Fushat magnetike ndodhin në natyrë dhe mund të krijohen artificialisht. Personi vuri re karakteristikat e tyre të dobishme, të cilat mësoi t'i zbatonte në jetën e përditshme. Cili është burimi i fushës magnetike?
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Fusha magnetike e Tokës
Vetitë magnetike të disa substancave u vunë re në kohët e lashta, por studimi i tyre filloi vërtet në Evropën mesjetare. Duke përdorur gjilpëra të vogla çeliku, një shkencëtar nga Franca, Peregrine, zbuloi kryqëzimin e linjave të forcës magnetike në pika të caktuara - polet. Vetëm tre shekuj më vonë, i udhëhequr nga ky zbulim, Gilbert vazhdoi ta studionte atë dhe më pas mbrojti hipotezën e tij se Toka ka fushën e saj magnetike.
Zhvillimi i shpejtë i teorisë së magnetizmit filloi në fillim të shekullit të 19-të, kur Ampere zbuloi dhe përshkroi ndikimin e fushës elektrike në shfaqjen e një fushe magnetike, dhe zbulimi i induksionit elektromagnetik nga Faraday krijoi një marrëdhënie të kundërt.
Fusha magnetike manifestohet në efektin e forcës mbi ngarkesat elektrike që janë në lëvizje, ose mbi trupat që kanë një moment magnetik.
Burimet e fushës magnetike:
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Burimet e fushës magnetike
Shkaku kryesor i shfaqjes së një fushe magnetike është identik për të gjitha burimet: mikrongarkesat elektrike - elektronet, jonet ose protonet - kanë momentin e tyre magnetik ose janë në lëvizje drejtimi.
E rëndësishme! Fushat elektrike dhe magnetike gjenerojnë njëra-tjetrën, duke ndryshuar me kalimin e kohës. Kjo marrëdhënie përcaktohet nga ekuacionet e Maksuellit.
Karakteristikat e fushës magnetike janë:
F = B x S x cos α,
ku B është vektori i induksionit magnetik, S është seksioni, α është këndi i prirjes së vektorit ndaj pingulës së tërhequr në rrafshin e seksionit. Njësia e matjes – Weber (Wb);
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Fluksi magnetik
Është e lehtë për të parë manifestimet e një fushe magnetike duke përdorur shembullin e një magneti të përhershëm. Ka dy pole dhe në varësi të orientimit të dy magnetët tërheqin ose zmbrapsin. Fusha magnetike karakterizon proceset që ndodhin gjatë kësaj:
E rëndësishme! Dendësia e vijave të fushës tregon fuqinë e fushës magnetike.
Megjithëse MP nuk mund të shihet në realitet, linjat e fushës mund të vizualizohen lehtësisht në botën reale duke vendosur tallash hekuri në MP. Çdo grimcë sillet si një magnet i vogël me një pol verior dhe jugor. Rezultati është një model i ngjashëm me linjat e forcës. Një person nuk është në gjendje të ndiejë ndikimin e deputetit.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Linjat e fushës magnetike
Meqenëse kjo është një sasi vektoriale, ekzistojnë dy parametra për matjen e MF: forca dhe drejtimi. Drejtimi mund të matet lehtësisht duke përdorur një busull të lidhur me fushën. Një shembull është një busull i vendosur në fushën magnetike të Tokës.
Matja e karakteristikave të tjera është shumë më e vështirë. Magnetometrit praktik nuk u shfaqën deri në shekullin e 19-të. Shumica e tyre punojnë duke përdorur forcën që elektroni ndjen ndërsa lëviz përgjatë MP.
Jpg?x15027" alt="Magnetometër" width="414" height="600">!}
Magnetometër
Matja shumë e saktë e fushave të vogla magnetike është bërë praktikisht e realizueshme që nga zbulimi i magnetorezistencës gjigante në materialet me shtresa në 1988. Ky zbulim në fizikën themelore u aplikua shpejt në teknologjinë magnetike të hard drive-it për ruajtjen e të dhënave në kompjuterë, duke çuar në një rritje mijërafish të kapacitetit të ruajtjes në vetëm disa vjet.
Në sistemet e matjes të pranuara përgjithësisht, MP matet në teste (T) ose gauss (G). 1 T = 10000 Gs. Gausi përdoret shpesh sepse Tesla është një fushë shumë e madhe.
Interesante. Një magnet i vogël në një frigorifer krijon një fushë magnetike të barabartë me 0.001 Tesla, dhe fusha magnetike e Tokës mesatarisht është 0.00005 Tesla.
Magnetizmi dhe fushat magnetike janë manifestime të forcës elektromagnetike. Ka dy mënyra të mundshme për të organizuar një ngarkesë energjie në lëvizje dhe, për rrjedhojë, një fushë magnetike.
E para është lidhja e telit me një burim aktual, rreth tij formohet një MF.
E rëndësishme! Ndërsa rryma (numri i ngarkesave në lëvizje) rritet, MP rritet proporcionalisht. Ndërsa largoheni nga teli, fusha zvogëlohet në varësi të distancës. Kjo përshkruhet nga ligji i Amperit.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Ligji i Amperit
Disa materiale që kanë përshkueshmëri më të lartë magnetike janë të afta të përqendrojnë fusha magnetike.
Meqenëse fusha magnetike është një vektor, është e nevojshme të përcaktohet drejtimi i saj. Për rrymën e zakonshme që rrjedh nëpër një tel të drejtë, drejtimi mund të gjendet duke përdorur rregullin e dorës së djathtë.
Për të përdorur rregullin, duhet të imagjinoni që tela kapet me dorën tuaj të djathtë dhe gishti i madh tregon drejtimin e rrymës. Pastaj katër gishtat e mbetur do të tregojnë drejtimin e vektorit të induksionit magnetik rreth përcjellësit.
Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Rregulli i dorës së djathtë
Mënyra e dytë për të krijuar një fushë magnetike është përdorimi i faktit që në disa substanca shfaqen elektrone që kanë momentin e tyre magnetik. Kështu funksionojnë magnetët e përhershëm:
Toka mund të përfaqësohet në formën e pllakave kondensator, ngarkesa e të cilave ka shenjën e kundërt: "minus" në sipërfaqen e tokës dhe "plus" në jonosferë. Midis tyre ekziston ajri atmosferik si ndarës izolues. Kondensatori gjigant mban një ngarkesë konstante për shkak të ndikimit të MF të tokës. Duke përdorur këtë njohuri, ju mund të krijoni një skemë për marrjen e energjisë elektrike nga fusha magnetike e Tokës. Vërtetë, rezultati do të jetë vlera e tensionit të ulët.
Ju duhet të merrni:
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">
Spirale Tesla
Bobina e Teslës do të veprojë si një emetues elektronesh. E gjithë struktura është e lidhur së bashku dhe për të siguruar një ndryshim të mjaftueshëm potencial, transformatori duhet të ngrihet në një lartësi të konsiderueshme. Kështu, do të krijohet një qark elektrik përmes të cilit do të rrjedhë një rrymë e vogël. Është e pamundur për të marrë një sasi të madhe të energjisë elektrike duke përdorur këtë pajisje.
Energjia elektrike dhe magnetizmi dominojnë shumë nga botët rreth nesh, nga proceset më themelore në natyrë deri te pajisjet elektronike moderne.
Përdorimi i gjerë i fushave magnetike në jetën e përditshme, në prodhim dhe në kërkimin shkencor është i njohur. Mjafton të emërtoni pajisje të tilla si gjeneratorët e rrymës alternative, motorët elektrikë, reletë, përshpejtuesit e grimcave dhe sensorë të ndryshëm. Le të hedhim një vështrim më të afërt se çfarë është një fushë magnetike dhe si formohet ajo.
Një fushë magnetike është një fushë force që vepron në lëvizjen e grimcave të ngarkuara. Madhësia e fushës magnetike varet nga shpejtësia e ndryshimit të saj. Sipas kësaj veçorie, dallohen dy lloje të fushave magnetike: dinamike dhe gravitacionale.
Fusha magnetike gravitacionale lind vetëm pranë grimcave elementare dhe formohet në varësi të veçorive të strukturës së tyre. Burimet e një fushe magnetike dinamike janë ngarkesat elektrike lëvizëse ose trupat e ngarkuar, përcjellësit me rrymë dhe substancat e magnetizuara.
Shkencëtari i madh francez Andre Ampère arriti të zbulojë dy veti themelore të fushës magnetike:
Përveç kësaj, vetitë e fushës magnetike përfshijnë karakteristikat e mëposhtme:
Ne ende e mbajmë mend fushën magnetike nga shkolla, por ajo që përfaqëson nuk është diçka që "shfaqet" në kujtimet e të gjithëve. Le të rifreskojmë atë që kemi mbuluar dhe ndoshta t'ju tregojmë diçka të re, të dobishme dhe interesante.
Një fushë magnetike është një fushë force që ndikon në ngarkesat elektrike lëvizëse (grimcat). Falë kësaj fushe force, objektet tërhiqen nga njëri-tjetri. Ekzistojnë dy lloje të fushave magnetike:
Emërtimi për fushën magnetike u prezantua për herë të parë nga M. Faraday në 1845, megjithëse kuptimi i tij ishte pak i gabuar, pasi besohej se ndikimi dhe ndërveprimi elektrik dhe magnetik kryhen në bazë të së njëjtës fushë materiale. Më vonë në 1873, D. Maxwell "paraqiti" teorinë kuantike, në të cilën këto koncepte filluan të ndahen, dhe fusha e forcës e derivuar më parë u quajt fusha elektromagnetike.
Fushat magnetike të objekteve të ndryshme nuk perceptohen nga syri i njeriut dhe vetëm sensorë të veçantë mund ta zbulojnë atë. Burimi i shfaqjes së një fushe të forcës magnetike në një shkallë mikroskopike është lëvizja e mikrogrimcave të magnetizuara (të ngarkuara), të cilat janë:
Lëvizja e tyre ndodh për shkak të momentit magnetik të rrotullimit që është i pranishëm në secilën mikrogrimcë.
Pavarësisht se sa e çuditshme mund të tingëllojë, pothuajse të gjitha objektet rreth nesh kanë fushën e tyre magnetike. Edhe pse në konceptin e shumë, vetëm një guralec i quajtur magnet ka një fushë magnetike, e cila tërheq objekte hekuri në vetvete. Në fakt, forca e tërheqjes ekziston në të gjitha objektet, vetëm ajo manifestohet në më pak valencë.
Duhet gjithashtu të sqarohet se fusha e forcës, e quajtur magnetike, shfaqet vetëm kur ngarkesat elektrike ose trupat janë në lëvizje.
Ngarkesat stacionare kanë një fushë force elektrike (mund të jetë e pranishme edhe në ngarkesat lëvizëse). Rezulton se burimet e fushës magnetike janë:
Ndoshta nuk ka asnjë person që nuk ka menduar të paktën një herë se çfarë është një fushë magnetike. Gjatë gjithë historisë, ata janë përpjekur ta shpjegojnë atë me vorbulla eterike, çuditshmëri, monopole magnetike dhe shumë më tepër.
Ne të gjithë e dimë se magnetët përballë njëri-tjetrit me pole të ngjashme sprapsin, dhe ata me pole të kundërt tërhiqen. Kjo fuqi do
Ndryshojnë varësisht se sa larg janë dy pjesët nga njëra-tjetra. Rezulton se objekti i përshkruar krijon një halo magnetike rreth vetes. Në të njëjtën kohë, kur dy fusha alternative të së njëjtës frekuencë mbivendosen, kur njëra zhvendoset në hapësirë në raport me tjetrën, arrihet një efekt që zakonisht quhet "fushë magnetike rrotulluese".
Madhësia e objektit që studiohet përcaktohet nga forca me të cilën një magnet tërhiqet nga një tjetër ose nga hekuri. Prandaj, sa më i madh të jetë tërheqja, aq më e madhe është fusha. Forca mund të matet duke përdorur mjetet e zakonshme të vendosjes së një pjese të vogël hekuri në njërën anë dhe peshave nga ana tjetër, të projektuara për të balancuar metalin kundër magnetit.
Për një kuptim më të saktë të lëndës, duhet të studioni fushat:
Duke iu përgjigjur pyetjes se çfarë është një fushë magnetike, vlen të thuhet se edhe njerëzit e kanë atë. Në fund të vitit 1960, falë zhvillimit intensiv të fizikës, u krijua pajisja matëse SQUID. Veprimi i tij shpjegohet me ligjet e fenomeneve kuantike. Është një element i ndjeshëm i magnetometrave që përdoret për të studiuar fushën magnetike dhe të tilla
sasi, për shembull, si
"SQUID" filloi të përdoret shpejt për të matur fushat e krijuara nga organizmat e gjallë dhe, natyrisht, njerëzit. Kjo i dha shtysë zhvillimit të fushave të reja të kërkimit bazuar në interpretimin e informacionit të dhënë nga një pajisje e tillë. Ky drejtim quhet "biomagnetizëm".
Pse, kur përcaktohej se çfarë është një fushë magnetike, nuk u kryen më parë studime në këtë fushë? Doli se është shumë i dobët në organizma dhe matja e tij është një detyrë e vështirë fizike. Kjo është për shkak të pranisë së një sasie të madhe të zhurmës magnetike në hapësirën përreth. Prandaj, thjesht nuk është e mundur t'i përgjigjemi pyetjes se çfarë është fusha magnetike e njeriut dhe ta studiojmë atë pa përdorimin e masave të specializuara mbrojtëse.
Një "aureolë" e tillë shfaqet rreth një organizmi të gjallë për tre arsye kryesore. Së pari, falë pikave jonike që shfaqen si rezultat i aktivitetit elektrik të membranave qelizore. Së dyti, për shkak të pranisë së grimcave të vogla ferrimagnetike që aksidentalisht hyjnë ose hyjnë në trup. Së treti, kur fushat magnetike të jashtme mbivendosen, rezultati është ndjeshmëria heterogjene e organeve të ndryshme, gjë që shtrembëron sferat e mbivendosura.
Një fushë magnetike është një rajon i hapësirës në të cilin konfigurimi i bioneve, transmetuesve të të gjitha ndërveprimeve, përfaqëson një rrotullim dinamik dhe të qëndrueshëm reciprok.
Drejtimi i veprimit të forcave magnetike përkon me boshtin e rrotullimit të bioneve duke përdorur rregullin e duhur të vidës. Karakteristika e forcës së fushës magnetike përcaktohet nga frekuenca e rrotullimit të bioneve. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e rrotullimit, aq më e fortë është fusha. Do të ishte më e saktë të quhej elektrodinamike e fushës magnetike, pasi ajo lind vetëm kur grimcat e ngarkuara lëvizin dhe vepron vetëm në ngarkesat lëvizëse.
Le të shpjegojmë pse fusha magnetike është dinamike. Që të lindë një fushë magnetike, është e nevojshme që bionët të fillojnë të rrotullohen dhe vetëm një ngarkesë lëvizëse që do të tërheqë një nga polet e bionit mund t'i bëjë ata të rrotullohen. Nëse ngarkesa nuk lëviz, atëherë bioni nuk do të rrotullohet.
Një fushë magnetike formohet vetëm rreth ngarkesave elektrike që janë në lëvizje. Kjo është arsyeja pse fushat magnetike dhe elektrike janë integrale dhe së bashku formojnë fushën elektromagnetike.
Komponentët e fushës magnetike janë të ndërlidhura dhe ndikojnë njëri-tjetrin, duke ndryshuar vetitë e tyre.
Madhësia e fushës magnetike varet nga shpejtësia e ndryshimit të fushës magnetike. Sipas kësaj veçorie, ekzistojnë dy lloje të fushës magnetike: fusha magnetike dinamike dhe fusha magnetike gravitacionale. Fusha magnetike gravitacionale lind vetëm pranë grimcave elementare dhe formohet në varësi të veçorive strukturore të këtyre grimcave.
Një moment magnetik ndodh kur një fushë magnetike vepron në një kornizë përçuese. Me fjalë të tjera, momenti magnetik është një vektor që ndodhet në vijën që shkon pingul me kornizën.
Fusha magnetike mund të paraqitet grafikisht duke përdorur linjat e fushës magnetike. Këto vija janë tërhequr në një drejtim të tillë që drejtimi i forcave të fushës të përputhet me drejtimin e vetë vijës së fushës.