физика. помогите. что является источником магнитного поля? что такое постоянный магнит?
Источником магнитного поля является движущие заряженные частицы (положительные и отрицательные) , а постоянный магнит — это изделие различной формы из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени.
Xthn_13(666)Искусственный Интеллект (144307) 6 лет назад
ага! дверь — прилагательное, потому как оная к косяку прилагается.
Xthn_13(666)Искусственный Интеллект (144307) 5 лет назад
так и нет тут объяснения вопроса.
на школярском уровне трудно это понять.
ибо в физике (серьезной) есть понятие СПИН (для элементарных частиц, а электрон — одна из них)
по сути — СПИН — это вращение.
вот если много-много электронов будут вращаться в одну сторону, то тело станет обладать магнитным полем. вот это-то и трудно понять школярам. здесь нужны знания ооооооочень серьезной математики
Остальные ответы
Источниками магнитного поля явл: постоянные магниты и проводники с током, намагниченные тела, движущиеся заряженные частицы. В природе магнитных зарядов нет
магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами) и обнаруживается по действию на ток. Линии магнитной индукции замкнуты, это означает что магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет
Тебе на каком уровне надо объяснение?
Вообще-то то, что тело обладает магнитным полем означает, что электроны (усе-усе) вращаются в одну сторону.. .
И чем больше электронов имеет вращение напаравленное в одну сторону (т. е. чем больше величина МАГНИТНОГО МОМЕНТА) , тем сильнее магнитное поле тела.
Магнитное поле электрического тока
Магнитное поле электрического тока — это магнитное поле, возникающее вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Это явление было открыто Ампером в 1820 году и является одним из фундаментальных принципов электромагнетизма.
При прохождении электрического тока через проводник вокруг него создается магнитное поле, которое может быть представлено в виде магнитных линий поля. Направление этих линий зависит от направления тока и может быть определено с помощью правила буравчика (правого винта): если правая рука помещается так, чтобы пальцы указывали в направлении тока, то большой палец будет указывать на направление магнитного поля.
Магнитное поле — это то, что возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов. В космосе магнитное поле представляется как совокупность сил, способных воздействовать на намагниченные тела.
Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, находящихся в движении. Вот почему магнитное и электрическое поля являются интегральными и вместе образуют электромагнитное поле. Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и взаимодействуют, изменяя свои свойства.
Магнитное поле электрического тока обладает несколькими характеристиками:
- Магнитное поле распространяется от проводника в виде замкнутых кривых линий, называемых силовыми линиями. Чем ближе линии друг к другу, тем сильнее магнитное поле.
- Направление силовых линий определяется правилом правого винта. Они образуют замкнутые петли вокруг проводника.
- Интенсивность магнитного поля зависит от величины тока, протекающего через проводник. Чем больше ток, тем сильнее магнитное поле.
Магнитное поле электрического тока имеет широкий спектр применений, включая электромагниты, электрические двигатели, трансформаторы, генераторы и другие устройства, основанные на электромагнитных принципах. Оно также является основой для электромагнитной индукции и электромагнитных волн, что имеет важное значение в области коммуникаций и электромагнитной техники.
Какие физические законы и уравнения описывают магнитное поле электрического тока?
Магнитное поле электрического тока описывается несколькими физическими законами и уравнениями. Вот некоторые из них:
- Закон Био-Савара: Этот закон описывает магнитное поле, создаваемое элементом тока. Он гласит, что магнитное поле пропорционально величине тока, длине элемента тока и синусу угла между элементом тока и точкой, в которой измеряется поле.
- Закон Ампера: Закон Ампера устанавливает, что магнитное поле вокруг проводника с током пропорционально величине тока в проводнике и обратно пропорционально расстоянию до проводника.
- Правило Ленца: Правило Ленца описывает электромагнитную индукцию, которая возникает при изменении магнитного поля. Он гласит, что электромагнитная индукция всегда направлена так, чтобы противодействовать изменению магнитного поля, которое ее вызывает.
