Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Magnetsko polje je polje koje se može definirati kao prostor oko magneta u kojem djeluju magnetske sile.

Kao što znate, električna struja može imati različite učinke, na primjer, toplinske, kemijske i magnetske. Magnetsko djelovanje se očituje, na primjer, u tome što između vodiča s električnom strujom nastaju sile međudjelovanja koje se nazivaju magnetske sile.

Magnetska interakcija

Još u davna vremena uočeno je da neka tijela privlače druga tijela. Jantar treba trljati tako da privuče kosu ili komadiće tkanine, ali magneti uvijek privlače, ali samo željezne predmete.Drevni su ljudi također otkrili da magnet može uzrokovati da drugo tijelo napravljeno od željeza stekne magnetska svojstva ako se drži dovoljno blizu magneta. Također su primijetili da dvije strane magneta imaju različita svojstva - magneti okrenuti jedan prema drugom mogu se privlačiti ili odbijati.

Već znamo da se magnetsko polje javlja između polova magnetskog materijala. Polovi su sjeverni i južni. Vjerojatno ste iskusili da kada spojite dva magneta, oni se ili privlače ili odbijaju. To je zato što se magnetski polovi s različitim nazivima (sjever-jug) privlače, a polovi s istim imenom (sjever-sjever, jug-jug) odbijaju.

Magnetsko polje tijela često se predstavlja kao dijagram linija polja. Uvedete li feromagnetsko tijelo u magnetsko polje, ono će se poravnati duž linija polja. Fero magneti su najpoznatiji magneti koji stvaraju trajno magnetsko polje.

Prinesemo li nekoliko željeznih spajalica blizu magneta, primijetit ćemo da će se većina spajalica nakupiti na krajevima magneta (koji se nazivaju polovima) jer je tamo magnetska sila najveća. Međutim, u sredini magneta ima najmanju vrijednost. Magnetske sile djeluju u prostoru oko magneta i stvaraju isto magnetsko polje.

Magnetsko polje je nevidljivo, ali pomoću željeznih strugotina možete promatrati njegove učinke (vidi sliku 1).

Riža. 1. Željezne strugotine raspoređene su na karakterističan način - tvore linije oko magneta.
Ove linije pokazuju oblik magnetskog polja koje se razvilo oko šipkastog magneta.

Većina željeznih strugotina nakuplja se u blizini polova, dok se ostatak nalazi duž linija polja. To su linije magnetskog polja koje okružuju magnet. Željezne strugotine su magnetizirane, tj. poprimaju magnetska svojstva i postaju mali magneti koji se međusobno privlače.

Slika linija magnetskog polja za neke vrste magneta

Počnimo sa slikom linija magnetskog polja. Koriste se za vizualizaciju magnetskog polja. Izvan magneta, linije polja uvijek idu od sjevernog pola prema južnom. Budući da je magnetsko polje zatvoreno polje, moraju se kretati od juga prema sjeveru unutar magneta. Gustoća polja daje informacije o jakosti magnetskog polja; što su linije polja gušće, to je jačina magnetskog polja veća.

Magnetsko polje šipkastog magneta

Slika 2 ispod prikazuje magnetsko polje šipkastog magneta. Šipkasti magnet je trajan i ima sjeverni i južni pol.

Riža. 2. Magnetsko polje šipkastog magneta

Usporedimo li magnetsko polje s električnim, tada umjesto plus i minus polova postoje sjeverni i južni. Ova slika prikazuje tijek linija polja od sjevernog do južnog pola.Ovdje se također može vidjeti da gustoća polja nije konstantna za šipkasti magnet. Viša je na polovima nego između polova. Ovo sugerira da je magnetsko polje jače izravno na polovima nego između polova.

Magnetsko polje potkovičastog magneta

Osim šipkastog magneta, postoje i drugi oblici permanentnih magneta. Jedan važan oblik je magnet u obliku potkove, koji može biti okrugao ili četvrtast.

Riža. 3. Magnetsko polje potkovičastog magneta

Kao što vidite, magnetsko polje unutar potkove je uniformno (vidi sliku 3). Uniformnost znači da je magnetsko polje konstantno i neovisno o mjestu. Uniformno magnetsko polje u dijagramu sila polja može se prepoznati po paralelnim linijama polja udaljenim na istoj udaljenosti. Stoga je jakost magnetskog polja u jednoličnom magnetskom polju ista u svakoj točki.

Magnetsko polje dva poluga magneta

Pogledajmo još jedan primjer magnetskog polja (vidi sliku 4 u nastavku):

Riža. 4. Magnetsko polje dvaju šipkastih magneta

Ove linije polja pokazuju da se dva magneta s istim polaritetom odbijaju. Iz ovoga možemo zaključiti da se isti polovi odbijaju, a različiti polovi privlače.

Magnetsko polje planete Zemlje

Ali kakve veze polovi magneta imaju sa sjeverom i jugom Zemlje? Odgovoru se možete približiti ako se zapitate kako radi kompas.

Riža. 5. Kompas je poravnat s magnetskim poljem

Zemlja također ima magnetsko polje (vidi sliku 5), čiji početak leži na polovima, tj. na sjevernom i južnom polu. Igla kompasa je trajni šipkasti magnet i poravnata je s ovim poljem. U tom slučaju sjeverni dio igle kompasa privlači južni pol Zemljinog magnetskog polja.Stoga geografski jug leži na magnetskom sjeveru.

