USE ծածկագրի թեմաներըմագնիսների, հաղորդիչի մագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը հոսանքի հետ։

Նյութի մագնիսական հատկությունները մարդկանց հայտնի են վաղուց։ Մագնիսներն իրենց անվանումն ստացել են հնագույն Մագնեսիա քաղաքից՝ նրա շրջակայքում լայնորեն տարածված էր մի հանքանյութ (հետագայում կոչվում էր մագնիսական երկաթի հանքաքար կամ մագնետիտ), որի կտորները ձգում էին երկաթե առարկաներ։

Մագնիսների փոխազդեցություն

Յուրաքանչյուր մագնիսի երկու կողմերում գտնվում են Հյուսիսային բեւեռԵվ Հարավային բևեռ. Երկու մագնիսներ ձգվում են միմյանց հակառակ բևեռներով և ետ են մղվում նման բևեռներով: Մագնիսները կարող են միմյանց վրա գործել նույնիսկ վակուումի միջոցով: Այս ամենը, սակայն, հիշեցնում է էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությունը մագնիսների փոխազդեցությունը էլեկտրական չէ. Դրա մասին են վկայում հետևյալ փորձարարական փաստերը.

Մագնիսական ուժը թուլանում է, երբ մագնիսը տաքացվում է: Կետային լիցքերի փոխազդեցության ուժգնությունը կախված չէ դրանց ջերմաստիճանից։

Մագնիսական ուժը թուլանում է մագնիսը թափահարելով։ Էլեկտրական լիցքավորված մարմինների հետ նման բան տեղի չի ունենում։

Դրական էլեկտրական լիցքերը կարելի է առանձնացնել բացասականից (օրինակ, երբ մարմինները էլեկտրիֆիկացված են)։ Բայց անհնար է առանձնացնել մագնիսի բևեռները. եթե մագնիսը կտրես երկու մասի, ապա բևեռները նույնպես հայտնվում են կտրման կետում, և մագնիսը բաժանվում է երկու մագնիսների, որոնց ծայրերում հակառակ բևեռներ են (ուղղված են ճիշտ նույն կողմը): այնպես, ինչպես սկզբնական մագնիսի բևեռները):

Այսպիսով, մագնիսները Միշտերկբևեռ, դրանք գոյություն ունեն միայն ձևով դիպոլներ. Մեկուսացված մագնիսական բևեռներ (այսպես կոչված մագնիսական մոնոպոլներ- էլեկտրական լիցքի անալոգներ) բնության մեջ գոյություն չունեն (ամեն դեպքում, դրանք դեռ փորձնականորեն չեն հայտնաբերվել): Սա, թերեւս, ամենատպավորիչ անհամաչափությունն է էլեկտրականության և մագնիսականության միջև:

Էլեկտրական լիցքավորված մարմինների նման, մագնիսները գործում են էլեկտրական լիցքերի վրա։ Այնուամենայնիվ, մագնիսը գործում է միայն շարժվողլիցքավորում; Եթե ​​լիցքը մագնիսի համեմատ հանգիստ վիճակում է, ապա լիցքի վրա ոչ մի մագնիսական ուժ չի գործում: Ընդհակառակը, էլեկտրիֆիկացված մարմինը գործում է ցանկացած լիցքավորման դեպքում՝ անկախ նրանից՝ այն հանգստի վիճակում է, թե շարժման մեջ։

Ըստ ժամանակակից գաղափարներկարճ հեռահարության գործողության տեսությունը, մագնիսների փոխազդեցությունն իրականացվում է միջոցով մագնիսական դաշտը Մասնավորապես, մագնիսը շրջակա տարածության մեջ ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը գործում է մեկ այլ մագնիսի վրա և առաջացնում է այդ մագնիսների տեսանելի ձգում կամ վանում:

Մագնիսի օրինակ է մագնիսական ասեղկողմնացույց. Մագնիսական ասեղի օգնությամբ կարելի է դատել տարածության տվյալ հատվածում մագնիսական դաշտի առկայության, ինչպես նաև դաշտի ուղղության մասին։

Մեր Երկիր մոլորակը հսկա մագնիս է: Երկրի աշխարհագրական հյուսիսային բևեռից ոչ հեռու գտնվում է հարավային մագնիսական բևեռը։ Հետևաբար, կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը, շրջվելով դեպի Երկրի հարավային մագնիսական բևեռը, ցույց է տալիս աշխարհագրական հյուսիսը: Այստեղից էլ, փաստորեն, առաջացել է մագնիսի «հյուսիսային բևեռ» անվանումը։

Մագնիսական դաշտի գծեր

Էլեկտրական դաշտը, հիշում ենք, հետազոտվում է փոքր փորձնական լիցքերի օգնությամբ, որի վրա կարելի է դատել դաշտի մեծությունն ու ուղղությունը։ Մագնիսական դաշտի դեպքում փորձնական լիցքի անալոգը փոքր մագնիսական ասեղն է:

Օրինակ, դուք կարող եք ստանալ մագնիսական դաշտի երկրաչափական պատկերացում՝ տեղադրելով շատ փոքր կողմնացույցի ասեղներ տարածության տարբեր կետերում: Փորձը ցույց է տալիս, որ սլաքները կշարվեն որոշակի գծերի երկայնքով՝ այսպես կոչված մագնիսական դաշտի գծեր. Եկեք այս հասկացությունը սահմանենք հետևյալ երեք պարբերությունների տեսքով.

1. Մագնիսական դաշտի գծերը կամ ուժի մագնիսական գծերը տարածության մեջ ուղղորդված գծեր են, որոնք ունեն հետևյալ հատկությունը. նման գծի յուրաքանչյուր կետում տեղադրված փոքրիկ կողմնացույցի ասեղը շոշափելի է այս գծի վրա:.

2. Մագնիսական դաշտի գծի ուղղությունը այս գծի կետերում տեղակայված կողմնացույցի ասեղների հյուսիսային ծայրերի ուղղությունն է.

3. Որքան հաստ են գծերը, այնքան ավելի ուժեղ է մագնիսական դաշտը տարածության տվյալ հատվածում:.

Կողմնացույցի ասեղների դերը հաջողությամբ կարող է իրականացվել երկաթե թիթեղներով. մագնիսական դաշտում փոքր թիթեղները մագնիսացվում են և իրենց պահում են ճիշտ այնպես, ինչպես մագնիսական ասեղները:

Այսպիսով, մշտական ​​մագնիսի շուրջը լցնելով երկաթի թիթեղները, մենք կտեսնենք մագնիսական դաշտի գծերի մոտավորապես հետևյալ պատկերը (նկ. 1):

Բրինձ. 1. Մշտական ​​մագնիսական դաշտ

Մագնիսի հյուսիսային բևեռը նշված է կապույտով և տառով. հարավային բևեռը` կարմիր և տառը: Նկատի ունեցեք, որ դաշտային գծերը դուրս են գալիս մագնիսի հյուսիսային բևեռից և մտնում են հարավային բևեռ, քանի որ կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը ցույց կտա մագնիսի հարավային բևեռը:

Oersted-ի փորձը

Չնայած այն հանգամանքին, որ էլեկտրական և մագնիսական երևույթները մարդկանց հայտնի են դեռևս հնագույն ժամանակներից, դրանց միջև ոչ մի կապ վաղուց չի նկատվել։ Մի քանի դար շարունակ էլեկտրականության և մագնիսականության վերաբերյալ հետազոտություններն ընթանում էին զուգահեռաբար և միմյանցից անկախ։

Ուշագրավ փաստը, որ էլեկտրական և մագնիսական երևույթներն իրականում կապված են միմյանց հետ, առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1820 թվականին Օերսթեդի հայտնի փորձի ժամանակ։

Oersted-ի փորձի սխեման ներկայացված է նկ. 2 (պատկերը rt.mipt.ru-ից): Մագնիսական ասեղի վերևում (և - սլաքի հյուսիսային և հարավային բևեռները) մետաղյա հաղորդիչ է, որը միացված է հոսանքի աղբյուրին: Եթե ​​փակում եք շղթան, ապա սլաքը պտտվում է դիրիժորին ուղղահայաց:
Այս պարզ փորձը ուղղակիորեն ցույց տվեց էլեկտրաէներգիայի և մագնիսականության փոխհարաբերությունները: Օերսթեդի փորձին հետևած փորձերը հաստատապես հաստատեցին հետևյալ օրինակը. մագնիսական դաշտը առաջանում է էլեկտրական հոսանքներից և գործում է հոսանքների վրա.

