Umumiy ma'lumot
kuchlanish magnit maydon 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.
Daniyalik fizik Xans Kristian Oersted 1819 yilda magnit kompas ignasi yoqilganda va o'chirilganda og'ishini payqadi. elektr toki sim shaklida o'tkazgich orqali oqadi, shu bilan elektr va magnitlanish o'rtasidagi munosabatni ochib beradi.
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 o'zgarish bilan yopiq zanjirda elektr tokining paydo bo'lishini isbotladi magnit oqimi u orqali o'tish shunchaki Amper qonunining natijasidir. 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 vektor hisoblanadi jismoniy miqdor, magnit induksiya vektorining farqiga teng 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 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
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 muvaffaqiyatli o'tgan asrning 40-yillari boshlarida Britaniya armiyasi tomonidan qabul qilingan va qo'shinlar tomonidan chekinayotgan nemislarni ta'qib qilish paytida minalangan maydonlarni tozalashda muhim ahamiyatga ega bo'lgan Polsha armiyasining leytenanti Jozef Stanislav Kosatskiyning rivojlanishi bo'ldi. El-Alameyndagi ikkinchi jang paytida general Montgomery. 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
Insonning tabiiy va sun'iy yashash joylarining eng muhim jismoniy xususiyatlaridan biri bu magnit maydondir. Bu mavjudlik shakllaridan biridir elektromagnit maydon. Ushbu shaklning asosiy farqlovchi xususiyati shundaki, magnit maydon faqat bir tomondan uzluksiz harakatda bo'lgan, ikkinchi tomondan esa ma'lum bir elektr zaryadiga ega bo'lgan zarralar va jismlarga ta'sir qiladi.
Shuningdek, fizika kursidan ma'lumki, magnit maydon hosil qilish uchun oqim va o'zgaruvchilarga ega bo'lgan o'tkazgich kerak. elektr maydonlari. Eng muhim xususiyatlar bu maydon magnit induksiya va magnit intensivlik vektoridir.
Magnit maydon kuchi fizikada o'rganiladigan vektor kattaliklaridan biri bo'lib, u elektromagnit induksiya vektori va magnitlanish vektori o'rtasidagi farq yig'indisidir. Magnit zichlik bo'lganligi sababli, uning umumiy qabul qilingan va eng keng tarqalgan o'lchov birligi metr uchun amper hisoblanadi. 1 a/m elektromagnit maydon kuchini olish uchun 2p amperlik elektr tokining eng kichik tasavvurlar diametriga ega bo'lgan tekis cho'zilgan simda oqishi kerak. Bunday holda, 1 metr masofada bu tomonidan tashkil etilgan barcha nuqtalarda, elektromagnit maydonning kuchi va 1 a / m ga teng bo'ladi.
Magnit maydonning kuchini yoki boshqacha qilib aytganda, bu maydonning kuch chiziqlari sonini taxmin qilish mumkin. Xususan, ushbu chiziqlarning yo'nalishini aniqlash uchun siz taniqli qoidadan foydalanishingiz mumkin.Bu qoida barcha elektrotexnikaning asosiy toshlaridan biridir. Unda aytilishicha, agar gimlet harakatining umumiy yo'nalishi ma'lum bir o'tkazgichdagi elektr tokining yo'nalishi bilan butunlay bir xil bo'lsa, gimletning aylanish yo'nalishi magnit chiziqlar yo'nalishi bilan bir xil bo'ladi.
Ushbu qoidaga asoslanib, buni isbotlash oson magnit chiziqlar, kangalning burilishlarida paydo bo'ladigan, bir xil yo'nalishda yo'naltiriladi. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, bobin ichidagi magnit maydonning kuchi bir burilish natijasida hosil bo'lgan quvvatdan ancha kuchliroq bo'ladi. Buning sababi, boshqa narsalar qatori, qo'shni burilishlarning kuch chiziqlari bir-biriga parallel, lekin turli yo'nalishlarda yo'naltirilganligi, shuning uchun ular orasidagi magnit maydon kuchi barqaror ravishda kamayadi.
Har qanday bobinning magnit maydoni uning burilishlaridan o'tadigan qiymatga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lishi tabiiydir. Bundan tashqari, magnit maydonning kuchi bevosita bu burilishlar bir-biriga nisbatan qanchalik yaqin joylashganiga bog'liq. Eksperimental ravishda isbotlanganki, bir xil quvvatdagi elektr toki oqadigan va aylanishlar soni mutlaqo bir xil bo'lgan ikkita g'altakda magnit maydon o'qning uzunligi qisqaroq bo'lganida kuchliroq bo'ladi, ya'ni. , uning burilishlari bir-biriga ancha yaqin joylashgan.