- Уравнения Максвелла для магнитного поля: Уравнения Максвелла связывают магнитное поле с электрическим током и электрическим полем. Они утверждают, что изменение магнитного поля во времени создает электрическое поле, а замкнутый электрический ток порождает магнитное поле.
Эти законы и уравнения позволяют описывать и предсказывать поведение магнитного поля электрического тока и его взаимодействие с другими физическими явлениями.
Как величина тока влияет на интенсивность магнитного поля?
Величина тока напрямую влияет на интенсивность магнитного поля, которое создается вокруг проводника, по которому протекает ток. Чем больше ток, тем сильнее будет магнитное поле. Если величина тока увеличивается, то и магнитное поле становится более интенсивным. Аналогично, если ток уменьшается, то и интенсивность магнитного поля будет слабее.
Магнитное поле возникает вокруг проводника в виде концентрических круговых линий, и чем сильнее ток, тем больше будет область, охватываемая этим магнитным полем.
Как изменяется магнитное поле при изменении формы проводника или его ориентации?
Изменение формы проводника или его ориентации может привести к изменению магнитного поля. Когда форма проводника меняется, например, от прямой линии к изгибу или круговой петле, магнитное поле вокруг проводника также изменяется. Изменение формы может привести к изменению направления и распределения магнитных полей вокруг проводника.
Также, изменение ориентации проводника может повлиять на магнитное поле. Если проводник поворачивается или переворачивается, направление магнитного поля, создаваемого током в проводнике, также изменится. Магнитное поле будет перераспределяться в соответствии с новой ориентацией проводника.
В целом, изменение формы проводника или его ориентации приводит к изменению распределения магнитного поля вокруг него, и эти изменения могут быть важными при рассмотрении взаимодействия проводника с другими магнитными или электрическими системами.
Какие материалы могут взаимодействовать с магнитным полем электрического тока?
Магнитное поле электрического тока может взаимодействовать с различными материалами в зависимости от их магнитных свойств. Вот несколько примеров:
- Магнитное поле взаимодействует с магнитными материалами, такими как железо, никель, кобальт и их сплавы. Эти материалы обладают свойством ферромагнетизма, что означает, что они могут притягиваться или отталкиваться магнитным полем и иметь возможность стать намагниченными.
- Некоторые материалы, такие как алюминий, медь и платина, обладают слабым парамагнетизмом. Они немного реагируют на магнитное поле, но их влияние на магнитное поле незначительно.
- Материалы, такие как вода, стекло, дерево и многие органические соединения, обладают свойством диамагнетизма. Они слабо отталкиваются от магнитного поля и не намагничиваются.
- Суперпроводники при определенных условиях могут полностью исключать магнитное поле из своего внутреннего объема. Это явление называется эффектом Мейсснера и проявляется при очень низких температурах.
Все эти материалы реагируют на магнитное поле электрического тока, но характер и сила взаимодействия зависят от их магнитных свойств.
Как магнитное поле электрического тока связано с другими физическими явлениями, такими как электромагнитная индукция и электромагнитные волны?
Магнитное поле электрического тока тесно связано с другими физическими явлениями, такими как электромагнитная индукция и электромагнитные волны.
Изменение магнитного поля в пространстве, вызванное изменением тока в проводнике, порождает электромагнитную индукцию. Это означает, что при изменении тока в проводнике возникает электрическое поле, которое может индуцировать электрический ток в соседних проводниках или вызывать электрические эффекты в окружающей среде. Примером электромагнитной индукции является принцип работы электромагнитных генераторов и трансформаторов.
Переменное магнитное поле, создаваемое переменным током, взаимодействует с переменным электрическим полем, образуя электромагнитные волны. Эти волны являются основой электромагнитного излучения и распространяются в пространстве в виде электрического и магнитного поля, перпендикулярных друг другу и перпендикулярных направлению распространения волны.
Примером электромагнитных волн являются радиоволны, световые волны и рентгеновские лучи.
Электромагнитная индукция и электромагнитное поле
Как магнитное поле электрического тока влияет на окружающую среду?
