磁場とは何かを一緒に理解しましょう。 結局のところ、多くの人が一生この分野に住んでいて、それについて考えさえしていません。 それを修正する時間です！
磁場
磁場 – 特別な種類案件。 それは、独自の磁気モーメント (永久磁石) を持つ移動する電荷と物体に対する作用として現れます。
重要: 磁場は静止電荷には作用しません! 磁場は、電荷の移動、時間変化する電場、または原子内の電子の磁気モーメントによっても作成されます。 つまり、電流が流れるワイヤーも磁石になります!
独自の磁場を持つ物体。
磁石には北極と南極という極があります。 「北」と「南」の指定は、便宜上のみ与えられています (電気の「プラス」と「マイナス」として)。
磁場は 力 磁力線 . 力線は連続的で閉じており、その方向は常に場の力の方向と一致します。 周りなら 永久磁石金属の削りくずを飛ばすと、金属粒子は北極から出て南極に入る磁力線の鮮明な画像を示します。 磁場のグラフィカルな特徴 - 力線。
磁場特性
磁場の主な特徴は、 磁気誘導, 磁束と 透磁率. しかし、すべてを順番に話しましょう。
すぐに、すべての測定単位がシステムで与えられていることに注意してください SI.
磁気誘導 B – ベクトル 物理量、磁場の主な電力特性です。 文字で表記 B . 磁気誘導の測定単位 - テスラ (Tl).
磁気誘導は、電荷に作用する力を決定することによって、場の強さを示します。 この力を ローレンツ力.
ここ q - 充電、 v - 磁場中の速度、 B - 誘導、 ふ 場が電荷に作用するローレンツ力です。
ふ- 輪郭の面積による磁気誘導と、誘導ベクトルと流れが通過する輪郭の平面の法線との間のコサインの積に等しい物理量。 磁束- 磁場のスカラー特性。
磁束は、単位面積を貫通する磁気誘導線の数を特徴付けると言えます。 磁束はで測定されます ウェベラッハ (WB).
透磁率媒体の磁気特性を決定する係数です。 磁場の磁気誘導が依存するパラメータの 1 つは、透磁率です。
私たちの惑星は、数十億年にわたって巨大な磁石でした。 地球の磁場の誘導は、座標によって異なります。 赤道ではテスラの 10 のマイナス 5 乗の約 3.1 倍です。 さらに、磁場の値と方向が近隣地域と大きく異なる磁気異常があります。 地球上で最大の磁気異常の 1 つ - クルスクと ブラジルの磁気異常.
地球の磁場の起源は、科学者にとっていまだ謎のままです。 磁場の発生源は地球の液体金属コアであると想定されています。 コアが動いているということは、溶けた鉄ニッケル合金が動いているということであり、荷電粒子の動きが磁場を発生させる電流です。 問題は、この理論 地球ダイナモ) は、フィールドがどのように安定に保たれるかを説明していません。
地球は巨大な磁気双極子です。磁極は地理的な磁極と一致していませんが、近接しています。 さらに、地球の磁極は動いています。 彼らの移動は 1885 年以来記録されています。 たとえば、過去 100 年間で、南半球の磁極はほぼ 900 キロメートル移動し、現在は南洋に位置しています。 北極半球の極は北極海を横切って東シベリアの磁気異常に向かって移動しており、その移動速度 (2004 年のデータによると) は年間約 60 キロメートルでした。 現在、極の動きが加速しています-平均して、速度は年間3キロメートル増加しています。
私たちにとって地球の磁場の重要性は何ですか?まず、地球の磁場は宇宙線や太陽風から地球を守っています。 深宇宙からの荷電粒子は地面に直接落下するのではなく、巨大な磁石によって偏向され、その力線に沿って移動します。 したがって、すべての生物は有害な放射線から保護されています。
地球の歴史の中で、いくつかの 反転(変化) 磁極。 極反転彼らが場所を変えるときです。 この現象が最後に発生したのは約 80 万年前であり、地球の歴史の中で 400 回以上の地磁気反転がありました.一部の科学者は、観察された磁極の動きの加速を考えると、次の極反転は次の数千年で予想される。
幸いなことに、今世紀中に両極が逆転することはないと予想されています。 したがって、磁場の主な特性と特性を考慮して、地球の古き良き一定の場での快適で楽しい生活について考えることができます。 そして、あなたがこれを行うことができるように、成功に自信を持って教育上の問題のいくつかを任せることができる私たちの著者がいます! リンクで注文できるその他の種類の作業。
これらの線がどこでも磁場の強さの方向 (磁気誘導の方向) と一致するように、磁場に一連の連続線を引きましょう。 得られた画像は、磁場の画像として機能します。
自由に吊り下げられた小さなコンパスの針を磁力線に沿って動かすと、その軸はどこでも線の近くのセクションと一致します。 図の行の 1 つに 2.13 は、4 つの位置にあるコンパスの矢印を示しています。
米。 2.13. 棒磁石磁場
米。 2.14. 直線的な通電導体の磁場。 図と比較してください。 2.10
図上。 2.13、2.14 は永久磁石と電流を伴う直線導体の磁界を線で示しています。 線上の矢印は、磁場の方向 (コンパスの針の北端が指す方向) を示しています。
電場の強さを図から判断できるようにするために、互いに近いほど電場が強い線を引くことに同意しました。
図から。 2.13 は、最強の磁場が磁石の極のすぐ近くにあることを示しています。 図から。 2.14 では、現在のフィールドがワイヤの近くで最も強く、ワイヤから離れるとフィールドが弱まることがわかります。
§2.1では、磁石の影響下にある小さな鉄体自体が磁石になると言われていました（図2.1、a）。
したがって、ボードに永久磁石を置き、ボードに鉄粉をまき散らすと、小さなコンパスの針が配置されるように、それらが配置されることは明らかです。 おがくずによって得られた写真は、フィールドの視覚的な表現を提供します。
図上。 2.15はコイルの磁場を示しています。 ワイヤーがらせん状に巻かれ、コイルのように巻かれている場合、個々の巻きの均等に向けられた場が互いに追加され、コイル内の場が強化されます。
磁力線の方向はコイルの軸と一致し、磁場はそこで最大値に達します。 コイル内の磁場はほぼ均一です。つまり、磁場の強さは異なる点でほぼ同じです。 コイル内で密度が最も高い隣接する磁力線間の距離も同じになります。
米。 2.15. コイル磁場パターン
休んでいるように 電荷電界を介して別の電荷に作用し、電流は別の電流に作用します 磁場. 永久磁石に対する磁場の作用は、物質の原子内を移動する電荷に対する作用に還元され、微視的な循環電流を生成します。
の教義 電磁気次の 2 つの仮定に基づいています。
- 磁場は移動する電荷と電流に作用します。
- 電流と移動電荷の周囲に磁場が発生します。
磁石の相互作用
永久磁石(または磁針) は、地球の磁気子午線に沿って配置されます。 北を指す端は呼ばれます 北極(N) で、反対側の端は 南極（S）。 2つの磁石を互いに近づけると、同じ極が反発し、反対の極が引き合うことに注意してください( 米。 1 ).
