Рисунок 2.2. В магнитном поле магнитные стрелки ориентированы определенным образом. Северный полюс стрелки указывает направление вектора магнитной индукции в этой точке.
Правило Буравчика в физике — правило правой и левой руки кратко и понятно с формулами и примерами
С древности было замечено, что некоторые железные вакансии тянут за собой железные тела. Древние греки называли эти шахты магнитного камня частями, вероятно, по названию города Магнезия, из которого привозили руду. Сегодня их называют природными магнитами. Существуют также искусственные магниты. Сегодня вы познакомитесь с некоторыми свойствами магнитов и узнаете о магнитных взаимодействиях и взаимосвязи между магнитными и электрическими явлениями.
Свойства постоянных магнитов:.
На уроке естествознания в 5 классе вы узнаете о магнитных явлениях и обнаружите, что некоторые тела обладают способностью притягивать черные предметы и притягиваться к ним.
Тела, которые сохраняют свои магнитные свойства в течение длительного времени, называются постоянными магнитами.
Первая попытка научного подхода к изучению магнетизма была предпринята в 13 веке Пьером Перелином де Марикотом из французской природы (точная дата его появления неизвестна) с помощью «магнитного послания». Свойства постоянных магнитов были исследованы более систематически, чем Вильгельмом Гильбертом (1544-1603). Это был английский физик и врач, один из основателей электротехнической науки. Некоторые из основных свойств показаны ниже.
Полюса магнита отталкиваются от полюсов, а полюса магнита притягиваются к противоположным полюсам.
noord — север; zuiden (нем.
Эксперимент с эрстедом и ампером:.
Уже древнегреческие ученые предполагали, что магнитные и электрические явления связаны между собой, но эта связь была установлена только в начале 19 века.
15 февраля 1820 года датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) провел эксперимент по нагреванию электрического трубопровода. Он отметил, что во время протекания электричества магнитные стрелки возле трубопровода были перпендикулярны проводнику, удалены от станции север-юг (перпендикулярно проводнику).Рисунок 1.1.). Если в трубопроводе не было электричества, стрелка возвращалась в исходное положение. Таким образом, было установлено, что электричество обладает магнитным эффектом.
Рисунок 1.1: Схема эксперимента ERSTED (символ I внизу означает, что через проводник течет ток — стрелка указывает направление тока).
Французский математик и физик Андре Мари Ампер (1775-1836) впервые услышал об эксперименте X 4 сентября 1820 года; через неделю он уже доказал взаимодействие двух параллельных проводников (Рисунок 1.2.). Ампер также продемонстрировал, что катушка, в которой течет ток, подобна постоянному магниту (Рисунок 1.3.). Он пришел к выводу, что если трубы электрически нейтральны (не заряжены), то их притяжение или отталкивание не может быть объяснено электрической силой. Он пришел к выводу, что поведение проводников является результатом действия магнитных сил.
Определение магнитного поля
При изучении электрических явлений в 8 классе он узнал, что вблизи заряженного тела существует поле, которое называется электрическим полем, и что это поле осуществляется за счет электрического взаимодействия между заряженными телами и частицами.
Вблизи намагниченного тела, вблизи канала с электрическим током, также существует поле, называемое магнетизмом. Магнитные взаимодействия протекают с некоторой скоростью от магнитного поля (к такому выводу пришел английский физик Майкл Фарадей (1791-1867)).
Рисунок 1.3. Силовые катушки действуют как постоянные магниты
Рассмотрим взаимодействие между постоянным магнитом и катушкой с током (Рис. 1.3, б). Катушка с током создает магнитное поле. Магнитное поле распространяется в пространстве и начинает действовать на постоянный магнит (намагниченный объект) — магнит отклоняется. Магнит также создает собственное магнитное поле, которое, в свою очередь, воздействует на катушку с током — и катушка также отклоняется.
Обратите внимание, что магнитные поля также существуют вблизи движущихся заряженных частиц и вблизи движущихся заряженных тел и действуют с некоторой силой на заряженные тела и частицы, движущиеся в пределах этого магнитного поля.
Примечание: Мы не можем видеть магнитное поле, но оно, как и электрическое поле, абсолютно реально — это форма материи.
Магнитное поле — это форма материи, которая существует вблизи намагниченных объектов, проводников тока, движущихся заряженных объектов и частиц и воздействует на другие намагниченные объекты, проводники тока, движущиеся заряженные объекты и частицы в этом магнитном поле.
Резюме:.
Объекты, которые сохраняют свои магнитные свойства в течение длительного периода времени, называются постоянными магнитами. Основные свойства постоянного магнита: 1) магнитное действие магнита сильнее вблизи его полюсов — 2) полюса магнита с одинаковой магнитной силой отталкиваются, а полюса с противоположной магнитной силой притягиваются — невозможно изготовить магнит, если есть только один полюс — 3) нагревание постоянного магнита до определенной температуры (точка Кюри) тогда его магнитные свойства теряются.
Магнитные взаимодействия происходят через магнитные поля. Магнитное поле — это форма материи, которая существует вблизи намагниченных объектов, проводников с током, движущихся заряженных объектов и частиц в этом магнитном поле.
Индукция магнитного поля, линии магнитной индукции
Хотя магнитные поля невидимы, важно научиться визуализировать их, чтобы лучше понимать магнитные явления. В этом могут помочь магнитные стрелки. Каждая стрелка представляет собой небольшой постоянный магнит, который легко поворачивается в горизонтальной плоскости (Рисунок 2.1.). В этом разделе вы узнаете, как магнитное поле изображается графически и какие физические размеры его характеризуют.
Правило Буравчика
Несколько магнитных стрелок помещаются рядом с проводником, и через проводник пропускается ток. Стрелки направлены в сторону магнитного поля проводника (Рис. 3.1,.). Северный полюс каждой стрелки указывает направление вектора индукции магнитного поля в этой точке и, следовательно, направление линий магнитного поля в этом поле.
При изменении направления тока в проводнике изменяется и направление магнитных стрелок (Рис. 3.1, б). Это означает, что направление линий магнитного поля зависит от направления тока в проводнике.
Рис. 3.1.Использование магнитных стрелок для определения направления линий магнитной индукции магнитного поля проводника с током
Поскольку не всегда легко найти направление линий магнитной индукции с помощью магнитных стрелок, используется правило градиента.
Когда соломинка поворачивается в направлении тока в проводнике, направление вращения ручки соломинки указывает направление линий магнитного поля тока (см.Рисунок. 3.2, рис.);
Когда большой палец правой руки повернут в направлении тока в проводнике, четыре изогнутых пальца указывают направление линий магнитного поля (Рис. 3.2, б).
Рисунок 3.2; определение направления линий магнитного поля силовой линии с помощью закона Драйвера
От чего зависит модуль индукции магнитного поля проводника с током
Помните: магнитное действие проводников тока было впервые открыто X. Орстедом в 1820 году. Но почему это открытие не было сделано раньше? Причина в том, что магнитная индукция магнитного поля, создаваемого проводником, быстро уменьшается с увеличением расстояния от проводника. Поэтому, если магнитная стрелка не находится вблизи проводника с током, магнитное действие тока практически незаметно.
Рис. 3.3. Линии магнитной индукции магнитного поля прямого проводника с током. Проводник расположен перпендикулярно плоскости рисунка; крестик
Магнитная индукция также зависит от силы тока. Чем больше ток в проводнике, тем больше магнитная индукция магнитного поля, создаваемого проводником.
Магнитное поле катушки с током
Намотаем изолированный кабель и пропустим через него ток. Если мы теперь поместим магнитные стрелки вокруг катушки, они будут направлены от N-полюса к одному концу катушки и от S-полюса к другому концу (Рисунок 3.4.). Это означает, что вокруг катушки с током существует магнитное поле.
Рис. 3.4; исследование магнитного поля катушки с током с помощью магнитных стрелок.
Подобно магнитной ленте, силовая катушка имеет два полюса — южный и северный. Полюса катушки расположены на концах катушки, и их легко определить по правой стороне.
Магнитные поля существуют вокруг постоянных магнитов (например, конических, круглых и т.д.) и вокруг металлических проводов, по которым течет ток.
Свойства магнитного поля
Магнитные поля содержат элементы, которые взаимодействуют и взаимодействуют друг с другом, тем самым изменяя свойства этих элементов. Свойства магнитных полей:.
- Образуется в результате воздействия перемещающихся зарядов электрического тока.
- Характеристикой магнитного поля в любой его точке является вектор физической величины, который называют магнитной индукцией. Данная характеристика является силовым параметром магнитного поля.
- Оказывает воздействие исключительно на магниты, проводники, по которым проходит ток, перемещающиеся заряды.
- Классифицируется на постоянный и переменный тип.
- Может быть измерено с помощью специальных приборов, не воспринимается человеческими органами чувств.
- Обладает электродинамическим характером, поскольку образовано в процессе перемещения зарядов и влияет на заряженные частицы, когда они перемещаются.
- Частицы, обладающие зарядом, перемещаются перпендикулярно.
Величина магнитного поля определяется скоростью его изменения. На основе этого свойства можно выделить два типа магнитных полей.
Гравитационные магнитные поля наблюдаются вокруг элементарных частиц. Они создаются в соответствии с особой структурой элементарных частиц.
Что такое силовые линии магнитного поля
Магнитные силовые линии — это линии, касательные которых совместимы с направлением вектора индукции магнитного поля.
Силовые линии можно использовать для отображения магнитных полей. Например, поведение железной стружки на листе бумаги демонстрирует магнитное поле, источником которого является постоянный магнит в виде бруска.
Другим примером является картина силовых линий, возникающих при наблюдении за длинной индукционной катушкой и постоянным магнитом.
Силовые линии магнитного поля имеют следующие характеристики
- данные линии не имеют пересечений и прерываний;
- частота расположения линий пропорциональна индукции магнитного поля;
- линии всегда замыкаются, следовательно, магнитное поле является вихревым.
Как определить силовые линии магнитного поля
Когда магнитное поле прикладывается к негерметичной рамке, возникает магнитный момент. Эта величина представляет собой вектор линий, перпендикулярных рамке. Магнитные поля изображаются графически с помощью силовых линий. Они ориентированы так, чтобы вектор напряженности поля совпадал с направлением линий электропередач. Эти линии замкнуты и непрерывны.
Магнитные стрелки можно использовать для определения направления магнитного поля. Полярность магнита также можно определить по магнитному полю силовых линий. Конец, где динамическая линия выходит, соответствует северному полюсу, а точка входа линии соответствует южному полюсу.
Для визуальной оценки магнитного поля рекомендуется использовать железные опилки и лист бумаги. Он покрыт постоянным магнитом. Поверхность бумаги покрыта частицами железа. Металлические частицы приобретают порядок, соответствующий расположению силовых линий.
Для проводников направление силовых линий определяется с помощью правила большого пальца или правила правой руки. Например, если вы обхватите проводник рукой так, чтобы большой палец был направлен в сторону тока от положительного к отрицательному, остальные четыре пальца будут направлены в ту же сторону, что и динамические линии магнитного поля.
Магнитные поля влияют на токи утечки зарядов или проводников под действием сил Лоренца. Его направление определяется с помощью правила левой руки. Если левая рука расположена так, что четыре пальца направлены в ту же сторону, что и ток в проводнике, а силовые линии проходят через ладонь, то большой палец указывает на вектор силы Лоренца, через который магнитное поле действует на внутренний проводник. Магнитное поле.
Для характеристики поля используется понятие индукции. Графически особенности представлены в виде линий магнитного поля. Они замкнуты, бесконечны, простираются от северного полюса и возвращаются к южному полюсу.
Основные признаки и свойства магнитных линий
Магнитные поля существуют вокруг постоянных магнитов (например, конических, круглых и т.д.) и вокруг металлических проводов, по которым течет ток.
Магнитные поля представлены в виде магнитных силовых линий или линий магнитной индукции. Линии магнитной индукции — это геометрические кривые, вектор (направление) магнитной индукции которых направлен тангенциально в любой точке.
Основные свойства линий магнитного поля можно выделить следующим образом
- Магнитные линии непрерывны;
- Магнитные линии всегда замкнуты. Это означает, что в природе не существует отдельных магнитных зарядов по аналогии с электрическими зарядами. Исследователи долго пытались найти этот заряд с помощью уменьшения (дробления) размеров постоянных магнитов. Но даже самый микроскопический магнитик всегда имеет два полюса: северный и южный;
- Направление магнитных линий зависит от направления электрического тока;
- Густота (плотность) линий соответствует величине поля: чем гуще (плотнее) расположены линии, тем больше значение поля.
Магнитные линии полосового магнита
С помощью простых экспериментов можно продемонстрировать свойства линий магнитного поля. Полосовой магнит помещают на горизонтальную поверхность, сверху на прозрачную (неметаллическую) пластину, на которую бросают небольшой кусочек железа. Под действием магнита опилки намагничиваются и превращаются в магнитную стрелку. Установлено, что опилки располагаются вдоль магнитных линий, выходящих из северного полюса B и входящих в южный полюс N. Линии более плотные в районе полюсов магнита.
Рисунок 1: Линии магнитного поля полосатого магнита
Магнитные линии дугообразного магнита
Аналогичные эксперименты можно провести с использованием дугового магнита.
Рис. 2. Линии магнитного поля дугового магнита.
Видно, что во всем магните линии магнитного поля начинаются на N-полюсе и заканчиваются на S-полюсе.
На рисунке 7 показано, как можно использовать правило буры. По отношению к лидеру ток течет вниз. Бура, расположенная, как показано на рисунке, вращается по часовой стрелке и движется вниз. Тогда, согласно правилам, направление линий магнитного поля вокруг проводника будет «по часовой стрелке».
Силовые линии магнитного поля: определение направления
Каждый, кто изучал физику в школе, знаком с этим понятием, т.е. с направлением линий магнитной индукции. Направление магнитных силовых линий может быть рассчитано различными способами, наиболее распространенным из которых является «правило большого пальца». Этот и другие методы определения направления индукции более подробно описаны в данной статье.
Определение магнитных силовых линий
С точки зрения физики, линия магнитного поля (МП) — это прямая линия с касательной, проведенной к той же величине, что и путь ориентации магнитной индукции. Линия спроектирована так, что ее частота пропорциональна скорости магнитной индукции.
Чем выше частота в конкретной точке, тем выше частота линии электропередачи.
Это делает свойства динамических линий похожими на свойства статических проводов. Однако различия могут заключаться в некоторых особенностях.
Во-первых, необходимо исследовать магнитное поле магнита, создаваемое линией постоянного тока. Проводящие волокна проходят перпендикулярно основной плоскости. В различных точках, равноудаленных от трубопровода, значения индуктивности будут одинаковыми. Прямые линии, касательные которых по всей длине соответствуют индуктивному процессу магнита, образуют круг или эллипс.
Согласно вышесказанному, эти прямые линии представляют собой круги или овалы, обернутые вокруг самого трубопровода. Все центры линий электропередач накапливают. Они значительно отличаются от статических линий электропередач. Это связано с тем, что последние не сокращаются, а запускаются и загружаются.
Эти линии поля не имеют ни конца, ни начала. Сегодня полюса магнитов севера и юга еще не определены по отдельности. Это можно рассматривать как источник поля определенной полярности. Это также не начало и не конец поля полей. Однако все источники магнитных полей характеризуются наличием северного и южного полюсов.
Как определить линейно-магнитную направленность
Существует несколько способов определения направления этих линий. Более подробную информацию об определении направления магнитных линий см. ниже.
Правило буравчика
Наиболее распространенным методом определения маршрута этих линий является правило винта. Впервые о нем заговорили в 19 веке, когда ученые обнаружили магнитные поля вокруг трубопроводов, связанные с напряжением.
Сформированные силовые линии ведут себя так же, как природные магниты. Кроме того, взаимосвязь между электрическим полем и током МП в трубопроводе была первоначальным источником электромагнитной динамики.
Также при определении положения могут быть найдены такие показатели вектора оси.
