Capiamo insieme cos'è un campo magnetico. Dopotutto, molte persone vivono in questo campo per tutta la vita e non ci pensano nemmeno. È ora di aggiustarlo!
Un campo magnetico
Un campo magnetico – tipo speciale questione. Si manifesta in azione sul movimento cariche elettriche e corpi che hanno un proprio momento magnetico (magneti permanenti).
Importante: un campo magnetico non agisce su cariche stazionarie! Un campo magnetico è anche creato dal movimento di cariche elettriche, o da un campo elettrico variabile nel tempo, o dai momenti magnetici degli elettroni negli atomi. Cioè, qualsiasi filo attraverso il quale scorre la corrente diventa anche un magnete!
Un corpo che ha un proprio campo magnetico.
Un magnete ha poli chiamati nord e sud. Le denominazioni "settentrionale" e "meridionale" sono date solo per comodità (come "più" e "meno" nell'elettricità).
Il campo magnetico è rappresentato da energia linee magnetiche . Le linee di forza sono continue e chiuse, e la loro direzione coincide sempre con la direzione delle forze del campo. Se i trucioli metallici sono sparsi attorno a un magnete permanente, le particelle metalliche mostreranno un'immagine chiara delle linee di campo. campo magnetico lasciando il nord ed entrando nel polo sud. Caratteristica grafica del campo magnetico - linee di forza.
Caratteristiche del campo magnetico
Le caratteristiche principali del campo magnetico sono induzione magnetica, flusso magnetico E permeabilità magnetica. Ma parliamo di tutto con ordine.
Immediatamente, notiamo che tutte le unità di misura sono fornite nel sistema SI.
Induzione magnetica B – vettore quantità fisica, che è la principale potenza caratteristica del campo magnetico. Indicato per lettera B . L'unità di misura dell'induzione magnetica - Tesla (Tl).
L'induzione magnetica indica quanto è forte un campo determinando la forza con cui agisce su una carica. Questa forza è chiamata Forza di Lorentz.
Qui Q - carica, v - la sua velocità in un campo magnetico, B - induzione, F è la forza di Lorentz con cui il campo agisce sulla carica.
F- una quantità fisica pari al prodotto dell'induzione magnetica per l'area del contorno e il coseno tra il vettore di induzione e la normale al piano del contorno attraverso il quale passa il flusso. Il flusso magnetico è una caratteristica scalare di un campo magnetico.
Possiamo dire che il flusso magnetico caratterizza il numero di linee di induzione magnetica che penetrano in un'area unitaria. Il flusso magnetico è misurato in Weberach (WB).
Permeabilità magneticaè il coefficiente che determina le proprietà magnetiche del mezzo. Uno dei parametri da cui dipende l'induzione magnetica del campo è la permeabilità magnetica.
Il nostro pianeta è stato un enorme magnete per diversi miliardi di anni. L'induzione del campo magnetico terrestre varia a seconda delle coordinate. All'equatore, è circa 3,1 volte 10 alla meno quinta potenza di Tesla. Inoltre, ci sono anomalie magnetiche, dove il valore e la direzione del campo differiscono significativamente dalle aree vicine. Una delle più grandi anomalie magnetiche del pianeta - Kursk E Anomalia magnetica brasiliana.
L'origine del campo magnetico terrestre è ancora un mistero per gli scienziati. Si presume che la sorgente del campo sia il nucleo di metallo liquido della Terra. Il nucleo è in movimento, il che significa che la lega di ferro-nichel fusa si sta muovendo e il movimento delle particelle cariche è la corrente elettrica che genera il campo magnetico. Il problema è che questa teoria geodinamo) non spiega come il campo sia mantenuto stabile.
La terra è un enorme dipolo magnetico. I poli magnetici non coincidono con quelli geografici, sebbene siano molto vicini. Inoltre, i poli magnetici della Terra si stanno muovendo. Il loro spostamento è stato registrato dal 1885. Ad esempio, negli ultimi cento anni, il polo magnetico nell'emisfero australe si è spostato di quasi 900 chilometri e ora si trova nell'Oceano Antartico. Il polo dell'emisfero artico si sta spostando attraverso l'Oceano Artico verso l'anomalia magnetica della Siberia orientale, la velocità del suo movimento (secondo i dati del 2004) era di circa 60 chilometri all'anno. Ora c'è un'accelerazione del movimento dei poli: in media, la velocità cresce di 3 chilometri all'anno.
Qual è il significato del campo magnetico terrestre per noi? Innanzitutto il campo magnetico terrestre protegge il pianeta dai raggi cosmici e dal vento solare. Le particelle cariche provenienti dallo spazio profondo non cadono direttamente a terra, ma vengono deviate da un gigantesco magnete e si muovono lungo le sue linee di forza. Pertanto, tutti gli esseri viventi sono protetti dalle radiazioni nocive.
Durante la storia della Terra, ce ne sono stati diversi inversioni(cambiamenti) dei poli magnetici. Inversione di paloè quando cambiano posto. L'ultima volta che questo fenomeno si è verificato circa 800 mila anni fa, e ci sono state più di 400 inversioni geomagnetiche nella storia della Terra.Alcuni scienziati ritengono che, data l'accelerazione osservata del movimento dei poli magnetici, la prossima inversione polare dovrebbe essere previsto nei prossimi duemila anni.
Fortunatamente, nel nostro secolo non è prevista alcuna inversione di polarità. Quindi, puoi pensare alla piacevole e goderti la vita nel buon vecchio campo costante della Terra, considerando le principali proprietà e caratteristiche del campo magnetico. E affinché tu possa farlo, ci sono i nostri autori, a cui possono essere affidati alcuni dei problemi educativi con fiducia nel successo! e altri tipi di lavoro che puoi ordinare al link.
Un campo magnetico- questo è un mezzo materiale attraverso il quale viene effettuata l'interazione tra conduttori con cariche correnti o in movimento.
Proprietà del campo magnetico:
Caratteristiche del campo magnetico:
Per studiare il campo magnetico, viene utilizzato un circuito di prova con corrente. È piccolo e la corrente in esso è molto inferiore alla corrente nel conduttore che crea il campo magnetico. Sui lati opposti del circuito con corrente dal lato del campo magnetico, agiscono forze uguali in grandezza, ma dirette in direzioni opposte, poiché la direzione della forza dipende dalla direzione della corrente. I punti di applicazione di queste forze non giacciono su una linea retta. Tali forze sono chiamate un paio di forze. Come risultato dell'azione di una coppia di forze, il contorno non può avanzare, ruota attorno al proprio asse. L'azione rotatoria è caratterizzata coppia.
, Dove l–braccio di una coppia di forze(distanza tra i punti di applicazione delle forze).
Con un aumento della corrente in un circuito di prova o in un'area del circuito, il momento di una coppia di forze aumenterà proporzionalmente. Il rapporto tra il momento massimo delle forze che agiscono sul circuito che trasporta corrente e l'entità della corrente nel circuito e l'area del circuito è un valore costante per un dato punto del campo. È chiamato induzione magnetica.
, Dove 
-momento magnetico circuiti con corrente.
Unità induzione magnetica - Tesla [T].
Momento magnetico del circuito- quantità vettoriale, la cui direzione dipende dalla direzione della corrente nel circuito ed è determinata da regola della vite destra: stringi la mano destra a pugno, punta quattro dita nella direzione della corrente nel circuito, quindi pollice indicherà la direzione del vettore del momento magnetico. Il vettore del momento magnetico è sempre perpendicolare al piano del contorno.
Dietro direzione del vettore di induzione magnetica prendere la direzione del vettore del momento magnetico del circuito orientato nel campo magnetico.
Linea di induzione magnetica- una linea, la cui tangente in ogni punto coincide con la direzione del vettore di induzione magnetica. Le linee di induzione magnetica sono sempre chiuse, mai intersecate. Linee di induzione magnetica di un conduttore rettilineo con corrente hanno la forma di cerchi situati in un piano perpendicolare al conduttore. La direzione delle linee di induzione magnetica è determinata dalla regola della vite giusta. Linee di induzione magnetica di corrente circolare(bobina con corrente) hanno anche la forma di cerchi. Ogni elemento della bobina è lungo 
può essere pensato come un conduttore rettilineo che crea il proprio campo magnetico. Per i campi magnetici è soddisfatto il principio di sovrapposizione (addizione indipendente). Il vettore totale dell'induzione magnetica della corrente circolare è determinato come risultato della somma di questi campi al centro della bobina secondo la regola della vite destra.
Se la grandezza e la direzione del vettore di induzione magnetica sono le stesse in ogni punto nello spazio, viene chiamato il campo magnetico omogeneo. Se la grandezza e la direzione del vettore di induzione magnetica in ciascun punto non cambiano nel tempo, viene chiamato un tale campo permanente.
Valore induzione magnetica in qualsiasi punto del campo è direttamente proporzionale all'intensità di corrente nel conduttore che crea il campo, è inversamente proporzionale alla distanza dal conduttore a un dato punto nel campo, dipende dalle proprietà del mezzo e dalla forma del campo conduttore che crea il campo.
, Dove 
SU 2 ; h/m è la costante magnetica del vuoto,
-permeabilità magnetica relativa del mezzo,
-assoluta permeabilità magnetica del mezzo.
A seconda dell'entità della permeabilità magnetica, tutte le sostanze sono suddivise in tre classi:
Con un aumento della permeabilità assoluta del mezzo, aumenta anche l'induzione magnetica in un dato punto del campo. Il rapporto tra induzione magnetica e permeabilità magnetica assoluta del mezzo è un valore costante per un dato punto del poli, e è chiamato tensione.
.
I vettori di tensione e induzione magnetica coincidono in direzione. L'intensità del campo magnetico non dipende dalle proprietà del mezzo.
Potenza dell'amplificatore- la forza con cui il campo magnetico agisce su un conduttore con corrente.
Dove l- la lunghezza del conduttore, 
- l'angolo tra il vettore di induzione magnetica e la direzione della corrente.
La direzione della forza Ampere è determinata da regola della mano sinistra: la mano sinistra è posizionata in modo che la componente del vettore di induzione magnetica, perpendicolare al conduttore, entri nel palmo, dirigere quattro dita tese lungo la corrente, quindi il pollice piegato di 90 0 indicherà la direzione della forza Ampere.
Il risultato dell'azione della forza Ampere è il movimento del conduttore in una data direzione.
E 
Se 
= 90 0 , allora F=max, se 
= 0 0 , quindi F= 0.
Forza di Lorentz- la forza del campo magnetico sulla carica in movimento.
, dove q è la carica, v è la velocità del suo movimento, 
- l'angolo tra i vettori di tensione e velocità.
La forza di Lorentz è sempre perpendicolare ai vettori di induzione magnetica e velocità. La direzione è determinata da regola della mano sinistra(dita - sul movimento di una carica positiva). Se la direzione della velocità della particella è perpendicolare alle linee di induzione magnetica di un campo magnetico uniforme, la particella si muove in un cerchio senza cambiare l'energia cinetica.
Poiché la direzione della forza di Lorentz dipende dal segno della carica, viene utilizzata per separare le cariche.
flusso magnetico- un valore pari al numero di linee di induzione magnetica che attraversano qualsiasi area situata perpendicolarmente alle linee di induzione magnetica.
, Dove 
- l'angolo tra l'induzione magnetica e la normale (perpendicolare) all'area S.
Unità– Weber [Wb].
Metodi per misurare il flusso magnetico:
Modifica dell'orientamento del sito in un campo magnetico (modifica dell'angolo)
Modifica dell'area di un contorno posto in un campo magnetico
Cambiare la forza della corrente che crea il campo magnetico
Modifica della distanza del contorno dalla sorgente del campo magnetico
Modifica delle proprietà magnetiche del mezzo.
F 
Araday ha registrato la corrente elettrica in un circuito che non conteneva una sorgente, ma si trovava accanto a un altro circuito contenente una sorgente. Inoltre, la corrente nel circuito primario si è formata nei seguenti casi: con qualsiasi variazione della corrente nel circuito A, con movimento relativo dei circuiti, con l'introduzione di un tondino di ferro nel circuito A, con movimento di un magnete permanente rispetto a circuito B. Il movimento diretto di cariche libere (corrente) avviene solo in un campo elettrico. Quindi il campo magnetico variabile genera campo elettrico, che guida spese gratuite conduttore. Questo campo elettrico è chiamato indotto O vortice.
Differenze tra un campo elettrico a vortice e uno elettrostatico:
La sorgente del campo vortice è un campo magnetico variabile.
Le linee dell'intensità del campo del vortice sono chiuse.
Il lavoro svolto da questo campo per spostare la carica lungo un circuito chiuso non è uguale a zero.
L'energia caratteristica del campo a vortice non è il potenziale, ma Induzione EMF- un valore pari al lavoro delle forze esterne (forze di origine non elettrostatica) nello spostamento di un'unità di carica lungo un circuito chiuso.
.Misurato in Volt[IN].
Un campo elettrico a vortice si verifica con qualsiasi cambiamento nel campo magnetico, indipendentemente dal fatto che vi sia o meno un circuito chiuso conduttivo. Il contorno consente solo di rilevare il campo elettrico del vortice.
Induzione elettromagnetica- questo è il verificarsi di un EMF di induzione in un circuito chiuso con qualsiasi variazione del flusso magnetico attraverso la sua superficie.
EMF di induzione in un circuito chiuso genera una corrente induttiva.
.
