Uning atrofida magnit maydon hosil bo'ladi. Magnit maydon

Endi akademik fan bu savolga aniq javob bera oladimi? Ta'rifga akademik yondashuvning asoslari nimalardan iborat magnit maydon?

Ushbu maqolada biz alternativ nuqtai nazarimizni taqdim etishga kirishish uchun magnit maydon bilan bog'liq sohalarda akademik fan tomonidan to'plangan natijalarni tahlil qilamiz.

TSB ta'rifiga ko'ra, "magnit maydon - bu harakatga ta'sir qiluvchi kuch maydoni elektr zaryadlari... "Magnit maydonning bunday ta'rifi bizga nima beradi, tavtologiyadan tashqari:" magnit maydon - kuch maydoni .... "? Yo'q jismoniy hissiyot. Va keyin darhol magnit maydon manbalariga va ularni sanab o'tishga o'ting. Magnit maydonning manbalari elektronlar, protonlar, ionlardir. Maydon bu zarrachalarning harakati natijasida, shuningdek, o'z (spin) magnit momentining mavjudligi tufayli paydo bo'ladi. Makroskopik magnit maydonlar tabiiy va sun'iy magnitlarni, oqim bilan o'tkazgichlarni, shuningdek harakatdagi elektr zaryadlangan jismlarni hosil qiladi. Boshqa maqolalarda magnit maydon harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar yoki jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni amalga oshiradigan maxsus turdagi materiya deb ataladi. Shunday qilib, haqiqiy ma'no nuqtai nazaridan fan bu tabiiy hodisani tushuntira olmaydi.

Shunga qaramay, magnit maydonni o'rganish jarayonida ko'plab ilmiy kashfiyotlar va ixtirolar amalga oshirildi, ular ko'plab kitoblarda, darsliklarda, ommabop ilmiy va texnik jurnallarda va boshqalarda tasvirlangan. Shu bilan birga, akademik fan tomonidan qabul qilingan gipoteza va qonuniyatlarning ko'plab tajribalari natijalarini amalda tasdiqlaydigan juda ko'p miqdordagi asbob-uskunalar va asboblar yaratildi.

Keling, bu haqda batafsilroq gapirishga harakat qilaylik.

Qadim zamonlarda ham odamlar magnit maydonning ba'zi xususiyatlari haqida bilishgan. Ba'zi moddalar (temir rudalari) temirni o'ziga jalb qilishi insoniyatga bir necha ming yillar oldin ma'lum bo'lgan. Ushbu moddalar magnit deb ataladi. Ular asosida navigatsiya tarixida Yerning magnit maydoniga ta'sir ko'rsatadigan birinchi asboblar (kompaslar) yaratilgan. Evropada, tarixchilarning fikriga ko'ra, kompas 12-asr atrofida qo'llanila boshlandi.

Magnit hodisalarni etarlicha batafsil o'rgangan birinchi olimlardan biri ingliz V. Gilbert (kasbi shifokor) edi. 1600 yilda nashr etilgan "Magnit, magnit jismlar va buyuk magnit - Yer haqida" kitobida u magnitlarning o'zaro ta'siri bo'yicha ko'p yillik tadqiqotlari natijalarini umumlashtirgan va nashr etgan. Doimiy magnitlar orasidagi tortishish va itarish kabi magnit hodisalarni birinchi bo‘lib V.Gilbert ilmiy jihatdan tushuntirdi. U elektr hodisalari magnitdan qanday farq qilishini tushuntirib berdi, shuningdek, Yer magnit maydonining mavjudligiga ishora qildi. Ko'pgina tadqiqotchilarning fikricha, "Magnit maydon" atamasi birinchi marta 1845 yilda M. Faraday tomonidan kiritilgan.

