Մագնիսական դաշտ հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջ: Մագնիսական դաշտ

Եթե ​​կա ուղիղ դիրիժոր, որը կրում է հոսանք, ապա հայտնաբերեք ներկայությունը մագնիսական դաշտըԱյս հաղորդիչի շուրջ դուք կարող եք օգտագործել երկաթի թելեր...

Կամ մագնիսական ասեղներ:

Ընթացքի մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ մագնիսական ասեղները կամ երկաթի թելերը գտնվում են համակենտրոն շրջանակների մեջ։

Մագնիսական գծեր

Մագնիսական դաշտը կարելի է գրաֆիկորեն ներկայացնել՝ օգտագործելով մագնիսական գծեր:
Հոսանքի մագնիսական դաշտի մագնիսական գծերն այն գծերն են, որոնց երկայնքով մագնիսական դաշտում տեղակայված են փոքր մագնիսական նետերի առանցքները։
Հոսանքի մագնիսական դաշտի մագնիսական գծերը փակ կորեր են, որոնք շրջապատում են հաղորդիչը:
U ուղիղ դիրիժորհոսանքով - սրանք համակենտրոն ընդլայնվող շրջանակներ են:
Մագնիսական գծի ուղղությունը վերցվում է դաշտի յուրաքանչյուր կետում մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռով ցույց տրված ուղղությունը:

Հոսանք կրող ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական դաշտի գրաֆիկական պատկերը:

Հոսանքի մագնիսական դաշտի մագնիսական գծերի ուղղությունը կապված է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության հետ

Հետաքրքիր է տեսնել, թե ինչպես են մագնիսի բևեռը ձգվող երկաթի թիթեղները ձևավորում խոզանակներ, որոնք վանում են միմյանց։ Բայց դրանք պարզապես տեղակայված են մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով:
___

Կարո՞ղ եք նկարել հոսանք կրող հաղորդիչի մագնիսական դաշտի գծերը, որոնք ծալված են ութերորդ պատկերով:
Արդյո՞ք այս նկարը նման է ձեր պատկերացրած նկարին:

ՀՆԱՐԱՎՈՐ Է ՏԵՍԵԼ ՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ԴԱՇՏ

Դուք պետք է միացնեք գունավոր հեռուստացույցը որոշ անշարժ շրջանակի վրա և մագնիս բերեք դրան: Մագնիսին մոտ գտնվող էկրանին պատկերի գույները կփոխվեն:
Նկարը կփայլի ծիածանի բծերով։ Գունավոր շերտերը խտանում են մագնիսի ուրվագծին մոտ, կարծես մագնիսական դաշտը պատկերացնելով, Անգլիայում այն ​​օգտագործվում էր որպես լուծողական միջոց էկրանը։
Մագնիսական դաշտի պատկերը շատ ավելի հետաքրքիր կլինի, քան թեփի փորձարկումներում:

Մի քանի պողպատե ասեղներ ազատորեն կախված էին արույրե փոքր սկավառակից։

Եթե ​​դուք կամաց-կամաց մագնիս եք բերում ներքևից դեպի ասեղները (օրինակ՝ հարավային բևեռով), ապա սկզբում ասեղները կշարժվեն իրարից, իսկ հետո, երբ մագնիսը շատ մոտենա, նորից կվերադառնան ուղղահայաց դիրքին։
Ինչո՞ւ։

ՓՈՐՁԵՐ ԵՐԿԱԹԻ ՍՂԹԵՐՈՎ

Վերցրեք ցանկացած ձևի մագնիս, ծածկեք այն բարակ ստվարաթղթով, վրան երկաթե թելեր ցանեք և հարթեցրեք դրանք:
Այնքան հետաքրքիր է դիտարկել մագնիսական դաշտերը:
Ի վերջո, յուրաքանչյուր «թափ», ինչպես մագնիսական ասեղ, գտնվում է մագնիսական գծերի երկայնքով:
Սա ձեր մագնիսի մագնիսական դաշտի գծերը «տեսանելի» է դարձնում:
Երբ ստվարաթուղթը շարժվում է մագնիսի վրայով (կամ հակառակը՝ ստվարաթղթի տակ գտնվող մագնիսը), թեփը սկսում է շարժվել՝ փոխելով մագնիսական դաշտի նախշերը։

Նախորդ դասերում մենք նշեցինք մագնիսական գործողությունը էլեկտրական հոսանք. Կարելի է եզրակացնել, որ էլեկտրական և մագնիսական երևույթները փոխկապակցված են։ Այս դասին, որի թեման « Ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական դաշտ. Մագնիսական գծեր», մենք կսկսենք հաստատել այս եզրակացությունը:

Մարդկությունը մագնիսական երևույթների մասին գիտելիքներ է հավաքում ավելի քան 4500 տարի (էլեկտրական երևույթների մասին առաջին հիշատակումները հազար տարի անց են): 19-րդ դարի կեսերին գիտնականները սկսեցին ուշադրություն դարձնել էլեկտրաէներգիայի և մագնիսական երևույթների միջև փոխհարաբերությունների որոնմանը, հետևաբար, նախկինում կուտակված տեսական և փորձարարական տեղեկատվությունը յուրաքանչյուր երևույթի համար առանձին-առանձին լավ հիմք դարձավ միասնական միավոր ստեղծելու համար: էլեկտրամագնիսական տեսություն.

Ամենայն հավանականությամբ, բնական հանքանյութի մագնիտիտի անսովոր հատկությունները (տես նկ. 1) հայտնի են եղել Միջագետքում դեռևս ք. Բրոնզի դար, իսկ երկաթի մետալուրգիայի առաջացումից հետո անհնար էր չնկատել, որ մագնիտիտը ձգում է երկաթի արտադրանքը։

Բրինձ. 1. Մագնետիտ ()

Նման գրավչության պատճառների մասին մտածել է հին հույն փիլիսոփա Թալես Միլետացին, ով դա բացատրել է այս հանքանյութի հատուկ անիմացիայով, հետևաբար, զարմանալի չէ, որ մագնիս բառը նույնպես ունի. Հունական արմատներ. Հին հունական լեգենդը պատմում է Մագնուս անունով հովվի մասին։ Մի անգամ նա հայտնաբերեց, որ իր փայտի երկաթե ծայրը և կոշիկների մեխերը ձգվում են դեպի սև քարը: Այս քարը սկսեց կոչվել «Մագնուս քար» կամ պարզապես «մագնիս»՝ այն տարածքի անունից, որտեղ այն արդյունահանվել է։ երկաթի հանքաքար(Մագնեսիայի բլուրները Փոքր Ասիայում):

Մագնիսական երևույթները դեռևս հետաքրքրություն էին ներկայացնում Հին Չինաստան, ուստի չինացի նավաստիները 11-րդ դարում արդեն օգտագործում էին ծովային կողմնացույցներ։

Եվրոպայում բնական մագնիսների հատկությունների առաջին նկարագրությունը կատարել է ֆրանսիացի Պիեռ դե Մարիկուրը։ 1269 թվականին նա Պիկարդիայի ընկերոջը ուղարկեց մի փաստաթուղթ, որը մտավ գիտության պատմության մեջ որպես «Նամակ մագնիսների մասին»։ Այս փաստաթղթում ֆրանսիացին խոսեց մագնիտիտով իր փորձերի մասին, նա նկատեց, որ այս հանքանյութի յուրաքանչյուր կտորում կա երկու տարածք, որոնք հատկապես ուժեղ են գրավում երկաթը. Մարիկուրը զուգահեռ տեսավ այս տարածքների և բևեռների միջև երկնային ոլորտ, ուստի այժմ մենք խոսում ենք հարավային և հյուսիսային մագնիսական բևեռների մասին:

1600 թվականին անգլիացի գիտնական Ուիլյամ Գիլբերտը հրապարակեց «Մագնիսի, մագնիսական մարմինների և մեծ մագնիսի՝ Երկրի մասին» աշխատությունը։ Այս գրքում Գիլբերտը ներկայացրել է բնական մագնիսների բոլոր հայտնի հատկությունները, ինչպես նաև նկարագրել է իր փորձերը մագնետիտի գնդակի հետ, որի օգնությամբ նա վերարտադրել է երկրային մագնիսականության հիմնական հատկանիշները։

Գիլբերտից հետո մինչև 19-րդ դարի սկիզբը մագնիսականության գիտությունը գործնականում չի զարգացել։

Ինչպե՞ս բացատրել այն փաստը, որ մագնիսական գիտությունը, համեմատած էլեկտրաէներգիայի գիտության հետ, շատ դանդաղ է զարգացել։ Հիմնական խնդիրն այն էր, որ այն ժամանակ մագնիսները գոյություն ունեին միայն բնության մեջ լաբորատոր պայմաններ. Սա մեծապես սահմանափակեց փորձարարների հնարավորությունները։

Էլեկտրաէներգիան ավելի շահեկան վիճակում էր՝ այն կարելի էր ստանալ և պահել։ Առաջին ստատիկ լիցքի գեներատորը կառուցվել է Մագդեբուրգի բուրգոմիստ Օտտո ֆոն Գերիկեի կողմից 1663 թվականին (տես նկ. 2):

Բրինձ. 2. Գերմանացի ֆիզիկոս Օտտո ֆոն Գերիկեն և առաջին ստատիկ էլեկտրականության գեներատորը ()

1744 թվականին գերմանացի Էվալդ Գեորգ ֆոն Կլայստը, իսկ 1745 թվականին հոլանդացի Պիտեր վան Մուշենբրուկը հորինել է Լեյդենի սափորը՝ առաջինը։ էլեկտրական կոնդենսատոր(տես նկ. 3), այդ ժամանակ հայտնվեցին առաջին էլեկտրաչափերը։ Արդյունքում, 18-րդ դարի վերջում գիտությունը շատ ավելին գիտեր էլեկտրաէներգիայի, քան մագնիսականության մասին։

Բրինձ. 3. Լեյդեն բանկա ()

Սակայն 1800 թվականին Ալեսանդրո Վոլտան հայտնագործեց էլեկտրական հոսանքի առաջին քիմիական աղբյուրը՝ գալվանական մարտկոցը (վոլտային սյունակ) (տես նկ. 4): Սրանից հետո էլեկտրաէներգիայի և մագնիսականության կապի բացահայտումն անխուսափելի դարձավ։

Հարկ է նշել, որ նման կապի հայտնաբերումը կարող էր տեղի ունենալ Լեյդեն սափորի գյուտից մի քանի տարի անց, սակայն ֆրանսիացի գիտնական Լապլասը չէր գիտակցում, որ զուգահեռ հաղորդիչները ձգվում են, երբ նրանց միջով հոսանքն անցնում է մեկ ուղղությամբ:

Բրինձ. 4. Առաջին գալվանական մարտկոցը ()

1820 թվականին դանիացի ֆիզիկոս Հանս Քրիստիան Օերսթեդը, ով միանգամայն գիտակցաբար փորձեց կապ հաստատել մագնիսական և էլեկտրական երևույթների միջև, պարզեց, որ մետաղալարը, որի միջով հոսում է էլեկտրական հոսանքը, շեղում է կողմնացույցի մագնիսական ասեղը: Սկզբում Օերսթեդը տեղադրեց հոսանք կրող հաղորդիչը սլաքին ուղղահայաց - սլաքը մնաց անշարժ: Սակայն իր դասախոսություններից մեկի ժամանակ նա դիրիժորը դրեց սլաքին զուգահեռ, և այն շեղվեց։

Oersted-ի փորձը վերարտադրելու համար անհրաժեշտ է ռեոստատի (դիմադրության) միջոցով հաղորդիչ միացնել հոսանքի աղբյուրին, որի մոտ գտնվում է մագնիսական ասեղը (տե՛ս նկ. 5)։ Երբ հոսանքը հոսում է դիրիժորի միջով, նկատվում է ասեղի շեղում, սա ապացուցում է, որ հաղորդիչի էլեկտրական հոսանքն ազդում է մագնիսական ասեղի վրա:

Բրինձ. 5. Oersted-ի փորձը ()

Խնդիր 1

Նկար 13-ը ցույց է տալիս հոսանք կրող հաղորդիչի մագնիսական դաշտի գիծը: Նշեք հոսանքի ուղղությունը:

Բրինձ. 13 Խնդրի նկարազարդում

Այս խնդիրը լուծելու համար մենք կօգտագործենք աջ ձեռքի կանոնը. Եկեք մեր աջ ձեռքը տեղադրենք այնպես, որ չորս թեքված մատները համընկնեն մագնիսական գծերի ուղղության հետ, այնուհետև բթամատը ցույց կտա հոսանքի ուղղությունը հաղորդիչում (տես նկ. 14):

Բրինձ. 14. Խնդրի նկարազարդում

Պատասխանել

Հոսանքը հոսում է մի կետից Բճիշտ Ա.

Խնդիր 2

Նշեք էլեկտրական հոսանքի աղբյուրի բևեռները, որոնք փակված են մետաղալարով (մագնիսական ասեղը գտնվում է մետաղալարի տակ) (տե՛ս նկ. 15): Արդյո՞ք պատասխանը կփոխվի, եթե նույն դիրքը զբաղեցնի մետաղալարի վերևում գտնվող սլաքը:

Բրինձ. 15. Խնդրի նկարազարդում

Լուծում

Մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը համընկնում է մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռի ուղղության հետ (կապույտ հատված)։ Հետևաբար, աջ ձեռքի կանոնի համաձայն, մենք ձեռքը դնում ենք այնպես, որ չորս թեքված մատները համընկնեն մագնիսական գծերի ուղղության հետ և շրջանցեն մետաղալարը, այնուհետև բթամատը ցույց կտա հոսանքի ուղղությունը հաղորդիչում: Հոսանքը հոսում է «պլյուսից» դեպի «մինուս», ուստի էլեկտրական հոսանքի աղբյուրի բևեռները տեղակայված են ինչպես Նկար 16-ում:

Բրինձ. 16. Խնդրի նկարազարդում

Եթե ​​սլաքը տեղադրված լիներ լարից վեր, ապա հոսանքը կհոսեր հակառակ ուղղությամբ, և բևեռների նշանները կտարբերվեին (տես նկ. 17):

Բրինձ. 17. Խնդրի նկարազարդում

Փորձի արդյունքների հրապարակումից հետո ֆրանսիացի ֆիզիկոս և մաթեմատիկոս Անրի Ամպերը որոշեց փորձեր ձեռնարկել՝ բացահայտելու համար. մագնիսական հատկություններէլեկտրական հոսանք. Շուտով Ամպերը հաստատեց, որ եթե էլեկտրական հոսանքը հոսում է մի ուղղությամբ երկու զուգահեռ հաղորդիչների միջով, ապա այդպիսի հաղորդիչները ձգում են (տե՛ս նկ. 6 բ, եթե հոսանքը հոսում է հակառակ ուղղություններով, հաղորդիչները ետ են մղվում (տես նկ. 6 ա):

Բրինձ. 6. Ամպերի փորձը ()

Իր փորձերից Ամպերը հետևյալ եզրակացություններն արեց.

1) Մագնիսի կամ հաղորդիչի կամ էլեկտրական լիցքավորված շարժվող մասնիկի շուրջ կա մագնիսական դաշտ.

2) Մագնիսական դաշտը որոշակի ուժով գործում է այս դաշտում շարժվող լիցքավորված մասնիկի վրա.

3) Էլեկտրական հոսանքը լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված շարժումն է, հետևաբար հոսանք ունեցող հաղորդիչի վրա գործում է մագնիսական դաշտ.

4) Հոսանքի և մագնիսի հետ հաղորդիչի փոխազդեցությունը, ինչպես նաև մագնիսների փոխազդեցությունը կարելի է բացատրել մագնիսի ներսում չխոնարհված մոլեկուլային էլեկտրական հոսանքների առկայությունը ենթադրելով։

Այսպիսով, Ամպերը բացատրեց բոլոր մագնիսական երեւույթները շարժվող լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությամբ։ Փոխազդեցություններն իրականացվում են այս մասնիկների մագնիսական դաշտերի միջոցով։

Մագնիսական դաշտը նյութի հատուկ ձև է, որը գոյություն ունի շարժվող լիցքավորված մասնիկների կամ մարմինների շուրջ և որոշակի ուժով գործում է այս դաշտում շարժվող այլ լիցքավորված մասնիկների կամ մարմինների վրա։

Մագնիսական ասեղները (ադամանդաձեւ մագնիսներ) վաղուց օգտագործվել են մագնիսական երեւույթներն ուսումնասիրելու համար։ Եթե ​​տեղադրված է մագնիսի շուրջ մեծ թվովփոքր մագնիսական ասեղներ (հենարանների վրա, որպեսզի ձեռքերը կարողանան ազատ պտտվել), այնուհետև դրանք որոշակիորեն կկողմնորոշվեն մագնիսի մագնիսական դաշտում (տե՛ս նկ. 9): Մագնիսական ասեղների առանցքները կանցնեն որոշակի գծերով: Նման գծերը կոչվում են մագնիսական դաշտի գծեր կամ մագնիսական գծեր։

Մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը ընդունվում է որպես այն ուղղությունը, որով ուղղված է մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռը (տես նկ. 9):

Բրինձ. 9. Մագնիսական նետերի գտնվելու վայրը մագնիսի շուրջը ()

Օգտագործելով մագնիսական գծեր, հարմար է մագնիսական դաշտերը գրաֆիկորեն պատկերել (տես Նկար 10):

Բրինձ. 10. Գրաֆիկորեն պատկերող մագնիսական գծեր ()

Այնուամենայնիվ, մագնիսական գծերի ուղղությունը որոշելու համար անհրաժեշտ չէ օգտագործել մագնիսական սլաքներ:

Բրինձ. 11. Երկաթի լցոնումների դասավորությունը հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջ ()

Եթե ​​երկաթի թելերը լցվում են հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջը, ապա որոշ ժամանակ անց լցոնները, հայտնվելով հաղորդիչի մագնիսական դաշտում, կմագնիսացվեն և կդասավորվեն հաղորդիչը շրջապատող շրջանակներով (տես նկ. 11): Այս դեպքում մագնիսական գծերի ուղղությունը որոշելու համար դուք կարող եք օգտագործել գիմլետի կանոնը. հոսանքի դաշտային գծեր. (Տե՛ս նկ. 12): Կարող եք նաև օգտագործել աջ ձեռքի կանոնը. եթե ձեր աջ ձեռքի բթամատը ուղղեք հաղորդիչի հոսանքի ուղղությամբ, ապա չորս թեքված մատները ցույց կտան հոսանքի մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը (տես Նկար 13): .

Բրինձ. 11. Gimlet կանոն ()

Բրինձ. 12. Աջ ձեռքի կանոն ()

Այս դասում մենք սկսեցինք մագնիսականության ուսումնասիրությունը, քննարկեցինք ուսումնասիրության պատմությունը այս երեւույթըև իմացա մագնիսական դաշտի գծերի մասին:

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Էդ. Orlova V.A., Roizena I.I. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Mnemosyne.
2. Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա 8. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.
3. Ֆադեևա Ա.Ա., Զասով Ա.Վ., Կիսելև Դ.Ֆ. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Լուսավորություն.

Տնային աշխատանք

1. P. 58, հարցեր 1-4, էջ 168, առաջադրանք 40 (2). Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա 8. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.

1. Ինտերնետ պորտալ Myshared.ru ().
2. Ինտերնետ պորտալ Clck.ru ().
3. Ինտերնետ պորտալ Class-fizika.narod.ru ():

Էլեկտրական հոսանքը հաղորդիչում առաջացնում է մագնիսական դաշտ հաղորդիչի շուրջ: Էլեկտրական հոսանքը և մագնիսական դաշտը մեկ միավորի երկու անբաժանելի մասեր են ֆիզիկական գործընթաց. Մշտական ​​մագնիսների մագնիսական դաշտը, ի վերջո, առաջանում է նաև մոլեկուլային էլեկտրական հոսանքներից, որոնք ձևավորվում են ուղեծրերում էլեկտրոնների շարժման և դրանց առանցքների շուրջ պտտվելու արդյունքում:

Հաղորդավարի մագնիսական դաշտը և նրա ուժային գծերի ուղղությունը կարելի է որոշել մագնիսական ասեղի միջոցով: Ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական գծերն ունեն համակենտրոն շրջանակների ձև, որոնք տեղակայված են հաղորդիչին ուղղահայաց հարթությունում: Մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը կախված է հաղորդիչում հոսանքի ուղղությունից: Եթե ​​դիրիժորի հոսանքը գալիս է դիտորդից, ապա ուժի գծերն ուղղված են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ:

Դաշտի ուղղության կախվածությունը հոսանքի ուղղությունից որոշվում է գիմլետի կանոնով. երբ գիմլետի փոխադրական շարժումը համընկնում է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության հետ, բռնակի պտտման ուղղությունը համընկնում է ուղղության հետ։ մագնիսական գծերից։

Gimlet կանոնը կարող է օգտագործվել նաև կծիկի մեջ մագնիսական դաշտի ուղղությունը որոշելու համար, բայց հետևյալ ձևակերպմամբ. եթե կծիկի բռնակի պտտման ուղղությունը համակցված է կծիկի պտույտներում հոսանքի ուղղության հետ, ապա. առաջ շարժումԳիմլետը ցույց կտա դաշտային գծերի ուղղությունը կծիկի ներսում (նկ. 4.4):

Կծիկի ներսում այս գծերն անցնում են հարավային բևեռից դեպի հյուսիս, իսկ դրանից դուրս՝ հյուսիսից հարավ։

Gimlet կանոնը կարող է օգտագործվել նաև հոսանքի ուղղությունը որոշելու համար, եթե հայտնի է մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը:

Մագնիսական դաշտում հոսանք կրող հաղորդիչը զգում է ուժ, որը հավասար է

F = I·L·B·sin

Ես ընթացիկ ուժն է դիրիժորի մեջ; B - մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորի մոդուլ; L-ը մագնիսական դաշտում գտնվող հաղորդիչի երկարությունն է. -ն մագնիսական դաշտի վեկտորի և հաղորդիչում հոսանքի ուղղության միջև եղած անկյունն է:

Մագնիսական դաշտում հոսանք կրող հաղորդիչի վրա ազդող ուժը կոչվում է Ամպերի ուժ։

Ամպերի առավելագույն ուժը հետևյալն է.

F = I L B

Ամպերի ուժի ուղղությունը որոշվում է ձախակողմյան կանոնով՝ եթե ձախ ձեռքտեղադրվում է այնպես, որ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի B ուղղահայաց բաղադրիչը մտնի ափի մեջ, և չորս երկարացված մատները ուղղվեն հոսանքի ուղղությամբ, այնուհետև 90 աստիճանով թեքված բութ մատը ցույց կտա հաղորդիչի հատվածի վրա ազդող ուժի ուղղությունը: հոսանքով, այսինքն՝ Ամպերի ուժով։

Եթե ​​և պառկած են նույն հարթության վրա, ապա անկյունը և-ի միջև ուղիղ է, հետևաբար . Այնուհետև ընթացիկ տարրի վրա ազդող ուժն է

(իհարկե, առաջին հաղորդիչի կողմից երկրորդի վրա գործում է ճիշտ նույն ուժը):

Ստացված ուժը հավասար է այս ուժերից մեկին: Եթե ​​այս երկու հաղորդիչները ազդում են երրորդի վրա, ապա նրանց մագնիսական դաշտերը պետք է ավելացվեն վեկտորական ճանապարհով:

Մագնիսական դաշտում հոսանքի միացում

Բրինձ. 4.13

Թող հոսանքով շրջանակը տեղադրվի միասնական մագնիսական դաշտում (նկ. 4.13): Այնուհետև շրջանակի կողմերում գործող ամպերի ուժերը կստեղծեն ոլորող մոմենտ, որի մեծությունը համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի, շրջանակի ընթացիկ ուժի և դրա տարածքի հետ։ Սև կախված է վեկտորի և տարածքի նորմալի միջև a անկյունից.

Նորմալ ուղղությունը ընտրված է այնպես, որ շրջանակում հոսանքի ուղղությամբ պտտվելիս ճիշտ պտուտակը շարժվի նորմալ ուղղությամբ:

Առավելագույն արժեքըՊտտման պահն ունի, երբ շրջանակը տեղադրվում է ուժի մագնիսական գծերին ուղղահայաց.

Այս արտահայտությունը կարող է օգտագործվել նաև մագնիսական դաշտի ինդուկցիան որոշելու համար.

Արտադրյալին հավասար արժեքը կոչվում է շղթայի մագնիսական մոմենտ Ռ տ. Մագնիսական մոմենտը վեկտոր է, որի ուղղությունը համընկնում է դեպի ուրվագիծ նորմալի ուղղության հետ։ Հետո ոլորող մոմենտ կարող է գրվել

a = 0 անկյան տակ ոլորող մոմենտը զրո է: Ոլորման մեծությունը կախված է եզրագծի տարածքից, բայց կախված չէ դրա ձևից: Հետեւաբար, ցանկացած փակ հանգույց, որի միջով հոսում է ուղիղ հոսանք, գործում է ոլորող մոմենտ Մ, որը պտտում է այն այնպես, որ մագնիսական մոմենտի վեկտորը զուգահեռ լինի մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորին։

Եթե ​​դուք մագնիսական ասեղը բերեք ուղիղ հաղորդիչի վրա հոսանքով, այն կհակվի ուղղահայաց դառնալ հաղորդիչի առանցքով և ասեղի պտտման կենտրոնով անցնող հարթությանը (նկ. 67): Սա ցույց է տալիս, որ ասեղը ենթարկվում է հատուկ ուժերի, որոնք կոչվում են մագնիսական ուժեր: Այլ կերպ ասած, եթե էլեկտրական հոսանք անցնում է հաղորդիչով, հաղորդիչի շուրջը մագնիսական դաշտ է առաջանում։ Մագնիսական դաշտը կարելի է համարել որպես հոսանք կրող հաղորդիչների շրջապատող տարածության հատուկ վիճակ։

Եթե ​​հաստ հաղորդիչն անցկացնեք քարտի միջով և դրա միջով անցկացնեք էլեկտրական հոսանք, ապա ստվարաթղթի վրա լցված պողպատե թելերը հաղորդիչի շուրջը կտեղակայվեն համակենտրոն շրջանակներով, որոնք այս դեպքում ներկայացնում են այսպես կոչված մագնիսական գծերը (նկ. 68): . Մենք կարող ենք ստվարաթուղթը տեղափոխել հաղորդիչով վեր կամ վար, բայց պողպատե թելերի տեղը չի փոխվի: Հետևաբար, հաղորդիչի շուրջը մագնիսական դաշտ է առաջանում ամբողջ երկարությամբ:

Եթե ​​ստվարաթղթի վրա տեղադրեք փոքր մագնիսական սլաքներ, ապա փոխելով հոսանքի ուղղությունը հաղորդիչում, կարող եք տեսնել, որ մագնիսական սլաքները կպտտվեն (նկ. 69): Սա ցույց է տալիս, որ մագնիսական գծերի ուղղությունը փոխվում է հաղորդիչում հոսանքի ուղղության փոփոխությամբ:

Ընթացիկ հաղորդիչի շուրջ մագնիսական դաշտն ունի հետևյալ հատկանիշները. որքան մոտ է դիրիժորին, այնքան ավելի խիտ են գտնվում մագնիսական գծերը, այնքան մեծ է մագնիսական ինդուկցիան. մագնիսական ինդուկցիան (դաշտի ինտենսիվությունը) կախված է հաղորդիչում հոսանքի մեծությունից. Մագնիսական գծերի ուղղությունը կախված է հաղորդիչում հոսանքի ուղղությունից:

Բաժնում ցուցադրված հաղորդիչում հոսանքի ուղղությունը ցույց տալու համար ընդունվել է խորհրդանիշ, որը մենք կօգտագործենք ապագայում։ Եթե ​​մտովի սլաք դնեք հաղորդիչի մեջ հոսանքի ուղղությամբ (նկ. 70), ապա հաղորդիչի մեջ, որում հոսանքը մեզնից հեռու է ուղղված, մենք կտեսնենք նետի փետուրների պոչը (խաչ); եթե հոսանքն ուղղված է դեպի մեզ, մենք կտեսնենք սլաքի ծայրը (կետ):

Հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջ մագնիսական գծերի ուղղությունը կարելի է որոշել «գիմլետի կանոնով»։ Եթե ​​հոսանքի ուղղությամբ առաջ է շարժվում աջակողմյան թելով գիմլետը (խցանահան), ապա բռնակի պտտման ուղղությունը կհամընկնի հաղորդիչի շուրջ մագնիսական գծերի ուղղության հետ (նկ. 71):

Բրինձ. 71. Հոսանք կրող հաղորդիչի շուրջ մագնիսական գծերի ուղղության որոշումը «գիմլետի կանոնի» միջոցով.

Մագնիսական ասեղը, որը մտցվել է հոսանք կրող հաղորդիչի դաշտ, գտնվում է մագնիսական գծերի երկայնքով: Ուստի դրա գտնվելու վայրը որոշելու համար կարող եք օգտագործել նաև «gimlet կանոնը» (նկ. 72):

Բրինձ. 72. Հոսանքով դեպի հաղորդիչ բերված մագնիսական ասեղի շեղման ուղղության որոշում՝ ըստ «գիմլետի կանոնի».

Մագնիսական դաշտը էլեկտրական հոսանքի կարևորագույն դրսևորումներից է և չի կարող ստացվել հոսանքից անկախ և առանձին։

Մշտական ​​մագնիսներում մագնիսական դաշտն առաջանում է նաև էլեկտրոնների շարժումից, որոնք կազմում են մագնիսի ատոմներն ու մոլեկուլները։

Մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը յուրաքանչյուր կետում որոշվում է մագնիսական ինդուկցիայի մեծությամբ, որը սովորաբար նշվում է B տառով: Մագնիսական ինդուկցիան վեկտորային մեծություն է, այսինքն՝ այն բնութագրվում է ոչ միայն որոշակի արժեքով, այլև որոշակի ուղղություն մագնիսական դաշտի յուրաքանչյուր կետում: Մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի ուղղությունը համընկնում է դաշտի տվյալ կետում մագնիսական գծի շոշափման հետ (նկ. 73):

Փորձարարական տվյալների ընդհանրացման արդյունքում ֆրանսիացի գիտնականներ Բիոն և Սավարդը պարզեցին, որ մագնիսական ինդուկցիան B (մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը) անսահման երկար ուղիղ հաղորդիչից r հեռավորության վրա հոսանք ունեցող, որոշվում է արտահայտությամբ.

որտեղ r-ը դիտարկվող դաշտի կետով գծված շրջանագծի շառավիղն է. շրջանագծի կենտրոնը դիրիժորի առանցքի վրա է (2πr-ը շրջագիծն է);

I-ը հաղորդիչով հոսող հոսանքի քանակն է:

μ a արժեքը, որը բնութագրում է միջավայրի մագնիսական հատկությունները, կոչվում է միջավայրի բացարձակ մագնիսական թափանցելիություն։

Դատարկության համար բացարձակ մագնիսական թափանցելիությունն ունի նվազագույն արժեք և սովորաբար նշվում է μ 0-ով և կոչվում է դատարկության բացարձակ մագնիսական թափանցելիություն։

1 H = 1 ohm⋅վրկ.

μ a / μ 0 հարաբերակցությունը, որը ցույց է տալիս, թե տվյալ միջավայրի բացարձակ մագնիսական թափանցելիությունը քանի անգամ է մեծ դատարկության բացարձակ մագնիսական թափանցելիությունից, կոչվում է հարաբերական մագնիսական թափանցելիություն և նշվում μ տառով:

IN Միջազգային համակարգմիավորներ (SI) ընդունված մագնիսական ինդուկցիայի չափման միավորներ B - տեսլա կամ վեբեր քառակուսի մետր(tl, wb/m2):

Ինժեներական պրակտիկայում մագնիսական ինդուկցիան սովորաբար չափվում է գաուսով (գս)՝ 1 տ = 10 4 գ։

Եթե ​​մագնիսական դաշտի բոլոր կետերում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորները մեծությամբ հավասար են և զուգահեռ են միմյանց, ապա այդպիսի դաշտը կոչվում է միատեսակ։

Մագնիսական ինդուկցիայի B և դաշտի ուղղությանը ուղղահայաց S տարածքի արտադրյալը (մագնիսական ինդուկցիայի վեկտոր) կոչվում է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի հոսք, կամ պարզապես մագնիսական հոսք և նշվում է Ֆ տառով (նկ. 74):

Միջազգային համակարգը օգտագործում է վեբերը (wb) որպես մագնիսական հոսքի չափման միավոր։

Ինժեներական հաշվարկներում մագնիսական հոսքը չափվում է մաքսվելներով (μs).

1 vb = 10 8 մկվ:

Մագնիսական դաշտերը հաշվարկելիս օգտագործվում է նաև մի մեծություն, որը կոչվում է մագնիսական դաշտի ուժ (նշվում է H): Մագնիսական ինդուկցիան B և մագնիսական դաշտի ուժգնությունը H կապված են հարաբերությամբ

Մագնիսական դաշտի ուժգնության չափման միավորը N - ամպեր մեկ մետրի համար (ա/մ):

Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը միատարր միջավայրում, ինչպես նաև մագնիսական ինդուկցիան կախված է հոսանքի մեծությունից, հաղորդիչների քանակից և ձևից, որոնց միջով անցնում է հոսանքը։ Բայց ի տարբերություն մագնիսական ինդուկցիայի, մագնիսական դաշտի ուժգնությունը հաշվի չի առնում միջավայրի մագնիսական հատկությունների ազդեցությունը։

Երբ հոսանքն անցնում է ուղիղ հաղորդիչով, նրա շուրջը մագնիսական դաշտ է առաջանում (նկ. 26): Այս դաշտի ուժի մագնիսական գծերը գտնվում են համակենտրոն շրջանակների մեջ, որոնց կենտրոնում կա հոսանք կրող հաղորդիչ։

Ն
Մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով gimlet կանոնը: Եթե ​​գիմլետի առաջ շարժումը (նկ. 27) հավասարեցրեք հաղորդիչի հոսանքի ուղղությանը, այնուհետև դրա բռնակի պտույտը ցույց կտա հաղորդիչի շուրջ մագնիսական դաշտի գծերի ուղղությունը:Որքան մեծ է հաղորդիչով անցնող հոսանքը, այնքան ավելի ուժեղ է նրա շուրջ առաջացող մագնիսական դաշտը: Երբ հոսանքի ուղղությունը փոխվում է, մագնիսական դաշտը նույնպես փոխում է իր ուղղությունը։

Երբ հեռանում եք հաղորդիչից, մագնիսական դաշտի գծերն ավելի քիչ հաճախ են լինում:

Մագնիսական դաշտերի ուժեղացման մեթոդներ.Ցածր հոսանքներում ուժեղ մագնիսական դաշտեր ստանալու համար նրանք սովորաբար մեծացնում են հոսանք կրող հաղորդիչների քանակը և դրանք դարձնում մի շարք պտույտների տեսքով. նման սարքը կոչվում է կծիկ:

Կծիկի տեսքով թեքված հաղորդիչով (նկ. 28, ա) այս հաղորդիչի բոլոր հատվածներից ձևավորված մագնիսական դաշտերը նույն ուղղությունը կունենան կծիկի ներսում։ Հետևաբար, կծիկի ներսում մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը ավելի մեծ կլինի, քան ուղիղ հաղորդիչի շուրջը: Միավորելիս վերածվում է կծիկի, մագնիսական դաշտերի, հետ
ստեղծված առանձին պտույտներով, գումարվում են (նկ. 28, բ) և դրանց ուժային գծերը միացված են ընդհանուր մագնիսական հոսքի: Այս դեպքում կծիկի ներսում դաշտային գծերի կոնցենտրացիան մեծանում է, այսինքն, դրա ներսում մագնիսական դաշտը ուժեղանում է: Որքան մեծ է կծիկի միջով անցնող հոսանքը, և որքան շատ պտույտներ կան դրա մեջ, այնքան ուժեղ է կծիկի ստեղծած մագնիսական դաշտը։

Հոսանքով հոսող կծիկը արհեստական ​​էլեկտրական մագնիս է։ Մագնիսական դաշտը ուժեղացնելու համար կծիկի ներսում տեղադրվում է պողպատե միջուկ; նման սարքը կոչվում է էլեկտրամագնիս:

ՄԱՍԻՆ

Դուք կարող եք նաև որոշել մագնիսական դաշտի ուղղությունը, որը ստեղծվում է պտույտի կամ կծիկի միջոցով՝ օգտագործելով ձեր աջ ձեռքը (նկ. 29) և մատիտ (նկ. 30):

18. Տարբեր նյութերի մագնիսական հատկությունները.

Բոլոր նյութերը, կախված իրենց մագնիսական հատկություններից, բաժանվում են երեք խմբի՝ ֆերոմագնիսական, պարամագնիսական և դիամագնիսական։

Ֆերոմագնիսական նյութերը ներառում են երկաթ, կոբալտ, նիկել և դրանց համաձուլվածքներ: Նրանք ունեն բարձր մագնիսական թափանցելիություն µ Եվ լավ են գրավում մագնիսները և էլեկտրամագնիսները:

Պարամագնիսական նյութերը ներառում են ալյումին, անագ, քրոմ, մանգան, պլատին, վոլֆրամ, երկաթի աղերի լուծույթներ և այլն։

Դիամագնիսական նյութերը ոչ թե ձգվում են մագնիսներով, այլ, ընդհակառակը, վանվում են։ Դրանք ներառում են պղինձ, արծաթ, ոսկի, կապար, ցինկ, խեժ, ջուր, մեծ մասըգազեր, օդ և այլն:

Ֆեռոմագնիսական նյութերի մագնիսական հատկությունները.Ֆերոմագնիսական նյութերը, շնորհիվ մագնիսացման ունակության, լայնորեն կիրառվում են էլեկտրական մեքենաների, սարքերի և այլ էլեկտրական կայանքների արտադրության մեջ։

Մագնիսացման կորը. Ֆեռոմագնիսական նյութի մագնիսացման գործընթացը կարելի է պատկերել մագնիսացման կորի տեսքով (նկ. 31), որը ներկայացնում է ինդուկցիայի կախվածությունը։ IN լարվածությունից Ն մագնիսական դաշտ (մագնիսացնող հոսանքից Ի ).

Մագնիսացման կորը կարելի է բաժանել երեք հատվածի. Օհ , որի դեպքում մագնիսական ինդուկցիան մեծանում է գրեթե համամասնորեն մագնիսացնող հոսանքին. ա-բ , որի դեպքում մագնիսական ինդուկցիայի աճը դանդաղում է, իսկ մագնիսական հագեցվածության տարածքը կետից այն կողմ բ , որտեղ ս կախվածություն IN -ից Ն կրկին դառնում է գծային, բայց բնութագրվում է մագնիսական ինդուկցիայի դանդաղ աճով դաշտի ուժգնության աճով:

Պ
Ֆեռոմագնիսական նյութերի վերամագնիսացում, հիստերեզի հանգույց. Մեծ գործնական նշանակություն, հատկապես մեջ էլեկտրական մեքենաներև փոփոխական հոսանքի կայանքները, ունի ֆերոմագնիսական նյութերի մագնիսացման հակադարձման գործընթաց։ Նկ. Նկար 32-ը ցույց է տալիս ֆերոմագնիսական նյութի մագնիսացման և ապամագնիսացման ընթացքում ինդուկցիայի փոփոխությունների գրաֆիկը (մագնիսացնող հոսանքի փոփոխությամբ Ի . Ինչպես երևում է այս գրաֆիկից, մագնիսական դաշտի ուժգնության նույն արժեքներով, մագնիսական ինդուկցիան ստացվում է ֆերոմագնիսական մարմնի ապամագնիսացման միջոցով (հատված a B C ), ավելի շատ ինդուկցիա կստացվի մագնիսացման ժամանակ (հատվածներ Օհ Եվ Այո՛ ) Երբ մագնիսացնող հոսանքը հասցվում է զրոյի, ֆերոմագնիսական նյութում ինդուկցիան չի նվազի մինչև զրոյի, այլ կպահպանի որոշակի արժեք IN r , հատվածին համապատասխան Մասին . Այս արժեքը կոչվում է մնացորդային ինդուկցիա.

Մագնիսական դաշտի ուժգնության համապատասխան փոփոխություններից մագնիսական ինդուկցիայի փոփոխության հետաձգման կամ ուշացման երևույթը կոչվում է մագնիսական հիստերեզ, իսկ ֆերոմագնիսական նյութում մագնիսական դաշտի պահպանումը մագնիսացնող հոսանքի դադարեցումից հետո կոչվում է մագնիսական հիստերեզ: մնացորդային մագնիսականություն.

Պ
Փոփոխելով մագնիսացնող հոսանքի ուղղությունը՝ դուք կարող եք ամբողջությամբ ապամագնիսացնել ֆերոմագնիսական մարմինը և դրանում մագնիսական ինդուկցիան հասցնել զրոյի։ Հակադարձ լարվածություն Ն Հետ , որի դեպքում ֆերոմագնիսական նյութում ինդուկցիան նվազում է մինչև զրոյի կոչվում է հարկադիր ուժ. կոր Օհ , ստացված պայմանով, որ ֆերոմագնիսական նյութը նախկինում ապամագնիսացված է եղել, կոչվում է սկզբնական մագնիսացման կոր։ Ինդուկցիայի փոփոխության կորը կոչվում է հիստերեզի հանգույց.

Ֆեռոմագնիսական նյութերի ազդեցությունը մագնիսական դաշտի բաշխման վրա. Եթե ​​ֆերոմագնիսական նյութից պատրաստված որևէ մարմին տեղադրեք մագնիսական դաշտում, ապա ուժի մագնիսական գծերը կմտնեն և դուրս կգան այն ուղիղ անկյան տակ։ Բուն մարմնում և նրա մոտ դաշտային գծերի խտացում կլինի, այսինքն՝ մարմնի ներսում և նրա մոտ մագնիսական դաշտի ինդուկցիան մեծանում է։ Եթե ​​դուք ֆերոմագնիսական մարմին եք դարձնում օղակի տեսքով, ապա մագնիսական դաշտի գծերը գործնականում չեն թափանցի նրա ներքին խոռոչ (նկ. 33), և օղակը կծառայի որպես մագնիսական վահան, որը պաշտպանում է ներքին խոռոչը մագնիսական դաշտի ազդեցությունից: . Ֆերոմագնիսական նյութերի այս հատկությունը հիմք է հանդիսանում տարբեր էկրանների գործողության համար, որոնք պաշտպանում են էլեկտրական չափիչ գործիքները, էլեկտրական մալուխները և այլ էլեկտրական սարքերը արտաքին մագնիսական դաշտերի վնասակար ազդեցությունից: