Laboratoriya tadqiqotlarida, asosan fizikada qo'llaniladigan keng ko'lamli qiymatlarda magnit maydonlarni yaratishning jismoniy asoslari sifat jihatidan ko'rib chiqiladi. qattiq tana. Elektromagnitlarning, turli xil solenoidlarning va portlovchi qurilmalarning konstruktsiyalari sxematik tarzda taqdim etilgan. Turli usullar bilan erishish mumkin bo'lgan maksimal maydonning kattaligi bo'yicha jismoniy va texnik cheklovlar muhokama qilinadi.

KIRISH

Fanning rivojlanishini eksperimental tadqiqotlarsiz tasavvur qilib bo'lmaydi. Shu tarzda olingan eksperimental faktlar, asosan, yangi, ilgari oldindan bashorat qilinmagan hodisalarni kashf etishga olib kelishi bilan qimmatlidir. Ularga asoslanib, yangi tamoyillar asosida ishlaydigan qurilmalarni yaratish mumkin bo'ladi. Ikkinchisi yanada sezgir bo'lib chiqadi va allaqachon ma'lum bo'lgan fan sohasini chuqurroq va kengroq o'rganishga imkon beradi yoki ular olimlarni yangi hodisalarni izlash uchun jihozlaydi. Hodisaning ochilishi, uni o‘rganish, uning asosida qurilma ixtiro qilish va yangi qurilma yordamida keyingi tadqiqotlar atrofdagi moddiy olam haqidagi fan binosini qurish bosqichlari hisoblanadi.

Eng ichida umumiy ko'rinish Aytishimiz mumkinki, fanda tabiatni bilish uchun turli xil o'zaro ta'sirlar va sohalarning quroli sifatida ishlatiladi. U yoki bu sohaga ega bo'lgan moddaga ta'sir qilish orqali moddaning bu ta'sirga munosabati o'rganiladi. Uni tahlil qilib, ular hodisaning tabiati haqida xulosa chiqaradilar. Ta'sir qilishning eng samarali vositasi magnit maydondir, chunki magnitlanish moddalarning keng tarqalgan xususiyatidir.

Ushbu maqolaning maqsadi magnit maydonlarni olishning eng keng tarqalgan usullarining sifat tavsifini berishdir. Ushbu usullarning aksariyati so'nggi o'n yilliklardagi ilmiy bilimlar va texnologik yutuqlarning rivojlanishi natijasidir. Shu bilan birga, ular hozirgi vaqtda jadal rivojlanmoqda, chunki ilmiy bilimlar va texnologiyalarni rivojlantirish uchun yangi ufqlarni ochish hissi tufayli ularga bo'lgan ehtiyoj katta.

Magnitizm insonga qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lsa-da, magnit maydon faqat 1820 yilda Daniya fizigi Oersted tomonidan oqim va magnit maydon o'rtasidagi bog'liqlik kashf etilgandan keyingina ilmiy tadqiqot vositasiga aylanadi: elektr toki magnit maydon hosil qiladi. Bu fizikaning yangi tarmog'i - elektromagnetizmning paydo bo'lishiga olib keldi. Ushbu kashfiyotdan ko'p o'tmay, lasanga (solenoid) o'ralgan tok bilan metall sim birinchi doimiy generator edi. magnit maydon. O'sha davr va undan keyin uzoq vaqt davomida texnologiya solenoidlar yordamida kuchli magnit maydonlarni olishga imkon bermadi va buning uchun asosiy qurilma elektromagnit - solenoidning magnit maydoniga joylashtirilgan temir yadro tizimi edi. Temir solenoid maydonini yuzlab marta kuchaytiradi. Ammo elektromagnitning maydoni amaliy chegaralar bilan cheklangan. Shu sababli, asrimizning 20-yillarining o'rtalaridan boshlab, fan va texnika yutuqlarining to'liq to'plangan arsenalidan foydalangan holda maxsus solenoidlar yordamida kuchli magnit maydonlar olina boshladi.

Quyida magnit maydonlarni olish usullarining umumiy ko'rinishi keltirilgan.

1. ELEKTROMAGNETLAR

Elektromagnitlar hali ham o'z ahamiyatini yo'qotmagan va fan va texnikada keng qo'llaniladi. Bu ko'plab ilmiy muammolarga mos keladigan statsionar doimiy maydonlarni olishning qiyosiy soddaligi va arzonligi bilan bog'liq.

Eng oddiy qurilmani ko'rib chiqing: yopiq halqa shaklida qilingan dumaloq yadroga o'ralgan ko'p burilishli va ko'p qatlamli lasan. Faraz qilaylik, ferromagnitning kesma o'lchamlari halqaning o'lchamlaridan sezilarli darajada kichikroq. I oqim g'altakdan oqib o'tadi.U H \u003d 0,4pnI maydonini hosil qiladi, bu erda n - 1 sm uchun o'rashning burilish sonining zichligi.Bu maydon ferromagnitda qo'shimcha Hf maydonini induktsiya qiladi. Umumiy maydon (magnit induksiya) B \u003d H + Hf.

Elektromagnitning ishlashini sifatli tavsiflash uchun, H = Hsat ma'lum bir qiymatgacha Hf qiymati H ga mohiyatan va chiziqli bog'liqligini va yuqori maydonlarda u deyarli unga bog'liq emasligini taxmin qilish mumkin (ferromagnit). to'yingan). Keyin H< Hнас В = mН, где m - магнитная проницаемость. Видно, что в полях соленоида, больших Ннас, прирост магнитного поля В возможен лишь за счет поля соленоида.

Amalda, tijoriy toza temir (yumshoq po'latlar) uchun qiymati m í̈ 100, va Vnac í̈ mHnas taxminan 2 "104 Oe. Bir qator qotishmalar Vnasning biroz kattaroq qiymatiga ega. Shunday qilib, permendur (50% Fe qotishmasi). + + 50% Co) Vnas = 2 ,4 "104 Oe ga ega. Polikristal disprozium Vnas í 3 "104 Oe uchun yanada katta ahamiyatga ega, lekin u kamdan-kam qo'llaniladi, chunki unda ferromagnit xususiyatlar xona haroratidan pastroqda paydo bo'ladi. Shuning uchun asosiy elektromagnitlarni ishlab chiqarish uchun material temirdir.

B maydonidan foydalanish uchun ferromagnitni ochish kerak. Keyin hosil bo'lgan bo'shliq bo'shlig'ida N0 maydon, agar uchlari orasidagi masofa d ! D (bu erda D - tirqish qismining diametri), B bilan mos keladi, H0 í̈ B. D ortishi bilan H0 qiymati muqarrar tarqalish tufayli kamayadi. magnit oqimi kosmosda. Umuman olganda, H0< B < Bнас.

Amalda elektromagnitlar r radiusli ikkita temir tsilindrdan (qutblardan) tayyorlanadi, ularning ustiga qisqa bobinlar o'rnatiladi; bobinlarning maksimal maydoni odatda 500 - 1000 Oe dan oshmaydi.. Ustunlar magnit oqimini yopadigan temir bo'yinturug'iga mahkam o'rnatilgan. Qolgan bo'sh uchlari o'rtasida masofa d, o'lchamlari d, 2r bo'lgan interpolyar ishchi bo'shliq hosil bo'ladi (1a-rasm). Undagi maksimal maydon markazda erishiladi va ifoda bilan beriladi

H0 = Bav(1 - cos q),

bu erda Vsr - uchlari yuzasida o'rtacha olingan ba'zi maydon, Vsr< В < Bнас.

Bir qarashda, d va r ni o'zgartirish orqali Bnas dan kattaroq H0 maydonni olish mumkin emasdek tuyuladi. Bu qutblarning ko'rib chiqilgan shakli va ularning qutblararo bo'shliqdagi tugashlari (qutb qismlari) uchun amal qiladi. Umumiy holatda, qutblarning boshqa shakli va ayniqsa qutb qismlarining shakli tufayli H0 maydoni Bnat maydonidan sezilarli darajada oshib ketishi mumkin. Amalda, bu faqat temir massasining ortishi tufayli sodir bo'lishi mumkin.

Keling, rasmda ko'rsatilgan qutblar va qutb qismlarining alohida holatini ko'rib chiqaylik. 1b. Bu holatning aniq ifodasi:

Bu erda uchinchi muddat qutb bo'laklarining konus yuzalaridan hosil bo'lgan qutblar hajmidan H0 ga qo'shimcha hissa qo'shadi. Bu qutblararo bo'shliqning markaziga qo'shimcha kuch chiziqlarini yuborish imkonini beradigan konusdir. Ma'lum burchakdagi uchinchi had q maksimalga etadi. Uning qiymati taxminan 55?. Shuning uchun, qutb qismlari ko'pincha 110 ga yaqin ochilish burchagi bilan kesilgan konuslar shaklida tayyorlanadi? - 120?. R1 o'lchami qutblararo bo'shliqning hajmini aniqlaydi, r2 esa butun magnitning hajmidir, chunki bo'yinturuqning tasavvurlar maydoni qutblardan kam bo'lishi mumkin emas. r2 ni oshirish, ya'ni temir hajmini oshirish orqali H0 ni oshirish va Bac qiymatidan oshib ketishi mumkin. Ammo H0 ning r2 ga bog'liqligi juda zaif, bu elektromagnitlar yordamida katta maydonlarga erishishning amaliy cheklovlariga (qabul qilinadigan o'lchamlar va og'irlik) olib keladi.

H0 ning rekord qiymatlari ikkita elektromagnitda olingan. Ulardan biri asrimizning 30-yillari boshlarida Parij Fanlar akademiyasida ishlab chiqilgan. Uning umumiy og'irligi (asosan temir) taxminan 150 tonna, o'lchamlari 6 x 3 x 2 m3, quvvat iste'moli 100 kVt. Qutblararo bo'shliqning markazida (r1 = 1 sm, d = 1 sm) H0 = 6,5 "104 Oe maydonini berdi. Yana bir magnit 1934 yilda Uppsala universitetida (Shvetsiya) ishlab chiqilgan. Uning umumiy og'irligi 37 tonnani tashkil qiladi. Ustunlarning yaxshi shakli, shuningdek, bo'yinturuq - qalin devorli silindr tufayli, uning ichida ustunlar va bobinlar joylashtirilgan, kamroq og'irlik bilan H0 = 7,5 - 104 Oe ichida kattaroq maydonni olish mumkin edi. birinchi magnit bilan bir xil hajmda. Oddiy laboratoriya elektromagnitlari 3 - 104 Oe gacha bo'lgan maksimal maydonlarni 1 - 5 kVt quvvat sarflagan holda olish imkonini beradi.

Shuni ta'kidlash joizki, elektromagnitlarning eng ulug'vori (va, ehtimol, temir mahsulotlari) Dubnadagi Yadro tadqiqotlari qo'shma instituti sinxofazotronining magnitidir. Uning bo'yinturug'ining og'irligi 30 ming tonnani tashkil qiladi. Qutblararo bo'shliqning toroidal hajmida (halqa diametri 150 m va tasavvurlar diametri taxminan 2 m), u 2 x 104 Oe tartibli maydon hosil qiladi.

2. SOLENOIDLAR

Yuqorida aytilganlardan ko'rinib turibdiki, elektromagnit yordamida, aytaylik, 105 Oe dan katta maydonni olish deyarli mumkin emas. Maydonni oshirishning yana bir usuli - ferromagnitsiz solenoidlardan foydalanish. Solenoidlarda maydon faqat oqim oqimi bilan hosil bo'ladi va maksimal erishish mumkin bo'lgan magnit maydonlar solenoidga "haydash" mumkin bo'lgan quvvat miqdoriga bog'liq.

Solenoidlar har xil turdagi: ko'p burilishli ko'p qatlamli rulonlar, disklardan olinadigan va metall novdalardan qattiq burilishli, bir burilishli va boshqalar. Ularning qiymatiga ko'ra ular ikkita katta sinfga bo'linadi: olish uchun solenoidlar. statsionar magnit maydonlar, ya'ni eksperimentatorning iltimosiga binoan ma'lum bir qattiq qiymatlarda uzoq vaqt qolishi mumkin bo'lgan maydonlar va impulsli magnit maydonlarni olish uchun solenoidlar, ularning mavjudligi faqat qisqa vaqt ichida mumkin ( umumiy holatda, 1 soniyadan ko'p bo'lmagan). Birinchi turdagi solenoidlar yordamida 2,5 "105 Oe gacha bo'lgan maydonlar hosil bo'ladi. Pulsli solenoidlar 5" 106 Oe gacha bo'lgan maydonlarni olish imkonini beradi.

105 - 106 Oe oralig'idagi maydonlarni kuchli va 106 Oe dan yuqori - superstrong deb atash odatiy holdir. Agar maydonni ishlab chiqarish jarayonida solenoidlar deformatsiyalanmasa va ko'p qizib ketmasa, ulardagi maydon oqim oqimiga mutanosib bo'ladi: H \u003d kI, bu erda k - solenoid doimiysi, uni aniq hisoblash mumkin. .

Avval statsionar magnit maydonning solenoidlarini ko'rib chiqing. Ular, o'z navbatida, qarshilik va o'ta o'tkazgichlarga bo'linadi.

Rezistiv solenoidlar mavjud bo'lgan materiallardan tayyorlanadi elektr qarshilik. Shuning uchun ularga doimiy ravishda beriladigan barcha energiya issiqlikka tarqaladi. Solenoidning termal yo'q qilinishini oldini olish uchun bu issiqlikni olib tashlash kerak. Issiqlikni olib tashlash uchun suv yoki kriyojenik sovutish ishlatiladi, bu qo'shimcha energiya talab qiladi, ba'zan esa solenoidning o'zini quvvatlantirish uchun zarur bo'lgan energiya bilan solishtiriladi.

Supero'tkazuvchi solenoidlar elektr qarshiligi saqlanib qolgan o'ta o'tkazuvchan qotishmalardan tayyorlanadi nol haroratlarda va tajriba maydonlarida. Supero'tkazuvchi solenoidning ishlashi paytida energiya faqat ta'minot simlarida va oqim manbaida chiqariladi. Agar elektromagnit qisqa tutashgan rejimda ishlayotgan bo'lsa, ikkinchisini butunlay chiqarib tashlash mumkin, bunda energiya iste'molisiz maydon o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davomida o'ta o'tkazuvchanlikning mavjudligi uchun sharoitlarni saqlab turishi mumkin.

Kuchli magnit maydonlarni olish uchun qurilmalar uchta asosiy qismdan iborat: manba to'g'ridan-to'g'ri oqim, solenoid va sovutish tizimi. Solenoidni loyihalashda ular uning ichki kanalining o'lchamidan kelib chiqadi d , tajribalar uchun maqbul bo'lgan va oqim manbasining mavjud quvvati W. Odatda, d ning qiymati taxminan 3-5 sm. Savol tug'iladi: qanday qilib olish mumkin. ushbu parametrlar bilan maksimal maydon. Bu muammo aniq hal qilinadi. Keling, ikkita amaliy muhim ishni ko'rib chiqaylik. Solenoid to'rtburchaklar eksenel kesimga ega bo'lgan dumaloq ramkaning o'lchamlari bilan solishtirganda ingichka sim bilan o'ralgan bo'lsin.Bu holda, oqim o'rashning butun kesimida teng ravishda taqsimlanadi. Solenoidning ishchi kanalining markazidagi maydon ifoda bilan beriladi

bu erda l - o'rashning metall o'tkazgich hajmining butun o'rash egallagan hajmiga nisbatiga teng to'ldirish koeffitsienti (l)< 1), r - qarshilik Supero'tkazuvchilar Ohm "sm, g - bu faqat o'rash hajmining eksenel kesimining geometriyasiga bog'liq bo'lgan koeffitsient, ya'ni a \u003d D / d va b \u003d l / d nisbiy o'lchamlari, bu erda D tashqi diametri va l - solenoidning uzunligi. Maksimal g = 0,18 qiymatiga a = 3, b = 2 da erishiladi. a va b ning boshqa qiymatlari va boshqa narsalar teng bo'lganda, magnit maydon bo'ladi. kichikroq.

Solenoidning yana bir dizayni mavjud quvvatdan yanada samarali foydalanish, ya'ni bir xil quvvat va d qiymatiga ega bo'lgan kattaroq maydonni olish imkonini beradi. U radius bo'ylab bir marta kesilgan nozik, odatda mis disklardan yasalgan. Disklar bir-biri bilan o'z maydonining bir qismi bilan elektr toki bilan qoplangan bo'lib, spiral spiralni hosil qiladi. Disklar o'rtasida izolyatsiya mavjud. Bundan tashqari, ko'p radiuslar bo'ylab disklar dumaloq yoki tirqishli teshiklarga ega, ular solenoid yig'ilganda sovutish suvini pompalamak uchun o'z o'qi bo'ylab kanallar orqali hosil bo'ladi. Bunday solenoidlardan foydalanish bizning asrimizning 30-yillari oxirida AQShda Frensis Bitter tomonidan boshlangan va shuning uchun ular Achchiq solenoidlar deb ataladi. Achchiq elektromagnitdagi oqim diskda notekis taqsimlanganligini ko'rish oson: oqim zichligi j diskning ichki qismidagi maksimal j0 qiymatidan qonunga muvofiq d diametrli periferiyaga kamayadi.

Maksimal maydon uchun masala yechimi ham (3) formulaga olib keladi va g omil a = 6 va b = 2 da maksimal qiymati g = 0,21 ga etadi, ya'ni solenoid yanada tekislanadi.

Boshqa konstruktsiyalar ham bor, ularda g katta qiymatlarga etadi. Shuning uchun solenoidning bunday geometriyasini topish va undagi tokni taqsimlashning umumiy muammosi ham hal qilindi, bunda g ning maksimal maksimal qiymatiga erishiladi. Javob: g = 0,27. Ammo bu qiymat hisob-kitoblar uchun qo'llanma bo'lib xizmat qiladi, chunki bunday solenoidni amalda qo'llash mumkin emas, chunki topilgan qiymat a, b da erishiladi? va oqim zichligi j ning o'rash bo'yicha ancha murakkab taqsimlanishi bilan.

Keling, (3) ifodaga murojaat qilaylik. Hisoblash mumkinki, mis solenoidi uchun 1 MVt (r ~ 2 i i 10-6 Ō "sm, l @ 1, d @ 3 sm) quvvatda 105 Oe darajasidagi maydonga erishiladi. 1939 yilda bunday maydon qiymati birinchi marta Achchiq elektromagnitda erishildi Muvaffaqiyat kichik hajmdagi solenoid kanallari orqali daqiqada bir necha kubometr sovutish suvi pompalangandan keyin keldi.

Achchiq turdagi suv bilan sovutilgan solenoidlar uchun H0 maksimal maydonini yanada oshirish faqat oqim manbasining kuchini oshirish orqali mumkin. Ammo shu bilan birga, sovutish suviga nisbatan solenoidning haddan tashqari qizishi ortishi kerak. Bu statsionar dala solenoidlari uchun H0 ning maksimal erishish mumkin bo'lgan qiymatini cheklaydi: issiqlik chiqishi sovutish suyuqligining plyonkali qaynashiga (metall va suyuqlik o'rtasida bug 'qatlamining shakllanishi), issiqlikni olib tashlashning keskin pasayishiga va haroratning halokatli oshishiga olib keladi. solenoid. Suv uchun bu taxminan 2000 Vt / sm2 quvvat oqimida sodir bo'ladi. Solenoidning optimal sovutish maydonini bilib, siz maksimal quvvat chiqishini hisoblashingiz mumkin. Hisob-kitoblar (d = 3 sm uchun) taxminan 10 MVt va taxminan 2-105 Oe maydonini beradi.

Biroq, solenoidning ishlash vaqti solenoidning erishi uchun vaqt topa olmasligi uchun qisqartirilsa, u holda maksimal maydon boshqa omil - solenoidning kuchi bilan cheklanadi. Elektro magnit shovqin oqimlar ikkita kuchga olib keladi. Ulardan biri - eksenel - solenoidni siqadi, ikkinchisi - tangensial - radius bo'ylab cho'ziladi. Ular solenoid materialining plastik oqimiga va o'rashning sinishiga olib kelishi mumkin. Sof mis uchun mexanik mustahkamlik chegarasi H 2 - 105 Oe da erishiladi.Bronza va po'lat kabi materiallar uchun u H dan bir necha barobar ko'p (7 - 105 Oe gacha). Bu impulsli magnit maydonlarni yaratish uchun ishlatiladi (pastga qarang).

Statsionar maydonlarni ishlab chiqarish uchun rezistorli elektromagnit moslamani yaratish katta ilmiy-texnik vazifadir. Shunday ekan, butun dunyoda (AQSh, Fransiya, Polsha, Yaponiya, Rossiya) o‘nga yaqin laboratoriya mavjud. Har xil dizayndagi solenoidlar qo'llaniladi, ularning ishlashi issiqlik chegarasi yaqinida sodir bo'ladi. Solenoidlarning ishlashi yuqori malakali xodimlarni talab qiladi va qimmatga tushadi. Xarajatlarning asosiy qismi elektr energiyasini to'lashga ketadi. Bunday solenoidlarning mavjudligi va ishlashi bu erda boshqa mamlakatlardan taklif etilgan fizikaning turli sohalari tadqiqotchilari muhim ilmiy natijalarga erishayotgani bilan to'lanadi.

Endi o'ta o'tkazuvchan solenoidlarga murojaat qilaylik. Har qanday texnologiya sohasida murakkab va muhim muammo uzoq va mashaqqatli sayohatdan so'ng hal qilinganda tez-tez sodir bo'ladigan bo'lsa, xuddi shunday natijaga oddiyroq, tejamkorroq va iqtisodiy jihatdan erishish mumkinligi ayon bo'ladi. samarali usul. Bunga o'ta o'tkazuvchan solenoidlar yordamida kuchli statsionar maydonlarni ishlab chiqarish misol bo'la oladi. Supero'tkazuvchanlik hodisasining ko'plab ajoyib xususiyatlaridan asosiysi qo'llaniladi: bir qator metallar va qotishmalarda ma'lum bir xarakterli harorat Tc (kritik harorat) dan past elektr qarshiligining yo'qligi. Supero'tkazuvchanlik hodisasi 1911 yilda golland fizigi Kamerling-Onnes tomonidan T = 4 K da simob namunalarida kashf etilgan. Suyuq geliyning qaynash nuqtasida qo'rg'oshin Pb (Tc = 7,2 K) va niobiy Nb (Tc = 9 K) ham mavjud. o'ta o'tkazuvchanlikni namoyon qiladi. Bu elementlar uchun eng yuqori Tc qiymatlari.

Supero'tkazuvchanlik oqim oqimida energiya tarqalishi sodir bo'lmaydigan solenoidlarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Ammo bu holda olingan maydon xuddi shu maydon Hc ning ma'lum bir qiymatiga (kritik maydon) erishgandan so'ng, o'ta o'tkazuvchanlikni yo'q qiladi va qarshilik tiklanadi. Tc da harorat noldan T 0 K da maksimal qiymatgacha pasayganda kritik maydon ortadi.Sof metallar uchun bu qiymat kichik: Pb ~ 800 Oe, Nb ~ 2000 Oe.1950-yillarda metall qotishmalari kashf etilgan. bunda Tc 10 - 20 K oralig'ida edi. Lekin eng muhimi, ular ulkan tanqidiy maydonlarga ega edi. Bir nechta amaliy ahamiyatga ega qotishmalar 1-jadvalda keltirilgan. Ushbu qotishmalarni olish texnologiyasi va ulardan elektromagnit o'rash uchun materiallar ishlab chiqarish murakkab va ko'p vaqt talab qiladi. Shuning uchun ularning solenoidi arzon mahsulot emas. Ammo bunday qurilmalarning ishlashi oddiy va arzon, chunki u faqat suyuq geliy va past quvvatli past kuchlanishli oqim manbaini talab qiladi (ko'p hollarda 1 kVt dan oshmaydi). Solenoid konstruktsiyalari kompozit materiallardan (o'ta o'tkazgich va misdan) bir yadroli va torli simlar, shinalar va lentalar.

Hozirgi vaqtda bu sohadagi taraqqiyot shu darajaga yetdiki, 105 Oe gacha bo'lgan maydonlar deyarli har qanday laboratoriya uchun mavjud va (1,5 - 1,8) "105 Oe gacha bo'lgan maydonga ega bo'lish faqat moliyaviy imkoniyatlar masalasidir.

Ushbu bo'lim yakunida biz bir qator mamlakatlarda (Rossiya, Frantsiya, AQSH) amalga oshirilgan yanada kattaroq konlarni (3 - 105 Oe gacha) ishlab chiqarish uchun energiya sarfini kamaytirishning ajoyib imkoniyati haqida gapiramiz. o'ta o'tkazuvchan va suv bilan sovutilgan solenoidlar (gibrid solenoid) kombinatsiyasidan foydalanish, bunda ularning ikkalasining maksimal erishish mumkin bo'lgan maydonlari jamlanadi.Tabiiyki, suv bilan sovutilgan elektromagnit o'ta o'tkazgichning ichiga joylashtirilishi kerak.Albatta, yaratish gibrid elektromagnit elektromagnit o'rnatishni o'rnatish murakkab va ko'lamli ilmiy-texnikaviy muammo bo'lib, uni hal qilish turli ilmiy muassasalarning katta jamoalari mehnatini talab qiladi.Gibrid tizim Rossiya Fanlar Akademiyasi Atom energiyasi institutida muvaffaqiyatli ishlamoqda. Uning supero'tkazuvchi solenoidi taxminan 1500 kg og'irlikda va 40 sm diametrli hajmda 7 "104 Oe gacha bo'lgan maydonni beradi. O'rash NbZn va NbTi qotishmalaridan qilingan. Suv bilan sovutilgan solenoid mis novda bilan o'ralgan. 5 sm diametrli hajmda 5,6 MVt quvvatda (hozirgi 25 kA), 1,8 gacha bo'lgan maydon "105 Oe olinadi. Tizimning rekord umumiy maydoni 2,5" 105 Oe. Bu emas. gibrid solenoidlar uchun chegara, chunki supero'tkazuvchi solenoidda 105 Oe gacha va suv bilan sovutilganda 2,5-105 Oe gacha maydonlarni olish juda mumkin.Bu yaqin kelajak masalasidir, deb umid qilish mumkin.

3. IMULTS MAGNITI MAYDONLARI

Impulsli magnit maydonlar shartli ravishda ikki sinfga bo'linadi: kuchlilar sinfi va o'ta kuchli magnit maydonlar sinfi. Birinchisida magnit maydon solenoidni yo'q qilmasdan va sezilarli deformatsiyalarsiz olinadi; uning qiymati (5 - 7) "105 Oe gacha bo'lgan mintaqada yotadi. Bu erda, asosan, chidamli materiallardan (bronza, po'lat) ishlov beriladigan helikoidal solenoidlar qo'llaniladi. Ikkinchidan, solenoid kuchli deformatsiyalanadi yoki butunlay buziladi; Ularning yordami bilan olingan konlar diapazoni 106 Oe dan yuqori bo'lgan mintaqada keng tarqalgan. Superkuchli konlar uchun solenoidlar faqat bir burilishli, oddiy va arzon ishlab chiqariladi.

Ilmiy tadqiqotlar uchun impulsli magnit maydonlardan foydalanishning asosiy imkoniyati shundan iboratki, ko'pgina jismoniy hodisalar va jarayonlarning xarakterli vaqtlari impulsli maydonning ishlash muddatidan ancha qisqaroq, shuning uchun ular uchun ikkinchisini kvazstatsionar deb hisoblash mumkin. .

Impulsli magnit maydonni olish usuli g'oyasi P.L. 1923 yilda Kapitsa tomonidan ishlab chiqilgan va u tomonidan keyingi ilmiy faoliyatida muvaffaqiyatli amalga oshirilgan. Bu fikr juda oddiy: kuchli magnit maydon hosil qilish uchun juda katta quvvat (H Z I Z W 1/2) kerak. Nisbatan kichik energiya E solenoidda qisqa vaqt oralig'ida t amalga oshirilsa, uni olish mumkin. Keyin W í E / t. Tarqalgan energiya E solenoidning termal yo'q qilinishiga olib kelmasligi juda muhimdir. Impulsli magnit maydonlar uchun qurilmalar to'rtta asosiy qismdan iborat: energiya manbai, energiya saqlash moslamasi, kalit va solenoidning o'zi. 1920-yillarda Kapitsa tomonidan maxsus ishlab chiqilgan mexanik saqlash qurilmasi eng samarali energiya saqlash qurilmasi bo'lib chiqdi. kinetik energiya. Bu generator edi o'zgaruvchan tok qisqa tutashuv rejimida ishlash uchun mo'ljallangan. Quvvat manbai 60 kVt quvvatga ega doimiy dvigatel edi. U massiv generator rotorini (2,5 tonna) 3500 aylanish tezligiga aylantirdi. Kuchlanish noldan o'tgan paytda, generator bilan sinxron ishlaydigan mexanik kalit, oqimning birinchi yarim davri davomida generator pallasini solenoidga yopib qo'ydi. Rotorda to'plangan kinetik energiyaning bir qismi elektr energiyasiga aylantirildi. Solenoid pallasida 50 MVtgacha bo'lgan quvvat 7,2 "104 A gacha bo'lgan oqimda ishlab chiqilgan. Solenoidlar avtobus bilan bir necha qatlamlarga o'ralgan. kvadrat qism. Shina kadmiy bronzadan yasalgan bo'lib, uning elektr qarshiligi misga, mexanik mustahkamligi esa po'latga yaqin edi. Kapitsa 0,01 soniya davom etadigan 5 x 105 Oe gacha bo'lgan maydonlarni olishga muvaffaq bo'ldi.U klassikaga aylangan o'rnatishda qattiq jismlar fizikasi bo'yicha tadqiqotlar olib bordi.