1820 yilda Oersted tok o'tkazuvchi o'tkazgich magnit ignaga yo'naltiruvchi ta'sir ko'rsatishini aniqladi. U tok o'tkazuvchi o'tkazgich atrofida magnit maydon paydo bo'lishini va bu o'tkazgich yaqinida joylashgan magnit igna unga perpendikulyar o'rnatilganligini aniqladi. Ushbu kashfiyot uning ko'plab zamondoshlarini magnit maydonni yanada chuqurroq o'rganishga undadi.

A.Amper va D.Arago birinchi sun'iy magnitni yasadilar. Ular solenoidning simlari orqali kuchli oqim o'tkazdilar, uning ichida temir tayoq bor edi. Oqimni o'chirgandan so'ng, novda magnitga aylandi. Magnit yasashning bu usuli asosan hozirgi kungacha saqlanib qolgan.

Shtrixli magnitning magnit xossalari uning sirtining turli qismlarida har xil. Agar magnit temir parchalariga botirilgan bo'lsa, buni ko'rish mumkin. Biz talaşning eng katta miqdori magnitning uchlariga yopishib olishini va uning o'rta qismida deyarli yo'qligini ko'ramiz. Magnit sirtining eng ko'p tortilgan metall qatlamlari bo'lgan qismlarini qutblar (shimoliy va janubiy) va eng kam sonli qatlamlarni magnitning neytral zonasi sifatida ko'rib chiqish odatiy holdir. Magnitlarning qarama-qarshi qutblari tortadi, xuddi qutblari esa qaytaradi. Yerning magnit maydoni katta magnitga o'xshaydi.

Agar biz ilmiy adabiyotlarda chop etilgan magnit maydonni o'rganish bo'yicha materiallarni tanqidiy tahlil qilsak, zamonaviy fan Faraday davridan beri magnit maydon haqidagi bilimlarni sezilarli darajada to'ldirmagan degan aniq xulosaga kelishimiz mumkin. Magnit maydon haqidagi barcha bilimlar, asosan, oqim o'tkazuvchi o'tkazgich atrofida yoki magnit yaqinida magnit deb ataladigan, manbalari moddaning mikro tuzilishida joylashgan maxsus maydon mavjudligiga to'g'ri keladi. Magnit maydon shaklda o'zini namoyon qiladi magnit maydon chiziqlari. Bu magnitning qutblaridan biri qatlamlarga ta'sir qilganda, magnit kuch chiziqlari bo'ylab kartonda temir qo'shimchalarning joylashishi bilan tasdiqlanadi.

Magnit maydon(MP) - bu kosmos hududida mavjud bo'lgan narsa, unda magnit deb ataladigan kuch oqim bilan neytral o'tkazgichga ta'sir qiladi. MF SOURCE - bu harakatlanuvchi elektr zaryadlangan zarracha (zaryad), u ham elektr maydonini yaratadi.

Agar bitta harakatlanuvchi zaryadlangan zarracha (zaryad No 1) yaqinida bir xil V tezlikda harakatlanuvchi ikkinchi zaryadlangan zarracha (zaryad No 2) bo'lsa, ikkinchi zaryadga 2 ta kuch ta'sir qiladi: elektr (kulon) va magnit kuch. vaqtlarda elektrdan kamroq bo'ladi, bu erda c - yorug'lik tezligi.

Oqimga ega deyarli har qanday simlar uchun KVAZI-NEYTRALLIK PRINSIBI bajariladi: o'tkazgich ichidagi zaryadlangan zarrachalarning mavjudligi va harakatiga qaramay, uning har qanday (juda kichik bo'lmagan) segmenti nolga teng umumiy elektr zaryadiga ega. Shuning uchun, oqim bilan oddiy simlar o'rtasida faqat magnit shovqin kuzatiladi.

MAGNET INDUKSIYASI - magnit maydonning tok o'tkazgichga kuch ta'sirining xarakteristikasi, vektor kattaligi, belgisi bilan belgilanadi.

MAGNET INDUKSIYA CHIZIQLARI - istalgan nuqtasida magnit maydon vektori tangensial yo'naltirilgan chiziqlar.