永久磁石を 2 つの部分に切断して極を分離すると、それぞれが持つことがわかります。 二極、つまり永久磁石になります（ 米。 2 ）。 両方の極 - 北と南 - は互いに不可分であり、等しいです。
地球または永久磁石によって作成された磁場は、電場と同様に、磁力線によって表されます。 磁石の磁力線の写真は、その上に紙を置き、その上に鉄粉を均一な層で注ぐことによって得ることができます。 磁場に入ると、おがくずは磁化されます-それぞれに北と 南極. 反対側の極は互いに接近する傾向がありますが、これはおがくずが紙の上で摩擦することによって防止されます。 紙を指でたたくと、摩擦が減り、削りくず同士が引き寄せられて、磁場の線を表す鎖が形成されます。
の上 米。 3 おがくずの直接磁石の磁場内の位置と、磁力線の方向を示す小さな磁気矢印を示しています。 この方向は、磁針のN極の方向をとります。
エルステッドの経験。 磁場電流 
の XIX初期 V. デンマークの科学者 エルステッド発見することで重要な発見をした 永久磁石に対する電流の作用 . 彼は磁針の近くに長いワイヤーを置いた。 ワイヤーに電流が流れると、矢印が向きを変え、それに対して垂直になろうとします ( 米。 4 ）。 これは、導体の周囲に磁場が発生することで説明できます。
電流を伴う直接導体によって生成される磁場の磁力線は、それに垂直な平面に配置された同心円であり、中心は電流が通過する点にあります ( 米。 5 ）。 線の方向は、右ねじ規則によって決定されます。
ネジが磁力線の方向に回転すると、導体の電流の方向に移動します .
磁場の力特性は 磁気誘導ベクトル B . 各ポイントで、磁力線に接線方向に向けられます。 電気力線は正の電荷で始まり、負の電荷で終わります。この場で電荷に作用する力は、各点で線に接線方向に向けられます。 電場とは異なり、磁場の線は閉じています。これは、自然界に「磁荷」がないためです。
電流の磁場は、基本的に永久磁石によって作成される磁場と変わりません。 この意味で、平らな磁石の類似物は長いソレノイドです - その長さはその直径よりもはるかに大きいワイヤーのコイルです。 彼が作成した磁場の線図は、 米。 6 、平らな磁石の場合と同様 ( 米。 3 ）。 円は、ソレノイド巻線を形成するワイヤのセクションを示します。 観測者からワイヤを流れる電流は十字で示され、反対方向 (観測者に向かって) の電流は点で示されます。 磁力線が図面の平面に対して垂直である場合、磁力線に対して同じ指定が受け入れられます ( 米。 7 a、b)。
ソレノイド巻線の電流の方向とその内部の磁力線の方向も、右ねじの法則によって関連付けられます。この場合、次のように定式化されます。
ソレノイドの軸に沿って見ると、時計回りに流れる電流によって磁場が発生し、その方向は右ネジの移動方向と一致します（ 米。 8 )
この規則に基づいて、図に示すソレノイドが 米。 6 、右端が北極、左端が南極です。
ソレノイド内の磁場は均一です - 磁気誘導ベクトルはそこで一定の値を持ちます (B = const)。 この点で、ソレノイドはフラット コンデンサに似ており、内部に均一な電界が生成されます。
電流が流れている導体に磁場で作用する力
力が磁場中の電流を運ぶ導体に作用することが実験的に確立されました。 均一な場では、場のベクトル B に対して垂直に位置する、電流 I が流れる長さ l の直線導体は次の力を受けます。 F = I l B .
力の方向が決まる 左手の法則:
左手の伸ばした 4 本の指が導体の電流の方向に置かれ、手のひらがベクトル B に対して垂直である場合、脇に置く 親指導体に作用する力の方向を示します (米。 9 ).
磁場内の電流で導体に作用する力は、電気力のようにその力線に接線方向に向けられるのではなく、それらに垂直に向けられることに注意してください。 力線に沿って配置された導体は、磁力の影響を受けません。
方程式 F = IlB磁場誘導の定量的特性を与えることができます。
態度 
導体の特性に依存せず、磁場自体を特徴付けます。
磁気誘導ベクトルBのモジュールは、それに垂直に配置された単位長の導体に作用する力に数値的に等しく、1アンペアの電流が流れます。
SI システムでは、磁場誘導の単位はテスラ (T) です。
磁場。 表、図、数式
(磁石の相互作用、エルステッドの実験、磁気誘導ベクトル、ベクトル方向、重ね合わせの原理。磁場のグラフ表示、磁気誘導線。磁束、場のエネルギー特性。磁力、アンペア力、ローレンツ力。荷電粒子の運動磁場。 磁気特性物質、アンペールの仮説)
磁場の図を作成するときは、静電気学で電場の図を作成するときと同じ規則が使用されます。
磁場の誘導線 (または強度) は、磁場の力線です。 磁気ポテンシャルが一定である線は、等電位と呼ばれます。
強磁性体が磁場に導入されると、力線はある角度でそこに入ります 90 (つまり、フィールドが歪んでいる)。 非強磁性体が導入された場合、磁場の歪みは発生しません。
静電場（電場）と磁場の類推
マッチには2種類あります。
1) 静電界内の線形電荷と磁場内の線形電流の同じ分布。
この場合、場のパターンは似ていますが、静電界の力線は磁場では等電位であり、逆もまた同様です。つまり、場の画像が角度だけ回転すると、線の意味が変わります。
2) 両方のフィールドの境界等電位面の形状が同じ。 この場合、フィールド パターンは完全に類似しています。
フィールドの物理的性質は異なります。静電場は電荷によって作成され、磁場は電流によって作成されます。つまり、磁場には磁荷の概念はありません ( 
、条件付きで導入された値)。
インダクタンス
透磁率のある回路（コイル）用 
磁場の強さに依存せず、鎖交磁束は電流に比例します。
、 どこ
- インダクタンスと呼ばれる比例係数。
- 電気。
鎖交磁束は次のとおりです。
、 どこ
Ф – 磁束;
w はターン数です。
上記の式から、次のようになります。
インダクタンスは、回路の幾何学的寸法、巻き数、媒体の特性に依存しますが、コイルを流れる電流の大きさには依存しません。
インダクタンスの決定方法 :
従来、コイルの電流は既知であると考えられていました。
既知の電流を通して、磁束を表現します。
磁束をインダクタンスの式に代入すると、未知の電流が相殺されます。
インダクタンスの計算方法は、静電容量の計算方法と同様です。
例：内側の半径がR 1、外側のR 2、高さh、巻き数である長方形のコアに均等に巻かれたコイルのインダクタンスを決定します 
全電流の法則に従って、H が決定されます。
ストリップを流れる 
フルフロー:
鎖交磁束は次のとおりです。
自己誘導と相互誘導の起電力
自己誘導のEMFは、このコイルの電流の変化率に比例します
-
自己誘導のEMF。
別の回路の電流が変化したときに任意の回路にEMF誘導が発生する現象は相互誘導と呼ばれ、誘導されたEMFは相互誘導EMFです。
- 相互誘導のEMF、
ここで、M は相互インダクタンスです。
スライド 1
「磁場とその グラフィック画像. 不均一で均一な磁場。 導体内の電流の方向に対する磁力線の方向の依存性。
スライド 2
「磁石」という言葉は、マグネシア市の名前に由来しています（現在はトルコのマニサ市です）。
「ヘラクレスの石」。 「愛の石」「賢者の石」「王の石」
磁気は紀元前 5 世紀から知られていましたが、その本質の研究は非常にゆっくりと進行しました。 磁石の性質は 1269 年に初めて記述されました。 同年、磁極の概念が導入されました。
スライド 3
MAGNET という言葉 (ギリシャ語から。magnetic eitos) ミネラル。FeO (31%) と Fe2O3 (69%) で構成されています。 私たちの国では、ウラルで採掘されています。 クルスク地方(クルスク磁気異常)、カレリア。 磁性鉄鉱石は密度5000kg/m※3のもろい鉱物です。
スライド 4
各種人工磁石
希土類磁石 - 焼結およびマグネトプラスト
スライド 5
磁石は異なる領域で異なる吸引力を持ち、この力は極で最も顕著です。
スライド 6
永久磁石の性質
相互に引き付けたり反発したり
スライド 7
地球は大きな磁石です。
スライド 8
ハンス・クリスチャン・エルステッド (1777 - 1851)
デンマークの化学教授は、電流が流れている導体の周りに磁場が存在することを発見しました
スライド 9
エルステッドの経験
導体に電流が流れると、近くの磁針が空間内で向きを変えます
スライド 10
エルステッドの実験 1820
電気回路が閉じているときの磁針のずれは何を示していますか?
電流が流れている導体の周囲には磁場があります。 それに磁針が反応する。 磁場は特別な種類の物質です。 色も味も匂いもありません。
スライド 11
磁場の存在条件
a) 電気代 b) 電流の存在
スライド 12
結論を出しましょう。
電流のある導体の周囲 (つまり、移動する電荷の周囲) に磁場があります。 それは磁気針に作用し、それを偏向させます。 電気そして磁場は互いに不可分です。 磁場の源は電流です。 .
スライド 13
MP はどのように検出できますか?
a) 鉄粉の使用。 MPに入ると、鉄粉は磁化され、小さな磁針のように磁力線に沿って配置されます。 b) 電流による導体への作用による。 電流で導体の周りのMPに入ると、磁針が動き始めます。 MP の側面から力が作用します。
スライド 14
磁石の周りに磁場が常に存在するのはなぜですか?
ベリリウム原子のコンピューターモデル。
どの原子の中にも分子電流があります
スライド 15
磁場画像
磁力線は、磁針が方向付けられている想像上の線です。
スライド 16
北北
南南
電流のある導体の磁場の線は、同心円に沿って向けられています
スライド 17
棒磁石の周りに鉄粉を配置
スライド 18
棒磁石の周囲の磁力線のグラフィック表示
スライド 19
電流のある直線導体の周りの鉄粉の配置
電流の磁力線は導体を覆う閉曲線であり、各点における磁針のN極を示す方向を磁力線の方向とする。
スライド 20
磁力線に沿った鉄粉の配置。
スライド 21
ソレノイド - スパイラル（コイル）の形をした導体。 「塩辛い」 - ギリシャ語。 "チューブ"
スライド 22
コイルと永久磁石の磁場
磁針のような電流のあるコイルには、北と南の2つの極があります。 コイルの磁気効果は、巻き数が多いほど強くなります。 電流が増加すると、コイルの磁場が増加します。
スライド 23
磁場
異種。
同種の。
磁力線は湾曲しており、その密度は点ごとに異なります。
磁力線は互いに平行で、同じ密度で配置されています (たとえば、永久磁石の内部)。
スライド 24
磁力線について知っておくべきことは何ですか?
1.磁力線は閉じた曲線であるため、MFは渦と呼ばれます。 これは、自然界に磁荷が存在しないことを意味します。 2.磁力線が密集するほど、磁場は強くなります。 3.磁力線が同じ密度で互いに平行である場合、そのような磁場は均一と呼ばれます。 4.磁力線が曲がっている場合、これは磁針に作用する力が 異なる点議員、違います。 このような MP は異種混合と呼ばれます。
スライド 25
磁力線の方向の決定
磁力線の方向を決定する方法
磁気針付き
ギムレットルールによる（右手1ルール）
ルール2によると 右手
スライド 26
ギムレットルール
電流の磁場の線の方向は、導体内の電流の方向に関連付けられていることが知られています。 この関係は次のように表現できます。 簡単なルール、ギムレット ルールと呼ばれます。 ギムレットのルールは次のとおりです。ギムレットの並進運動の方向が導体の電流の方向と一致する場合、ギムレットハンドルの回転方向は磁場の線の方向と一致します現在の。 ギムレットの法則を使用して、電流の方向で、この電流によって作成された磁場の線の方向を決定できます。また、磁場の線の方向で、この磁場を作成する電流の方向を決定できます。 .
スライド 27
ギムレット（ネジ）ルール
右ねじのジムレットを電流の方向にねじ込むと、ハンドルの回転方向が磁場の方向と一致します。
スライド 28
電流のある直線導体の右手の法則
親指が電流に沿って向くように右手を配置すると、残りの 4 本の指は磁気誘導線の方向を示します。
スライド 29
+
-
電流による直接導体の磁力線の方向の決定 (ジムレット ルール)
スライド 30
スライド 31
ソレノイドを貫通する磁場の方向の決定 (2 右手の法則)
スライド 32
+
-
2 右手の法則 (ソレノイドを貫通する磁場の方向を決定するため)
4 本の指がソレノイドのターンを流れる電流の方向になるように右手の手のひらを置きます。親指はソレノイドを貫通する磁場の方向を示します。
スライド 33
正しいステートメントはどれですか?
A. 自然界には電荷が存在します。 B. 自然界には磁荷があります。 Q. 自然界には電荷がありません。 D. 自然界には磁荷はありません。 a) A と B、b) A と C、c) A と D、d) B、C と D。
スライド 34
文を完成させます。「電流のある導体の周りには...
a) 磁場 b) 電場 c) 電界および磁界。
スライド 35
磁力線とは？
私
磁針の北極は、磁場が描かれている磁力線の方向を示しています。
磁針の北極は何を指していますか?
スライド 36
磁力線の方向は…磁針の方向と一致します。
a. 南方の
b. 北
c. 磁針関係なし
スライド 37
図は直流磁力線のパターンを示しています。 磁場が最も強い場所はどこですか?
あいうえお）
スライド 38
磁力線の既知の方向に従って、電流の方向を決定します。
スライド 39
スライド 40
絵の平面に垂直に配置された直線状の通電導体の周りの磁力線の配置に対応するオプションはどれですか?
a B C D E)
スライド 41
シラノ ド ベルジュラック
私は惑星の世界にアセンドするための 6 つの手段を発明しました! ... 鉄の円の上に座って、大きな磁石を取り、高く上げて、目が見える限り; 彼は彼の後ろに鉄を誘惑します-これが正しい治療法です！ そして、彼だけがあなたを引き付けます、彼をつかみ、再び投げます-それで彼は際限なく持ち上げます！ そのような宇宙旅行は可能ですか？ なぜ？
スライド 45
宿題: §42-44. 演習 33、34、35。
スライド 46
人体や動物に対する磁場の影響。
人間を含むすべての生物は、地球上で生まれ、発達します。 生体内惑星地球は、それ自体の周りに一定の磁場、つまり磁気圏を作り出します。 このフィールドは、体内のすべての生化学プロセスにとって非常に重要な役割を果たします。 磁場の治療効果の基本は、血液循環と血管の状態の改善です。
スライド 47
彼らは長い間、伝書鳩から磁気コンパスを探していましたが、鳥の脳は磁場にまったく反応しませんでした。 ついにコンパスが見つかった… 腹腔! 渡り鳥の航海能力は常に人々を驚かせてきました。 結局のところ、ある種の羅針盤は、彼らを出生地から数千キロ離れた場所に導きます。
スライド 48
物理学者と協力しているカリフォルニアの科学者、生物学者は、センセーショナルな結果を達成した最初の人でした。 ヘリオ生物学者の Josei Krishwing と彼の助手は、人間の脳内で磁性を帯びた鉄鉱石の結晶を見つけることに成功しました。 クリシュウィングは死後剖検から得られた組織サンプルを磁場中で長期間研究し、その中の磁性物質の量は 髄膜最も単純な生物学的コンパスの操作に必要なだけ正確に。
スライド 49
私たち一人一人が頭の中に本物の羅針盤を持っています。より正確には、微視的に小さな「矢印」が付いたいくつかの羅針盤を一度に持っています。 ただし、使用する能力 隠された感情、ご覧のとおり、誰もが持っているわけではありません。 人はどんな困難な状況でも腹を立ててはならないという全責任を負っていると言えます。 砂漠、海、山、または森（私たちにとってより重要です）で迷子になった人には、救いへの正しい道を見つけるチャンスが常にあります.