Բրինձ. 2. Oersted-ի փորձը

Հոսանք ունեցող հաղորդիչի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտի գծերի պատկերը կախված է հաղորդիչի ձևից:

Ուղիղ մետաղալարերի մագնիսական դաշտը հոսանքով

Ուղիղ մետաղալարերի մագնիսական դաշտի գծերը համակենտրոն շրջանակներ են: Այս շրջանների կենտրոնները ընկած են մետաղալարի վրա, և դրանց հարթությունները ուղղահայաց են մետաղալարին (նկ. 3):

Բրինձ. 3. Հոսանքով ուղիղ հաղորդալարի դաշտ

Ուղղակի հոսանքի մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը որոշելու երկու այլընտրանքային կանոն կա.

ժամացույցի կանոն. Դաշտային գծերը դիտելիս շարժվում են ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, որպեսզի հոսանքը հոսի դեպի մեզ:.

պտուտակային կանոն(կամ գիմլետի կանոն, կամ խցանահանի կանոն- դա ավելի մոտ է ինչ-որ մեկին ;-)): Դաշտի գծերը գնում են այնտեղ, որտեղ պտուտակը (սովորական աջ թելով) պետք է շրջվի՝ թելի երկայնքով հոսանքի ուղղությամբ շարժվելու համար։.

Օգտագործեք այն կանոնը, որն առավել հարմար է ձեզ: Ավելի լավ է ընտելանալ ժամացույցի սլաքի կանոնին. հետո ինքներդ կհամոզվեք, որ այն ավելի ունիվերսալ է և ավելի հեշտ օգտագործելի (և այնուհետև երախտագիտությամբ հիշեք այն առաջին կուրսում, երբ ուսումնասիրում եք վերլուծական երկրաչափություն):

Նկ. 3, հայտնվել է նաև մի նոր բան՝ սա վեկտոր է, որը կոչվում է մագնիսական դաշտի ինդուկցիա, կամ մագնիսական ինդուկցիա. Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը ինտենսիվության վեկտորի անալոգն է էլեկտրական դաշտնա ծառայում է հզորության հատկանիշմագնիսական դաշտ, որը որոշում է այն ուժը, որով մագնիսական դաշտը գործում է շարժվող լիցքերի վրա:

Մագնիսական դաշտի ուժերի մասին մենք կխոսենք ավելի ուշ, բայց առայժմ միայն կնշենք, որ մագնիսական դաշտի մեծությունն ու ուղղությունը որոշվում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորով։ Տիեզերքի յուրաքանչյուր կետում վեկտորը ուղղված է նույն ուղղությամբ, ինչ մեջ տեղադրված կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը տրված կետ, այն է, որ շոշափում է դաշտի գիծը այս գծի ուղղությամբ: Մագնիսական ինդուկցիան չափվում է տեսլախ(Tl):

Ինչպես էլեկտրական դաշտի դեպքում, մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի համար, սուպերպոզիցիոն սկզբունքը. Դա կայանում է նրանում, որ Տարբեր հոսանքների միջոցով տվյալ կետում ստեղծված մագնիսական դաշտերի ինդուկցիան ավելացվում է վեկտորորեն և տալիս է ստացված մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը..

Հոսանքով կծիկի մագնիսական դաշտը

Դիտարկենք շրջանաձև կծիկ, որի միջով ուղիղ հոսանքը շրջանառվում է: Նկարում մենք չենք ցույց տալիս հոսանքը ստեղծող աղբյուրը:

Մեր հերթի դաշտի գծերի նկարը կունենա մոտավորապես հետևյալ ձևը (նկ. 4).

Բրինձ. 4. Կծիկի դաշտ հոսանքով

Մեզ համար կարևոր կլինի որոշել, թե որ կիսատության մեջ (կծիկի հարթության համեմատ) է ուղղված մագնիսական դաշտը։ Կրկին մենք ունենք երկու այլընտրանքային կանոն.

ժամացույցի կանոն. Դաշտային գծերը գնում են այնտեղ՝ նայելով, թե որտեղից հոսանքը կարծես պտտվում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ.

պտուտակային կանոն. Դաշտային գծերը գնում են այնտեղ, որտեղ պտուտակը (սովորական աջ թելերով) կշարժվի, եթե պտտվի հոսանքի ուղղությամբ.

Ինչպես տեսնում եք, հոսանքի և դաշտի դերերը հակադարձված են՝ ուղիղ հոսանքի դեպքում այս կանոնների ձևակերպումների համեմատ:

Հոսանքով կծիկի մագնիսական դաշտը

Կծիկայն կստացվի, եթե պինդ կծիկ լինի, լարը փաթաթեք բավական երկար պարույրի մեջ (նկ. 5 - պատկեր en.wikipedia.org կայքից): Կծիկը կարող է ունենալ մի քանի տասնյակ, հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր պտույտներ: Կծիկը նույնպես կոչվում է solenoid.

Բրինձ. 5. Կծիկ (սոլենոիդ)

Մեկ պտույտի մագնիսական դաշտը, ինչպես գիտենք, այնքան էլ պարզ չի թվում։ Դաշտե՞րը: Կծիկի առանձին պտույտները դրվում են միմյանց վրա, և թվում է, որ արդյունքը պետք է լինի շատ շփոթեցնող պատկեր: Սակայն դա այդպես չէ՝ երկար կծիկի դաշտն ունի անսպասելի պարզ կառուցվածք (նկ. 6):

Բրինձ. 6. կծիկի դաշտ հոսանքով

Այս նկարում կծիկի հոսանքն անցնում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, երբ դիտվում է ձախից (դա տեղի կունենա, եթե նկ. 5-ում կծիկի աջ ծայրը միացված է ընթացիկ աղբյուրի «պլյուսին», իսկ ձախ ծայրը՝ «մինուս»): Մենք տեսնում ենք, որ կծիկի մագնիսական դաշտն ունի երկու բնորոշ հատկություն.

