Il valore massimo del campo magnetico. Teoria del campo magnetico e curiosità sul campo magnetico terrestre

Un magnete è un corpo che forma intorno a sé un campo magnetico.

La forza creata dal magnete agirà su alcuni metalli: ferro, nichel e cobalto. Gli oggetti fatti di questi metalli sono attratti da un magnete.
(il fiammifero e il tappo non sono attratti, l'unghia è solo nella metà destra del magnete, la graffetta è in qualsiasi punto)

Ci sono due aree in cui la forza di attrazione è massima. Si chiamano poli. Se un magnete è sospeso su un filo sottile, si svilupperà in un certo modo. Un'estremità punterà sempre a nord e l'altra a sud. Pertanto, un polo è chiamato nord e l'altro è chiamato sud.

Puoi considerare visivamente l'effetto del campo magnetico formato attorno al magnete. Appoggiamo il magnete sulla superficie, sulla quale è stata precedentemente versata la limatura metallica. Sotto l'azione di un campo magnetico, la segatura sarà disposta sotto forma di curve ellittiche. Dalla forma di queste curve si può immaginare come si trovino le linee del campo magnetico nello spazio. La loro direzione è solitamente designata da nord a sud.

Se prendiamo due magneti identici e proviamo ad avvicinarli per i loro poli, scopriremo che poli diversi si attraggono e gli stessi si respingono.

La nostra Terra ha anche un campo magnetico chiamato campo magnetico terrestre. La freccia del nord indica sempre il nord. Pertanto, il polo nord geografico della Terra è il polo magnetico sud, poiché i poli magnetici opposti si attraggono. Allo stesso modo, il polo geografico sud è il polo magnetico nord.

L'estremità nord dell'ago della bussola punta sempre a nord, poiché è attratta dal polo magnetico sud della Terra.

Se posizioniamo una bussola sotto un filo teso in direzione nord-sud e attraverso il quale scorre la corrente, vedremo che l'ago magnetico devia. Ciò dimostra che la corrente elettrica crea un campo magnetico attorno a sé.

Se posizioniamo diversi compassi sotto un filo attraverso il quale scorre una corrente elettrica, vedremo che tutte le frecce deviano dello stesso angolo. Ciò significa che il campo magnetico creato dal filo è lo stesso in zone diverse. Pertanto, possiamo concludere che le linee del campo magnetico per ciascun conduttore hanno la forma di cerchi concentrici.

La direzione delle linee del campo magnetico può essere determinata utilizzando la regola mano destra. Per fare ciò, è necessario afferrare mentalmente il conduttore con corrente elettrica con la mano destra in modo tale che la forma allungata pollice mano destra ha mostrato la direzione corrente elettrica, quindi le dita piegate mostreranno la direzione delle linee del campo magnetico.

Se torciamo un filo di metallo in una spirale e lo attraversiamo con una corrente elettrica, allora i campi magnetici di ogni singola spira vengono riassunti nel campo totale della spirale.

L'azione del campo magnetico della spirale è simile all'azione del campo magnetico di un magnete permanente. Questo principio ha costituito la base per la creazione di un elettromagnete. Come un magnete permanente, ha un polo sud e uno nord. Il Polo Nord è il punto in cui escono le linee del campo magnetico.

La forza di un magnete permanente non cambia nel tempo. Un elettromagnete è diverso. Esistono tre modi per modificare la forza di un elettromagnete.

Primo modo. Posiziona un'anima di metallo all'interno della spirale. In questo caso si sommano le azioni del campo magnetico del nucleo e del campo magnetico della spirale.

Il secondo modo. Aumenta il numero di giri della spirale. Più giri ha la spirale, maggiore è l'effetto della forza del campo magnetico.

La terza via. Aumentiamo la forza della corrente elettrica che scorre nella spirale. I campi magnetici delle singole bobine aumenteranno, quindi aumenterà anche il campo magnetico totale della spirale.

Altoparlante

Il dispositivo altoparlante include un elettromagnete e un magnete permanente. L'elettromagnete, che è collegato alla membrana dell'altoparlante, è posto su un magnete permanente fissato rigidamente. In questo caso, la membrana rimane mobile. Facciamo passare una corrente elettrica alternata attraverso l'elettromagnete, la cui forma dipende da vibrazioni sonore. Al variare della corrente elettrica, cambia l'effetto del campo magnetico nell'elettromagnete.

Di conseguenza, l'elettromagnete sarà attratto o respinto da un magnete permanente con intensità diverse. Inoltre, la membrana dell'altoparlante eseguirà esattamente le stesse oscillazioni di un elettromagnete. Quindi, ciò che è stato detto al microfono, lo sentiremo attraverso l'altoparlante.

chiamata

Un campanello elettrico può essere classificato come relè elettrico. Il motivo dell'intermittenza segnale sonoro sono chiusure e aperture periodiche del circuito elettrico.

Quando si preme il pulsante del campanello, il circuito elettrico viene chiuso. La linguetta del campanello è attratta da un elettromagnete e colpisce il campanello. In questo caso, la lingua apre il circuito elettrico. La corrente smette di scorrere, l'elettromagnete non funziona e la lingua ritorna nella sua posizione originale. Circuito elettrico si richiude, la lingua è nuovamente attratta da un elettromagnete e suona il campanello. Questo processo continuerà finché premiamo il pulsante di chiamata.

motore elettrico

Installa un ago magnetico a rotazione libera davanti all'elettromagnete e fallo girare. Possiamo mantenere questo movimento se accendiamo l'elettromagnete nel momento in cui l'ago magnetico gira con lo stesso polo verso l'elettromagnete.

La forza di attrazione dell'elettromagnete è sufficiente a mantenere costante il moto rotatorio della freccia.

(nell'immagine il magnete riceve un impulso ogni volta che la freccia rossa è vicina e si preme il pulsante. Se si preme il pulsante quando la freccia verde è vicina, l'elettromagnete si ferma)

Questo principio è alla base del motore elettrico. Solo che non è un ago magnetico che ruota al suo interno, ma un elettromagnete, chiamato armatura, in un magnete a forma di ferro di cavallo staticamente fissato, che è chiamato statore. A causa di ripetuti cortocircuiti e aperture del circuito, l'elettromagnete, ad es. ancora, ruoterà continuamente.

La corrente elettrica entra nell'armatura attraverso due contatti, che sono due semianelli isolati. Ciò fa sì che l'elettromagnete cambi costantemente polarità. Trovando i poli opposti uno contro l'altro, il motore inizia a rallentare la rotazione. Ma in questo momento, l'elettromagnete cambia polarità, e ora uno contro l'altro sono gli stessi poli. Si respingono e il motore continua a girare.

Generatore

Colleghiamo un voltmetro alle estremità della spirale e iniziamo a far oscillare un magnete permanente davanti alle sue spire. In questo caso, il voltmetro mostrerà la presenza di tensione. Da ciò possiamo concludere che il conduttore elettrico è influenzato da un campo magnetico variabile.

Da ciò segue la legge dell'induzione elettrica: la tensione esisterà alle estremità di una bobina di induzione fintanto che la bobina si trova in un campo magnetico variabile.

Più giri ha una bobina di induzione, più tensione viene generata ai suoi capi. La tensione può essere aumentata aumentando il campo magnetico o facendolo cambiare più velocemente. Un nucleo metallico inserito all'interno di una bobina di induzione aumenta la tensione induttiva all'aumentare del campo magnetico dovuto alla magnetizzazione del nucleo.
(il magnete inizia a ondeggiare più fortemente davanti alla bobina, per cui l'ago del voltmetro devia molto di più)

Un generatore è l'opposto di un motore elettrico. Ancoraggio, cioè elettromagnete ruota nel campo magnetico di un magnete permanente. A causa della rotazione dell'armatura, il campo magnetico che agisce su di essa cambia costantemente. Di conseguenza, la tensione induttiva risultante cambia. Durante giro completo La tensione di armatura sarà positiva per metà del tempo e negativa per metà del tempo. Un esempio di questo è un generatore eolico che produce tensione alternata.

Trasformatore

Secondo la legge dell'induzione, la tensione si verifica se il campo magnetico nella bobina di induzione cambia. Ma il campo magnetico della bobina cambierà solo se al suo interno appare una tensione alternata.

Il campo magnetico cambia da zero a un valore finito. Se colleghi la bobina a una sorgente di tensione, il campo magnetico alternato risultante creerà una tensione induttiva a breve termine che contrasterà la tensione principale. Non è necessario utilizzare due bobine per osservare il verificarsi di una tensione induttiva. Questo può essere fatto con una bobina, ma un tale processo è chiamato autoinduzione. La tensione nella bobina raggiunge il suo massimo dopo un po' di tempo, quando il campo magnetico smette di cambiare e diventa costante.

