Od tada su poznati magnetni fenomeni antički svijet. Kompas je izmišljen prije više od 4500 godina. U Evropi se pojavio oko 12. veka nove ere. Međutim, tek u 19. veku je otkrivena veza između elektriciteta i magnetizma i ideja o magnetsko polje.

Magnetno polje 4 - elektro komponenta magnetsko polje, koji se pojavljuje u prisustvu vremenski promjenjivog električno polje. Vremenski promjenjivo električno polje može biti stvoreno strujom nabijenih čestica ili magnetnim momentima elektrona u atomima (trajni magneti).

Naučnici 19. veka pokušali su da stvore teoriju magnetnog polja po analogiji sa elektrostatikom, uvodeći u obzir takozvana magnetna naelektrisanja dva znaka (na primer, severni N i južni S pol magnetne igle). Međutim, iskustvo pokazuje da izolirani magnetni naboji ne postoje.

Magnetno polje struja se bitno razlikuje od električnog polja. Magnetno polje, za razliku od električnog, ima učinak sile samo na pokretne naboje (struje).

Za opisivanje magnetskog polja potrebno je uvesti silnu karakteristiku polja, slično kao vektortenzija E električno polje. Takva karakteristika je vektor magnetske indukcije B. Vektor magnetne indukcije B definira sile koje djeluju na struje ili pokretne naboje u magnetskom polju.

Pozitivni smjer vektora B uzima se kao smjer od južnog pola S do sjevernog pola N magnetske igle, koja je slobodno instalirana u magnetskom polju. Dakle, ispitivanjem magnetnog polja koje stvara struja ili permanentni magnet, pomoću male magnetne igle, moguće je odrediti smjer vektora B u svakoj tački prostora. Takva studija omogućava da se zamisli prostorna struktura magnetno polje. Slično linije sile u elektrostatici možete graditi linije magnetne indukcije, u čijoj je tački vektor B tangencijalno usmjeren. Primjer linija magnetske indukcije polja stalnog magneta i zavojnice sa strujom prikazan je na sl. 2.

Obratite pažnju na analogiju magnetnih polja stalnog magneta i zavojnice sa strujom. Linije magnetske indukcije su uvijek zatvorene, nigdje se ne prekidaju. To znači da magnetno polje nema izvore - magnetne naboje. polja sila koji imaju ovo svojstvo se nazivaju eddy. Slika magnetske indukcije može se posmatrati uz pomoć malih gvozdenih strugotina, koje su magnetizovane u magnetnom polju i, poput malih magnetnih iglica, orijentisane duž linija indukcije.

Da bi se kvantitativno opisali magnetsko polje, potrebno je naznačiti metodu za određivanje ne samo smjera vektora B, već i njegovog modula. Najlakši način da se to učini je da se u ispitivano magnetsko polje uvede provodnik koji nosi struju i izmjeri sila koja djeluje na odvojeni ravni dio ovog vodiča. Ovaj dio provodnika mora imati dužinu Δl koja je dovoljno mala u odnosu na dimenzije područja nehomogenosti magnetnog polja. Kao što su Amperovi eksperimenti pokazali, sila koja djeluje na dio provodnika proporcionalna je jačini struje I, dužini Δl ovog presjeka i sinusu ugla α između smjera struje i vektora magnetske indukcije:

U opštem slučaju, Amperova sila se izražava relacijom:

Tesla je veoma velika jedinica. Zemljino magnetsko polje je približno jednako 0,5·10 -4 T. Veliki laboratorijski elektromagnet može stvoriti polje od najviše 5 T.

Amperova sila je usmjerena okomito na vektor magnetske indukcije B i smjer struje koja teče kroz provodnik. Za određivanje smjera Amperove sile obično se koristi pravilo leve ruke: ako je postavljeno lijeva ruka tako da linije indukcije B uđu u dlan, a ispruženi prsti budu usmjereni duž struje, tada će uvučeni palac pokazati smjer sile koja djeluje na provodnik (slika 3).