Harakatlanuvchi zaryadlarning oʻzaro taʼsirini nisbiylik nazariyasi (nisbiylik nazariyasi) taʼsirini hisobga olgan holda tahlil qilish, boshlangʻichda joylashgan tok I boʻlgan elementar segment tomonidan yaratilgan MF induksiyasining ifodasini beradi (Biot-Savart-Laplas yoki B-S-L). qonun):

,

bu yerda - kuzatish nuqtasining radius vektori, kuzatish nuqtasiga yo'naltirilgan birlik radius vektori, m 0 - magnit doimiysi.

MF SUPERPOZIYoT PRINSIBIGA bo'ysunadi: bir nechta manbalarning MF induksiyasi har bir manba tomonidan mustaqil ravishda hosil qilingan maydon induksiyalarining yig'indisidir. .

CIRCULATION MF - ning yopiq konturli integrali nuqta mahsuloti Kontur elementida MF induksiyasi: .

MP AYLANISH QONUNI: L 0 yopiq halqadagi MP aylanishi ushbu halqa L 0 bilan chegaralangan S(L 0) sirtiga kiradigan umumiy oqimga proportsionaldir. .

B-S-L qonuni va MF superpozitsiya printsipi bizga boshqa ko'plab qonuniyatlarni, xususan, to'g'ri cheksiz uzunlikdagi tok o'tkazuvchining magnit maydon induksiyasini olish imkonini beradi: .

Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri o'tkazgich maydonining magnit induktsiya chiziqlari o'tkazgichga perpendikulyar tekisliklarda yotgan, markazlari uning o'qida joylashgan konsentrik doiralardir.

Markazdan r masofada tok I bo'lgan R radiusli dumaloq kontur (lasan) o'qi bo'yicha MF induksiyasi: ,

bu yerda S maydonga ega bo'lgan g'altakning MAGNITI MOMENTi, g'altak yuzasiga nisbatan normalning birlik vektori.

SOLENOID - bu oqimga ega uzun tekis lasan. Solenoidning markaziga yaqin joylashgan magnit maydon induksiyasining qiymati juda oz farq qiladi. Bunday maydonni deyarli bir hil deb hisoblash mumkin.

MF aylanish qonunidan solenoid B = m 0 In markazida MF induksiyasi uchun formulani olish mumkin, bu erda n - solenoidning birlik uzunligiga burilishlar soni.

O'LCHILISh USULLARI VA TARTIBI

Nazariya oynasini yoping. Kompyuter modeli tasvirlangan chizmani diqqat bilan ko'rib chiqing. Unda barcha asosiy regulyatorlarni va tajriba maydonini toping. Konturingizda kerakli narsani chizing.

1-JADVAL. O'LCHISH NATIJALARI

2-JADVAL. Joriy qiymatlar (qayta chizmang)

Namuna yordamida 1-jadvalni tayyorlang. 1-jadvalga o'xshash 3 va 4-jadvallarni ham tayyorlang, ikkinchi qatordan tashqari, ularning mazmuni keyingi bo'limga qarang.

O'lchovlar

TAJRIB 1.

1. Yuqori o'ng burchakdagi tugmani bosish orqali Tajriba 3 oynasini yoping ichki oyna. Sichqonchani ikki marta bosish orqali quyidagi tajribani boshlang "Oqim magnit maydonini oldinga yo'naltirish". To'g'ri simning MP induksion chiziqlariga e'tibor bering.
2. "Qo'l" ni sichqoncha bilan simning yonida harakatlantirganda, sichqonchaning chap tugmasini 1-jadvalda ko'rsatilgan sim o'qiga r masofada bosing. 1-jadvalga r va B qiymatlarini kiriting. 2-jadvaldagi qolgan uchta joriy qiymat uchun o'lchovlarni takrorlang.