Allo stesso modo, il campo magnetico cambia se scolleghiamo la bobina dalla sorgente di tensione. In questo caso si verifica anche il fenomeno dell'autoinduzione che contrasta la caduta di tensione. Pertanto, la tensione scende a zero non istantaneamente, ma con un certo ritardo.

Se colleghiamo e scolleghiamo costantemente una sorgente di tensione alla bobina, il campo magnetico attorno ad essa cambierà costantemente. Allo stesso tempo, si verifica anche una tensione di induzione alternata. Ora, invece, collega la bobina a una sorgente di tensione CA. Dopo qualche tempo, appare una tensione induttiva alternata.

Collegare la prima bobina a una sorgente di tensione CA. Grazie al nucleo metallico, il campo magnetico alternato risultante agirà anche sulla seconda bobina. Ciò significa che la tensione alternata può essere trasferita da un circuito elettrico a un altro, anche se questi circuiti non sono collegati tra loro.

Se prendiamo due bobine identiche, nella seconda possiamo ottenere la stessa tensione che agisce sulla prima bobina. Questo fenomeno è utilizzato nei trasformatori. Solo lo scopo del trasformatore è quello di creare nella seconda bobina una tensione diversa dalla prima. Per fare ciò, la seconda bobina deve avere più o meno spire.

Se la prima bobina avesse 1000 spire e la seconda 10, allora la tensione nel secondo circuito sarebbe solo un centesimo della tensione nel primo. Ma la forza attuale aumenta quasi cento volte. Pertanto, sono necessari trasformatori ad alta tensione per creare una grande corrente.

Campo magnetico e sue caratteristiche. Quando una corrente elettrica attraversa un conduttore, a un campo magnetico. Un campo magnetico è uno dei tipi di materia. Ha energia, che si manifesta sotto forma di forze elettromagnetiche che agiscono su singole parti mobili. cariche elettriche(elettroni e ioni) e i loro flussi, cioè la corrente elettrica. Sotto l'influenza delle forze elettromagnetiche, le particelle cariche in movimento deviano dal loro percorso originale in una direzione perpendicolare al campo (Fig. 34). Si forma il campo magnetico solo intorno alle cariche elettriche in movimento, e la sua azione si estende anche solo alle cariche in movimento. Campi magnetici ed elettrici sono inseparabili e formano insieme un unico campo elettromagnetico. Qualsiasi cambiamento campo elettrico porta alla comparsa di un campo magnetico e, viceversa, ogni variazione del campo magnetico è accompagnata dalla comparsa di un campo elettrico. Campo elettromagnetico si propaga alla velocità della luce, cioè 300.000 km/s.

Rappresentazione grafica del campo magnetico. Graficamente, il campo magnetico è rappresentato da linee di forza magnetiche, che sono disegnate in modo che la direzione della linea di forza in ogni punto del campo coincida con la direzione delle forze del campo; le linee del campo magnetico sono sempre continue e chiuse. La direzione del campo magnetico in ogni punto può essere determinata utilizzando un ago magnetico. Il polo nord della freccia è sempre impostato nella direzione delle forze del campo. L'estremità di un magnete permanente, da cui fuoriescono le linee di forza (Fig. 35, a), è considerata Polo Nord, e l'estremità opposta, che comprende le linee di forza, è il polo sud (le linee di forza che passano all'interno del magnete non sono mostrate). Distribuzione linee di forza tra i poli di un magnete piatto può essere rilevato utilizzando limatura di acciaio cosparsa su un foglio di carta posto sui poli (Fig. 35, b). Il campo magnetico nel traferro tra due poli opposti paralleli di un magnete permanente è caratterizzato da una distribuzione uniforme della forza linee magnetiche(Fig. 36) (le linee di campo che passano all'interno del magnete non sono mostrate).

Riso. 37. Flusso magnetico che penetra nella bobina perpendicolarmente (a) e inclinato (b) rispetto alla direzione delle linee di forza magnetiche.

Per una rappresentazione più visiva del campo magnetico, le linee di forza sono meno frequenti o più spesse. In quei luoghi dove il ruolo magnetico è più forte, hanno le linee di forza amico più intimo l'uno all'altro, nello stesso punto in cui è più debole, più lontano l'uno dall'altro. Le linee di forza non si intersecano da nessuna parte.

In molti casi è conveniente considerare le linee di forza magnetiche come dei fili elastici tesi che tendono a contrarsi e anche a respingersi reciprocamente (hanno una reciproca espansione laterale). Una tale rappresentazione meccanica delle linee di forza consente di spiegare chiaramente l'emergere di forze elettromagnetiche durante l'interazione di un campo magnetico e un conduttore con una corrente, nonché due campi magnetici.

Le caratteristiche principali di un campo magnetico sono l'induzione magnetica, il flusso magnetico, la permeabilità magnetica e l'intensità del campo magnetico.

Induzione magnetica e flusso magnetico. L'intensità del campo magnetico, cioè la sua capacità di compiere lavoro, è determinata da una quantità chiamata induzione magnetica. Più forte è il campo magnetico creato da un magnete permanente o da un elettromagnete, maggiore è l'induzione che ha. L'induzione magnetica B può essere caratterizzata dalla densità delle linee di forza magnetiche, ovvero il numero di linee di forza che passano attraverso un'area di 1 m 2 o 1 cm 2 situata perpendicolarmente al campo magnetico. Distinguere tra campi magnetici omogenei e disomogenei. In un campo magnetico uniforme, l'induzione magnetica in ogni punto del campo ha stesso valore e direzione. Il campo nel traferro tra i poli opposti di un magnete o elettromagnete (vedi Fig. 36) può essere considerato omogeneo a una certa distanza dai suoi bordi. Il flusso magnetico Ф che passa attraverso qualsiasi superficie è determinato da numero totale linee di campo magnetico che penetrano in questa superficie, ad esempio, bobina 1 (Fig. 37, a), quindi, in un campo magnetico uniforme

F = BS (40)

dove S è l'area della sezione trasversale della superficie attraverso la quale passano le linee di forza magnetiche. Ne consegue che in un tale campo l'induzione magnetica è uguale al flusso diviso per l'area della sezione trasversale S:

B = F/S (41)

Se una superficie è inclinata rispetto alla direzione delle linee del campo magnetico (Fig. 37, b), il flusso che la penetra sarà inferiore rispetto a quando è perpendicolare, ovvero Ф 2 sarà inferiore a Ф 1.

Nel sistema di unità SI, il flusso magnetico è misurato in weber (Wb), questa unità ha la dimensione V * s (volt-secondo). L'induzione magnetica nel sistema di unità SI è misurata in tesla (T); 1 T \u003d 1 Wb / m 2.

Permeabilità magnetica. L'induzione magnetica dipende non solo dall'intensità della corrente che passa attraverso un conduttore rettilineo o una bobina, ma anche dalle proprietà del mezzo in cui viene creato il campo magnetico. La grandezza che caratterizza le proprietà magnetiche del mezzo è la permeabilità magnetica assoluta? UN. La sua unità è l'henry per metro (1 H/m = 1 Ohm*s/m).
In un mezzo con maggiore permeabilità magnetica, una corrente elettrica di una certa intensità crea un campo magnetico con maggiore induzione. È stato stabilito che la permeabilità magnetica dell'aria e di tutte le sostanze, ad eccezione dei materiali ferromagnetici (vedi § 18), ha approssimativamente lo stesso valore della permeabilità magnetica del vuoto. La permeabilità magnetica assoluta del vuoto è chiamata costante magnetica, ? o \u003d 4? * 10 -7 Gn / m. La permeabilità magnetica dei materiali ferromagnetici è migliaia e persino decine di migliaia di volte maggiore della permeabilità magnetica delle sostanze non ferromagnetiche. Rapporto di permeabilità? e qualsiasi sostanza alla permeabilità magnetica del vuoto? o è detta permeabilità magnetica relativa:

? = ? UN /? O (42)

Intensità del campo magnetico. L'intensità E non dipende dalle proprietà magnetiche del mezzo, ma tiene conto dell'influenza della forza attuale e della forma dei conduttori sull'intensità del campo magnetico in un dato punto nello spazio. L'induzione magnetica e l'intensità sono legate dalla relazione

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

Di conseguenza, in un mezzo con una permeabilità magnetica costante, l'induzione del campo magnetico è proporzionale alla sua intensità.
L'intensità del campo magnetico è misurata in ampere per metro (A/m) o ampere per centimetro (A/cm).

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, 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 conduttivo 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.