Ako je kut α između smjerova vektora B i struje u vodiču različit od 90 °, tada je za određivanje smjera Amperove sile F prikladnije koristiti pravilo gimleta: imaginarni gimlet se nalazi okomito na ravan u kojoj se nalazi vektor B i provodnik sa strujom, a zatim se njegova ručka rotira iz smjera struje u smjer vektora B. Translacijsko kretanje gimleta će pokazati smjer Amperova sila F (slika 3). Često se naziva pravilo gimleta pravilo desnog zavrtnja.

Magnetno polje jednosmjernih struja različitih konfiguracija eksperimentalno su proučavali francuski naučnici J. Biot i F. Savard (1820). Došli su do zaključka da je indukcija magnetskog polja struja koje teku kroz provodnik određena zajedničkim djelovanjem svih pojedinačnih dijelova vodiča. Magnetno polje se povinuje princip superpozicije:

Ako magnetsko polje stvara nekoliko vodiča sa strujom, tada je indukcija rezultirajućeg polja vektorski zbir indukcija polja koje stvara svaki vodič posebno.

Indukcija B provodnika sa strujom može se predstaviti kao vektorski zbir elementarnih indukcija koje stvaraju pojedini dijelovi provodnika.

Eksperimentalno je nemoguće izvesti odvojeni dio vodiča sa strujom, jer su istosmjerne struje uvijek zatvorene. Moguće je izmjeriti samo ukupnu indukciju magnetskog polja koju stvaraju svi strujni elementi. Biot-Savartov zakon određuje doprinos magnetskoj indukciji rezultirajućeg magnetnog polja stvorenog malim presjekom Δl vodiča sa strujom I.

Ovdje je r udaljenost od date dionice Δl do tačke posmatranja, α je ugao između pravca do tačke posmatranja i smjera struje u ovoj sekciji, μ 0 je magnetna konstanta. Određuje se smjer vektora pravilo gimleta.

Cilj: mjerenje indukcije magnetnog polja trajnog magneta; eksperimentalna konstrukcija vodova magnetske indukcije.

Teorijski uvod

Magnetna igla u svakoj tački na površini Zemlje - (u odsustvu smetnji) uzima strogo određeni smjer: jednim krajem otprilike pokazuje u smjeru geofizičkog sjevera, a drugim - prema jugu. Kraj magnetne igle, koji pokazuje na sjever, uslovno se naziva sjever (N), a suprotni kraj naziva se jug (S).

Ako u određenom području prostora na magnetnu iglu djeluju sile koje je nastoje postaviti u određenom smjeru, onda kažemo da tamo postoji magnetsko polje. Ponašanje igle kompasa u magnetnom polju (Zemlja ili bilo koji drugi izvor) omogućava vam da uđete linije magnetne indukcije po analogiji sa linijama sile električnog polja. U određenom smislu, ovo je još bolje: sama strelica pokazuje smjer linije polja na mjestu gdje se nalazi. Glavna karakteristika magnetnog polja je vektor magnetne indukcije tangenta na liniju sile koja prolazi dati poen. Ova vrijednost je proporcionalna sili koja djeluje na sjeverni kraj beskonačno male magnetne igle postavljene u datu tačku u magnetnom polju. U različitim tačkama polja, indukcija u veličini i pravcu ima različite vrednosti. Linije magnetske indukcije, za razliku od linija sile elektrostatičko polje su uvek zatvorene. Slika magnetnog polja pomoću linija sile daje neku ideju ne samo o smjeru, već i o veličini magnetske indukcije. Uobičajeno je crtati linije sile magnetskog polja, kao i električnog polja, s takvom gustoćom da je broj linija koje prelaze jediničnu površinu površine okomito na njih proporcionalan veličini magnetske indukcije. unutar ove površine (pretpostavlja se da je površina dovoljno mala). Istovremeno, na mjestima povećane magnetske indukcije, linije sile su zadebljane, a na mjestima slabljenja one su rijeđene.