1. Կծիկի ներսում, նրա եզրերից հեռու, մագնիսական դաշտն է միատարրՅուրաքանչյուր կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը մեծությամբ և ուղղությամբ նույնն է: Դաշտային գծերը զուգահեռ ուղիղ գծեր են. դուրս գալիս թեքվում են միայն կծիկի եզրերի մոտ։

2. Կծիկից դուրս դաշտը մոտ է զրոյի: Որքան շատ են պտույտները կծիկի մեջ, այնքան ավելի թույլ է դաշտը դրանից դուրս:

Նկատի ունեցեք, որ անսահման երկար կծիկն ընդհանրապես դաշտ չի արձակում՝ կծիկից դուրս մագնիսական դաշտ չկա: Նման կծիկի ներսում դաշտն ամենուր միատարր է։

Ձեզ ոչինչ չի՞ հիշեցնում։ Կծիկը կոնդենսատորի «մագնիսական» նմանակն է: Հիշում եք, որ կոնդենսատորն իր ներսում ստեղծում է միատեսակ էլեկտրական դաշտ, որի գծերը թեքված են միայն թիթեղների եզրերի մոտ, իսկ կոնդենսատորից դուրս դաշտը մոտ է զրոյին. Անսահման թիթեղներով կոնդենսատորն ընդհանրապես չի ազատում դաշտը, և դաշտը դրա ներսում ամենուր միատարր է:

Իսկ հիմա՝ հիմնական դիտարկումը. Համեմատեք, խնդրում եմ, մագնիսական դաշտի գծերի պատկերը կծիկից դուրս (նկ. 6) Նկ. 1 . Նույն բանն է, չէ՞։ Իսկ հիմա եկել ենք մի հարցի, որը հավանաբար վաղուց ունեիք՝ եթե մագնիսական դաշտը առաջանում է հոսանքներից և գործում է հոսանքների վրա, ապա ինչո՞վ է պայմանավորված մագնիսական դաշտի հայտնվելը մշտական ​​մագնիսի մոտ։ Ի վերջո, այս մագնիսը կարծես հոսանք ունեցող հաղորդիչ չէ:

Ամպերի վարկածը. Տարրական հոսանքներ

Սկզբում ենթադրվում էր, որ մագնիսների փոխազդեցությունը պայմանավորված է բևեռներում կենտրոնացած հատուկ մագնիսական լիցքերով։ Բայց, ի տարբերություն էլեկտրականության, ոչ ոք չէր կարող մեկուսացնել մագնիսական լիցքը. չէ՞ որ, ինչպես արդեն ասացինք, հնարավոր չէր առանձին-առանձին ստանալ մագնիսի հյուսիսային և հարավային բևեռները. բևեռները մագնիսի մեջ միշտ լինում են զույգերով:

Մագնիսական լիցքերի վերաբերյալ կասկածները սաստկացան Օերսթեդի փորձից, երբ պարզվեց, որ մագնիսական դաշտն առաջանում է էլեկտրական հոսանքի միջոցով։ Ավելին, պարզվեց, որ ցանկացած մագնիսի համար կարելի է ընտրել համապատասխան կոնֆիգուրացիայի հոսանք ունեցող հաղորդիչ, որպեսզի այս հաղորդիչի դաշտը համընկնի մագնիսի դաշտի հետ։

Ամպերը համարձակ վարկած առաջ քաշեց. Մագնիսական լիցքեր չկան։ Մագնիսի գործողությունը բացատրվում է նրա ներսում փակ էլեկտրական հոսանքներով։.

Որո՞նք են այս հոսանքները: Սրանք տարրական հոսանքներշրջանառել ատոմների և մոլեկուլների մեջ; դրանք կապված են ատոմային ուղեծրերում էլեկտրոնների շարժման հետ։ Ցանկացած մարմնի մագնիսական դաշտը կազմված է այս տարրական հոսանքների մագնիսական դաշտերից։

Տարրական հոսանքները կարող են պատահականորեն տեղակայվել միմյանց նկատմամբ: Հետո նրանց դաշտերը ջնջում են միմյանց, իսկ մարմինը մագնիսական հատկություն չի ցուցաբերում։

Բայց եթե տարրական հոսանքները համակարգված են, ապա դրանց դաշտերը, գումարվելով, ամրացնում են միմյանց։ Մարմինը դառնում է մագնիս (նկ. 7. մագնիսական դաշտը կուղղվի դեպի մեզ, մագնիսի հյուսիսային բևեռը նույնպես կուղղվի դեպի մեզ)։

Բրինձ. 7. Տարրական մագնիսական հոսանքներ

Ամպերի վարկածը տարրական հոսանքների մասին պարզաբանեց մագնիսների հատկությունները։Մագնիսի տաքացումը և թափահարումը քայքայում են նրա տարրական հոսանքների դասավորությունը, և մագնիսական հատկությունները թուլանում են։ Մագնիսների բևեռների անբաժանելիությունը ակնհայտ դարձավ՝ մագնիսի կտրման վայրում ծայրերում ստանում ենք նույն տարրական հոսանքները։ Մարմնի մագնիսական դաշտում մագնիսանալու ունակությունը բացատրվում է տարրական հոսանքների համակարգված դասավորությամբ, որոնք ճիշտ «պտտվում են» (կարդացեք հաջորդ թերթիկում մագնիսական դաշտում շրջանաձև հոսանքի պտույտի մասին):

Ամպերի վարկածը ճիշտ է ստացվել, դա ցույց տվեց հետագա զարգացումֆիզիկա. Տարրական հոսանքների հայեցակարգը դարձել է ատոմի տեսության անբաժանելի մասը, որը մշակվել է արդեն քսաներորդ դարում՝ Ամպերի փայլուն ենթադրությունից գրեթե հարյուր տարի անց:

Այս դասին, որի թեման է՝ «Հաստատունի մագնիսական դաշտը էլեկտրական հոսանք», մենք կսովորենք, թե ինչ է մագնիսը, ինչպես է այն փոխազդում այլ մագնիսների հետ, կգրենք մագնիսական դաշտի և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի սահմանումները, ինչպես նաև կօգտագործենք գիմլետի կանոնը մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղությունը որոշելու համար:

Ձեզնից յուրաքանչյուրը ձեռքերում մագնիս է պահել և գիտի դրա զարմանալի հատկությունը՝ այն հեռավորության վրա փոխազդում է մեկ այլ մագնիսի կամ երկաթի կտորի հետ։ Ի՞նչ է մագնիսը տալիս նրան այս զարմանալի հատկությունները: Կարո՞ղ եք ինքներդ պատրաստել մագնիս: Դա հնարավոր է, և ինչ է անհրաժեշտ դրա համար, դուք կսովորեք մեր դասից: Եկեք առաջ անցնենք, եթե վերցնենք մի պարզ երկաթյա մեխ, այն մագնիսական հատկություն չի ունենա, բայց եթե այն մետաղալարով փաթաթենք և միացնենք մարտկոցին, կստանանք մագնիս (տե՛ս նկ. 1):

Բրինձ. 1. Մետաղալարով փաթաթված և մարտկոցին միացված մեխ

Պարզվում է, որ մագնիս ստանալու համար անհրաժեշտ է էլեկտրական հոսանք՝ էլեկտրական լիցքի շարժում։ Մշտական ​​մագնիսների, օրինակ՝ սառնարանի մագնիսների հատկությունները նույնպես կապված են էլեկտրական լիցքի շարժման հետ։ Որոշակի մագնիսական լիցք, ինչպես էլեկտրականը, բնության մեջ գոյություն չունի։ Դա պետք չէ, բավականաչափ շարժվող էլեկտրական լիցքեր։

Ուղիղ էլեկտրական հոսանքի մագնիսական դաշտը ուսումնասիրելուց առաջ անհրաժեշտ է պայմանավորվել, թե ինչպես կարելի է քանակապես նկարագրել մագնիսական դաշտը: Մագնիսական երևույթների քանակական նկարագրության համար անհրաժեշտ է ներկայացնել մագնիսական դաշտին բնորոշ ուժը։ Վեկտորային մեծությունը, որը քանակապես բնութագրում է մագնիսական դաշտը, կոչվում է մագնիսական ինդուկցիա։ Այն սովորաբար նշվում է մեծատառ լատիներեն B տառով, որը չափվում է Tesla-ով:

Մագնիսական ինդուկցիա - վեկտորային քանակ, որը տարածության տվյալ կետում մագնիսական դաշտին բնորոշ ուժն է։ Մագնիսական դաշտի ուղղությունը որոշվում է էլեկտրաստատիկ մոդելի անալոգիայով, որում դաշտը բնութագրվում է հանգստի ժամանակ փորձնական լիցքի վրա գործողությամբ։ Միայն այստեղ որպես «փորձնական տարր» օգտագործվում է մագնիսական ասեղ (երկարաձգված մշտական ​​մագնիս)։ Դուք տեսել եք նման սլաք կողմնացույցում: Մագնիսական դաշտի ուղղությունը ինչ-որ կետում ընդունվում է որպես այն ուղղությունը, որը ցույց կտա մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռը N-ը վերակողմնորոշումից հետո (տես նկ. 2):

Մագնիսական դաշտի ամբողջական և հստակ պատկերը կարելի է ստանալ այսպես կոչված մագնիսական դաշտի գծերի կառուցմամբ (տես նկ. 3):

Բրինձ. 3. Մշտական ​​մագնիսի մագնիսական դաշտի դաշտային գծեր

Սրանք գծեր են, որոնք ցույց են տալիս մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղությունը (այսինքն՝ մագնիսական ասեղի N բևեռի ուղղությունը) տարածության յուրաքանչյուր կետում։ Մագնիսական ասեղի օգնությամբ կարելի է այսպիսով ստանալ տարբեր մագնիսական դաշտերի ուժային գծերի պատկերը։ Ահա, օրինակ, մշտական ​​մագնիսի մագնիսական դաշտի գծերի նկարը (տես նկ. 4):

Բրինձ. 4. Մշտական ​​մագնիսի մագնիսական դաշտի դաշտային գծեր

Մագնիսական դաշտը գոյություն ունի յուրաքանչյուր կետում, բայց մենք գծեր ենք գծում միմյանցից որոշ հեռավորության վրա: Սա պարզապես մագնիսական դաշտը պատկերելու միջոց է, ինչպես մենք արեցինք էլեկտրական դաշտի ուժգնության դեպքում (տես նկ. 5):

Բրինձ. 5. Էլեկտրական դաշտի ուժգնության գծեր

Որքան ավելի խիտ են գծված գծերը, այնքան մեծ է մագնիսական ինդուկցիայի մոդուլը տարածության տվյալ հատվածում: Ինչպես տեսնում եք (տես նկ. 4), ուժի գծերը դուրս են գալիս մագնիսի հյուսիսային բևեռից և մտնում հարավային բևեռ: Մագնիսի ներսում դաշտի գծերը նույնպես շարունակվում են։ Ի տարբերություն էլեկտրական դաշտի գծերի, որոնք սկսվում են դրական լիցքերով և ավարտվում բացասական լիցքերով, մագնիսական դաշտի գծերը փակ են (տես նկ. 6):

Բրինձ. 6. Մագնիսական դաշտի գծերը փակ են

Այն դաշտը, որի ուժային գծերը փակ են, կոչվում է պտտվող վեկտորային դաշտ: Էլեկտրաստատիկ դաշտը հորձանուտ չէ, այն պոտենցիալ է: Պտտվող և պոտենցիալ դաշտերի միջև հիմնարար տարբերությունն այն է, որ ցանկացած փակ ճանապարհի վրա պոտենցիալ դաշտի աշխատանքը զրոյական է, բայց դա այդպես չէ պտտվող դաշտի դեպքում: Երկիրը նույնպես հսկայական մագնիս է, այն ունի մագնիսական դաշտ, որը մենք հայտնաբերում ենք կողմնացույցի ասեղով։ Ավելին կարդացեք Երկրի մագնիսական դաշտի մասին ճյուղում:

Մեր Երկիր մոլորակը մեծ մագնիս է, որի բևեռները գտնվում են պտտման առանցքի հետ մակերեսի հատման կետի մոտ։ Աշխարհագրական առումով դրանք Հարավային և Հյուսիսային բևեռներն են: Այդ պատճառով կողմնացույցի սլաքը, որը նույնպես մագնիս է, փոխազդում է Երկրի հետ։ Այն կողմնորոշված ​​է այնպես, որ մի ծայրը ցույց է տալիս հյուսիսային բևեռը, իսկ մյուսը դեպի հարավ (տե՛ս նկ. 7): Նկ.7. Կողմնացույցի սլաքը փոխազդում է Երկրի հետ Այն, որը ցույց է տալիս Երկրի հյուսիսային բևեռը, նշանակվել է N, ինչը նշանակում է հյուսիս, անգլերենից թարգմանաբար նշանակում է «Հյուսիս»: Իսկ նա, ով մատնացույց է անում Երկրի հարավային բևեռը՝ S, որը նշանակում է հարավ, անգլերենից թարգմանված «Հարավ»: Քանի որ մագնիսների հակառակ բևեռները ձգվում են, սլաքի հյուսիսային բևեռը ցույց է տալիս Երկրի հարավային մագնիսական բևեռը (տես նկ. 8): Բրինձ. 8. Երկրի կողմնացույցի և մագնիսական բևեռների փոխազդեցությունը Պարզվում է, որ Հարավային մագնիսական բևեռը գտնվում է հյուսիսային աշխարհագրական դիրքում։ Եվ հակառակը, Հյուսիսային մագնիսականը գտնվում է Երկրի հարավային աշխարհագրական բևեռում:

Այժմ, ծանոթանալով մագնիսական դաշտի մոդելին, մենք ուսումնասիրում ենք ուղիղ հոսանք ունեցող հաղորդիչի դաշտը։ Դեռևս 19-րդ դարում դանիացի գիտնական Օերսթեդը հայտնաբերեց, որ մագնիսական ասեղը փոխազդում է հաղորդիչի հետ, որի միջով էլեկտրական հոսանք է հոսում (տես նկ. 9):

Բրինձ. 9. Մագնիսական ասեղի փոխազդեցությունը հաղորդիչի հետ

Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ հոսանք ունեցող ուղղագիծ հաղորդիչի մագնիսական դաշտում մագնիսական ասեղը յուրաքանչյուր կետում շոշափելիորեն կտեղավորվի որոշակի շրջանագծի վրա: Այս շրջանագծի հարթությունը հոսանքով ուղղահայաց է հաղորդիչին, և նրա կենտրոնը գտնվում է հաղորդիչի առանցքի վրա (տես նկ. 10):

Բրինձ. 10. Մագնիսական ասեղի գտնվելու վայրը ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական դաշտում

Եթե ​​փոխեք հոսանքի ուղղությունը դիրիժորի միջով, ապա յուրաքանչյուր կետում մագնիսական ասեղը կշրջվի հակառակ կողմը(տե՛ս նկ. 11):

Բրինձ. 11. Էլեկտրական հոսանքի ուղղությունը փոխելիս

Այսինքն, մագնիսական դաշտի ուղղությունը կախված է դիրիժորի միջով ընթացիկ հոսքի ուղղությունից: Այս կախվածությունը կարելի է նկարագրել փորձնականորեն հաստատված պարզ մեթոդի միջոցով. Gimlet կանոններ.

եթե գիմլետի թարգմանական շարժման ուղղությունը համընկնում է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության հետ, ապա նրա բռնակի պտտման ուղղությունը համընկնում է այս հաղորդիչի կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտի ուղղության հետ (տես նկ. 12):

Այսպիսով, հոսանք ունեցող հաղորդիչի մագնիսական դաշտը յուրաքանչյուր կետում ուղղված է հաղորդիչին ուղղահայաց հարթության վրա ընկած շրջանագծին: Շրջանակի կենտրոնը համընկնում է հաղորդիչի առանցքի հետ։ Մագնիսական դաշտի վեկտորի ուղղությունը յուրաքանչյուր կետում կապված է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության հետ՝ ըստ գիմլետի կանոնի: Էմպիրիկորեն, ընթացիկ ուժը և դիրիժորից հեռավորությունը փոխելիս պարզվել է, որ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլը համաչափ է հոսանքի և հակադարձ համեմատական ​​է հաղորդիչից հեռավորությանը: Անսահման հոսանք կրող հաղորդիչով ստեղծված դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլը հավասար է.