TAJRIB 2

1. Ichki oynaning yuqori o'ng burchagidagi tugmani bosish orqali 1-tajriba oynasini yoping. Sichqonchani ikki marta bosish orqali quyidagi tajribani bajaring "Oqimli dumaloq bobinning magnit maydoni". Aylana lasan (kontur) MF ning induksiya chiziqlarini kuzating.
2. Sichqonchani ulab, joriy regulyator slayderini harakatlantiring. Ilovangiz uchun 2-jadvalda ko'rsatilgan joriy qiymatni yozib oling.
3. Sichqoncha bilan "qo'lni" bobinning o'qi bo'ylab harakatlantiring, sichqonchaning chap tugmasini 1-jadvalda ko'rsatilgan bobin o'qiga r masofada bosing. 3-jadvalga r va B qiymatlarini jadvalga o'xshash kiriting. 1 (ikkinchi qatordan tashqari, bu erda 1 / (R 2 + r 2) 3/2 (m -3) yozishingiz kerak). 2-jadvaldagi qolgan uchta joriy qiymat uchun o'lchovlarni takrorlang.

TAJRIB 3

1. Ichki oynaning yuqori o'ng burchagidagi tugmani bosish orqali 2-tajriba oynasini yoping. Sichqonchani ikki marta bosish bilan quyidagi tajribani boshlang "Solenoidning magnit maydoni". MP solenoidining induksion chiziqlariga e'tibor bering.
2. Sichqonchani ulab, joriy regulyator slayderini harakatlantiring. Ilovangiz uchun 2-jadvalda ko'rsatilgan joriy qiymatni yozib oling.
3. Sichqoncha bilan "qo'lni" solenoid o'qi bo'ylab harakatlantirib, sichqonchaning chap tugmachasini 1-jadvalda ko'rsatilgan solenoid o'qiga r masofada bosing. ikkinchi qator, bu erda yozish shart emas Hech narsa). 2-jadvaldagi qolgan uchta joriy qiymat uchun o'lchovlarni takrorlang.

NATIJALARNI QAYTA QILISH VA HISOBOTNI TAYYORLASH

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar va topshiriqlar

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar va topshiriqlar

1. Magnit maydon (MF) nima?
2. MP manbalarini ayting.
3. Harakatlanuvchi zaryadlar o'rtasida qanday kuchlar harakat qiladi?
4. Ikki harakatlanuvchi nuqta elektr zaryadlari uchun magnit kuch elektr kuchidan necha marta kichik?
5. Tok o'tkazuvchi simlarning kvazi neytralligi ta'rifini shakllantirish.
6. Qanday kuchlar va nima uchun oqim bilan simlar o'rtasida harakat qiladi?
7. MF induksiya chizig'ining ta'rifini bering. Nega ular rasm chizishmoqda?
8. Bio-Savart-Laplas qonunini yozing. Qanday qilib u Coulomb qonuniga o'xshaydi?
9. MP uchun superpozitsiya tamoyilini tuzing.
10. MP aylanishiga ta'rif bering.
11. MF aylanish qonunining formulasini tuzing va yozing.
12. Oqimli to'g'ridan-to'g'ri simning MP formulasini tuzing va yozing.
13. Oqimli to'g'ridan-to'g'ri simning MP ning induksiya chiziqlari qanday ko'rinishga ega?
14. Oqimli dumaloq g'altakning (sxema) o'qida MP uchun formulani tuzing va yozing.
15. Oqimli bobinning magnit momenti nimaga teng?
16. G‘altakning markazidan oqim bilan o‘tuvchi induksiya chizig‘i qanday shaklga ega?
17. Solenoid nima va u nima uchun ishlatiladi?
18. Solenoidning markazidagi magnit maydon nima?
19. Solenoid ichidagi MF aynan bir xilmi?
20. Agar aniqlik berilgan bo'lsa, elektromagnit ichidagi MF homogenlik mintaqasining darajasini qanday aniqlash mumkin?

Ma'lumki, magnit maydon kundalik hayotda, ishlab chiqarishda va ilmiy tadqiqotlarda keng qo'llaniladi. Bunday qurilmalarni generatorlar deb nomlash kifoya o'zgaruvchan tok, elektr motorlar, o'rni, zarracha tezlatgichlari va turli sensorlar. Keling, magnit maydon nima ekanligini va u qanday hosil bo'lishini batafsil ko'rib chiqaylik.

Magnit maydon nima - ta'rif

Magnit maydon - bu harakatlanuvchi zaryadlangan zarralarga ta'sir qiluvchi kuch maydoni. Magnit maydonning kattaligi uning o'zgarish tezligiga bog'liq. Ushbu xususiyatga ko'ra magnit maydonning ikki turi ajratiladi: dinamik va tortishish.

Gravitatsion magnit maydon faqat elementar zarralar yaqinida paydo bo'ladi va ularning tuzilishi xususiyatlariga qarab hosil bo'ladi. Dinamik magnit maydonning manbalari harakatlanuvchi elektr zaryadlari yoki zaryadlangan jismlar, oqim o'tkazuvchi o'tkazgichlar, shuningdek magnitlangan moddalardir.

Magnit maydon xossalari

Buyuk frantsuz olimi Andre Amper magnit maydonning ikkita asosiy xususiyatini aniqlashga muvaffaq bo'ldi:

1. Magnit maydon va elektr maydon o'rtasidagi asosiy farq va uning asosiy xususiyati nisbiydir. Agar siz zaryadlangan jismni olsangiz, uni har qanday mos yozuvlar doirasida harakatsiz qoldiring va magnit ignani yaqin joyga qo'ying, u odatdagidek shimolga ishora qiladi. Ya'ni, u erdan boshqa hech qanday maydonni aniqlamaydi. Agar siz ushbu zaryadlangan jismni o'qga nisbatan harakatlantirishni boshlasangiz, u aylana boshlaydi - bu zaryadlangan jism harakat qilganda, elektrdan tashqari, magnit maydon ham paydo bo'lishini ko'rsatadi. Shunday qilib, magnit maydon faqat harakatlanuvchi zaryad mavjud bo'lganda paydo bo'ladi.
2. Magnit maydon boshqa elektr tokiga ta'sir qiladi. Shunday qilib, siz uni zaryadlangan zarrachalarning harakatini kuzatish orqali aniqlashingiz mumkin - magnit maydonda ular og'ishadi, oqim bilan o'tkazgichlar harakatlanadi, oqim bilan ramka aylanadi, magnitlangan moddalar siljiydi. Bu erda odatda ko'k rangga bo'yalgan magnit kompas ignasini esga olishimiz kerak, chunki u magnitlangan temirning bir qismidir. U har doim shimolga ishora qiladi, chunki Yer magnit maydoniga ega. Bizning butun sayyoramiz ulkan magnitdir: Janubiy magnit kamar Shimoliy qutbda, Shimoliy magnit qutb esa janubiy geografik qutbda joylashgan.

Bundan tashqari, magnit maydonning xususiyatlari quyidagi xususiyatlarni o'z ichiga oladi:

1. Magnit maydonning kuchi magnit induksiya bilan tavsiflanadi - bu magnit maydonning harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qilish kuchini aniqlaydigan vektor miqdori.
2. Magnit maydon doimiy va bo'lishi mumkin o'zgaruvchan turi. Birinchisi vaqt o'zgarmasligi bilan yaratilgan elektr maydoni, bunday maydonning induksiyasi ham o'zgarmaydi. Ikkinchisi ko'pincha o'zgaruvchan tok bilan ishlaydigan induktorlar yordamida ishlab chiqariladi.
3. Magnit maydonni inson sezgi organlari idrok eta olmaydi va faqat maxsus sensorlar tomonidan qayd etiladi.

Magnit maydon magnitlar, oqim bilan o'tkazgichlar (harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar) tomonidan yaratilgan va magnitlar, o'tkazgichlarning oqim bilan (harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar) o'zaro ta'sirida aniqlanishi mumkin bo'lgan materiyaning maxsus shaklidir.

Oersted tajribasi

Elektr va magnit hodisalari oʻrtasida chuqur bogʻliqlik borligini koʻrsatuvchi birinchi tajribalar (1820-yilda oʻtkazilgan) daniyalik fizigi X.Oerstedning tajribalari edi.

Supero'tkazuvchilar yaqinida joylashgan magnit igna o'tkazgichda oqim yoqilganda ma'lum bir burchak ostida aylanadi. Sxema ochilganda strelka dastlabki holatiga qaytadi.

G.Oersted tajribasidan kelib chiqadiki, bu o'tkazgich atrofida magnit maydon mavjud.

Amper tajribasi
Ikki parallel o'tkazgichlar, ular orqali elektr toki o'tadi, ular bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi: oqimlar bir yo'nalishda bo'lsa, ular tortadi va oqimlar qarama-qarshi yo'nalishda bo'lsa, ularni qaytaradi. Bu o'tkazgichlar atrofida paydo bo'ladigan magnit maydonlarning o'zaro ta'siridan kelib chiqadi.

Magnit maydon xossalari

1. Moddiy jihatdan, ya'ni. bizdan va bizning bilimimizdan mustaqil ravishda mavjud.

2. Magnitlar tomonidan yaratilgan, oqim bilan o'tkazgichlar (harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar)

3. Magnitlar, o'tkazgichlarning oqim bilan o'zaro ta'siri (harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar) bilan aniqlanadi.

4. Magnitlarga, o'tkazgichlarga tok (harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar) qandaydir kuch bilan ta'sir qiladi

5. Tabiatda magnit zaryadlar mavjud emas. Siz shimoliy va janubiy qutblarni ajratib, bitta qutbli tanani ololmaysiz.

6. Jismlarning magnit xossalariga ega bo'lish sababini fransuz olimi Amper topdi. Amper har qanday jismning magnit xususiyatlari yopiq bilan belgilanadi degan xulosani ilgari surdi elektr toklari uning ichida.

Bu oqimlar atomdagi orbitalardagi elektronlarning harakatini ifodalaydi.

Agar tanani tashkil etuvchi molekulalarning issiqlik harakati tufayli bu oqimlar aylanib yuradigan tekisliklar bir-biriga nisbatan tasodifiy joylashgan bo'lsa, u holda ularning o'zaro ta'siri o'zaro kompensatsiyalanadi va tana hech qanday magnit xossalarni ko'rsatmaydi.

Va aksincha: agar elektronlar aylanadigan tekisliklar bir-biriga parallel bo'lsa va bu tekisliklarga normalarning yo'nalishlari mos keladigan bo'lsa, unda bunday moddalar tashqi magnit maydonni kuchaytiradi.

7. Magnit kuchlar magnit maydonda ma'lum yo'nalishlarda harakat qiladi, ular magnit kuch chiziqlari deb ataladi. Ularning yordami bilan siz ma'lum bir holatda magnit maydonni qulay va aniq ko'rsatishingiz mumkin.

Magnit maydonni aniqroq tasvirlash uchun biz maydon kuchliroq bo'lgan joylarda ko'rsatishga kelishib oldik. kuch chiziqlari zichroq, ya'ni. bir-biriga yaqinroq. Va aksincha, maydon zaifroq bo'lgan joylarda maydon chiziqlari kichikroq raqamda ko'rsatiladi, ya'ni. kamroq tez-tez joylashgan.

8. Magnit maydon magnit induksiya vektorini xarakterlaydi.

Magnit induksiya vektori magnit maydonni tavsiflovchi vektor kattalikdir.

Magnit induksiya vektorining yo'nalishi ma'lum bir nuqtada erkin magnit igna shimoliy qutbining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Maydon induksiya vektorining yo'nalishi va oqim kuchi I "o'ng vint (gimlet) qoidasi" bilan bog'liq:

agar siz gimletni o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi bo'yicha burasangiz, u holda ma'lum bir nuqtada uning tutqichi uchining harakat tezligining yo'nalishi bu nuqtadagi magnit induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.