Magnetsko polje vodiča s električnom strujom

Kada raspršite male metalne strugotine oko magneta i vodiča kroz koji teče električna struja, one formiraju određene geometrijske oblike. Već znate da ovu pojavu uzrokuje magnetsko polje koje stvara magnet. Hoće li tako biti i s Explorerom?

Prisutnost magnetskog polja može se provjeriti pomoću magnetske igle, koja je, kao što znate, dio kompasa. Kao što znamo, magnetska igla ima dva pola: sjeverni i južni. Pravac koji spaja polove magnetske igle naziva se os. ja sam osovina. Osim toga, znamo da sjeverni pol magnetske igle pokazuje na južni magnetski pol, a južni pol strelice pokazuje na sjeverni magnetski pol.

Pored magneta, poravnat je s linijama magnetskog polja i pokazuje prema južnom polu. Uz pomoć magnetske igle određuju se položaji Zemljinih magnetskih polova i geografski pravci.Javlja li se magnetsko polje samo oko magneta i Zemlje? Da biste to saznali, trebate provesti eksperiment koji odražava interakciju vodiča s električnom strujom i magnetskom iglom.

Oerstedovo iskustvo.

Kako biste proveli eksperiment, postavite vodič, koji je uključen u električni krug izvora struje, iznad magnetske igle paralelno s njezinom osi (vidi sliku 6).

Riža. 6. Međudjelovanje vodiča s električnom strujom i magnetskom iglom

Odstupanje magnetske igle u blizini vodiča kroz koji teče električna struja ukazuje na postojanje magnetskog polja. Smjer otklona magnetske igle ovisi o smjeru u kojem teče električna struja. Tu vezu otkrio je Hans Christian Oersted 1820. godine. Njegovo iskustvo bilo je od velike važnosti za razvoj doktrine elektromagnetskih pojava.

Dakle, možete ispisati sljedeća 3 izlaza:

    Magnetsko polje postoji oko svakog vodiča s električnom strujom, tj. oko pokretnih električnih naboja. Električna struja i magnetsko polje su neraskidivo povezani.
  1. Smjer linija magnetskog polja može se odrediti pomoću magnetske igle. Smjer linija magnetskog polja ovisi o tome u kojem smjeru teče električna struja.
  2. Položaj linija magnetskog polja oko vodiča s strujom ovisi o obliku vodiča.

Dakle, oko stacionarnih električnih naboja postoji samo električno polje, a oko pokretnih naboja, tj. električne struje, postoje i električna i magnetska polja. Magnetsko polje nastaje oko vodiča kada se u njemu pojavi električna struja, pa električnu struju treba smatrati izvorom magnetskog polja. Izraze "magnetsko polje električne struje" ili "magnetsko polje generirano električnom strujom" treba shvatiti u tom smislu.

Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010. [2]

Hoće li promjena oblika vodiča promijeniti oblik magnetskog polja?

Silnice magnetskog polja oko vodiča, upletenog u petlju, zbijene su unutar njega. Ako se žica namota mnogo puta, dobit ćemo zavojnicu, a željezne strugotine će biti smještene na isti način kao oko magneta (vidi sliku 7).

Slika 7. Željezne strugotine reflektiraju silnice magnetskog polja

Elektromagneti i njihove primjene

Postojanje magnetskog polja oko vodiča s električnom strujom naširoko se koristi u tehnici i industriji. Često se koriste uređaji koji se nazivaju elektromagneti. Elektromagnet se sastoji od zavojnice, jezgre i izvora napona (vidi sliku 8).

Riža. 8. Građa elektromagneta

Feromagnetska jezgra elektromagneta igra važnu ulogu. U njemu se stvaraju magnetska polja koja pojačavaju magnetsko polje zavojnice.

Male proizvode od feromagnetskih materijala najjače privlače polovi elektromagneta. Dakle, možemo zaključiti da je magnetsko polje oko elektromagneta slično magnetskom polju šipkastog magneta.

Korištenje elektromagneta.

Riža. 9. Elektromagneti su uređaji od širokog praktičnog značaja. Koriste se doslovno posvuda: od brava na vratima, zvona i zvučnika do industrijske opreme i brzih vlakova, kao i medicinske i istraživačke opreme.

Elektromagneti imaju različite namjene. Na primjer, na odlagalištima za otpad, elektromagnetske dizalice premještaju uništene automobile.

Elektromagneti se također koriste u električnim bravama. Prolaskom električne struje kroz elektromagnet stvara se magnetsko polje koje snažno djeluje na metalni (čelični) dio brave (zasun).To uzrokuje pomicanje prigušnice i otvaranje vrata. Kada su vrata zatvorena, pravilno postavljena opruga pomiče zasun i zaključava bravu. Brava se može otvoriti nakon ponovnog spajanja na napajanje.

Najjači elektromagneti koriste se, između ostalog, u akceleratorima za kontrolu kretanja čestica visoke energije. Sve do nedavno, magnetsko polje koje stvaraju vodiči s strujom kontroliralo je kretanje elektrona u TV kineskopima i računalnim monitorima.

Literatura

    Sivukhin D. V. Opći tečaj fizike. - Ed. 4., stereotipno. - M.: Fizmatlit; Izdavačka kuća MIPT, 2004. - Svezak III. Struja. - 656 str.
  1. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Električar