Na slici 13.1 prikazan je prikaz linija magnetske indukcije najjednostavnijih magnetnih polja - polja direktnog provodnika i solenoida. Može se vidjeti da linije magnetske indukcije pokrivaju provodnik sa strujom koji stvara polje. U blizini provodnika leže u ravninama okomitim na provodnik. Smjer indukcijskih vodova određuje se pravilom desni vijak (Gimlet): ako zavrtite gimlet u smjeru vektora gustoće struje u provodniku, tada će smjer kretanja ručke gimleta ukazati na smjer linija magnetske indukcije.

Slika 13.2, a prikazuje linije polja polja stalnog šipkastog magneta. Općenito je prihvaćeno da linije izlaze iz sjevernog pola magneta, ulaze u južni i zatvaraju se unutar magneta.

Na osnovu iskustva je utvrđeno da se suprotni polovi privlače, dok se slični odbijaju. U tom smislu, interakcija magneta je slična interakciji nabijenih tijela. Ponašanje igle kompasa znači da postoji zemaljski magnetizam, kao što postoji i gravitaciono polje Zemlje, zbog njene mase. Budući da se kraj strelice okrenut prema sjeveru naziva sjevernim polom, a suprotni polovi se privlače, tada se južni magnetni pol nalazi blizu sjevernog geografskog pola Zemlje. Drugim riječima, magnetsko polje Zemlje (izvan Zemlje) usmjereno je od geografskog juga prema sjeveru (slika 13.2.b).

Iz poređenja slika 13.1, c i 13.2, a, može se vidjeti da je magnetsko polje izvan solenoida slično magnetnom polju šipkastog magneta. Sjeverni pol magneta poklapa se s onim krajem solenoida, s kojeg se vidi da struja u zavojnicama ide u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Linije magnetske indukcije trajnog magneta izlaze iz njegovog sjevernog pola i ulaze u južni. Na prvi pogled se čini da postoji potpuna analogija s linijama elektrostatičkog polja, a polovi magneta igraju ulogu magnetskih naboja koji stvaraju magnetsko polje. Elektrostatičko polje E stvaraju električni naboji i djeluje na njih, što je simbolično prikazano kao:

električni naboj → → električni naboj.

Dva pola magneta sugeriraju simetričan odnos:

magnetni naboj → → magnetni naboj.

Ispostavilo se, međutim, da simetrija između magnetskih i električnih fenomena nije tako jasna. Ako se odvojena tijela mogu naelektriti ili samo pozitivno ili samo negativno, jer postoje elementarne nabijene čestice - nosioci električnih naboja dva različite vrste, - tada je nemoguće odvojiti jedan od magnetnih polova od suprotnog. Ako magnet presečete na dva dela, onda će se svaki deo ponovo ponašati kao nezavisni magnet, sa suprotnim polovima na svojim krajevima (slika 13.3).

Šta se događa ako, prilikom dijeljenja, dođemo do točke da razbijemo magnet na pojedinačne atome? Da li je onda moguće odvojiti severni pol od južnog? Ne, čak se i pojedinačni atomi ponašaju kao mikroskopski, ali ipak "punopravni" magneti sa sjevernim i južnim polom. Ispostavilo se da su čak i pojedinačne elementarne čestice (na primjer, elektroni) mikromagneti. Trenutno ne postoje eksperimentalni dokazi da u prirodi mogu postojati odvojeni magnetni naboji (monopoli) slični električnim. Za razliku od električnih naboja, slobodni magnetni "naboji" ne postoje u prirodi. Nisu ni u stubovima. trajni magneti. Zbog toga se linije magnetne indukcije ne mogu prekinuti na polovima.

Potpuna analogija između magnetnih polja trakastih magneta i solenoida omogućila je francuskom fizičaru A. Ampereu da izrazi (1821-1822) hipotezu da su magnetna svojstva trajnih magneta posljedica mikrostruja koje postoje u njima. Amper nije mogao ništa reći o prirodi i prirodi ovih mikrostruja, budući da je u to vrijeme teorija strukture materije bila još u povojima. Tek nakon otkrića elektrona i rasvjetljavanja strukture atoma i molekula, odnosno nakon skoro 100 godina, Amperova hipoteza je briljantno potvrđena i činila osnovu modernih ideja o magnetskim svojstvima materije. Amperove hipotetičke mikrostruje dobile su jednostavno i jasno tumačenje: povezane su s kretanjem elektrona u atomima, molekulima i ionima.