Keyinchalik, urushdan keyingi yillarda ushbu usulda faqat o'rnatishning asosiy tarkibiy qismlari o'zgardi: energiya manbai - yuqori kuchlanishli doimiy to'g'rilash moslamalari, saqlash - katta quvvatli yuqori voltli kondansatör batareyalari, kalitlar - vakuum to'xtatuvchilari. Bir necha ming mikrofarad sig'imli va 30 kV gacha kuchlanishli kondansatör batareyalari bir necha megajoul energiyasini saqlashga va impulsda o'nlab megavatt quvvat olishga qodir.

Asosan, kondansatkichlarning zaryadlangan banki solenoidga yopilgandan so'ng, elektr zanjiri hisoblanadi tebranish davri, bunda erkin sönümli tok tebranishlari sodir bo'ladi:

I = I0e-kt sin wt,

bu erda k = R / L, chastota

Shunga ko'ra, L, C, R - butun zanjirning indüktansı, sig'imi va qarshiligi.

Kuchsiz damping uchun I0 ni energiya balansidan hisoblash mumkin:

(4) dan kondensatorlar bankining imkoniyatlari tugaydigan bo'lsa, maksimal erishish mumkin bo'lgan maydonni oshirish yo'llarini ko'rish mumkin. Hozirgi ta'minot pallasida qarshilik va indüktansni kamaytirish kerak. Xuddi shu maqsadda solenoid ba'zan suyuq azot bilan sovutiladi. Solenoidning qarshiligi 10 barobar kamayadi.

Impulsli kuchli magnit maydonlar ko'plab laboratoriyalarda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Hozirgi kunda eng mashhuri Tokio universitetidagi magnit laboratoriyasi bo'lib, u erda yaqinda t ≈ 0,01 sekund impuls davomiyligi bilan 106 Oe gacha bo'lgan quvvat maydonlari olingan.

Yuqori kuchli magnit maydonlarni olish uchun tavsiflanganga o'xshash usul ham qo'llaniladi. Quvvatning oshishi impuls davomiyligining pasayishi tufayli sodir bo'ladi (t interval mikrosekundlar hududiga o'tadi). Ammo bu bir martalik tajribalar, chunki solenoidlar vayron qilingan. Solenoid va uning ichidagi barcha narsalarni qurbon qilish orqali 5 - 106 Oe maydonlarini olish mumkin.Bu rekorddir.Bu Rossiya Fanlar Akademiyasining Moskvadagi Atom energiyasi institutida erishilgan.

4. MAGNET OQIMINING SISISHI

Kattaroq maydon qiymatlarini olishdagi keyingi taraqqiyot o'ziga xos va chiroyli usul bilan bog'liq edi - o'tkazgich halqasini yoki silindrni siqish orqali magnit oqim zichligini oshirish. Ushbu usulning g'oyasi va amalga oshirilishi A.D.ga tegishli. O'sha paytda yopiq hududda ishlagan Saxarov (1951, qarang). Ochiq matbuotda xuddi shu usul nazariy jihatdan Ya.P. Terletskiy 1957 yilda.

Usulning mohiyati quyidagicha. Dastlabki magnit maydoni Hn ga kirib boradigan rH radiusi bo'lgan o'tkazuvchan materialning silindrsimon yupqa devorli halqasini olaylik. Keyin halqa orqali magnit maydonning umumiy oqimi FN = SnHn, bu erda Sn - halqa ichiga o'ralgan boshlang'ich maydon, . Keling, halqani radius bo'ylab tez deformatsiyaga (siqilishga) duchor qilaylik, u o'zi kabi o'zgaradi. Halqada oqimlar paydo bo'ladi, FH oqimini ushlab turishga intiladi. Siqilishning oxirgi bosqichida halqaning radiusi rk qiymatiga kamayadi. Agar oqimning parchalanish vaqti siqilish vaqtidan sezilarli darajada oshsa, u holda yo'qotishlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin, ya'ni halqa orqali oqim saqlanib qoladi deb taxmin qilish mumkin; shundan kelib chiqadiki, oxirgi magnit oqim zichligi

Rossiya va italyan fiziklari magnit oqimini siqish usulini qo'llashda katta muvaffaqiyatlarga erishdilar. Dastlab, halqaning (odatda mis) deformatsiyasi portlovchi moddaning (BB) yo'naltirilgan portlashi yordamida amalga oshirildi. Eksperimental variantlardan biri 2a-rasmda ko'rsatilgan. Halqasimon portlovchi zaryadni "layner" deb ataladigan yupqa devorli mis halqa o'rab oladi. Kam sonli burilishli solenoid halqa ichiga mahkam o'rnatilgan. Bu FH boshlang'ich oqimini o'rnatadigan impuls solenoididir. Uning ish vaqti shunday hisoblab chiqilganki, u halqadagi tokning parchalanish vaqtidan uzoqroq bo'ladi, shuning uchun dastlabki maydon halqa ichiga kirib borishi mumkin. Bunga erishilgandan so'ng, portlovchi moddalar butun tashqi periferiya bo'ylab portlatiladi. Rivojlanayotgan bosim astarning plastik deformatsiyasiga olib keladi va u qisqara boshlaydi. Siqish astardagi elektrodinamik kuchlar portlash kuchlari bilan solishtirilganda to'xtaydi. 20 kg portlovchi massasi, diametri taxminan 10 sm bo'lgan mis qoplama va 105 Oe boshlang'ich maydonidan foydalangan holda muvaffaqiyatli tajriba bilan 2 - 107 Oe gacha bo'lgan maydonni olish mumkin.Boshqalari ham bor. portlash yordamida magnit oqimni siqish variantlari (2b-rasm).

Tokio universitetining yapon olimlari tomonidan portlovchi moddalardan foydalanmasdan yanada nozik, nafis va arzon usul taklif qilindi. Unda layner bardoshli bir burilishli solenoid ichida joylashgan. Urug'lik maydoni Hn astarning uchlari bo'ylab har ikki tomonda joylashgan ikkita sariqdan olinadi. Bir burilishli solenoiddagi kuchli kondansatkichlar bankining zaryadsizlanishi laynerda ushbu solenoidning oqimlariga teskari yo'nalishda oqadigan oqimlarni keltirib chiqaradi. Oqimlarning o'zaro ta'siri astarni deformatsiya qiladi va siqadi. Ushbu usulda faqat astar yo'q qilinadi. Usul maxsus sinov maydonchalarida tajriba o'tkazishni talab qilmaydi. Hajmi bir necha kubometr bo'lgan po'lat quti etarli. Ushbu usul bilan 2-106 Oe gacha bo'lgan maydonlarga erishildi.3-rasmda yuqori tezlikda suratga olish natijasida olingan laynerni siqishning ketma-ket bosqichlari ko'rsatilgan.

Shuni ta'kidlash joizki, tabiat o'ta kuchli magnit maydonlar uchun magnit oqimni siqish usulidan ham foydalanadi. Katta yulduzning qulashi va uning neytronga aylanishi paytida uning radiusi 106 dan 10 km gacha kamayadi, deb ishoniladi. Yuqori o'tkazuvchanlik va, ehtimol, o'ta o'tkazuvchanlik tufayli, siqilishning ma'lum bir bosqichida dastlabki magnit oqim ushlanadi. Dastlabki maydon 102 Oe bo'lsa, maydon 1012 Oe gacha oshishi mumkin.Pulsar yulduzlarining tabiati bunday maydonlarning mavjudligi bilan bog'liq.

Nihoyat, ushbu bo'limni yakunlab, biz juda zaif magnit maydonlarni ham xuddi shunday tarzda olish mumkinligini ta'kidlaymiz. Faqat bu holda, siqishni emas, balki supero'tkazgichdan yasalgan qobiqlarni kengaytirish amalga oshiriladi. Mexanik qurilmalar yordamida kengayish sekin. 10-8 Oe gacha bo'lgan maydonlarni olish mumkin.

XULOSA

2-jadvalda magnit maydonning kattaliklari va turli usullar bilan olingan ularning mavjud bo'lish vaqtlari haqida fikr berilgan.

Albatta, kuchli magnit maydonlarni olish olimlar va muhandislar uchun maqsad emas, balki tadqiqotchilarga tabiatni tushunish uchun kuchli vosita beradi. Va bu vosita samarali qo'llaniladi. Lekin biz bu yerda ilmiy tadqiqot natijalarini tasvirlash imkoniyatidan mahrummiz. Umid qilamizki, qiziqqan o'quvchi topadi yaxshi sharhlar ushbu mavzu bo'yicha u uchun mavjud bo'lgan adabiyotlarda, ularning ro'yxati quyida keltirilgan. Keling, bunga izoh beraylik.

Elektromagnitlar, solenoidlar va supero'tkazgichlar yordamida magnit maydonlarni olish usullarining eng to'liq tavsifida. Magnit oqimini siqish usulida to'liq ko'rib chiqiladi. To'plam sizga magnit maydonni yaratish tamoyillari haqida ham, ushbu sohada ishlaydigan laboratoriyalar haqida ham ma'lumot olish imkonini beradi. Unda qattiq jismlar fizikasi va biologiyasida olingan ba'zi natijalarning umumiy ko'rinishi mavjud. Kuchli va o‘ta kuchli magnit maydonlarini hosil qilish usullari va usullari ko‘rib chiqilib, bu sohadagi taraqqiyot istiqbollari muhokama qilinadi. Nihoyat - bu P.L.ning 100 yilligiga bag'ishlangan "Nature" jurnalining maxsus soni. Kapitsa. Bu umuman qiziqarli bo'lib, unda kuchli magnit maydonlar sohasidagi so'nggi ishlanmalar va ular yordamida olingan ilmiy natijalar haqidagi maqola mavjud.

Tavsiya etilgan maqola

Magnit maydon kuchi

Umumiy ma'lumot

Magnit maydon kuchi va magnit induksiya. Ko'rinib turibdiki, nega fiziklar magnitlanish hodisalarini tavsiflashda allaqachon murakkab jismoniy tushunchalarni murakkablashtirdilar? Bir xil yo'naltirilgan, faqat proportsionallik koeffitsienti bilan farq qiladigan ikkita vektor - xo'sh, zamonaviy fizika sohasidagi bilimlar bilan ortiqcha yuk bo'lmagan oddiy odamning nuqtai nazaridan nima kerak?

Shunga qaramay, olimlarga turli xil moddalarning ajoyib xususiyatlarini ham, ularning magnit maydon bilan o'zaro ta'sir qilish qonunlarini ham kashf qilish va hatto atrofimizdagi dunyo haqidagi g'oyalarimizni o'zgartirishga imkon beradigan nuanslar aynan shu farqda yashiringan.

Aslida, bu farq boshqa uslubiy yondashuvni yashiradi. Oddiy qilib aytganda, magnit maydon kuchi tushunchasidan foydalanilganda, biz magnit maydonning muayyan holatda moddaga ta'sirini e'tiborsiz qoldiramiz; magnit induksiya kontseptsiyasini qo'llashda biz ushbu omilni hisobga olamiz.

Texnik nuqtai nazardan, o'zboshimchalik bilan murakkab konfiguratsiyaning magnit maydonining kuchini hisoblash juda oddiy va natijada magnit induksiyani o'lchash mumkin.

Bunday tuyulgan soddalik ortida vaqt va makonda ajratilgan butun bir galaktika olimlarining titanik ishi yotadi. Ularning g‘oya va konsepsiyalari fan va texnika taraqqiyotini o‘tmishda, hozirgi va kelajakda ham belgilab berdi va belgilamoqda.

Biz magnit maydon tomonidan "issiq" plazmani ushlab turishga asoslangan yangi avlod termoyadroviy reaktorlari yordamida termoyadroviy energiyani qanchalik tez o'zlashtirmasin. Kosmosga kimyoviy yoqilg'ini yoqishdan boshqa tamoyillarni qo'llash asosida raketalarda tadqiqot robotlarining yangi avlodlarini yuborganimizda. Yoki, xususan, biz Hall thrusterlar yordamida mikrosatellitlar orbitalarini tuzatish muammosini hal qilamiz. Yoki biz Quyosh energiyasidan qanchalik to‘liq foydalana olamiz, sayyoramiz bo‘ylab qanchalik tez va arzon aylana olamiz – ilm-fan kashshoflarining nomlari xotiramizda abadiy qoladi.

Yigirma birinchi asrning zamonaviy olimlari va muhandislari avlodlari o'zlarining o'tmishdoshlarining to'plangan bilimlari bilan qurollanib, laboratoriyalarda va tajriba loyihalarida sinovdan o'tgan holda magnit levitatsiya vazifasini bajaradilar; va shu paytgacha ko'rilmagan materiallar va yangi turdagi o'zaro ta'sirlardan foydalangan holda "Maksvell iblis" ni texnik amalga oshirish yordamida atrof-muhitdan energiya olish muammosi. Bunday qurilmalarning birinchi prototiplari allaqachon Kickstarter’da paydo bo‘lgan.

Shu bilan birga, insoniyatning asosiy muammosi - yuz millionlab yillar davomida to'plangan ko'mir va uglevodorodlar zahiralarining issiqlikka aylanishi hal qilinadi, bu esa yonish mahsulotlari orqali sayyoramiz iqlimini shafqatsizlarcha o'zgartiradi. Va o'ylamasdan rivojlanishidan so'ng, Yerdagi har qanday organik hayotning termal o'limini kafolatlaydigan yaqinlashib kelayotgan termoyadroviy inqilob sivilizatsiya uchun o'lim hukmiga aylanmaydi. Axir, biz sarflaydigan har qanday energiya oxir-oqibat issiqlikka aylanadi va sayyoramizni isitadi.

Kichik vaqt uchun ish; kuting va ko'ring!

