• uy
  •  > 
  • YouTube haqida hamma
  •  > 
  • Magnit maydon chiziqlari nima deyiladi. Magnit maydon. Chiziqlar. Oqim bilan bobinning magnit maydoni

Magnit maydon chiziqlari nima deyiladi. Magnit maydon. Chiziqlar. Oqim bilan bobinning magnit maydoni

Keling, birgalikda magnit maydon nima ekanligini tushunaylik. Axir, ko'p odamlar butun umr shu sohada yashaydilar va bu haqda o'ylamaydilar ham. Buni tuzatish vaqti keldi!

Magnit maydon

Magnit maydon- alohida turdagi materiya. U harakatlanuvchi elektr zaryadlari va o'z magnit momentiga ega bo'lgan jismlar (doimiy magnitlar) da 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 natijasida hosil bo'ladi. Ya'ni, oqim o'tadigan har qanday sim ham magnitga aylanadi!


O'z magnit maydoniga ega bo'lgan jism.

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

Magnit maydon tasvirlangan magnit maydon chiziqlari... Kuch chiziqlari uzluksiz va yopiq bo'lib, ularning yo'nalishi har doim maydon kuchlarining harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi. Agar metall talaşlar doimiy magnit atrofida tarqalgan bo'lsa, metall zarrachalari shimoldan chiqib, janubiy qutbga kiradigan magnit maydon chiziqlarining ingl. Magnit maydonining grafik xarakteristikasi - kuch chiziqlari.


Magnit maydonning xususiyatlari

Magnit maydonning asosiy xususiyatlari magnit induktsiya, magnit oqimi va magnit o'tkazuvchanlik... Ammo hamma narsani tartibda gaplashaylik.

Darhol shuni ta'kidlaymizki, tizimda barcha o'lchov birliklari berilgan SI.

Magnit induktsiya B - magnit maydonining asosiy kuch xarakteristikasi bo'lgan vektor fizik miqdori. Xat bilan belgilanadi B ... Magnit indüksiyon o'lchov birligi - Tesla (T.).

Magnit induktsiya zaryadga ta'sir qiladigan kuchni aniqlash orqali maydon qanchalik kuchli ekanligini ko'rsatadi. Bu kuch deyiladi Lorents kuchlari tomonidan.

Bu yerda q - zaryad, v - uning magnit maydonidagi tezligi; B - indüksiyon, F bu maydon zaryadga ta'sir qiladigan Lorents kuchi.

F- magnit induktsiya mahsulotining elektron maydoni va kosinus indüksiyon vektori bilan normal orasidagi oqim o'tadigan zanjir tekisligiga teng mahsulot. Magnit oqim - magnit maydonining skaler xarakteristikasi.

Aytishimiz mumkinki, magnit oqimi birlik maydoniga o'tadigan magnit induktsiya chiziqlarining sonini tavsiflaydi. Magnit oqimi o'lchanadi Viber (Jahon).


Magnit o'tkazuvchanlik- muhitning magnit xususiyatlarini aniqlaydigan koeffitsient. Maydonning magnit induktsiyasi bog'liq bo'lgan parametrlardan biri bu magnit o'tkazuvchanlikdir.

Bizning sayyoramiz bir necha milliard yillar davomida ulkan magnit bo'lib kelgan. Yer magnit maydonining induktsiyasi koordinatalarga qarab o'zgaradi. Ekvatorda bu Teslaning beshinchi kuchidan minus 3,1 baravar 10 ga teng. Bundan tashqari, magnit anomaliyalar mavjud, bu erda maydonning qiymati va yo'nalishi qo'shni hududlardan sezilarli farq qiladi. Sayyoradagi eng katta magnit anomaliyalardan biri Kursk va Braziliya magnit anomaliyalari.

Er magnit maydonining kelib chiqishi olimlar uchun hamon sirligicha qolmoqda. Maydonning manbai Erning suyuq metall yadrosi deb taxmin qilinadi. Yadro harakatlanmoqda, demak eritilgan temir-nikel qotishmasi harakatlanmoqda va zaryadlangan zarrachalarning harakati magnit maydon hosil qiluvchi elektr tokidir. Muammo shundaki, bu nazariya ( geodinamo) maydonning qanday barqaror saqlanishini tushuntirmaydi.


Yer - bu ulkan magnit dipol. Magnit qutblar geografik qutblarga to'g'ri kelmaydi, garchi ular juda yaqin. Bundan tashqari, erning magnit qutblari harakatlanmoqda. Ularning joy almashishi 1885 yildan beri qayd etilgan. Masalan, so'nggi yuz yil ichida Janubiy yarim sharda magnit qutb deyarli 900 kilometrga siljigan va hozirda Janubiy okeanda. Arktika yarim sharining qutblari Shimoliy Muz okeani bo'ylab Sharqiy Sibir magnit anomaliyasiga qarab harakatlanmoqda, uning harakat tezligi (2004 yil ma'lumotlariga ko'ra) yiliga taxminan 60 kilometrni tashkil qilgan. Endi qutblar harakatining tezlashishi kuzatilmoqda - o'rtacha tezlik yiliga 3 kilometrga o'sib bormoqda.

