Магнитное поле создает электрическое поле

Электромагнитное поле

Электромагнитные поля характеризуются следующими свойствами:

они невидимы;
человек их не воспринимает;
возникают там, где есть электричество;
распространяются со скоростью света;
являются как электрическими, так и магнитными.

Электрическое и магнитное поля взаимосвязаны, будучи двумя сторонами одного и того же явления. Где есть электричество, там возникают как электрическое поле, так и магнитное поле. Их необходимо различать в рабочей среде, потому что их механизм действия отличается и установленные для них предельные нормы разные.

Чертеж. Электрические и магнитные поля перпендикулярны друг другу в электромагнитном поле (кликните по изображению, чтобы увеличить его)

Таблица. Различия и сходства между электрическим и магнитным полями

Электрическое поле

Магнитное поле

единица измерения вольт на метр (В/м)

единица измерения Tesla (T)

относительно легко экранировать

проникает почти через все, трудно экранировать

распространяется в помещении через магнитное поле

распространяется в помещении при помощи электрического поля

напряженность поля уменьшается по мере удаления от источника

возникает, когда оборудование находится под напряжением (оборудование не обязательно должно находиться в рабочем режиме)

возникает при энергопотреблении (если оборудование включено)

В отличие от статического электрического или магнитного поля большинство электромагнитных полей, возникающих в рабочей среде, изменяются во времени (совершают несколько колебаний в секунду).

Электромагнитные поля, изменяющиеся во времени, обычно делятся на три зоны:

низкочастотные;
среднечастотные и
высокочастотные.

Единицей изменения во времени, т. е. частоты, является герц (Гц), 1 Гц = 1 колебание в секунду. В оборудовании, излучающем электромагнитное поле, важно знать частоту создаваемых им полей, поскольку в отношении разных частот применяют разные предельные нормы (одни частоты оказывают на человека большее воздействие, чем другие).

статическое

0 Гц

низкочастотное

0 — 300 Гц

среднечастотное

300 Гц — 100 кГц

высокочастотное

100 кГц — 300 ГГц

электрохимические процессы
(электролиз), оборудование МРТ,
электрический транспорт,
дуговая сварка

Источник питания электросети: диэлектрические
системы, транспорт,
сварка, производство энергии
распределение энергии (подстанции), плавильные печи

нагреватели с электродвигателем, импульсные энергетические блоки,
дисплеи и экраны, индукционные печи и
нагреватели, сварочные агрегаты,
электрохирургическое оборудование

радио и телевизионные вещательные станции,
радары мобильной связи (в т.ч. радиопередатчики),
индукционные печи, сушилки для клея,
микроволновые нагреватели, диатермия

Последствия для здоровья

Действующие предельные нормы защищают работников в основном от двух последствий для здоровья:

теплового эффекта, при котором ткани тела чрезмерно нагреваются, что проявляется в тепловом стрессе всего тела или локальном тепловом стрессе;
стимуляции нервной системы.

Наукой установлены и другие биологические воздействия, но поскольку ученым все еще не хватает четкого понимания и единогласия в отношении механизма действия этих воздействий, они еще не учтены при разработке предельных норм.

Так же предельные нормы, регулирующие связанные с профессиональной деятельностью воздействия, действуют только в отношении острых краткосрочных воздействий (до одного рабочего дня). Ввиду ограниченного научного понимания долговременного и многократного воздействия последнее не нашло отражения в регулировании.

Стимуляция нервной системы

Переменное электромагнитное поле создает слабый ток в организме человека, чем и обусловлена способность оказывать вредные биологические воздействия. Ток, возникший в организме человека, может стимулировать нервы или мышцы, раздражая их.

Тепловой эффект

Мощное радиочастотное излучение — это источник тепловой энергии, контакт с которым имеет все последствия, связанные с нагреванием биологических организмов: ожоги, временные или постоянные изменения репродуктивной способности, катаракта и смерть. Хотя человек может ощущать тепло кожей, этого недостаточно для восприятия опасной ситуации — терморецепторы расположены в коже и не могут воспринимать, когда внутренние органы тела нагреваются под воздействием радиоизлучения. Сила электрического тока в организме также зависит от положения тела относительно источника излучения (под каким углом оно проникает в тело).

Диапазон воздействия электромагнитного поля в основном зависит от силы электромагнитного поля, расстояния от источника излучения и времени воздействия. Группами риска при контакте с электромагнитными полями считаются лица с активным или пассивным медицинским имплантатом и беременные женщины. Лицам, относящимся к группе риска, рекомендуется выбирать те виды работ и такие рабочие задачи, которые не подразумевают контакта с большими электромагнитными полями (как, например, при сварочных работах).

под воздействием сильного магнитного поля нагреваются электропроводящие материалы; используется для кузнечных работ,
закаливания, пайки.
Рабочие частоты 50 Гц — несколько миллионов Гц.

Радиочастотная (3-50 МГц) энергия используется для нагревания. Сферы применения: герметизация и чеканка пластмасс, сушка клея,
обработка тканей и текстиля, деревообработка. При производстве продукции:
брезентовые покрытия, пластиковые обшивки, обувь и т.д.

Системы связи и
вещательные
системы

коммуникации в основном не подвергаются воздействию высокочастотных радиополей. Тем не менее воздействие больше,
например, у мачтовых техников и других работников, которые в силу своей профессии
должны находиться вблизи работающих радиовещательных антенн.

В медицинской диатермии радиочастотная энергия используется для нагревания тканей. Неэкранированные электроды
создают на высоких уровнях излучение утечки электромагнитных полей.
При МРТ (магнитно-резонансная томография) воздействие радиочастотных полей на работника невелико, потому что
радиочастотная энергия имеет низкую мощность и ограничивается в основном внутренней частью магнита.

Хотя промышленное оборудование, продаваемое в Европе, должно соответствовать европейским стандартам безопасности, в т. ч. в отношении электромагнитных полей, практика показывает, что у некоторого оборудования могут иметься т. н. электромагнитные поля утечки, которые оказывают на работников локальное или охватывающее весь организм воздействие. Поэтому важно периодически отслеживать и проводить техобслуживание оборудования, которое использует высокие электромагнитные поля, особое внимание следует уделять этому в том случае, когда поблизости работают беременные женщины или женщины детородного возраста.

Профилактика

Регулируя факторы, от которых зависит воздействие электромагнитных полей на работника, можно значительно снизить дозу. Важно защитить работников на тех участках, где они проводят больше всего времени. Поскольку человек не чувствует электромагнитные поля, то большая часть воздействия их на работника может исходить из источников и мест, которые не нужны для выполнения рабочего процесса. Поэтому важно проводить измерения для выявления «горячих точек» на рабочем месте и обучение работников безопасным приемам работы. Воздействие электромагнитных полей, которое не является частью рабочего процесса, должно быть устранено. Оборудование и места с высокой мощностью излучения должны быть обозначены знаками опасности.

Способы снижения воздействия электромагнитных полей

Удалить источник излучения — выключить его или заменить альтернативным, более безопасным решением.
Вывести работников подальше от источника излучения — сила электромагнитного поля уменьшается на квадрат расстояния; для более крупных источников излучения следует найти место, удаленное от большинства рабочих. Аналогичным образом при выборе рабочих мест для работников необходимо учитывать высокий ток вблизи электрических кабелей или оборудования. Оборудованием, создающим высокое излучение утечки (например, индукционные и диэлектрические нагреватели), следует по возможности управлять дистанционно.
Экранировать источник излучения — построить для защиты работников экран из отражающего или абсорбирующего материала. Экранировать можно кабели и другие части излучающего оборудования. Радиочастотные и среднечастотные электромагнитные поля могут создавать излучение утечки, на что также следует обратить внимание.
Защитить работников — выбор экранирующей одежды (невозможно против низкочастотных магнитных полей). Например, для беременных женщин доступны фартуки, защищающие плод от радиочастотных лучей.

Учитывая быстрое увеличение роли электромагнитных полей в жизненной и рабочей среде и ограниченность научной базы, касающейся оказываемых ими воздействий, делать окончательные выводы по безопасности пока не представляется возможным. Поэтому Европейский союз рекомендует применять принцип осторожности и по возможности свести электромагнитные поля к минимуму.

Khan Academy does not support this browser.

Чтобы пользоваться «Академией Хана», необходимо обновить ваш веб-браузер. Чтобы начать обновление, выберите один из предложенных ниже вариантов.

If you’re seeing this message, it means we’re having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание

Course: Физика > Модуль 13

Урок 2: Магнитное поле, вызываемое электрическим током
Магнитное поле, создаваемое проводником
Что такое магнитные поля?
Магнитное поле между двумя проводниками с током.
Магнитная сила между двумя проводниками с током, движущимся в одном направлении
Электромагнитная индукция
© 2024 Khan Academy

Магнитное поле, создаваемое проводником

0 очков энергии
О проекте Об этом видео Транскрипция

Проводник, по которому течёт электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. В этом видео мы изучаем, как и почему это происходит. Создатели: Сэл Хан .

