ko'rsatadigan kichik magnit o'qlarni ko'rsatadi. Ushbu yo'nalish uchun magnit ignaning shimoliy qutbining yo'nalishi olinadi.

Oersted tajribasi. Magnit maydon oqimi

XIX asr boshlarida. Daniyalik olim Oersted kashf qilish orqali muhim kashfiyot qildi elektr tokining doimiy magnitlarga ta'siri . U magnit igna yaqiniga uzun sim qo'ydi. Simdan oqim o'tkazilganda, strelka unga perpendikulyar bo'lishga harakat qilib, burildi ( guruch. 4 ). Buni o'tkazgich atrofida magnit maydon paydo bo'lishi bilan izohlash mumkin.

Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri o'tkazgich tomonidan yaratilgan maydonning magnit kuch chiziqlari unga perpendikulyar tekislikda joylashgan konsentrik doiralar bo'lib, markazlari oqim o'tadigan nuqtada ( guruch. 5 ). Chiziqlarning yo'nalishi to'g'ri vida qoidasi bilan belgilanadi:

Agar vint maydon chiziqlari yo'nalishi bo'yicha aylantirilsa, u o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi. .

Magnit maydonning kuch xarakteristikasi magnit induksiya vektori B . Har bir nuqtada u tangensial ravishda maydon chizig'iga yo'naltiriladi. Elektr maydon chiziqlari musbat zaryadlarda boshlanib, manfiy zaryadlarda tugaydi va bu sohada zaryadga ta'sir qiluvchi kuch uning har bir nuqtasida chiziqqa tangensial yo'naltiriladi. Elektr maydonidan farqli o'laroq, magnit maydonning chiziqlari yopiq, bu tabiatda "magnit zaryadlar" yo'qligi bilan bog'liq.

Oqimning magnit maydoni doimiy magnit tomonidan yaratilgan maydondan tubdan farq qilmaydi. Shu ma'noda, tekis magnitning analogi uzun solenoid - uzunligi diametridan ancha katta bo'lgan simli bobindir. U yaratgan magnit maydon chiziqlari diagrammasi tasvirlangan guruch. 6 , xuddi tekis magnit uchun ( guruch. 3 ). Doiralar solenoid o'rashni tashkil etuvchi simning qismlarini ko'rsatadi. Kuzatuvchidan sim orqali oqib o'tadigan oqimlar xochlar bilan ko'rsatilgan va qarama-qarshi yo'nalishdagi oqimlar - kuzatuvchi tomon - nuqta bilan ko'rsatilgan. Xuddi shu belgilar magnit maydon chiziqlari chizma tekisligiga perpendikulyar bo'lganda qabul qilinadi ( guruch. 7 a, b).

Solenoid o'rashdagi oqim yo'nalishi va uning ichidagi magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi ham to'g'ri vida qoidasi bilan bog'liq bo'lib, bu holda quyidagicha ifodalanadi:

Agar siz solenoidning o'qi bo'ylab qarasangiz, u holda soat yo'nalishi bo'yicha oqayotgan oqim unda magnit maydon hosil qiladi, uning yo'nalishi o'ng vintning harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi ( guruch. sakkiz )

Ushbu qoidaga asoslanib, solenoid ko'rsatilganligini aniqlash oson guruch. 6 , uning oʻng uchi shimoliy qutb, chap uchi esa janubiy qutbdir.

Solenoid ichidagi magnit maydon bir hil - magnit induksiya vektori u erda doimiy qiymatga ega (B = const). Shu nuqtai nazardan, solenoid tekis kondansatkichga o'xshaydi, uning ichida uniforma mavjud elektr maydoni.

Oqimli o'tkazgichga magnit maydonda ta'sir qiluvchi kuch

Magnit maydonda tok o'tkazuvchi o'tkazgichga kuch ta'sir qilishi eksperimental ravishda aniqlandi. Yagona maydonda B maydon vektoriga perpendikulyar joylashgan I tok o'tadigan uzunligi l bo'lgan to'g'ri chiziqli o'tkazgich kuchni boshdan kechiradi: F = I l B .

Kuchning yo'nalishi aniqlanadi chap qo'l qoidasi:

Agar chap qo'lning to'rtta cho'zilgan barmog'i o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi bo'yicha joylashtirilsa va kaft B vektoriga perpendikulyar bo'lsa, u holda tortilgan bosh barmog'i o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuchning yo'nalishini ko'rsatadi. (guruch. to'qqiz ).

Shuni ta'kidlash kerakki, magnit maydonda toki bo'lgan o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch elektr kuchi kabi uning kuch chiziqlariga tangensial yo'naltirilgan emas, balki ularga perpendikulyar. Kuch chiziqlari bo'ylab joylashgan o'tkazgich magnit kuchdan ta'sirlanmaydi.

Tenglama F = IlB magnit maydon induksiyasining miqdoriy tavsifini berishga imkon beradi.

Munosabat o'tkazgichning xususiyatlariga bog'liq emas va magnit maydonning o'zini tavsiflaydi.

Magnit induksiya vektorining moduli B son jihatdan unga perpendikulyar joylashgan birlik uzunlikdagi o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuchga teng bo'lib, u orqali bir amperlik oqim o'tadi.

SI tizimida magnit maydon induksiyasi birligi tesla (T) hisoblanadi:

Magnit maydon. Jadvallar, diagrammalar, formulalar

(Magnitlarning oʻzaro taʼsiri, Oersted tajribasi, magnit induksiya vektori, vektor yoʻnalishi, superpozitsiya printsipi. Magnit maydonlarning grafik tasviri, magnit induksiya chiziqlari. Magnit oqimi, maydonning energiya xarakteristikasi. Magnit kuchlar, Amper kuchi, Lorens kuchi. Zaryadlanganlarning harakati. magnit maydondagi zarralar.Maddaning magnit xossalari, Amper gipotezasi)

Barcha formulalar qat'iy muvofiq olinadi Federal pedagogik o'lchovlar instituti (FIPI)

3.3 MAGNETIK MAYDON

3.3.1 Magnitlarning mexanik o'zaro ta'siri

Elektr zaryadi yaqinida materiyaning o'ziga xos shakli - elektr maydoni hosil bo'ladi. Magnit atrofida materiyaning shunga o'xshash shakli mavjud, ammo u boshqa tabiatga ega (oxir-oqibat, ruda elektr jihatdan neytral), u magnit maydon deb ataladi. Magnit maydonni o'rganish uchun tekis yoki taqa shaklidagi magnitlar qo'llaniladi. Magnitning ma'lum joylari eng katta jozibali ta'sirga ega, ular qutblar (shimoliy va janubiy) deb ataladi. Qarama-qarshi magnit qutblar tortadi va qutblar kabi itaradi.

Magnit maydon. Magnit induksiya vektori

Magnit maydonning quvvat xarakteristikasi uchun magnit maydon induksiya vektori B ishlatiladi.Magnit maydon kuch chiziqlari (magnit induksiya chiziqlari) yordamida grafik tarzda tasvirlangan. Chiziqlar yopiq, na boshlanishi, na oxiri bor. Magnit chiziqlar chiqadigan joy Shimoliy qutb (Shimoliy), magnit chiziqlar Janubiy qutbga (Janubiy) kiradi.

Magnit induksiya B [Tl]- magnit maydonning kuch xarakteristikasi bo'lgan vektor fizik miqdori.

Magnit maydonlarning superpozitsiyasi printsipi - agar kosmosning ma'lum bir nuqtasidagi magnit maydon maydonning bir nechta manbalari tomonidan yaratilgan bo'lsa, u holda magnit induksiya har bir maydonning alohida induksiyalarining vektor yig'indisidir. :

Magnit maydon chiziqlari. Ip va taqa doimiy magnitlarining maydon chizig'i namunasi

3.3.2 Oersted tajribasi. Tok o'tkazuvchi o'tkazgichning magnit maydoni. Uzun to'g'ri o'tkazgich va yopiq halqali o'tkazgichning maydon chiziqlari, oqim bilan bo'lak

Magnit maydon nafaqat magnit atrofida, balki oqimi bo'lgan har qanday o'tkazgich atrofida ham mavjud. Oersted tajribasi elektr tokining magnitga ta'sirini ko'rsatadi. Agar tok o'tadigan to'g'ri o'tkazgich karton varag'idagi teshikdan o'tkazilsa, uning ustiga mayda temir yoki po'lat qoziqlar sochilgan bo'lsa, u holda ular markazi o'tkazgich o'qida joylashgan konsentrik doiralarni hosil qiladi. . Bu doiralar tok o'tkazuvchi o'tkazgichning magnit maydonining kuch chiziqlarini ifodalaydi.

3.3.3 Amper kuchi, uning yo'nalishi va kattaligi:

Kuchaytirgich quvvati- magnit maydonda tok o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch. Amper kuchining yo'nalishi chap qo'l qoidasi bilan belgilanadi: agar chap qo'l magnit induksiya vektori B ning perpendikulyar komponenti kaftga kirib, to'rtta cho'zilgan barmoq oqim yo'nalishiga yo'naltirilgan tarzda joylashtirilgan, keyin 90 gradus egilgan bosh barmog'i o'tkazgich segmentiga ta'sir qiluvchi kuch yo'nalishini ko'rsatadi. oqim, ya'ni Amper kuchi.

qayerda I- o'tkazgichdagi oqim kuchi;

B

L magnit maydondagi o'tkazgichning uzunligi;

α magnit maydon vektori va o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi orasidagi burchak.

3.3.4 Lorents kuchi, uning yo'nalishi va kattaligi:

Elektr toki zaryadlarning tartibli harakati bo'lganligi sababli, magnit maydonning tok o'tkazgichga ta'siri uning alohida harakatlanuvchi zaryadlarga ta'siri natijasidir. Magnit maydonda harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladigan kuch Lorents kuchi deb ataladi. Lorents kuchi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

qayerda q harakatlanuvchi zaryadning kattaligi;

V- uning tezligi moduli;

B magnit maydon induksiya vektorining moduli;

α zaryad tezligi vektori va magnit induksiya vektori orasidagi burchakdir.

E'tibor bering, Lorentz kuchi tezlikka perpendikulyar va shuning uchun u ishlamaydi, zaryad tezligi modulini va uning kinetik energiyasini o'zgartirmaydi. Ammo tezlik yo'nalishi doimiy ravishda o'zgarib turadi.

Lorents kuchi vektorlarga perpendikulyar DA va v, va uning yo'nalishi Amper kuchining yo'nalishi bilan bir xil chap qo'l qoidasi yordamida aniqlanadi: agar chap qo'l magnit induksiya komponenti shunday joylashtirilgan bo'lsa DA, zaryad tezligiga perpendikulyar, kaftga kirdi va to'rtta barmoq musbat zaryadning harakati bo'ylab yo'naltirildi (salbiy zaryadning harakatiga qarshi, masalan, elektron), keyin 90 daraja egilgan bosh barmog'i yo'nalishini ko'rsatadi. zaryadga ta'sir qiluvchi Lorents kuchi Fl.

Zaryadlangan zarrachaning yagona magnit maydondagi harakati

Zaryadlangan zarracha magnit maydonda harakat qilganda, Lorentz kuchi ishlamaydi. Shuning uchun zarracha harakat qilganda tezlik vektorining moduli o'zgarmaydi. Agar zaryadlangan zarracha Lorents kuchi taʼsirida bir xil magnit maydonda harakatlansa va uning tezligi vektorga perpendikulyar tekislikda boʻlsa, u holda zarracha radiusi R boʻlgan aylana boʻylab harakatlanadi.