Er magnit maydonining biz uchun ahamiyati nimada? Birinchidan, Yerning magnit maydoni sayyorani kosmik nurlar va quyosh shamolidan himoya qiladi. Uzoq kosmosdan zaryadlangan zarralar to'g'ridan -to'g'ri erga tushmaydi, balki ulkan magnit tomonidan buriladi va uning kuch chiziqlari bo'ylab harakatlanadi. Shunday qilib, barcha tirik mavjudotlar zararli nurlanishdan himoyalangan.


Er tarixi davomida bir necha bor bo'lgan inversiyalar magnit qutblarning o'zgarishi. Pole inversiyasi- bu ular joylarini o'zgartirganda. Oxirgi marta bu hodisa taxminan 800 ming yil oldin sodir bo'lgan va Yer tarixida 400 dan ortiq geomagnit burilishlar bo'lgan.Ba'zi olimlarning fikricha, magnit qutblarning kuzatilgan tezligini hisobga olgan holda, qutblarning navbatdagi burilishini kutish kerak. keyingi ming yil ichida.

Yaxshiyamki, bizning asrimizda kutupluluğun o'zgarishi kutilmaydi. Bu shuni anglatadiki, siz magnit maydonining asosiy xossalari va xususiyatlarini hisobga olgan holda, erning yaxshi doimiy maydonida yoqimli narsalar haqida o'ylashingiz va hayotdan zavqlanishingiz mumkin. Va buni amalga oshirish uchun bizning mualliflarimiz bor, ularga ta'lim -tarbiyaning bir qismini ishonib topshirish mumkin! va boshqa turdagi ishlarga havola orqali buyurtma berishingiz mumkin.

Tinchlanayotgan elektr zaryadi elektr zaryadi orqali boshqa zaryadga ta'sir qilgandek, elektr toki ham boshqa oqim orqali harakat qiladi magnit maydoni... Magnit maydonining doimiy magnitlarga ta'siri, moddaning atomlarida harakatlanadigan va mikroskopik dumaloq toklarni hosil qiladigan zaryadlarga ta'siriga kamayadi.

Haqidagi ta'limot elektromagnetizm ikki nuqta asosida:

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

Magnitlarning o'zaro ta'siri

Doimiy magnit(yoki magnit igna) Yer magnit meridiani bo'ylab yo'naltirilgan. Shimolga ishora qiluvchi uchi deyiladi Shimoliy qutb(N) va qarama -qarshi uchi janubiy qutb(S). Bir -biriga ikkita magnit yaqinlashganda, biz ularning o'xshash qutblari qaytarilishini va qarama -qarshi tomonlari o'ziga jalb qilishini ( guruch. 1 ).

Agar biz doimiy magnitni ikki qismga kesib qutblarga bo'lsak, ularning har birida ikkita qutb, ya'ni u doimiy magnit bo'ladi ( guruch. 2018-05-01 xoxlasa buladi 121 2 ). Ikkala qutb ham - shimoliy va janub - bir -biridan ajralmas, teng.

Er yoki doimiy magnitlar tomonidan yaratilgan magnit maydoni, xuddi elektr maydoni kabi, magnit kuch chiziqlari bilan tasvirlangan. Magnit magnit maydonining kuch chiziqlari rasmini uning ustiga temir bo'laklari tekis qatlamga quyilgan qog'oz varag'ini qo'yish orqali olish mumkin. Bir marta magnit maydonida talaş magnitlanadi - ularning har birining shimoliy va janubiy qutblari bor. Qarama -qarshi qutblar bir -biriga yaqinlashishga moyildirlar, lekin bu qog'ozga talaşning ishqalanishi bilan to'sqinlik qiladi. Agar siz barmog'ingiz bilan qog'ozga teging, ishqalanish kamayadi va talaş bir -biriga tortilib, magnit maydonining chiziqlarini ifodalovchi zanjirlar hosil qiladi.

Yoqilgan guruch. 3 magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini ko'rsatuvchi talaş va kichik magnit o'qlarning to'g'ridan -to'g'ri magnit maydonidagi o'rnini ko'rsatadi. Bu yo'nalish magnit ignaning shimoliy qutbining yo'nalishi sifatida qabul qilinadi.