Вопросы Подсказки и благодарности

Хотите присоединиться к обсуждению?

Сортировать по:
Топ голосования
Опубликовано год назад. Прямая ссылка на ivezhno, пост “интересная тема, когда в . ”

интересная тема, когда в зависимости от системы отсчета поле или магнитное или электрическое. Очень хотелось бы подробнее на этот счет, может сделать отдельную лекцию

Ответ Button navigates to signup page • Комментарий Button navigates to signup page
Проголосовать за
Button navigates to signup page
Проголосовать против
Button navigates to signup page
Button navigates to signup page

Транскрипция к видео

не только магнитное поле может воздействовать на движущийся заряд но как мы сейчас узнаем движущийся заряд то есть электрический ток может сам создавать магнитное поле в этом на мой взгляд есть определенная симметрия и когда мы изучим этот вопрос более подробно и разберем его с математической точки зрения то мы увидим что магнитное поле и электрическое поле это по сути две стороны одной и той же монеты электромагнитного поля но не будем забегать вперед сейчас нас интересует то как движущийся по проводнику ток создает магнитное поле более того даже один движущийся электрон способен создать вокруг себя магнитное поле и так в каком виде этот факт поясняется в школьном учебнике давайте изобразим проводник и по нему снизу вверх течет ток так вот в этом случае вокруг проводника возникнет магнитное поле силовые линии этого магнитного поля представляют собой концентрические окружности я попробую изобразить как они начинаются за проводником затем идут в перед ним и снова уходят назад или можно представить эти линии по другому слева от проводника где которые магнитного поля направлены из экрана на вас а справа от вас за экран если представить что проводник лежит в плоскости экрана то на верхнем кольце вот в этой точке магнитное поле как бы выходит из экрана отдайте точки вся вот эта часть окружности лежит за экраном тогда вся оставшаяся часть находится перед экраном откуда я знаю что вектор магнитного поля направлены именно в эту сторону вообще это напрямую следует из векторного произведения но чтобы не погружаться каждый раз в сложную математику было придумано еще одно мнемоническое правило правой руки представьте что вы схватились за этот провод в правой рукой таким образом что большой палец указывает направление движения тока тогда остальные пальцы обхватывающие проводник укажут направление магнитного поля слева они как бы выходит из экрана а справа уходит от вас в экран есть еще одно мнемоническое правило для запоминания направления векторов магнитного поля она называется правило буравчика представьте что вы винчи выйти буравчик или шуруп вдоль направление электрического тока в нашем случае снизу вверх тогда направление вращения рукоятки буравчика или отвертки укажет направление векторов магнитного поля и как оказалось чем ближе мы находимся к проводнику тем сильнее вокруг него магнитное поле а по мере удаления от проводника магнитное поле слабеет и это логично представьте что магнитное поле разлетается от проводника в разные стороны и чем дальше тем она распределяется по все большей и большей площади и по формуле которую вам покажу это хорошо видно строго говоря это формула выводится и определяется через векторное произведение на мы сейчас не будем погружаться в подробности для наших целей пока хватит самой формулы кстати если тока по проводнику будет течь сверху вниз силовые линии по-прежнему будут представлять собой концентрические окружности но при этом их направления изменится чему равна величина магнитной индукции она равна мю это некая греческая буква я сейчас объясню что оно означает умножить на силу тока и разделить на 2 pi r из этой формулы хорошо видно то о чем я говорил р это расстояние от проводника до нужной нам точки и чем дальше мы от него удаляемся тем больше значения r тем слабее магнитное поле и 2pir это формула длины окружности я не стал сейчас строго доказывать эту формулу но думаю что смысл понятен силовая линия представляет собой окружность сила магнитного поля в любой точке окружности одинаково и чем больше это окружности меньше сила поля мяу эта величина которая называется магнитная проницаемость среды сила магнитного поля будет зависеть от той среды в которой находится проводник это может быть резина вакуум воздух металл или вода в школе как правило рассматривают проводники расположенные в воздухе магнитная проницаемость воздуха очень близко к магнитной проницаемости вакуума магнитная проницаемость вакуума обозначает сами у нулевое и называется магнитной постоянной я не помню ее значение но есть в калькуляторе давайте решим простой пример для того чтобы подставить формулу некие конкретные значения представьте что у вас есть вот такой проводник по которому течет ток силой 2 ампера и возьмем некую точку в пространстве удаленную от проводника на три метра тогда вопрос чему равна сила магнитного поля в этой точке ответ находится легко достаточно подставить все данные нам числа в формулу предположим что проводник и у нас находится в воздухе его магнитная проницаемость близкая к магнитной постоянной тогда вместо мяу можно подставить семью 0 магнитную проницаемость вакуума это просто некое число некая константа умножить на 2 ампера и разделить на 2 pi r r у нас равна трем метрам двойки в числителе и знаменателе сокращаются остается мю 0 делённое на 3 пи как это посчитать думаю вы удивитесь когда узнаете что магнитная постоянная хранится в памяти калькулятора для этого мы нажимаем кнопку перехода во второй режим а затем кнопку константы выбираем встроенные константы и листаем вот она мяу 0 то что мне нужно магнитная проницаемость вакуума и делим ее на три пи получается 1,3 на 10 минус 7 степени индукция магнитного поля измеряется в числах запишем ответ это очень слабое магнитное поле именно поэтому например позади вашего телевизора не летают металлические предметы притягиваясь к расположенным там проводом и так подводим итоги движущиеся заряды не только испытывают влияние со стороны магнитного поля но и сами генерируют его получается определенная симметрия схожая с электрическим полем неподвижный заряд испытывает влияние со стороны электростатического поля при этом сам генерирует электростатическое поле если вы решите изучать физику более глубоко то в итоге вы придете к пониманию что электрическое поле и магнитное поля это по сути две стороны одной монеты если вы находитесь неподвижно в движущемся магнитном поле оно кажется вам магнитным но если вы будете двигаться вдоль него то для вас он станет статическим и начнет проявлять свойства электрического поля итак на этом пока остановимся в следующем видео я покажу вам что происходит если взять два параллельных проводника и пустить ток по обоим как вы можете догадаться они будут притягиваться друг к другу или отталкиваться друг от друга до встречи в следующем видео спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникают вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим

Магнитное поле

Физика

Магни́тное по́ле, магнитная составляющая электромагнитного поля ; физическое поле , оказывающее механическое силовое воздействие на движущиеся электрические заряды , на проводники , по которым течёт электрический ток , на постоянные магниты и другие физические объекты, обладающие магнитным моментом . Изменяющееся во времени магнитное поле создаёт переменное электрическое поле , которое, в свою очередь, создаёт переменное магнитное поле, что обеспечивает существование электромагнитных волн , в которых переменные электрические и магнитные поля взаимно поддерживают друг друга.

Термин «магнитное поле» ввёл в 1845 г. М. Фарадей , автор концепции физического поля – ключевого понятия современной физики, являющегося, по мнению А. Эйнштейна , самым важным физическим открытием со времён создания И. Ньютоном основ классической механики .

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B , \boldsymbol, B , с помощью которого определяются механические силы и вращательные моменты сил, действующие со стороны магнитного поля на движущиеся заряды, токи и тела, обладающие магнитным моментом. Магнитное поле также характеризуется вектором напряжённости магнитного поля H ; \boldsymbol; H ; индукция и напряжённость магнитного поля, находящегося в изотропной среде, связаны выражением: H = B μ 0 μ , \boldsymbol = \frac<\boldsymbol><\mu_0 \mu>, H = μ 0 μ B , где μ \mu μ – магнитная проницаемость среды, μ 0 \mu_0 μ 0 – магнитная постоянная .

Источниками магнитного поля являются проводники с током, движущиеся заряды, физические объекты и тела, обладающие магнитным моментом . Для измерения характеристик магнитного поля используют различные магнитометры .

В технических приложениях магнитные поля по величине магнитной индукции B B B подразделяют на слабые (до 0,05 Тл), средние (0,05–4 Тл), сильные (4–100 Тл) и сверхсильные (свыше 100 Тл). Слабые и средние магнитные поля широко используются в радиотехнике и электронике , электротехнике и электроэнергетике . Их получают с помощью постоянных магнитов и электромагнитов (в том числе сверхпроводящих ).

Сильные магнитные поля используются в мощных электротехнических и электрофизических установках, в том числе в ускорителях заряженных частиц , в разрабатываемых энергетических установках управляемого термоядерного синтеза (проект ITER, International Termonuclear Energy Reactor). Для получения постоянного сильного магнитного поля (до 20–30 Тл) применяют сверхпроводящие соленоиды с дополнительным теплоотводом. Более сильные магнитные поля (до 160 Тл) удаётся получать только в течение коротких промежутков времени с помощью импульсных соленоидов, через которые пропускается мощный разрядный ток короткого замыкания , или с помощью магнитокумулятивных (взрывомагнитных) генераторов (до 1 0 3 10^3 1 0 3 Тл), в которых начальное магнитное поле очень быстро сжимается внутри проводящей оболочки, многократно возрастая в силу сохранения магнитного потока Φ = B S \Phi = \boldsymbol Φ = BS при взрывном уменьшении площади поперечного сечения S S S проводящей оболочки, заполненной магнитным полем.