Pokazalo se da magnetsko polje nastaje kretanjem električnih naboja i zauzvrat utječe na njih, tako da naša shema poprima oblik:

pokretni električni naboj → → pokretni električni naboj.

U svakodnevnom životu obično se bavimo malim elektrostatička naelektrisanja. U isto vrijeme, naboj koji teče kroz poprečni presjek vodiča, čak i pri maloj struji, velik je zbog ogromne koncentracije elektrona u metalu. Stoga ne čudi da je prvi eksperimentalna zapažanja priključak električne i magnetne pojave implementirani su na sljedeći način:

električna struja → → električna struja.

Ako strelicu shvatimo kao eksperimentalnu potvrdu ove veze, onda je prvu od njih (generaciju magnetskog polja strujom) "izveo" danski znanstvenik G. X. Oersted.

1820. godine, Oersted je eksperimentalno ustanovio da provodnici koji vode struju također djeluju u interakciji s magnetskom iglom. Položaj magnetne igle postavljene u blizini vodiča sa strujom mijenja se promjenom veličine i smjera struje, ali strelica uopće ne reagira na stacionarnost električnih naboja. Iz ovoga, zaista, možemo zaključiti da samo pokretni električni naboji (električna struja) imaju sposobnost stvaranja magnetskog polja, a samo elektrostatičko polje postoji oko stacionarnih naboja. Magnetno polje koje nastaje u prostoru u blizini provodnika sa strujom, poput električnog polja zbog fiksnih naboja, jedna je od vrsta materije.

Dajemo sada kvantitativnu definiciju vektora magnetske indukcije . Eksperimenti pokazuju da sila koja djeluje iz magnetskog polja na nabijenu česticu koja se kreće u ovom polju podliježe sljedećim zakonima:

a) sila je uvijek okomita na vektor brzine čestice;

b) odnos ne zavisi od naplate qčestice, niti na modul njegove brzine;

c) pri promeni smera brzine čestice u datoj tački polja, modul sile se menja od) do maksimalne vrednosti F max , što zavisi ne samo od , već i od vrijednosti u datoj tački karakteristike snage polja - vektori magnetne indukcije . Po definiciji, modul vektora jednako:

Dakle, magnetna indukcija numerički je jednaka omjeru sile koja djeluje na nabijenu česticu iz magnetskog polja i umnožaka apsolutne vrijednosti naboja i brzine čestice, ako je smjer brzine čestice takav da je ta sila maksimalna. Vector je usmjeren okomito na vektor sile i vektor brzine , i vektore , i formiraju desnu trojku.

Koristeći formulu (13.1), može se pronaći sila koja djeluje iz magnetskog polja na nabijenu česticu koja se kreće u njemu samo ako je brzina čestice okomita na vektor . Generalno, ova sila je jednaka:

Modul sile je:

, (13.3)

gdje je α ugao između vektora i .

Sila je usmjerena okomito na brzinu nabijene čestice i daje samo normalno ubrzanje čestici, odnosno ne obavlja rad i samo uzrokuje zakrivljenost putanje čestice.

Sila opisana formulom (13.2) je magnetna komponenta Lorentzove sile koja djeluje na česticu u elektromagnetnom polju. U opštem slučaju, kada i električno i magnetsko polje deluju na česticu, rezultujuća sila, nazvana Lorentzova sila, jednaka je zbiru dve komponente - električne i magnetne:

. (13.4)

Ponekad se Lorentzova sila shvata samo kao magnetna komponenta sile. Podjela Lorentzove sile na električnu i magnetsku komponentu je relativna, odnosno ove komponente zavise od izbora referentnog okvira.