Oersted tajribasi. Oqimning magnit maydoni

XIX asr boshlarida. Daniyalik olim Oersted kashf qilish orqali muhim kashfiyot qildi doimiy magnitlarga ta'sir qiluvchi elektr toki ... U magnit igna yoniga uzun simni qo'ydi. Oqim sim orqali o'tayotganda, o'q aylanib, unga perpendikulyar joylashishga harakat qildi ( guruch. 4 ). Buni o'tkazgich atrofida magnit maydon paydo bo'lishi bilan izohlash mumkin.

To'g'ridan -to'g'ri Supero'tkazuvchilar tomonidan hosil qilingan maydonning magnit kuch chiziqlari - unga perpendikulyar bo'lgan tekislikda joylashgan va oqim o'tadigan nuqtada markazlari bo'lgan konsentrik doiralar. guruch. 5 ). Chiziqlarning yo'nalishi o'ng vida qoidasi bilan belgilanadi:

Agar vida dala chiziqlari yo'nalishi bo'yicha aylantirilsa, u o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi bo'yicha harakatlanadi. .

Magnit maydonning xarakteristikasi - bu magnit indüksiyon vektori B ... Har bir nuqtada u teginish bilan maydon chizig'iga yo'naltiriladi. Elektr maydonining chiziqlari musbat zaryadlardan boshlanadi va manfiy bilan tugaydi va zaryadga bu sohada ta'sir etuvchi kuch uning har bir nuqtasidagi chiziqqa tegib yo'naltiriladi. Elektrdan farqli o'laroq, magnit maydonining chiziqlari yopiladi, bu tabiatda "magnit zaryadlari" yo'qligi bilan bog'liq.

Oqimning magnit maydoni doimiy magnit tomonidan yaratilgan maydondan tubdan farq qilmaydi. Shu ma'noda, yassi magnitning analogi uzun solenoiddir - uning uzunligi diametridan ancha kattaroq sim. U tomonidan yaratilgan magnit maydon chiziqlarining diagrammasi guruch. 6 , tekis magnitga o'xshaydi ( guruch. 3 ). Davralar solenoidli o'rashni tashkil etuvchi simning kesimlarini ko'rsatadi. Kuzatuvchidan sim orqali o'tayotgan toklar xochlar bilan, kuzatuvchiga qarama -qarshi yo'nalishdagi oqimlar nuqta bilan ko'rsatilgan. Xuddi shu belgilar chizilgan tekislikka perpendikulyar bo'lgan magnit maydonining chiziqlari uchun ham qabul qilingan. guruch. 7 a, b).

Solenoid o'rashdagi oqimning yo'nalishi va uning ichidagi magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi, shuningdek, o'ng vida qoidasi bilan bog'liq bo'lib, bu holda quyidagicha tuzilgan:

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

Ushbu qoidaga asoslanib, ko'rsatilgan elektromagnitni aniqlash oson guruch. 6 , shimoliy qutb - uning o'ng uchi, janubiy qutb - chap.

Solenoid ichidagi magnit maydoni bir xil - magnit indüksiyon vektori u erda doimiy qiymatga ega (B = const). Shu nuqtai nazardan, solenoid tekis kondansatkichga o'xshaydi, uning ichida bir xil elektr maydoni hosil bo'ladi.

Oqim o'tkazgichga magnit maydonda ta'sir etuvchi kuch

Magnit maydonidagi tok o'tkazgichga kuch ta'sir ko'rsatishi tajribada aniqlandi. Bir xil maydonda, B maydon vektoriga perpendikulyar joylashgan I oqimi oqadigan l uzunlikdagi to'g'ri o'tkazgich kuch ta'sirini boshdan kechiradi: F = I l B. .

Quvvat yo'nalishi aniqlanadi chap qo'l qoidasi:

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

Shuni ta'kidlash kerakki, magnit maydonidagi tok bilan o'tkazgichga ta'sir etuvchi kuch, xuddi elektr kuchi kabi, uning kuch chiziqlariga teginish bilan emas, balki ularga perpendikulyar. Magnit kuch kuch chiziqlari bo'ylab joylashgan o'tkazgichga ta'sir qilmaydi.

Tenglama F = IlB magnit maydonining induktsiyasini miqdoriy aniqlash imkonini beradi.

Munosabat Supero'tkazuvchilarning xususiyatlariga bog'liq emas va magnit maydonining o'zini tavsiflaydi.

Magnit indüksiyon vektor B moduli unga perpendikulyar joylashgan birlik uzunlikdagi o'tkazgichga ta'sir etuvchi kuchga teng, u orqali bitta amper oqimi oqadi.

SI tizimida magnit maydon indüksiyon birligi tesla (T):

Magnit maydon. Jadvallar, diagrammalar, formulalar

(Magnitlarning o'zaro ta'siri, Ersted tajribasi, magnit induktsiya vektori, vektor yo'nalishi, superpozitsiya printsipi. Magnit maydonlarning grafik tasviri, magnit induktsiya chiziqlari. Magnit oqimi, maydonning energiya xarakteristikasi. Magnit kuchlar, Amper kuchi, Lorents kuchi. Zaryadlangan zarrachalarning magnit maydonidagi harakati. Moddaning magnit xossalari, Amper gipotezasi)

Barcha formulalar qat'iy rioya qilingan holda qabul qilinadi Pedagogik o'lchovlar federal instituti (FIPI)

3.3 Magnit maydon

3.3.1 Magnitlarning mexanik o'zaro ta'siri

Moddaning o'ziga xos shakli elektr zaryadi - elektr maydoni yaqinida hosil bo'ladi. Xuddi shunday materiya shakli magnit atrofida ham bor, lekin u boshqa kelib chiqish tabiatiga ega (axir, ruda elektr neytral), uni magnit maydon deb atashadi. Magnit maydonini o'rganish uchun tekis yoki taqa magnitlari ishlatiladi. Magnitning ba'zi joylari eng jozibali ta'sirga ega, ular qutblar (shimoliy va janub) deb ataladi. Xuddi shu nomdagi magnit qutblar o'ziga jalb qiladi, shu nomdagi magnit qutblar esa qaytaradi.

Magnit maydon. Magnit indüksiyon vektori

Magnit maydonning kuch xarakteristikasi uchun magnit maydon B induktsiya vektori ishlatiladi magnit maydon kuch chiziqlari (magnit induktsiya chiziqlari) yordamida grafik tasvirlangan. Chiziqlar yopiq, boshi va oxiri yo'q. Magnit chiziqlar chiqadigan joy - Shimoliy qutb (Shimoliy), magnit chiziqlar Janubiy qutbga (Janubiy) kiradi.

Magnit induktsiya B. [Tl]- magnit maydonining kuch xarakteristikasi bo'lgan vektor fizik kattaligi.

Magnit maydonlarning superpozitsiyasi printsipi - Agar fazoning ma'lum bir nuqtasidagi magnit maydon maydonning bir nechta manbalari tomonidan yaratilgan bo'lsa, u holda magnit induktsiya har bir maydonning induktsiyalarining vektor yig'indisidir. :

Magnit maydon chiziqlari. Tarmoqli va taqa shaklidagi doimiy magnitlarning dala chiziqlari namunasi

3.3.2 Oersted tajribasi. Oqim bilan o'tkazgichning magnit maydoni. Uzun tok o'tkazgich va yopiq halqali o'tkazgich, tok bilan o'ralgan dala chiziqlarining namunasi

Magnit maydon faqat magnit atrofida emas, balki har qanday tok o'tkazgich atrofida ham mavjud. Ersted tajribasi elektr tokining magnitga ta'sirini ko'rsatadi. Agar tokni o'tkazuvchi to'g'ri o'tkazgich karton varaqdagi teshikdan o'tib ketsa, uning ustiga temir yoki po'latdan yasalgan mayda bo'laklar sochilgan bo'lsa, u holda ular kontsentrik doiralar hosil qiladi, ularning markazi o'tkazgich o'qida joylashgan. Bu doiralar tok o'tkazuvchi magnit maydonining kuch chiziqlarini ifodalaydi.

3.3.3 Amper kuchi, uning yo'nalishi va kattaligi:

Amper kuchi- magnit maydonidagi tok o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch. Amper kuchining yo'nalishi chap qo'l qoidasiga muvofiq belgilanadi: agar chap qo'l magnit indüksiyon vektorining perpendikulyar qismi B ga kirsa va to'rtta cho'zilgan barmoq oqim yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan bo'lsa, bosh barmog'i 90 daraja egilgan bo'lsa, oqim bilan segment o'tkazgichiga ta'sir qiladigan kuchning yo'nalishini, ya'ni Amper kuchini ko'rsatadi.

qayerda Men- o'tkazgichdagi oqim kuchi;

B

L- magnit maydonidagi 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'lgani uchun, magnit maydonning o'tkazgichga ta'siri, uning alohida harakatlanuvchi zaryadlarga ta'siri natijasidir. Magnit maydoni tomondan harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladigan kuchga Lorents kuchi deyiladi. Lorents kuchi quyidagi nisbat bilan aniqlanadi:

qayerda q- harakatlanuvchi zaryadning hajmi;

V- tezlik moduli;

B- magnit maydon indüksiyon vektorining moduli;

α - zaryad tezligi vektori va magnit induktsiya vektori orasidagi burchak.