Direzione della corrente di induzione determinato da Regola di Lenz: la corrente di induzione ha una direzione tale che il campo magnetico da essa creato si oppone a qualsiasi variazione del flusso magnetico che ha generato questa corrente.
Legge di Faraday per l'induzione elettromagnetica: EMF di induzione in un circuito chiuso è direttamente proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico attraverso la superficie delimitata dal circuito.
T 
ok foucault- correnti di induzione parassita che si verificano in grandi conduttori posti in un campo magnetico variabile. La resistenza di un tale conduttore è piccola, poiché ha una grande sezione trasversale S, quindi le correnti di Foucault possono essere di grande entità, per cui il conduttore si riscalda.
autoinduzione- questo è il verificarsi di un EMF di induzione in un conduttore quando la forza attuale in esso cambia.
Un conduttore percorso da corrente crea un campo magnetico. L'induzione magnetica dipende dall'intensità della corrente, quindi anche il proprio flusso magnetico dipende dall'intensità della corrente.
, dove L è il coefficiente di proporzionalità, induttanza.
Unità induttanza - Henry [H].
Induttanza conduttore dipende dalla sua dimensione, forma e permeabilità magnetica del mezzo.
Induttanza aumenta con la lunghezza del conduttore, l'induttanza della bobina è maggiore dell'induttanza di un conduttore rettilineo della stessa lunghezza, l'induttanza della bobina (un conduttore con un gran numero di spire) è maggiore dell'induttanza di una spira , l'induttanza della bobina aumenta se vi viene inserita una barra di ferro.
Legge di Faraday per l'autoinduzione:
.
Autoinduzione EMF direttamente proporzionale alla velocità di variazione della corrente.
Autoinduzione EMF genera una corrente di autoinduzione, che impedisce sempre qualsiasi variazione della corrente nel circuito, cioè, se la corrente aumenta, la corrente di autoinduzione è diretta nella direzione opposta, quando la corrente nel circuito diminuisce, l'auto- la corrente di induzione è diretta nella stessa direzione. Maggiore è l'induttanza della bobina, maggiore è l'autoinduttanza EMF in essa presente.
Energia del campo magneticoè uguale al lavoro svolto dalla corrente per superare l'EMF di autoinduzione durante il tempo in cui la corrente aumenta da zero a un valore massimo.
.
Vibrazioni elettromagnetiche- si tratta di cambiamenti periodici di carica, intensità di corrente e tutte le caratteristiche dei campi elettrici e magnetici.
Sistema oscillatorio elettrico(circuito oscillatorio) è costituito da un condensatore e un induttore.
Condizioni per il verificarsi di vibrazioni:
Il sistema deve essere portato fuori equilibrio, per questo viene impartita una carica al condensatore. L'energia del campo elettrico di un condensatore carico:
.
Il sistema deve tornare a uno stato di equilibrio. Sotto l'influenza di un campo elettrico, la carica passa da una piastra all'altra del condensatore, cioè nel circuito si forma una corrente elettrica che scorre attraverso la bobina. Con un aumento della corrente nell'induttore, si verifica un EMF di autoinduzione, la corrente di autoinduzione è diretta nella direzione opposta. Quando la corrente nella bobina diminuisce, la corrente di autoinduzione è diretta nella stessa direzione. Pertanto, la corrente di autoinduzione tende a riportare il sistema in uno stato di equilibrio.
La resistenza elettrica del circuito deve essere piccola.
Circuito oscillatorio ideale non ha resistenza. Le oscillazioni in esso sono chiamate gratuito.
Per qualsiasi circuito elettrico, è soddisfatta la legge di Ohm, secondo la quale l'EMF che agisce nel circuito è uguale alla somma delle tensioni in tutte le sezioni del circuito. Non esiste una sorgente di corrente nel circuito oscillatorio, ma nell'induttore si verifica un campo elettromagnetico di autoinduzione, che è uguale alla tensione ai capi del condensatore.
Conclusione: la carica del condensatore cambia secondo la legge armonica.
Tensione del condensatore:
.
Corrente di anello:
.
Valore 
- l'ampiezza della forza attuale.
La differenza dalla carica 
.
Il periodo di oscillazioni libere nel circuito:
Energia del campo elettrico del condensatore:
Energia del campo magnetico della bobina:
Le energie dei campi elettrico e magnetico variano secondo una legge armonica, ma le fasi delle loro oscillazioni sono diverse: quando l'energia del campo elettrico è massima, l'energia del campo magnetico è nulla.
Energia totale del sistema oscillatorio:
.
IN contorno ideale l'energia totale non cambia.
Nel processo di oscillazione, l'energia del campo elettrico viene completamente convertita nell'energia del campo magnetico e viceversa. Ciò significa che l'energia in qualsiasi momento è uguale all'energia massima del campo elettrico o all'energia massima del campo magnetico.
Circuito oscillatorio reale contiene resistenza. Le oscillazioni in esso sono chiamate dissolvenza.
La legge di Ohm assume la forma:
A condizione che lo smorzamento sia piccolo (il quadrato della frequenza di oscillazione naturale è molto maggiore del quadrato del coefficiente di smorzamento), il decremento logaritmico dello smorzamento:
Con forte smorzamento (il quadrato della frequenza di oscillazione naturale è inferiore al quadrato del coefficiente di oscillazione):
Questa equazione descrive il processo di scarica di un condensatore attraverso un resistore. In assenza di induttanza, non si verificheranno oscillazioni. Secondo questa legge, cambia anche la tensione attraverso le piastre del condensatore.
energia totale in un circuito reale, diminuisce, poiché il calore viene rilasciato sulla resistenza R al passaggio della corrente.
processo di transizioneè un processo che avviene in circuiti elettrici quando si passa da una modalità operativa all'altra. Tempo stimato ( 
), durante la quale il parametro che caratterizza il processo transitorio varierà in e volte.
Per circuito con condensatore e resistenza:
.
La teoria di Maxwell del campo elettromagnetico:
1 posizione:
Qualsiasi campo elettrico alternato genera un campo magnetico a vortice. Un campo elettrico alternato è stato chiamato da Maxwell una corrente di spostamento, poiché, come una normale corrente, induce un campo magnetico.
Per rilevare la corrente di spostamento si considera il passaggio di corrente attraverso il sistema, che comprende un condensatore con un dielettrico.
Densità di corrente di polarizzazione:
. La densità di corrente è diretta nella direzione del cambiamento di intensità.
Prima equazione di Maxwell:
- il campo magnetico del vortice è generato sia da correnti di conduzione (cariche elettriche in movimento) che da correnti di spostamento (campo elettrico alternato E).
2 posizione:
Qualsiasi campo magnetico alternato genera un campo elettrico a vortice, la legge fondamentale dell'induzione elettromagnetica.
Seconda equazione di Maxwell:
- mette in relazione la velocità di variazione del flusso magnetico attraverso qualsiasi superficie e la circolazione del vettore dell'intensità del campo elettrico che si verifica in questo caso.