Na provodnicima sa strujni udar smještene u magnetskom polju, djeluju Amperove sile. Amperska sila primijenjena na mali element provodnika sa strujom I, je jednako vektorska suma sile koje djeluju sa strane magnetskog polja na nosioce struje koji se kreću u vodiču. Ako je poprečni presjek provodnika S, a njegova dužina je dl, zatim u ovom svesku dV=Sdl koncentrirano dN=ndV=nSdl trenutni operateri ( n je koncentracija nosilaca struje). Njihov ukupni naboj je , gdje q 0 je naboj svakog nosioca struje. Brzina putovanja i-ti nosilac struje je zbir brzine haotičnog toplotnog kretanja i brzine usmerenog kretanja : . Sila koja djeluje na i-to naelektrisanje sa strane magnetskog polja sa indukcijom je jednako . Željena Amperova sila jednaka je zbiru sila za sve dN nosioci:

Ovdje se uzima u obzir da zbog slučajnosti termičkog kretanja nosioca naboja . Pošto je gustina struje, a jačina struje, onda iz (13.5) dobijamo Amperovu silu:

, (13.6)

gdje je vektor elementa struje povučen u smjeru električne struje. Vrijednost amperske sile

, (13.6a)

gdje je α ugao između i .

Dobili smo izraz za silu koja djeluje na element provodnika. Za utvrđivanje punom snagom djelujući na provodnik, moramo integrirati (13.6) duž njegove dužine. Takva integracija postaje trivijalna za pravi provodnik u uniformnom magnetskom polju:

, (13.7a)

gdje je α ugao između i . Smjer Amperove sile je određen pravilom vektorski proizvod: kretanje napred desni vijak će pokazati smjer vektora sile, ako u ravnini ( , ) rotirate vijak od do .

Iz Amperovog zakona (13.6) slijedi da je sila maksimalna ako je element provodnika sa strujom smješten okomito na linije magnetske indukcije:

,

Na ovaj način, magnetna indukcija je numerički jednaka maksimalnoj sili koja djeluje na jedan strujni element .

Neka je pravougaoni krug sa strujom postavljen u magnetsko polje (slika 13.4). Sile koje djeluju na stranama dužine okvira a, koje leže u ravni slike, jednake su jedna drugoj i usmjerene u suprotnim smjerovima duž jedne prave linije okomite na ravan slike, tako da se međusobno potpuno uravnotežuju. Stranice sa dužinom l, su okomite na , tako da na svaki od njih djeluje Amperova sila jednaka F=F 1 =F 2 =IlB. Ove sile su suprotnog smjera, ali nisu usmjerene duž jedne prave linije, one teže da rotiraju konturu na način da njena ravnina postane okomita (u ovom slučaju, vektor jedinične normale na konturu postaje paralelan, kut između normale i postaje jednaka nuli: α=0; ovo je - ravnotežni položaj okvira). Moment para sila i jednaki

Do sada smo razmatrali magnetno polje koje stvaraju provodnici sa strujom. Međutim, stvara se magnetsko polje i trajni magneti, u kojem nema električne struje, u smislu da nabijene čestice ne vrše usmjereno kretanje duž provodnika. Čak i prije otkrića Oersteda, magnetsko polje trajnih magneta pokušavalo se objasniti prisustvom magnetnih naboja nalazi u tijelu, kao što električni naboji stvaraju električno polje. Smatralo se da su suprotni polovi magneta koncentracije magnetnih naboja različitih predznaka. Međutim, prva poteškoća je bila nemogućnost razdvajanja ovih polova. Nakon rezanja šipke magneta nije bilo moguće odvojiti sjeverni i južni pol- ispostavilo se dva magneta, od kojih je svaki imao i sjeverni i Južni pol. Potraga za magnetnim nabojima ("monopolima") traje do danas, i za sada bezuspješno. Amper je ponudio prirodnije objašnjenje. Budući da zavojnica sa strujom stvara polje slično polju šipkastog magneta, Amper je sugerirao da u materiji, odnosno u atomima, postoje nabijene čestice koje vrše kružno kretanje i tako stvaraju kružne "atomske" struje.