Наблюдаемые природные магнитные поля имеют разные величины: магнитное поле Земли на её поверхности составляет около 5 ⋅ 1 0 – 5 5 \cdot 10^ 5 ⋅ 1 0 –5 Тл, магнитное поле Юпитера – порядка
1 0 – 3 10^ 1 0 –3 Тл, магнитное поле внутри солнечных пятен составляет доли Тл, отдельные звёзды обладают магнитным полем с индукцией порядка нескольких Тл. Наибольшими магнитными полями обладают звёзды, находящиеся на конечном этапе своей эволюции, когда их размеры значительно уменьшаются (магнитокумулятивный механизм усиления магнитного поля). У белых карликов наблюдаются магнитные поля порядка 1 0 3 10^3 1 0 3 Тл, у нейтронных звёзд – порядка 1 0 7 10^7 1 0 7 Тл; у четырёх нейтронных звёзд (трёх в нашей Галактике и одной в её спутнике – Большом Магеллановом Облаке ) обнаружены магнитные поля порядка 1 0 11 10^ 1 0 11 Тл.

Опубликовано 20 января 2023 г. в 19:36 (GMT+3). Последнее обновление 20 января 2023 г. в 19:36 (GMT+3). Связаться с редакцией

Почему возникает электрическое поле, когда магнит неподвижен

Если всякое изменение магнитного поля влечет появление электрического поля и это электрическое поле существует независимо от наличия проводника/рамки/детектора с гальванометром, то тогда понятно, почему возникает ток в рамке при вращении вокруг неё магнита. Вращая магнит мы изменяем магнитное поле и это изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле.

И если убрать проводник/рамку, а магнит продолжить вращать, то электрическое поле все равно будет существовать вокруг вращающегося магнита.

Но если мы вращаем лишь саму рамку, то есть изменяем магнитный поток сквозь контур, то ток в ней из-за изменения магнитного потока так же появляется.

Но как. Ведь магнит мы не трогали и его магнитное поле не меняли, откуда тогда создается электрическое поле? Ведь стр181 «Ток может возникнуть только при наличии электрического поля».

Получается, что тогда воздействует на электроны? Магнитное поле или электрическое (ведь магнитное поле может воздействовать на заряженную частицу). Если электрическое — откуда оно появляется.

Разве, когда мы вращали рамку вокруг магнита, или смотрели, как проводник с током втягивается в магнит, это был не воздействие магнитного поля. Получается, что нет, ведь стр181 «Ток может возникнуть только при наличии электрического поля».

Что-то я не улавливаю.

Лаборант
#22267 2015-09-06 18:17 GMT

1744 сообщений
Откуда: Тайга

#22265 АртемычМурав :

Что-то я не улавливаю.

Так улавливай. Всё в этом мире относительно.

Если ни то, ни другое, ни третье не помогает, прочтите, наконец инструкцию.

АртемычМурав
#22268 2015-09-06 19:11 GMT

1. Меня напрягает сам факт «существует и без проводника». и «магнитное поле порождает электрическое».

Мы вращаем магнит — да, там появится электрическое поле, есть детектор или нет — не важно. Мы вращаем детектор — и поле не появится, пока этот детектор не окажется в магнитном поле магнита.

Ты думаешь, что вращающееся магнитное поле создает в пространстве электрическое. Но это не так. «Вращающееся» магнитное поле, т.е. переменный поток, создает электрическое поле только относительно чего-то. Всё относительно.

Ты думаешь, что магнитное поле магнита заставляет смещаться электроны, когда ты вносишь магнит в соленоид — но то не так, это магнитное поле лишь создает переменное электрическое относительно соленоида, которое уже и вызывает появление индукционного тока.

2. На проводник с током, помещенный в дугообразный магнит действует магнитное поле и это поле действует не на электроны, а взаимодействует с самим магнитным полем проводника, которое вызвано движением электронов.

аааа, ведь можно сказать, что поле неподвижно, а проводник с зарядами движется, а значит на заряды действует сила лоренца, точно, и так мне объяснили. Получается, вокруг вращающегося магнита появляется переменное электрическое поле, а при вращающемся детекторе, на заряды действует сила лоренца. А можно всё это наоборот, и значения всё равно получатся одинаковыми.