Qualsiasi conduttore con corrente crea un campo magnetico nello spazio. Se la corrente è costante (non cambia nel tempo), anche il campo magnetico associato è costante. La corrente variabile crea un campo magnetico variabile. C'è un campo elettrico all'interno di un conduttore percorso da corrente. Pertanto, un campo elettrico variabile crea un campo magnetico variabile.
Il campo magnetico è vorticoso, poiché le linee di induzione magnetica sono sempre chiuse. L'entità dell'intensità del campo magnetico H è proporzionale alla velocità di variazione dell'intensità del campo elettrico 
. Direzione del vettore del campo magnetico 
associato a una variazione dell'intensità del campo elettrico 
secondo la regola della vite destra: stringi la mano destra a pugno, punta il pollice nella direzione della variazione dell'intensità del campo elettrico, quindi le 4 dita piegate indicheranno la direzione delle linee dell'intensità del campo magnetico.
Qualsiasi campo magnetico variabile crea un campo elettrico a vortice, le cui linee di forza sono chiuse e situate in un piano perpendicolare all'intensità del campo magnetico.
L'entità dell'intensità E del campo elettrico del vortice dipende dalla velocità di variazione del campo magnetico 
. La direzione del vettore E è correlata alla direzione della variazione del campo magnetico H dalla regola della vite sinistra: stringere la mano sinistra a pugno, puntare il pollice nella direzione della variazione del campo magnetico, piegato quattro dita indicheranno la direzione delle linee del campo elettrico del vortice.
L'insieme dei campi elettrici e magnetici a vortice collegati tra loro rappresenta campo elettromagnetico. Il campo elettromagnetico non rimane nel luogo di origine, ma si propaga nello spazio sotto forma di onda elettromagnetica trasversale.
Onda elettromagnetica- questa è la distribuzione nello spazio dei campi elettrici e magnetici a vortice collegati tra loro.
La condizione per il verificarsi di un'onda elettromagnetica- movimento della carica con accelerazione.
Equazione delle onde elettromagnetiche:
- frequenza ciclica delle oscillazioni elettromagnetiche
t è il tempo dall'inizio delle oscillazioni
l è la distanza dalla sorgente dell'onda a un dato punto nello spazio
- velocità di propagazione delle onde
Il tempo impiegato da un'onda per viaggiare da una sorgente a un dato punto.
I vettori E e H in un'onda elettromagnetica sono perpendicolari tra loro e alla velocità di propagazione dell'onda.
Sorgente di onde elettromagnetiche- conduttori attraverso i quali scorrono correnti rapide alternate (macroemettitori), nonché atomi e molecole eccitati (microemettitori). Maggiore è la frequenza di oscillazione, migliori sono le onde elettromagnetiche emesse nello spazio.
Proprietà delle onde elettromagnetiche:
Tutte le onde elettromagnetiche trasversale
In un mezzo omogeneo, onde elettromagnetiche propagarsi a velocità costante, che dipende dalle proprietà dell'ambiente:
- permittività relativa del mezzo
è la costante dielettrica del vuoto, 
F/m, Cl2/nm2
- permeabilità magnetica relativa del mezzo
- costante magnetica del vuoto, 
SU 2 ; h/m
Onde elettromagnetiche riflesso da ostacoli, assorbito, diffuso, rifratto, polarizzato, diffratto, interferito.
Densità volumetrica di energia campo elettromagnetico è costituito da densità di energia volumetrica di campi elettrici e magnetici:
Densità del flusso di energia delle onde - intensità delle onde:
-Vettore di Umov-Poynting.
Tutte le onde elettromagnetiche sono organizzate in una serie di frequenze o lunghezze d'onda ( 
). Questa fila è scala delle onde elettromagnetiche.
Vibrazioni a bassa frequenza. 0 - 10 4Hz. Ottenuto dai generatori. Non irradiano bene.
onde radio. 10 4 - 10 13Hz. Irradiato da conduttori solidi, attraverso i quali passano correnti alternate veloci.
Radiazione infrarossa- onde emesse da tutti i corpi a temperature superiori a 0 K, dovute a processi intraatomici e intramolecolari.
luce visibile - onde che agiscono sull'occhio, provocando una sensazione visiva. 380-760nm
Radiazioni ultraviolette. 10-380nm. La luce visibile e i raggi UV sorgono quando il movimento degli elettroni nei gusci esterni di un atomo cambia.
radiazioni a raggi X. 80 - 10 -5 nm. Si verifica quando il moto degli elettroni cambia gusci interni atomo.
Radiazioni gamma. Si verifica durante il decadimento dei nuclei atomici.
Campo magnetico terrestre
Un campo magnetico è un campo di forza che agisce su cariche elettriche in movimento e su corpi che hanno un momento magnetico, indipendentemente dallo stato del loro moto.
Le sorgenti di un campo magnetico macroscopico sono corpi magnetizzati, conduttori percorsi da corrente e corpi carichi elettricamente in movimento. La natura di queste sorgenti è la stessa: il campo magnetico nasce come risultato del movimento di microparticelle cariche (elettroni, protoni, ioni) e anche per la presenza del proprio momento magnetico (spin) nelle microparticelle.
Un campo magnetico alternato si verifica anche quando il campo elettrico cambia nel tempo. A sua volta, quando il campo magnetico cambia nel tempo, si genera un campo elettrico. Descrizione completa campi elettrici e magnetici nella loro relazione danno le equazioni di Maxwell. Per caratterizzare il campo magnetico viene spesso introdotto il concetto di linee di forza del campo (linee di induzione magnetica).
Per misurare le caratteristiche del campo magnetico e le proprietà magnetiche delle sostanze, vari tipi magnetometri. L'unità di induzione del campo magnetico nel sistema di unità CGS è Gauss (Gs), in sistema internazionale unità (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. L'intensità è misurata, rispettivamente, in oersted (Oe) e ampere per metro (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energia del campo magnetico - in Erg / cm 2 o J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.
La bussola reagisce
al campo magnetico terrestre
I campi magnetici in natura sono estremamente diversi sia nella loro scala che negli effetti che provocano. Il campo magnetico terrestre, che forma la magnetosfera terrestre, si estende fino a una distanza di 70-80 mila km in direzione del Sole e per molti milioni di km in direzione opposta. Sulla superficie terrestre, il campo magnetico è in media di 50 μT, al limite della magnetosfera ~ 10 -3 G. Il campo geomagnetico scherma la superficie terrestre e la biosfera dal flusso di particelle cariche del vento solare e in parte dai raggi cosmici. L'influenza del campo geomagnetico stesso sull'attività vitale degli organismi è studiata dalla magnetobiologia. Nello spazio vicino alla Terra, il campo magnetico forma una trappola magnetica per particelle cariche ad alta energia: la cintura di radiazione terrestre. Le particelle contenute nella cintura di radiazione rappresentano un pericolo significativo durante i voli spaziali. L'origine del campo magnetico terrestre è associata ai movimenti convettivi del conduttore sostanza liquida nel nucleo della terra.
Le misurazioni dirette con l'aiuto di veicoli spaziali hanno dimostrato che i corpi cosmici più vicini alla Terra - la Luna, i pianeti Venere e Marte non hanno il proprio campo magnetico, simile a quello terrestre. Da altri pianeti sistema solare solo Giove e, a quanto pare, Saturno hanno campi magnetici propri, sufficienti a creare trappole magnetiche planetarie. Su Giove sono stati rilevati campi magnetici fino a 10 gauss e una serie di fenomeni caratteristici ( tempeste magnetiche, emissione radio di sincrotrone e altri), indicando un ruolo significativo del campo magnetico nei processi planetari.
© Foto: http://www.tesis.lebedev.ru
Fotografia del sole
in uno spettro ristretto
Il campo magnetico interplanetario è principalmente il campo del vento solare (plasma in continua espansione della corona solare). Vicino all'orbita terrestre, il campo interplanetario è di ~ 10 -4 -10 -5 Gs. La regolarità del campo magnetico interplanetario può essere disturbata a causa dello sviluppo vari tipi instabilità del plasma, il passaggio di onde d'urto e la propagazione di flussi di particelle veloci generati dai brillamenti solari.
In tutti i processi sul Sole - bagliori, comparsa di macchie e protuberanze, nascita dei raggi cosmici solari, il campo magnetico gioca ruolo essenziale. Le misurazioni basate sull'effetto Zeeman hanno mostrato che il campo magnetico delle macchie solari raggiunge diverse migliaia di gauss, le protuberanze sono tenute da campi di ~ 10-100 gauss (con un valore medio del campo magnetico totale del Sole ~ 1 gauss).
Tempeste magnetiche
Le tempeste magnetiche sono forti disturbi del campo magnetico terrestre, che interrompono bruscamente il regolare corso quotidiano degli elementi del magnetismo terrestre. Le tempeste magnetiche durano da alcune ore a diversi giorni e sono osservate simultaneamente in tutta la Terra.
Di norma, le tempeste magnetiche sono costituite da fasi preliminari, iniziali e principali, nonché da una fase di recupero. Nella fase preliminare si osservano cambiamenti insignificanti nel campo geomagnetico (principalmente in alte latitudini), così come l'eccitazione delle caratteristiche oscillazioni di campo di breve periodo. La fase iniziale è caratterizzata cambio improvviso singole componenti del campo in tutta la Terra, e quella principale - da grandi fluttuazioni del campo e una forte diminuzione della componente orizzontale. Nella fase di recupero della tempesta magnetica, il campo ritorna al suo valore normale.
Influenza del vento solare
alla magnetosfera terrestre
Le tempeste magnetiche sono causate da flussi di plasma solare provenienti da regioni attive del Sole, sovrapposte a un vento solare calmo. Pertanto, le tempeste magnetiche sono più spesso osservate vicino ai massimi del ciclo di 11 anni di attività solare. Raggiungendo la Terra, i flussi di plasma solare aumentano la compressione della magnetosfera, provocando la fase iniziale di una tempesta magnetica, e penetrano parzialmente nella magnetosfera terrestre. L'ingresso di particelle ad alta energia nell'alta atmosfera terrestre e il loro impatto sulla magnetosfera portano alla generazione e all'amplificazione di correnti elettriche in essa, raggiungendo la massima intensità nelle regioni polari della ionosfera, che è la ragione della presenza di una zona ad alta latitudine di attività magnetica. I cambiamenti nei sistemi di corrente magnetosferico-ionosferica si manifestano sulla superficie terrestre sotto forma di disturbi magnetici irregolari.
Nei fenomeni del microcosmo, il ruolo del campo magnetico è altrettanto essenziale che su scala cosmica. Ciò è dovuto all'esistenza di tutte le particelle: gli elementi strutturali della materia (elettroni, protoni, neutroni), un momento magnetico, nonché l'azione di un campo magnetico su cariche elettriche in movimento.
Applicazione dei campi magnetici nella scienza e nella tecnologia. I campi magnetici sono generalmente suddivisi in deboli (fino a 500 Gs), medi (500 Gs - 40 kGs), forti (40 kGs - 1 MGs) e superforti (oltre 1 MGs). Praticamente tutta l'ingegneria elettrica, l'ingegneria radio e l'elettronica si basano sull'uso di campi magnetici deboli e medi. Campi magnetici deboli e medi si ottengono utilizzando magneti permanenti, elettromagneti, solenoidi non raffreddati, magneti superconduttori.
Sorgenti di campo magnetico
Tutte le fonti di campi magnetici possono essere suddivise in artificiali e naturali. Le principali fonti naturali del campo magnetico sono il campo magnetico terrestre e il vento solare. Tutte fonti artificiali campi elettromagnetici con cui il nostro mondo moderno e le nostre case in particolare. Leggi di più e leggi il nostro.
Il trasporto elettrico è una potente fonte di campo magnetico nell'intervallo da 0 a 1000 Hz. Il trasporto ferroviario utilizza la corrente alternata. Il trasporto urbano è permanente. Valori massimi l'induzione del campo magnetico nel trasporto elettrico suburbano raggiunge i 75 μT, i valori medi sono di circa 20 μT. I valori medi per i veicoli a corrente continua sono fissati a 29 µT. Nei tram, dove il filo di ritorno è la rotaia, i campi magnetici si compensano a una distanza molto maggiore rispetto ai fili di un filobus, e all'interno del filobus le fluttuazioni del campo magnetico sono piccole anche durante l'accelerazione. Ma le più grandi fluttuazioni del campo magnetico sono nella metropolitana. Quando la composizione viene inviata, l'ampiezza del campo magnetico sulla piattaforma è di 50-100 μT e oltre, superando il campo geomagnetico. Anche quando il treno è scomparso da tempo nel tunnel, il campo magnetico non ritorna al suo valore precedente. Solo dopo che la composizione ha superato il successivo punto di connessione alla guida di contatto, il campo magnetico tornerà al vecchio valore. È vero, a volte non ha tempo: il treno successivo si sta già avvicinando al binario e quando rallenta il campo magnetico cambia di nuovo. Nell'auto stessa, il campo magnetico è ancora più forte: 150-200 μT, ovvero dieci volte di più rispetto a un treno convenzionale.
I valori dell'induzione dei campi magnetici che incontriamo più spesso Vita di ogni giorno mostrato nello schema sottostante. Osservando questo diagramma, diventa chiaro che siamo sempre e ovunque esposti a campi magnetici. Secondo alcuni scienziati, i campi magnetici con un'induzione superiore a 0,2 µT sono considerati dannosi. Naturalmente, alcune precauzioni dovrebbero essere prese per proteggerci dagli effetti dannosi dei campi che ci circondano. Solo seguendo alcune semplici regole, puoi ridurre significativamente l'impatto dei campi magnetici sul tuo corpo.
L'attuale SanPiN 2.1.2.2801-10 “Modifiche e integrazioni n. 1 al SanPiN 2.1.2.2645-10 “Requisiti sanitari ed epidemiologici per le condizioni di vita negli edifici e nei locali residenziali” stabilisce quanto segue: “Il livello massimo consentito di indebolimento del campo geomagnetico campo nei locali degli edifici residenziali è posto pari a 1,5". Imposta anche il limite valori consentiti intensità e intensità del campo magnetico con una frequenza di 50 Hz:
- negli alloggi - 5μT O 4 del mattino;
- v locali non residenziali edifici residenziali, nell'area residenziale, anche sul territorio di orti - 10μT O 8 del mattino.
Sulla base di questi standard, tutti possono calcolare quanti apparecchi elettrici possono essere accesi e in standby in ogni particolare stanza, o sulla base di quali raccomandazioni verranno emesse sulla normalizzazione dello spazio abitativo.
Video collegati
Un piccolo film scientifico sul campo magnetico terrestre
Riferimenti
1. Grande enciclopedia sovietica.
Il termine "campo magnetico" di solito indica un certo spazio energetico in cui si manifestano le forze dell'interazione magnetica. Influiscono su:
singole sostanze: ferrimagneti (metalli - principalmente ghisa, ferro e loro leghe) e la loro classe di ferriti, indipendentemente dallo stato;
cariche elettriche in movimento.
Vengono chiamati corpi fisici che hanno un momento magnetico totale di elettroni o altre particelle magneti permanenti. La loro interazione è mostrata nell'immagine. linee magnetiche di potenza.
Si sono formati dopo aver portato un magnete permanente a rovescio foglio di cartone con uno strato uniforme di limatura di ferro. L'immagine mostra una chiara marcatura dei poli nord (N) e sud (S) con la direzione delle linee di campo rispetto al loro orientamento: uscita da Polo Nord e ingresso a sud.
Come si crea un campo magnetico
Le sorgenti del campo magnetico sono:
magneti permanenti;
spese mobili;
campo elettrico variabile nel tempo.
Ogni bambino dell'asilo conosce l'azione dei magneti permanenti. Dopotutto, doveva già scolpire immagini-magneti sul frigorifero, prese da pacchi con ogni sorta di chicche.
Le cariche elettriche in movimento di solito hanno un'energia del campo magnetico molto più elevata rispetto a. È anche indicato da linee di forza. Analizziamo le regole per la loro progettazione per un conduttore rettilineo con corrente I.
La linea di forza magnetica è tracciata in un piano perpendicolare al movimento della corrente in modo che in ogni punto la forza che agisce sul polo nord dell'ago magnetico sia diretta tangenzialmente a questa linea. Questo crea cerchi concentrici attorno alla carica in movimento.
La direzione di queste forze è determinata dalla ben nota regola di una vite o di un succhiello con avvolgimento di filettatura destrorsa.
regola del succhiello
E' necessario posizionare il succhiello coassialmente al vettore di corrente e ruotare la maniglia in modo che il movimento traslatorio del succhiello coincida con la sua direzione. Quindi l'orientamento delle linee di forza magnetiche verrà mostrato ruotando la maniglia.
Nel conduttore ad anello, il movimento rotatorio della maniglia coincide con la direzione della corrente e il movimento traslatorio indica l'orientamento dell'induzione.
Le linee del campo magnetico escono sempre dal polo nord ed entrano nel sud. Continuano all'interno del magnete e non sono mai aperti.
Regole per l'interazione dei campi magnetici
Campi magnetici da diverse fonti vengono sommati l'uno all'altro, formando il campo risultante.
In questo caso, i magneti con poli opposti (N - S) sono attratti l'uno dall'altro e con gli stessi poli (N - N, S - S) vengono respinti. Le forze di interazione tra i poli dipendono dalla distanza tra loro. Più i poli vengono spostati, maggiore è la forza generata.
Principali caratteristiche del campo magnetico
Questi includono:
vettore di induzione magnetica (B);
flusso magnetico (F);
collegamento di flusso (Ψ).
L'intensità o la forza dell'impatto del campo è stimata dal valore vettore di induzione magnetica. È determinato dal valore della forza "F" creata dal passaggio della corrente "I" attraverso un conduttore di lunghezza "l". B \u003d F / (I ∙ l)
L'unità di misura dell'induzione magnetica nel sistema SI è Tesla (in memoria del fisico scienziato che studiò questi fenomeni e li descrisse metodi matematici). Nella letteratura tecnica russa è designato "Tl" e nella documentazione internazionale viene adottato il simbolo "T".
1 T è l'induzione di un tale flusso magnetico uniforme, che agisce con una forza di 1 newton su ogni metro di lunghezza di un conduttore rettilineo perpendicolare alla direzione del campo, quando una corrente di 1 ampere passa attraverso questo conduttore.
1Tl=1∙N/(A∙m)
La direzione del vettore B è determinata da regola della mano sinistra.
Se posizioni il palmo della mano sinistra in un campo magnetico in modo che le linee di forza dal polo nord entrino nel palmo ad angolo retto e metti quattro dita nella direzione della corrente nel conduttore, allora il pollice sporgente indicare la direzione della forza su questo conduttore.
Nel caso in cui il conduttore con corrente elettrica non si trovi ad angolo retto rispetto al magnetico linee di forza, quindi la forza che agisce su di esso sarà proporzionale all'entità della corrente che scorre e alla parte componente della proiezione della lunghezza del conduttore che trasporta corrente su un piano situato nella direzione perpendicolare.
La forza che agisce sulla corrente elettrica non dipende dai materiali di cui è costituito il conduttore e dalla sua sezione trasversale. Anche se questo conduttore non esiste affatto e le cariche in movimento iniziano a muoversi in un altro mezzo tra i poli magnetici, questa forza non cambierà in alcun modo.
Se all'interno del campo magnetico in tutti i punti il vettore B ha la stessa direzione e grandezza, allora tale campo è considerato uniforme.
Qualsiasi ambiente che ha , influenza il valore del vettore di induzione B .
Flusso magnetico (F)
Se consideriamo il passaggio dell'induzione magnetica attraverso certa area S, allora l'induzione limitata dai suoi limiti sarà chiamata flusso magnetico.
Quando l'area è inclinata di un certo angolo α rispetto alla direzione dell'induzione magnetica, il flusso magnetico diminuisce del valore del coseno dell'angolo di inclinazione dell'area. Il suo valore massimo viene creato quando l'area è perpendicolare alla sua induzione penetrante. Ô=В·S
L'unità di misura del flusso magnetico è 1 weber, che è determinato dal passaggio di 1 tesla di induzione attraverso un'area di 1 metro quadrato.
Collegamento di flusso
Questo termine viene utilizzato per ottenere la quantità totale di flusso magnetico creato da un certo numero di conduttori che trasportano corrente situati tra i poli di un magnete.
Per il caso in cui la stessa corrente I passa attraverso l'avvolgimento della bobina con il numero di spire n, allora il flusso magnetico totale (collegato) da tutte le spire è chiamato collegamento di flusso Ψ.
Ψ=n F . L'unità di collegamento del flusso è 1 weber.
Come si forma un campo magnetico da un campo elettrico alternato
Il campo elettromagnetico che interagisce con cariche elettriche e corpi con momenti magnetici è una combinazione di due campi:
elettrico;
magnetico.
Sono correlati, rappresentano una combinazione l'uno dell'altro e quando uno cambia nel tempo, si verificano alcune deviazioni nell'altro. Ad esempio, quando si crea un campo elettrico sinusoidale alternato in un generatore trifase, si forma contemporaneamente lo stesso campo magnetico con le caratteristiche di armoniche alternate simili.
Proprietà magnetiche delle sostanze
In relazione all'interazione con un campo magnetico esterno, le sostanze sono suddivise in:
antiferromagneti con momenti magnetici equilibrati, grazie ai quali si crea un grado molto piccolo di magnetizzazione del corpo;
diamagneti con la proprietà di magnetizzare il campo interno contro l'azione di quello esterno. Quando non c'è campo esterno, allora non mostrano proprietà magnetiche;
paramagneti con le proprietà di magnetizzazione del campo interno nella direzione del campo esterno, che hanno un piccolo grado;
ferromagneti, che hanno proprietà magnetiche senza un campo esterno applicato a temperature inferiori al valore del punto di Curie;
ferrimagneti con momenti magnetici sbilanciati in grandezza e direzione.
Tutte queste proprietà delle sostanze hanno trovato varie applicazioni nella tecnologia moderna.
Circuiti magnetici
Tutti i trasformatori, le induttanze, le macchine elettriche e molti altri dispositivi funzionano sulla base.
Ad esempio, in un elettromagnete funzionante, il flusso magnetico passa attraverso un circuito magnetico costituito da acciai ferromagnetici e aria con pronunciate proprietà non ferromagnetiche. La combinazione di questi elementi costituisce il circuito magnetico.
La maggior parte dei dispositivi elettrici ha circuiti magnetici nel loro design. Leggi di più in questo articolo -
Quando sono collegati a due conduttori paralleli di corrente elettrica, si attraggono o si respingono, a seconda della direzione (polarità) della corrente collegata. Ciò è spiegato dall'apparizione di un tipo speciale di materia attorno a questi conduttori. Questa materia è chiamata campo magnetico (MF). La forza magnetica è la forza con cui i conduttori agiscono l'uno sull'altro.
La teoria del magnetismo è nata nell'antichità, nell'antica civiltà dell'Asia. A Magnesia, in montagna, hanno trovato una roccia speciale, i cui pezzi potevano essere attratti l'uno dall'altro. Con il nome del luogo, questa razza era chiamata "magneti". Una barra magnetica contiene due poli. Le sue proprietà magnetiche sono particolarmente pronunciate ai poli.
Un magnete appeso a un filo mostrerà i lati dell'orizzonte con i suoi poli. I suoi poli saranno rivolti a nord ea sud. La bussola funziona su questo principio. I poli opposti di due magneti si attraggono e i poli simili si respingono.
Gli scienziati hanno scoperto che un ago magnetizzato, situato vicino al conduttore, devia quando viene attraversato da una corrente elettrica. Ciò suggerisce che attorno ad esso si forma un MF.
Il campo magnetico influenza:
Cariche elettriche in movimento.
Sostanze chiamate ferromagneti: ferro, ghisa, loro leghe.
I magneti permanenti sono corpi che hanno un momento magnetico comune di particelle cariche (elettroni).
1 - Polo sud del magnete
2 - Polo nord del magnete
3 - MP sull'esempio della limatura metallica
4 - Direzione del campo magnetico
Le linee di campo compaiono quando un magnete permanente si avvicina a un foglio di carta su cui è versato uno strato di limatura di ferro. La figura mostra chiaramente i luoghi dei pali con linee di forza orientate.
Sorgenti di campo magnetico
- Campo elettrico che cambia nel tempo.
- spese mobili.
- magneti permanenti.
Conosciamo i magneti permanenti fin dall'infanzia. Erano usati come giocattoli che attiravano a sé varie parti metalliche. Erano attaccati al frigorifero, erano integrati in vari giocattoli.
Le cariche elettriche in movimento hanno spesso più energia magnetica dei magneti permanenti.
Proprietà
- capo segno distintivo e la proprietà del campo magnetico è la relatività. Se un corpo carico viene lasciato immobile in un certo quadro di riferimento e un ago magnetico viene posizionato nelle vicinanze, punterà verso nord e allo stesso tempo non "sentirà" un campo estraneo, ad eccezione del campo terrestre . E se il corpo carico inizia a muoversi vicino alla freccia, il campo magnetico apparirà attorno al corpo. Di conseguenza, diventa chiaro che la MF si forma solo quando si muove una certa carica.
- Il campo magnetico è in grado di influenzare e influenzare la corrente elettrica. Può essere rilevato monitorando il movimento degli elettroni carichi. In un campo magnetico, le particelle con una carica deviano, i conduttori con una corrente che scorre si muovono. Il telaio alimentato dalla corrente ruoterà e i materiali magnetizzati si sposteranno per una certa distanza. L'ago della bussola è spesso dipinto Colore blu. È una striscia di acciaio magnetizzato. La bussola è sempre orientata verso nord, poiché la Terra ha un campo magnetico. L'intero pianeta è come un grande magnete con i suoi poli.
Il campo magnetico non viene percepito dagli organi umani e può essere rilevato solo da appositi dispositivi e sensori. È variabile e permanente. Un campo alternato viene solitamente creato da speciali induttori che funzionano con corrente alternata. Un campo costante è formato da un campo elettrico costante.
Regole
Considera le regole di base per l'immagine di un campo magnetico per vari conduttori.
regola del succhiello
La linea di forza è rappresentata in un piano, che si trova ad un angolo di 90° rispetto al percorso della corrente in modo che in ogni punto la forza sia diretta tangenzialmente alla linea.
Per determinare la direzione delle forze magnetiche, è necessario ricordare la regola di un succhiello con filettatura destrorsa.
Il succhiello deve essere posizionato lungo lo stesso asse del vettore corrente, la maniglia deve essere ruotata in modo che il succhiello si muova nella direzione della sua direzione. In questo caso, l'orientamento delle linee viene determinato ruotando la maniglia del succhiello.
Regola del succhiello dell'anello
Il movimento traslatorio del succhiello nel conduttore, realizzato a forma di anello, mostra come è orientata l'induzione, la rotazione coincide con il flusso di corrente.
Le linee di forza hanno la loro continuazione all'interno del magnete e non possono essere aperte.
Il campo magnetico di diverse fonti è riassunto l'uno con l'altro. In tal modo, creano un campo comune.
Magneti con lo stesso polo si respingono, mentre quelli con poli diversi si attraggono. Il valore della forza dell'interazione dipende dalla distanza tra loro. Man mano che i poli si avvicinano, la forza aumenta.
Parametri del campo magnetico
- Concatenamento del flusso ( Ψ ).
- Vettore di induzione magnetica ( IN).
- Flusso magnetico ( F).
L'intensità del campo magnetico è calcolata dalla dimensione del vettore di induzione magnetica, che dipende dalla forza F, ed è formato dalla corrente I attraverso un conduttore di lunghezza l: V \u003d F / (I * l).
L'induzione magnetica si misura in Tesla (Tl), in onore dello scienziato che studiò i fenomeni del magnetismo e si occupò dei loro metodi di calcolo. 1 T è uguale all'induzione del flusso magnetico da parte della forza 1 n sulla lunghezza 1 m conduttore dritto ad angolo 90 0 alla direzione del campo, con un flusso di corrente di un ampere:
1 T = 1 x H / (A x m).
regola della mano sinistra
La regola trova la direzione del vettore di induzione magnetica.
Se il palmo della mano sinistra è posizionato nel campo in modo che le linee del campo magnetico entrino nel palmo dal polo nord sotto 90 0 e 4 dita siano posizionate lungo la corrente, il pollice mostrerà la direzione della forza magnetica .
Se il conduttore ha un'angolazione diversa, la forza dipenderà direttamente dalla corrente e dalla proiezione del conduttore su un piano ad angolo retto.
La forza non dipende dal tipo di materiale conduttore e dalla sua sezione trasversale. Se non c'è un conduttore e le cariche si muovono in un altro mezzo, la forza non cambierà.
Quando la direzione del vettore del campo magnetico in una direzione di una grandezza, il campo è chiamato uniforme. Diversi ambienti influenzano la dimensione del vettore di induzione.
flusso magnetico
L'induzione magnetica che passa attraverso una certa area S e limitata da quest'area è un flusso magnetico.
Se l'area ha una pendenza di un certo angolo α rispetto alla linea di induzione, il flusso magnetico viene ridotto della dimensione del coseno di questo angolo. Il suo valore massimo si forma quando l'area è perpendicolare all'induzione magnetica:
F \u003d B * S.
Il flusso magnetico è misurato in un'unità come "weber", che è uguale al flusso di induzione per il valore 1 t per zona in 1 m2.
Collegamento di flusso
Questo concetto è usato per creare significato generale flusso magnetico, che viene creato da un certo numero di conduttori situati tra i poli magnetici.
Quando la stessa corrente IO scorre attraverso l'avvolgimento con il numero di spire n, il flusso magnetico totale formato da tutte le spire è il concatenamento del flusso.
Collegamento di flusso Ψ misurato in weber, ed è uguale a: Ψ = n * F.
Proprietà magnetiche
La permeabilità determina quanto il campo magnetico in un particolare mezzo è inferiore o superiore all'induzione del campo nel vuoto. Una sostanza si dice magnetizzata se possiede un proprio campo magnetico. Quando una sostanza viene posta in un campo magnetico, si magnetizza.
Gli scienziati hanno determinato il motivo per cui i corpi acquisiscono proprietà magnetiche. Secondo l'ipotesi degli scienziati, ci sono sostanze all'interno correnti elettriche dimensioni microscopiche. Un elettrone ha il suo momento magnetico, che ha una natura quantistica, si muove lungo una certa orbita negli atomi. Sono queste piccole correnti che determinano le proprietà magnetiche.
Se le correnti si muovono in modo casuale, i campi magnetici da esse causati si autocompensano. Il campo esterno ordina le correnti, quindi si forma un campo magnetico. Questa è la magnetizzazione della sostanza.
Varie sostanze possono essere suddivise in base alle proprietà di interazione con i campi magnetici.
Sono divisi in gruppi:
Paramagneti- sostanze che hanno proprietà di magnetizzazione nella direzione del campo esterno, con una bassa possibilità di magnetismo. Hanno un'intensità di campo positiva. Queste sostanze includono cloruro ferrico, manganese, platino, ecc.
Ferrimagneti- sostanze con momenti magnetici sbilanciati in direzione e valore. Sono caratterizzati dalla presenza di antiferromagnetismo non compensato. L'intensità del campo e la temperatura influenzano la loro suscettività magnetica (vari ossidi).
ferromagneti- sostanze a suscettibilità positiva aumentata, a seconda dell'intensità e della temperatura (cristalli di cobalto, nichel, ecc.).
Diamagneti– hanno la proprietà di magnetizzazione nella direzione opposta del campo esterno, cioè, significato negativo suscettività magnetica, indipendente dall'intensità. In assenza di un campo, questa sostanza non avrà proprietà magnetiche. Queste sostanze includono: argento, bismuto, azoto, zinco, idrogeno e altre sostanze.
Antiferromagneti
- avere un momento magnetico bilanciato, con conseguente basso grado di magnetizzazione della sostanza. Quando riscaldati, subiscono una transizione di fase della sostanza, in cui sorgono proprietà paramagnetiche. Quando la temperatura scende al di sotto di un certo limite, tali proprietà non appariranno (cromo, manganese).
I magneti considerati sono anche classificati in altre due categorie:
Materiali magnetici morbidi
. Hanno una bassa forza coercitiva. In campi magnetici deboli, possono saturarsi. Durante il processo di inversione della magnetizzazione, hanno perdite insignificanti. Di conseguenza, tali materiali vengono utilizzati per la produzione di nuclei di dispositivi elettrici funzionanti a tensione alternata (, generatore,).
magnetico duro materiali. Hanno un maggior valore di forza coercitiva. Per rimagnetizzarli è necessario un forte campo magnetico. Tali materiali sono utilizzati nella produzione di magneti permanenti.
Proprietà magnetiche varie sostanze trovare il loro uso in progetti tecnici e invenzioni.
Circuiti magnetici
La combinazione di più sostanze magnetiche è chiamata circuito magnetico. Sono somiglianze e sono determinate da analoghe leggi della matematica.
Sulla base di circuiti magnetici, funzionano dispositivi elettrici, induttanze. In un elettromagnete funzionante, il flusso scorre attraverso un circuito magnetico costituito da materiale ferromagnetico e aria, che non è un ferromagnete. La combinazione di questi componenti è un circuito magnetico. Molti dispositivi elettrici contengono circuiti magnetici nel loro design.