Magnetic field at mga katangian nito. Mga magnetic pole ng Earth

Kilalang-kilala na ang magnetic field ay malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na buhay, sa trabaho at sa loob siyentipikong pananaliksik. Sapat na pangalanan ang mga naturang device bilang mga alternator, de-koryenteng motor, relay, accelerator. elementarya na mga particle at iba't ibang mga sensor. Isaalang-alang natin nang mas detalyado kung ano ang isang magnetic field at kung paano ito nabuo.

Ano ang magnetic field - kahulugan

Ang magnetic field ay isang force field na kumikilos sa gumagalaw na mga particle na may charge. Ang laki ng magnetic field ay depende sa rate ng pagbabago nito. Ayon sa tampok na ito, dalawang uri ng magnetic field ay nakikilala: dynamic at gravitational.

Ang gravitational magnetic field ay lumitaw lamang malapit sa elementarya na mga particle at nabuo depende sa mga tampok ng kanilang istraktura. Ang mga pinagmumulan ng isang dinamikong magnetic field ay ang mga gumagalaw na singil sa kuryente o mga naka-charge na katawan, mga conductor na nagdadala ng kasalukuyang, pati na rin ang mga magnetized substance.

Mga katangian ng magnetic field

Natuklasan ng mahusay na siyentipikong Pranses na si André Ampere ang dalawang pangunahing katangian ng magnetic field:

1. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang magnetic field at isang electric field at ang pangunahing pag-aari nito ay ito ay kamag-anak. Kung kukuha ka ng naka-charge na katawan, iwanan itong hindi gumagalaw sa anumang frame of reference, at maglagay ng magnetic needle sa malapit, ito ay, gaya ng nakasanayan, ituturo sa hilaga. Ibig sabihin, hindi nito makikita ang anumang larangan maliban sa lupa. Kung sinimulan mong ilipat ang sisingilin na katawan na ito na may kaugnayan sa arrow, pagkatapos ay magsisimula itong lumiko - ito ay nagpapahiwatig na kapag ang sisingilin na katawan ay gumagalaw, isang magnetic field din ang lumitaw, bilang karagdagan sa isang electric. Kaya, lumilitaw ang isang magnetic field kung at kung mayroong gumagalaw na singil.
2. Ang magnetic field ay kumikilos sa isa pang electric current. Kaya, maaari mong makita ito sa pamamagitan ng pagsubaybay sa paggalaw ng mga sisingilin na particle - sa isang magnetic field ay lilihis sila, ang mga conductor na may kasalukuyang ay lilipat, ang frame na may kasalukuyang ay liliko, ang mga magnetized na sangkap ay lilipat. Dito dapat nating alalahanin ang magnetic compass needle, kadalasang pinipintura kulay asul- ito ay isang piraso lamang ng magnetized na bakal. Palagi itong nakaturo sa hilaga dahil may magnetic field ang Earth. Ang ating buong planeta ay isang malaking magnet: ang South Magnetic Belt ay matatagpuan sa North Pole, at ang North Magnetic Pole ay matatagpuan sa South Geographic Pole.

Bilang karagdagan, ang mga katangian ng magnetic field ay kinabibilangan ng mga sumusunod na katangian:

1. Ang lakas ng magnetic field ay inilalarawan ng magnetic induction - ito ay isang vector quantity na tumutukoy sa lakas kung saan ang magnetic field ay nakakaapekto sa mga gumagalaw na singil.
2. Ang magnetic field ay maaaring maging pare-pareho at variable na uri. Ang una ay nabuo ng isang electric field na hindi nagbabago sa oras, ang induction ng naturang field ay hindi rin nagbabago. Ang pangalawa ay kadalasang nabuo gamit ang mga inductors na pinapagana ng alternating current.
3. Ang magnetic field ay hindi maaaring makita ng mga pandama ng tao at naitala lamang ng mga espesyal na sensor.

Isang magnetic field ito ang bagay na lumitaw sa paligid ng mga pinagmumulan ng electric current, pati na rin sa paligid ng mga permanenteng magnet. Sa kalawakan, ang magnetic field ay ipinapakita bilang isang kumbinasyon ng mga puwersa na maaaring makaapekto sa mga magnetized na katawan. Ang pagkilos na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga discharge sa pagmamaneho sa antas ng molekular.

Ang magnetic field ay nabuo lamang sa paligid ng mga electric charge na kumikilos. Iyon ang dahilan kung bakit ang magnetic at electric field ay integral at magkasamang bumubuo electromagnetic field. Ang mga bahagi ng magnetic field ay magkakaugnay at kumikilos sa isa't isa, binabago ang kanilang mga katangian.

Mga katangian ng magnetic field:
1. Ang magnetic field ay lumitaw sa ilalim ng impluwensya ng mga singil sa pagmamaneho ng electric current.
2. Sa alinman sa mga punto nito, ang magnetic field ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang vector ng pisikal na dami na tinatawag magnetic induction, na siyang katangian ng puwersa ng magnetic field.
3. Ang magnetic field ay maaari lamang makaapekto sa mga magnet, conductive conductor at moving charges.
4. Ang magnetic field ay maaaring pare-pareho at variable na uri
5. Ang magnetic field ay sinusukat lamang sa pamamagitan ng mga espesyal na aparato at hindi maaaring perceived ng mga pandama ng tao.
6. Ang magnetic field ay electrodynamic, dahil ito ay nabuo lamang sa panahon ng paggalaw ng mga sisingilin na particle at nakakaapekto lamang sa mga singil na gumagalaw.
7. Ang mga naka-charge na particle ay gumagalaw sa isang perpendikular na trajectory.

Ang laki ng magnetic field ay depende sa rate ng pagbabago ng magnetic field. Alinsunod dito, mayroong dalawang uri ng magnetic field: dynamic na magnetic field at gravitational magnetic field. Gravitational magnetic field lumitaw lamang malapit sa elementarya na mga particle at nabuo depende sa mga tampok na istruktura ng mga particle na ito.

Magnetic na sandali nangyayari kapag ang isang magnetic field ay kumikilos sa isang conductive frame. Sa madaling salita, ang magnetic moment ay isang vector na matatagpuan sa linya na tumatakbo patayo sa frame.

Ang magnetic field ay maaaring ilarawan sa grapiko gamit ang magnetic lines of force. Ang mga linyang ito ay iginuhit sa isang direksyon na ang direksyon ng mga puwersa ng field ay tumutugma sa direksyon ng mismong linya ng field. Ang mga linya ng magnetic field ay tuloy-tuloy at sarado sa parehong oras.

Ang direksyon ng magnetic field ay tinutukoy gamit ang isang magnetic needle. Tinutukoy din ng mga linya ng puwersa ang polarity ng magnet, ang dulo sa labasan ng mga linya ng puwersa ay ang north pole, at ang dulo na may pasukan ng mga linyang ito ay ang south pole.

Ito ay napaka-maginhawa upang biswal na masuri ang magnetic field gamit ang ordinaryong iron filings at isang piraso ng papel.
Kung maglalagay kami ng isang sheet ng papel sa isang permanenteng magnet, at iwiwisik ang sup sa itaas, pagkatapos ay ang mga particle ng bakal ay magkakasunod ayon sa mga linya ng magnetic field.

Ang direksyon ng mga linya ng puwersa para sa konduktor ay maginhawang tinutukoy ng sikat panuntunan ng gimlet o tuntunin kanang kamay . Kung hinawakan namin ang konduktor gamit ang aming kamay upang ang hinlalaki ay tumingin sa direksyon ng kasalukuyang (mula sa minus hanggang plus), pagkatapos ay ipapakita sa amin ng 4 na natitirang mga daliri ang direksyon ng mga linya ng magnetic field.

At ang direksyon ng puwersa ng Lorentz - ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang sisingilin na particle o konduktor na may kasalukuyang, ayon sa panuntunan sa kaliwang kamay.
Kung ilalagay namin ang kaliwang kamay sa isang magnetic field upang ang 4 na daliri ay tumingin sa direksyon ng kasalukuyang sa konduktor, at ang mga linya ng puwersa ay pumasok sa palad, pagkatapos ay ipahiwatig ng hinlalaki ang direksyon ng puwersa ng Lorentz, ang puwersa na kumikilos sa ang konduktor na inilagay sa magnetic field.

Iyon ay tungkol dito. Tiyaking magtanong ng anumang mga katanungan sa mga komento.

Sabay-sabay nating unawain kung ano ang magnetic field. Pagkatapos ng lahat, maraming mga tao ang naninirahan sa larangang ito sa buong buhay nila at hindi man lang iniisip ang tungkol dito. Oras na para ayusin ito!

Isang magnetic field

Isang magnetic field – espesyal na uri bagay. Ito ay nagpapakita ng sarili sa pagkilos sa paglipat ng mga singil sa kuryente at mga katawan na may sariling magnetic moment (permanenteng magnet).

Mahalaga: ang isang magnetic field ay hindi kumikilos sa mga nakatigil na singil! Ang isang magnetic field ay nalilikha din sa pamamagitan ng paggalaw ng mga singil sa kuryente, o ng isang electric field na nagbabago-panahon, o ng mga magnetic moment ng mga electron sa mga atomo. Iyon ay, ang anumang kawad kung saan dumadaloy ang kasalukuyang ay nagiging magnet din!

Isang katawan na may sariling magnetic field.

Ang magnet ay may mga pole na tinatawag na hilaga at timog. Ang mga pagtatalagang "hilaga" at "timog" ay ibinibigay lamang para sa kaginhawahan (bilang "plus" at "minus" sa kuryente).

Ang magnetic field ay kinakatawan ng puwersahin ang mga magnetic lines. Ang mga linya ng puwersa ay tuloy-tuloy at sarado, at ang kanilang direksyon ay palaging nag-tutugma sa direksyon ng mga puwersa ng field. Kung ang mga metal shaving ay nakakalat sa paligid ng isang permanenteng magnet, ang mga particle ng metal ay magpapakita ng isang malinaw na larawan ng mga linya ng magnetic field na umuusbong mula sa hilaga at pumapasok sa south pole. Graphical na katangian ng magnetic field - mga linya ng puwersa.

Mga katangian ng magnetic field

Ang mga pangunahing katangian ng magnetic field ay magnetic induction, magnetic flux at magnetic permeability. Ngunit pag-usapan natin ang lahat sa pagkakasunud-sunod.

Kaagad, tandaan namin na ang lahat ng mga yunit ng pagsukat ay ibinigay sa system SI.

Magnetic induction B – vector pisikal na bilang, na siyang pangunahing katangian ng kapangyarihan ng magnetic field. Tinutukoy ng liham B . Ang yunit ng pagsukat ng magnetic induction - Tesla (Tl).

Ang magnetic induction ay nagpapahiwatig kung gaano kalakas ang isang field sa pamamagitan ng pagtukoy sa puwersa kung saan ito kumikilos sa isang singil. Ang puwersang ito ay tinatawag Lorentz force.

Dito q - bayad, v - ang bilis nito sa isang magnetic field, B - induction, F ay ang puwersa ng Lorentz kung saan kumikilos ang field sa pagsingil.

F- isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng magnetic induction sa pamamagitan ng lugar ng contour at ang cosine sa pagitan ng induction vector at ang normal sa eroplano ng contour kung saan dumadaan ang daloy. Ang magnetic flux ay isang scalar na katangian ng isang magnetic field.

Maaari nating sabihin na ang magnetic flux ay nagpapakilala sa bilang ng mga magnetic induction lines na tumatagos sa isang unit area. Ang magnetic flux ay sinusukat sa Weberach (WB).

Magnetic permeability ay ang koepisyent na tumutukoy sa magnetic properties ng medium. Ang isa sa mga parameter kung saan nakasalalay ang magnetic induction ng field ay ang magnetic permeability.

Ang ating planeta ay naging isang malaking magnet sa loob ng ilang bilyong taon. Ang induction ng magnetic field ng Earth ay nag-iiba depende sa mga coordinate. Sa ekwador, ito ay humigit-kumulang 3.1 beses na 10 hanggang minus fifth power ng Tesla. Bilang karagdagan, mayroong mga magnetic anomalya, kung saan ang halaga at direksyon ng patlang ay naiiba nang malaki mula sa mga kalapit na lugar. Isa sa pinakamalaking magnetic anomalya sa planeta - Kursk at Brazilian magnetic anomalya.

Ang pinagmulan ng magnetic field ng Earth ay isang misteryo pa rin sa mga siyentipiko. Ipinapalagay na ang pinagmulan ng field ay ang likidong metal na core ng Earth. Ang core ay gumagalaw, na nangangahulugan na ang molten iron-nickel alloy ay gumagalaw, at ang paggalaw ng mga sisingilin na particle ay ang electric current na bumubuo ng magnetic field. Ang problema ay ang teoryang ito geodynamo) ay hindi nagpapaliwanag kung paano pinananatiling stable ang field.

Ang mundo ay isang malaking magnetic dipole. Ang mga magnetic pole ay hindi nag-tutugma sa mga heograpiko, bagaman sila ay malapit. Bukod dito, gumagalaw ang mga magnetic pole ng Earth. Ang kanilang paglilipat ay naitala mula noong 1885. Halimbawa, sa nakalipas na daang taon, ang magnetic pole ay pumasok southern hemisphere lumipat ng halos 900 kilometro at ngayon ay nasa Katimugang Karagatan. Ang poste ng Arctic hemisphere ay gumagalaw sa buong Arctic Ocean patungo sa East Siberian magnetic anomaly, ang bilis ng paggalaw nito (ayon sa 2004 data) ay humigit-kumulang 60 kilometro bawat taon. Ngayon mayroong isang pagbilis ng paggalaw ng mga poste - sa karaniwan, ang bilis ay lumalaki ng 3 kilometro bawat taon.

Ano ang kahalagahan ng magnetic field ng Earth para sa atin? Una sa lahat, pinoprotektahan ng magnetic field ng Earth ang planeta mula sa mga cosmic ray at solar wind. Ang mga naka-charge na particle mula sa malalim na espasyo ay hindi direktang nahuhulog sa lupa, ngunit pinalihis ng isang higanteng magnet at gumagalaw sa mga linya ng puwersa nito. Kaya, ang lahat ng nabubuhay na bagay ay protektado mula sa nakakapinsalang radiation.

Sa panahon ng kasaysayan ng Daigdig, nagkaroon ng ilan pagbabaligtad(mga pagbabago) ng mga magnetic pole. baligtad ng poste ay kapag lumipat sila ng lugar. Huling beses naganap ang hindi pangkaraniwang bagay na ito mga 800 libong taon na ang nakalilipas, at mayroong higit sa 400 geomagnetic reversals sa kasaysayan ng Earth. Naniniwala ang ilang mga siyentipiko na, dahil sa naobserbahang pagbilis ng paggalaw ng mga magnetic pole, ang susunod na pagbabalik ng poste ay dapat asahan sa susunod na dalawang libong taon.

Sa kabutihang palad, walang pagbaliktad ng mga poste ang inaasahan sa ating siglo. Kaya, maaari mong isipin ang tungkol sa kaaya-aya at tamasahin ang buhay sa magandang lumang patuloy na larangan ng Earth, na isinasaalang-alang ang mga pangunahing katangian at katangian ng magnetic field. At upang magawa mo ito, nariyan ang aming mga may-akda, kung saan maaari mong ipagkatiwala ang bahagi ng mga problemang pang-edukasyon nang may kumpiyansa sa tagumpay! at iba pang uri ng trabaho na maaari mong i-order sa link.

Sa loob ng mahabang panahon, ang magnetic field ay nagtaas ng maraming mga katanungan sa mga tao, ngunit kahit na ngayon ito ay nananatiling isang maliit na kilalang phenomenon. Sinubukan ng maraming siyentipiko na pag-aralan ang mga katangian at katangian nito, dahil ang mga benepisyo at potensyal ng paggamit ng larangan ay hindi mapag-aalinlanganan na mga katotohanan.

Kunin natin ang lahat sa pagkakasunud-sunod. Kaya, paano kumikilos at nabubuo ang anumang magnetic field? Tama, electric current. At ang kasalukuyang, ayon sa mga aklat-aralin sa pisika, ay isang stream ng mga sisingilin na particle na may direksyon, hindi ba? Kaya, kapag ang isang kasalukuyang dumadaan sa anumang konduktor, ang isang tiyak na uri ng bagay ay nagsisimulang kumilos sa paligid nito - isang magnetic field. Ang magnetic field ay maaaring malikha sa pamamagitan ng kasalukuyang ng mga sisingilin na particle o ng magnetic moments ng mga electron sa mga atomo. Ngayon ang larangan at bagay na ito ay may enerhiya, nakikita natin ito sa mga puwersang electromagnetic na maaaring makaapekto sa kasalukuyang at mga singil nito. Ang magnetic field ay nagsisimulang kumilos sa daloy ng mga sisingilin na particle, at binabago nila ang paunang direksyon ng paggalaw na patayo sa mismong field.

Ang isa pang magnetic field ay maaaring tawaging electrodynamic, dahil ito ay nabuo malapit sa gumagalaw na mga particle at nakakaapekto lamang sa mga gumagalaw na particle. Well, ito ay dynamic dahil sa ang katunayan na ito ay may isang espesyal na istraktura sa umiikot na mga bion sa isang rehiyon ng espasyo. Ang isang ordinaryong electric moving charge ay maaaring magpaikot at gumalaw sa kanila. Ang mga bion ay nagpapadala ng anumang posibleng pakikipag-ugnayan sa rehiyong ito ng espasyo. Samakatuwid, ang gumagalaw na singil ay umaakit ng isang poste ng lahat ng mga bion at nagiging sanhi ng pag-ikot ng mga ito. Siya lamang ang makapagpapalabas sa kanila mula sa isang estado ng pahinga, wala nang iba pa, dahil ang ibang mga puwersa ay hindi makakaimpluwensya sa kanila.

Sa isang electric field ay may charge na mga particle na napakabilis na gumagalaw at maaaring maglakbay ng 300,000 km sa loob lamang ng isang segundo. Ang liwanag ay may parehong bilis. Walang magnetic field na walang electric charge. Nangangahulugan ito na ang mga particle ay hindi kapani-paniwalang malapit na nauugnay sa isa't isa at umiiral sa isang karaniwang electromagnetic field. Iyon ay, kung mayroong anumang mga pagbabago sa magnetic field, pagkatapos ay magkakaroon ng mga pagbabago sa electric field. Binabaliktad din ang batas na ito.

Marami kaming pinag-uusapan tungkol sa magnetic field dito, ngunit paano mo ito maiisip? Hindi natin ito makikita sa ating mata ng tao. Bukod dito, dahil sa hindi kapani-paniwalang mabilis na pagpapalaganap ng patlang, wala kaming oras upang ayusin ito sa tulong ng iba't ibang mga aparato. Ngunit upang mapag-aralan ang isang bagay, ang isa ay dapat magkaroon ng hindi bababa sa ilang ideya nito. Madalas ding kinakailangan na ilarawan ang magnetic field sa mga diagram. Upang mas madaling maunawaan ito, iginuhit ang mga conditional field lines. Saan nila nakuha ang mga ito? Naimbento sila para sa isang dahilan.

Subukan nating makita ang magnetic field sa tulong ng maliliit na metal filing at isang ordinaryong magnet. Ibuhos namin ang mga sup na ito sa isang patag na ibabaw at ipakilala ang mga ito sa pagkilos ng isang magnetic field. Pagkatapos ay makikita natin na sila ay lilipat, paikutin at pumila sa isang pattern o pattern. Ang resultang imahe ay magpapakita ng tinatayang epekto ng mga puwersa sa isang magnetic field. Ang lahat ng pwersa at, nang naaayon, ang mga linya ng puwersa ay tuloy-tuloy at sarado sa lugar na ito.

Ang magnetic needle ay may katulad na mga katangian at katangian sa isang compass at ginagamit upang matukoy ang direksyon ng mga linya ng puwersa. Kung ito ay nahulog sa zone ng pagkilos ng isang magnetic field, makikita natin ang direksyon ng pagkilos ng mga puwersa sa pamamagitan ng north pole nito. Pagkatapos ay mag-iisa kami ng ilang mga konklusyon mula dito: ang tuktok ng isang ordinaryong permanenteng magnet, kung saan nagmumula ang mga linya ng puwersa, ay itinalaga ng north pole ng magnet. Samantalang ang south pole ay tumutukoy sa punto kung saan sarado ang mga puwersa. Well, ang mga linya ng puwersa sa loob ng magnet ay hindi naka-highlight sa diagram.

Ang magnetic field, ang mga katangian at katangian nito ay lubos na ginagamit, dahil sa maraming mga problema ay dapat itong isaalang-alang at pag-aralan. Ito ang pinakamahalagang kababalaghan sa agham ng pisika. Ang mas kumplikadong mga bagay ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay dito, tulad ng magnetic permeability at induction. Upang ipaliwanag ang lahat ng mga dahilan para sa paglitaw ng isang magnetic field, ang isa ay dapat umasa sa tunay siyentipikong katotohanan at mga kumpirmasyon. Kung hindi, sa mas kumplikadong mga problema, ang maling diskarte ay maaaring lumabag sa integridad ng teorya.

Ngayon magbigay tayo ng mga halimbawa. Alam nating lahat ang ating planeta. Sabi mo wala itong magnetic field? Maaaring tama ka, ngunit sinasabi ng mga siyentipiko na ang mga proseso at pakikipag-ugnayan sa loob ng core ng Earth ay lumilikha ng isang malaking magnetic field na umaabot sa libu-libong kilometro. Ngunit ang anumang magnetic field ay dapat may mga pole nito. At umiiral ang mga ito, matatagpuan lamang ng kaunti ang layo mula sa geographic na poste. Paano natin ito nararamdaman? Halimbawa, ang mga ibon ay nakabuo ng mga kakayahan sa pag-navigate, at sila ay ginagabayan, lalo na, ng magnetic field. Kaya, sa tulong niya, ligtas na nakarating ang mga gansa sa Lapland. Ginagamit din ng mga espesyal na navigation device ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.