որտեղ է համաչափության գործակիցը, որը հաճախ հանդիպում է մագնիսականության մեջ: Այն կոչվում է վակուումի մագնիսական թափանցելիություն։ Թվայինորեն հավասար է.

Մագնիսական դաշտերի, ինչպես նաև էլեկտրական դաշտերի համար գործում է սուպերպոզիցիայի սկզբունքը։ Տարածության մի կետում տարբեր աղբյուրների կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտերը գումարվում են (տես նկ. 13):

Բրինձ. 13. Տարբեր աղբյուրներից մագնիսական դաշտերը գումարվում են

Նման դաշտի ընդհանուր հզորության բնութագրիչը կլինի աղբյուրներից յուրաքանչյուրի դաշտերի հզորության բնութագրերի վեկտորային գումարը: Որոշակի կետում հոսանքով ստեղծված դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի մեծությունը կարելի է մեծացնել հաղորդիչը շրջանագծի մեջ թեքելով։ Սա պարզ կլինի, եթե հաշվի առնենք նման մետաղալարերի փոքր հատվածների մագնիսական դաշտերը այս կծիկի ներսում գտնվող մի կետում: Օրինակ՝ կենտրոնում։

Նշված հատվածը, ըստ գիմլետի կանոնի, դրանում ստեղծում է դեպի վեր դաշտ (տե՛ս նկ. 14):

Բրինձ. 14. Հատվածների մագնիսական դաշտը

Հատվածը նմանապես ստեղծում է մագնիսական դաշտ այնտեղ ուղղված այս կետում: Նույնը վերաբերում է մյուս հատվածներին: Այնուհետև ընդհանուր ուժի բնութագիրը (այսինքն՝ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը B) այս կետում կլինի այս կետում բոլոր փոքր հատվածների մագնիսական դաշտերի ուժային բնութագրերի սուպերպոզիցիան և ուղղված կլինի դեպի վեր (տե՛ս նկ. 15):

Բրինձ. 15. Ընդհանուր հզորության բնութագիրը կծիկի կենտրոնում

կամայական կծիկի համար, պարտադիր չէ շրջանագծի ձևով, օրինակ, քառակուսի շրջանակի համար (տես Նկար 16), կծիկի ներսում վեկտորի արժեքը, բնականաբար, կախված կլինի կծիկի ձևից, չափից և հոսանքից: ուժը դրա մեջ, բայց մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղությունը միշտ որոշվելու է նույն կերպ (որպես փոքր հատվածներով ստեղծված դաշտերի սուպերպոզիցիա):

Բրինձ. 16. Քառակուսի շրջանակի հատվածների մագնիսական դաշտ

Մենք մանրամասն նկարագրել ենք կծիկի ներսում դաշտի ուղղության որոշումը, բայց ընդհանուր դեպքում այն ​​կարելի է շատ ավելի հեշտ գտնել՝ մի փոքր փոփոխված գիմլետի կանոնի համաձայն.

եթե դուք պտտում եք գիմլետի բռնակը այն ուղղությամբ, որտեղ հոսանքը հոսում է կծիկի մեջ, ապա կծիկի ծայրը ցույց կտա մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղությունը կծիկի ներսում (տես նկ. 17):

Այսինքն՝ այժմ բռնակի պտույտը համապատասխանում է հոսանքի ուղղությանը, իսկ գիմլետի շարժումը՝ դաշտի ուղղությանը։ Եվ ոչ հակառակը, ինչպես եղավ ուղիղ դիրիժորի դեպքում: Եթե ​​երկար հաղորդիչը, որի միջով հոսում է հոսանքը, փաթաթված է աղբյուրի մեջ, ապա այս սարքը կլինի շրջադարձերի մի շարք: Կծիկի յուրաքանչյուր պտույտի մագնիսական դաշտերը կգումարվեն սուպերպոզիցիայի սկզբունքի համաձայն: Այսպիսով, ինչ-որ պահի կծիկի կողմից ստեղծված դաշտը կլինի տվյալ կետում պտույտներից յուրաքանչյուրի կողմից ստեղծված դաշտերի գումարը: Նման կծիկի դաշտի դաշտային գծերի նկարը, որը տեսնում եք Նկ. 18.

Բրինձ. 18. Կծիկի հոսանքի գծեր

Նման սարքը կոչվում է կծիկ, էլեկտրամագնիս կամ էլեկտրամագնիս: Հեշտ է տեսնել, որ կծիկի մագնիսական հատկությունները կլինեն նույնը, ինչ մշտական ​​մագնիսինը (տես նկ. 19):

Բրինձ. 19. Կծիկի և մշտական ​​մագնիսի մագնիսական հատկությունները

Կծիկի մի կողմը (որը վերևի նկարում է) խաղում է մագնիսի հյուսիսային բևեռի դերը, իսկ մյուս կողմը՝ հարավային բևեռը։ Նման սարքը լայնորեն կիրառվում է տեխնիկայում, քանի որ այն կարելի է կառավարել՝ այն մագնիս է դառնում միայն այն ժամանակ, երբ կծիկի հոսանքը միացված է։ Նկատի ունեցեք, որ կծիկի ներսում մագնիսական դաշտի գծերը գրեթե զուգահեռ են և խիտ: Սոլենոիդի ներսում դաշտը շատ ուժեղ է և միատեսակ: Կծիկից դուրս գտնվող դաշտը ոչ միատարր է, այն շատ ավելի թույլ է, քան ներսի դաշտը և ուղղված է հակառակ ուղղությամբ։ Կծիկի ներսում մագնիսական դաշտի ուղղությունը որոշվում է մեկ պտույտի ներսում գտնվող դաշտի կանոնով: Բռնակի պտտման ուղղության համար մենք վերցնում ենք հոսանքի ուղղությունը, որը հոսում է կծիկի միջով, իսկ գիմլետի շարժումը ցույց է տալիս մագնիսական դաշտի ուղղությունը դրա ներսում (տե՛ս նկ. 20):

Բրինձ. 20. Գիմլետի կանոնը կոլի համար

Եթե ​​դուք մագնիսական դաշտում տեղադրեք հոսանք կրող կծիկ, այն կվերակողմնորոշվի մագնիսական ասեղի պես: Պտույտ առաջացնող ուժի պահը կապված է տվյալ կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլի, կծիկի տարածքի և դրանում առկա ուժի հետ հետևյալ հարաբերությամբ.

Այժմ մեզ համար պարզ է դառնում, թե որտեղից են գալիս մշտական ​​մագնիսի մագնիսական հատկությունները. փակ ճանապարհով ատոմում շարժվող էլեկտրոնը նման է հոսանք ունեցող կծիկի, և, ինչպես կծիկը, ունի մագնիսական դաշտ: Եվ, ինչպես տեսանք կծիկի օրինակով, հոսանքի շատ պտույտներ, որոնք պատվիրված են որոշակի ձևով, ունեն ուժեղ մագնիսական դաշտ:

Մշտական ​​մագնիսների կողմից ստեղծված դաշտը դրանց ներսում լիցքերի շարժման արդյունք է։ Եվ այդ լիցքերը ատոմներում էլեկտրոններ են (տե՛ս նկ. 21): Բրինձ. 21. Էլեկտրոնների շարժումը ատոմներում Եկեք բացատրենք դրա առաջացման մեխանիզմը որակական մակարդակով: Ինչպես գիտեք, ատոմում էլեկտրոնները շարժման մեջ են: Այսպիսով, յուրաքանչյուր էլեկտրոն, յուրաքանչյուր ատոմում, ստեղծում է իր մագնիսական դաշտը, այդպիսով ստացվում է ատոմի չափ մագնիսների հսկայական քանակություն։ Նյութերի մեծ մասում այս մագնիսները և նրանց մագնիսական դաշտերը պատահականորեն ուղղված են: Հետեւաբար, մարմնի կողմից ստեղծված ընդհանուր մագնիսական դաշտը զրո է: Բայց կան նյութեր, որոնցում առանձին էլեկտրոնների կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտերը նույն կերպ են կողմնորոշվում (տե՛ս նկ. 22): Բրինձ. 22. Մագնիսական դաշտերը նույն կողմնորոշված ​​են Հետեւաբար, յուրաքանչյուր էլեկտրոնի կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտերը գումարվում են: Արդյունքում՝ նման նյութից պատրաստված մարմինն ունի մագնիսական դաշտ և հանդիսանում է մշտական ​​մագնիս։ Արտաքին մագնիսական դաշտում կողմնացույցի ասեղի պես պտտվում են առանձին ատոմներ կամ ատոմների խմբեր, որոնք, ինչպես պարզեցինք, ունեն իրենց մագնիսական դաշտը (տե՛ս նկ. 23)։ Բրինձ. 23. Ատոմների պտույտը արտաքին մագնիսական դաշտում Եթե ​​մինչ այդ նրանք չէին կողմնորոշվում մեկ ուղղությամբ և չէին կազմում ուժեղ ընդհանուր մագնիսական դաշտ, ապա տարրական մագնիսների դասավորությունից հետո նրանց մագնիսական դաշտերը կգումարվեն։ Իսկ եթե արտաքին դաշտի գործողությունից հետո կարգը պահպանվի, նյութը կմնա մագնիս։ Նկարագրված գործընթացը կոչվում է մագնիսացում:

Նշեք էլեկտրամագնիսը սնուցող հոսանքի աղբյուրի բևեռները նկ. 24 փոխազդեցություն: Եկեք հիմնավորենք՝ էլեկտրամագնիսական սարքը, որի մեջ հոսում է ուղիղ հոսանքը, իրեն մագնիսի պես է պահում:

Բրինձ. 24. Ընթացիկ աղբյուր

Համաձայն նկ. 24-ը ցույց է տալիս, որ մագնիսական սլաքը հարավային բևեռով ուղղված է դեպի էլեկտրամագնիսական սարքը: Ինչպես մագնիսների բևեռները վանում են միմյանց, մինչդեռ հակառակ բևեռները ձգում են: Այստեղից բխում է, որ բուն սոլենոիդի ձախ բևեռը հյուսիսայինն է (տե՛ս նկ. 25):

Բրինձ. 25. Հյուսիսային էլեկտրամագնիսականի ձախ բևեռը

Մագնիսական ինդուկցիայի գծերը դուրս են գալիս հյուսիսային բևեռից և մտնում հարավ։ Սա նշանակում է, որ էլեկտրամագնիսական սարքի ներսում դաշտն ուղղված է դեպի ձախ (տե՛ս նկ. 26):

Բրինձ. 26. Սոլենոիդի ներսում դաշտն ուղղված է դեպի ձախ

Դե, դաշտի ուղղությունը էլեկտրամագնիսական սարքի ներսում որոշվում է գիմլետի կանոնով: Մենք գիտենք, որ դաշտն ուղղված է դեպի ձախ, այնպես որ, եկեք պատկերացնենք, որ գիմլետը պտտվում է այս ուղղությամբ: Այնուհետև դրա բռնակը ցույց կտա հոսանքի ուղղությունը էլեկտրամագնիսական սարքում` աջից ձախ (տես նկ. 27):

Հոսանքի ուղղությունը որոշվում է դրական լիցքի շարժման ուղղությամբ։ Դրական լիցքը մեծ պոտենցիալ ունեցող կետից (աղբյուրի դրական բևեռ) տեղափոխվում է ավելի փոքր կետ (աղբյուրի բացասական բևեռ): Ուստի աջ կողմում տեղակայված աղբյուրի բևեռը դրական է, իսկ ձախում՝ բացասական (տե՛ս նկ. 28):

Բրինձ. 28. Աղբյուրի բեւեռների որոշում

Առաջադրանք 2

400 մակերեսով շրջանակը տեղադրվում է միատեսակ մագնիսական դաշտում՝ 0,1 Տ ինդուկցիայով, որպեսզի շրջանակի նորմը ուղղահայաց լինի ինդուկցիայի գծերին: Ո՞ր հոսանքի ուժգնությամբ կգործի շրջանակի վրա ոլորող մոմենտ 20 (տես նկ. 29):

Բրինձ. 29. Գծանկար 2-րդ խնդրի համար

Եկեք հիմնավորենք. ռոտացիա առաջացնող ուժի պահը կապված է տվյալ կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլի, կծիկի մակերեսի և դրանում առկա ուժի հետ հետևյալ հարաբերությամբ.

Մեր դեպքում առկա են բոլոր անհրաժեշտ տվյալները։ Մնում է արտահայտել ցանկալի ընթացիկ ուժը և հաշվարկել պատասխանը.

Խնդիրը լուծված է.

Մատենագիտություն

1. Սոկոլովիչ Յու.Ա., Բոգդանովա Գ.Ս. Ֆիզիկա. Ձեռնարկ խնդրի լուծման օրինակներով: - 2-րդ հրատարակության վերաբաշխում. - X .: Vesta: Հրատարակչություն «Ranok», 2005. - 464 p.
2. Մյակիշև Գ.Յա. Ֆիզիկա՝ պրոկ. 11 բջիջների համար: հանրակրթական հաստատություններ։ - Մ.: Կրթություն, 2010 թ.

1. «Գիտելիքի հիպերմարկետ» ինտերնետային պորտալ ()
2. Ինտերնետ պորտալ «DER-ի միասնական հավաքածու» ()

Տնային աշխատանք

Ինչպես հանգստի վիճակում գտնվող էլեկտրական լիցքը գործում է մեկ այլ լիցքի վրա էլեկտրական դաշտի միջոցով, այնպես էլ էլեկտրական հոսանքը գործում է մեկ այլ հոսանքի վրա մագնիսական դաշտը. Մշտական ​​մագնիսների վրա մագնիսական դաշտի ազդեցությունը կրճատվում է նյութի ատոմներում շարժվող լիցքերի վրա և միկրոսկոպիկ շրջանաձև հոսանքներ ստեղծելով:

Վարդապետություն էլեկտրամագնիսականությունհիմնված երկու ենթադրությունների վրա.

• մագնիսական դաշտը գործում է շարժվող լիցքերի և հոսանքների վրա.
• մագնիսական դաշտ է առաջանում հոսանքների և շարժվող լիցքերի շուրջ։

Մագնիսների փոխազդեցություն

Մշտական ​​մագնիս(կամ մագնիսական ասեղ) ուղղված է Երկրի մագնիսական միջօրեականի երկայնքով: Հյուսիս ուղղված վերջը կոչվում է Հյուսիսային բեւեռ (N) և հակառակ ծայրն է հարավային բևեռ(Ս). Երկու մագնիսների մոտենալով միմյանց, մենք նշում ենք, որ նրանց նման բևեռները վանում են, իսկ հակառակները ձգում են ( բրինձ. 1 ).

