Magnetvälja maksimaalne väärtus. Magnetvälja teooria ja huvitavad faktid Maa magnetvälja kohta

Magnet on keha, mis moodustab enda ümber magnetvälja.

Magneti tekitatav jõud mõjutab teatud metalle: raud, nikkel ja koobalt. Nendest metallidest valmistatud esemeid tõmbab magnet.
(tikk ja kork ei tõmba, nael on ainult magneti paremal poolel, kirjaklamber on suvalises kohas)

On kaks piirkonda, kus tõmbejõud on maksimaalne. Neid nimetatakse poolusteks. Kui magnet riputatakse õhukese niidi küljes, avaneb see teatud viisil. Üks ots on alati suunatud põhja ja teine lõuna poole. Seetõttu nimetatakse üht poolust põhjaks ja teist lõunaks.

Näete tegevust magnetväli moodustatud ümber magneti. Asetame magneti pinnale, millele eelnevalt valati metallviilud. Magnetvälja toimel paigutatakse saepuru elliptiliste kõverate kujul. Nende kõverate kuju järgi võib ette kujutada, kuidas magnetvälja jooned ruumis paiknevad. Nende suund on tavaliselt määratud põhjast lõunasse.

Kui võtta kaks identset magnetit ja proovida neid pooluste abil lähemale tuua, saame teada, et erinevad poolused tõmbavad ligi ja samad tõrjuvad.

Meie Maal on ka magnetväli, mida nimetatakse Maa magnetväljaks. Põhjanool näitab alati põhja. Seetõttu on Maa geograafiline põhjapoolus lõuna magnetpoolus, kuna vastassuunalised magnetpoolused tõmbavad. Samuti on lõuna geograafiline poolus põhja magnetpoolus.

Kompassinõela põhjaots on alati suunatud põhja poole, kuna seda tõmbab ligi Maa lõuna magnetpoolus.

Kui asetame kompassi traadi alla, mis on venitatud põhja-lõuna suunas ja mida läbib vool, siis näeme, et magnetnõel kaldub kõrvale. See tõestab, et elektrivool loob enda ümber magnetvälja.

Kui asetame mitu kompassi juhtme alla, millest läbi voolab elektrivool, näeme, et kõik nooled kalduvad kõrvale sama nurga võrra. See tähendab, et traadi tekitatud magnetväli on erinevates piirkondades sama. Seetõttu võime järeldada, et iga juhi magnetvälja jooned on kontsentriliste ringide kujul.

Magnetvälja joonte suuna saab määrata reegli abil parem käsi. Selleks on vaja mõtteliselt haarata parema käega elektrivooluga juhist nii, et piklik pöial parem käsi näitas suunda elektrivool, siis näitavad painutatud sõrmed magnetvälja joonte suunda.

Kui keerame metalltraadi spiraaliks ja juhime sellest läbi elektrivoolu, siis iga üksiku pöörde magnetväljad summeeritakse spiraali koguväljas.

Spiraali magnetvälja toime on sarnane püsimagneti magnetvälja toimega. See põhimõte oli elektromagneti loomise aluseks. Sellel, nagu püsimagnetil, on lõuna- ja põhjapoolus. Põhjapoolus on koht, kust väljuvad magnetvälja jooned.

Püsimagneti tugevus ajas ei muutu. Elektromagnet on erinev. Elektromagneti tugevuse muutmiseks on kolm võimalust.

Esimene viis. Asetage spiraali sisse metallist südamik. Sel juhul summeeritakse südamiku magnetvälja ja spiraali magnetvälja toimed.

Teine viis. Suurendage spiraali pöörete arvu. Mida rohkem on spiraalil pöördeid, seda suurem on magnetvälja jõu mõju.

Kolmas viis. Suurendame spiraalis voolava elektrivoolu tugevust. Üksikute mähiste magnetväljad suurenevad, seega suureneb ka spiraali kogumagnetväli.

Kõlar

Valjuhääldi seade sisaldab elektromagneti ja püsimagnetit. Elektromagnet, mis on ühendatud valjuhääldi membraaniga, asetatakse jäigalt fikseeritud püsimagnetile. Sel juhul jääb membraan liikuvaks. Laskem läbi elektromagneti juhtida vahelduvvoolu, mille kuju sõltub heli vibratsioonid. Elektrivoolu muutudes muutub elektromagnetis oleva magnetvälja mõju.

Selle tulemusena tõmbab elektromagneti ligi või tõrjub erineva tugevusega püsimagnet. Lisaks teostab valjuhääldi membraan täpselt samu võnkumisi kui elektromagnet. Seega kuuleme seda, mida mikrofoni öeldi, läbi valjuhääldi.

helistama

Elektrilist uksekella võib liigitada elektrireleeks. Katkendlikkuse põhjus helisignaal on elektriahela perioodilised sulgemised ja avamised.

Kella nupu vajutamisel suletakse elektriahel. Kellakeelt tõmbab elektromagnet ja see tabab kella. Sellisel juhul avab keel elektriahela. Vool lakkab voolamast, elektromagnet ei tööta ja keel naaseb algasendisse. Elektriahel sulgub uuesti, keel tõmbab jälle elektromagneti ligi ja lööb kella. See protsess jätkub seni, kuni vajutame helistamisnuppu.

elektrimootor

Paigaldage vabalt pöörlev magnetnõel elektromagneti ette ja keerutage seda. Seda liikumist saame säilitada, kui lülitame elektromagneti sisse hetkel, mil magnetnõel pöördub sama poolusega elektromagneti poole.

Elektromagneti tõmbejõud on piisav, et noole pöörlev liikumine püsiks konstantsena.