Магнитное поле электрического тока может оказывать влияние на окружающую среду в различных аспектах.
Высокие уровни магнитного поля могут влиять на здоровье человека. Длительное воздействие сильных магнитных полей может вызывать различные физиологические изменения, такие как повышенное возбуждение нервной системы, изменения сердечного ритма и другие неблагоприятные эффекты. Важно контролировать уровни магнитных полей, особенно вблизи силовых линий или при работе с мощными электротехническими устройствами.
Сильные магнитные поля могут влиять на работу электронных устройств и оборудования. Они могут создавать электромагнитные помехи, приводить к искажениям сигналов и повреждать чувствительные компоненты. Поэтому в некоторых случаях требуется защита от внешних магнитных полей, особенно при работе с чувствительной электроникой или научными приборами.
Магнитное поле электрического тока также может влиять на живые организмы и окружающую среду. Например, сильные магнитные поля могут воздействовать на ориентацию и миграцию некоторых животных и птиц, использующих магнитные поля Земли для навигации. Исследования также показывают, что некоторые растения могут реагировать на магнитные поля и изменять свой рост и развитие.
В некоторых промышленных процессах магнитное поле электрического тока может использоваться для манипулирования материалами или проводить различные процессы, такие как электроосаждение покрытий или электромагнитная сепарация. В таких случаях магнитное поле может быть целенаправленно применено для получения определенных результатов в производственных целях.
Как можно измерить магнитное поле электрического тока и какие приборы используются для этой цели?
Для измерения магнитного поля электрического тока существует несколько методов и различные приборы. Вот некоторые из них:
- Гальванометр — это прибор, основанный на электромагнитном взаимодействии, который может измерять силу тока посредством отклонения иглы или зеркальца. Гальванометры часто используются для измерения слабых магнитных полей, таких как магнитные поля в проводниках или электромагнитных устройствах.
- Тесламетр — это прибор, который используется для прямого измерения магнитной индукции или магнитной плотности магнитного поля. Он может быть основан на различных принципах, таких как Холловский эффект, эффект Лоренца и другие. Тесламетры широко применяются в научных и инженерных исследованиях, а также в промышленных приложениях.
- Феррозонд — это прибор, использующийся для измерения магнитной индукции или магнитной плотности. Он состоит из магнитночувствительной среды (например, феррита) и обмотки, которая создает магнитное поле. Изменение магнитной индукции в окружающей среде приводит к изменению характеристик феррозонда, которые можно измерить и использовать для определения магнитного поля.
- Датчики Холла основаны на эффекте Холла — явлении, при котором электрическое напряжение возникает в поперечном направлении к току и магнитному полю в проводнике. Датчики Холла могут измерять магнитное поле и позволяют получать цифровые данные о его величине и направлении.
- Магнитометры — это устройства, предназначенные для измерения магнитной индукции или магнитного поля. Они могут быть основаны на различных принципах, таких как суперпроводящие квантовые интерферометры, намагниченные иглы, магнитные датчики и другие.
Измерение магнитного поля:
Таким образом, магнитное поле электрического тока является фундаментальным элементом в формировании электромагнитных явлений и взаимодействия с окружающей средой. Это позволяет использовать электромагнитные принципы в различных технологиях, включая электрическую энергетику, связь, радио, оптику, медицину и многие другие области.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Представление о магнитном поле
Мы все знаем, что такое постоянные магниты. Магниты – это металлические тела, притягивающиеся к другим магнитам и к некоторым металлам. То, что располагается вокруг магнита и взаимодействует с окружающими предметами (притягивает или отталкивает некоторые из них), называется магнитным полем.
Источником любого магнитного поля являются движущиеся заряженные частицы. А направленное движение заряженных частиц называется электрическим током. То есть, любое магнитное поле вызывается исключительно электрическим током.
За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если же движутся отрицательные заряды, то направление тока считается обратным движению таких зарядов. Представьте себе, что по кольцевой трубе течет вода. Но мы будем считать, что некий «ток» при этом движется в противоположном направлении. Электрический ток обозначается буквой I.
В металлах ток образуется движением электронов – отрицательно заряженных частиц. На рисунке ниже, электроны движутся по проводнику справа налево. Но считается, что электрический ток направлен слева направо.
Это произошло потому, что когда начали изучение электрические явления, не было известно, какими именно носителями чаще всего переносится ток.
Если мы посмотрим на этот проводник с левой стороны, так, чтобы ток шел «от нас», то магнитное поле этого тока будет направлено вокруг него по часовой стрелке.
Если рядом с этим проводником расположить компас, то его стрелка развернется перпендикулярно проводнику, параллельно «силовым линиям магнитного поля» — параллельно черной кольцевой стрелке на рисунке.
Если мы возьмем шарик, имеющий положительный заряд (имеющий дефицит электронов) и бросим его вперед, то вокруг этого шарика появится точно такое же кольцевое магнитное поле, закручивающееся вокруг него по часовой стрелке.
Ведь здесь тоже имеет место направленное движение заряда. А направленное движение зарядов есть электрический ток. Если есть ток, вокруг него должно быть магнитное поле.
Движущийся заряд (или множество зарядов – в случае электрического тока в проводнике) создает вокруг себя «тоннель» из магнитного поля. Стенки этого «тоннеля» «плотнее» вблизи движущего заряда. Чем дальше от движущегося заряда, тем слабее напряженность («сила») создаваемого им магнитного поля. Тем слабее реагирует на это поле стрелка компаса.
Закономерность распределение напряженности магнитного поля вокруг его источника такая же, как закономерность распределения электрического поля вокруг заряженного тела – она обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника поля.
Если положительно заряженный шарик перемещается по кругу, то кольца магнитных полей, образующихся вокруг него по мере его движения, суммируются, и мы получим магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, в которой перемещается заряд:
Магнитный «тоннель» вокруг заряда оказывается свернутым в кольцо и напоминает по форме тор (бублик).
Такой же эффект получается, если свернуть в кольцо проводник с током. Проводник с током, свернутый в многовитковую катушку называется электромагнитом. Вокруг катушки складываются магнитные поля движущихся в ней заряженных частиц — электронов.
А если заряженный шарик вращать вокруг его оси, то у него появится магнитное поле, как у Земли, направленное вдоль оси вращения. В данном случае током, вызывающим появление магнитного поля, является круговое движение заряда вокруг оси шарика – круговой электрический ток.
Здесь, по сути, происходит то же самое, что и при движении шарика по кольцевой орбите. Только радиус этой орбиты уменьшен до радиуса самого шарика.
Все сказанное выше справедливо и для шарика заряженного отрицательно, но его магнитное поле будет направлено в противоположную сторону.
Данный эффект был обнаружен в опытах Роуланда и Эйхенвальда. Эти господа регистрировали магнитные поля вблизи вращающихся заряженных дисков: рядом с этими дисками начинала отклоняться стрелка компаса. Направления магнитных полей в зависимости от знака заряда дисков и направления их вращения, показаны на рисунке:
При вращении незаряженного диска, магнитные поля не обнаруживались. Не было магнитных полей и вблизи неподвижных заряженных дисков.
Модель магнитного поля движущегося заряда
Чтобы запомнить направление магнитного поля движущегося положительного заряда, мы представим себя на его месте. Поднимем правую руку вверх, затем укажем ею направо, затем опустим ее вниз, затем укажем влево и вернем руку в исходное положение – вверх. Затем повторим это движение. Наша рука описывает круги по часовой стрелке. Теперь начнем движение вперед, продолжая вращать рукой. Движение нашего тела – аналог движения положительного заряда, а вращение руки по часовой стрелке – аналог магнитного поля заряда.
Теперь представьте себе, что вокруг нас находится тонкая и прочная эластичная паутина, похожая на струны пространства, которые мы рисовали, создавая модель электрического поля.
Когда мы движемся сквозь эту трехмерную «паутину», из-за вращения руки, она, деформируясь, смещается по часовой стрелке, образуя подобие спирали, словно бы наматываясь в катушку вокруг заряда.