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. Le fonti artificiali includono tutti i campi elettromagnetici che abbondano nel 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. I valori massimi dell'induzione del campo magnetico nel trasporto elettrico suburbano raggiungono 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.

Ricordiamo ancora del campo magnetico della scuola, è proprio quello che è, "appare" nei ricordi di non tutti. Rinfreschiamo quello che abbiamo passato, e magari vi raccontiamo qualcosa di nuovo, utile e interessante.

Determinazione del campo magnetico

Un campo magnetico è un campo di forza che agisce su cariche elettriche in movimento (particelle). A causa di questo campo di forza, gli oggetti sono attratti l'uno dall'altro. Esistono due tipi di campi magnetici:

Gravitazionale - si forma esclusivamente vicino a particelle elementari e viruetsya nella sua forza basata sulle caratteristiche e sulla struttura di queste particelle.
Dinamico, prodotto in oggetti con cariche elettriche in movimento (trasmettitori di corrente, sostanze magnetizzate).

Per la prima volta, la designazione del campo magnetico fu introdotta da M. Faraday nel 1845, sebbene il suo significato fosse leggermente errato, poiché si credeva che sia gli effetti elettrici che quelli magnetici e l'interazione fossero basati sullo stesso campo materiale. Più tardi, nel 1873, D. Maxwell "presentò" la teoria quantistica, in cui questi concetti iniziarono a essere separati, e il campo di forza precedentemente derivato fu chiamato campo elettromagnetico.

Come appare un campo magnetico?

I campi magnetici di vari oggetti non sono percepiti dall'occhio umano e solo speciali sensori possono ripararlo. La fonte dell'aspetto di un campo di forza magnetica su scala microscopica è il movimento di microparticelle magnetizzate (cariche), che sono:

ioni;
elettroni;
protoni.

Il loro movimento avviene a causa del momento magnetico di spin, che è presente in ogni microparticella.

Campo magnetico, dove si trova?

Non importa quanto strano possa sembrare, ma quasi tutti gli oggetti intorno a noi hanno il loro campo magnetico. Sebbene nel concetto di molti, solo un ciottolo chiamato magnete abbia un campo magnetico, che attira a sé oggetti di ferro. Infatti la forza di attrazione è in tutti gli oggetti, si manifesta solo in una valenza inferiore.

Va anche chiarito che il campo di forza, detto magnetico, appare solo a condizione che si muovano cariche o corpi elettrici.

Le cariche immobili hanno un campo di forza elettrico (può essere presente anche nelle cariche in movimento). Si scopre che le sorgenti del campo magnetico sono:

magneti permanenti;
spese mobili.

Tutti sono abituati da tempo a un oggetto come una calamita. Non vediamo niente di speciale in esso. Di solito lo associamo a lezioni di fisica oa una dimostrazione sotto forma di trucchi delle proprietà di un magnete per bambini in età prescolare. E raramente qualcuno pensa a quanti magneti ci circondano nella vita di tutti i giorni. Ce ne sono dozzine in ogni appartamento. Un magnete è presente nel dispositivo di ciascun altoparlante, registratore, rasoio elettrico, orologio. Anche un barattolo di chiodi è uno.

Cos'altro?

Noi umani non facciamo eccezione. Grazie alle biocorrenti che scorrono nel corpo, c'è uno schema invisibile delle sue linee di forza intorno a noi. La Terra è un enorme magnete. E ancora più grandioso: la palla al plasma del sole. Le dimensioni delle galassie e delle nebulose, incomprensibili alla mente umana, raramente consentono l'idea che anche tutte queste siano calamite.

La scienza moderna richiede la creazione di nuovi magneti grandi e super potenti, i cui campi di applicazione sono associati alla fusione termonucleare, generando energia elettrica, accelerazione di particelle cariche nei sincrotroni, sollevamento di navi affondate. Creare un campo super forte usando è uno dei compiti della fisica moderna.

Chiariamo i concetti

Un campo magnetico è una forza che agisce su un corpo che ha una carica ed è in movimento. "Non funziona" con oggetti fissi (o privi di carica) e funge da una delle forme campo elettromagnetico, che esiste come concetto più generale.

Se i corpi possono creare un campo magnetico attorno a sé e sperimentare essi stessi la forza della sua influenza, vengono chiamati magneti. Cioè, questi oggetti sono magnetizzati (hanno il momento corrispondente).

Materiali diversi reagiscono in modo diverso a un campo esterno. Quelli che indeboliscono la sua azione al loro interno sono chiamati paramagneti e quelli che la rafforzano sono chiamati diamagneti. I singoli materiali hanno la proprietà di amplificare mille volte un campo magnetico esterno. Questi sono ferromagneti (cobalto, nichel con ferro, gadolinio, nonché composti e leghe dei metalli citati). Quelli che, essendo caduti sotto l'influenza di un forte campo esterno, acquisiscono essi stessi proprietà magnetiche, sono chiamati magneticamente duri. Altri, capaci di comportarsi come magneti solo sotto l'influenza diretta del campo e cessando di esserlo con la sua scomparsa, sono magneticamente deboli.

Un po' di storia

Le persone studiano le proprietà dei magneti permanenti da tempi molto, molto antichi. Sono menzionati nelle opere degli scienziati Grecia antica anche 600 anni prima della nostra era. I magneti naturali (di origine naturale) possono essere trovati in depositi di minerali magnetici. Il più famoso dei grandi magneti naturali è conservato presso l'Università di Tartu. Pesa 13 chilogrammi e il carico che può essere sollevato con il suo aiuto è di 40 kg.

L'umanità ha imparato a creare magneti artificiali utilizzando vari ferromagneti. Il valore di quelli in polvere (di cobalto, ferro, ecc.) risiede nella capacità di sostenere un carico del peso di 5000 volte il proprio peso. Gli esemplari artificiali possono essere permanenti (ottenuti da o elettromagneti con un nucleo, il cui materiale è ferro magneticamente dolce. Il campo di tensione in essi sorge a causa del passaggio di corrente elettrica attraverso i fili di avvolgimento che circondano il nucleo.

Il primo libro serio contenente tentativi ricerca scientifica proprietà di un magnete, - il lavoro del medico londinese Gilbert, pubblicato nel 1600. questo lavoro contiene l'intera serie di informazioni disponibili in quel momento riguardo al magnetismo e all'elettricità, nonché gli esperimenti dell'autore.

Una persona cerca di adattare uno qualsiasi dei fenomeni esistenti alla vita pratica. Naturalmente, il magnete non fa eccezione.

Come vengono utilizzati i magneti

Quali proprietà di un magnete ha adottato l'umanità? L'ambito della sua applicazione è così ampio che possiamo solo toccare brevemente i dispositivi e le aree di applicazione principali e più famosi di questo straordinario argomento.

La bussola è un noto dispositivo per determinare le direzioni sul terreno. Grazie a lui aprono la strada ad aerei e navi, Trasporto via terra, scopo del traffico pedonale. Questi dispositivi possono essere magnetici (tipo puntatore), utilizzati da turisti e topografi, o non magnetici (radiobussole e idrobussole).

Le prime bussole furono realizzate nell'XI secolo e furono utilizzate per la navigazione. La loro azione si basa sulla rotazione libera nel piano orizzontale di un lungo ago in materiale magnetico, bilanciato sull'asse. Una delle sue estremità è sempre rivolta a sud, l'altra a nord. Pertanto, puoi sempre scoprire con precisione le direzioni principali relative ai punti cardinali.

Aree principali

I settori in cui le proprietà del magnete hanno trovato la loro principale applicazione sono la radio ed elettrotecnica, la strumentazione, l'automazione e la telemeccanica. Da esso si ottengono relè, circuiti magnetici, ecc.. Nel 1820 fu scoperta la proprietà di un conduttore percorso da corrente di agire sulla freccia di un magnete, costringendolo a girare. Allo stesso tempo, è stata fatta un'altra scoperta: una coppia di conduttori paralleli, attraverso i quali passa una corrente della stessa direzione, ha la proprietà dell'attrazione reciproca.

Grazie a ciò, è stata fatta un'ipotesi sulla causa delle proprietà del magnete. Tutti questi fenomeni sorgono in connessione con le correnti, comprese quelle che circolano all'interno dei materiali magnetici. Viste moderne nella scienza sono pienamente coerenti con questo presupposto.

A proposito di motori e generatori

Sulla base di esso, sono state create molte varietà di motori elettrici e generatori elettrici, ovvero macchine di tipo rotativo, il cui principio di funzionamento si basa sulla conversione dell'energia meccanica in energia elettrica (stiamo parlando di generatori) o elettrica energia in energia meccanica (sui motori). Qualsiasi generatore funziona secondo il principio induzione elettromagnetica, cioè, un EMF (forza elettromotrice) si verifica in un filo che si muove in un campo magnetico. Il motore elettrico funziona sulla base del fenomeno del verificarsi della forza in un filo con corrente posta in un campo trasversale.

Usando la forza di interazione del campo con la corrente che passa attraverso le spire dell'avvolgimento delle loro parti mobili, i dispositivi chiamati lavoro magnetoelettrico. Un contatore elettrico a induzione funge da nuovo potente motore a corrente alternata con due avvolgimenti. Un disco conduttore situato tra gli avvolgimenti è soggetto a rotazione di una coppia, la cui forza è proporzionale alla potenza consumata.

E nella vita di tutti i giorni?

Alimentato da una batteria in miniatura, elettrica orologio da polso familiare a tutti. Il loro dispositivo, grazie all'utilizzo di una coppia di magneti, una coppia di induttori e un transistor, è molto più semplice in termini di numero di parti disponibili rispetto a quello di un orologio meccanico.

Sono sempre più utilizzate serrature di tipo elettromagnetico o serrature a cilindro dotate di elementi magnetici. In essi, sia la chiave che la serratura sono dotate di un set di combinazioni. Quando la chiave corretta entra nel pozzetto della serratura, gli elementi interni della serratura magnetica vengono attratti nella posizione desiderata, che ne consente l'apertura.

L'azione dei magneti si basa sul dispositivo dei dinamometri e di un galvanometro (un dispositivo altamente sensibile con cui vengono misurate correnti deboli). Le proprietà del magnete hanno trovato applicazione nella produzione di abrasivi. Questo è il nome dato a particelle taglienti piccole e molto dure che sono necessarie per lavorazione(levigatura, lucidatura, sgrossatura) di una varietà di oggetti e materiali. Durante la loro produzione, il ferrosilicio, necessario nella composizione della miscela, si deposita parzialmente sul fondo dei forni e viene parzialmente introdotto nella composizione dell'abrasivo. Per rimuoverlo da lì, sono necessari i magneti.

Scienza e comunicazione

Grazie alle proprietà magnetiche delle sostanze, la scienza ha l'opportunità di studiare la struttura di una varietà di corpi. Possiamo solo menzionare la magnetochimica o (un metodo per rilevare i difetti studiando la distorsione del campo magnetico in determinate aree dei prodotti).

Sono anche utilizzati nella produzione di apparecchiature a microonde, sistemi di comunicazione radio (linee militari e commerciali), trattamento termico, sia in casa che nell'industria alimentare (i forni a microonde sono ben noti a tutti). È quasi impossibile enumerare tutti i dispositivi tecnici e le applicazioni più complessi in cui le proprietà magnetiche delle sostanze vengono utilizzate oggi nell'ambito di un articolo.

Campo medico

Il campo della diagnostica e della terapia medica non ha fatto eccezione. Grazie agli acceleratori lineari elettronici che generano raggi X, viene eseguita la terapia del tumore, vengono generati fasci di protoni in ciclotroni o sincrotroni, che presentano vantaggi rispetto ai raggi X in direzione locale e una maggiore efficienza nel trattamento dei tumori oculari e cerebrali.

Per quanto riguarda la scienza biologica, anche prima della metà del secolo scorso, le funzioni vitali del corpo non erano in alcun modo associate all'esistenza di campi magnetici. La letteratura scientifica è stata occasionalmente riempita con singoli messaggi su uno o l'altro dei loro effetti medici. Ma dagli anni Sessanta le pubblicazioni sulle proprietà biologiche del magnete sono fluite a valanga.

Prima e adesso

Tuttavia, i tentativi di trattare le persone con esso furono fatti dagli alchimisti già nel XVI secolo. Ci sono stati molti tentativi riusciti di curare il mal di denti, disturbi nervosi, insonnia e molti problemi organi interni. Sembra che il magnete abbia trovato la sua applicazione in medicina non più tardi che nella navigazione.

Nell'ultimo mezzo secolo, i braccialetti magnetici sono stati ampiamente utilizzati, popolari tra i pazienti con pressione sanguigna ridotta. Gli scienziati credevano seriamente nella capacità di un magnete di aumentare la resistenza del corpo umano. Con l'aiuto di dispositivi elettromagnetici, hanno imparato a misurare la velocità del flusso sanguigno, prelevare campioni o iniettare le medicine necessarie dalle capsule.

Piccole particelle metalliche che sono cadute nell'occhio vengono rimosse con un magnete. Il funzionamento dei sensori elettrici si basa sulla sua azione (ognuno di noi ha familiarità con la procedura per eseguire un elettrocardiogramma). Nel nostro tempo, la collaborazione di fisici con biologi per studiare i meccanismi sottostanti di influenza su corpo umano Il campo magnetico diventa sempre più angusto e necessario.

Magnete al neodimio: proprietà e applicazioni

Si ritiene che i magneti al neodimio abbiano il massimo impatto sulla salute umana. Sono costituiti da neodimio, ferro e boro. Formula chimica il loro è NdFeB. Il vantaggio principale di un tale magnete è il forte effetto del suo campo con un relativamente taglia piccola. Quindi, il peso di un magnete con una forza di 200 gauss è di circa 1 g. Per confronto, un magnete di ferro di uguale forza ha un peso circa 10 volte maggiore.

Un altro indubbio vantaggio dei suddetti magneti è la buona stabilità e la capacità di preservare le qualità desiderate per centinaia di anni. Entro un secolo, il magnete perde le sue proprietà solo dell'1%.

Come vengono trattati esattamente con un magnete al neodimio?

Con il suo aiuto, migliorano la circolazione sanguigna, stabilizzano la pressione sanguigna e combattono l'emicrania.

Le proprietà dei magneti al neodimio iniziarono ad essere utilizzate per il trattamento circa 2000 anni fa. Menzioni di questo tipo di terapia si trovano nei manoscritti dell'antica Cina. Il trattamento quindi consisteva nell'applicare pietre magnetizzate al corpo umano.

La terapia esisteva anche sotto forma di attaccarli al corpo. La leggenda afferma che Cleopatra doveva la sua eccellente salute e la sua bellezza soprannaturale al costante uso di una benda magnetica sulla sua testa. Nel X secolo, gli scienziati persiani descrissero in dettaglio l'effetto benefico delle proprietà dei magneti al neodimio sul corpo umano in caso di eliminazione dell'infiammazione e degli spasmi muscolari. Secondo le prove superstiti di quel tempo, si può giudicare il loro uso per aumentare la forza muscolare, la forza del tessuto osseo e ridurre il dolore articolare.

Per tutti i disturbi...

La prova dell'efficacia di un tale impatto fu pubblicata nel 1530 dal famoso medico svizzero Paracelso. Nei suoi scritti, il dottore ha descritto proprietà magiche un magnete che può stimolare le forze del corpo e provocare l'autoguarigione. Un numero enorme di malattie in quei giorni cominciò a essere superato usando un magnete.

L'autotrattamento con questo rimedio si è diffuso negli Stati Uniti nel anni del dopoguerra(1861-1865), quando le medicine erano categoricamente carenti. È stato usato sia come medicina che come antidolorifico.

Dal 20 ° secolo proprietà medicinali magnete ricevuto motivazione scientifica. Nel 1976, il medico giapponese Nikagawa introdusse il concetto di sindrome da deficienza di campo magnetico. La ricerca ha stabilito i sintomi esatti di esso. Consistono in debolezza, affaticamento, diminuzione delle prestazioni e disturbi del sonno. Ci sono anche emicranie, dolori articolari e spinali, problemi con l'apparato digerente e sistemi cardiovascolari come ipotensione o ipertensione. Riguarda la sindrome e il campo della ginecologia e dei cambiamenti della pelle. Con l'uso della magnetoterapia, queste condizioni possono essere normalizzate con successo.

La scienza non si ferma

Gli scienziati continuano a sperimentare con i campi magnetici. Gli esperimenti vengono condotti sia su animali e uccelli, sia su batteri. Condizioni di campo magnetico debole riducono il successo processi metabolici negli uccelli e nei topi sperimentali, i batteri smettono bruscamente di moltiplicarsi. Con un lungo deficit di campo, i tessuti viventi subiscono cambiamenti irreversibili.

È per combattere tutti questi fenomeni e le numerose conseguenze negative da essi provocate che viene utilizzata la magnetoterapia in quanto tale. Sembra che al momento tutto caratteristiche benefiche i magneti non sono stati ancora adeguatamente studiati. Molti medici avanti scoperte interessanti e nuovi sviluppi.