(pildil magnet saab impulsi alati, kui punane nool on lähedal ja nuppu vajutatakse. Kui nuppu vajutada, kui roheline nool on lähedal, siis elektromagnet peatub)

See põhimõte on elektrimootori alus. Ainult et selles ei pöörle mitte magnetnõel, vaid elektromagnet, mida nimetatakse armatuuriks, staatiliselt fikseeritud hobuserauakujulises magnetis, mida nimetatakse staatoriks. Korduvate lühiste ja ahela avanemise tõttu hakkab elektromagnet, s.o. ankur, pöörleb pidevalt.

Elektrivool siseneb armatuuri kahe kontakti kaudu, mis on kaks isoleeritud poolrõngast. See põhjustab elektromagneti pidevat polaarsuse muutmist. Leides üksteise vastu vastandpoolused, hakkab mootor pöörlemist aeglustama. Kuid praegu muudab elektromagnet polaarsust ja nüüd on üksteise vastu samad poolused. Nad tõrjuvad üksteist ja mootor jätkab pöörlemist.

Generaator

Ühendame voltmeetri spiraali otstega ja hakkame püsimagnetit selle keerdude ees õõtsuma. Sel juhul näitab voltmeeter pinge olemasolu. Sellest võime järeldada, et elektrijuhti mõjutab muutuv magnetväli.

Sellest tuleneb elektrilise induktsiooni seadus: pinge eksisteerib induktsioonipooli otstes seni, kuni mähis on muutuvas magnetväljas.

Mida rohkem induktsioonmähise keerdu on, seda rohkem pinget selle otstes genereeritakse. Pinge saab tõsta magnetvälja suurendamise või selle kiiremaks muutumise teel. Induktsioonipooli sisestatud metallsüdamik suurendab induktiivpinget, kuna südamiku magnetiseerumise tõttu suureneb magnetväli.
(magnet hakkab pooli ees tugevamalt lainetama, mille tulemusena kaldub voltmeetri nõel palju rohkem kõrvale)

Generaator on elektrimootori vastand. Ankur, st. elektromagnet pöörleb püsimagneti magnetväljas. Armatuuri pöörlemise tõttu muutub sellele mõjuv magnetväli pidevalt. Selle tulemusena muutub tekkiv induktiivne pinge. ajal täispööre Armatuuri pinge on poole ajast positiivne ja poole ajast negatiivne. Selle näiteks on tuulegeneraator, mis toodab vahelduvpinget.

Trafo

Induktsiooniseaduse kohaselt tekib pinge siis, kui induktsioonipoolis magnetväli muutub. Kuid mähise magnetväli muutub ainult siis, kui sellesse ilmub vahelduvpinge.

Magnetväli muutub nullist lõplikuks väärtuseks. Kui ühendate mähise pingeallikaga, tekitab tekkiv vahelduv magnetväli lühiajalise induktiivpinge, mis neutraliseerib põhipinget. Induktiivpinge esinemise jälgimiseks ei ole vaja kasutada kahte pooli. Seda saab teha ühe mähisega, kuid siis nimetatakse sellist protsessi iseinduktsiooniks. Pinge poolis saavutab maksimumi mõne aja pärast, kui magnetväli lakkab muutumast ja muutub konstantseks.

Samamoodi muutub magnetväli, kui ühendame pooli pingeallikast lahti. Sel juhul ilmneb ka iseinduktsiooni nähtus, mis neutraliseerib langevat pinget. Seetõttu ei lange pinge nulli koheselt, vaid teatud viivitusega.

Kui me ühendame ja lahutame pidevalt mähisega pingeallika, siis magnetväli selle ümber muutub pidevalt. Samal ajal tekib ka vahelduv induktsioonipinge. Selle asemel ühendage mähis vahelduvvoolu pingeallikaga. Mõne aja pärast ilmub vahelduv induktiivne pinge.

Ühendage esimene mähis vahelduvvoolu pingeallikaga. Tänu metallsüdamikule hakkab tekkiv vahelduv magnetväli mõjuma ka teisele mähisele. See tähendab, et vahelduvpinget saab üle kanda ühest elektriahelast teise, isegi kui need ahelad pole omavahel ühendatud.

Kui võtta kaks identset mähist, siis teises saame sama pinge, mis mõjub esimesele mähisele. Seda nähtust kasutatakse trafodes. Ainult trafo eesmärk on tekitada teises mähises esimesest erinev pinge. Selleks peab teisel mähisel olema rohkem või vähem pöördeid.

Kui esimesel mähisel oleks 1000 pööret ja teisel 10, siis oleks teise ahela pinge vaid sajandik esimeses olevast pingest. Kuid praegune tugevus suureneb peaaegu sada korda. Seetõttu on suure voolu tekitamiseks vaja kõrgepingetrafosid.

Magnetväli ja selle omadused. Kui elektrivool läbib juhti, siis a magnetväli. Magnetväli on üks aine liike. Sellel on energiat, mis avaldub üksikutele liikuvatele osadele mõjuvate elektromagnetiliste jõududena. elektrilaengud(elektronid ja ioonid) ja nende voolud, st elektrivool. Elektromagnetiliste jõudude mõjul kalduvad liikuvad laetud osakesed oma esialgselt teelt väljaga risti (joonis 34). Magnetväli tekib ainult liikuvate elektrilaengute ümber ja selle toime laieneb ka ainult liikuvatele laengutele. Magnet- ja elektriväljad on lahutamatud ja moodustavad koos ühtse elektromagnetväli. Igasugune muutus elektriväli viib magnetvälja ilmnemiseni ja vastupidi, iga magnetvälja muutusega kaasneb elektrivälja ilmumine. Elektromagnetväli levib valguse kiirusega, s.o 300 000 km/s.

Magnetvälja graafiline esitus. Graafiliselt kujutatakse magnetvälja magnetiliste jõujoontega, mis on tõmmatud nii, et jõujoone suund igas välja punktis langeb kokku väljajõudude suunaga; magnetvälja jooned on alati pidevad ja suletud. Magnetvälja suunda igas punktis saab määrata magnetnõela abil. Noole põhjapoolus on alati seatud väljajõudude suunas. Püsimagneti otsa, millest väljuvad jõujooned (joon. 35, a), loetakse põhjapooluseks ja vastasots, mis hõlmab jõujooni, on lõunapoolus(magneti seest läbivaid väljajooni pole näidatud). Jõujoonte jaotust lamemagneti pooluste vahel saab tuvastada poolustele asetatud paberilehele puistatud terasviilide abil (joonis 35, b). Püsimagneti kahe paralleelse vastaspooluse vahelise õhupilu magnetvälja iseloomustab jõu ühtlane jaotus magnetilised jooned(joonis 36) (magneti seest läbivaid väljajooni pole näidatud).

Riis. 37. Magnetvoog, mis tungib pooli risti (a) ja kaldub (b) selle asukohti magnetiliste jõujoonte suuna suhtes.

Magnetvälja visuaalsemaks kujutamiseks paiknevad jõujooned harvemini või paksemad. Nendes kohtades, kus magnetiline roll on tugevam, on jõujooned lähem sõberüksteisele, samas kohas, kus see on nõrgem – üksteisest kaugemal. Jõujooned ei ristu kuskil.

Paljudel juhtudel on mugav käsitleda magnetilisi jõujooni kui elastseid venitatud niite, mis kipuvad kokku tõmbuma ja ka üksteist vastastikku tõrjuma (omavad vastastikust külgsuunalist paisumist). Selline jõujoonte mehaaniline esitus võimaldab selgelt seletada elektromagnetiliste jõudude tekkimist magnetvälja ja juhi koosmõjul vooluga, aga ka kahe magnetväljaga.

Magnetvälja peamised omadused on magnetinduktsioon, magnetvoog, magnetiline läbilaskvus ja magnetvälja tugevus.

Magnetiline induktsioon ja magnetvoog. Magnetvälja intensiivsuse ehk selle töövõime määrab suurus, mida nimetatakse magnetinduktsiooniks. Mida tugevam on püsimagneti või elektromagneti tekitatud magnetväli, seda suurem on selle induktsioon. Magnetilist induktsiooni B saab iseloomustada magnetiliste jõujoonte tihedusega, st jõujoonte arvuga, mis läbivad magnetväljaga risti asetsevat 1 m 2 või 1 cm 2 pindala. Eristada homogeenseid ja mittehomogeenseid magnetvälju. Ühtlases magnetväljas on magnetiline induktsioon välja igas punktis sama väärtus ja suund. Magneti või elektromagneti vastaspooluste vahelise õhupilu välja (vt joonis 36) võib selle servadest teatud kaugusel lugeda homogeenseks. Mis tahes pinda läbiv magnetvoog Ф määratakse kindlaks koguarv seda pinda läbivad magnetvälja jooned, näiteks mähis 1 (joonis 37, a), seega ühtlases magnetväljas

F = BS (40)

kus S on selle pinna ristlõike pindala, mida magnetilised jõujooned läbivad. Sellest järeldub, et sellises väljas on magnetinduktsioon võrdne vooga, mis on jagatud ristlõike pindalaga S:

B = F/S (41)

Kui mõni pind on magnetvälja jõujoonte suuna suhtes kaldu (joonis 37, b), siis on seda läbiv voog väiksem kui risti asetses, st Ф 2 on väiksem kui Ф 1.

Mõõtühikute süsteemis SI mõõdetakse magnetvoogu weberites (Wb), selle ühiku mõõde on V * s (volt-sekund). Magnetilist induktsiooni mõõdetakse SI ühikute süsteemis teslas (T); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

Magnetiline läbilaskvus. Magnetiline induktsioon ei sõltu mitte ainult sirget juhti või pooli läbiva voolu tugevusest, vaid ka magnetvälja tekitamise kandja omadustest. Söötme magnetilisi omadusi iseloomustav suurus on absoluutne magnetiline läbilaskvus? a. Selle ühik on henry meetri kohta (1 H/m = 1 Ohm*s/m).
Suurema magnetilise läbilaskvusega keskkonnas tekitab teatud tugevusega elektrivool suurema induktsiooniga magnetvälja. On kindlaks tehtud, et õhu ja kõigi ainete, välja arvatud ferromagnetiliste materjalide (vt § 18), magnetiline läbilaskvus on ligikaudu sama väärtusega kui vaakumi magnetiline läbilaskvus. Vaakumi absoluutset magnetilist läbilaskvust nimetatakse magnetkonstandiks, ? o \u003d 4? * 10 -7 Gn / m. Ferromagnetiliste materjalide magnetiline läbilaskvus on tuhandeid ja isegi kümneid tuhandeid kordi suurem kui mitteferromagnetiliste ainete magnetiline läbilaskvus. Läbilaskvuse suhe? ja mis tahes aine vaakumi magnetilisele läbilaskvusele? o nimetatakse suhteliseks magnetiliseks läbilaskvuseks:

? = ? a /? umbes (42)

Magnetvälja tugevus. Intensiivsus And ei sõltu keskkonna magnetilistest omadustest, vaid võtab arvesse voolutugevuse ja juhtide kuju mõju magnetvälja intensiivsusele antud ruumipunktis. Magnetinduktsioon ja intensiivsus on omavahel seotud

H=B/? a = b/(?? o) (43)

Järelikult on pideva magnetilise läbilaskvusega keskkonnas magnetvälja induktsioon võrdeline selle tugevusega.
Magnetvälja tugevust mõõdetakse amprites meetri kohta (A/m) või amprites sentimeetri kohta (A/cm).

Maa magnetväli

Magnetväli on jõuväli, mis mõjutab liikuvaid elektrilaenguid ja kehasid, millel on magnetmoment, olenemata nende liikumisolekust.

Makroskoopilise magnetvälja allikad on magnetiseeritud kehad, voolu juhtivad juhid ja liikuvad elektriliselt laetud kehad. Nende allikate olemus on sama: magnetväli tekib laetud mikroosakeste (elektronid, prootonid, ioonid) liikumise tulemusena ja ka nende endi (spin) magnetmomendi olemasolu tõttu mikroosakestes.

Vahelduv magnetväli tekib ka siis, kui elektriväli ajas muutub. Omakorda, kui magnetväli ajas muutub, elektriväli. Täielik kirjeldus elektri- ja magnetväljad nende suhetes annavad Maxwelli võrrandid. Magnetvälja iseloomustamiseks võetakse sageli kasutusele jõujoonte (magnetilise induktsiooni jooned) mõiste.

Magnetvälja omaduste ja ainete magnetiliste omaduste mõõtmiseks, erinevat tüüpi magnetomeetrid. Magnetvälja induktsiooni ühik CGS süsteemis on Gauss (Gs), rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intensiivsust mõõdetakse vastavalt oerstedides (Oe) ja amprites meetri kohta (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; magnetvälja energia - Erg / cm 2 või J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompass reageerib
Maa magnetväljale

Magnetväljad looduses on äärmiselt mitmekesised nii oma ulatuselt kui ka mõjude poolest. Maa magnetväli, mis moodustab Maa magnetosfääri, ulatub kuni 70-80 tuhande km kaugusele Päikese suunas ja palju miljoneid km vastupidises suunas. Maa pinnal on magnetväli keskmiselt 50 μT, magnetosfääri piiril ~ 10 -3 G. Geomagnetväli kaitseb Maa pinda ja biosfääri päikesetuule laetud osakeste voolu ja osaliselt ka kosmiliste kiirte eest. Geomagnetvälja enda mõju organismide elutegevusele uurib magnetobioloogia. Maalähedases ruumis moodustab magnetväli suure energiaga laetud osakeste jaoks magnetlõksu – Maa kiirgusvöö. Kiirgusvöös sisalduvad osakesed kujutavad kosmoselendudel märkimisväärset ohtu. Maa magnetvälja päritolu on seotud juhtiva konvektiivsete liikumistega vedel aine maa tuumas.

Otsesed mõõtmised kosmoselaevade abil on näidanud, et Maale lähimatel kosmilistel kehadel – Kuul, planeetidel Veenusel ja Marsil puudub oma magnetväli, mis on sarnane Maa omaga. Teistelt planeetidelt Päikesesüsteem ainult Jupiteril ja ilmselt Saturnil on oma magnetväljad, mis on piisavad planeetide magnetlõksude loomiseks. Jupiteril on tuvastatud kuni 10 gaussi magnetvälju ja mitmeid iseloomulikke nähtusi ( magnettormid, sünkrotroni raadiokiirgus ja teised), mis näitab magnetvälja olulist rolli planeediprotsessides.

Planeetidevaheline magnetväli on peamiselt päikesetuule (päikesekrooni pidevalt paisuv plasma) väli. Maa orbiidi lähedal on planeetidevaheline väli ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Arengu tõttu võib planeetidevahelise magnetvälja regulaarsus olla häiritud mitmesugused plasma ebastabiilsus, lööklainete läbimine ja päikesepõletuste tekitatud kiirete osakeste voogude levik.

Kõigis Päikesel toimuvates protsessides - rakette, täppide ja väljaulatuvate kohtade ilmumine, päikese kosmiliste kiirte sünd, magnetväli mängib oluline roll. Zeemani efektil põhinevad mõõtmised näitasid, et päikeselaikude magnetväli ulatub mitme tuhande gaussini, silmapaistvust hoiavad väljad suurusega ~ 10-100 gaussi (Päikese kogumagnetvälja keskmise väärtusega ~ 1 gaussi).

Magnettormid

Magnettormid on Maa magnetvälja tugevad häired, mis häirivad järsult maapealse magnetismi elementide sujuvat igapäevast kulgu. Magnettormid kestavad mitu tundi kuni mitu päeva ja neid täheldatakse samaaegselt kogu Maa peal.

Magnettormid koosnevad reeglina eel-, alg- ja põhifaasist ning taastumisfaasist. Eelfaasis täheldatakse geomagnetväljas ebaolulisi muutusi (peamiselt in kõrged laiuskraadid), samuti iseloomulike lühiajaliste väljavõnkumiste ergastamist. Esialgset faasi iseloomustatakse äkiline muutus välja üksikud komponendid kogu Maa ulatuses ja peamine - suurte väljakõikumiste ja horisontaalkomponendi tugeva languse tõttu. Magnettormi taastumise faasis taastub väli normaalväärtus.

Päikesetuule mõju
Maa magnetosfäärile

Magnettormid on põhjustatud päikeseplasma voogudest Päikese aktiivsetest piirkondadest, mis asetsevad vaikse päikesetuule peale. Seetõttu täheldatakse magnettorme sagedamini päikese aktiivsuse 11-aastase tsükli maksimumide lähedal. Maale jõudes suurendavad päikeseplasma voolud magnetosfääri kokkusurumist, põhjustades magnettormi algfaasi ja tungivad osaliselt Maa magnetosfääri. Kõrge energiaga osakeste sattumine Maa ülemistesse atmosfäärikihtidesse ja nende mõju magnetosfäärile põhjustavad selles elektrivoolude teket ja võimendumist, saavutades kõrgeima intensiivsuse ionosfääri polaaraladel, mis on põhjuseks magnetilise aktiivsuse kõrge laiuskraadiga tsoon. Muutused magnetosfääri-ionosfääri voolusüsteemides avalduvad Maa pinnal ebaregulaarsete magnethäiretena.

Mikrokosmose nähtustes on magnetvälja roll sama oluline kui kosmilises mastaabis. Selle põhjuseks on kõigi osakeste olemasolu – aine struktuurielemendid (elektronid, prootonid, neutronid), magnetmoment, aga ka magnetvälja toime liikuvatele elektrilaengutele.

Magnetväljade rakendamine teaduses ja tehnoloogias. Magnetväljad jagunevad tavaliselt nõrkadeks (kuni 500 Gs), keskmisteks (500 Gs – 40 kGs), tugevateks (40 kGs – 1 MGs) ja ülitugevateks (üle 1 MGs). Praktiliselt kogu elektrotehnika, raadiotehnika ja elektroonika põhinevad nõrkade ja keskmiste magnetväljade kasutamisel. Nõrgad ja keskmised magnetväljad saadakse püsimagnetite, elektromagnetide, jahutamata solenoidide, ülijuhtivate magnetite abil.

Magnetvälja allikad

Kõik magnetvälja allikad võib jagada tehislikeks ja looduslikeks. Magnetvälja peamised looduslikud allikad on Maa enda magnetväli ja päikesetuul. Kunstlikud allikad hõlmavad kõiki elektromagnetvälju, mida meil nii palju on kaasaegne maailm ja eriti meie majad. Lugege lähemalt ja lugege meie oma.

Elektritransport on võimas magnetvälja allikas vahemikus 0 kuni 1000 Hz. Raudteetransport kasutab vahelduvvoolu. Linnatransport on püsiv. Magnetvälja induktsiooni maksimumväärtused linnalähitranspordis ulatuvad 75 µT, keskmised väärtused on umbes 20 µT. Alalisvooluajamiga sõidukite keskmised väärtused on fikseeritud 29 µT. Trammides, kus tagasivoolujuhtmeks on rööpad, kompenseerivad magnetväljad üksteist palju suuremal kaugusel kui trolli juhtmed ning trolli sees on magnetvälja kõikumised väikesed ka kiirenduse ajal. Suurimad magnetvälja kõikumised on aga metroos. Kompositsiooni saatmisel on magnetvälja tugevus platvormil 50-100 μT ja rohkem, ületades geomagnetvälja. Isegi siis, kui rong on ammu tunnelisse kadunud, ei taastu magnetväli oma endisele väärtusele. Alles pärast seda, kui kompositsioon läbib järgmise ühenduspunkti kontaktrööpale, taastub magnetväli vana väärtuseni. Tõsi, mõnikord pole tal aega: järgmine rong läheneb juba perroonile ja kui see aeglustab, muutub magnetväli uuesti. Autos endas on magnetväli veelgi tugevam - 150-200 μT ehk kümme korda rohkem kui tavalises rongis.

Magnetväljade induktsiooni väärtused, millega me kõige sagedamini kokku puutume Igapäevane elu näidatud alloleval diagrammil. Seda diagrammi vaadates saab selgeks, et oleme kogu aeg ja igal pool kokku puutunud magnetväljadega. Mõnede teadlaste arvates peetakse kahjulikuks magnetvälju, mille induktsioon on üle 0,2 μT. Loomulikult tuleks võtta kasutusele teatud ettevaatusabinõud, et kaitsta end ümbritsevate põldude kahjulike mõjude eest. Järgides vaid mõnda lihtsat reeglit, saate oluliselt vähendada magnetväljade mõju kehale.

Kehtiv SanPiN 2.1.2.2801-10 "SanPiN 2.1.2.2645-10 "Sanitaarsed ja epidemioloogilised nõuded elutingimustele elamutes ja ruumides" muudatused ja täiendused nr 1" ütleb järgmist: "Maksimaalne lubatud geomagnetilise kiirguse nõrgenemise tase välja elamute ruumides on määratud 1,5". Määra ka limiit lubatud väärtused 50 Hz sagedusega magnetvälja intensiivsus ja tugevus:

eluruumides - 5 μT või 4 A/m;
sisse mitteeluruumid elamud, elamurajoonis, sealhulgas aiamaa kruntide territooriumil - 10 μT või 8 A/m.

Nende standardite alusel saab igaüks arvutada, mitu elektriseadet võib igas konkreetses ruumis olla sisse lülitatud ja ooterežiimis või mille alusel antakse soovitusi elamispinna normaliseerimiseks.

Seotud videod

Väike teadusfilm Maa magnetväljast

Viited

1. Suur Nõukogude Entsüklopeedia.

Magnetvälja kohta mäletame veel kooliajast, nii see lihtsalt on, mitte igaühe mällu ei hüppa. Värskendame läbielatut ja võib-olla räägime teile midagi uut, kasulikku ja huvitavat.

Magnetvälja määramine

Magnetväli on jõuväli, mis mõjutab liikuvaid elektrilaenguid (osakesi). Selle jõuvälja tõttu tõmbuvad objektid üksteise poole. Magnetvälju on kahte tüüpi:

Gravitatsiooniline - moodustub eranditult elementaarosakeste ja viruetsya lähedal, mis põhineb nende osakeste omadustel ja struktuuril.
Dünaamiline, toodetud liikuvate elektrilaengutega objektides (vooluandurid, magnetiseeritud ained).

Esimest korda võttis magnetvälja tähise M. Faraday kasutusele 1845. aastal, kuigi selle tähendus oli veidi ekslik, kuna arvati, et nii elektrilised kui ka magnetilised mõjud ja vastastikmõju põhinevad samal materiaalsel väljal. Hiljem 1873. aastal "esitles" D. Maxwell kvantteooria, milles hakati neid mõisteid eraldama ja varem tuletatud jõuvälja nimetati elektromagnetväljaks.

Kuidas tekib magnetväli?

Inimsilm ei taju erinevate objektide magnetvälju ja seda saavad fikseerida vaid spetsiaalsed andurid. Magnetilise välimuse allikas jõuväli mikroskoopilisel skaalal on magnetiseeritud (laetud) mikroosakeste liikumine, mis on:

ioonid;
elektronid;
prootonid.

Nende liikumine toimub igas mikroosakeses esineva spin-magnetmomendi tõttu.

Magnetväli, kust seda leida?

Ükskõik kui kummaliselt see ka ei kõlaks, aga peaaegu kõigil meid ümbritsevatel objektidel on oma magnetväli. Kuigi paljude kontseptsioonis on magnetväli, mis tõmbab rauast esemeid enda poole, ainult kivikesel, mida nimetatakse magnetiks. Tegelikult on külgetõmbejõud kõigis objektides, see avaldub ainult madalamas valentsis.

Samuti tuleks selgitada, et jõuväli, mida nimetatakse magnetiliseks, ilmneb ainult siis, kui elektrilaengud või kehad liiguvad.

Liikumatutel laengutel on elektriline jõuväli (see võib esineda ka liikuvates laengutes). Selgub, et magnetvälja allikad on:

püsimagnetid;
mobiilitasud.

Igaüks on juba ammu harjunud sellise objektiga nagu magnet. Me ei näe selles midagi erilist. Tavaliselt seostame seda koolieelikutele füüsikatundide või magneti omaduste trikkide vormis demonstratsiooniga. Ja harva mõtleb keegi sellele, kui palju magneteid meid igapäevaelus ümbritseb. Neid on igas korteris kümneid. Magnet on iga kõlari, magnetofoni, elektripardli, kella seadmes. Isegi purk naelu on üks.

Mida veel?

Meie, inimesed, pole erand. Tänu kehas voolavatele biovooludele on meie ümber selle jõujoonte nähtamatu muster. Maa on tohutu magnet. Ja veelgi suurejoonelisem – päikese plasmapall. Inimmõistusele arusaamatud galaktikate ja udukogude mõõtmed lubavad harva arvata, et need kõik on ka magnetid.

Kaasaegne teadus nõuab uute suurte ja ülivõimsate magnetite loomist, mille kasutusvaldkonnad on seotud termotuumasünteesiga, tekitades elektrienergia, laetud osakeste kiirendamine sünkrotronides, uppunud laevade tõstmine. Kasutades ülitugeva välja loomine on üks kaasaegse füüsika ülesandeid.

Teeme mõisted selgeks

Magnetväli on jõud, mis mõjub kehale, millel on laeng ja mis on liikumises. See "ei tööta" statsionaarsete (või tasuta) objektidega ja toimib ühe vormina elektromagnetväli, mis eksisteerib üldisema mõistena.

Kui kehad suudavad luua enda ümber magnetvälja ja kogeda ise selle mõjujõudu, nimetatakse neid magnetiteks. See tähendab, et need objektid on magnetiseeritud (on vastav moment).

Erinevad materjalid reageerivad välisele väljale erinevalt. Neid, mis nõrgendavad selle toimet enda sees, nimetatakse paramagnetiteks ja neid, mis seda tugevdavad, nimetatakse diamagnetideks. Üksikutel materjalidel on omadus võimendada välist magnetvälja tuhandekordselt. Need on ferromagnetid (koobalt, nikkel rauaga, gadoliinium, aga ka nimetatud metallide ühendid ja sulamid). Neid, mis tugeva välisvälja mõju alla sattudes omandavad ise magnetilised omadused, nimetatakse magnetiliselt kõvadeks. Teised, mis on võimelised käituma nagu magnetid ainult välja otsesel mõjul ja lakkavad olemast koos selle kadumisega, on magnetiliselt pehmed.

Natuke ajalugu

Inimesed on püsimagnetite omadusi uurinud väga-väga iidsetest aegadest peale. Neid mainitakse teadlaste töödes Vana-Kreeka isegi 600 aastat enne meie ajastut. Looduslikke (loodusliku päritoluga) magneteid võib leida magnetmaagi maardlates. Suurtest looduslikest magnetitest kuulsaimat hoitakse Tartu Ülikoolis. See kaalub 13 kilogrammi, tema abiga tõstetav koorem on 40 kg.

Inimkond on õppinud looma tehismagneteid kasutades erinevaid ferromagneteid. Pulbriliste (koobaltist, rauast jne) väärtus seisneb võimes hoida enda kaalust 5000 korda suuremat koormat. Kunstlikud isendid võivad olla püsivad (saadud või südamikuga elektromagnetitest, mille materjal on magnetiliselt pehme raud. Pingeväli neis tekib elektrivoolu läbimise tõttu läbi südamikku ümbritsevate mähisjuhtmete.

Esimene tõsine raamat, mis sisaldab katseid teaduslikud uuringud magneti omadused, - Londoni arsti Gilberti töö, mis avaldati 1600. aastal. See töö sisaldab kogu tol ajal kättesaadavat teavet magnetismi ja elektri kohta, samuti autori katseid.

Inimene püüab mistahes olemasolevaid nähtusi praktilise eluga kohandada. Muidugi pole magnet erand.

Kuidas magneteid kasutatakse

Milliseid magneti omadusi on inimkond omaks võtnud? Selle rakendusala on nii lai, et saame vaid põgusalt puudutada selle tähelepanuväärse teema peamisi, kuulsamaid seadmeid ja rakendusvaldkondi.

Kompass on tuntud seade maapinnal suundade määramiseks. Tänu temale sillutavad nad teed lennukitele ja laevadele, maismaatransport, jalakäijate liikluse eesmärk. Need seadmed võivad olla magnetilised (osutitüüpi), mida kasutavad turistid ja topograafid, või mittemagnetilised (raadio- ja hüdrokompassid).

Esimesed kompassid valmistati 11. sajandil ja neid kasutati navigeerimiseks. Nende tegevus põhineb magnetilisest materjalist valmistatud pika nõela vabal pöörlemisel horisontaaltasapinnas, mis on tasakaalustatud teljel. Üks selle otstest on alati suunatud lõuna poole, teine - põhja poole. Seega saate alati täpselt teada põhipunktide peamised juhised.

Peamised alad

Valdkonnad, kus magneti omadused on leidnud oma peamise kasutusala, on raadio- ja elektrotehnika, mõõteriistad, automaatika ja telemehaanika. Sellest saadakse releed, magnetahelad jne 1820. aastal avastati voolu juhtiva juhtme omadus mõjuda magneti noolele, sundides seda pöörlema. Samal ajal tehti veel üks avastus - paralleelsete juhtide paaril, mida läbib samasuunaline vool, on vastastikuse külgetõmbe omadus.

Tänu sellele tehti oletus magneti omaduste põhjuse kohta. Kõik sellised nähtused tekivad seoses vooludega, sealhulgas nendega, mis ringlevad magnetiliste materjalide sees. Kaasaegsed vaated teaduses on selle eeldusega täielikult kooskõlas.

Mootorite ja generaatorite kohta

Selle põhjal on loodud palju erinevaid elektrimootoreid ja elektrigeneraatoreid, see tähendab pöörd-tüüpi masinaid, mille tööpõhimõte põhineb mehaanilise energia muundamisel elektrienergiaks (räägime generaatoritest) või elektrienergiaks. energia mehaaniliseks energiaks (mootorite kohta). Iga generaator töötab põhimõttel elektromagnetiline induktsioon, see tähendab, et juhtmes, mis liigub magnetväljas, tekib EMF (elektromotive jõud). Elektrimootor töötab jõu ilmnemise nähtuse alusel juhtmes, mille vool on paigutatud põikvälja.

Kasutades välja vastasmõju jõudu vooluga, mis läbib nende liikuvate osade mähiste pöördeid, töötavad seadmed, mida nimetatakse magnetoelektriliseks. Induktsioonelektriarvesti toimib uue võimsa kahe mähisega vahelduvvoolumootorina. Mähiste vahel asuv juhtiv ketas pöörleb pöördemomendiga, mille tugevus on võrdeline tarbitud võimsusega.

Ja igapäevaelus?

Miniatuurse akuga varustatud elektrilised käekellad on kõigile tuttavad. Tänu magnetpaari, induktiivpoolide paarile ja transistori kasutamisele on nende seade saadaolevate osade arvu poolest palju lihtsam kui mehaanilisel kellal.

Üha enam kasutatakse elektromagnetilist tüüpi lukke või magnetelementidega varustatud silinderlukke. Nendes on nii võti kui ka lukk varustatud kombineeritud komplektiga. Kui õige võti siseneb lukku hästi, tõmmatakse magnetluku sisemised elemendid soovitud asendisse, mis võimaldab seda avada.

Magnetite toime põhineb dünamomeetrite seadmel ja galvanomeetril (ülitundlik seade, millega mõõdetakse nõrku voolusid). Magneti omadused on leidnud rakendust abrasiivide valmistamisel. Nii nimetatakse teravaid väikseid ja väga kõvasid osakesi, mida selleks vaja läheb mehaaniline töötlemine mitmesuguste esemete ja materjalide (lihvimine, poleerimine, karestamine). Nende valmistamisel settib segu koostises vajalik ferrosilikoon osaliselt ahjude põhja ja viiakse osaliselt abrasiivi koostisesse. Selle eemaldamiseks on vaja magneteid.

Teadus ja kommunikatsioon

Tänu ainete magnetilistele omadustele on teadusel võimalus uurida mitmesuguste kehade ehitust. Mainida saab ainult magnetokeemiat või (meetod defektide tuvastamiseks, uurides magnetvälja moonutusi teatud toodete piirkondades).

Neid kasutatakse ka mikrolaineseadmete, raadiosidesüsteemide (sõjaväe- ja kommertsliinide) tootmisel, kuumtöötlemisel nii kodus kui ka toiduainetööstuses (mikrolaineahjud on kõigile hästi teada). Kõiki keerukamaid tehnilisi seadmeid ja rakendusi, milles tänapäeval ainete magnetilisi omadusi kasutatakse, on peaaegu võimatu ühe artikli raames loetleda.

Meditsiinivaldkond

Diagnostika ja meditsiiniline teraapia ei olnud erand. Tänu röntgenikiirgust genereerivatele elektroonilistele lineaarkiirenditele toimub kasvajateraapia, prootonkiire genereerimine tsüklotronites või sünkrotronides, millel on eelised lokaalse suuna röntgenkiirguse ees ning suurenenud efektiivsus silma- ja ajukasvajate ravis.

Mis puudutab bioloogiateadust, siis isegi enne eelmise sajandi keskpaika ei seostatud keha elutähtsaid funktsioone kuidagi magnetvälja olemasoluga. Teaduskirjandust täiendati aeg-ajalt üksikute teadetega nende ühe või teise meditsiinilise toime kohta. Kuid alates kuuekümnendatest on magneti bioloogilisi omadusi käsitlevaid publikatsioone voolanud laviinina.

Enne ja praegu

Kuid katseid sellega inimesi ravida tegid alkeemikud juba 16. sajandil. On tehtud palju edukaid katseid hambavalu ravida, närvisüsteemi häired, unetus ja palju probleeme siseorganid. Tundub, et magnet leidis oma rakenduse meditsiinis hiljemalt navigatsioonis.

Viimase poole sajandi jooksul on laialdaselt kasutatud magnetkäevõrusid, mis on populaarsed vererõhuhäiretega patsientide seas. Teadlased uskusid tõsiselt magneti võimesse suurendada inimkeha vastupidavust. Elektromagnetiliste seadmete abil õpiti mõõtma verevoolu kiirust, võtma proove või süstima kapslitest vajalikke ravimeid.

Silma sattunud väikesed metalliosakesed eemaldatakse magnetiga. Elektriliste andurite töö põhineb selle tegevusel (igaüks meist tunneb elektrokardiogrammi võtmise protseduuri). Meie ajal on füüsikute koostöö bioloogidega, et uurida nende aluseks olevaid mõjumehhanisme Inimkeha Magnetväli muutub järjest kitsamaks ja vajalikumaks.

Neodüümmagnet: omadused ja rakendused

Arvatakse, et neodüümmagnetid avaldavad inimeste tervisele maksimaalset mõju. Need koosnevad neodüümist, rauast ja boorist. Keemiline valem nende oma on NdFeB. Sellise magneti peamine eelis on selle välja tugev mõju suhteliselt väike suurus. Niisiis, 200 gaussi jõuga magneti kaal on umbes 1 g. Võrdluseks, võrdse tugevusega raudmagneti kaal on umbes 10 korda suurem.

Mainitud magnetite vaieldamatu eelis on ka hea stabiilsus ja võime säilitada soovitud omadusi sadu aastaid. Sajandi jooksul kaotab magnet oma omadused vaid 1%.

Kuidas täpselt neodüümmagnetiga töödeldakse?

Selle abiga parandavad nad vereringet, stabiliseerivad vererõhku, võitlevad migreeniga.

Neodüümmagnetite omadusi hakati raviks kasutama umbes 2000 aastat tagasi. Seda tüüpi teraapiat mainitakse iidse Hiina käsikirjades. Seejärel raviti inimkehale magnetiseeritud kive.

Teraapia eksisteeris ka nende keha külge kinnitamise vormis. Legend väidab, et Kleopatra võlgnes oma suurepärase tervise ja ebamaise ilu pidevale magnetsideme peas kandmisele. Pärsia teadlased kirjeldasid 10. sajandil üksikasjalikult neodüümmagnetite omaduste kasulikku mõju inimkehale põletiku ja lihasspasmide kõrvaldamise korral. Tolle aja säilinud tõendite järgi võib hinnata nende kasutamist lihasjõu, luukoe tugevuse suurendamiseks ja liigesevalu vähendamiseks.

Kõigi haiguste puhul...

Tõendid sellise mõju tõhususe kohta avaldas 1530. aastal kuulus Šveitsi arst Paracelsus. Oma kirjutistes kirjeldas arst maagilised omadused magnet, mis võib stimuleerida keha jõude ja põhjustada enesetervendamist. Nendel päevadel hakati magneti abil ületama tohutut hulka haigusi.

Eneseravi selle ravimiga on Ameerika Ühendriikides laialt levinud aastal sõjajärgsed aastad(1861-1865), mil ravimitest kategooriliselt puudus. Seda on kasutatud nii ravimina kui ka valuvaigistina.

Alates 20. sajandist raviomadusi magnet vastu võetud teaduslik põhjendus. 1976. aastal võttis Jaapani arst Nikagawa kasutusele magnetvälja puudulikkuse sündroomi mõiste. Uuringud on kindlaks teinud selle täpsed sümptomid. Need koosnevad nõrkusest, väsimusest, töövõime langusest ja unehäiretest. Esineb ka migreeni, liigese- ja seljavalusid, probleeme seede- ja südame-veresoonkonna süsteemid nagu hüpotensioon või hüpertensioon. See puudutab sündroomi ja günekoloogia valdkonda ning nahamuutusi. Magnetoteraapia kasutamisega saab neid seisundeid üsna edukalt normaliseerida.

Teadus ei seisa paigal

Teadlased jätkavad katseid magnetväljadega. Katseid tehakse nii loomade ja lindude kui ka bakteritega. Nõrgad magnetvälja tingimused vähendavad edu metaboolsed protsessid katselindudel ja hiirtel lõpetavad bakterid järsult paljunemise. Pika väljadefitsiidi korral toimuvad eluskudedes pöördumatud muutused.

Magnetteraapiat kui sellist kasutataksegi kõigi selliste nähtuste ja nende põhjustatud arvukate negatiivsete tagajärgedega võitlemiseks. Tundub, et praegu kõik kasulikud omadused magneteid pole veel piisavalt uuritud. Arste ootab ees palju huvitavaid avastusi ja uusi arenguid.