Сзади, за нами, «паутина» восстанавливает свою правильную структуру. Примерно так можно представлять себе магнитное поле положительного заряда, движущегося прямо.
А теперь попробуйте двигаться не прямо вперед, а по кругу, например, поворачивая при ходьбе налево, при этом вращая рукой по часовой стрелке. Представьте себе, что вы движетесь через нечто, напоминающее желе. Из-за вращения вашей руки, внутри круга, по которому вы движетесь, «желе» будет смещаться вверх, образуя горб над центром круга. А под центром круга, образуется впадина из-за того, что часть желе сместилось вверх. Так можно представлять себе формирование северного (горб сверху) и южного (впадина снизу) полюсов при движении заряда по кольцу или его вращения.
Если при ходьбе вы будете поворачивать направо, то «горб» (северный полюс) сформируется снизу.
Аналогично можно сформировать представление о магнитном поле движущегося отрицательного заряда. Только вращать рукой нужно в противоположную сторону – против часовой стрелки. Соответственно, магнитное поле будет направлено в противоположную сторону. Просто каждый раз следите за тем, в какой сторону ваша рука выталкивает «желе».
Такая модель наглядно демонстрирует то, почему северный полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита: «горб» одного из магнитов втягивается во «впадину» второго магнита.
И еще эта модель показывает, почему не существуют отдельных северных и южных полюсов магнитов, как бы мы их не разрезали – магнитное поле представляет собой вихревую (замкнутую) «деформацию пространства» вокруг траектории движущегося заряда.
Спин
У электрона было обнаружено магнитное поле, такое, какое у него должно быть в том случае, если бы он был шариком, вращающимся вокруг своей оси. Это магнитное поле назвали спином (от английского to spin — вращаться).
Кроме того, у электрона существует еще и орбитальный магнитный момент. Ведь электрон не только «вращается», но движется по орбите вокруг ядра атома. А движение заряженного тела порождает магнитное поле. Так как электрон заряжен отрицательно, магнитное поле, вызванное его движением по орбите, будет выглядеть так:
Если направление магнитного поля, вызванного движением электрона по орбите, совпадает с направлением магнитного поля самого электрона (его спином), эти поля складываются и усиливаются. Если же эти магнитные поля направлены в разные стороны, они вычитаются и ослабляют друг друга.
Кроме того, могут суммироваться или вычитаться друг из друга магнитные поля других электронов атома. Этим объясняется наличие или отсутствие магнетизма (реакции на внешнее магнитное поле или наличие собственного магнитного поля) некоторых веществ.
Эта статья — отрывок из книги об азах химии. Сама книга здесь:
sites.google.com/site/kontrudar13/himia
UPD: Материал предназначен, в первую очередь, для школьников средних классов. Возможно, Хабр не место для подобных вещей, Но где место? Нет его.
- Научно-популярное
- Физика
Электрическое и магнитное поле: в чем различия
Термином «поле» в русском языке обозначают очень большое пространство однородного состава, например, пшеничное или картофельное.
В физике и электротехнике его используют для описания различных видов материи, например, электромагнитной, состоящей из электрической и магнитной составляющих.
Электрический заряд связан с этими формами материи. Когда он неподвижен, то вокруг него всегда есть электрическое поле, а при движении образуется еще и магнитное.
Представление человека о природе электрического (более точное определение — электростатического) поля сложилось на основе исследований опытным путем его свойств, ибо другого метода изучения пока не существует. При этом способе выявлено, что оно воздействует на движущиеся и/или неподвижные электрические заряды с определенной силой. По измерениям ее величины оценивают основные эксплуатационные характеристики.
- вокруг электрических зарядов (тел или частиц);
- при изменениях магнитного поля, как, например, происходит во время перемещения электромагнитных волн.
Изображают его силовыми линиями, которые принято показывать исходящими из положительных зарядов и оканчивающимися на отрицательных. Таким образом, заряды являются источниками электрического поля. По действию на них можно:
- выявить наличие поля;
- ввести калиброванную величину для измерения его значения.