Ova ideja se dobro slagala s Rutherfordovim kasnije predloženim modelom atoma. Takođe je jasno zašto materija u običnom stanju praktično ne pokazuje magnetna svojstva. Da bi se polja različitih "kalemova" zbrajala, moraju biti raspoređena kako je prikazano na slici tako da su njihova polja orijentirana u istom smjeru. Ali zbog toplinskog kretanja, njihovi smjerovi su nasumično orijentirani jedan u odnosu na drugi u svim smjerovima. A pošto se magnetna polja sabiraju prema vektorskom zakonu, ukupno polje je jednako nuli. To vrijedi za većinu metala i drugih tvari. Naručivanje atomskih struja moguće je samo u određenim metalima, zvanim feromagneti. U njima se magnetska svojstva očituju vrlo uočljivo. Mnogi metali, kao što su bakar i aluminij, ne pokazuju vidljiva magnetna svojstva, na primjer, ne mogu se magnetizirati. Većina poznati primjer feromagnet - gvožđe. U njemu su prilično velike površine u odnosu na veličinu atoma (10 -6 -10 -4 cm) - domene, u kojem su atomske struje već strogo uređene. Same regije su nasumično locirane jedna u odnosu na drugu - metal nije magnetiziran. Postavljanjem u magnetsko polje možemo prevesti domene u uređeno stanje - magnetizirati metal, a uklanjanjem vanjskog polja zadržat ćemo njegovu magnetizaciju. U procesu magnetizacije rastu domeni sa orijentacijom atomskih struja duž vanjskog polja, dok se ostali smanjuju. Vidjeli smo da se zavojnica sa strujom u magnetskom polju rotira Amperovom silom tako da se njeno magnetsko polje uspostavlja duž vanjskog polja. Ovo je ravnotežni položaj zavojnice, koji on želi da zauzme. Nakon što se vanjsko polje isključi, orijentacija atomskih struja je očuvana. Neki tipovi čelika zadržavaju svoju magnetizaciju vrlo stabilno - mogu se koristiti za izradu trajnih magneta. Ostale vrste se lako remagnetiziraju, pogodne su za proizvodnju elektromagneta. Ako se feromagnetna šipka stavi u solenoid, tada će se polje stvoreno u njemu povećati za 10-20 tisuća puta.

Na ovaj način, magnetsko polje uvijek stvara električna struja, ili teče kroz provodnik, kada se naelektrisanja kreću na udaljenostima mnogo puta većim od atomskih (takve struje se nazivaju makroskopski), ili mikroskopski(atomske) struje.

Zemljino magnetno polje. Jedno od prvih zapažanja magnetnog polja i njegove upotrebe u primijenjene svrhe bila je detekcija Zemljinog magnetnog polja. AT drevne Kine magnetna igla (magnet sa šipkom) korišćena je za određivanje pravca prema severu, što se radi i u savremenim kompasima. Očigledno je da u unutrašnjosti Zemlje postoje neke struje, koje dovode do pojave malog (oko 10 -4 T) magnetnog polja. Ako pretpostavimo da je povezan sa rotacijom Zemlje, unutar nje oko svoje ose postoje kružne struje, a odgovarajuće magnetsko polje (poput polja zavojnice) treba da bude orijentisano unutar Zemlje duž ose njene rotacije. Linije indukcije treba da izgledaju kao one prikazane na slici.

Može se vidjeti da se sjeverni magnetni pol Zemlje nalazi u blizini njenog južnog geografskog pola. Linije indukcije bliske su u svemiru, a blizu površine zemlje orijentirane su duž geografskih meridijana. Uz njih u smjeru sjevera postavljen je sjeverni kraj magnetske igle. Još jedan važan fenomen povezan je sa magnetnim poljem Zemlje. Velika količina dolazi iz svemira u Zemljinu atmosferu elementarne čestice, neki su učitani. Magnetno polje djeluje kao barijera za njih da uđu u donji dio atmosfere, gdje mogu biti opasni. Razmatrajući kretanje nabijene čestice u magnetskom polju pod djelovanjem Lorentzove sile, vidjeli smo da se ona počinje kretati po zavojnoj liniji duž linije indukcije magnetskog polja. Ovo se dešava naelektrisanim česticama u gornjoj atmosferi. Krećući se duž linija, oni "odlaze" do polova i ulaze u atmosferu blizu geografskih polova. Kada su u interakciji s molekulima, dolazi do sjaja (emisija svjetlosti od strane atoma), što stvara sjeverno svjetlo. Ne primjećuju se u nepolarnim geografskim širinama.

Tangentni mjerni instrumenti. Za mjerenje veličine indukcije nepoznatog magnetskog polja (na primjer, Zemlje), razumno je predložiti način da se ovo polje uporedi sa nekim poznatim. Na primjer, sa dugim poljem struje naprijed. Metoda tangente pruža način za poređenje. Pretpostavimo da želimo da izmerimo horizontalnu komponentu Zemljinog magnetnog polja u nekom trenutku. Postavimo dužu okomitu žicu pored nje tako da je njena sredina blizu ove tačke, a dužina je mnogo veća od udaljenosti do nje (slika, pogled odozgo).

Ako struja ne teče u žici, tada će se magnetna igla na mjestu promatranja uspostaviti duž Zemljinog polja (na slici - gore, duž istoka). Povećat ćemo struju u žici. Strelica počinje da skreće ulijevo. Pošto se pojavljuje trenutno polje V T, usmjereno horizontalno na slici. Puno polje je usmjereno duž dijagonale pravougaonika, kako to zahtijeva pravilo sabiranja vektora B i B T. Kada struja dostigne određenu vrijednost I 0 , ugao koji formira strelica će postati 45 0 . To znači da je jednakost V Z \u003d V T bila ispunjena. Ali polje V T nam je poznato. Mjerenjem x i I 0 ampermetrom možete izračunati V T, a time i V Z. Metoda se naziva tangentna jer je uvjet ispunjen.

Stranica 1

Indukcija konstantnog magnetnog polja se mjeri pomoću kvadratnog okvira a X a, koji rotira ugaonom brzinom o. Os rotacije je okomita na smjer magnetskog polja.

Cirkulacija indukcije konstantnog magnetskog polja duž zatvorenog kola u vakuumu jednaka je struji kroz površinu ograničenu ovim krugom, pomnoženoj sa q0 - Navedite primjere koji potvrđuju ovaj zakon.

Vrijednost indukcije konstantnog magnetskog polja je u rasponu od 0 1 - 5 kgf, povećavajući se kako se radni val skraćuje.

Oko 11.1.7. Indukcija konstantnog magnetnog polja se mjeri pomoću kvadratnog okvira, čije su dimenzije a X a, koji se rotira ugaonom brzinom co. Osa njegove rotacije je okomita na smjer magnetskog polja.

Za mjerenje indukcije konstantnog magnetskog polja mogu se koristiti i pretvarači s uvjetno stacionarnim namotom i pretvarači s prisilnim kretanjem namotaja.

Sredstva za mjerenje indukcije konstantnog magnetnog polja uključuju magnetne komparatore istovremenog ili nevremenskog, direktnog ili indirektnog poređenja. Komparatori simultanog indirektnog poređenja imaju dva pretvarača identična po principu rada i karakteristikama, od kojih se jedan nalazi u mernom polju, drugi - u polju sa poznatom indukcijom. Komparatori multi-temporalnog poređenja imaju jedan pretvarač postavljen naizmjenično u mjereno i poznato polje. Prema principu rada, pretvarači mogu biti različiti: elektromehanički, indukcijski, galvanomagnetski. Za metodu simultanog indirektnog poređenja, bolji rezultati u smislu tačnosti se mogu očekivati ​​korišćenjem induktivnih ili elektromehaničkih pretvarača. Za metodu simultanog direktnog poređenja koriste se galvanomagnetski (Halov) i feroinduktivni pretvarači.

Milliteslamometar G75 mjeri komponentu vektora indukcije konstantnog magnetskog polja oba polariteta, usmjerenu okomito na ravninu senzorskog elementa (SE) primarnog mjernog pretvarača (PMT) u rasponu od 1 do 1000 mT u zračnim prazninama , rupe i kanali raznih električnih uređaja.