Amper burilishlarining raqamli qiymati juda muhim bo'lib, ular bobindagi burilishlar sonini ulardagi oqim kuchiga ko'paytirish orqali hisoblanishi mumkin. Magnitmotor kuch ham amper-burilishlarning kattaligiga bog'liq bo'ladi. Ushbu kontseptsiyaga asoslanib, tekshirilayotgan bobinning magnit maydoni eksenel uzunlik birligiga to'g'ridan-to'g'ri amper-burilishlar soniga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligini osongina isbotlash mumkin. Boshqacha qilib aytganda, elektromagnit maydonning kuchi qanchalik yuqori bo'lsa, o'rganilayotgan bobinda hosil bo'lgan magnit harakatlantiruvchi kuchning kattaligi shunchalik katta bo'ladi.
Sun'iy ravishda yaratilgan magnit maydonlardan tashqari, asosan yadroning tashqi qobig'ida hosil bo'lgan tabiiy magnit maydon ham mavjud. Bu maydonning asosiy xarakteristikalari, shu jumladan intensivligi ham vaqt, ham makonda o'zgaradi, lekin sun'iy ravishda yaratilgan maydonlarga xos bo'lgan barcha asosiy qonunlar ham geomagnit maydonda ishlaydi.
Asoslar > Vazifalar va javoblar
Magnit maydon (1-bet)
Oqimning magnit maydoni. Elektromagnit induksiya
1
Yagona magnit maydon induksiyasi B=2 T. Magnitning intensivligini toping.
Yechim:
Magnit induktsiya
bu yerdan
2 Uzun solenoidning yagona magnit maydonining intensivligi H = In/l . Solenoid uzunligi bo'lsa, solenoidning temir yadrosidagi magnit induksiyani toping l \u003d 50 sm, burilishlar soni n = 500, joriy I =10 A. Temirning magnit o'tkazuvchanligi m=5000.
Yechim:
Magnit induktsiya
3 Temirdagi magnit maydon kuchi H = 800 A/m va magnit induksiyasi B = 5 T bo'lsa, temirning magnit o'tkazuvchanligini toping.
Yechim:
Magnit o'tkazuvchanlik
4 To'g'ri o'tkazgich uzunligi l = 1 sm bir xil maydonda induksiya chiziqlariga perpendikulyar joylashgan. Agar u orqali I \u003d 1 A oqim o'tsa va magnit induksiya o'tkazgichga qanday kuch ta'sir qiladi B = 10 mT?
Yechim:
Yagona magnit maydonda induksiya chiziqlariga perpendikulyar bo'lgan tok o'tkazgichda kuch ta'sir qiladi. F=BIl=0,1 mN. V kuchning yo'nalishi chap qo'l qoidasi () bilan belgilanadi.
5
To'g'ri o'tkazgich uzunligi l =0,2 m va massalari m = 5 g ikkita vaznsiz oa va o ipga gorizontal ravishda osilgan b yagona magnit maydonda. Magnit induktsiya B \u003d 49 mT va o'tkazgichga perpendikulyar ().
M ga teng yoki undan katta yuk ostida ip uzilib qolsa, iplardan biri uzilishi uchun o'tkazgichdan qanday tok o'tishi kerak. g = 39,2 mN? 
Yechim:
Supero'tkazuvchilarga quyidagi harakat: ikkita bir xil ip kuchlanish kuchlari T, tortishish mg va kuch
magnit maydon tomonidan, bu erda a - oqim I va magnit induksiya yo'nalishlari orasidagi burchak (bizning holatda a = 90° va gunoh a =1). Ma'lumki, oqim va magnit induksiyaning yo'nalishlari F kuchi pastga yo'naltirilgan (140-rasm). Aks holda, oqim o'tganda iplarning kuchlanish kuchlari ko'paymaydi, lekin kamayadi va iplar uzilmaydi.
Agar o'tkazgich muvozanatda bo'lsa, u holda 
bu yerdan 
Iplardan birini buzish uchun shartni qondirish kerak
yoki
6 To'g'ri o'tkazgich uzunligi bo'yicha l \u003d 0,5 m, magnit maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar joylashgan, F \u003d 0,15 N kuchi ta'sir qiladi. Agar magnit induksiya bo'lsa, o'tkazgichda oqayotgan I tokni toping. B = 20 mT.