"Magnit maydonni aniqlash" - Tajribalar davomida olingan ma'lumotlarga ko'ra, jadvalni to'ldiring. J. Verne. Magnitni magnit ignaga olib kelsak, u aylanadi. Magnit maydonlarning grafik tasviri. Xans Kristian Oersted. Elektr maydoni. Magnitning ikkita qutbi bor: shimol va janub. Bilimlarni umumlashtirish va tizimlashtirish bosqichi.

"Magnit maydon va uning grafik tasviri" - Bir xil bo'lmagan magnit maydon. Oqimli bobinlar. magnit chiziqlar. Amper gipotezasi. Shtrixning ichida magnit. Qarama-qarshi magnit qutblar. Polar chiroqlar. Doimiy magnitning magnit maydoni. Magnit maydon. Yerning magnit maydoni. magnit qutblar. Biometrologiya. konsentrik doiralar. Yagona magnit maydon.

"Magnit maydon energiyasi" - Skalyar qiymat. Induktivlikni hisoblash. Doimiy magnit maydonlar. Dam olish vaqti. Induktivlik ta'rifi. lasan energiyasi. Induktivlikka ega bo'lgan zanjirdagi tashqi oqimlar. O'tish jarayonlari. Energiya zichligi. Elektrodinamika. Tebranish davri. Impulsli magnit maydon. O'z-o'zini induktsiya qilish. Magnit maydon energiya zichligi.

"Magnit maydonning xarakteristikalari" - Magnit induksiya chiziqlari. Gimlet qoidasi. Quvvat chiziqlari bo'ylab aylantiring. Yer magnit maydonining kompyuter modeli. Magnit doimiy. Magnit induktsiya. Zaryad tashuvchilar soni. Magnit induksiya vektorini o'rnatishning uchta usuli. Elektr tokining magnit maydoni. Fizik Uilyam Xilbert.

"Magnit maydonning xususiyatlari" - moddaning turi. Magnit maydonning magnit induksiyasi. Magnit induktsiya. Doimiy magnit. Magnit induksiyaning ba'zi qiymatlari. Magnit igna. Spiker. Magnit induksiya vektorining moduli. Magnit induksiya chiziqlari doimo yopiq. Oqimlarning o'zaro ta'siri. Moment. Moddaning magnit xossalari.

"Magnit maydondagi zarrachalarning harakati" - Spektrograf. Lorents kuchi ta'sirining namoyon bo'lishi. Lorents kuchi. Siklotron. Lorents kuchining kattaligini aniqlash. Test savollari. Lorents kuchining yo'nalishlari. Yulduzlararo materiya. Eksperimentning vazifasi. Sozlamalarni o'zgartirish. Magnit maydon. Mass-spektrograf. Magnit maydonda zarrachalarning harakati. Katod-nurli trubka.

Mavzu bo'yicha jami 20 ta taqdimot mavjud

USE kodifikatorining mavzulari: magnitlarning o'zaro ta'siri, oqim bilan o'tkazgichning magnit maydoni.

Moddaning magnit xususiyatlari odamlarga uzoq vaqtdan beri ma'lum. Magnitlar o'z nomini qadimgi Magnesiya shahridan oldi: uning atrofida mineral (keyinchalik magnit temir rudasi yoki magnetit deb ataladi) keng tarqalgan bo'lib, uning qismlari temir buyumlarni o'ziga tortdi.

Magnitlarning o'zaro ta'siri

Har bir magnitning ikki tomonida joylashgan Shimoliy qutb va Janubiy qutb. Ikki magnit bir-biriga qarama-qarshi qutblar orqali tortiladi va xuddi shunday qutblar tomonidan itariladi. Magnitlar vakuum orqali ham bir-biriga ta'sir qilishi mumkin! Biroq, bularning barchasi elektr zaryadlarining o'zaro ta'sirini eslatadi magnitlarning o'zaro ta'siri elektr emas. Buni quyidagi eksperimental faktlar tasdiqlaydi.

Magnit qizdirilganda magnit kuch zaiflashadi. Nuqtaviy zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi ularning haroratiga bog'liq emas.

Magnitni silkitib, magnit kuch zaiflashadi. Elektr zaryadlangan jismlarda shunga o'xshash narsa sodir bo'lmaydi.

Ijobiy elektr zaryadlarni manfiylardan ajratish mumkin (masalan, jismlar elektrlashtirilganda). Ammo magnit qutblarini ajratib bo'lmaydi: agar siz magnitni ikki qismga bo'lsangiz, u holda kesilgan joyda qutblar ham paydo bo'ladi va magnit uchlarida qarama-qarshi qutbli ikkita magnitga bo'linadi (aniq yo'naltirilgan). asl magnitning qutblari bilan bir xil tarzda).

Shunday qilib, magnitlar har doim bipolyar, ular faqat shaklda mavjud dipollar. Izolyatsiya qilingan magnit qutblar (deb ataladi magnit monopollar- elektr zaryadining analoglari) tabiatda mavjud emas (har qanday holatda ham ular hali eksperimental ravishda aniqlanmagan). Bu, ehtimol, elektr va magnitlanish o'rtasidagi eng ta'sirli assimetriyadir.

Elektr zaryadlangan jismlar singari, magnitlar ham elektr zaryadlariga ta'sir qiladi. Biroq, magnit faqat ishlaydi harakatlanuvchi zaryadlash; Agar zaryad magnitga nisbatan tinch holatda bo'lsa, u holda zaryadga magnit kuch ta'sir qilmaydi. Aksincha, elektrlashtirilgan jism dam yoki harakatda bo'lishidan qat'i nazar, har qanday zaryadga ta'sir qiladi.

Qisqa masofali ta'sir nazariyasining zamonaviy kontseptsiyalariga ko'ra, magnitlarning o'zaro ta'siri orqali amalga oshiriladi magnit maydon Ya'ni, magnit atrofdagi kosmosda magnit maydon hosil qiladi, bu boshqa magnitga ta'sir qiladi va bu magnitlarning ko'rinadigan tortilishi yoki itarilishiga olib keladi.

Magnitga misol magnit igna kompas. Magnit igna yordamida kosmosning ma'lum bir hududida magnit maydon mavjudligini, shuningdek, maydon yo'nalishini aniqlash mumkin.

Bizning Yer sayyoramiz ulkan magnitdir. Yerning geografik shimoliy qutbidan unchalik uzoq bo'lmagan joyda janubiy magnit qutb joylashgan. Shuning uchun, kompas ignasining shimoliy uchi Yerning janubiy magnit qutbiga burilib, geografik shimolga ishora qiladi. Demak, aslida magnitning "shimoliy qutbi" nomi paydo bo'ldi.

Magnit maydon chiziqlari

Elektr maydoni, biz eslaymizki, kichik sinov zaryadlari yordamida, maydonning kattaligi va yo'nalishini hukm qilish mumkin bo'lgan harakat bilan tekshiriladi. Magnit maydon holatida sinov zaryadining analogi kichik magnit ignadir.

Masalan, kosmosning turli nuqtalariga juda kichik kompas ignalarini qo'yish orqali magnit maydon haqida qandaydir geometrik tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, o'qlar ma'lum chiziqlar bo'ylab to'g'ri keladi - bu deyiladi magnit maydon chiziqlari. Keling, ushbu tushunchani quyidagi uchta paragraf shaklida aniqlaylik.

1. Magnit maydon chiziqlari yoki magnit kuch chiziqlari fazoda yo'naltirilgan chiziqlar bo'lib, ular quyidagi xususiyatga ega: bunday chiziqning har bir nuqtasiga joylashtirilgan kichik kompas ignasi bu chiziqqa tangensial yo'naltirilgan..

2. Magnit maydon chizig'ining yo'nalishi - bu chiziqning nuqtalarida joylashgan kompas ignalarining shimoliy uchlari yo'nalishi..

3. Chiziqlar qanchalik qalinroq bo'lsa, ma'lum bir kosmos hududida magnit maydon kuchliroq bo'ladi..

Kompas ignalarining rolini temir talaşlar muvaffaqiyatli bajarishi mumkin: magnit maydonda kichik bo'laklar magnitlanadi va xuddi magnit ignalari kabi harakat qiladi.

Shunday qilib, doimiy magnit atrofiga temir plitkalarni quyib, biz magnit maydon chiziqlarining taxminan quyidagi rasmini ko'ramiz (1-rasm).

Guruch. 1. Doimiy magnit maydoni

Magnitning shimoliy qutbi ko'k va harf bilan ko'rsatilgan; janubiy qutb - qizil va harf bilan. E'tibor bering, maydon chiziqlari magnitning shimoliy qutbidan chiqib, janubiy qutbga kiradi, chunki kompas ignasining shimoliy uchi magnitning janubiy qutbiga to'g'ri keladi.

Oersted tajribasi

Elektr va magnit hodisalari odamlarga qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lganiga qaramay, ular o'rtasida uzoq vaqt davomida hech qanday munosabat kuzatilmagan. Bir necha asrlar davomida elektr va magnitlanish bo'yicha tadqiqotlar parallel va bir-biridan mustaqil ravishda davom etdi.

Elektr va magnit hodisalarning bir-biri bilan bog'liqligi birinchi marta 1820 yilda Oerstedning mashhur tajribasida aniqlangan.

Oersted tajribasining sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 2 (rt.mipt.ru dan olingan rasm). Magnit igna ustida (va - o'qning shimoliy va janubiy qutblari) oqim manbaiga ulangan metall o'tkazgich mavjud. Agar siz sxemani yopsangiz, u holda o'q o'tkazgichga perpendikulyar aylanadi!
Ushbu oddiy tajriba to'g'ridan-to'g'ri elektr va magnitlanish o'rtasidagi munosabatga ishora qildi. Oersted tajribasidan so'ng o'tkazilgan tajribalar quyidagi naqshni mustahkam o'rnatdi: magnit maydon hosil bo'ladi elektr toklari va oqimlarga ta'sir qiladi.

Guruch. 2. Ersted tajribasi

Oqimli o'tkazgich tomonidan yaratilgan magnit maydonning chiziqlari tasviri o'tkazgichning shakliga bog'liq.

Oqimli to'g'ri simning magnit maydoni

Tok o'tkazuvchi to'g'ri simning magnit maydon chiziqlari konsentrik doiralardir. Bu doiralarning markazlari sim ustida yotadi va ularning tekisliklari simga perpendikulyar (3-rasm).

Guruch. 3. Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri simning maydoni

To'g'ridan-to'g'ri oqim magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini aniqlash uchun ikkita muqobil qoidalar mavjud.

soat qo'li qoidasi. Maydon chiziqlari ko'zdan kechirilganda soat sohasi farqli o'laroq, oqim biz tomon oqib o'tadi..

vida qoidasi(yoki gimlet qoidasi, yoki tirbandlik qoidasi- bu kimgadir yaqinroq ;-)). Maydon chiziqlari vintni (an'anaviy o'ng ip bilan) oqim yo'nalishi bo'yicha ip bo'ylab harakatlanishi kerak bo'lgan joyga boradi..

Qaysi qoida sizga mos keladi, undan foydalaning. Soat yo'nalishi bo'yicha qoidaga o'rgangan ma'qul - keyinroq o'zingiz ko'rasiz, u universalroq va undan foydalanish osonroq (va keyin analitik geometriyani o'rganishning birinchi yilida buni minnatdorchilik bilan eslang).

Shaklda. 3, yangi narsa ham paydo bo'ldi: bu vektor, deyiladi magnit maydon induksiyasi, yoki magnit induksiya. Magnit induksiya vektori elektr maydon kuchi vektorining analogidir: u xizmat qiladi quvvat xususiyati magnit maydon, magnit maydon harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladigan kuchni aniqlaydi.

Biz magnit maydondagi kuchlar haqida keyinroq gaplashamiz, ammo hozircha faqat magnit maydonning kattaligi va yo'nalishi magnit induksiya vektori tomonidan aniqlanishini ta'kidlaymiz. Kosmosning har bir nuqtasida vektor bu nuqtada joylashgan kompas ignasining shimoliy uchi bilan bir xil yo'nalishda yo'naltiriladi, ya'ni bu chiziq yo'nalishidagi maydon chizig'iga teginish. Magnit induksiya bilan o'lchanadi teslach(Tl).

Elektr maydonida bo'lgani kabi, magnit maydonning induksiyasi uchun, superpozitsiya printsipi. Bu haqiqatda yotadi Turli xil oqimlar tomonidan ma'lum bir nuqtada yaratilgan magnit maydonlarning induksiyasi vektor qo'shiladi va natijada magnit induksiya vektorini beradi:.

Oqimli bobinning magnit maydoni

To'g'ridan-to'g'ri oqim aylanadigan dumaloq lasanni ko'rib chiqing. Biz rasmda oqim hosil qiluvchi manbani ko'rsatmaymiz.

Bizning navbatimiz maydonining chiziqlari rasmi taxminan quyidagi shaklga ega bo'ladi (4-rasm).

Guruch. 4. Oqim bilan bobinning maydoni

Biz uchun magnit maydon qaysi yarim bo'shliqda (lasan tekisligiga nisbatan) yo'naltirilganligini aniqlashimiz muhim bo'ladi. Yana ikkita muqobil qoidamiz bor.

soat qo'li qoidasi. Maydon chiziqlari u erga boradi, oqim soat miliga teskari aylanayotganga o'xshaydi.

vida qoidasi. Maydon chiziqlari oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirilsa, vint (an'anaviy o'ng qo'l iplari bilan) harakatlanadigan joyga boradi..

Ko'rib turganingizdek, oqim va maydonning rollari teskari - to'g'ridan-to'g'ri oqim holati uchun ushbu qoidalarning formulalari bilan solishtirganda.

Oqimli bobinning magnit maydoni

Bobin u chiqadi, agar mahkam bo'lsa, lasan bo'lsa, simni etarlicha uzun spiralga o'rang (5-rasm - en.wikipedia.org saytidan olingan rasm). Bobin bir necha o'nlab, yuzlab yoki hatto minglab burilishlarga ega bo'lishi mumkin. Bobin ham deyiladi solenoid.

Guruch. 5. Bobin (solenoid)

Bir burilishning magnit maydoni, biz bilganimizdek, juda oddiy ko'rinmaydi. Maydonlar? bobinning individual burilishlari bir-birining ustiga o'rnatiladi va natijada juda chalkash rasm paydo bo'lishi kerak. Biroq, bu shunday emas: uzun bobinning maydoni kutilmagan oddiy tuzilishga ega (6-rasm).

Guruch. 6. oqim bilan lasan maydoni

Ushbu rasmda, chap tomondan qaralganda, bobindagi oqim soat miliga teskari yo'nalishda ketadi (bu 5-rasmda bobinning o'ng uchi oqim manbaining "plyus" ga ulangan bo'lsa, chap uchi esa "minus"). Bobinning magnit maydoni ikkita xarakterli xususiyatga ega ekanligini ko'ramiz.

1. Bobin ichida, uning chetlaridan uzoqda, magnit maydon bir hil: har bir nuqtada magnit induksiya vektori kattaligi va yo'nalishi bo'yicha bir xil bo'ladi. Maydon chiziqlari parallel to'g'ri chiziqlardir; ular tashqariga chiqqanda faqat kangalning chetlariga yaqinroq egiladilar.

2. Bobinning tashqarisida maydon nolga yaqin. Bobindagi burilishlar qanchalik ko'p bo'lsa, uning tashqarisidagi maydon zaifroq bo'ladi.

E'tibor bering, cheksiz uzun lasan umuman maydon chiqarmaydi: g'altakning tashqarisida magnit maydon yo'q. Bunday lasan ichida maydon hamma joyda bir xil bo'ladi.

Bu sizga hech narsani eslatmaydimi? Bobin kondansatörning "magnit" analogidir. Esingizda bo'lsa, kondansatör o'z ichida bir xil elektr maydoni hosil qiladi, uning chiziqlari faqat plitalarning chetlari yaqinida egilgan va kondansatör tashqarisida maydon nolga yaqin; cheksiz plitalari bo'lgan kondansatör maydonni umuman bo'shatmaydi va maydon uning ichida hamma joyda bir xil bo'ladi.

Va endi - asosiy kuzatish. Iltimos, g'altakning tashqarisidagi magnit maydon chiziqlari rasmini (6-rasm) magnitning maydon chiziqlari bilan taqqoslang. bitta. Xuddi shu narsa, shunday emasmi? Va endi biz sizda uzoq vaqt oldin bo'lgan savolga keldik: agar magnit maydon oqimlar tomonidan hosil bo'lsa va oqimlarga ta'sir qilsa, unda doimiy magnit yaqinida magnit maydon paydo bo'lishining sababi nima? Axir, bu magnit oqim bilan o'tkazgichga o'xshamaydi!

Amper gipotezasi. Elementar oqimlar

Dastlab, magnitlarning o'zaro ta'siri qutblarda to'plangan maxsus magnit zaryadlar bilan bog'liq deb hisoblangan. Ammo, elektrdan farqli o'laroq, hech kim magnit zaryadini ajrata olmadi; Axir, biz allaqachon aytganimizdek, magnitning shimoliy va janubiy qutblarini alohida-alohida olish mumkin emas edi - qutblar magnitda har doim juft bo'lib mavjud.

Magnit zaryadlar haqidagi shubhalar Oersted tajribasi bilan kuchayib, magnit maydon elektr toki bilan hosil bo'lganligi ma'lum bo'ldi. Bundan tashqari, har qanday magnit uchun tegishli konfiguratsiya oqimiga ega o'tkazgichni tanlash mumkinligi ma'lum bo'ldi, bu o'tkazgichning maydoni magnit maydoniga to'g'ri keladi.

Amper dadil gipotezani ilgari surdi. Magnit zaryadlar yo'q. Magnitning harakati uning ichidagi yopiq elektr toklari bilan izohlanadi..

Bu oqimlar nima? Bular elementar oqimlar atomlar va molekulalar ichida aylanish; ular atom orbitalarida elektronlarning harakati bilan bog'liq. Har qanday jismning magnit maydoni ushbu elementar oqimlarning magnit maydonlaridan iborat.

Elementar oqimlar bir-biriga nisbatan tasodifiy joylashishi mumkin. Keyin ularning maydonlari bir-birini bekor qiladi va tana magnit xususiyatlarini ko'rsatmaydi.

Ammo agar elementar oqimlar muvofiqlashtirilgan bo'lsa, unda ularning maydonlari qo'shilib, bir-birini mustahkamlaydi. Tana magnitga aylanadi (7-rasm; magnit maydon biz tomon yo'naltiriladi; magnitning shimoliy qutbi ham biz tomon yo'naltiriladi).

Guruch. 7. Elementar magnit oqimlari

Amperning elementar toklar haqidagi gipotezasi magnitlarning xossalarini oydinlashtirib berdi.Magnitni qizdirish va silkitish uning elementar toklarining joylashishini buzadi, magnit xossalari esa zaiflashadi. Magnit qutblarning ajralmasligi aniq bo'ldi: magnit kesilgan joyda biz uchlarida bir xil elementar oqimlarni olamiz. Tananing magnit maydonda magnitlanish qobiliyati to'g'ri "aylanayotgan" elementar oqimlarning muvofiqlashtirilgan moslashuvi bilan izohlanadi (keyingi varaqda magnit maydonda dumaloq oqimning aylanishi haqida o'qing).

Amperning gipotezasi to'g'ri bo'lib chiqdi - bu ko'rsatdi yanada rivojlantirish fizika. Elementar oqimlar kontseptsiyasi atom nazariyasining ajralmas qismiga aylandi, u XX asrda - Amperning ajoyib taxminidan deyarli yuz yil o'tgach ishlab chiqilgan.