Tarixiy ma'lumotnoma

Magnitlarning o'zi va magnitlanish hodisasi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lishiga qaramay, magnitlanishni ilmiy o'rganish 1269 yilda frantsuz o'rta asr olimi Per Pelerin de Marikurning ishi bilan boshlangan. De Maricourt o'z asarlarini Petrus Peregrinus (lat. Petrus Peregrinus) nomi bilan imzolagan.

Sferik magnit yaqinidagi temir ignaning harakatini o'rganar ekan, olim igna qutblar deb atagan ikkita nuqta yaqinida o'ziga xos tarzda harakat qilishini aniqladi. Yerning magnit qutblari bilan o'xshashlik keltirish jozibali, ammo o'sha paytda bunday fikrlash uchun odam osongina ustunga tushishi mumkin edi! Bundan tashqari, tadqiqotchi har qanday magnit har doim (zamonaviy tilda) shimoliy va janubiy qutbga ega ekanligini aniqladi. Va magnitni bo'ylama yoki kesmada qanday kesib o'tmasligingizdan qat'i nazar, hosil bo'lgan magnitlarning har biri qanchalik nozik bo'lishidan qat'i nazar, har doim ikkita qutbga ega bo'ladi.

Yerning o'zi magnit ekanligi haqidagi "g'alayonli" g'oya ingliz shifokori va tabiatshunosi Uilyam Gilbert tomonidan deyarli uch asr o'tgach, 1600 yilda nashr etilgan De Magneteda nashr etilgan.

1750 yilda ingliz olimi Jon Mitchell magnitlarning teskari kvadrat qonuniga muvofiq tortilishi va qaytarilishi (o'zaro ta'sir qilish) ekanligini aniqladi. 1785-yilda frantsuz olimi Sharl Avgustin de Kulon Mitchellning taxminlarini eksperimental ravishda sinab ko'rdi va shimoliy va janubiy magnit qutblarni bir-biridan ajratib bo'lmasligini aniqladi. Biroq, u ilgari kashf etgan o'zaro ta'sir qonuniga o'xshash elektr zaryadlari, Kulon shunga qaramay magnit zaryadlarning mavjudligini taklif qildi - faraziy magnit monopollar.

O'sha paytda unga ma'lum bo'lgan magnitlanish haqidagi faktlarga va o'sha davrda fanda ma'lum suyuqliklar kabi o'zaro ta'sir nazariyalarini qurishga uslubiy yondashuvga asoslanib, 1824 yilda Kulonning vatandoshi Simeon Denis Puasson magnetizmning birinchi muvaffaqiyatli modelini yaratdi. Uning nazariy modelida magnit maydon magnit zaryadlarning dipollari bilan tasvirlangan.

Ammo deyarli darhol, ketma-ket uchta kashfiyot Puasson modeliga shubha tug'dirdi. Keling, ularni quyida ko'rib chiqaylik.

Daniya fizigi Xans Kristian Oersted 1819-yilda sim ko‘rinishidagi o‘tkazgich orqali o‘tayotgan elektr tokini yoqish va o‘chirishda magnit kompasning og‘ishini payqagan va shu bilan elektr va magnitlanish o‘rtasidagi bog‘liqlikni aniqlagan.

1820 yilda frantsuz olimi André-Marie Amper bir yo'nalishda oqayotgan oqimlari bo'lgan o'tkazgichlarni o'ziga tortadi va teskari yo'nalishda qaytaradi. Xuddi shu 1820 yilda frantsuz fiziklari Jan-Baptiste Biot va Feliks Savard qonunni kashf etdilar, keyinchalik u ularning nomi bilan atalgan. Ushbu qonun, uning geometrik konfiguratsiyasidan qat'i nazar, oqim bilan har qanday o'tkazgich atrofida magnit maydon kuchini hisoblash imkonini berdi.

Olingan nazariy va eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirib, Amper elektr tokining ekvivalentligi va magnitlanishning namoyon bo'lishi haqidagi fikrni bildirdi. U o'zining magnitlanish modelini ishlab chiqdi, bunda magnit dipollarni elektr toklarini mayda yopiq halqalarda aylantirib almashtirdi. Amperning magnitlanishning namoyon bo'lish modeli Puasson modelidan ustunlikka ega edi, chunki u magnit qutblarini ajratish mumkin emasligini tushuntirdi.

Amper, shuningdek, bunday hodisalarni tavsiflash uchun "elektrodinamika" atamasini taklif qildi, bu elektr fanini dinamik elektr ob'ektlarga qo'llashni kengaytirdi va shu bilan elektrostatikani to'ldirdi. Ehtimol, magnitlanishning namoyon bo'lishining mohiyatini tushunishga eng katta ta'sir ingliz olimi Maykl Faraday tomonidan taklif qilingan kuch chiziqlari bilan tasvirlangan magnitlarning kuch maydoni orqali o'zaro ta'sirini ifodalash kontseptsiyasi edi. 1831 yilda Faraday tomonidan kashf etilgan hodisa elektromagnit induksiya keyinchalik nemis matematigi Frans Ernst Neyman tomonidan tushuntirilgan. Ikkinchisi, yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimining o'zgarishi bilan elektr tokining paydo bo'lishi shunchaki Amper qonunining natijasi ekanligini isbotladi. Neyman fanning kundalik hayotiga ko'p jihatdan intensivlikka teng bo'lgan vektor magnit potentsiali tushunchasini kiritdi. kuch chiziqlari Faraday magnit maydoni.

Taniqli ingliz fizigi Uilyam Tompson (Lord Kelvin) 1850 yilda magnitlanishning ikkita modeli o'rtasidagi bahsning yakuniy nuqtasini qo'ydi. O'rta magnitlanish tushunchasi bilan tanishtirish M, unda magnit maydon mavjud bo'lib, u nafaqat magnit maydonning kuchi o'rtasidagi munosabatni o'rnatdi H va magnit induksiya vektori B, balki bu tushunchalarning amal qilish sohalarini ham belgilab berdi.

Magnit maydonning intensivligi. Ta'rif

Magnit maydon kuchi magnit induksiya vektoridagi farqga teng vektor jismoniy miqdordir B va magnitlanish vektori M. Xalqaro birliklar tizimida (SI) magnit maydon kuchining qiymati quyidagi formula bilan aniqlanadi:

H= (1/m 0) ∙ B - M

bu erda m0 - magnit doimiy, ba'zan vakuum magnit o'tkazuvchanligi deb ataladi

CGS birliklar tizimida magnit maydon kuchi boshqa formula bilan aniqlanadi:

H = B- 4∙p∙ M

SI xalqaro birliklar tizimida magnit maydon kuchi bir metrga amperda (A/m), CGS tizimida - oerstedlarda (Oe) o'lchanadi.

Elektrotexnikada kuchlanishni o'lchash uchun tizimdan tashqari birlik ham mavjud - har bir metrga amper-burilish. Turli xil ilovalarda ishlatiladigan magnit maydon kuchini o'lchashning boshqa qiymatlari va ularni bir qiymatdan boshqasiga o'tkazish bilan siz konvertorda topishingiz mumkin. jismoniy miqdorlar.

Magnit maydonning kattaligini o'lchash uchun o'lchash asboblari, shuningdek magnit induksiyani o'lchash uchun asboblar teslametrlar yoki magnitometrlar deb ataladi.

Magnit maydonning intensivligi. Hodisalar fizikasi

Tadqiqot tokamak ( Bu rhoidal ka bilan o'lchash ma bobinlar) 1987 yildan 1997 yilgacha Monreal chekkasidagi Hydro-Québec davlat energetika kompaniyasining ilmiy-tadqiqot institutida ishlagan, loyiha byudjet sabablarga ko'ra yopilgan. Oʻrnatish Kanada fan va texnologiya muzeyida namoyish etilgan

Vakuumda (bu atamaning klassik ma'nosida) yoki magnit qutblanishga qodir bo'lgan muhit bo'lmaganda yoki muhitning magnit qutblanishini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lgan hollarda magnit maydon kuchi. H magnit induksiya vektoriga to'g'ri keladi (koeffitsientgacha). IN. CGS tizimi uchun bu koeffitsient 1 ga, SI birliklar tizimi uchun - m0 ga teng.

Magnit maydonning kuchi erkin (tashqi) oqimlarga bog'liq bo'lib, ularni o'lchash yoki hisoblash oson. Ya'ni, intensivlik magnitlangan bo'lishi mumkin bo'lgan material kiritilgan oqim o'tkazuvchi lasan tomonidan yaratilgan tashqi magnit maydon uchun mantiqiydir. Agar bizni magnit maydon ta'sirida materialning harakati qiziqtirmasa, unda faqat magnit maydon kuchi bilan ishlash kifoya. Masalan, ikki yoki undan ortiq bobinlarning magnit maydonlarining oqim bilan o'zaro ta'sirini texnik hisoblash uchun intensivlik etarli bo'ladi. Natijada keskinlik bo'ladi vektor yig'indisi oqim bilan individual bobinlar tomonidan yaratilgan maydonlar.

Ko'pgina elektromagnit qurilmalar havoda ishlaganligi sababli, uning magnit o'tkazuvchanligini bilish muhimdir. Havoning mutlaq magnit o'tkazuvchanligi taxminan vakuumning magnit o'tkazuvchanligiga teng va texnik hisoblarda 4p 10⁻⁷ H/m ga teng qabul qilinadi.

Agar biz magnitlanishga qodir bo'lgan vositaning xatti-harakati bilan qiziqsak, masalan, yadro magnit-rezonans hodisalaridan foydalanganda, bu boshqa masala. NMRda, aks holda nuklonlar deb ataladigan va yarim butun spinga (magnit moment) ega bo'lgan atomlarning yadrolari magnit maydon ta'sirida nurlanishni yutadi yoki chiqaradi. elektromagnit energiya ma'lum chastotalarda. Bunday hollarda magnit induksiyani hisobga olish kerak.

Magnit maydon kuchidan texnologiyada foydalanish

Magnit maydonni amaliy qo'llashning aksariyat hollarda, masalan, uni yaratish yoki uning kattaligini o'lchash uchun magnit maydon kuchi asosiy rol o'ynaydi. Magnit maydondan, birinchi navbatda, o'lchash texnologiyasida va turli xil eksperimental qurilmalarda foydalanishning ko'plab misollari mavjud.

Muayyan kuch va konfiguratsiyadagi magnit maydon plazma filamentlarini yoki zaryadlangan zarrachalar oqimlarini tadqiqot termoyadro reaktorlarida va elementar zarracha tezlatgichlarida ushlab turadi va shu bilan plazmani o'rab turgan devorlar bilan aloqa qilganda sovib ketishining oldini oladi. Shuningdek, u spektrometrlar va kineskoplardagi ionlar yoki elektronlar oqimini buzib tashlaydi.

Turli nuqtalarda Yer magnit maydonining kuchini o'lchash uning magnitosferasi holatini baholash uchun juda muhimdir. Hatto Yer magnit maydonining kuchini kuzatish uchun yerosti stansiyalari va ilmiy sun'iy yo'ldoshlar turkumlarining butun tarmog'i mavjud. Ularning ishi Quyoshda sodir bo'ladigan magnit bo'ronlarini bashorat qilish, ularning oqibatlarini iloji boricha kamaytirish imkonini beradi.

Dala kuchini o'lchash turli xil tadqiqotlar o'tkazish, materiallar va chiqindilarni saralash, shuningdek, terroristik qurollar yoki o'rnatilgan minalarni aniqlash orqali xavfsizligimizni ta'minlash imkonini beradi.

Magnetometrlar

Butun sinf magnitometrlar deb ataladi o'lchash asboblari, materiallarning magnitlanishini o'lchash yoki magnit maydonning kuchi va yo'nalishini aniqlash uchun mo'ljallangan.

Birinchi magnitometr 1833 yilda buyuk nemis matematigi va fizigi Karl Fridrix Gauss tomonidan ixtiro qilingan. Bu qurilma tilla ipga osilgan aylanadigan magnitlangan novda va magnit o‘qiga perpendikulyar bo‘lgan oyna yopishtirilgan optik qurilma edi. Magnitlangan va demagnetizatsiyalangan novda tebranishlari orasidagi farq o'lchandi.

Hozirgi vaqtda boshqa printsiplarga asoslangan sezgir magnitometrlar, xususan, Hall sensorlarida, Josephson tunnel birikmalarida (SQUID magnitometrlari), induksiya va NMR rezonansida qo'llaniladi. Ular turli xil ilovalarda keng qo'llaniladi: Yer magnit maydonini o'lchash, magnit anomaliyalarini geofizik tadqiqotlarda va minerallarni qidirishda; harbiy ishlarda o'z maydoni bilan Yer magnit maydonini buzadigan suv osti kemalari, cho'kib ketgan kemalar yoki kamuflyajlangan tanklar kabi ob'ektlarni aniqlash; jangovar harakatlar sohasida portlamagan yoki o'rnatilgan o'q-dorilarni qidirish. Miniatyuralashtirish va joriy iste'molni kamaytirish tufayli smartfon va planshetlar zamonaviy magnitometrlar bilan jihozlangan. Endi magnitometrlar razvedka uchuvchisiz uchish apparatlari va ayg'oqchi sun'iy yo'ldoshlar jihozlarining ajralmas qismi sifatida kiritilgan.

Qiziqarli tafsilot: magnitometrlarning sezgirligining oshishi munosabati bilan suv osti kemalari konstruktsiyasini po'lat korpus o'rniga titan korpuslarga o'tkazish omillaridan biri magnit maydonda ularning ko'rinishining tubdan pasayishi edi. Ilgari po‘lat korpusli suv osti kemalari, shuningdek, yer usti kemalari vaqti-vaqti bilan magnitsizlanishdan o‘tishi kerak edi.

Magnetometrlar quduqlar va aditlarni burg'ilashda, arxeologiyada qazishmalarni aniqlash va artefaktlarni qidirishda, biologiya va tibbiyotda qo'llaniladi.

metall detektorlari

Harbiy ishlarda magnit maydon kuchidan foydalanishga urinishlar urush maydonlarida millionlab portlamay qolgan o'q-dorilar va minalar qoldirgan Birinchi jahon urushidan beri amalga oshirildi. Eng muvaffaqiyatlisi, o'tgan asrning 40-yillari boshlarida, Polsha armiyasining leytenanti Iosif Stanislav Kosatskiyning Britaniya armiyasi tomonidan qabul qilingan va qo'shinlari tomonidan chekinayotgan nemislarni ta'qib qilish paytida minalangan maydonlarni tozalashda muhim ahamiyatga ega bo'lgan ishlanma edi. General Montgomeri El-Alameyndagi ikkinchi jang paytida. Kosatskiy jihozlari ishlab chiqarilganiga qaramay elektron quvurlar, u batareyalar bilan atigi 14 kilogramm og'irlikda edi va shu qadar samarali ediki, uning modifikatsiyalari Britaniya armiyasi tomonidan 50 yil davomida ishlatilgan.

Endilikda terrorizmning tarqalishi munosabati bilan samolyotga chiqishdan yoki futbol o‘yinlariga chiqishdan oldin metall detektorlarning induksion romlaridan o‘tish, qo‘riqchilar tomonidan yuklarimizni ko‘zdan kechirish yoki ularni shaxsan qo‘l bilan tekshirish bizni ajablantirmaydi. qurollarni aniqlash uchun metall detektorlar ushlab turdi.

Maishiy metall detektorlari ham keng tarqaldi va zamonaviy kurortlarning plyajlarida qimmatbaho narsalarni topish umidida mahalliy plyajlarni aylanib yurgan xazina izlovchilarni ko'rish odatiy holga aylandi.

Hall effekti va unga asoslangan qurilmalar

Tavsiya etilgan maqola

Magnit maydon kuchi

Umumiy ma'lumot

Texnik nuqtai nazardan, o'zboshimchalik bilan murakkab konfiguratsiyaning magnit maydonining kuchini hisoblash juda oddiy va natijada magnit induksiyani o'lchash mumkin.

Kichik vaqt uchun ish; kuting va ko'ring!

Tarixiy ma'lumotnoma

Yerning o'zi magnit ekanligi haqidagi "g'alayonli" g'oya ingliz shifokori va tabiatshunosi Uilyam Gilbert tomonidan deyarli uch asr o'tgach, 1600 yilda nashr etilgan De Magneteda nashr etilgan.

1750 yilda ingliz olimi Jon Mitchell magnitlarning teskari kvadrat qonuniga muvofiq tortilishi va qaytarilishi (o'zaro ta'sir qilish) ekanligini aniqladi. 1785-yilda frantsuz olimi Sharl Avgustin de Kulon Mitchellning taxminlarini eksperimental ravishda sinab ko'rdi va shimoliy va janubiy magnit qutblarni bir-biridan ajratib bo'lmasligini aniqladi. Shunga qaramay, u ilgari kashf etgan elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri qonuniga o'xshab, Kulon magnit zaryadlarning mavjudligini taxmin qildi - gipotetik. magnit monopollar.

Ammo deyarli darhol, ketma-ket uchta kashfiyot Puasson modeliga shubha tug'dirdi. Keling, ularni quyida ko'rib chiqaylik.

Amper, shuningdek, bunday hodisalarni tavsiflash uchun "elektrodinamika" atamasini taklif qildi, bu elektr fanini dinamik elektr ob'ektlarga qo'llashni kengaytirdi va shu bilan elektrostatikani to'ldirdi. Ehtimol, magnitlanishning namoyon bo'lishining mohiyatini tushunishga eng katta ta'sir ingliz olimi Maykl Faraday tomonidan taklif qilingan kuch chiziqlari bilan tasvirlangan magnitlarning kuch maydoni orqali o'zaro ta'sirini ifodalash kontseptsiyasi edi. 1831 yilda Faraday tomonidan kashf etilgan elektromagnit induksiya hodisasini keyinchalik nemis matematigi Frans Ernst Neyman tushuntirdi. Ikkinchisi, yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimining o'zgarishi bilan elektr tokining paydo bo'lishi shunchaki Amper qonunining natijasi ekanligini isbotladi. Neyman fanga vektor magnit potentsiali tushunchasini kiritdi, bu ko'p jihatdan Faraday magnit maydonining kuch chiziqlari kuchiga teng.

Magnit maydonning intensivligi. Ta'rif

H= (1/m 0) ∙ B - M

bu erda m0 - magnit doimiy, ba'zan vakuum magnit o'tkazuvchanligi deb ataladi

CGS birliklar tizimida magnit maydon kuchi boshqa formula bilan aniqlanadi:

H = B- 4∙p∙ M

SI xalqaro birliklar tizimida magnit maydon kuchi bir metrga amperda (A/m), CGS tizimida - oerstedlarda (Oe) o'lchanadi.

Elektrotexnikada kuchlanishni o'lchash uchun tizimdan tashqari birlik ham mavjud - har bir metrga amper-burilish. Turli xil ilovalarda qo'llaniladigan magnit maydon kuchini o'lchashning boshqa miqdorlari va ularni bir kattalikdan ikkinchisiga o'tkazish, fizik kattaliklarni o'zgartirgichda topish mumkin.

Magnit maydonning kattaligini o'lchash uchun o'lchash asboblari, shuningdek magnit induksiyani o'lchash uchun asboblar teslametrlar yoki magnitometrlar deb ataladi.

Magnit maydonning intensivligi. Hodisalar fizikasi

Magnit maydonning kuchi erkin (tashqi) oqimlarga bog'liq bo'lib, ularni o'lchash yoki hisoblash oson. Ya'ni, intensivlik magnitlangan bo'lishi mumkin bo'lgan material kiritilgan oqim o'tkazuvchi lasan tomonidan yaratilgan tashqi magnit maydon uchun mantiqiydir. Agar bizni magnit maydon ta'sirida materialning harakati qiziqtirmasa, unda faqat magnit maydon kuchi bilan ishlash kifoya. Masalan, ikki yoki undan ortiq bobinlarning magnit maydonlarining oqim bilan o'zaro ta'sirini texnik hisoblash uchun intensivlik etarli bo'ladi. Olingan quvvat alohida oqim o'tkazuvchi sariqlar tomonidan yaratilgan maydonlarning vektor yig'indisi bo'ladi.

Agar biz magnitlanishga qodir bo'lgan vositaning xatti-harakati bilan qiziqsak, masalan, yadro magnit-rezonans hodisalaridan foydalanganda, bu boshqa masala. NMRda, aks holda nuklonlar deb ataladigan va yarim butun spinga (magnit moment) ega bo'lgan atomlarning yadrolari magnit maydon ta'sirida ma'lum chastotalarda elektromagnit energiyani yutadi yoki chiqaradi. Bunday hollarda magnit induksiyani hisobga olish kerak.

Magnit maydon kuchidan texnologiyada foydalanish

Magnetometrlar

Materiallarning magnitlanishini o'lchash yoki magnit maydonning kuchi va yo'nalishini aniqlash uchun mo'ljallangan o'lchov asboblarining butun sinfi magnitometrlar deb ataladi.

Magnetometrlar quduqlar va aditlarni burg'ilashda, arxeologiyada qazishmalarni aniqlash va artefaktlarni qidirishda, biologiya va tibbiyotda qo'llaniladi.

metall detektorlari

Harbiy ishlarda magnit maydon kuchidan foydalanishga urinishlar urush maydonlarida millionlab portlamay qolgan o'q-dorilar va minalar qoldirgan Birinchi jahon urushidan beri amalga oshirildi. Eng muvaffaqiyatlisi, o'tgan asrning 40-yillari boshlarida, Polsha armiyasining leytenanti Iosif Stanislav Kosatskiyning Britaniya armiyasi tomonidan qabul qilingan va qo'shinlari tomonidan chekinayotgan nemislarni ta'qib qilish paytida minalangan maydonlarni tozalashda muhim ahamiyatga ega bo'lgan ishlanma edi. General Montgomeri El-Alameyndagi ikkinchi jang paytida. Kosatskiy uskunasi vakuumli quvurlarda ishlab chiqarilganiga qaramay, batareyalar bilan atigi 14 kilogramm og'irlikda edi va shu qadar samarali ediki, uning modifikatsiyalari Britaniya armiyasi tomonidan 50 yil davomida ishlatilgan.

Hall effekti va unga asoslangan qurilmalar

Magnit maydon

Rasm magnit maydon chiziqlari novda shaklida doimiy magnit tomonidan yaratilgan. temir parchalari qog'oz varag'ida.

Shuningdek qarang: Elektromagnit maydon

Shuningdek qarang: Magnitizm

Magnit maydon- kuch maydon harakatda harakat qilish elektr zaryadlari bilan jismlarda magnit moment, ularning holatidan qat'i nazar harakatlar ; magnit komponent elektromagnit maydon .

Magnit maydon yaratilishi mumkin zaryadlangan zarrachalar oqimi va/yoki magnit momentlar elektronlar V atomlar(va boshqalarning magnit momentlari zarralar, garchi kamroq darajada bo'lsa ham) doimiy magnitlar).

Bundan tashqari, u vaqt o'zgaruvchan mavjudligida paydo bo'ladi elektr maydoni.

Magnit maydonning asosiy kuch xarakteristikasi magnit induksiya vektori (magnit maydon induksiya vektori) . Matematik nuqtai nazardan - vektor maydoni, magnit maydonning fizik tushunchasini aniqlash va konkretlashtirish. Ko'pincha magnit induksiya vektori qisqalik uchun oddiygina magnit maydon deb ataladi (garchi bu atamaning eng qat'iy ishlatilishi bo'lmasa ham).

Magnit maydonning yana bir asosiy xarakteristikasi (muqobil magnit induksiya va u bilan chambarchas bog'liq, fizik qiymatida unga deyarli teng) vektor potensiali .

Magnit maydonni materiyaning maxsus turi deb atash mumkin , bu orqali harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar yoki jismlar o'rtasida o'zaro ta'sir amalga oshiriladi magnit moment.

Magnit maydonlar kerak (kontekstda ) elektr maydonlarining mavjudligi oqibatidir.

Birgalikda, magnit va elektr maydonlar hosil qiladi elektromagnit maydon, ularning namoyon bo'lishi, xususan, yorug'lik va boshqalar elektromagnit to'lqinlar.

Elektr toki(I), o'tkazgichdan o'tib, o'tkazgich atrofida magnit maydon (B) hosil qiladi.

Kvant maydon nazariyasi nuqtai nazaridan magnit o'zaro ta'sir - alohida holat sifatida elektromagnit o'zaro ta'sir asosiy massasiz tomonidan olib borilgan bozon - foton(elektromagnit maydonning kvant qo'zg'alishi sifatida ifodalanishi mumkin bo'lgan zarracha), ko'pincha (masalan, statik maydonlarning barcha holatlarida) - virtual.

1 Magnit maydon manbalari

2 Hisoblash

3 Magnit maydonning namoyon bo'lishi

3.1 Ikki magnitning o'zaro ta'siri
3.2 Elektromagnit induksiya hodisasi

4 Matematik tasvirlash

4.1 O'lchov birliklari

5 Magnit maydon energiyasi

6 Moddalarning magnit xossalari

7 Toki Fuko

8 Magnit maydon haqidagi g'oyalarning rivojlanish tarixi

9 Shuningdek qarang

Magnit maydon manbalari

Magnit maydon yaratiladi (hosil bo'ladi) zaryadlangan zarrachalar oqimi, yoki vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni, yoki o'z magnit momentlar zarralar (ikkinchisi, rasmning bir xilligi uchun, elektr toklariga rasmiy ravishda qisqartirilishi mumkin).

hisoblash

Oddiy hollarda, oqim o'tkazuvchi o'tkazgichning magnit maydonini (jumladan, oqim yoki bo'shliqda o'zboshimchalik bilan taqsimlangan holda) topish mumkin. Bio-Savart-Laplas qonuni yoki aylanish teoremalari(u Amper qonuni). Asosan, bu usul ish bilan cheklangan (taxminan) magnitostatiklar- ya'ni magnit va elektr maydonlarining doimiy (agar biz qat'iy qo'llanilishi haqida gapiradigan bo'lsak) yoki to'g'rirog'i sekin o'zgaruvchan (agar taxminiy qo'llanilishi haqida gapiradigan bo'lsak) holati.

Murakkab vaziyatlarda odam yechim izlaydi Maksvell tenglamalari.

Magnit maydonning namoyon bo'lishi

Magnit maydon zarralar va jismlarning magnit momentlariga, harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachalarga (yoki oqim o'tkazuvchi o'tkazgichlarga) ta'sirida namoyon bo'ladi. Magnit maydonda harakatlanuvchi elektr zaryadlangan zarrachaga ta'sir qiluvchi kuch deyiladi Lorents kuchi, bu har doim vektorlarga perpendikulyar yo'naltirilgan v Va B . Bu proportsionaldir zaryad zarralar q, tezlik komponenti v, magnit maydon vektorining yo'nalishiga perpendikulyar B, va magnit maydon induksiyasining kattaligi B. IN Xalqaro birliklar tizimi(SI) Lorents kuchi quyidagicha ifodalanadi:

birliklarda GHS:

bu erda kvadrat qavslar ko'rsatilgan vektor mahsuloti.

Shuningdek (o'tkazgich bo'ylab harakatlanadigan zaryadlangan zarrachalarga Lorents kuchining ta'siri tufayli) magnit maydon dirijyor Bilan joriy. Tok o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch deyiladi Amper kuchi bilan. Bu kuch o'tkazgich ichida harakatlanadigan alohida zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchlarning yig'indisidir.

Ikki magnitning o'zaro ta'siri

Kundalik hayotda magnit maydonning eng keng tarqalgan ko'rinishlaridan biri bu ikkisining o'zaro ta'siridir magnitlar: Qutblar qaytarganidek, qarama-qarshi qutblar ham tortadi. Magnitlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni ikkita o'rtasidagi o'zaro ta'sir sifatida tasvirlash jozibali ko'rinadi monopollar, va rasmiy nuqtai nazardan, bu fikr juda amalga oshirilishi mumkin va ko'pincha juda qulay va shuning uchun amaliy jihatdan foydalidir (hisob-kitoblarda); ammo, batafsil tahlil shuni ko'rsatadiki, aslida bu hodisaning to'liq to'g'ri tavsifi emas (bunday model doirasida tushuntirib bo'lmaydigan eng aniq savol - bu nima uchun monopollarni hech qachon ajratib bo'lmaydi, ya'ni nima uchun? eksperiment shuni ko'rsatadiki, hech qanday izolyatsiya qilingan tananing magnit zaryadi yo'q, bundan tashqari, modelning zaif tomoni shundaki, u makroskopik oqim tomonidan yaratilgan magnit maydonga taalluqli emas, ya'ni agar sof deb hisoblanmasa. rasmiy texnika, u faqat asosiy ma'noda nazariyani murakkablashtirishga olib keladi).

Shunday deyish to'g'riroq bo'lardi magnit dipol, bir hil bo'lmagan maydonga joylashtirilgan, dipolning magnit momenti magnit maydon bilan birgalikda yo'naltirilishi uchun uni aylantirishga moyil bo'lgan kuch ta'sir qiladi. Ammo hech qanday magnit yagona magnit maydondan (umumiy) kuchni boshdan kechirmaydi. Ta'sir qiluvchi kuch magnit dipol magnit moment bilan m formula bilan ifodalanadi :

Bir hil bo'lmagan magnit maydonidan magnitga ta'sir qiluvchi kuch (bitta nuqta dipol emas) magnitni tashkil etuvchi elementar dipollarga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarni (bu formula bilan aniqlangan) yig'ish orqali aniqlanishi mumkin.

Biroq, magnitlarning Amper kuchiga o'zaro ta'sirini kamaytiradigan yondashuv mumkin va magnit dipolga ta'sir qiluvchi kuch uchun yuqoridagi formulaning o'zi ham Amper kuchiga asoslangan holda olinishi mumkin.

Elektromagnit induksiya hodisasi

Asosiy maqola: Elektromagnit induksiya

Agar oqim yopiq halqa orqali magnit induksiya vektorining vaqt o'tishi bilan o'zgaradi, bu halqada mavjud EMF elektromagnit induksiya, magnit maydonning vaqt o'tishi bilan o'zgarishi natijasida paydo bo'ladigan vorteks elektr maydoni tomonidan hosil bo'lgan (sobit kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bo'lsa) (vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan magnit maydonda va harakat tufayli oqimning o'zgarishida) Supero'tkazuvchilar pallasida bunday EMF Lorentz kuchining ta'sirida paydo bo'ladi).

Matematik tasvir

Makroskopik tavsifdagi magnit maydon ikki xil bilan ifodalanadi vektor maydonlari, sifatida belgilanadi H Va B.

H chaqirdi magnit maydon kuchi; B chaqirdi magnit induksiya. Muddati magnit maydon bu ikkala vektor maydonlari uchun ham amal qiladi (garchi tarixan birinchi navbatda H).

Magnit induktsiya B asosiy hisoblanadi magnit maydonning xarakteristikasi, chunki birinchidan, u zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchni, ikkinchidan, vektorlarni aniqlaydi. B Va E aslida bittaning tarkibiy qismlari tensor elektromagnit maydon . Xuddi shunday, miqdorlar bitta tensorga birlashtiriladi H Va elektr induksiyasi D. O'z navbatida, elektromagnit maydonning elektr va magnitga bo'linishi butunlay shartli va mos yozuvlar tizimini tanlashga bog'liq, shuning uchun vektor B Va E birgalikda ko'rib chiqish kerak.

Biroq, vakuumda (magnit yo'qligida) va shuning uchun asosiy mikroskopik darajada, H Va B mos keladi (tizimda SI shartli doimiy omilgacha va in GHS- to'liq), bu printsipial jihatdan mualliflarga, ayniqsa SI dan foydalanmaydiganlarga magnit maydonning fundamental tavsifini tanlash imkonini beradi. H yoki B o'zboshimchalik bilan, ular tez-tez foydalanadilar (bundan tashqari, bunda an'anaga rioya qilgan holda). SI tizimini muntazam ravishda ishlatadigan mualliflar bu borada vektorga ustunlik berishadi B, agar u orqali Lorents kuchi bevosita ifodalangan bo'lsa.

Birliklar

Qiymat B birliklarda SI da o'lchanadi teslach(ruscha belgilanishi: Tl; xalqaro: T), tizimda GHS- V gauss(ruscha belgilanishi: Gs; xalqaro: G). Ular orasidagi munosabat nisbatlar bilan ifodalanadi: 1 Gs = 1·10 -4 T va 1 Tl = 1·10 4 Gs.

vektor maydoni H da o'lchanadi amper yoqilgan metr(A/m) tizimda SI va ichida oersteds(ruscha belgilanishi: E; xalqaro: Oe) ichida GHS. Ularning orasidagi bog'lanish munosabat bilan ifodalanadi: 1 oersted = 1000/(4p) A/m ≈ 79,5774715 A/m.

Magnit maydon energiyasi

Magnit maydonning energiya zichligining ortishi:

H - magnit maydon kuchi,

B - magnit induksiya

Chiziqli tenzor yaqinlashuvida magnit o'tkazuvchanligi Mavjud tensor(biz uni belgilaymiz ) va vektorni unga ko'paytirish tenzor (matritsa) ko'paytirishdir:

yoki komponentlarda .

Ushbu taxminiy energiya zichligi quyidagilarga teng:

Tensor komponentlari magnit o'tkazuvchanligi,

Matritsa bilan ifodalangan tensor, teskari magnit o'tkazuvchanlik tensorining matritsasi,

-magnit doimiy

Asosiy o'qlarga to'g'ri keladigan koordinata o'qlarini tanlashda Magnit o'tkazuvchanlik tensorining tarkibiy qismlaridagi formulalar soddalashtirilgan:

Magnit o'tkazuvchanlik tensorining o'z o'qlarida diagonal komponentlari (bu maxsus koordinatalardagi boshqa komponentlar - va faqat ularda! - nolga teng).

Izotrop chiziqli magnitda:

Qarindosh magnit o'tkazuvchanligi

Vakuumda va:

Induktordagi magnit maydon energiyasini quyidagi formula bilan topish mumkin:

F - magnit oqimi,

L- induktivlik lasan yoki oqim bilan lasan.

Moddalarning magnit xossalari

Fundamental nuqtai nazardan, yuqorida aytib o'tilganidek, magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydoni, zaryadlangan zarrachalar oqimi yoki elektr toki ko'rinishidagi elektr toki orqali yaratilishi mumkin (va shuning uchun - ushbu bandda - va zaiflashtirilgan yoki kuchaytirilgan). zarrachalarning magnit momentlari.

Turli moddalarning o'ziga xos mikroskopik tuzilmalari va xususiyatlari (shuningdek, ularning aralashmalari, qotishmalari, agregatsiya holatlari, kristall modifikatsiyalari va boshqalar) makroskopik darajada ular tashqi magnit maydon ta'sirida butunlay boshqacha harakat qilishiga olib keladi ( xususan, uni turli darajada zaiflashtirish yoki kuchaytirish).

Shu munosabat bilan moddalar (va umuman ommaviy axborot vositalari) magnit xususiyatlariga ko'ra quyidagi asosiy guruhlarga bo'linadi:

Antiferromagnitlar- u o'rnatilgan moddalar antiferromagnit buyurtma magnit momentlar atomlar yoki ionlari: moddalarning magnit momentlari qarama-qarshi yo'naltirilgan va kuchga teng.

Diamagnetlar- tashqi magnit maydon yo'nalishiga qarshi magnitlangan moddalar.

Paramagnetlar- tashqi magnit maydon yo'nalishi bo'yicha tashqi magnit maydonda magnitlangan moddalar.

ferromagnitlar- ma'lum bir kritik haroratdan (Kyuri nuqtalari) ostida magnit momentlarning uzoq masofali ferromagnit tartibi o'rnatilgan moddalar

Ferrimagnetlar- moddaning magnit momentlari qarama-qarshi yo'naltirilgan va quvvati teng bo'lmagan materiallar.

Yuqoridagi moddalar guruhlariga, asosan, oddiy qattiq yoki (ba'zilariga) suyuq moddalar, shuningdek, gazlar kiradi. Magnit maydon bilan sezilarli darajada farq qiladigan o'zaro ta'sir supero'tkazgichlar Va plazma.

Toki Fuko

Asosiy maqola: Toki Fuko

Foucault oqimlari (eddy oqimlari) - yopiq elektr toklari massivda dirijyor kirib borishning o'zgarishidan kelib chiqadi magnit oqimi. Ular induksiyalangan oqimlar, o'tkazuvchi jismda yoki u joylashgan magnit maydon vaqtining o'zgarishi tufayli yoki tananing magnit maydondagi harakati natijasida hosil bo'lgan, bu tanadagi magnit oqimning o'zgarishiga olib keladigan yoki uning har qanday qismi. Ga binoan Lenz qoidasi, Fuko oqimlarining magnit maydoni bu oqimlarni keltirib chiqaradigan magnit oqimning o'zgarishiga qarshi turish uchun yo'naltirilgan. .

Magnit maydon haqidagi g'oyalarning rivojlanish tarixi

Magnit maydonning birinchi chizmalaridan biri ( Rene Dekart, 1644)

Magnitlar va magnitlanish ancha ilgari ma'lum bo'lsa-da, magnit maydonni o'rganish 1269 yilda, frantsuz olimi Piter Peregrin(Merikurlik ritsar Per) po'lat ignalar yordamida sferik magnitning yuzasida magnit maydonni belgilab qo'ydi va hosil bo'lgan magnit maydon chiziqlari ikkita nuqtada kesishganligini aniqladi va u " qutblar» Yerning qutblariga o'xshash. Oradan deyarli uch asr o‘tib, Uilyam Gilbert Kolchester Piter Peregrinusning ishidan foydalangan va birinchi marta Yerning o'zi magnit ekanligini aniq ta'kidlagan. 1600 yilda nashr etilgan, Gilbertning ishi « De Magnete » , fan sifatida magnetizmga asos solgan.

1750 yilda Jon Mishel magnit qutblar teskari kvadrat qonuniga binoan tortadi va qaytaradi. Charlz Avgustin de Kulon 1785 yilda bu bayonotni eksperimental ravishda sinab ko'rdi va Shimoliy va Janubiy qutblarni ajratish mumkin emasligini aniq aytdi. Qutblar orasida mavjud bo'lgan bu kuchga asoslanib, Simeon Denis Puasson, (1781-1840) magnit maydonning birinchi muvaffaqiyatli modelini yaratdi, u 1824 yilda taqdim etdi. Ushbu modelda magnit H-maydon magnit qutblar tomonidan ishlab chiqariladi va magnitlanish bir necha juft magnit qutblar (dipollar) (shimol/janub) tufayli yuzaga keladi.

Ketma-ket uchta kashfiyot bu "magnitizm asosiga" qarshi chiqdi. Birinchidan, 1819 yilda Xans Kristian Oersted elektr toki o'z atrofida magnit maydon hosil qilishini aniqladi. Keyin, 1820 yilda Andre-Mari Amper bir yo'nalishda tok o'tkazuvchi parallel simlar bir-birini tortishini ko'rsatdi. Nihoyat, Jan-Batist Biot Va Feliks Savard 1820 yilda ular qonunni kashf etdilar Bio-Savart-Laplas qonuni, bu har qanday jonli sim atrofidagi magnit maydonni to'g'ri bashorat qilgan.

Ushbu tajribalarni kengaytirib, Amper 1825 yilda o'zining muvaffaqiyatli magnitlanish modelini nashr etdi. Unda u magnitlardagi elektr tokining ekvivalentligini ko'rsatdi va Puasson modelidagi magnit zaryadlarning dipollari o'rniga magnitlanish doimiy ravishda oqadigan oqim halqalari bilan bog'liq degan g'oyani ilgari surdi. Bu fikr magnit zaryadni nima uchun ajratib bo'lmasligini tushuntirdi. Bundan tashqari, Amper olib keldi nomi bilan atalgan qonun, xuddi Bio-Savart-Laplas qonuni kabi, to'g'ridan-to'g'ri oqim tomonidan yaratilgan magnit maydonni to'g'ri tasvirlab bergan va shu bilan birga kiritilgan. magnit maydon aylanish teoremasi. Shuningdek, ushbu ishda Amper "" atamasini kiritdi. elektrodinamika elektr va magnitlanish o'rtasidagi munosabatni tasvirlash.

1831 yilda Maykl Faraday elektromagnit induktsiyani o'zgaruvchan magnit maydon elektr tokini hosil qilishini aniqlaganida kashf etdi. U ushbu hodisaning ta'rifini yaratdi, bu esa ma'lum Faradayning elektromagnit induksiya qonuni. Keyinchalik Frants Ernst Neumann magnit maydonda harakatlanuvchi o‘tkazgich uchun induksiya Amper qonunining natijasi ekanligini isbotladi. Shu bilan birga, u tanishtirdi elektromagnit maydonning vektor potensiali, keyinchalik Faraday tomonidan taklif qilingan asosiy mexanizmga teng ekanligi ko'rsatilgan.

1850 yilda Lord Kelvin, keyin Uilyam Tomson nomi bilan tanilgan, ikkita magnit maydon o'rtasidagi farq maydonlar sifatida belgilangan H Va B. Birinchisi Puasson modeliga, ikkinchisi esa Amper induksiya modeliga tegishli edi. Bundan tashqari, u xulosa chiqardi H Va B bir-biriga bog'langan.

1861-1865 yillar oralig'ida Jeyms Klerk Maksvell ishlab chiqilgan va nashr etilgan Maksvell tenglamalari Elektr va magnitlanishni tushuntirgan va birlashtirgan klassik fizika. Ushbu tenglamalarning birinchi to'plami 1861 yilda maqolada nashr etilgan « Jismoniy kuch chiziqlari haqida » . Ushbu tenglamalar to'liq bo'lmasa ham, to'g'ri deb topildi. Maksvell o'zining tenglamalarini 1865 yildagi keyingi ishida yakunladi « Elektromagnit maydonning dinamik nazariyasi » va yorug'likning elektromagnit to'lqin ekanligini aniqladi. Geynrix Gerts 1887 yilda bu haqiqatni eksperimental ravishda tasdiqladi.

Amper qonunida nazarda tutilgan harakatlanuvchi elektr zaryadining magnit maydonining kuchi aniq ko'rsatilmagan bo'lsa-da, 1892 y. Hendrik Lorenz Maksvell tenglamalaridan olingan. Shu bilan birga elektrodinamikaning klassik nazariyasi asosan yakunlandi.

Yigirmanchi asr nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasining paydo bo'lishi tufayli elektrodinamikaga qarashlarni kengaytirdi. Albert Eynshteyn 1905 yilgi maqolasida uning nisbiylik nazariyasi asoslab berilgan, elektr va magnit maydonlari bir xil hodisaning bir qismi ekanligini, turli xil ma'lumot doiralarida ko'rib chiqilishini ko'rsatdi. (Sm. Harakatlanuvchi magnit va o'tkazgich muammosi - fikrlash tajribasi, bu Eynshteynning rivojlanishiga yordam berdi maxsus nisbiylik). Nihoyat, kvant mexanikasi hosil qilish uchun elektrodinamika bilan birlashtirildi kvant elektrodinamiği(QED).

Yer magnit maydonining elementlari

Har qanday magnit maydon kabi Yer magnit maydonining o'ziga xos xususiyati uning kuchlanish F yoki uning tarkibiy qismlari. Vektorni parchalash uchun F komponentlar odatda to'rtburchaklar koordinatalar tizimi sifatida olinadi, bunda x o'qi geografik meridian yo'nalishi bo'yicha, y - parallel yo'nalishda, x o'qining yo'nalishi esa ijobiy deb hisoblanadi. shimolda, y o'qi esa sharqda. Bu holda z o'qi yuqoridan pastgacha Yerning markaziga yo'naltiriladi.

Koordinatalarning kelib chiqishini Yer magnit maydoni kuchini kuzatish amalga oshirilayotgan nuqtaga joylashtiramiz. Bu vektorning x o'qiga proyeksiyasi deyiladi shimoliy komponent, y o'qiga proyeksiya - sharqiy komponent va z o'qi bo'yicha proyeksiya - vertikal komponent, va ular bilan belgilanadi Hx, Hy, Hz mos ravishda. proyeksiya F gorizontal tekislikda deyiladi gorizontal komponent H. Vektor yotadigan vertikal tekislik F, deyiladi magnit meridian tekisligi, va geografik va magnit meridianlar orasidagi burchak - magnit og'ish, bu bilan belgilanadi D. Nihoyat, gorizontal tekislik va vektor yo'nalishi orasidagi burchak F deyiladi magnit moyillik I.

Rasmda ko'rsatilganidek, koordinata o'qlarini bunday tartibga solish bilan ko'rish oson. ijobiy og'ish sharqiy bo'ladi, ya'ni vektor qachon H shimoldan sharqqa og'ishgan va salbiy- g'arbiy.

Kayfiyat I ijobiy vektor qachon F shimoliy yarim sharda sodir bo'lgan er yuzasidan pastga ishora qiladi va salbiy, Qachon F yuqoriga yo'naltirilgan, ya'ni janubiy yarimsharda. F yoki H- mos ravishda Yer magnit maydonining to'liq vektori va qadimgi maydon kattaligining xalqaro belgilari. Ba'zan Yer magnit maydonining kuchi bilan belgilanadi T, lekin to'liq vektorning moduli ham belgilanadi.

og'ish D, moyillik I, gorizontal komponent H, vertikal komponent Hz, shimoliy hx va sharqiy Hay komponentlar deyiladi yer magnitlanishining elementlari , bu vektor oxirining koordinatalari sifatida qaralishi mumkin F turli koordinata tizimlarida. Masalan, Hx, Hy, Hz- vektor oxirining koordinatalaridan boshqa narsa emas F V to'rtburchaklar koordinatalar tizimi; Hz, H Va D- ichida koordinatalar silindrsimon tizim Va F, D Va I- ichida koordinatalar sferik tizim koordinatalar. Ushbu uchta tizimning har birida koordinatalar bir-biridan mustaqildir.

Miqdorlar Hx, Hy, Hz Va H ba'zi hollarda chaqiriladi quvvat komponentlari yerning magnit maydoni va D Va I - burchak.

Kuzatishlar shuni ko'rsatadiki, yer magnitlanishining hech bir elementi vaqt o'tishi bilan o'zgarmas bo'lib qolmaydi, balki soatdan soatga va yildan yilga o'z qiymatini doimiy ravishda o'zgartiradi. Bunday o'zgarishlar deyiladi yer magnitlanishi elementlarining o'zgarishi . Agar kimdir bu o'zgarishlarni qisqa vaqt davomida (kun tartibida) kuzatsa, ularning davriy xarakterga ega ekanligini, lekin ularning davrlari, amplitudalari va fazalari juda xilma-xil ekanligini ko'rish mumkin. Agar kuzatishlar elementlarning o'rtacha yillik qiymatini yillik aniqlash bilan uzoq vaqt (bir necha yil) davomida olib borilgan bo'lsa, unda o'rtacha yillik qiymatlar ham o'zgarishini aniqlash oson, ammo o'zgarish tabiati allaqachon monoton va ularning davriyligi juda uzoq davom etgan kuzatishlar bilan aniqlanadi (ko'p o'nlab va yuzlab yillar tartibida).

Er magnitlanishi elementlarining sekin o'zgarishi deyiladi dunyoviy o'zgarishlar , ularning qiymati odatda yiliga o'nlab o'lchovdir. Yosh o'zgarishlari elementlar globus ichida joylashgan manbalar bilan bog'liq bo'lib, ular Yerning magnit maydoni bilan bir xil sabablarga ko'ra yuzaga keladi.

Yil davomida elementning o'rtacha yillik qiymatlarining o'zgarishi deyiladi asr kursi .

Tez o'zgaruvchan o'zgarishlar davriy tabiat, amplituda juda farq qiladi, ularning manbalari bor elektr toklari atmosferaning yuqori qatlamlarida.

Shaklda Yer magnit maydonining tez o'zgarishi haqidagi ma'lumotlar yerdagi magnitlanish elementlarining soatlik va daqiqalik qiymatlari veb-saytida taqdim etilgan Quyosh-yer fizikasi bo'yicha Jahon ma'lumotlar markazi.

Gauss-Kruger proyeksiyasi

Vikipediyadan, bepul ensiklopediya

(" dan yo'naltirilgan Gauss-Kruger koordinata tizimi»)

Gauss-Kruger proyeksiyasi- ko'ndalang silindrsimon teng burchakli xarita proyeksiyasi nemis olimlari tomonidan ishlab chiqilgan Karl Gauss Va Lui Kruger. Ushbu proektsiyadan foydalanish er yuzasining juda muhim joylarini deyarli hech qanday buzilishsiz tasvirlashga va bu juda muhim bo'lgan tekislik tizimini qurishga imkon beradi. to'rtburchaklar koordinatalari. Ushbu tizim muhandislik va topografik-geodeziya ishlari uchun eng oddiy va eng qulay hisoblanadi. .

Mass-spektrometriyaga qo'llaniladigan magnit maydon o'lchovlari.
Fluksmetr yordamida magnit maydonni o'lchash odatda dastlabki tajribalarda amalga oshiriladi. Ushbu tajribalarda solenoiddan o'tadigan tokning kuchi va magnit maydon induksiyasi o'rtasida bog'liqlik o'rnatiladi.
Oqimdan kelib chiqadigan magnit maydonni o'lchash oqimning kattaligini aniqlashning eng yaxshi usullaridan birini ta'minlaydi.
Shaklda ko'rsatilgan nuqtalarda magnit maydonning o'lchovlari. 1.4, bir-birining ustiga chiqish darajasidan 900 mm balandlikda, elektroliz xonasida magnit maydonning o'rtacha darajasi 30 - 50 A / sm va 130 A / sm dan 5 - 10 sm dan oshmasligi ko'rsatilgan. undan, 20 - 60 A / sm ni tashkil qiladi Hujayra tanasining burchaklari yoki chiqadigan elementlari (qism bo'g'inlari, gardishlar) yaqinida maydon kuchi 150 A / sm yoki undan ko'p ko'tariladi.
Magnit maydonni o'lchash uchun to'g'ridan-to'g'ri solenoidga o'ralgan milliwebermetr va o'lchash bobini ishlatiladi. Bobin parametrlari o'rnatishda ko'rsatilgan.
Magnit maydonni o'lchash uchun w burilishlarni o'z ichiga olgan tekis bobin r ishlatiladi; burilishlar bilan chegaralangan maydon (burilishlar tekisligida) S ga teng. Bobinni o'lchanadigan maydon mintaqasiga (masalan, elektr mashinasining qutb qismlariga) joylashtirgandan so'ng, u tomonidan aylantiriladi. 180 va kulommetr o'qiladi.
Magnit maydonni o'lchash uchun ferroprob, proton, kvant va magnitostatik magnitometrlar qo'llaniladi.
Magnit maydonni o'lchash uchun w burilishlarni o'z ichiga olgan tekis lasan (barcha burilishlar bir tekislikda joylashgan) ishlatilgan; burilishlar bilan chegaralangan maydon (burilishlar tekisligida) S ga teng. Bobin o'lchanadigan maydon mintaqasiga (masalan, elektr mashinasining qutb qismlarida) joylashtirildi, tezda 180 ga aylantirildi. va kulommetr ko'rsatkichi o'qildi.
Magnit maydonni o'lchash uchun w burilishlarni o'z ichiga olgan tekis lasan (barcha burilishlar bir tekislikda joylashgan) ishlatilgan; burilishlar tekisligidagi burilishlar bilan chegaralangan maydon) S ga teng. Bobin o'lchanadigan maydon maydoniga joylashtirilgan (masalan, elektr mashinasining qutb qismlarida), tezda 180 ga aylantirildi. va kulommetr o'qildi.
Texnik ma'lumotlar.| Hall teslametrining strukturaviy diagrammasi. Yerning magnit maydonini o'lchash uchun magnitometrlar deb ataladigan mexanik transduserli qurilmalar qo'llaniladi. Keng tarqalgan magnit kompas, teodolit, kompas. Mutlaq magnit teodolitlar kichik qiymatlarni o'lchash uchun ishlatiladi magnit induksiyalari. Bunday holda, o'lchov xatosi foizning yuzdan bir qismiga kamayishi mumkin. Nisbiy o'lchash usullariga asoslangan asboblar ancha keng qo'llaniladi: kvarts va torsion magnitometrlari, turli xil magnit tarozilar.
Magnit maydonning SI birligi kvadrat metrga weber deb ataladi.
Yadro rezonansiga asoslangan magnit maydonni o'lchash usuli haqli ravishda mavjud bo'lganlarning mutlaq va eng to'g'risi hisoblanadi, ammo bu erda uning murakkabligi tufayli ko'rib chiqilmaydi. Taqdimot magnit maydonni o'lchashning ikkita usulini ko'rib chiqish bilan cheklangan: a) ferroproblar va b) Hall sensorlari. Agar fluxgate magnit maydon datchiklari asosan magnit maydonlarni bir oersteddan kichikroq o'lchash uchun mo'ljallangan bo'lsa, u holda Hall sensorlari bir necha ming oerstedgacha bo'lgan maydonlarni o'lchaydi.
Flymeter bilan magnit maydonni o'lchashda odatda uchta operatsiya usulidan biri qo'llaniladi.
4 Gts chastotali magnit maydonni o'lchash kanali protsessor tomonidan boshqariladigan qadam kuchaytirgichni va avtomatik ravishda o'zgartiriladigan selektiv kuchaytirgichni o'z ichiga oladi. BITA-1 qabul qilgichidagi qo'llaniladigan P1C16F877 - 201 / P protsessor, boshqaruv funktsiyasidan tashqari, kiruvchi signallarni qayta ishlash va o'lchov natijalarini ko'rsatishga tayyorgarlik ko'rish funktsiyalarini bajaradi.

Magnit maydonni o'lchashning eng yuqori aniqligiga magnit yadro rezonansi yordamida erishiladi.
Magnit maydonni o'lchashning yana bir birligi maksvell bo'lib, 1 eb108 maks.
Elektrodlar orasidagi maydonlar.| Bitta ramkali o'lchash moslamasining sxematik diagrammasi. Elektrodlarni o'z joylarida qoldirib, sirtdagi magnit maydonni o'lchash joyini o'zgartiring. Bunday holda, magnit maydonning kuchi yoki yo'nalishi o'lchov joyining funktsiyasi sifatida beriladi.
Hall sensori yordamida magnit maydonni o'lchash uchun qurilmaning blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 10.15. Magnit maydonning kattaligini aniqlash uchun Hall emf qiymatini va sensordan o'tadigan oqimni o'lchash kerak.
Quyida magnit maydonni o'lchash usullari va ularning tegishli aniqliklari haqida qisqacha ma'lumot berilgan.
Qattiq jism ichidagi magnit maydon bizni qiziqtiradigan holatlar uchun magnit maydonni induktiv zarba usuli bilan o'lchashning alohida ahamiyatini ta'kidlash kerak.
Fluxgate magnitometrlarida magnit maydonni o'lchash printsipi tashqi magnit maydon ta'sirida magnit yumshoq permalloy yadrosining tez magnitlanishiga asoslanadi.
Shunday qilib, magnit maydonni o'lchashda oqimni sezuvchi bosh payvand choki yuzasida maksimal maydon taqsimoti egri chizig'ining mavjudligi bilan nuqsonni aniqlaydi. Induksion boshdan foydalanilganda, nuqson magnit maydonning bir hilligini farqlashda yuzaga keladigan bipolyar impuls bilan aniqlanadi. Shunga o'xshash impulslar indüksiyon boshi tomonidan, shuningdek, lentaning chetidan va tikuvni mustahkamlashning chekkalaridan takrorlanadi. Shunday qilib, FPG yordamida takrorlangan xususiyatlar aniqroq va shifrlash osonroq. Induksion boshning chiqishida paydo bo'ladigan ko'p miqdordagi impuls signallari bu erda magnit maydonning payvand yuzasida taqsimlanishini tavsiflovchi grafik bilan almashtiriladi.
Lokatorning ishlash printsipi tekshirilayotgan quvur liniyasi atrofida maxsus ohang generatori tomonidan yaratilgan magnit maydonni o'lchashga asoslangan; ovoz chastotasi telefonlar bilan jihozlangan ko'chma qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinadi.
Texnik xususiyatlari DPT-1. Uning ishlash printsipi yoriq zonasida adashgan magnit maydonini o'lchashga asoslangan.
Magnit maydonni o'lchashning har qanday boshqa usullari stabilizatsiya amalga oshiriladigan signalni olish uchun ishlatilishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri bo'lganligi sababli, bu usullar elektromagnitning g'altaklari orqali o'tadigan tokni boshqaradigan magnit stabilizatorlarga nisbatan afzalliklarga ega.Nisbatan oddiy apparatga qaramay, massa spektridagi massa raqamlarini avtomatik ravishda qayd etish uchun yadro magnit rezonansidan foydalanadigan dizaynlar mavjud emas. Rezonans egri chizig'ida maksimalni aniqlash har doim ham, bu maqsadda egri chiziqning birinchi hosilasi ishlatilganda ham qo'llanilmaydi.

Hozirgacha ko'rib chiqilgan magnit maydonni o'lchashning barcha usullari elektromagnit induksiya hodisasiga asoslanadi. Bir qator boshqa o'lchash usullari mavjud. Hatto o'tgan asrda ham vismut simining elektr qarshiligi u joylashtirilgan magnit maydon kuchiga kuchli bog'liqligi ma'lum edi. Shu bilan birga, ushbu bog'liqlikdan maydon kuchining kattaligini aniqlash uchun foydalanish taklif qilindi. Odatda, vismut simidan kichik tekis spiral yasaladi, uning qarshiligi ko'prik zanjiri bilan o'lchanadi. Biroq, so'nggi paytlarda adabiyotda, agar lasan harorati doimiy bo'lsa, usulning aniqligi sezilarli darajada oshishi mumkinligi (foizning bir necha yuzdan bir qismigacha) bo'lishi mumkinligi haqida ko'rsatma mavjud.
Qoida tariqasida, nuqsonning tor-lokal magnit maydonini o'lchash uchun sensor sifatida o'lchamlari nuqsonning ko'ndalang o'lchamlaridan ancha katta bo'lgan oddiy tekis lasan ishlatilgan. Natijada, sensor keskin farq qiladigan o'rtacha maydonni o'lchadi individual holatlar belgilangan nuqtada daladan.
Qidiruv uchun Hollotrondan foydalanish. Hollotron transduserlari qismdagi nuqson yaqinida yuzaga keladigan adashgan magnit maydonni aniqlash va o‘lchash uchun transduserlarni to‘g‘ridan-to‘g‘ri nuqson ustiga qo‘yish va o‘rganilayotgan qismni tashqi doimiy magnit maydon bilan magnitlash orqali foydalanish mumkin.
Induksion loging - quduqlarda tadqiqotning geofizik usuli boʻlib, g.p.da induktsiya qilingan girdob oqimlarining magnit maydonini oʻlchashga asoslangan. Induksion ro'yxatga olish uchun quduqli asbob koaksial tarzda joylashtirilgan generatorni, fokuslash va qabul qilish bobinlarini o'z ichiga oladi. 10 - 20 kHz chastotali o'zgaruvchan elektr toki generator bobidan o'tib, quduqni o'rab turgan quduqda girdobli oqimlarni keltirib chiqaradigan magnit maydon hosil qiladi. Ushbu oqimlarning magnit maydoni (ikkilamchi maydon) ta'siri ostida qabul qiluvchi lasanda emf paydo bo'ladi, uning kattaligi o'ziga xos elektr tokiga bog'liq. Jeneratör lasanining magnit maydonining qabul qiluvchi lasanga ta'sirini bartaraf etish uchun kompensatsion elementlar qo'llaniladi (masalan, qabul qiluvchi bobinning foydali signali quduqda joylashgan kuchaytirgichga, so'ngra simi orqali sirtga, qayerda qayd etilgan.
Geofizik usullarga gravitatsiyani oʻlchash (tortishish kuchini oʻlchash), magnit suratga olish (magnit maydonni oʻlchash), seysmik suratga olish (portlash toʻlqinlarining tarqalish tezligini oʻlchash) va boshqalar kiradi. Ushbu usullar eng istiqbolli geologik tuzilmalarni tanlashda hududning tuzilishini baholash imkonini beradi. Yerning bir necha oʻn kilometrgacha boʻlgan chuqurlikdagi qatlamlarini oʻrganishda turli darajadagi yaqinlashuvga ega boʻlgan geofizik usullardan foydalanish mumkin.
S3 - 3 DC bo'yicha namunaviy o'lchov ma'lumotlari elektr maydoni va spektral quvvatlar (6 l / l 2 va g. Ushbu asosiy o'lchovlarga qo'shimcha ravishda, magnit maydonning o'lchovlari (aniqroq kamroq aniqlik bilan) amalga oshirildi, bu esa maydonga to'g'ri keladigan oqimlarning zichligini taxminiy baholash imkonini berdi.
T / x va B o'rtasidagi munosabatlar magnit maydonni o'lchash uchun ma'lum parametrlarga ega bo'lgan namunadagi Hall effektidan foydalanishga imkon beradi.
Magnit-modulyatsiya datchiklarining ayrim turlari konstruksiyalari. Magnit maydon sensorlari (metrlari) (shuningdek, magnit modulyatsiya zondlari, ferrozondlar va boshqalar deb ataladi) Yerning magnit maydonini o'lchash, foydali qazilmalarni geomagnit izlash, masofaviy magnit kompaslarda, metall detektorlarda, jismlarning harakat va joylashuv sensorlarida keng qo'llaniladi. kosmosda va boshqalar Prinsip Datchiklarning ishlashi magnit kuchaytirgichlarning ishlash printsipiga o'xshaydi, bunda boshqaruv magnit maydonini yaratuvchi nazorat o'rashining roli tashqi o'lchangan maydon bilan o'ynaydi.
Qutb qismlarini yakuniy sozlash magnit yadro rezonans signali yordamida amalga oshiriladi, bu aslida magnit maydonni o'lchash va uning bir xilligini tekshirishning eng sezgir usuli hisoblanadi. Lol ning zaruriy bir xilligining yo'qligi spektral cho'qqilarning kengayishiga va piksellar sonini yo'qotishiga olib keladi. Doimiy magnit barqarorlashtirilgan quvvat manbalarini talab qilmaydigan afzalliklarga ega.
H ni o'lchashning juda aniq (1: 40 000) usuli yadro magnit rezonansi fenomeniga asoslangan bo'lib, bu magnit maydonni o'lchashni eng aniq o'lchangan jismoniy miqdorlardan biri bo'lgan chastota o'lchoviga kamaytirishga imkon beradi. Rezonans burchak chastotasining maydonga bog'liqligi atom konstantalari bilan ifodalanganligi sababli, usul kalibrlashni talab qilmaydi. Yadro magnit rezonansini o'lchashning zamonaviy standart texnikasi magnit maydonlarni 200 dan 20 000 erstgacha o'lchash imkonini beradi. So'nggi paytlarda proton magnit rezonansi quruqlik maydonining kuchsiz magnit maydonlarini o'lchash uchun ishlatilgan. Ikkala usul ham murakkab uskunalarni talab qiladi va an'anaviy texnik o'lchovlarda keng qo'llanilmaydi.
MER ni qo'lda yoki avtomatik sozlash uchun turli xil sxemalarda, ko'p hollarda, elektr parametrlari sozlanishi anod yoki anodlar guruhidagi yukni aniqlash uchun ishlatiladi - o'tkazgichning magnit maydonini o'lchash, qarshilikdagi kuchlanishning pasayishi. o'tkazgichning ma'lum bir qismi yoki shunga o'xshash ko'rsatkichlar.
Ferromodulyatsiya konvertorlari bo'lgan qurilmalar yuqori sezuvchanlikka, yuqori o'lchov aniqligiga ega bo'lib, uzluksiz o'lchovlarni amalga oshirishga imkon beradi, bu ularning keng qo'llanilishini ta'minladi, xususan, Yer magnit maydonini o'lchash uchun.

Elektrometrik tadqiqotlarda shu maqsadda tegishli usullar va asboblardan foydalanish imkoniyati haqida ma'lumotlar mavjud, masalan: to'g'ridan-to'g'ri oqim potentsial gradient usuli; magnit maydonni o'lchash asosida quvur liniyasidagi oqimni kontaktsiz aniqlash usuli; quvur metallining holatini aks ettiruvchi quvur liniyasining o'z maydonining mustahkamligini o'lchash usuli; elektromagnit to'lqinlar yordamida quvurlarning holatini kuzatish usuli. Biroq, er osti quvurlari metallidagi xavfli nuqsonlarni qidirishning ushbu qo'shimcha usullari bunday nuqsonlarni ishonchli topishga kafolat bermaydi.
BIEK-59 tipidagi nuqsonlarni aniqlovchi elektr sxemasi. Issiqlik bilan ishlov berish sifatini buzilmaydigan nazorat qilish va kattaroq halqalarni (diametri 500-600 mm gacha) past haroratda chiniqtirishning to'g'riligini, shuningdek, katta o'lchamdagi sharlar va roliklarni boshqarish uchun asboblar qo'llaniladi. uning asosiy qismi tarmoqlangan magnit konturli elektromagnit bo'lib, uning markazida ferrozon magnit maydonni o'lchash uchun yangi sensor o'rnatilgan. Bu o'zgaruvchan tok tarmog'idan ishlaydigan, 220 V kuchlanishli KTR-3 tipidagi qurilma.
Ferromodulyatsiya transduserlari bo'lgan qurilmalar yuqori sezuvchanlik (sezuvchanlik chegarasi nanotesla fraktsiyalari), nisbatan yuqori aniqlik (o'lchov xatosi, o'lchangan induksiya qiymatiga qarab, 0 02 dan 1% gacha bo'lishi mumkin), uzluksiz o'lchash imkonini beradi, Bu ularning keng tarqalishini, xususan, Yerning magnit maydonini o'lchashni ta'minladi.
Hisoblangan profillar instrumental ravishda asosiy tadqiqot davomida aniqlangan magnit anomaliyalarning zarbasi bo'ylab qat'iy ravishda yotqiziladi. Magnit maydon o'lchovlari hisoblangan profillar bo'yicha yuqori aniqlik va batafsillik bilan amalga oshiriladi, bu esa magnit bezovta qiluvchi ob'ektlarni barcha detallarda o'rganish imkonini beradi.
Avtomobil otishni piyoda otishdan asosiy afzalligi yuqori mahsuldorlik va ishning arzonligidir. Magnit maydon o'lchovlari harakatda, avtomatik ravishda, tashuvchi platforma (tirkama) va avtomobil ta'sirida, kuzatish nuqtalari orasidagi doimiy interval bilan amalga oshiriladi. Yechish kerak bo'lgan geologik vazifalar, qo'llash shartlari, ish joylarini tanlash, o'rganish shkalalari piyodalarni o'rganish uchun berilganlarga o'xshash. Avtomagnit o'lchovlar hududiy va profil (marshrut) versiyalarida amalga oshiriladi. 1: 25000, 1: 10000, 1: 5000, 1: 2000 masshtabdagi hududiy tadqiqotlar katta maydonlarni, aeromagnit va aerogamma-spektrometrik anomaliyalarni detallashtirish maydonlarini geologik va strukturaviy xaritalash muammolarini tezda hal qilish imkonini beradi. Tekshiruv avval ajratilgan topografik-geodeziya tarmog'i bo'ylab ham, TMG-UAZ-469 topografik o'lchagich yordamida yotqizilgan yo'nalishlar bo'ylab instrumental yotqizilgan avtomobil yo'llari oralig'ida amalga oshiriladi.
Kuzatishlarni bog'lash qirg'oq bo'yidagi belgilarning seriflari yoki radiogeodeziya va radionavigatsiya vositalaridan, shuningdek sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlaridan foydalangan holda osmon jismlari tomonidan amalga oshiriladi. Magnit maydonni o'lchash, kemaning koordinatalarini, tezligini va yo'nalishini aniqlash, shuningdek, pastki chuqurliklar profilli mintaqaviy tadqiqotlar uchun 60 s gacha va batafsil maydonlarni o'rganish uchun 30 s gacha sinxronlashtiriladi. Buning uchun magnit va gidrografik laboratoriyalar ovozli signalizatsiya orqali ulanadi.
Shubhasiz, u o'rganilayotgan quduqning o'qi orqali o'tadigan tekislikning normaliga to'g'ri keladi. Shuning uchun magnit maydonning o'lchovlari o'lchov nuqtasi va o'rganilayotgan quduqning o'qi orqali o'tadigan tekislikning fazoviy holatini noyob tarzda aniqlaydi. Magistral quduqning bir nechta nuqtalarida magnit maydonini o'lchab, magistral avariya qudug'i bilan bir tekislikda yotmaydi, bunday tekisliklar tizimini olish va ularning kesishish chizig'ining fazoviy holatini topish mumkin. Bu chiziq favqulodda quduqning magistraliga to'g'ri keladi. Shunday qilib, yo'nalishli quduqdagi magnit maydonni o'lchash orqali tekshirilayotgan favqulodda quduq magistralining fazoviy holatini aniqlash mumkin. Quduqlarni istalgan nuqtada kesish uchun ularning kesishish sohasidagi magistrallari bir xil tekislikda yotishi kerak. Oqayotgan quduqning qudug'i bo'ylab o'tadigan chiziqli oqimning magnit maydon kuchining vektori doimo ushbu tekislikka perpendikulyar bo'ladi. Bu xususiyat quduqni favqulodda quduq bilan to'g'ridan-to'g'ri ulashda foydalaniladi. Shu maqsadda quduqning egrilik tekisligi shunday tanlanadiki, anomal magnit maydon vektori shu tekislikka perpendikulyar bo'ladi, perpendikulyarlikdan og'ish belgisi esa quduqning azimuti va qiyaliklarini tanlash uchun ishlatiladi.
Magnit maydon modulyatsiyasining katta amplitudasida EPR yutilishini aniqlash. Asosan, rezonans holati hvg Hr har qanday chastota uchun amal qiladi. Yerning magnit maydonini o'lchash uchun faqat - - 0 5 gauss, geologlar EPR ta'siriga asoslangan sezgir magnitometrdan foydalanadilar. Biroq, amalda radiatsiya chastotasini tanlash bir qator omillar bilan cheklanadi.
Cotton va Du Poisning eng aniq usuli magnit muvozanat usuli bo'lib, u ma'lum uzunlikdagi o'tkazgichda qo'zg'atilgan kuchni o'lchaydi, magnit maydonda quvvatlanadi. Magnit maydonni o'lchashning qolgan usullari ko'p sabablarga ko'ra massa spektrometrida massa belgilari sifatida foydalanish uchun yaroqsiz.
Toroidal kompensatsiya bobini. Bobindagi oqim DC kompensator bilan o'lchanadi. Agar qurilma ferromagnit massalari bo'lmagan bo'shliqda magnit maydonni o'lchash uchun mo'ljallangan bo'lsa, u holda kompensatsiya bobini solenoid shaklida amalga oshiriladi.

Doimiy magnit maydon nima bilan o'lchanadi? Umumiy holatda, Amper kuchi nisbat bilan ifodalanadi. Magnit maydon haqidagi g'oyalarning rivojlanish tarixi

Magnit maydon kuchi

Umumiy ma'lumot

Tarixiy ma'lumotnoma

Magnit maydonning intensivligi. Ta'rif

Magnit maydonning intensivligi. Hodisalar fizikasi

Magnit maydon kuchidan texnologiyada foydalanish

Magnetometrlar

metall detektorlari

Hall effekti va unga asoslangan qurilmalar

Magnit maydon kuchi

Umumiy ma'lumot

Tarixiy ma'lumotnoma

Magnit maydonning intensivligi. Ta'rif

Magnit maydonning intensivligi. Hodisalar fizikasi

Magnit maydon kuchidan texnologiyada foydalanish

Magnetometrlar

metall detektorlari

Hall effekti va unga asoslangan qurilmalar

Shuningdek o'qing

Fitoftoradan erni etishtirishning eng yaxshi usuli qanday?

Sabzi yig'ish shartlari: bog'bonlar uchun maslahatlar Sibirda sabzi qachon yig'ish kerak

Bodring ko'chatlarini ko'mib tashlang

QO‘NG‘IROQ