Yechim:
Agar o'tkazgich magnit induksiya yo'nalishiga perpendikulyar bo'lsa, u holda F=BIl, bu erda I - o'tkazgichdagi oqim; bu yerdan I=F/Bl=15 A.
7
Magnit qutblar o'rtasida gorizontal ravishda ikkita vaznsiz ipga o'rnatilgan tekis o'tkazgich uzunligi l =0,2 m va massalari m \u003d 10 g. Yagona magnit maydonning induksiyasi B = 49 mT va o'tkazgichga perpendikulyar. Qaysi burchakda a o'tkazgichni qo'llab-quvvatlovchi iplar, agar u orqali oqim o'tkazilsa, vertikaldan chetga chiqadi Men \u003d 2 A?
Yechim: 
Supero'tkazuvchilarga quyidagilar ta'sir qiladi: ikkita ipning kuchlanish kuchlari T, og'irlik kuchi mg va kuch. F=BIl magnit maydon tomondan (371-rasm). Supero'tkazuvchilar muvozanat holatida bo'lganda, kuchlarning vertikal va gorizontal yo'nalishdagi proektsiyalarining yig'indisi (ularning belgilarini hisobga olgan holda) nolga teng:
bu yerdan
8 H kuchlanish va induksiyani toping B masofada joylashgan nuqtada to'g'ridan-to'g'ri oqim magnit maydoni r Agar oqim bo'lsa, o'tkazgichdan =4 m Men \u003d 100 A.
Yechim:
9
GOST 8.417-81 oqim kuchi birligining quyidagi ta'rifini beradi - amper: "Amper" kuchiga teng cheksiz uzunlikdagi ikkita parallel to'g'ri chiziqli o'tkazgichlardan va vakuumda bir-biridan 1 m masofada joylashgan ahamiyatsiz kichik dumaloq tasavvurlar maydonidan o'tayotganda o'zgarmas tok o'zaro ta'sir kuchini keltirib chiqaradi.". Ushbu ta'rifga asoslanib, magnit doimiyni hisoblang m o .
Yechim:
Cheksiz uzunlikdagi to'g'ri chiziqli o'tkazgich atrofida, I1 oqimi o'tadi, magnit maydon hosil bo'ladi, uning kuchi o'tkazgichdan r masofada joylashgan.
va induksiya
Bunday holda, H va B vektorlari xuddi shunday yo'naltiriladi va o'tkazgichga perpendikulyar tekislikda yotadi. I2 oqimi o'tadigan l uzunlikdagi ikkinchi o'tkazgichning segmentida magnit maydon kuch bilan ta'sir qiladi.
qayerda a - o'tkazgich segmenti va magnit induksiya yo'nalishlari orasidagi burchak. Ikkinchi o'tkazgich birinchisiga parallel bo'lgani uchun, keyin a = 90° va sin a = 1 . Shunday qilib,
Qiymatlarni almashtirish
toping 
10 Havo elektr uzatish liniyasi simlarining uzunligi birligiga to'g'ri keladigan o'zaro ta'sir kuchini toping, agar chiziqdagi oqim bo'lsa I \u003d 500 A va simlar orasidagi masofa r = 50 sm.
Yechim:
11
Bir jinsli magnit maydon induksiyasi B =0,5 T Yostig'i orqali magnit oqimini toping S \u003d 25 sm2, induksiya chiziqlariga perpendikulyar joylashgan. Agar platforma burchak orqali aylantirilsa, magnit oqimi qanday bo'ladi a = asl holatidan 60°?
Yechim: 
Shaklda. 372 magnit induksiya yo'nalishini va ikkala holatda ham saytning holatini ko'rsatadi. Ta'rifga ko'ra, magnit oqim
qayerda a - normal orasidagi burchak n saytga va magnit induksiya yo'nalishi B. Birinchi holda
ikkinchi holatda a = j (tomonlari o'zaro perpendikulyar bo'lgan burchaklar) va
12
Solenoidning nikel yadrosi kesmasi orqali magnit induksiyasi va magnit oqimini toping (141-rasm), agar intensivligi bir hil bo'lsa.solenoid ichidagi magnit maydon H =25 kA/m. Yadro kesma maydoni S =20 sm2, nikelning magnit o'tkazuvchanligi m = 200. 