Для практического использования выбрана силовая характеристика, называемая напряженностью , которая оценивается по действию на единичный заряд положительного знака.
Оно действует на:
- электрические тела и заряды, находящиеся в движении с определённым усилием;
- магнитные моменты без учета состояний их движения.
Магнитное поле создается:
- прохождением тока заряженных частиц;
- суммированием магнитных моментов электронов внутри атомов или других частиц;
- при временном изменении электрического поля.
Его тоже изображают силовыми линиями, но они замкнуты по контуру, не имеют начала и конца в противоположность электрическим.
Взаимодействие электрического и магнитного полей
Первое теоретическое и математическое обоснование процессов, происходящих внутри электромагнитного поля, выполнил Джеймс Клерк Максвелл. Он представил систему уравнений дифференциальной и интегральной форм, в которых показал связи электромагнитного поля с электрическими зарядами и протекающими токами внутри сплошных сред либо вакуума.
В своем труде он использовал законы:
- Ампера, описывающие протекание тока по проводнику и создание вокруг него магнитной индукции;
- Фарадея, объясняющего возникновение электрического тока от воздействия переменного магнитного поля на замкнутый проводник.
Труды Максвелла определили точные соотношения между проявлениями электрических и магнитных полей, зависящих от распределенных в пространстве зарядов.
После публикации работ Максвелла прошло уже много времени. Ученые постоянно изучают проявления опытных фактов между электрическими и магнитными полями, но даже сейчас не особо получается выяснить их природу. Результаты ограничиваются чисто практическим применением рассматриваемых явлений.
Объясняется это тем, что с нашим уровнем знаний можно только строить гипотезы, ибо пока мы способны лишь предполагать что-то. Ведь природа обладает неисчерпаемыми свойствами, которые еще предстоит много и длительно изучать.
Сравнительная характеристика электрического и магнитного полей
Взаимную связь между полями электричества и магнетизма помогает понять очевидный факт: они не обособленны, а связаны, но могут проявляться по-разному, являясь единым целым — электромагнитным полем.
Если представить, что в какой-то точке пространства создано неоднородное поле электрического заряда, неподвижное относительно поверхности Земли, то определить вокруг него магнитное поле в состоянии покоя не получится.
Если же наблюдатель начнет перемещаться относительно этого заряда, то поле станет меняться по времени и электрическая составляющая образует уже магнитную, которую сможет увидеть своими измерительными приборами настойчивый исследователь.
Аналогичным образом эти явления проявятся тогда, когда на какой-то поверхности расположен неподвижный магнит, создающий магнитное поле. Когда наблюдатель станет перемещаться относительно него, то он обнаружит появление электрического тока. Этот процесс описывает явление электромагнитной индукции.
Поэтому говорить о том, что в рассматриваемой точке пространства имеется только одно из двух полей: электрическое или магнитное, не имеет особого смысла. Этот вопрос надо ставить применительно к системе отсчета:
- стационарной;
- подвижной.
Другими словами, система отсчета влияет на проявление электрического и магнитного поля таким же образом, как рассматривание пейзажей сквозь светофильтры различных оттенков. Изменение цвета стекол влияет на наше восприятие общей картинки, но, оно, даже если принять за основу естественный свет, создаваемый проходом солнечных лучей через воздушную атмосферу, не даст истинной картины в целом, исказит ее.
Значит, система отсчета является одним из способов изучения электромагнитного поля, позволяет судить о его свойствах, конфигурации. Но, она не обладает абсолютной значимостью.
Индикаторы электромагнитных полей
Электрически заряженные тела используют в качестве индикаторов, указывающих на наличие поля в определенном месте пространства. Ими, для наблюдения электрической составляющей, могут использоваться наэлектризованные мелкие кусочки бумаги, шарики, гильзы, «султаны».
Рассмотрим пример, когда по обе стороны плоского наэлектризованного диэлектрика расположены на свободном подвесе два индикаторных шарика. Они будут одинаково притягиваться к его поверхности и вытянутся в единую линию.
На втором этапе между одним из шариков и наэлектризованным диэлектриком поместим плоскую металлическую пластину. Она не изменит действующие на индикаторы силы. Шарики не поменяют свое положение.
Третий этап эксперимента связан с заземлением металлического листа. Сразу только как это произойдет, индикаторный шарик, расположенный между наэлектризованным диэлектриком и заземленным металлом, изменит свое положение, сменив направление на вертикальное. Он перестанет притягиваться к пластине и будет подвержен только гравитационным силам тяжести.
Этот опыт показывает, что заземленные металлические экраны блокируют распространение силовых линий электрического поля.
В этом случае индикаторами могут выступать:
- стальные опилки;
- замкнутый контур с протекающим по нему электрическим током;
- магнитная стрелка (пример с компасом).
Принцип распределения опилок из стали вдоль магнитных силовых линий является наиболее распространенным. Он же заложен в работу магнитной стрелки, которая, для уменьшения противодействия сил трения, закрепляется на остром наконечнике и этим получает дополнительную свободу для вращения.
Законы, описывающие взаимодействия полей с заряженными телами
Прояснению картины процессов, происходящих внутри электрических полей, послужили опытные работы Кулона, осуществляемые с точечными зарядами, подвешенными на тонкой и длинной нити из кварца.
Когда к ним приближали заряженный шарик, то последний влиял на их положение, заставляя отклоняться на определенную величину. Это значение фиксировалось на лимбе шкалы специально сконструированного прибора.
Таким способом были выявлены силы взаимного действия между электрическими зарядами, называемые электрическим, Кулоновским взаимодействием. Они описаны математическими формулами, позволяющими проводить предварительные расчеты проектируемых устройств.
Здесь хорошо работает закон, описанный Ампером на основе взаимодействия проводника с током, размещенного внутри магнитных силовых линий.
Для направления действия силы, осуществляющей воздействие на проводник с протекающим по нему током, применяют правило, использующее расположение пальцев на левой руке. Четыре соединенных вместе пальца необходимо расположить по направлению тока, а силовые линии магнитного поля должны входить в ладонь. Тогда оттопыренный большой палец укажет направление действия искомой силы.
Графические изображения полей
Для их обозначения на плоскости чертежа используются силовые линии.
Для обозначения линий напряженности в этой ситуации используют потенциальное поле, когда имеются неподвижные заряды. Силовая линия выходит из положительного заряда и направляется в отрицательный.
Примером моделирования электрического поля может служить вариант размещения кристаллов хинина в масле. Более современным способом считается использование компьютерных программ графических проектировщиков.
Они позволяют создавать изображения эквипотенциальных поверхностей, судить о численном значении электрического поля, анализировать различные ситуации.
У них для наглядности отображения применяются линии, характерные для вихревого поля, когда они замкнуты единым контуром. Приведенный ранее пример со стальными опилками наглядно отображает это явление.
Их принято выражать векторными величинами, имеющими:
- определённое направление действия;
- значение силы, рассчитываемое по соответствующей формуле.
Вектор напряженности электрического поля у единичного заряда можно представить в форме трехмерного изображения.
- направлена от центра заряда;
- имеет размерность, зависящую от способа вычисления;
- определяется бесконтактным действием, то есть на расстоянии, как отношение действующей силы к заряду.
Напряженность, возникающую в катушке, можно рассмотреть на примере следующей картинки.
Силовые магнитные линии в ней от каждого витка с внешней стороны имеют одинаковое направление и складываются. Внутри межвиткового пространства они направлены встречно. За счет этого внутреннее поле ослаблено.
На величину напряженности влияют:
- сила проходящего по обмотке тока;
- количество и плотность намотки витков, определяющих осевую длину катушки.
Повышенные токи увеличивают магнитодвижущую силу. Кроме того, в двух катушках с равным числом витков, но разной плотностью их намотки, при прохождении одного и того же тока эта сила будет выше там, где витки расположены ближе.
Таким образом, электрическое и магнитное поля имеют совершенно определенные отличия, но являются взаимосвязанными составляющими единого общего — электромагнитного.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: