Особенная форма существования материи – магнитное поле Земли содействовало зарождению и сохранению жизни. Осколки этого поля, кусочки руды, притягивающие железо, привели электричество на службу населению земли. Без электроэнергии выжить будет невообразимо.
Что такое полосы магнитной индукции
Магнитное поле определено напряженностью в каждой точке его места. Кривые, объединяющие точки поля с равными по модулю напряженностями именуются линиями магнитной индукции. Напряжённость магнитного поля в определенной точке — силовая черта и для ее оценки применяется вектор магнитного поля В. Его направление в определенной точке на полосы магнитной индукции происходит по касательной к ней.
В случае, если на точку в пространстве оказывает влияние несколько магнитных полей, то напряженность определяется суммированием векторов магнитной индукции каждого действующего магнитного поля. При всем этом напряженность в определенной точке суммируется по модулю, а вектор магнитной индукции определяется как сумма векторов всех магнитных полей.
Невзирая на то, что полосы магнитной индукции невидимые, они владеют определенными качествами:
- Принято считать, что силовые полосы магнитного поля выходят на полюсе (N), а ворачиваются с (S).
- Направление вектора магнитной индукции происходит по касательной к полосы.
- Невзирая на сложную форму, кривые не пересекаются и непременно замыкаются.
- Магнитное поле снутри магнита однородно и плотность линий максимальна.
- Через точку поля проходит только одна линия магнитной индукции.
Направление линий магнитной индукции снутри неизменного магнита
Исторически, в почти всех местах Земли издавна увидено природное качество некоторых камешков притягивать к для себя стальные изделия. С течением времени, в старом Китае, вырезанные спецефическим образом из кусков стальной руды (магнитного железняка) стрелки перевоплотился в компасы, показывающие направление к северному и южному полюсу Земли и дозволяющие ориентироваться на местности.
Читайте также: В чём отличие проводников от диэлектриков, их характеристики и сфера использования
Исследования этого природного явления обусловили, что более сильное магнитное свойство подольше сохраняется у сплавов железа. Более слабенькими природными магнитами являются руды, содержащие никель либо кобальт. В процессе исследования электричества, Исследователи научились получать искусственно намагниченные изделия из сплавов, содержащих железо, никель либо кобальт. Для этого их вносили в магнитное поле, создаваемое неизменным электрическим током, а переменным током, если нужно, размагничивали.
Изделия, намагниченные в природных критериях либо приобретенные искусственно, имеют два разных полюса – места, где магнетизм более сконцентрирован. Ведут взаимодействие магниты между собой средством магнитного поля так, что одноименные полюса отталкиваются и разноименные притягиваются. Это образует крутящие моменты для их ориентации в пространстве более сильных полей, к примеру, поля Земли.
Зрительное изображение взаимодействие слабо намагниченных частей и сильного магнита дает традиционный опыт со железными опилками, рассыпанными на картоне и плоским магнитом под ним. В особенности если опилки продолговатые, наглядно видно, как выстраиваются они вдоль силовых магнитных линий поля. Меняя положение магнита под картоном наблюдается изменение конфигурации их изображения. Использование компасов в этом опыте еще увеличивает эффект осознания строения магнитного поля.
Одно из свойств силовых магнитных линий, открытых еще М. Фарадеем, гласит о том, что они замкнуты и непрерывны. Полосы, выходящие из северного полюса неизменного магнита, входят в южный полюс. Но снутри магнита они не размыкаются и входят из южного полюса в северный. Количество линий снутри изделия очень, магнитное поле однородно, а индукция может ослабевать при размагничивании.
Определение направления вектора магнитной индукции при помощи правила буравчика
Сначала 19 века Исследователи нашли, что магнитное поле создается вокруг проводника с протекающим по нему током. Возникшие силовые полосы ведут себя по таким же правилам, как и с природным магнитом. Больше того, взаимодействие электрического поля проводника с током и магнитного поля послужило основой электромагнитной динамики.
Читайте также: Когда и зачем при пайке применяют канифоль
Осознание ориентации в пространстве сил во взаимодействующих полях позволяет высчитать осевые вектора:
- Магнитной индукции;
- Величины и направления индукционного тока;
- Угловой скорости.
Такое осознание было сформулировано в правиле буравчика.
Совместив поступательное движение правостороннего буравчика с направлением тока в проводнике получаем направление линий магнитного поля, на которое показывает вращение ручки.
Не являясь законом физики, правило буравчика в электротехнике применяется для определения не только лишь направления силовых линий магнитного поля зависящего от вектора тока в проводнике, но и напротив, определение направления тока в проводах соленоида в связи с вращением линий магнитной индукции.