Եթե ​​բևեռները բաժանենք մշտական ​​մագնիսը երկու մասի կտրելով, ապա կտեսնենք, որ դրանցից յուրաքանչյուրը նույնպես կունենա երկու բևեռ, այսինքն կլինի մշտական ​​մագնիս ( բրինձ. 2 ) Երկու բևեռներն էլ՝ հյուսիսն ու հարավը, իրարից անբաժան են, հավասար։

Երկրի կամ մշտական ​​մագնիսների կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտը պատկերված է, ինչպես էլեկտրական դաշտը, ուժի մագնիսական գծերով: Ցանկացած մագնիսի մագնիսական դաշտի գծերի պատկերը կարելի է ստանալ՝ վրան թղթի թերթիկ դնելով, որի վրա միատարր շերտով լցվում են երկաթի թելերը։ Մտնելով մագնիսական դաշտի մեջ՝ թեփը մագնիսանում է. նրանցից յուրաքանչյուրն ունի հյուսիսային և հարավային բևեռներ: Հակառակ բևեռները հակված են մոտենալ միմյանց, բայց դա կանխում է թեփի շփումը թղթի վրա: Եթե ​​մատով դիպչեք թուղթին, շփումը կնվազի, և թելերը կձգվեն միմյանց՝ ձևավորելով շղթաներ, որոնք ներկայացնում են մագնիսական դաշտի գծերը:

Վրա բրինձ. 3 ցույց է տալիս թեփի ուղիղ մագնիսի և փոքր մագնիսական սլաքների դիրքը, որոնք ցույց են տալիս մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը: Այս ուղղության համար վերցված է մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռի ուղղությունը։

Oersted-ի փորձը. Մագնիսական դաշտի հոսանք

IN վաղ XIXՎ. Դանիացի գիտնական Օերսթեդբացահայտելով կարևոր բացահայտում արեց էլեկտրական հոսանքի ազդեցությունը մշտական ​​մագնիսների վրա . Նա երկար մետաղալար դրեց մագնիսական ասեղի մոտ։ Երբ հոսանք անցավ լարով, սլաքը շրջվեց՝ փորձելով ուղղահայաց լինել դրան ( բրինձ. 4 ) Դա կարելի է բացատրել հաղորդիչի շուրջ մագնիսական դաշտի ի հայտ գալով։

Դաշտի ուժի մագնիսական գծերը, որոնք ստեղծված են հոսանքի հետ ուղիղ հաղորդիչի կողմից, համակենտրոն շրջանակներ են, որոնք տեղակայված են դրան ուղղահայաց հարթության վրա, կենտրոններով այն կետում, որտեղով անցնում է հոսանքը ( բրինձ. 5 ) Գծերի ուղղությունը որոշվում է ճիշտ պտուտակային կանոնով.

Եթե ​​պտուտակը պտտվում է դաշտային գծերի ուղղությամբ, այն կշարժվի հաղորդիչի հոսանքի ուղղությամբ։ .

Մագնիսական դաշտին բնորոշ ուժն է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտոր B . Յուրաքանչյուր կետում այն ​​շոշափելիորեն ուղղվում է դաշտի գծին: Էլեկտրական դաշտի գծերը սկսվում են դրական լիցքերով և ավարտվում բացասական լիցքերով, և լիցքի վրա այս դաշտում ազդող ուժը շոշափելիորեն ուղղվում է նրա յուրաքանչյուր կետի գծին: Ի տարբերություն էլեկտրական դաշտի, մագնիսական դաշտի գծերը փակ են, ինչը պայմանավորված է բնության մեջ «մագնիսական լիցքերի» բացակայությամբ։

Հոսանքի մագնիսական դաշտը սկզբունքորեն չի տարբերվում մշտական ​​մագնիսով ստեղծված դաշտից։ Այս առումով հարթ մագնիսի անալոգը երկար էլեկտրամագնիս է՝ մետաղալարով կծիկ, որի երկարությունը շատ ավելի մեծ է, քան տրամագիծը։ Նրա ստեղծած մագնիսական դաշտի գծերի դիագրամը՝ պատկերված բրինձ. 6 , նման է հարթ մագնիսի համար ( բրինձ. 3 ) Շրջանակները ցույց են տալիս էլեկտրամագնիսական ոլորուն ձևավորող մետաղալարերի հատվածները: Դիտորդից մետաղալարով հոսող հոսանքները նշվում են խաչերով, իսկ հակառակ ուղղությամբ՝ դեպի դիտորդի հոսանքները՝ կետերով: Նույն անվանումներն ընդունվում են մագնիսական դաշտի գծերի համար, երբ դրանք ուղղահայաց են գծագրի հարթությանը ( բրինձ. 7 ա, բ).

Էլեկտրամագնիսական ոլորուն հոսանքի ուղղությունը և դրա ներսում մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը նույնպես կապված են աջ պտուտակի կանոնով, որն այս դեպքում ձևակերպվում է հետևյալ կերպ.

Եթե ​​նայեք էլեկտրամագնիսական առանցքի երկայնքով, ապա ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ հոսող հոսանքը դրանում ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որի ուղղությունը համընկնում է աջ պտուտակի շարժման ուղղության հետ ( բրինձ. 8 )

Ելնելով այս կանոնից՝ հեշտ է պարզել, որ ներքևում ցուցադրված էլեկտրամագնիսական սարքը բրինձ. 6 , նրա աջ ծայրը հյուսիսային բևեռն է, իսկ ձախ ծայրը՝ հարավային բևեռը։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի ներսում մագնիսական դաշտը միատարր է. մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորն այնտեղ հաստատուն արժեք ունի (B = const): Այս առումով սոլենոիդը նման է հարթ կոնդենսատորի, որի ներսում ստեղծվում է միատեսակ էլեկտրական դաշտ։

Հոսանք ունեցող հաղորդիչի վրա մագնիսական դաշտում գործող ուժը

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ մագնիսական դաշտում հոսանք կրող հաղորդիչի վրա ուժ է գործում։ Միատեսակ դաշտում l երկարությամբ ուղղագիծ հաղորդիչը, որի միջով հոսում է I հոսանքը, որը գտնվում է B դաշտի վեկտորին ուղղահայաց, ուժ է ստանում. F = I l B .

Որոշվում է ուժի ուղղությունը ձախ ձեռքի կանոն:

Եթե ​​ձախ ձեռքի չորս ձգված մատները տեղադրված են հաղորդիչում հոսանքի ուղղությամբ, իսկ ափը ուղղահայաց է B վեկտորին, ապա հետ քաշված բութ մատը ցույց կտա հաղորդիչի վրա ազդող ուժի ուղղությունը։ (բրինձ. 9 ).

Հարկ է նշել, որ մագնիսական դաշտում հոսանք ունեցող հաղորդիչի վրա ազդող ուժը ոչ թե էլեկտրական ուժի նման շոշափում է նրա ուժային գծերին, այլ ուղղահայաց: Ուժի գծերի երկայնքով տեղակայված հաղորդիչը չի ազդում մագնիսական ուժի վրա:

Հավասարումը F = IlBթող տանք քանակական բնութագիրմագնիսական դաշտի ինդուկցիա.

Վերաբերմունք կախված չէ հաղորդիչի հատկություններից և բնութագրում է հենց մագնիսական դաշտը:

Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի B մոդուլը թվային կերպով ուժին հավասարԳործող միավորի երկարության հաղորդիչի վրա, որը գտնվում է իրեն ուղղահայաց, որի միջով հոսում է մեկ ամպերի հոսանք։

SI համակարգում մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի միավորը տեսլան է (T):

Մագնիսական դաշտ. Աղյուսակներ, դիագրամներ, բանաձևեր

(Մագնիսների փոխազդեցություն, Օերստեդի փորձ, մագնիսական ինդուկցիայի վեկտոր, վեկտորի ուղղություն, սուպերպոզիցիայի սկզբունք։ Մագնիսական դաշտերի գրաֆիկական պատկերում, մագնիսական ինդուկցիայի գծեր։ մագնիսական հոսք, դաշտին բնորոշ էներգետիկ. Մագնիսական ուժեր, Ամպերի ուժ, Լորենցի ուժ։ Լիցքավորված մասնիկների շարժումը մագնիսական դաշտում. Նյութի մագնիսական հատկություններ, Ամպերի վարկած)

«Մագնիսական դաշտի որոշում» - Փորձերի ընթացքում ստացված տվյալների համաձայն լրացրեք աղյուսակը. Ջ.Վեռն. Երբ մագնիս ենք բերում մագնիսական ասեղին, այն պտտվում է։ Մագնիսական դաշտերի գրաֆիկական ներկայացում: Հանս Քրիստիան Էրստեդ. Էլեկտրական դաշտ. Մագնիսն ունի երկու բևեռ՝ հյուսիս և հարավ: Գիտելիքների ընդհանրացման և համակարգման փուլ.

«Մագնիսական դաշտը և դրա գրաֆիկական պատկերը» - Ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտ։ Կծիկներ հոսանքով: մագնիսական գծեր. Ամպերի վարկածը. Ձողային մագնիսի ներսում: Հակառակ մագնիսական բևեռներ. Բևեռային լույսեր. Մշտական ​​մագնիսի մագնիսական դաշտը. Մագնիսական դաշտ. Երկրի մագնիսական դաշտը. Մագնիսական բևեռներ. Կենսաչափություն. համակենտրոն շրջանակներ. Միատեսակ մագնիսական դաշտ.

«Մագնիսական դաշտի էներգիա» - Սկալյար արժեք: Ինդուկտիվության հաշվարկ. Մշտական ​​մագնիսական դաշտեր. Հանգստի ժամանակ. Ինդուկտիվության սահմանում. կծիկի էներգիա: Լրացուցիչ հոսանքներ ինդուկտիվությամբ շղթայում: Անցումային գործընթացներ. Էներգիայի խտություն. Էլեկտրադինամիկա. Տատանողական միացում. Իմպուլսային մագնիսական դաշտ: Ինքնաներդրում. Մագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը:

«Մագնիսական դաշտի բնութագրերը» - Մագնիսական ինդուկցիայի գծեր. Գիմլետի կանոն. Պտտեք ուժի գծերի երկայնքով: Երկրի մագնիսական դաշտի համակարգչային մոդել. Մագնիսական հաստատուն. Մագնիսական ինդուկցիա. Լիցքակիրների քանակը. Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը սահմանելու երեք եղանակ. Էլեկտրական հոսանքի մագնիսական դաշտ. Ֆիզիկոս Ուիլյամ Հիլբերտ.

«Մագնիսական դաշտի հատկությունները» - Նյութի տեսակ. Մագնիսական դաշտի մագնիսական ինդուկցիա. Մագնիսական ինդուկցիա. Մշտական ​​մագնիս. Մագնիսական ինդուկցիայի որոշ արժեքներ. Մագնիսական ասեղ. խոսնակ. Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլը: Մագնիսական ինդուկցիայի գծերը միշտ փակ են: Հոսանքների փոխազդեցություն. Ոլորող մոմենտ. Նյութի մագնիսական հատկությունները.

«Մասնիկների շարժումը մագնիսական դաշտում» - Սպեկտրոգրաֆ. Լորենցի ուժի գործողության դրսեւորում. Լորենցի ուժ. Ցիկլոտրոն. Լորենցի ուժի մեծության որոշում. Վերահսկիչ հարցեր. Լորենցի ուժի ուղղությունները. Միջաստղային նյութ. Փորձի առաջադրանքը. Փոխել կարգավորումները: Մագնիսական դաշտ. Զանգվածային սպեկտրոգրաֆ. Մասնիկների շարժումը մագնիսական դաշտում. Կաթոդային խողովակ:

Ընդհանուր առմամբ թեմայում կա 20 պրեզենտացիա

Դասախոսություն: Oersted-ի փորձը. Հոսանք կրող հաղորդիչի մագնիսական դաշտը: Երկար ուղիղ հաղորդիչի և փակ օղակաձև հաղորդիչի դաշտային գծերի նախշը, հոսանքով կծիկ

Oersted-ի փորձը

Որոշ նյութերի մագնիսական հատկությունները մարդկանց վաղուց են հայտնի։ Այնուամենայնիվ, ոչ այնքան հին հայտնագործություն էր, որ մագնիսական և էլեկտրական բնույթնյութերը կապված են. Այս կապը ցուցադրվեց Օերսթեդով փորձեր է կատարել էլեկտրական հոսանքով։ Միանգամայն պատահաբար, հաղորդիչի կողքին, որով հոսանքն էր անցնում, կա մագնիս: Այն բավականին կտրուկ փոխեց իր ուղղությունը այն պահին, երբ հոսանքն անցավ լարերի միջով և վերադարձավ իր սկզբնական դիրքին, երբ միացման բանալին բաց էր:

Այս փորձից եզրակացվեց, որ հաղորդիչի շուրջը մագնիսական դաշտ է ձևավորվում, որի միջով անցնում է հոսանքը: Այսինքն, դուք կարող եք անել եզրակացություն.էլեկտրական դաշտն առաջանում է բոլոր լիցքերով, իսկ մագնիսական դաշտը առաջանում է միայն ուղղորդված շարժում ունեցող լիցքերի շուրջ։

Հաղորդավար մագնիսական դաշտ

Եթե ​​դիտարկենք հոսանքի հետ հաղորդիչի խաչմերուկը, ապա դրա մագնիսական գծերդիրիժորի շուրջ կունենա տարբեր տրամագծերի շրջանակներ:

Հաղորդավարի շուրջ ընթացիկ կամ մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը որոշելու համար օգտագործեք կանոնը աջ պտուտակ:

Եթե ​​աջ ձեռքով բռնեք հաղորդիչը և ձեր բթամատը ուղղեք դրա երկայնքով հոսանքի ուղղությամբ, ապա թեքված մատները ցույց կտան մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը:

Մագնիսական դաշտի հզորության հատկանիշը մագնիսական ինդուկցիան է: Երբեմն մագնիսական դաշտի գծերը կոչվում են ինդուկցիոն գծեր:

Ինդուկցիան նշանակվում և չափվում է հետևյալ կերպ. [V] = 1 Տ.

Ինչպես հիշում եք, սուպերպոզիցիաների սկզբունքը գործում էր էլեկտրական դաշտին բնորոշ ուժի համար, նույնը կարելի է ասել մագնիսական դաշտի համար։ Այսինքն՝ ստացված դաշտի ինդուկցիան հավասար է յուրաքանչյուր կետի ինդուկցիոն վեկտորների գումարին։

կծիկ հոսանքով

Ինչպես գիտեք, դիրիժորները կարող են ունենալ տարբեր ձև, այդ թվում՝ բաղկացած մի քանի պտույտներից։ Նման հաղորդիչի շուրջ նույնպես մագնիսական դաշտ է ձևավորվում։ Որոշելու համար օգտագործեք գիմլետի կանոն:

Եթե ​​կծիկները ձեռքով սեղմեք այնպես, որ 4 թեքված մատները սեղմեն դրանք, ապա բթամատը ցույց կտա մագնիսական դաշտի ուղղությունը։