Osim toga, potrebno je imati veliku indukciju konstantnog magnetskog polja sa svojom visokom stabilnošću. Indukcija u zazoru do 0 6 - 0 7 t daju trajni magneti; elektromagneti vam omogućavaju da dobijete veće vrijednosti indukcije i promijenite je. Za poboljšanje ujednačenosti polja u zazoru magneta koriste se posebni prstenovi od feromagnetnih materijala, kao i pomoćni namotaji na polovima za korekciju polja. Stabilizacija jačine magnetnog polja u elektromagnetima se postiže upotrebom stabilizatora struje napajanja; ponekad se izlaz spin detektora koristi za stabilizaciju polja. S povećanjem snage i ujednačenosti polja, veličina i masa magneta se povećavaju (u modernim mjeračima vlage do 60 - 70 kg); stoga se često daje prednost trajnim magnetima, koji u usporedbi s elektromagnetima omogućavaju smanjenje dimenzija i težine mjerača vlage bez potrebe za izvorom napajanja i stabilizirajućim uređajima. Ujednačenost radio frekvencijskog polja u zavojnici tipa solenoida postiže se bez većih poteškoća; dovoljno je da cilindrični uzorak ima osu koja se poklapa sa osom zavojnice i da ne zauzima više od 60% zapremine njegove šupljine. Uzorak se unosi u zavojnicu u epruveti napravljenoj od kalibrirane staklene cijevi, ili iz epruvete od čvrsti dielektrik. Često pružaju koordinatni mehanizam koji vam omogućava da pomjerite epruvetu sa uzorkom u vertikalnoj i horizontalnoj ravni za ugradnju u golu. Induktor i cijeli mjerni oscilatorni krug moraju imati visok faktor kvalitete.

Josephson) koji se koristi za mjerenje indukcije konstantnog magnetnog polja. Ovaj pretvarač se može koristiti u konstrukciji uređaja za direktnu evaluaciju i uređaja za direktno poređenje za mjerenje magnetske indukcije.

Kada je SE primarnog mjernog pretvarača izložen indukciji konstantnog magnetskog polja usmjerenog okomito na ravninu SE ploče, na SE izlazu nastaje napon jednosmerna struja, proporcionalno izmjerenoj indukciji.

U principu, EPR spektar se može mjeriti promjenom frekvencije od varijabilno polje 5, sa fiksnom indukcijom konstantnog magnetskog polja B0 ili promjenom B0 na fiksnoj frekvenciji co.

U eksperimentima proučavanja magnetnih svojstava atoma 25Mg u osnovnom stanju 2S0 metodom magnetne rezonancije, pronađena je rezonantna apsorpcija energije kada je indukcija konstantnog magnetskog polja 5 5 4 kG i frekvencija naizmjeničnog magnetnog polja v0 - 1 40 MHz.

Prisustvo spina elektrona i pridruženog magnetnog momenta [tj. omogućava otklanjanje degeneracije spinskih stanja pomoću vanjskog magnetskog polja i induciranje prijelaza između njih. GHz; raspon vrijednosti indukcije konstantnog magnetskog polja je 0 34 - 1 25 T), što se naziva elektronska paramagnetna rezonanca. AT strane književnosti koristi se termin elektronska spinska rezonanca (ESR), međutim, u metodi radio spektroskopije koja se razmatra, stanja zbog spinorbitalnog sprega nisu čisto spinska, pa je naziv EPR ili čak paramagnetna rezonanca adekvatniji.

Prilikom proračuna zavojnice potrebno je uzeti u obzir odziv polja zavojnice. Struja u zavojnici mora biti dovoljno mala tako da naizmjenična magnetska indukcija koju stvara zavojnica bude znatno manja od indukcije konstantnog magnetskog polja u procjepu koji stvara permanentni magnet.

Magnetorotpornici se koriste u instrumentima za mjerenje indukcije konstantnih i naizmjeničnih magnetnih polja. Obećavajuće je koristiti ih kao osjetljive elemente komparatora, u kojima se uspoređuje učinak promjene otpora pod djelovanjem indukcije mjerenog naizmjeničnog magnetnog polja i indukcije poznatog konstantnog magnetskog polja. Koriste se i u logičkim uređajima, harmonijskim analizatorima i nizu drugih uređaja - posebno tamo gdje su potrebni beskontaktni otporni pretvarači.