მაგნიტური ველი განისაზღვრება. მაგნიტური ველის რაოდენობრივად აღწერისთვის აუცილებელია ვექტორის არა მხოლოდ მიმართულების, არამედ მისი მოდულის განსაზღვრის მეთოდის მითითება.მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მოდული უდრის ამპერის მაქსიმალური მნიშვნელობის შეფარდებას. ძალა, მოქმედება

ტერმინი "მაგნიტური ველი" ჩვეულებრივ ნიშნავს გარკვეულ ენერგეტიკულ სივრცეს, რომელშიც ვლინდება მაგნიტური ურთიერთქმედების ძალები. ისინი გავლენას ახდენენ:

ცალკეული ნივთიერებები: ფერიმაგნიტები (ლითონები - ძირითადად თუჯი, რკინა და მათი შენადნობები) და ფერიტების მათი კლასი, განურჩევლად მდგომარეობისა;

ელექტროენერგიის მოძრავი მუხტები.

ფიზიკურ სხეულებს, რომლებსაც აქვთ ელექტრონების ან სხვა ნაწილაკების მთლიანი მაგნიტური მომენტი, ეწოდება მუდმივი მაგნიტები. მათი ურთიერთქმედება ნაჩვენებია სურათზე. დენის მაგნიტური ხაზები.

ისინი წარმოიქმნება მას შემდეგ, რაც მუდმივი მაგნიტი მიიტანეს მუყაოს ფურცლის უკანა მხარეს, რკინის ფილების თანაბარი ფენით. სურათზე ნაჩვენებია ჩრდილოეთის (N) და სამხრეთის (S) პოლუსების მკაფიო მარკირება ძალის ხაზების მიმართულებით მათი ორიენტაციის მიმართ: გასასვლელი ჩრდილოეთ პოლუსიდან და შესასვლელი სამხრეთით.

როგორ იქმნება მაგნიტური ველი

მაგნიტური ველის წყაროებია:

მუდმივი მაგნიტები;

მობილური გადასახადი;

დროში ცვალებადი ელექტრული ველი.

ყველა საბავშვო ბაღის ბავშვი იცნობს მუდმივი მაგნიტების მოქმედებას. მას ხომ უკვე უწევდა მაცივარზე ნახატები-მაგნიტების გამოძერწვა, შეფუთვებიდან ამოღებული ყველანაირი სიკეთით.

მოძრაობაში მყოფ ელექტრო მუხტებს ჩვეულებრივ აქვთ ბევრად უფრო მაღალი მაგნიტური ველის ენერგია, ვიდრე. იგი ასევე მითითებულია ძალის ხაზებით. მოდით გავაანალიზოთ მათი დიზაინის წესები მართკუთხა დირიჟორისთვის I დენით.

ძალის მაგნიტური ხაზი შედგენილია დენის მოძრაობის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში ისე, რომ თითოეულ წერტილში მაგნიტური ნემსის ჩრდილოეთ პოლუსზე მოქმედი ძალა ტანგენციალურად იყოს მიმართული ამ ხაზთან. ეს ქმნის კონცენტრულ წრეებს მოძრავი მუხტის გარშემო.

ამ ძალების მიმართულება განისაზღვრება კარგად ცნობილი წესით ხრახნიანი ხრახნიანი ძაფით გრაგნილით.

გიმლეტის წესი

აუცილებელია ჯიმლეტის კოაქსიალურად განლაგება მიმდინარე ვექტორთან და სახელურის როტაცია ისე, რომ ჯიმლეტის ტრანსლაციის მოძრაობა ემთხვევა მის მიმართულებას. მაშინ მაგნიტური ძალის ხაზების ორიენტაცია ნაჩვენები იქნება სახელურის შემობრუნებით.

რგოლის გამტარში სახელურის ბრუნვის მოძრაობა ემთხვევა დენის მიმართულებას, ხოლო მთარგმნელობითი მოძრაობა მიუთითებს ინდუქციის ორიენტაციაზე.

მაგნიტური ველის ხაზები ყოველთვის გამოდის ჩრდილოეთ პოლუსიდან და შედის სამხრეთში. ისინი გრძელდება მაგნიტის შიგნით და არასოდეს იხსნება.

მაგნიტური ველების ურთიერთქმედების წესები

მაგნიტური ველები სხვადასხვა წყაროდან ემატება ერთმანეთს და ქმნიან შედეგად ველს.

ამ შემთხვევაში საპირისპირო პოლუსებით (N - S) მაგნიტები ერთმანეთს იზიდავენ, ხოლო იგივე პოლუსებით (N - N, S - S) იგერიებენ. პოლუსებს შორის ურთიერთქმედების ძალები დამოკიდებულია მათ შორის მანძილზე. რაც უფრო ახლოს არის ბოძები, მით უფრო დიდია წარმოქმნილი ძალა.

მაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლები

Ესენი მოიცავს:

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი (B);

მაგნიტური ნაკადი (F);

ნაკადის კავშირი (Ψ).

ველის ზემოქმედების ინტენსივობა ან ძალა ფასდება მნიშვნელობით მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი. იგი განისაზღვრება ძალის "F" მნიშვნელობით, რომელიც შექმნილია "I" სიგრძის გამტარში "I" გავლისას. B \u003d F / (I ∙ l)

SI სისტემაში მაგნიტური ინდუქციის საზომი ერთეულია ტესლა (მეცნიერი ფიზიკოსის ხსოვნას, რომელიც სწავლობდა ამ ფენომენებს და აღწერდა მათ მათემატიკური მეთოდების გამოყენებით). რუსულ ტექნიკურ ლიტერატურაში იგი მითითებულია "Tl", ხოლო საერთაშორისო დოკუმენტაციაში მიღებულია სიმბოლო "T".

1 T არის ასეთი ერთიანი მაგნიტური ნაკადის ინდუქცია, რომელიც მოქმედებს 1 ნიუტონის ძალით ველის მიმართულების პერპენდიკულარული სწორი გამტარის სიგრძის თითოეულ მეტრზე, როდესაც ამ გამტარში გადის 1 ამპერის დენი.

1Tl=1∙N/(A∙m)

ვექტორის B მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესი.

თუ მარცხენა ხელის გულს მოათავსებთ მაგნიტურ ველში ისე, რომ ჩრდილოეთ პოლუსიდან ძალის ხაზები მარჯვენა კუთხით შევიდეს ხელისგულში და მოათავსოთ ოთხი თითი დირიჟორში დენის მიმართულებით, მაშინ გამოწეული ცერა. მიუთითეთ ძალის მიმართულება ამ გამტარზე.

იმ შემთხვევაში, როდესაც ელექტრული დენის გამტარი არ არის განლაგებული მაგნიტური ველის ხაზებთან სწორი კუთხით, მაშინ მასზე მოქმედი ძალა პროპორციული იქნება დინების სიდიდისა და გამტარის სიგრძის პროექციის შემადგენელი ნაწილის. დენით პერპენდიკულარული მიმართულებით მდებარე სიბრტყეზე.

ელექტრო დენზე მოქმედი ძალა არ არის დამოკიდებული იმ მასალებზე, საიდანაც მზადდება გამტარი და მისი განივი კვეთის ფართობი. მაშინაც კი, თუ ეს გამტარი საერთოდ არ არსებობს და მოძრავი მუხტები დაიწყებენ მოძრაობას სხვა გარემოში მაგნიტურ პოლუსებს შორის, მაშინ ეს ძალა არანაირად არ შეიცვლება.

თუ მაგნიტური ველის შიგნით ყველა წერტილში B ვექტორს აქვს იგივე მიმართულება და სიდიდე, მაშინ ასეთი ველი ითვლება ერთგვაროვან.

ნებისმიერი გარემო, რომელსაც აქვს , გავლენას ახდენს ინდუქციური ვექტორის B მნიშვნელობაზე.

მაგნიტური ნაკადი (F)

თუ გავითვალისწინებთ მაგნიტური ინდუქციის გავლას გარკვეულ S ფართობზე, მაშინ მისი საზღვრებით შეზღუდულ ინდუქციას მაგნიტური ნაკადი ეწოდება.

როდესაც ფართობი მიდრეკილია α კუთხით მაგნიტური ინდუქციის მიმართულებით, მაშინ მაგნიტური ნაკადი მცირდება ფართობის დახრილობის კუთხის კოსინუსის მნიშვნელობით. მისი მაქსიმალური მნიშვნელობა იქმნება მაშინ, როდესაც ფართობი პერპენდიკულარულია მისი შეღწევადი ინდუქციის მიმართ. Ф=В·S

მაგნიტური ნაკადის საზომი ერთეულია 1 ვებერი, რომელიც განისაზღვრება 1 ტესლას ინდუქციის გავლით 1 კვადრატული მეტრის ფართობზე.

ნაკადის კავშირი

ეს ტერმინი გამოიყენება მაგნიტური ნაკადის მთლიანი რაოდენობის მისაღებად, რომელიც შეიქმნა მაგნიტის პოლუსებს შორის მდებარე დენის გამტარი გამტარების გარკვეული რაოდენობისგან.

იმ შემთხვევისთვის, როდესაც ერთი და იგივე დენი გადის კოჭის გრაგნილში n ბრუნვის რაოდენობით, მაშინ მთლიან (დაკავშირებულ) მაგნიტურ ნაკადს ყველა ბრუნიდან ეწოდება ნაკადის კავშირი Ψ.

Ψ=n F . ნაკადის კავშირის ერთეული არის 1 ვებერი.

როგორ წარმოიქმნება მაგნიტური ველი ალტერნატიული ელექტროდან

ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც ურთიერთქმედებს ელექტრულ მუხტებთან და სხეულებთან მაგნიტური მომენტებით არის ორი ველის კომბინაცია:

ელექტრო;

მაგნიტური.

ისინი ურთიერთდაკავშირებულია, წარმოადგენენ ერთმანეთის ერთობლიობას და როდესაც ერთი იცვლება დროთა განმავლობაში, გარკვეული გადახრები ხდება მეორეში. მაგალითად, სამფაზიან გენერატორში ალტერნატიული სინუსოიდური ელექტრული ველის შექმნისას, იგივე მაგნიტური ველი ერთდროულად წარმოიქმნება მსგავსი ალტერნატიული ჰარმონიკის მახასიათებლებთან.

ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები

გარე მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედების თვალსაზრისით, ნივთიერებები იყოფა:

ანტიფერომაგნიტებიდაბალანსებული მაგნიტური მომენტებით, რის გამოც იქმნება სხეულის ძალიან მცირე მაგნიტიზაციის ხარისხი;

დიამაგნიტები გარე ველის მოქმედების საწინააღმდეგოდ შიდა ველის დამაგნიტების თვისებით. როდესაც არ არის გარე ველი, მაშინ ისინი არ ამჟღავნებენ მაგნიტურ თვისებებს;

პარამაგნიტები გარე ველის მიმართულებით შიდა ველის დამაგნიტიზაციის თვისებებით, რომლებსაც აქვთ მცირე ხარისხი;

ფერომაგნიტები, რომლებსაც აქვთ მაგნიტური თვისებები გამოყენებული გარე ველის გარეშე კურიის წერტილის მნიშვნელობის ქვემოთ ტემპერატურაზე;

ფერიმაგნიტები მაგნიტური მომენტებით, რომლებიც გაუწონასწორებელია სიდიდისა და მიმართულებით.

ნივთიერებების ყველა ამ თვისებას აქვს სხვადასხვა გამოყენება თანამედროვე ტექნოლოგიაში.

მაგნიტური სქემები

ყველა ტრანსფორმატორი, ინდუქციები, ელექტრო მანქანები და მრავალი სხვა მოწყობილობა მუშაობს ბაზაზე.

მაგალითად, სამუშაო ელექტრომაგნიტში, მაგნიტური ნაკადი გადის მაგნიტურ წრეში, რომელიც შედგება ფერომაგნიტური ფოლადებისგან და ჰაერისგან, გამოხატული არაფერომაგნიტური თვისებებით. ამ ელემენტების კომბინაცია ქმნის მაგნიტურ წრეს.

ელექტრო მოწყობილობების უმეტესობას აქვს მაგნიტური სქემები მათ დიზაინში. დაწვრილებით ამის შესახებ ამ სტატიაში -

Იხილეთ ასევე: პორტალი:ფიზიკა

მაგნიტური ველი შეიძლება შეიქმნას დამუხტული ნაწილაკების დენით და/ან ატომებში ელექტრონების მაგნიტური მომენტებით (და სხვა ნაწილაკების მაგნიტური მომენტებით, თუმცა გაცილებით ნაკლები ზომით) (მუდმივი მაგნიტები).

გარდა ამისა, ის ჩნდება დროში ცვალებადი ელექტრული ველის თანდასწრებით.

მაგნიტური ველის მთავარი სიმძლავრის მახასიათებელია მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი (მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი) . მათემატიკური თვალსაზრისით, ეს არის ვექტორული ველი, რომელიც განსაზღვრავს და აკონკრეტებს მაგნიტური ველის ფიზიკურ კონცეფციას. ხშირად მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს მოკლედ უბრალოდ მაგნიტურ ველს უწოდებენ (თუმცა ეს, ალბათ, ტერმინის ყველაზე მკაცრი გამოყენება არ არის).

მაგნიტური ველის კიდევ ერთი ფუნდამენტური მახასიათებელი (ალტერნატიული მაგნიტური ინდუქცია და მასთან მჭიდროდ დაკავშირებული, პრაქტიკულად მას ფიზიკური მნიშვნელობით ტოლია) არის ვექტორული პოტენციალი .

მაგნიტურ ველს შეიძლება ვუწოდოთ მატერიის განსაკუთრებული სახეობა, რომლის მეშვეობითაც ხდება ურთიერთქმედება მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების ან მაგნიტური მომენტის მქონე სხეულებს შორის.

მაგნიტური ველები ელექტრული ველების არსებობის აუცილებელი (კონტექსტში) შედეგია.

• კვანტური ველის თეორიის თვალსაზრისით, მაგნიტური ურთიერთქმედება - როგორც ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების განსაკუთრებული შემთხვევა, გადადის ფუნდამენტური უმასური ბოზონით - ფოტონი (ნაწილაკი, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ელექტრომაგნიტური ველის კვანტური აგზნება), ხშირად (ამისთვის მაგალითად, სტატიკური ველების ყველა შემთხვევაში) - ვირტუალური.

მაგნიტური ველის წყაროები

მაგნიტური ველი იქმნება (წარმოიქმნება) დამუხტული ნაწილაკების დენით, ან დროში ცვალებადი ელექტრული ველით, ან ნაწილაკების შინაგანი მაგნიტური მომენტებით (ეს უკანასკნელი, სურათის ერთგვაროვნებისთვის, შეიძლება ფორმალურად შემცირდეს. ელექტრო დენებს).

გაანგარიშება

მარტივ შემთხვევებში, დენის გამტარის მაგნიტური ველი (მათ შორის, დენის თვითნებურად განაწილებული მოცულობაზე ან სივრცეზე) შეიძლება მოიძებნოს ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონიდან ან ცირკულაციის თეორემიდან (ეს ასევე ამპერის კანონია). პრინციპში, ეს მეთოდი შემოიფარგლება მაგნიტოსტატიკის შემთხვევით (დაახლოებით) - ანუ მუდმივი (თუ მკაცრ გამოყენებაზეა საუბარი) ან უფრო ნელა ცვალებადი (თუ მიახლოებით გამოყენებაზეა საუბარი) მაგნიტური და ელექტრული ველების შემთხვევით.

უფრო რთულ სიტუაციებში მას ეძებენ როგორც მაქსველის განტოლებების ამოხსნას.

მაგნიტური ველის გამოვლინება

მაგნიტური ველი ვლინდება ნაწილაკებისა და სხეულების მაგნიტურ მომენტებზე, მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკებზე (ან დენის გამტარებლებზე) ზემოქმედებაში. ძალას, რომელიც მოქმედებს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკზე, რომელიც მოძრაობს მაგნიტურ ველში, ეწოდება ლორენცის ძალას, რომელიც ყოველთვის მიმართულია ვექტორებზე პერპენდიკულურად. ვდა ბ. ის ნაწილაკების მუხტის პროპორციულია ქ, სიჩქარის კომპონენტი ვ, პერპენდიკულარული მაგნიტური ველის ვექტორის მიმართულებაზე ბდა მაგნიტური ველის ინდუქციის სიდიდე ბ. ერთეულების SI სისტემაში ლორენცის ძალა გამოიხატება შემდეგნაირად:

ერთეულების CGS სისტემაში:

სადაც კვადრატული ფრჩხილები აღნიშნავენ ვექტორულ ნამრავლს.

ასევე (გამტარის გასწვრივ მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების ლორენცის ძალის მოქმედების გამო), მაგნიტური ველი მოქმედებს გამტარზე დენით. ძალას, რომელიც მოქმედებს დენის მატარებელ გამტარზე, ეწოდება ამპერის ძალა. ეს ძალა არის ძალების ჯამი, რომლებიც მოქმედებენ ცალკეულ მუხტებზე, რომლებიც მოძრაობენ გამტარში.

ორი მაგნიტის ურთიერთქმედება

ჩვეულებრივ ცხოვრებაში მაგნიტური ველის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გამოვლინებაა ორი მაგნიტის ურთიერთქმედება: იდენტური პოლუსები მოგერიებენ, საპირისპიროები იზიდავენ. როგორც ჩანს, მაცდურია მაგნიტების ურთიერთქმედების აღწერა, როგორც ორ მონოპოლს შორის ურთიერთქმედება, და ფორმალური თვალსაზრისით, ეს იდეა საკმაოდ რეალიზებადი და ხშირად ძალიან მოსახერხებელია და, შესაბამისად, პრაქტიკულად გამოსადეგი (გამოთვლებში); თუმცა, დეტალური ანალიზი აჩვენებს, რომ სინამდვილეში ეს არ არის ფენომენის სრულიად სწორი აღწერა (ყველაზე აშკარა კითხვა, რომლის ახსნა შეუძლებელია ასეთი მოდელის ფარგლებში, არის კითხვა, რატომ არ შეიძლება მონოპოლების გამიჯვნა, ანუ რატომ ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ არცერთ იზოლირებულ სხეულს არ აქვს მაგნიტური მუხტი; გარდა ამისა, მოდელის სისუსტე არის ის, რომ იგი არ გამოიყენება მაკროსკოპული დენით შექმნილ მაგნიტურ ველზე, რაც ნიშნავს, რომ, თუ არ განიხილება, როგორც წმინდა ფორმალური ტექნიკა, ეს მხოლოდ თეორიის გართულებას იწვევს ფუნდამენტური გაგებით).

უფრო სწორი იქნება ვთქვათ, რომ ძალა მოქმედებს მაგნიტურ დიპოლზე, რომელიც მოთავსებულია არაჰომოგენურ ველში, რომელიც მიდრეკილია მისი ბრუნვისკენ ისე, რომ დიპოლის მაგნიტური მომენტი თანამიმართული იყოს მაგნიტურ ველთან. მაგრამ არც ერთი მაგნიტი არ განიცდის (მთლიან) ძალას ერთიანი მაგნიტური ველიდან. ძალა, რომელიც მოქმედებს მაგნიტურ დიპოლზე მაგნიტური მომენტით მგამოიხატება ფორმულით:

არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველის მაგნიტზე მოქმედი ძალა (რომელიც არ არის ერთი წერტილის დიპოლური) შეიძლება განისაზღვროს მაგნიტის შემადგენელ ელემენტარულ დიპოლებზე მოქმედი ყველა ძალის (ამ ფორმულით განსაზღვრული) ჯამით.

თუმცა, შესაძლებელია მიდგომა, რომელიც ამცირებს მაგნიტების ურთიერთქმედებას ამპერის ძალამდე, ხოლო ზემოთ მოცემული ფორმულა მაგნიტურ დიპოლზე მოქმედი ძალისთვის ასევე შეიძლება მიღებულ იქნას ამპერის ძალის საფუძველზე.

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი

ვექტორული ველი ჰიზომება ამპერებში მეტრზე (A/m) SI სისტემაში და ოერსტედებში CGS-ში. ორსტედები და გაუზები იდენტური სიდიდეებია, მათი განცალკევება წმინდა ტერმინოლოგიურია.

მაგნიტური ველის ენერგია

მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივის ზრდა არის:

ჰ- მაგნიტური ველის სიძლიერე, ბ- მაგნიტური ინდუქცია

წრფივი ტენსორის მიახლოებით, მაგნიტური გამტარიანობა არის ტენსორი (ჩვენ აღვნიშნავთ მას) და ვექტორის გამრავლება მასზე არის ტენსორის (მატრიცის) გამრავლება:

ან კომპონენტებში.

ენერგიის სიმკვრივე ამ მიახლოებით უდრის:

- მაგნიტური გამტარიანობის ტენზორის კომპონენტები;

როდესაც კოორდინატთა ღერძები არჩეულია მაგნიტური გამტარიანობის ტენზორის ძირითად ღერძებთან დასამთხვევად, კომპონენტებში ფორმულები გამარტივებულია:

არის მაგნიტური გამტარიანობის ტენზორის დიაგონალური კომპონენტები საკუთარ ღერძებში (სხვა კომპონენტები ამ სპეციალურ კოორდინატებში - და მხოლოდ მათში! - ნულის ტოლია).

იზოტროპულ ხაზოვან მაგნიტში:

- ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა

ვაკუუმში და:

მაგნიტური ველის ენერგია ინდუქტორში შეგიძლიათ იხილოთ ფორმულით:

Ф - მაგნიტური ნაკადი, I - დენი, L - კოჭის ან კოჭის ინდუქციურობა დენით.

ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები

ფუნდამენტური თვალსაზრისით, როგორც ზემოთ აღინიშნა, მაგნიტური ველი შეიძლება შეიქმნას (და შესაბამისად - ამ პუნქტის კონტექსტში - და დასუსტდეს ან გაძლიერდეს) ალტერნატიული ელექტრული ველის, ელექტრული დენების სახით დამუხტული ნაწილაკების ნაკადების ან ნაწილაკების მაგნიტური მომენტები.

სხვადასხვა ნივთიერების სპეციფიკური მიკროსკოპული სტრუქტურა და თვისებები (ასევე მათი ნარევები, შენადნობები, აგრეგაციის მდგომარეობა, კრისტალური ცვლილებები და ა. (კერძოდ, მისი შესუსტება ან გაძლიერება სხვადასხვა ხარისხით).

ამასთან დაკავშირებით, ნივთიერებები (და ზოგადად მედია) მათი მაგნიტური თვისებების მიხედვით იყოფა შემდეგ ძირითად ჯგუფებად:

• ანტიფერომაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებშიც დადგენილია ატომების ან იონების მაგნიტური მომენტების ანტიფერომაგნიტური რიგი: ნივთიერებების მაგნიტური მომენტები მიმართულია საპირისპიროდ და ტოლია სიძლიერით.
• დიამაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებიც მაგნიტიზებულია გარე მაგნიტური ველის მიმართულების საწინააღმდეგოდ.
• პარამაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებიც მაგნიტიზებულია გარე მაგნიტურ ველში გარე მაგნიტური ველის მიმართულებით.
• ფერომაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებშიც გარკვეული კრიტიკული ტემპერატურის ქვემოთ (კურიის წერტილი) დგინდება მაგნიტური მომენტების შორ მანძილზე ფერომაგნიტური რიგი.
• ფერიმაგნიტები - მასალები, რომლებშიც ნივთიერების მაგნიტური მომენტები საპირისპიროდ არის მიმართული და არ არის თანაბარი სიძლიერით.
• ნივთიერებების ზემოაღნიშნული ჯგუფები ძირითადად მოიცავს ჩვეულებრივ მყარ ან (ზოგიერთ) თხევად ნივთიერებებს, ასევე გაზებს. ზეგამტარებისა და პლაზმის მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედება მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

ტოკი ფუკო

ფუკოს დენები (მორევის დენები) - დახურული ელექტრული დენები მასიურ გამტარში, რომელიც წარმოიქმნება მასში შემავალი მაგნიტური ნაკადის ცვლილებით. ეს არის ინდუქციური დენები, რომლებიც წარმოიქმნება გამტარ სხეულში ან მაგნიტური ველის დროის ცვლილების გამო, რომელშიც ის მდებარეობს, ან სხეულის მაგნიტურ ველში გადაადგილების შედეგად, რაც იწვევს მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას. სხეული ან მისი რომელიმე ნაწილი. ლენცის წესის მიხედვით, ფუკოს დენების მაგნიტური ველი მიმართულია ისე, რომ ეწინააღმდეგებოდეს მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას, რომელიც იწვევს ამ დენებს.

მაგნიტური ველის შესახებ იდეების განვითარების ისტორია

მიუხედავად იმისა, რომ მაგნიტები და მაგნეტიზმი ცნობილი იყო ბევრად ადრე, მაგნიტური ველის შესწავლა დაიწყო 1269 წელს, როდესაც ფრანგმა მეცნიერმა პიტერ პერეგინმა (რაინდი პიერ მერიკურელი) აღნიშნა მაგნიტური ველი სფერული მაგნიტის ზედაპირზე ფოლადის ნემსების გამოყენებით და დაადგინა, რომ შედეგად მიღებული მაგნიტური ველის ხაზები იკვეთება ორ წერტილში, რომლებსაც მან დედამიწის პოლუსების ანალოგიით "პოლუსები" უწოდა. თითქმის სამი საუკუნის შემდეგ, უილიამ გილბერტ კოლჩესტერმა გამოიყენა პიტერ პერეგრინუსის ნამუშევარი და პირველად დაადასტურა, რომ დედამიწა თავად იყო მაგნიტი. გამოქვეყნდა 1600 წელს, გილბერტის ნაშრომი დე მაგნეტი, საფუძველი ჩაუყარა მაგნიტიზმს, როგორც მეცნიერებას.

ზედიზედ სამი აღმოჩენა დაუპირისპირდა ამ "მაგნიტიზმის საფუძველს". ჯერ 1819 წელს ჰანს კრისტიან ოერსტედმა აღმოაჩინა, რომ ელექტრული დენი თავის გარშემო ქმნის მაგნიტურ ველს. შემდეგ, 1820 წელს, ანდრე-მარი ამპერმა აჩვენა, რომ პარალელური მავთულები, რომლებიც ატარებენ დენს იმავე მიმართულებით, იზიდავს ერთმანეთს. საბოლოოდ, ჟან-ბატისტ ბიომ და ფელიქს სავარდმა 1820 წელს აღმოაჩინეს კანონი, სახელწოდებით ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონი, რომელიც სწორად იწინასწარმეტყველა მაგნიტური ველი ნებისმიერი ცოცხალი მავთულის გარშემო.

ამ ექსპერიმენტების გაფართოებით, ამპერმა გამოაქვეყნა მაგნეტიზმის საკუთარი წარმატებული მოდელი 1825 წელს. მასში მან აჩვენა ელექტრული დენის ეკვივალენტობა მაგნიტებში და მაგნიტური მუხტების დიპოლების ნაცვლად პუასონის მოდელში, მან შემოგვთავაზა იდეა, რომ მაგნეტიზმი ასოცირდება მუდმივი დენის მარყუჟებთან. ამ იდეამ ახსნა, თუ რატომ არ შეიძლებოდა მაგნიტური მუხტის იზოლირება. გარდა ამისა, ამპერმა გამოიტანა მისი სახელობის კანონი, რომელიც ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონის მსგავსად, სწორად აღწერდა მაგნიტურ ველს, რომელიც წარმოიქმნება პირდაპირი დენით და ასევე დაინერგა მაგნიტური ველის ცირკულაციის თეორემა. ასევე ამ ნაშრომში ამპერმა გამოიგონა ტერმინი „ელექტროდინამიკა“ ელექტროენერგიისა და მაგნიტიზმს შორის ურთიერთობის აღსაწერად.

მიუხედავად იმისა, რომ ამპერის კანონში ნაგულისხმევი მოძრავი ელექტრული მუხტის მაგნიტური ველის სიძლიერე ცალსახად არ იყო ნათქვამი, 1892 წელს ჰენდრიკ ლორენცმა იგი გამოიტანა მაქსველის განტოლებიდან. ამავდროულად, ძირითადად დასრულდა ელექტროდინამიკის კლასიკური თეორია.

მეოცე საუკუნემ გააფართოვა შეხედულებები ელექტროდინამიკის შესახებ, ფარდობითობის თეორიისა და კვანტური მექანიკის გაჩენის წყალობით. ალბერტ აინშტაინმა 1905 წელს თავის ნაშრომში, სადაც დადასტურდა მისი ფარდობითობის თეორია, აჩვენა, რომ ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთი და იგივე ფენომენის ნაწილია, განხილული სხვადასხვა საცნობარო ჩარჩოებში. (იხილეთ მოძრავი მაგნიტი და გამტარის პრობლემა - სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომელიც საბოლოოდ დაეხმარა აინშტაინს სპეციალური ფარდობითობის განვითარებაში). საბოლოოდ, კვანტური მექანიკა გაერთიანდა ელექტროდინამიკასთან, რათა შეიქმნას კვანტური ელექტროდინამიკა (QED).

იხილეთ ასევე

• მაგნიტური ფირის ვიზუალიზატორი

შენიშვნები

1. TSB. 1973, „საბჭოთა ენციკლოპედია“.
2. კონკრეტულ შემთხვევებში, მაგნიტური ველი შეიძლება არსებობდეს ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაშიც კი, მაგრამ ზოგადად რომ ვთქვათ, მაგნიტური ველი ღრმად არის დაკავშირებული ელექტრულ ველთან, როგორც დინამიურად (ერთმანეთის ურთიერთწარმოქმნა ელექტრული და მაგნიტური ველების მონაცვლეობით) და განცდა, რომ ახალ საცნობარო სისტემაზე გადასვლისას, მაგნიტური და ელექტრული ველი გამოხატულია ერთმანეთის მეშვეობით, ანუ, ზოგადად, მათი უპირობოდ გამიჯვნა შეუძლებელია.
3. იავორსკი ბ.მ., დეტლაფ ა.ა.ფიზიკის სახელმძღვანელო: მე-2 გამოცემა, შესწორებული. - M .: მეცნიერება, ფიზიკური და მათემატიკური ლიტერატურის მთავარი გამოცემა, 1985, - 512 გვ.
4. SI-ში მაგნიტური ინდუქცია იზომება ტესლასში (T), cgs სისტემაში გაუსში.
5. ზუსტად ემთხვევა ერთეულების CGS სისტემაში, SI-ში ისინი განსხვავდებიან მუდმივი კოეფიციენტით, რაც, რა თქმა უნდა, არ ცვლის მათი პრაქტიკული ფიზიკური იდენტობის ფაქტს.
6. აქ ყველაზე მნიშვნელოვანი და ზედაპირული განსხვავება ისაა, რომ მოძრავ ნაწილაკზე (ან მაგნიტურ დიპოლზე) მოქმედი ძალა გამოითვლება და არა . გაზომვის ნებისმიერი სხვა ფიზიკურად სწორი და აზრიანი მეთოდი ასევე შესაძლებელს გახდის მის გაზომვას, თუმცა ზოგჯერ უფრო მოსახერხებელია ფორმალური გაანგარიშებისთვის - რა არის, სინამდვილეში, ამ დამხმარე სიდიდის შემოღება (სხვაგვარად გავაკეთებდით საერთოდ მის გარეშე, მხოლოდ გამოყენებით
7. თუმცა, კარგად უნდა გვესმოდეს, რომ ამ „მატერიის“ მთელი რიგი ფუნდამენტური თვისებები ძირეულად განსხვავდება ჩვეულებრივი ტიპის „მატერიის“ თვისებებისგან, რომელიც შეიძლება დასახელდეს ტერმინით „ნივთიერება“.
8. იხილეთ ამპერის თეორემა.
9. ერთგვაროვანი ველისთვის, ეს გამოხატულება იძლევა ნულოვან ძალას, რადგან ყველა წარმოებული ტოლია ნულის ბკოორდინატებით.
10. სივუხინი დ.ვ.ფიზიკის ზოგადი კურსი. - რედ. მე-4, სტერეოტიპული. - M .: Fizmatlit; MIPT გამომცემლობა, 2004. - ტ. III. Ელექტროობა. - 656 გვ. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

მაგნიტური ველიეს არის საკითხი, რომელიც წარმოიქმნება როგორც ელექტრული დენის წყაროების, ასევე მუდმივი მაგნიტების გარშემო. სივრცეში, მაგნიტური ველი ნაჩვენებია, როგორც ძალების ერთობლიობა, რომელსაც შეუძლია გავლენა მოახდინოს მაგნიტიზებულ სხეულებზე. ეს მოქმედება აიხსნება მოლეკულურ დონეზე მამოძრავებელი გამონადენის არსებობით.

მაგნიტური ველი იქმნება მხოლოდ ელექტრული მუხტების გარშემო, რომლებიც მოძრაობენ. ამიტომ მაგნიტური და ელექტრული ველები განუყოფელია და ერთად ქმნიან ელექტრომაგნიტური ველი. მაგნიტური ველის კომპონენტები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და მოქმედებენ ერთმანეთზე, ცვლიან თავიანთ თვისებებს.

მაგნიტური ველის თვისებები:
1. მაგნიტური ველი წარმოიქმნება ელექტრული დენის მამოძრავებელი მუხტების გავლენით.
2. მის ნებისმიერ წერტილში მაგნიტურ ველს ახასიათებს ფიზიკური სიდიდის ვექტორი ე.წ მაგნიტური ინდუქცია, რომელიც არის მაგნიტური ველის დამახასიათებელი ძალა.
3. მაგნიტურ ველს შეუძლია გავლენა მოახდინოს მხოლოდ მაგნიტებზე, გამტარ გამტარებლებზე და მოძრავ მუხტებზე.
4. მაგნიტური ველი შეიძლება იყოს მუდმივი და ცვალებადი ტიპის
5. მაგნიტური ველი იზომება მხოლოდ სპეციალური მოწყობილობებით და ვერ აღიქმება ადამიანის გრძნობებით.
6. მაგნიტური ველი ელექტროდინამიკურია, რადგან ის წარმოიქმნება მხოლოდ დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის დროს და მოქმედებს მხოლოდ მოძრაობაში მყოფ მუხტებზე.
7. დამუხტული ნაწილაკები მოძრაობენ პერპენდიკულარული ტრაექტორიის გასწვრივ.

მაგნიტური ველის ზომა დამოკიდებულია მაგნიტური ველის ცვლილების სიჩქარეზე. შესაბამისად, არსებობს მაგნიტური ველის ორი ტიპი: დინამიური მაგნიტური ველიდა გრავიტაციული მაგნიტური ველი. გრავიტაციული მაგნიტური ველიწარმოიქმნება მხოლოდ ელემენტარულ ნაწილაკებთან და იქმნება ამ ნაწილაკების სტრუქტურული მახასიათებლების მიხედვით.

მაგნიტური მომენტიხდება მაშინ, როდესაც მაგნიტური ველი მოქმედებს გამტარ ჩარჩოზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მაგნიტური მომენტი არის ვექტორი, რომელიც მდებარეობს წრფეზე, რომელიც მიემართება ჩარჩოს პერპენდიკულარულად.

მაგნიტური ველი შეიძლება იყოს წარმოდგენილი გრაფიკულადძალის მაგნიტური ხაზების გამოყენებით. ეს ხაზები დახაზულია ისეთი მიმართულებით, რომ ველის ძალების მიმართულება ემთხვევა თავად ველის ხაზის მიმართულებას. მაგნიტური ველის ხაზები უწყვეტი და დახურულია ამავე დროს.

მაგნიტური ველის მიმართულება განისაზღვრება მაგნიტური ნემსის გამოყენებით. ძალის ხაზები ასევე განსაზღვრავს მაგნიტის პოლარობას, ძალის ხაზების გასასვლელით არის ჩრდილოეთ პოლუსი, ხოლო ბოლო ამ ხაზების შესასვლელით არის სამხრეთ პოლუსი.

ძალიან მოსახერხებელია მაგნიტური ველის ვიზუალურად შეფასება ჩვეულებრივი რკინის ჩირქებისა და ქაღალდის ნაჭრის გამოყენებით.
თუ ქაღალდის ფურცელს დავდებთ მუდმივ მაგნიტზე და ზემოდან ნახერხს მოვაყრით, მაშინ რკინის ნაწილაკები მაგნიტური ველის ხაზების მიხედვით დალაგდებიან.

დირიჟორისთვის ძალის ხაზების მიმართულება მოხერხებულად განისაზღვრება ცნობილი გიმლეტის წესიან მარჯვენა ხელის წესი. თუ გამტარს ხელით დავიჭერთ ისე, რომ ცერა თითი დენის მიმართულებით გამოიყურებოდეს (მინუსიდან პლუსამდე), მაშინ დარჩენილი 4 თითი გვაჩვენებს მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულებას.

ხოლო ლორენცის ძალის მიმართულება - ძალა, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს დამუხტულ ნაწილაკზე ან დირიჟორზე, შესაბამისად მარცხენა ხელის წესი.
თუ მარცხენა ხელს მაგნიტურ ველში მოვათავსებთ ისე, რომ 4 თითი გამოიყურებოდეს დირიჟორში დენის მიმართულებით და ძალის ხაზები შევიდეს ხელისგულში, მაშინ ცერა თითი მიუთითებს ლორენცის ძალის მიმართულებაზე, ძალაზე მოქმედი. მაგნიტურ ველში მოთავსებული გამტარი.

ეს არის დაახლოებით. აუცილებლად დასვით ნებისმიერი შეკითხვა კომენტარებში.

მაგნიტური ველი არის მატერიის სპეციალური ფორმა, რომელიც იქმნება მაგნიტებით, დირიჟორებით (მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები) და რომელიც შეიძლება გამოვლინდეს მაგნიტების, გამტარების ურთიერთქმედებით დენთან (მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები).

ორსტედის გამოცდილება

პირველი ექსპერიმენტები (ჩატარდა 1820 წელს), რომელმაც აჩვენა, რომ არსებობს ღრმა კავშირი ელექტრულ და მაგნიტურ მოვლენებს შორის, იყო დანიელი ფიზიკოსის ჰ.ორსტედის ექსპერიმენტები.

დირიჟორთან მდებარე მაგნიტური ნემსი ბრუნავს გარკვეული კუთხით, როდესაც დენი ჩართულია გამტარში. როდესაც წრე იხსნება, ისარი უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას.

გ.ორსტედის გამოცდილებიდან გამომდინარეობს, რომ ამ გამტარის ირგვლივ არის მაგნიტური ველი.

ამპერის გამოცდილება
ორი პარალელური გამტარი, რომლებშიც ელექტრული დენი მიედინება, ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან: ისინი იზიდავენ, თუ დენები ერთი და იგივე მიმართულებით არიან და იგერიებენ, თუ დენები საპირისპირო მიმართულებით არიან. ეს გამოწვეულია მაგნიტური ველების ურთიერთქმედებით, რომლებიც წარმოიქმნება გამტარების გარშემო.

მაგნიტური ველის თვისებები

1. მატერიალურად, ე.ი. არსებობს ჩვენგან და ჩვენი ცოდნის შესახებ დამოუკიდებლად.

2. შექმნილი მაგნიტებით, დირიჟორებით (მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები)

3. გამოვლენილია მაგნიტების, დირიჟორების ურთიერთქმედებით დენთან (მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები)

4. მოქმედებს მაგნიტებზე, გამტარებზე დენით (მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები) გარკვეული ძალით

5. ბუნებაში არ არსებობს მაგნიტური მუხტები. თქვენ არ შეგიძლიათ გამოყოთ ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები და მიიღოთ სხეული ერთი ბოძით.

6. მიზეზი, რის გამოც სხეულებს აქვთ მაგნიტური თვისებები, აღმოაჩინა ფრანგმა მეცნიერმა ამპერმა. ამპერმა წამოაყენა დასკვნა, რომ ნებისმიერი სხეულის მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება მის შიგნით დახურული ელექტრული დენებით.

ეს დენები წარმოადგენს ელექტრონების მოძრაობას ატომში ორბიტებზე.

თუ სიბრტყეები, რომლებშიც ეს დენები ცირკულირებენ, შემთხვევით განლაგებულია ერთმანეთთან მიმართებაში, სხეულის შემადგენელი მოლეკულების თერმული მოძრაობის გამო, მაშინ მათი ურთიერთქმედება ურთიერთკომპენსირებულია და სხეული არ ავლენს მაგნიტურ თვისებებს.

და პირიქით: თუ სიბრტყეები, რომლებშიც ელექტრონები ბრუნავენ, ერთმანეთის პარალელურია და ამ სიბრტყეების ნორმალების მიმართულებები ემთხვევა, მაშინ ასეთი ნივთიერებები აძლიერებენ გარე მაგნიტურ ველს.

7. მაგნიტური ძალები მოქმედებენ მაგნიტურ ველში გარკვეული მიმართულებებით, რასაც ძალის მაგნიტური ხაზები ეწოდება. მათი დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ მოხერხებულად და ნათლად აჩვენოთ მაგნიტური ველი კონკრეტულ შემთხვევაში.

მაგნიტური ველის უფრო ზუსტად გამოსახვის მიზნით, შევთანხმდით იმ ადგილებში, სადაც ველი უფრო ძლიერია, უფრო მჭიდროდ მდებარე ძალის ხაზების ჩვენება, ე.ი. ერთმანეთთან უფრო ახლოს. და პირიქით, იმ ადგილებში, სადაც ველი უფრო სუსტია, ველის ხაზები ნაჩვენებია უფრო მცირე რაოდენობით, ე.ი. ნაკლებად ხშირად მდებარეობს.

8. მაგნიტური ველი ახასიათებს მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს.

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი არის ვექტორული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაგნიტურ ველს.

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მიმართულება ემთხვევა მოცემულ წერტილში თავისუფალი მაგნიტური ნემსის ჩრდილოეთ პოლუსის მიმართულებას.

ველის ინდუქციური ვექტორის მიმართულება და დენის სიძლიერე I დაკავშირებულია "მარჯვენა ხრახნის (გიმლეტის) წესით":

თუ გიმლეტს ახვევთ დირიჟორში დენის მიმართულებით, მაშინ მისი სახელურის ბოლოში მოძრაობის სიჩქარის მიმართულება მოცემულ წერტილში დაემთხვევა მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მიმართულებას ამ წერტილში.

გასულ საუკუნეში სხვადასხვა მეცნიერებმა წამოაყენეს რამდენიმე ვარაუდი დედამიწის მაგნიტური ველის შესახებ. ერთ-ერთი მათგანის მიხედვით, ველი ჩნდება პლანეტის ღერძის გარშემო ბრუნვის შედეგად.

ის ეფუძნება ცნობისმოყვარე ბარნეტ-აინშტაინის ეფექტს, რომელიც მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც ნებისმიერი სხეული ბრუნავს, წარმოიქმნება მაგნიტური ველი. ამ ეფექტის მქონე ატომებს აქვთ საკუთარი მაგნიტური მომენტი, რადგან ისინი ბრუნავენ თავიანთი ღერძის გარშემო. ასე ჩნდება დედამიწის მაგნიტური ველი. თუმცა, ამ ჰიპოთეზამ ვერ გაუძლო ექსპერიმენტულ ტესტებს. აღმოჩნდა, რომ ასეთი არატრივიალური გზით მიღებული მაგნიტური ველი რამდენიმე მილიონჯერ სუსტია რეალურზე.

კიდევ ერთი ჰიპოთეზა ეფუძნება მაგნიტური ველის გამოჩენას პლანეტის ზედაპირზე დამუხტული ნაწილაკების (ელექტრონების) წრიული მოძრაობის გამო. ისიც არაკომპეტენტური იყო. ელექტრონების მოძრაობამ შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან სუსტი ველის გამოჩენა, უფრო მეტიც, ეს ჰიპოთეზა არ ხსნის დედამიწის მაგნიტური ველის შებრუნებას. ცნობილია, რომ ჩრდილოეთის მაგნიტური პოლუსი ჩრდილოეთის გეოგრაფიულს არ ემთხვევა.

მზის ქარი და მანტიის დინებები

დედამიწისა და მზის სისტემის სხვა პლანეტების მაგნიტური ველის ფორმირების მექანიზმი ბოლომდე არ არის გასაგები და ჯერჯერობით მეცნიერებისთვის საიდუმლო რჩება. თუმცა, ერთი შემოთავაზებული ჰიპოთეზა საკმაოდ კარგ საქმეს აკეთებს რეალური ველის ინდუქციის ინვერსიისა და სიდიდის ასახსნელად. იგი ეფუძნება დედამიწის შიდა დინების და მზის ქარის მუშაობას.

დედამიწის შიდა დინებები მიედინება მანტიაში, რომელიც შედგება ძალიან კარგი გამტარობის მქონე ნივთიერებებისგან. ძირითადი არის მიმდინარე წყარო. ენერგია ბირთვიდან დედამიწის ზედაპირზე გადადის კონვექციით. ამრიგად, მანტიაში ხდება მატერიის მუდმივი მოძრაობა, რომელიც ქმნის მაგნიტურ ველს დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის ცნობილი კანონის მიხედვით. თუ მის გარეგნობას მხოლოდ შიდა დინებებს დავუკავშირებთ, გამოდის, რომ ყველა პლანეტას, რომლის ბრუნვის მიმართულება ემთხვევა დედამიწის ბრუნვის მიმართულებას, უნდა ჰქონდეს იდენტური მაგნიტური ველი. თუმცა, ეს ასე არ არის. იუპიტერის ჩრდილოეთ გეოგრაფიული პოლუსი ემთხვევა ჩრდილოეთ მაგნიტურს.

დედამიწის მაგნიტური ველის ფორმირებაში ჩართულია არა მხოლოდ შიდა დინებები. დიდი ხანია ცნობილია, რომ ის რეაგირებს მზის ქარზე, მაღალენერგეტიკული ნაწილაკების ნაკადზე, რომელიც მზიდან მოდის მის ზედაპირზე მომხდარი რეაქციების შედეგად.

მზის ქარი თავისი ბუნებით არის ელექტრული დენი (დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა). დედამიწის ბრუნვის შედეგად ის ქმნის წრიულ დენს, რაც იწვევს დედამიწის მაგნიტური ველის გამოჩენას.