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

Lorents kuchi vektorlarga perpendikulyar V va v va uning yo'nalishi Amper kuchining yo'nalishi bilan bir xil chap qoida yordamida aniqlanadi: agar chap qo'l magnit indüksiyon komponenti shunday joylashtirilgan bo'lsa V, zaryad tezligiga perpendikulyar, kaftga kirdi va to'rt barmog'i musbat zaryad harakati bo'ylab yo'naltirildi (manfiy, masalan, elektron harakatiga qarshi), keyin 90 gradus bukilgan barmog'i yo'nalishni ko'rsatadi zaryadga ta'sir qiluvchi Lorents kuchining kuchi Fl.

Zaryadlangan zarrachaning yagona magnit maydonidagi harakati

Zaryadlangan zarracha magnit maydonida harakat qilganda, Lorents kuchi ishlamaydi. Shuning uchun, zarracha harakat qilganda tezlik vektorining moduli o'zgarmaydi. Agar zaryadlangan zarracha Lorents kuchi ta'sirida bir xil magnit maydonda harakat qilsa va uning tezligi vektorga perpendikulyar tekislikda bo'lsa, u holda zarracha R radiusli aylana bo'ylab harakatlanadi.

"Magnit maydonni aniqlash" - Tajribalar davomida olingan ma'lumotlarga ko'ra, biz jadvalni to'ldiramiz. J. Vern. Magnit ignaga magnit olib kelganimizda, u aylanadi. Magnit maydonlarning grafik tasviri. Xans Kristian Ersted. Elektr maydoni. Magnit ikkita qutbga ega: shimoliy va janubiy. Bilimlarni umumlashtirish va tizimlashtirish bosqichi.

"Magnit maydon va uning grafik tasviri" - Bir hil bo'lmagan magnit maydon. Joriy bobinlar. Magnit chiziqlar. Amper gipotezasi. Ip magnitining ichida. Qarama -qarshi magnit qutblar. Polar chiroqlar. Doimiy magnitlangan magnit maydoni. Magnit maydon. Erning magnit maydoni. Magnit qutblar. Biometrologiya. Konsentrik doiralar. Bir hil magnit maydon.

"Magnit maydon energiyasi" - Skalyar qiymat. Induktivlikni hisoblash. Doimiy magnit maydonlar. Dam olish vaqti. Induktivlik ta'rifi. Sarg'ish energiyasi. Induktivlik davridagi haddan tashqari toklar. Vaqtinchalik jarayonlar. Energiya zichligi. Elektrodinamik. Tebranish davri. Impulsli magnit maydon. O'z-o'zidan indüksiyon. Magnit maydonning energiya zichligi.

"Magnit maydonining xususiyatlari" - Magnit induktsiya chiziqlari. Perforator qoidasi. Kuch chiziqlari bo'ylab aylantiring. Er magnit maydonining kompyuter modeli. Magnit doimiy. Magnit induktsiya. Yuk tashuvchilar soni. Magnit indüksiyon vektorini o'rnatishning uchta usuli. Elektr tokining magnit maydoni. Fizik Uilyam Xilbert.

"Magnit maydonining xususiyatlari" - moddaning turi. Magnit maydonining magnit induktsiyasi. Magnit induktsiya. Doimiy magnit. Magnit indüksiyonning ba'zi qiymatlari. Magnit igna. Karnay. Magnit indüksiyon vektor moduli. Magnit induktsiya chiziqlari har doim yopiq. Oqimlarning o'zaro ta'siri. Tork. Moddaning magnit xususiyatlari.

"Zarrachalarning magnit maydonidagi harakati" - Spektrograf. Lorents kuchining harakatining namoyon bo'lishi. Lorents kuchi. Siklotron. Lorents kuchining kattaligini aniqlash. Nazorat savollari. Lorents kuch yo'nalishlari. Yulduzlararo materiya. Tajribaning maqsadi. Sozlamalarni o'zgartirish. Magnit maydon. Mass -spektrograf. Magnit maydonda zarrachalar harakati. Katod-nurli quvur.

Hammasi bo'lib 20 ta taqdimot mavjud

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

Moddaning magnit xususiyatlari odamlarga uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan. Magnitlar o'z nomlarini qadimgi Magnesiya shahridan oldi: uning atrofida mineral (keyinchalik magnitli temir rudasi yoki magnetit deb ataladi) tarqatilgan, uning qismlari temir buyumlarni o'ziga tortgan.

Magnitlarning o'zaro ta'siri

Har bir magnitning ikkala tomonida ham bor Shimoliy qutb va Janubiy qutb... Ikkita magnit bir -biriga qarama -qarshi qutblar tomonidan tortiladi va bir xil magnitlar tomonidan qaytariladi. Magnitlar vakuum orqali ham bir -biriga ta'sir qilishi mumkin! Bularning barchasi elektr zaryadlarining o'zaro ta'siriga o'xshaydi magnitlarning o'zaro ta'siri elektr emas... Buni quyidagi eksperimental faktlar isbotlaydi.

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

Magnit kuchi magnitni silkitib zaiflashadi. Elektr zaryadlangan jismlar bilan o'xshash narsa bo'lmaydi.

Ijobiy elektr zaryadlarini manfiy zaryadlardan ajratish mumkin (masalan, jismlarni elektrlashtirishda). Ammo magnit qutblarini ajratish ishlamaydi: agar siz magnitni ikki qismga kesib qo'ysangiz, qutblar ham kesmada paydo bo'ladi va magnit uchlari qarama -qarshi qutbli ikkita magnitga bo'linadi (xuddi shu tarzda yo'naltirilgan) asl magnit qutblari).

Shunday qilib, magnitlar har doim bipolyar, ular faqat shaklda mavjud dipollar... Izolyatsiya qilingan magnit qutblar (shunday deyiladi magnit monopollar- elektr zaryadining analoglari) tabiatda mavjud emas (har holda, ular hali eksperimental tarzda topilmagan). Bu, ehtimol, elektr va magnitlanish o'rtasidagi eng ta'sirli assimetriya.

Elektr zaryadlangan jismlar singari, magnitlar ham elektr zaryadlarida harakat qiladi. Biroq, magnit faqat harakat qiladi harakatlanuvchi zaryad; agar zaryad magnitga nisbatan tinch holatda bo'lsa, u holda magnit kuchning zaryadga ta'siri kuzatilmaydi. Aksincha, elektrlashtirilgan jism har qanday zaryadda harakat qiladi, u dam olishda yoki harakatda bo'lishidan qat'iy nazar.

Qisqa masofali harakatlar nazariyasining zamonaviy tushunchalariga ko'ra, magnitlarning o'zaro ta'siri orqali amalga oshiriladi magnit maydoni Aytgancha, magnit atrofdagi bo'shliqda magnit maydon hosil qiladi, u boshqa magnitga ta'sir qiladi va bu magnitlarning ko'zga ko'rinadigan tortilishi yoki qaytarilishiga olib keladi.

Magnitga misol magnit igna kompas Magnit o'q yordamida siz fazoning ma'lum bir sohasida magnit maydon mavjudligini, shuningdek maydon yo'nalishini hukm qilishingiz mumkin.

Bizning sayyoramiz Yer - ulkan magnit. Erning shimoliy geografik 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'lgan.

Magnit maydon chiziqlari

Biz eslaymizki, elektr maydoni kichik sinov zaryadlari yordamida tekshiriladi, uning yordamida maydonning kattaligi va yo'nalishini hukm qilish mumkin. Magnit maydonda sinov zaryadining analogi kichik magnitli ignadir.

Masalan, siz kosmosning turli nuqtalariga juda kichik kompas o'qlarini qo'yib, magnit maydon haqida geometrik tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, o'qlar ma'lum chiziqlar bo'ylab - shunday deb nomlanadi magnit maydon chiziqlari... Biz ushbu kontseptsiya ta'rifini quyidagi uchta nuqta shaklida beramiz.

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

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

3. Chiziqlar qanchalik zich bo'lsa, ma'lum bir fazoda magnit maydoni kuchliroq bo'ladi..

Temir qoldiqlari kompas o'qlari rolini muvaffaqiyatli bajarishi mumkin: magnit maydonda kichik talaş magnitlanadi va xuddi magnit ignalar kabi o'zini tutadi.

Shunday qilib, doimiy magnit atrofida temir bo'laklarni 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: axir, kompas ignasining shimoliy uchi magnitning janubiy qutbiga yo'naltiriladi.

Oersted tajribasi

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

Elektr va magnit hodisalari aslida bir -biri bilan bog'liqligi haqidagi ajoyib fakt birinchi marta 1820 yilda - mashhur Ersted tajribasida aniqlangan.

Oersted tajribasining sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 2 (rt.mipt.ru saytidan olingan rasm). Magnit igna ustida (va o'qning shimoliy va janubiy qutblari) tok manbaiga ulangan metall o'tkazgich joylashgan. Agar siz sxemani yopib qo'ysangiz, u holda o'q o'tkazgichga perpendikulyar aylanadi!
Bu oddiy tajriba to'g'ridan -to'g'ri elektr va magnitlanish o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatdi. Oersted tajribasidan keyin o'tkazilgan tajribalar quyidagi modelni mustahkam o'rnatdi: magnit maydon elektr toklari tomonidan hosil qilinadi va toklarga ta'sir qiladi.

Guruch. 2. Oersted tajribasi

Supero'tkazuvchilar oqim bilan hosil bo'ladigan magnit maydon chiziqlarining namunasi o'tkazgich shakliga bog'liq.

To'g'ridan -to'g'ri simning magnit maydoni

To'g'ridan -to'g'ri simning magnit maydonining chiziqlari oqimli. Bu doiralarning markazlari sim ustida yotadi va ularning tekisliklari simga perpendikulyar (3 -rasm).

Guruch. 3. Oqim bilan to`g`ri simli maydon

Magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini aniqlashning ikkita muqobil qoidasi mavjud.

Soat yo'nalishi bo'yicha qoidalar. Maydon chiziqlari ko'rib chiqilganda soat sohasi farqli o'laroq, oqim biz tomon oqadi.

Vida qoidasi(yoki gimlet qoidasi, yoki tirnoq vidasi qoidasi- bu kimgadir yaqinroq ;-)). Dala chiziqlari vintni aylantirish kerak bo'lgan joyga boradi (oddiy o'ng ip bilan), u oqim bo'ylab oqim bo'ylab harakatlanadi..

Qaysi qoida sizga ko'proq yoqsa, shuni ishlating. Soat qo'li qoidasiga o'rgangan ma'qulroq - keyinroq uning universal va ishlatish osonroq ekanligini ko'rasiz (va keyin buni analitik geometriyani o'rgangan birinchi yilingizda minnatdorchilik bilan eslang).

Fig. 3, yangi narsa ham paydo bo'ldi: bu vektor deb ataladi magnit induktsiya, yoki magnit induktsiya... Magnit indüksiyon vektori elektr maydon kuchining vektorining analogidir: u xizmat qiladi kuch xarakteristikasi magnit maydon, magnit maydoni harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladigan kuchni aniqlaydi.

Biz magnit maydonidagi kuchlar haqida keyinroq gaplashamiz, lekin hozircha faqat shuni ta'kidlaymizki, magnit maydonining kattaligi va yo'nalishi magnit induktsiya vektori bilan belgilanadi. Kosmosning har bir nuqtasida, vektor shu nuqtaga joylashtirilgan kompas o'qining shimoliy uchi bilan bir xil yo'nalishga, ya'ni bu chiziq yo'nalishidagi maydon chizig'iga tangensial yo'naltiriladi. Magnit indüksiyon o'lchanadi teslah(T).

Elektr maydonida bo'lgani kabi, magnit maydon indüksiyasi uchun ham superpozitsiya printsipi... Bu haqiqatda yotadi ma'lum bir nuqtada turli oqimlar tomonidan yaratilgan magnit maydonlarining induktsiyalari vektorli ravishda qo'shiladi va natijada magnit induktsiya vektorini beradi:.

Oqim bilan pastadirning magnit maydoni

To'g'ridan to'g'ri oqim aylanadigan dumaloq pastadirni ko'rib chiqing. Oqimni yaratuvchi manba rasmda ko'rsatilmagan.

Bizning ko'chadan maydon chiziqlarining namunasi taxminan quyidagicha ko'rinadi (4 -rasm).

Guruch. 4. Oqim bilan pastadir maydoni

Biz uchun magnit maydonining qaysi yarim bo'shliqqa (halqa tekisligiga nisbatan) yo'naltirilganligini aniqlay olishimiz muhim bo'ladi. Shunga qaramay, bizda ikkita muqobil qoidalar bor.

Soat yo'nalishi bo'yicha qoidalar. Dala chiziqlari u erga borib, oqim soat yo'nalishi bo'yicha teskari yo'nalishda aylanayotganini ko'radi.

Vida qoidasi. Dala chiziqlari, agar siz uni oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, vint (o'ng qo'lidagi oddiy ip bilan) harakatlanadigan joyga boradi..

Ko'rib turganingizdek, oqim va maydon bu qoidalar formulalari bilan taqqoslaganda to'g'ridan -to'g'ri oqim uchun teskari.

Oqim bilan bobinning magnit maydoni

Bobin u, agar mahkam bo'lsa, o'girilib, simni etarlicha uzun spiral bilan o'rab oladi (5 -rasm - en.wikipedia.org saytidan olingan rasm). Bobinda bir necha o'nlab, yuzlab va hatto minglab burilishlar bo'lishi mumkin. Bobin ham deyiladi solenoid.

Guruch. 5. Bobin (solenoid)

Bir burilish magnit maydoni, biz bilganimizdek, juda oddiy ko'rinmaydi. Maydonlar? g'altakning individual burilishlari bir -birining ustiga qo'yilgan va natijada juda chalkash rasm bo'lishi kerak edi. Biroq, bunday emas: uzun bobinning maydoni kutilmaganda oddiy tuzilishga ega (6 -rasm).

Guruch. 6. Oqim bilan rulonli maydon

Bu rasmda, lasan ichidagi oqim chapdan qaraganida soat sohasi farqli o'laroq ketadi (agar 5 -rasmda lasanning o'ng uchi oqim manbaining "plyusiga" ulangan bo'lsa, shunday bo'ladi) "minus"). Ko'ramizki, lasanning magnit maydoni ikkita xarakterli xususiyatga ega.

1. Bobin ichida, uning chetidan uzoqda, magnit maydoni bir hil: har bir nuqtada magnit indüksiyon vektori kattaligi va yo'nalishi bo'yicha bir xil bo'ladi. Dala chiziqlari parallel to'g'ri chiziqlar; ular chiqqandan keyingina lasan chetlariga yaqin egiladi.

2. Bobin tashqarisida maydon nolga yaqin. Bobinda qanchalik ko'p burilish bo'lsa, uning tashqarisidagi maydon shunchalik zaif bo'ladi.

E'tibor bering, cheksiz uzun bobin hech qanday maydon chiqarmaydi: lasan tashqarisida magnit maydon yo'q. Bunday lasan ichida maydon hamma joyda bir xil.

Hech narsaga o'xshamaydimi? Bobin kondansatörün "magnit" analogidir. Esingizda bo'lsa, kondansatör o'z ichida bir xil elektr maydonini yaratadi, uning chiziqlari faqat plitalarning chetiga egilgan, kondansatör tashqarisida esa maydon nolga yaqin; cheksiz plastinkali kondansatör maydonni tashqaridan umuman chiqarmaydi va maydon uning ichida hamma joyda bir xil bo'ladi.

Va endi - asosiy kuzatish. Iltimos, lasan tashqarisidagi (6 -rasm) magnit maydon chiziqlari rasmini magnit maydon chiziqlari bilan solishtiring. 1. Xuddi shu narsa, shunday emasmi? Va endi biz, ehtimol, sizning miyangizda ancha oldin paydo bo'lgan savolga keldik: agar magnit maydon oqimlar tomonidan hosil qilinsa va oqimlarga ta'sir qilsa, unda doimiy magnit yonida magnit maydon paydo bo'lishining sababi nima? Axir, bu magnit oqim bilan o'tkazgich emasdek tuyuladi!

Amper gipotezasi. Elementar toklar

Dastlab, magnitlarning o'zaro ta'siri qutblarda to'plangan maxsus magnit zaryadlari tufayli sodir bo'lgan deb o'ylashdi. Ammo, elektrdan farqli o'laroq, hech kim magnit zaryadini izolyatsiya qila olmadi; Axir, biz aytganimizdek, magnitning shimoliy va janubiy qutblarini alohida olishning iloji bo'lmadi - qutblar har doim magnitda juft bo'lib bo'ladi.

Magnit zaryadlar haqidagi shubhalar, Erstedning tajribasi, magnit maydonining elektr toki orqali vujudga kelishi aniq bo'lgach, yanada kuchaytirildi. Bundan tashqari, har qanday magnit uchun mos konfiguratsiyali tok o'tkazgichni tanlash mumkinligi aniqlandi, shunda bu o'tkazgichning maydoni magnit maydoniga to'g'ri keladi.

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

Bu oqimlar nima? Bular elementar toklar atomlar va molekulalar ichida aylanadi; ular atomlarning orbitasida elektronlarning harakati bilan bog'liq. Har qanday jismning magnit maydoni shu elementar toklarning magnit maydonlaridan iborat.

Elementar toklar bir -biriga nisbatan tasodifiy joylashishi mumkin. Keyin ularning dalalari o'zaro o'chadi va tana magnit xususiyatlarini namoyon qilmaydi.

Ammo agar boshlang'ich oqimlar bir -biriga mos keladigan bo'lsa, unda ularning maydonlari bir -birini to'ldiradi. Tana magnitga aylanadi (7 -rasm; magnit maydoni biz tomon yo'naltiriladi; magnitning shimoliy qutbi ham biz tomon yo'naltiriladi).

Guruch. 7. Magnitning elementar toklari

Amperning elementar toklar haqidagi gipotezasi magnitlarning xususiyatlarini aniqlab berdi.Magnitni qizdirish va chayqash uning elementar toklarining tartibini buzadi, magnit xossalari esa zaiflashadi. Magnit qutblarining ajralmasligi aniq bo'ldi: magnit kesilgan joyda biz uchlarida bir xil elementar toklarni olamiz. Jismning magnit maydonida magnitlanish qobiliyati elementar toklarning muvofiqlashtirilgan hizalanishi, to'g'ri "burilish" bilan izohlanadi (keyingi varaqada magnit maydonda dumaloq tokning aylanishi haqida o'qing).

Amper gipotezasi to'g'ri chiqdi - bu fizikaning keyingi rivojlanishini ko'rsatdi. Elementar toklar kontseptsiyasi atom nazariyasining ajralmas qismiga aylandi, u yigirmanchi asrda - Amperning ajoyib taxminidan deyarli yuz yil o'tib ishlab chiqilgan.