Осознание этой связи позволило Амперу доказать закон крутящихся полей, что привело к созданию электрических движков различного принципа. Вся втягивающая аппаратура, использующая катушки индуктивности, соблюдает правило буравчика.
Правило правой руки
Определение направления тока перемещающемся в магнитном поле проводника (одной стороны замкнутого витка проводников) наглядно показывает правило правой руки.
Оно гласит о том, что правая ладонь, повернутая к полюсу N (силовые полосы входят в ладонь), а большой палец, отклоненный на 90 градусов указывает направление движения проводника, то в замкнутом контуре (витке) магнитное поле индуцирует электрический ток, вектор движения которого указывают четыре пальца.
Это правило показывает как вначале появились генераторы неизменного тока. Некая сила природы (вода, ветер) крутила замкнутый контур проводников в магнитном поле вырабатывая электроэнергию. Потом движки, получив электрический ток в неизменном магнитном поле преобразовывали его в механическое движение.
Правило правой руки справедливо и в случае катушек индуктивности. Движение снутри них магнитного сердечника приводит к возникновению индукционных токов.
Если четыре пальца правой руки совмещены с направлением тока в витках катушки, то отклоненный на 90 градусов большой палец укажет на северный полюс.
Правила буравчика и правой руки успешно показывают взаимодействие электрического и магнитного полей. Они делают легкодоступным осознание работы разных устройств в электротехнике фактически всем, а не только лишь ученым.
Читайте также: Как работает пьезоэлемент и что же все-таки это такое пьезоэффект
Что такое ЭДС индукции и когда появляется?
Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле
Что такое датчик Холла: механизм работы, устройство и методы проверки на работоспособность
Правило правой руки в физике
— это особенный вид материи, средством которой осуществляется взаимодействие между перемещающимися электрически заряженными частичками.
Характеристики стационарного магнитного поля
Неизменное (либо стационарное) магнитное поле — это магнитное поле, неизменяющееся во времени .
1. Магнитное поле создается перемещающимися заряженными частичками и телами, проводниками с током, неизменными магнитами.
2. Магнитное поле действует на перемещающиеся заряженные частички и тела, на проводники с током, на неизменные магниты, на рамку с током.
3. Магнитное поле вихревое, т.е. не имеет источника.
— это силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга.
.
— это силовая черта магнитного поля.
Вектор магнитной индукции ориентирован всегда так, как сориентирована свободно крутящаяся магнитная стрелка в магнитном поле.
Единица измерения магнитной индукции в системе СИ:
Полосы магнитной индукции
— это полосы, касательными к которой в хоть какой её точке является вектор магнитной индукции.
Однородное магнитное поле — это магнитное поле, у которого в хоть какой его точке вектор магнитной индукции неизменен по величине и направлению; наблюдается между пластинами плоского конденсатора, снутри соленоида (если его поперечник много меньше его длины) либо снутри полосового магнита.
Магнитное поле прямого проводника с током:
— направление тока в проводнике на нас перпендикулярно плоскости листа,
— направление тока в проводнике от нас перпендикулярно плоскости листа.
Магнитное поле соленоида:
Магнитное поле полосового магнита:
— аналогично магнитному полю соленоида.
Характеристики линий магнитной индукции
— имеют направление;
— непрерывны;
-замкнуты (т.е. магнитное поле является вихревым);
— не пересекаются;
— по их густоте судят о величине магнитной индукции.
Направление линий магнитной индукции
— определяется по правилу буравчика либо по правилу правой руки.
Правило буравчика ( в главном для прямого проводника с током):
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.
Правило правой руки
( в главном для определения направления магнитных линий
снутри соленоида):
Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, дабы четыре пальца были ориентированы вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля снутри соленоида.
Есть другие вероятные варианты использования правил буравчика и правой руки.
— это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
Модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике на модуль вектора магнитной индуции, длину проводника и синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока в проводнике.
Сила Ампера максимальна, если вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.
Если вектор магнитной индукции параллелен проводнику, то магнитное поле не оказывает никакого деяния на проводник с током, т.е. сила Ампера равна нулю.
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:
Если левую руку расположить так, дабы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции заходила в ладонь, а 4 вытянутых пальца были ориентированы по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током.
либо
Действие магнитного поля на рамку с током
Однородное магнитное поле ориентирует рамку (т.е. создается крутящий момент и рамка поворачивается в положение, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки).
Неоднородное магнитное поле ориентирует + притягивает либо отталкивает рамку с током.
Так, в магнитном поле прямого проводника с током (оно неоднородно) рамка с током ориентируется вдоль радиуса магнитной полосы и притягивается либо отталкивается от прямого проводника с током зависимо от направления токов.