Yechim:
13
Bobinning kesimi bo'ylab magnit oqim, ega bo'lgan n \u003d 1000 burilish, miqdori bo'yicha o'zgartirildi D dan bobindagi oqimning o'zgarishi natijasida F = 2 mVb I1 = 4 A dan I gacha 2 = 20A. G‘altakning L induktivligini toping.
Yechim:
14 S maydonining doirasi = 2 sm2 bir xil magnit maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar joylashgan. Agar o'z vaqtida bo'lsa, lasanda induktsiya qilingan emfni toping Dt = 0,05 s magnit induksiyasi dan bir xilda kamayadi B1=0,5T dan B2=0,1T gacha.
Yechim:
15
Bobinning har bir burilishida qanday magnit oqim o'tgan n \u003d 1000 burilish, agar vaqt o'tishi bilan magnit maydon bir xilda yo'qolsa Dt = 0,1 s, lasanda emf induktsiya qilinadi. e=10 V?
Yechim: 
16
Teng tomonli uchburchak shaklidagi ramka intensivlikdagi yagona magnit maydonga joylashtirilgan. H =64kA/m. Ramka tekisligiga normal magnit maydon induksiya chiziqlari bilan burchak hosil qiladi a = 30°. Vaqt davomida maydon o'chirilgan bo'lsa, ramkada bo'lsa, a ramkaning yon tomonining uzunligini toping Dt = 0,03 s e induksiya qilinadi. d.s. e = 10 mV.
Yechim:
Ramka orqali dastlabki magnit oqimi
Qayerda
ramka maydoni va B=µ
oh-magnit induksiya. Yakuniy magnit oqimi F2=0. Oqim o'zgarishi
emf induksiya
bu yerdan 
17
Yoni a=10 sm bo'lgan kvadrat ramka bir xil magnit maydonga joylashtirilgan. Ramka tekisligiga normal magnit maydon induksiya chiziqlari bilan burchak hosil qiladi a = 60°. Magnit induksiyani toping Ushbu sohada, agar maydon bir muddat o'chirilgan bo'lsa, ramkada bo'lsa Dt = 0,01 s, emf induktsiya qilinadi. e = 50 mV.
Yechim:
18
Yassi lasan kvadrat S = 10 sm2 induksiya chiziqlariga perpendikulyar bir xil magnit maydonga joylashtirilgan. Loop qarshiligi R= 1 ohm Qanday joriy I maydonning magnit induksiyasi tezlik bilan kamaysa, lasan bo'ylab oqadi D B / D t \u003d 0,01 T / s?
Yechim: 
19
Maydoni S = 10 sm2 bo'lgan tekis lasan intensivlikdagi bir xil magnit maydonga joylashtirilgan. H =80 kA/m, induksiya chiziqlariga perpendikulyar. Loop qarshiligi R = 1 ohm. Agar maydon doimiy tezlikda yo'qolsa, lasan orqali qanday zaryad oqadi?
Yechim:
20
Temir yadroli g'altakning induktivligi qanday bo'lsa Dt = 0,5 s dan zanjirdagi oqim o'zgargan I1 = 10 A dan I gacha 2 \u003d 5 A va natijada emf. o'z-o'zini induktsiya qilish e = 25 V?
Yechim:
emf o'z-o'zini induktsiya qilish
bu yerdan
21
Supero'tkazuvchilar uzunligi l \u003d 2 m o'tkazgich va maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar bo'lgan v \u003d 5 m / s tezlik bilan yagona magnit maydonda harakat qiladi. Nima e. d.s. o'tkazgichda induktsiya qilinadi, agar magnit induksiya B \u003d 0,1 T?
Yechim: 
emf induksiya
hudud bo'ylab magnit oqimi D S, vaqt davomida dirijyor tomonidan "supurib" D t (373-rasm). Minus belgisini qoldirib, biz topamiz
22 Samolyot gorizontal holatda v = 900 km/soat tezlikda uchadi. Samolyot qanotlarining uchlari orasidagi potentsial farqni toping, agar er magnit maydoni induksiyasining vertikal komponenti bo'lsa. Bo = 0,5 mkT va samolyot qanotlari kengligi l \u003d 12 m.
Yechim:
Vaqt uchun samolyot qanotlari D t hududni "supurish"
Bu maydon orqali magnit oqimi 
Qayerda
Yer magnit maydoni induksiyasining vertikal komponenti ( a - vertikal va magnit induksiya yo'nalishi orasidagi burchak). Samolyot qanotlarining uchlari orasidagi V potentsial farqi emf ga teng. e Yer magnit maydonida harakat qilganda samolyotning metall qanotlari va tanasida paydo bo'ladi:
23 Uzunlikdagi o'tkazgich qanday tezlik bilan harakatlanishi kerak l \u003d 10 sm yagona magnit maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar, shuning uchun o'tkazgichning uchlari o'rtasida V \u003d 0,01 V potentsial farq paydo bo'ladimi? Supero'tkazuvchilar tezligi o'tkazgichning o'zi yo'nalishi bilan burchak hosil qiladi a = 30°. Induksiya chiziqlari o'tkazgichga perpendikulyar, induksiya B = 0,2 T
Yechim: 
Hudud o'z vaqtida "supurib" qilindi D v tezligi o'tkazgichning o'ziga a burchakka yo'naltirilgan o'tkazgich tomonidan t - parallelogrammning maydoni (374-rasm): 
Bu hudud orqali magnit oqimi
Supero'tkazuvchilar uchlari orasidagi V potentsial farqi emf ga teng. e ushbu o'tkazgichda induktsiya qilingan:
24
Temir yo‘l relslariga ulangan galvanometrdan poyezdga tezlikda yaqinlashganda qanday oqim o‘tadi? v = 60 km/soat? Er usti magnit maydoni induksiyasining vertikal komponenti B o=50 mkT. Galvanometr qarshiligi R =100 Ohm. Reylar orasidagi masofa l =1,2 m; relslar bir-biridan va erdan ajratilgan deb hisoblanadi.
Yechim:
25
Yonli kvadrat ramka l \u003d 2 sm induksiya bilan bir xil magnit maydonga joylashtirilgan B = 100 T Ramka tekisligi maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar. ramka qarshiligi R =1 ohm. Induksiya chiziqlariga perpendikulyar v = 1 sm/s tezlikda magnit maydondan tashqariga chiqarilsa, halqadan qanday tok o‘tadi? Maydonning keskin aniqlangan chegaralari bor va ramkaning yon tomonlari bu chegaralarga parallel.
Yechim: 
Ramka magnit maydon mavjud bo'lgan hududda ekan, magnit oqimi ramka bilan chegaralangan sirt orqali o'tadi.
ramka harakatlanayotganda o'zgarmaydi. Shuning uchun, emf. ramkada induksiya yo'q. Ramkaning bir tomoni maydon chegarasidan tashqariga chiqqandan so'ng (375-rasm), ramka bilan chegaralangan sirt orqali magnit oqimi o'zgaradi. davomida D t ramka masofaga siljiydi v D t va magnit maydon kesib o'tadigan ramka maydonining qismi kamayadi
Bu vaqt davomida magnit oqim qiymatga qarab o'zgaradi
Ramkada induktsiya qilingan emf
va halqa orqali oqim o'tadi
Ramka magnit maydon mavjud bo'lgan joyni tark etganda, emf. induksiya yana nolga teng bo'ladi.
26 Kvadrat simli rulon S = 1 sm2, qarshilikka ega R \u003d 1 mOm, induksiya chiziqlari bobin tekisligiga perpendikulyar bo'lgan yagona magnit maydon orqali kiradi. Magnit induktsiya tezlik bilan o'zgaradi D B / D t = 0,01 T/s. Vaqt birligi uchun lasanda qancha issiqlik ajralib chiqadi?
Yechim: 
27
To'rtburchaklar ramka, uning harakatlanuvchi tomoni uzunligi bor l , induksiya bilan bir xil magnit maydonga joylashtirilgan B . Ramka tekisligi magnit maydon chiziqlariga perpendikulyar. Dastlab qarama-qarshi qo'zg'almas tomon bilan mos keladigan harakatlanuvchi tomon v tezligi bilan bir tekis harakatlana boshlaydi. Joriy bog'liqlikni toping I vaqt bo'yicha tuzilgan t . Supero'tkazuvchilar uzunligi birlik uchun qarshilik R l.
Yechim: 
28
Ikki parallel simlar bir uchida yopildi, ularning orasidagi masofa l \u003d 50 sm, induksiya bilan bir xil magnit maydonda B = 5 mT. Simlar joylashgan tekislik maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar. Simlarga metall ko'prik qo'yilgan bo'lib, u simlar ustida ishqalanishsiz siljishi mumkin. F=0 kuch ta'sirida ko'prik, 1
mN tezlikda harakatlanmoqda v =10m/s. Ko'prikning R qarshiligini toping. Tel qarshiligiga e'tibor bermang.
Yechim:
29 ramka n = maydonga ega bo'lgan 1000 burilish S \u003d 5 sm2, qarshilik R \u003d 10 kOm bo'lgan galvanometrga yopilgan va indüksiyon bilan bir xil magnit maydonga joylashtirilgan B =10mT, maydon induksiya chiziqlari esa uning tekisligiga perpendikulyar. Agar magnit maydon yo‘nalishi silliq teskari bo‘lsa, galvanometr zanjiri bo‘ylab qanday zaryad q o‘tadi?
Yechim:
Ramkadagi magnit induksiyaning silliq o'zgarishi bilan emf induktsiya qilinadi.
qaerda D F-magnit oqimining o'zgarishi, D t - bu o'zgarish sodir bo'lgan vaqt. Loop oqimi
O'z vaqtida kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan zaryad Dt, 
Magnit induksiyaning dastlabki oqimi
Magnit maydonning yo'nalishi teskari bo'lsa, magnit oqim belgisini o'zgartiradi. Shuning uchun, oxirgi magnit oqim
Oqim o'zgarishi
Shunday qilib,
30
Burilishlar soni bilan yopiq lasan diametri D n induksiya bilan bir xil magnit maydonga joylashtirilgan B. Bobinning tekisligi maydon induksiyasi chiziqlariga perpendikulyar. Agar g‘altakning zanjiri 180 ga aylantirilsa, undan qanday zaryad q o‘tadi? Bobin o'ralgan simning tasavvurlar maydoni S va qarshilikka ega r .
Yechim: 
31
O'chirish emf bilan oqim manbai bilan ketma-ket ulangan. e = 1,2 V, qarshilik bilan reostat R \u003d 1 Ohm va induktorli bobin L=1 Janob. Zanjirda to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tdi io . Ma'lum bir daqiqadan boshlab reostatning qarshiligi o'zgara boshlaydi, shunda oqim doimiy tezlikda kamayadi. D I / D t = 0,2 A/s. Oqim o'zgarishi boshlanganidan keyin t \u003d 2 s vaqt o'tgach, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligi R nimaga teng?
Yechim:
EMF miqdori oqimning bir xil o'zgarishi bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim manbai va emf ga teng
Joriy o'zgarishlar
qonuniy
Har qanday vaqtda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligi
t= 2 s vaqtida kerakli qarshilik R t = 1,75 0m.
32 Qanday oqim I shaklda ko'rsatilgan sxemada ampermetrni ko'rsatadi. 142, agar naqsh tekisligiga perpendikulyar bir xil magnit maydon induksiyasi vaqt o'tishi bilan B = kt qonuniga muvofiq o'zgarsa? C va d nuqtalari simli halqaning diametrining uchlarida yotadi. Telning uzunligi birligiga to'g'ri keladigan qarshilik Rl ; halqa diametri D.
Yechim: 
Maydonlari bo'lgan cmd va end konturlarini ko'rib chiqing
(376-rasm). Har bir zanjir bo'ylab magnit oqimlari t1 va t2 vaqtlarida bo'ladi
emf Har bir zanjirda induksiya (chunki magnit maydon teng ravishda o'zgaradi)
EMFga ruxsat bering induksiya zanjirlarda oqimlarni keltirib chiqaradi, ularning yo'nalishlari shaklda ko'rsatilgan. 376. Konturlarni chetlab o'tish va Kirchhoff qoidalarini qo'llash uchun soat miliga teskari yo'nalishni olib, biz olamiz
Qayerda - o'tkazgich qarshiligi CD,- o'tkazgichlarning qarshiliklari cmd va oxiri. Ushbu tenglamalarni yechib, topamiz
33
Tomoni a= bo'lgan kvadrat ramka 1
sm induksiya bilan bir xil magnit maydonga joylashtirilgan B \u003d 10 mT, shunda ramkaning ikki tomoni maydon induksiya chiziqlariga perpendikulyar bo'ladi va ramka tekisligiga normal ular bilan burchak hosil qiladi. a = 30°. Ramkadan oqim o'tsa, unga ta'sir qiluvchi M kuchlar momentini toping Men \u003d 0,1 A.
Yechim: 
Magnit maydonning oqimi bilan ramkaga ta'sir qiluvchi kuchlarning yo'nalishlari chap qo'l qoidasi bilan belgilanadi (377-rasm, a). F1 va F2 kuchlari sk va dl ramkaning yon tomonlariga ta'sir qiladi,
bir xil chiziq bo'ylab qarama-qarshi yo'naltirilgan. Ular impuls yaratmaydi. Kuchlar cd va kl ramkaning yon tomonlariga ta'sir qiladi F3=F4=IBa . Ular ushbu kuchlardan birining mahsulotiga va ular yo'naltirilgan chiziqlar orasidagi masofaga teng bo'lgan M kuchlarining momentini hosil qiluvchi juftlikni hosil qiladi. Shakldan ko'rinib turibdiki. 377, b, bu sk yon tomondan ramkaning ko'rinishini ko'rsatadi, bu masofa teng asin a. Shunday qilib,
34
Besh burchakli ramka abcde, rasmdagi tasvirlar. 143, maydonning induksiya chiziqlariga perpendikulyar va ramkaning ab tomoniga perpendikulyar v tezlik bilan bir xil vertikal magnit maydonda harakat qiladi. Maydonning magnit induksiyasi V. Pastadirda induktsiya qilingan emfni va undagi oqimni toping.
Yechim:
Yagona magnit maydonda harakatlanayotganda ramkada induktsiya qilingan umumiy emf nolga teng, chunki ramka bilan chegaralangan maydon orqali magnit oqimning o'zgarishi nolga teng. Shunung uchun nol va ramkadagi oqim.
Ramkada induktsiya qilingan umumiy emf, shuningdek, ramkaning har bir tomonida induktsiya qilingan emfning yig'indisi sifatida ham ko'rib chiqilishi mumkin.
Supero'tkazuvchilar tezligi burchak hosil qilsa j o'tkazgichning o'zi bilan va maydon indüksiyon chiziqlari o'tkazgichning yo'nalishlariga va uning tezligiga perpendikulyar bo'lib, unda induktsiya qilingan emf.
Shuning uchun, emf. ramkaning yon tomonlarida ae va bc sodir bo'lmaydi.ab yon tomonida emf paydo bo'ladi.
Emfs ed va cd tomonlarida paydo bo'ladi.
Chunki
keyin umumiy emf yon tomonlarida ed va cd bo'ladi 
bular. mutlaq qiymatda emf ga teng. ab yo'nalishida, lekin u bilan teskari (kontur bo'ylab harakatlanayotganda) yo'nalishga ega; shuning uchun pastadirda oqim yo'q.
35
Uzunlikdagi to'g'ri o'tkazgichni qanday burchak tezligi bilan aylantirish kerak r=20 sm atrofida uning uchlaridan biri bir xil magnit maydonning induksiya chiziqlariga perpendikulyar tekislikda, shuning uchun emf o'tkazgichda induktsiya qilinadi. e = 0,3 V? Magnit maydon induksiyasi B = 0,2 T
Yechim: 
Vaqt uchun D t o'tkazgich, burchak tezligi bilan aylanadi w , burchakni aylantiring
va hududi bo'lgan sektorni "supurish"
(378-rasm). Bu hudud orqali magnit oqimi va e.f.s. induksiya
bu yerdan
Magnit maydon kuchi, ya'ni magnit maydonning kuchi maydonning ma'lum bir nuqtasida magnit maydon chiziqlarining zichligi bilan baholanadi. Magnit maydon kuchi formulalarda harf bilan belgilanadi H. Magnit maydon kuchi maydonning 1 sm 2 kesimidan o'tadigan magnit maydon chiziqlari sonini ko'rsatadi..
Har qanday maydonga o'tadigan magnit kuch chiziqlari deyiladi magnit oqimi ushbu sayt orqali. Shunday qilib, ma'lum bir maydon orqali magnit oqimi qanchalik katta bo'lsa, undan ko'p kuch chiziqlari o'tadi. Magnit oqim harf bilan belgilanadi F.
Magnit maydon chiziqlarining yo'nalishi o'tkazgichdagi oqim yo'nalishi bilan bog'liq. Ko'pchilik oddiy tarzda magnit maydon chiziqlarining yo'nalishini aniqlashdan foydalanish kerak gimlet qoidalari(1-rasm).
Shakl 1. Gimlet qoidasi bo'yicha magnit maydon chiziqlari yo'nalishini aniqlash.
Gimlet qoidasi quyidagicha: agar gimletning tarjima harakatining yo'nalishi o'tkazgichdagi oqim yo'nalishiga to'g'ri kelsa, u holda gimletning aylanish yo'nalishi magnit maydon chiziqlari yo'nalishiga to'g'ri keladi.
Gimlet qoidasining interaktiv namoyishi. Kalitni bosing!
Shakl 2. Gimlet qoidasi yordamida magnit maydon chiziqlari yo'nalishini aniqlashning interaktiv namoyishi.
Oqim bilan ta'minlash uchun kalitni bosing
Oqim yo'nalishini o'zgartirish uchun kuchlanish manbasini bosing
Tok o'tkazuvchi o'tkazgichga halqa shaklini beraylik (2-rasm). Gimlet qoidasidan foydalanib, biz o'tkazgichning barcha bo'limlari tomonidan yaratilgan magnit kuch chiziqlari halqa ichida bir xil yo'nalishga ega ekanligini osongina aniqlashimiz mumkin. Bu halqa ichidagi magnit maydon tashqaridan kuchliroq bo'lishini anglatadi.
O'tkazgichdan silindrsimon spiral yasaymiz va u orqali elektr tokini o'tkazamiz (3-rasm). Barcha burilishlarda oqim bir xil yo'nalishda oqadi. Bu bitta umumiy o'qda bir nechta halqa o'tkazgichlarini joylashtirishga teng bo'ladi. Bunday shaklga ega bo'lgan o'tkazgich deyiladi solenoid yoki g'altak.
Gimlet qoidasidan foydalanib, biz bobinning barcha burilishlari natijasida hosil bo'lgan magnit kuch chiziqlari uning ichida bir xil yo'nalishga ega ekanligini osongina aniqlashimiz mumkin. Bu shuni anglatadiki, bobin ichida bir burilishdan ko'ra kuchliroq magnit maydon bo'ladi. Bobinning qo'shni burilishlari orasida magnit kuch chiziqlari bir-biriga yo'naltiriladi va shuning uchun bu joylarda magnit maydon juda zaiflashadi. Bobinning tashqarisida barcha magnit kuch chiziqlarining yo'nalishi bir xil bo'ladi.
Bobinning magnit maydoni qanchalik kuchli bo'lsa, uning burilishlari orqali o'tadigan oqim qanchalik katta bo'lsa va yaqinroq, ya'ni bir-biriga yaqinroq bo'lsa, burilishlar joylashgan. Xuddi shu oqim va bir xil burilishlar soniga ega bo'lgan ikkita sariqdan, ko'proq kuchli maydon burilishlar bir-biriga yaqinroq joylashgan lasanga ega, ya'ni kichikroq eksenel uzunlikka ega bo'lgan kangal.
Amperdagi oqimning mahsuloti va burilishlar soni deyiladi amper-burilishlar va elektr tokining magnit ta'sirini xarakterlaydi, ya'ni magnit harakatlantiruvchi kuch.
Ushbu atamadan foydalanib, biz bobinning magnit maydoni qanchalik kuchli bo'lsa, uning eksenel uzunligi birligiga ko'proq amper-burilishlar borligini aytishimiz mumkin.
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. Shunga qaramay, u ilgari kashf etgan elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri qonuniga o'xshab, Kulon magnit zaryadlarning mavjudligini taxmin qildi - gipotetik. 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 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.
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 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
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. Olingan quvvat alohida oqim o'tkazuvchi sariqlar tomonidan yaratilgan maydonlarning vektor yig'indisi bo'ladi.
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 ma'lum chastotalarda elektromagnit energiyani yutadi yoki chiqaradi. 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
Materiallarning magnitlanishini o'lchash yoki magnit maydonning kuchi va yo'nalishini aniqlash uchun mo'ljallangan o'lchov asboblarining butun sinfi magnitometrlar deb ataladi.
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 muvaffaqiyatli o'tgan asrning 40-yillari boshlarida Britaniya armiyasi tomonidan qabul qilingan va qo'shinlar tomonidan chekinayotgan nemislarni ta'qib qilish paytida minalangan maydonlarni tozalashda muhim ahamiyatga ega bo'lgan Polsha armiyasining leytenanti Jozef Stanislav Kosatskiyning rivojlanishi bo'ldi. El-Alameyndagi ikkinchi jang paytida general Montgomery. 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.
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
