Svako od vas je držao magnet u svojim rukama i zna njegovu nevjerovatnu osobinu: djeluje na daljinu s drugim magnetom ili s komadom željeza. Šta je to u magnetu što mu daje ova neverovatna svojstva? Možete li napraviti svoj magnet? Moguće je, a šta je za to potrebno - naučit ćete iz naše lekcije. Hajdemo unaprijed: ako uzmemo običan željezni ekser, on neće imati magnetna svojstva, ali ako ga omotamo žicom i spojimo na bateriju, dobićemo magnet (vidi sliku 1).

Rice. 1. Ekser omotan žicom i spojen na bateriju

Ispostavilo se da je za dobijanje magneta potrebna električna struja - kretanje električnog naboja. Svojstva trajnih magneta, kao što su magneti za frižider, takođe su povezana sa kretanjem električnog naboja. Određeni magnetski naboj, poput električnog, ne postoji u prirodi. Ne treba mu, dovoljno je kretanje električnih naboja.

Prije ispitivanja magnetskog polja konstante električna struja, moramo se dogovoriti o tome kako kvantitativno opisati magnetsko polje. Za kvantitativni opis magnetne pojave potrebno je uneti karakteristiku snage magnetsko polje. Vektorska veličina koja kvantitativno karakterizira magnetsko polje naziva se magnetska indukcija. Obično se označava velikim latiničnim slovom B, mjereno u Tesli.

Magnetna indukcija je vektorska veličina, koja je karakteristika sile magnetskog polja u datoj tački u prostoru. Smjer magnetskog polja određen je analogno modelu elektrostatike, u kojem je polje karakterizirano djelovanjem na probni naboj u mirovanju. Samo ovdje se kao "probni element" koristi magnetna igla (izduženi trajni magnet). Videli ste takvu strelicu u kompasu. Za smjer magnetskog polja u bilo kojoj tački uzima se pravac koji će nakon preorijentacije označiti sjeverni pol N magnetne igle (vidi sliku 2).

Potpuna i vizuelna slika magnetnog polja može se dobiti konstruisanjem tzv linije sile magnetno polje (vidi sliku 3).

Rice. 3. Linije polja magnetnog polja stalnog magneta

Ovo su linije koje pokazuju smjer vektora magnetske indukcije (tj. smjer N pola magnetne igle) u svakoj tački u prostoru. Uz pomoć magnetne igle, tako se može dobiti slika linija sile različitih magnetnih polja. Evo, na primjer, slike linija magnetnog polja stalnog magneta (vidi sliku 4).

Rice. 4. Linije polja magnetnog polja stalnog magneta

Magnetno polje postoji u svakoj tački, ali crtamo linije na određenoj udaljenosti jedna od druge. Ovo je samo način da se prikaže magnetno polje, slično kao što smo uradili sa intenzitetom električno polje(Vidi sliku 5).

Rice. 5. Linije jačine električnog polja

Što su linije gušće povučene, veći je modul magnetne indukcije u datom području prostora. Kao što možete vidjeti (vidi sliku 4), linije sile izlaze iz sjevernog pola magneta i ulaze u južni pol. Unutar magneta, linije polja se također nastavljaju. Za razliku od linija električnog polja, koje počinju na pozitivnim nabojima i završavaju na negativnim nabojima, linije magnetnog polja su zatvorene (vidi sliku 6).

Rice. 6. Linije magnetnog polja su zatvorene

Polje čije su linije sile zatvorene naziva se vrtložno polje. vektorsko polje. Elektrostatičko polje nije vrtložno, ono je potencijalno. Osnovna razlika između vrtložnog i potencijalnog polja je u tome što je rad potencijalno polje je jednako nuli na bilo kojoj zatvorenoj putanji, to nije tako za vrtložno polje. Zemlja je takođe ogroman magnet, ima magnetno polje koje detektujemo iglom kompasa. Pročitajte više o Zemljinom magnetnom polju u grani.

Sada, nakon što smo se upoznali s modelom magnetskog polja, ispitujemo polje vodiča s jednosmjernom strujom. Još u 19. veku, danski naučnik Ersted je otkrio da magnetna igla stupa u interakciju sa provodnikom kroz koji teče električna struja (vidi sliku 9).

Rice. 9. Interakcija magnetne igle sa provodnikom

Praksa pokazuje da će u magnetskom polju pravolinijskog vodiča sa strujom magnetna igla u svakoj tački biti postavljena tangencijalno na određeni krug. Ravan ovog kruga je okomita na provodnik sa strujom, a njegovo središte leži na osi provodnika (vidi sliku 10).

Rice. 10. Položaj magnetne igle u magnetnom polju ravnog provodnika

Ako promijenite smjer protoka struje kroz provodnik, tada će se magnetna igla u svakoj tački okrenuti u suprotnom smjeru (vidi sliku 11).

Rice. 11. Prilikom promjene smjera toka električne struje

Odnosno, smjer magnetskog polja ovisi o smjeru protoka struje kroz provodnik. Ova zavisnost se može opisati jednostavnom eksperimentalno utvrđenom metodom - pravila gimleta:

ako smjer kretanje napred Gimlet se poklapa sa smjerom struje u vodiču, tada se smjer rotacije njegove ručke poklapa sa smjerom magnetskog polja koje stvara ovaj provodnik (vidi sliku 12).

Dakle, magnetsko polje vodiča sa strujom usmjereno je u svakoj tački tangencijalno na kružnicu koja leži u ravni okomitoj na provodnik. Središte kružnice poklapa se sa osom provodnika. Smjer vektora magnetskog polja u svakoj tački povezan je sa smjerom struje u vodiču po pravilu gimleta. Empirijski, pri promjeni jačine struje i udaljenosti od vodiča, utvrđeno je da je modul vektora magnetske indukcije proporcionalan struji i obrnuto proporcionalan udaljenosti od vodiča. Modul vektora magnetske indukcije polja koje stvara beskonačan provodnik sa strujom jednak je:

gdje je koeficijent proporcionalnosti, koji se često nalazi u magnetizmu. Zove se magnetska permeabilnost vakuuma. Brojčano jednako:

Za magnetna polja, kao i za električna, važi princip superpozicije. Magnetna polja koja stvaraju različiti izvori u jednoj tački prostora se sabiraju (vidi sliku 13).

Rice. 13. Magnetna polja iz različitih izvora se zbrajaju

Ukupno karakteristika snage takvog polja će biti vektorski zbir karakteristika snage polja svakog od izvora. Veličina magnetne indukcije polja koje stvara struja u određenoj tački može se povećati savijanjem provodnika u krug. Ovo će biti jasno ako uzmemo u obzir magnetska polja malih segmenata takve zavojnice žice u tački unutar ovog zavojnice. Na primjer, u centru.

Segment označen , prema pravilu gimleta, u njemu stvara polje prema gore (vidi sliku 14).

Rice. 14. Magnetno polje segmenata

Segment na sličan način stvara magnetsko polje u ovoj tački usmjereno tamo. Isto važi i za ostale segmente. Tada će ukupna karakteristika sile (tj. vektor magnetne indukcije B) u ovoj tački biti superpozicija karakteristika sile magnetskih polja svih malih segmenata u ovoj tački i bit će usmjerena prema gore (vidi sliku 15).

Rice. 15. Karakteristika ukupne snage u centru zavojnice

Za proizvoljni kalem, ne nužno u obliku kruga, na primjer, za kvadratni okvir (vidi sliku 16), vrijednost vektora unutar zavojnice će prirodno ovisiti o obliku, veličini zavojnice i struji jačine u njemu, ali će smjer vektora magnetske indukcije uvijek biti određen na isti način (kao superpozicija polja stvorenih malim segmentima).

Rice. 16. Magnetno polje segmenata kvadratnog okvira

Detaljno smo opisali određivanje smjera polja unutar zavojnice, ali u općenitom slučaju to se može naći mnogo lakše, prema malo izmijenjenom pravilu gimleta:

ako rotirate ručicu gimleta u smjeru u kojem struja teče u zavojnici, tada će vrh vrška ukazati na smjer vektora magnetske indukcije unutar zavojnice (vidi sliku 17).

Odnosno, sada rotacija ručke odgovara smjeru struje, a kretanje gimleta odgovara smjeru polja. A ne obrnuto, kao što je bio slučaj sa ravnim provodnikom. Ako je dugačak provodnik, kroz koji teče struja, namotan u oprugu, tada će ovaj uređaj biti skup zavoja. Magnetna polja svakog zavoja zavojnice će se zbrajati prema principu superpozicije. Dakle, polje koje stvara zavojnica u nekom trenutku će biti zbir polja stvorenih svakim od zavojaka u toj tački. Sliku linija polja polja takvog namotaja vidite na Sl. osamnaest.

Rice. 18. Električni vodovi zavojnice

Takav uređaj se naziva zavojnica, solenoid ili elektromagnet. Lako je uočiti da će magnetna svojstva zavojnice biti ista kao kod trajnog magneta (vidi sliku 19).

Rice. 19. Magnetna svojstva zavojnice i trajnog magneta

Jedna strana zavojnice (koja je na gornjoj slici) igra ulogu sjevernog pola magneta, a druga strana - Južni pol. Takav uređaj se široko koristi u tehnologiji, jer se njime može kontrolirati: postaje magnet samo kada se uključi struja u zavojnici. Imajte na umu da su linije magnetnog polja unutar zavojnice gotovo paralelne i guste. Polje unutar solenoida je vrlo jako i ujednačeno. Polje izvan zavojnice je neujednačeno, mnogo je slabije od polja unutar zavojnice i usmjereno je u suprotnom smjeru. Smjer magnetskog polja unutar zavojnice određen je pravilom gimleta kao za polje unutar jednog zavoja. Za smjer rotacije ručke uzimamo smjer struje koja teče kroz zavojnicu, a pomicanje gimleta ukazuje na smjer magnetskog polja unutar njega (vidi sliku 20).

Rice. 20. Pravilo vretena za kolut

Ako kalem sa strujom postavite u magnetsko polje, on će se preorijentisati kao magnetna igla. Moment sile koja uzrokuje rotaciju povezan je s modulom vektora magnetske indukcije u datoj tački, površinom zavojnice i jačinom struje u njoj sljedećim odnosom:

Sada nam postaje jasno otkud magnetska svojstva trajnog magneta: elektron koji se kreće u atomu po zatvorenoj putanji je poput zavojnice sa strujom i, kao zavojnica, ima magnetsko polje. I, kao što smo vidjeli na primjeru zavojnice, mnogi zavoji struje, poredani na određeni način, imaju jako magnetsko polje.

Označite polove izvora struje koji napaja solenoid na sl. 24 interakcije. Mi tvrdimo: solenoid u kojem teče D.C. ponaša se kao magnet.

Rice. 24. Izvor struje

Prema sl. 24 pokazuje da je magnetna igla orijentirana južnim polom prema solenoidu. Kao polovi magneta se odbijaju, dok se suprotni polovi privlače. Iz ovoga slijedi da je lijevi pol samog solenoida sjeverni (vidi sliku 25).

Rice. 25. Lijevi pol solenoida sjever

Linije magnetske indukcije napuštaju sjeverni pol i ulaze u južni. To znači da je polje unutar solenoida usmjereno ulijevo (vidi sliku 26).

Rice. 26. Polje unutar solenoida je usmjereno ulijevo

Pa, smjer polja unutar solenoida određen je pravilom gimleta. Znamo da je polje usmjereno ulijevo, pa zamislimo da je gimlet zavrtan u ovom pravcu. Tada će njegova ručka pokazati smjer struje u solenoidu - s desna na lijevo (vidi sliku 27).

Smjer struje određen je smjerom kretanja pozitivnog naboja. ALI pozitivan naboj kreće se od tačke sa većim potencijalom (pozitivni pol izvora) u tačku sa nižim (negativni pol izvora). Dakle, pol izvora koji se nalazi na desnoj strani je pozitivan, a na lijevoj je negativan (vidi sliku 28).

Rice. 28. Određivanje polova izvora

Zadatak 2

Okvir površine 400 postavljen je u jednolično magnetsko polje sa indukcijom od 0,1 T tako da je normala okvira okomita na linije indukcije. Pri kojoj jačini struje će moment 20 djelovati na okvir (vidi sliku 29)?

Rice. 29. Crtež za zadatak 2

Argumentirajmo: moment sile koja uzrokuje rotaciju povezan je s modulom vektora magnetske indukcije u datoj tački, površinom zavojnice i jačinom struje u njoj sljedećim odnosom:

U našem slučaju svi potrebni podaci su dostupni. Ostaje izraziti željenu snagu struje i izračunati odgovor:

Problem riješen.

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: Priručnik sa primjerima rješavanja problema. - 2. redistribucija izdanja. - X.: Vesta: Izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
2. Myakishev G.Ya. Fizika: Proc. za 11 ćelija. opšte obrazovanje institucije. - M.: Obrazovanje, 2010.

1. Internet portal "Hipermarket znanja" ()
2. Internet portal "Jedinstvena zbirka DER" ()

Zadaća

Do sada smo proučavali magnetna polja koja stvaraju provodnici. Njihova magnetna polja postoje sve dok postoji struja u provodnicima. Razmotrimo sada magnetna polja tzv trajni magneti.

Postoje dvije vrste magnetnih polova: sjeverni (N) i južni (S). Da bismo saznali porijeklo ovih imena, napravimo eksperiment. Hajde da se visimo bar magnet na konac tako da se može slobodno okretati. Kada magnet prestane da se ljulja, on će se nužno postaviti tako da jedan od njegovih polova bude usmjeren prema sjevernom dijelu horizonta, a drugi prema jugu.

Svaki magnet nužno je u interakciji: njihov stubovi istog imena odbijaju, i suprotnim polovima - privlače se. Pogledajte crtež. Dvije magnetne strelice na vrhovima nužno se okreću sa suprotnim krajevima jedna prema drugoj.
Moguće je napraviti trajni magnet koji će imati nekoliko južnih i nekoliko sjevernih polova. Na primjer, ovo se može koristiti za magnetiziranje dugačke čelične žice ili ploče. Međutim, nemoguće je napraviti magnet sa samo jednim polom.
Otkrijmo sada položaj linija sile magnetnih polja permanentnih magneta. Hajde da napravimo eksperiment. Stavimo dva šipka magneta na sto i prekrijemo ih staklom sa razbacanim gvožđem (vidi slike).



Na sl. "d" i "e" pokazuju položaj linija polja dva istoimena magnetna pola, a na sl. "d" - suprotni polovi. Štaviše, oni mogu biti i polovi istog magneta (na primjer, lučni) i polovi dva različita magneta.

Naša planeta je takođe trajni magnet. Južni magnetni pol Zemlje nalazi se u blizini sjevernih granica Kanade, u tački sa koordinatama 82° sjeverne geografske širine i 114° zapadne geografske dužine. Sjeverni magnetni pol leži u blizini Južnog geografskog pola, na rubu Antarktika, u tački sa koordinatama 63° S i 138° istočne geografske dužine.
Date koordinate to pokazuju Zemljini magnetski polovi se ne poklapaju sa njenim geografskim polovima. Dakle, strelica bilo kojeg kompasa ne pokazuje točno na sjever, već samo približno.
Poznato je da Sunce konstantno izbacuje tokove brzo nabijenih čestica: protona, elektrona itd. (“solarni vjetar”). Lete u svim pravcima, uključujući i prema Zemlji. Zemljino magnetsko polje djeluje na te tokove čestica, odbijajući ih prema magnetnim polovima planete. Tamo lete u gornju atmosferu, uzrokujući njihovu jonizaciju i sjaj. Ovako se dešavaju lepe stvari. polarna svjetla.

Nastavnik fizike

MBOU "Terenski licej"

selo Polevaya, Kurska oblast, Kurska oblast, Filatova I.V.

Lekcija je istraživanje.

Tema: " trajni magneti. Magnetno polje trajnih magneta. Zemljino magnetno polje.

Ciljevi lekcije : edukativni - upoznavanje fizička svojstva trajni magneti, Zemljino magnetsko polje; nastavak formiranja vještina za analizu izvora informacija, provođenje eksperimenata, rad u grupi; vaspitno - vaspitanje kulture umnog rada, vještina grupnog rada; razvijanje - razvoj samostalnog mišljenja, sposobnost analiziranja i izvođenja zaključaka, logičkog razmišljanja.

Oprema : mikrolaboratorij: set magnetizma.

Laptop, multimedijalni projektor, prezentacija, magneti.

Organizaciona faza . Objašnjenje ciljeva i zadataka časa.

Provjera domaće zadaće:

Kakvo je Oerstedovo iskustvo? (magnetna igla koja se nalazi ispod provodnika sa strujom rotira) 2) Kakav je odnos između električne struje i magnetnog polja? (Magnetno polje postoji oko bilo kojeg provodnika sa strujom, oko pokretnih električnih naboja) 3) Kako su gvozdena strugotina raspoređena u magnetnom polju jednosmerne struje? (pod uticajem magnetnog polja gvozdene strugotine se ređaju u koncentrične krugove; u magnetnom polju se gvozdene strugotine magnetiziraju i postaju magnetne strelice) 4) Šta se naziva magnetna linija magnetnog polja? (linije duž kojih su postavljene ose magnetnih igala). 5). Zašto uvoditi koncept magnetskih vodova jednosmerne struje? (uz pomoć magnetnih linija zgodno je grafički prikazati magnetna polja). 6) Kako iskustvom pokazati da je smjer magnetskih linija povezan sa smjerom struje u provodniku? (promijeniti smjer struje u provodniku) 7) Na koje načine se može pojačati magnetsko polje zavojnice sa strujom? (ubacite jezgro ili povećajte jačinu struje) 8) Šta se zove elektromagnet? (kalem sa gvozdenim jezgrom unutra) 9) U koje svrhe se koriste elektromagneti? (u fabrikama prevoze robu, magnetni separator zrna, telegraf, telefon, električno zvono, elektromagnetni relej)

Aktivacija mentalna aktivnost . Učitelju. Koriste se u medicini i mnogim drugim područjima ljudske djelatnosti. Nalaze se u električnim uređajima. Imaju najmanje dva pola, sjeverni i južni. Poznati su još od antike. "Kamen ljubavi" - ovo je naziv koji su Kinezi dali ovoj temi. Privlači željezo poput nježne majke svojoj djeci. (Tšu-ši)

o čemu se radi?

3. Veliki enciklopedijski rečnik. Trajni magnet. Proizvod određenog oblika (na primjer, u obliku potkovice, trake, šipke) od prethodno magnetiziranog materijala koji može održati značajnu magnetsku indukciju nakon uklanjanja magnetizirajućeg polja. Koristi se kao izvor konstantnog magnetnog polja u električnim, radiotehničkim i elektronskim uređajima. Magnet je kamen iz Magnezije, drevni grad u Maloj Aziji. Prirodni magneti u prirodi - željezna ruda (tzv. magnetna željezna ruda ili magnetit)

„Magnet je magnetni kamen, željezna ruda, ruda. Sa sposobnošću da privuče željezo i, uključivši prevlast, ukaže na sjever i jug, a također prenese ovo svojstvo na željezo ”V. Dahl Rječnikživi velikoruski jezik. Tt. 1-4.

Šta je trajni magnet? Tijela koja dugo zadržavaju magnetizaciju nazivaju se trajni magneti ili jednostavno magneti. Koja su svojstva trajnih magneta?

Eksperimentalna nauka o fizici

4 . Eksperimentalni dio. Student Research

Iskustvo 1.

1. Provjerite djelovanje magneta na objekte.

2. Postavite predmete blizu različitih dijelova magneta: na krajeve magneta i u njegovu sredinu.

Oprema: magnet, razna tijela (ekseri, spajalice, aluminijska žica, notes, drveni blok).

Provjera djelovanja magneta na razne predmete i djelovanje magneta na objekte koji se nalaze na krajevima magneta i u sredini, rezultate zapišite u bilježnicu.

Položaj objekta na krajevima magneta

Eksperimentalni rezultati.

Naziv predmeta

Lokacija objekata blizu sredine magneta

Eksperimentalni rezultati.

Iskustvo 2.

Oprema: šipka magnet, piljevina, plastična kutija.

napredak:

1. Stavite plastičnu kutiju sa gvozdenim strugama na magnet.

2. Lagano kucnite po kutiji za piljevinu.

3. Skicirajte rezultirajuću sliku u tabeli.

Iskustvo 3.

Oprema: potkovičasti magnet, gvozdene opiljke, papir. napredak:

1. Položite plastičnu kutiju sa piljevinom ravno na magnet

2. Lagano dodirnite kutiju.

3. Skicirajte rezultirajuću sliku u tabeli.

Iskustvo 4.

Oprema: i materijali: dva (šipkasta) trakasta magneta, gvozdene opiljke, plastična kutija sa gvozdenim opiljcima.

1. Stavite magnete sa istim polovima jedan na drugi.

Na vrhu plastične kutije sa piljevinom. Lagano dodirnite kutiju.

2. Skicirajte rezultirajuću sliku u tabeli.

3. Stavite magnete u kolica i okrenite ih istim polovima jedan prema drugom. Uvjerite se da se magneti odbijaju.

Iskustvo 5.

Oprema i materijali: dva magneta (trakasta), plastična kutija sa gvozdenim opiljcima.

napredak:

Položite magnete sa suprotnim polovima.

Na vrh stavite plastičnu kutiju sa gvozdenim strugama i lagano je tapkajte.

Nacrtajte rezultirajuću sliku u tabeli.

Stavite magnete u kolica i priđite sa suprotnim polovima. Uvjerite se da su magneti privučeni. Zaključak: suprotni polovi magneta se privlače.

Iskustvo 6.

Magnet šipka, kompas, željezni ekser.

napredak:

1. Približite magnet kompasu na udaljenosti od nekoliko centimetara. Dok pomičete magnet, pratite iglu kompasa. Šta se dešava sa strelicom? Zaključak: odstupanje strelice zavisi od udaljenosti do strelice.

Donesite željezni ekser na kompas na udaljenosti od nekoliko centimetara. Dok pomičete ekser, pratite iglu kompasa. Šta se dešava sa strelicom.

Pređite jednim krajem magneta preko nokta nekoliko puta, uvek ga pomerajući u istom smeru. Nakon toga, približite ekser nekoliko centimetara, pomičući nokat, pratite iglu kompasa. Šta se dešava sa strelicom? Objasnite ovaj fenomen.

Iskustvo 7.

1. Protrljajte žbicu jednim polom trajnog magneta.

2. Nakon magnetiziranja žbice, provjerite da li postaje magnet. Da biste to učinili, dodirnite kraj igle sa gvozdenim strugama. Piljevina se privlači.

Provjerite polaritet magnetiziranog kraka. Vidjet ćete da kada dovedete iglu do magnetske igle, jedan kraj privlači njen južni pol, a drugi kraj privlači sjeverni.

Zaključak: kada je žbica magnetizirana, dobijen je magnet sa dva pola: sjevernim i južnim.

Pokušajte mehanički slomiti žbicu

Upotrijebite magnetsku strelicu kako biste bili sigurni da jednopolni magnet nije uspio.

Zaključak iz eksperimenata. Rezultati istraživanja.

Trajni magneti privlače liveno gvožđe, gvožđe, čelik, neke legure, slabiji nikal i kobalt.

Postoje mjesta na kojima se nalaze najjača magnetska djelovanja, nazivaju se polovi magneta.

Imaju najmanje dva pola: sjeverni i južni.

Kao što se motovi odbijaju, za razliku od stubova privlače.

Umjetni magneti se prave stavljanjem željeza, čelika, legure nikla i kobalta u magnetsko polje ili trljanjem magnetom u jednom smjeru.

Magnetna svojstva nestaju na temperaturama višim od Curie temperature.

6.Magnetne linije magnetsko polje trajnog magneta zatvoreno.linija. izvan magneta, magnetne linije izlaze iz sjevernog pola magneta i ulaze u južni pol, zatvarajući se unutar magneta, baš kao magnetne linije strujnog namotaja.

7. Razlog za magnetsko polje permanentnih magneta sa Amperove tačke gledišta: kružna struja koja cirkuliše unutar čestice materije (Amperova hipoteza). Supstance koje značajno povećavaju magnetsko polje nazivaju se feromagneti. Osim željeza, feromagneti uključuju nikal, kobalt, legure - električne čelike. Permalloy, permendur, alnico, invar i drugi. Feromagnetizam se kvalitativno objašnjava magnetskim svojstvima elektrona. Svaki elektron u atomu ima svoje (spin) magnetno polje. Za feromagnete se javljaju uslovi za paralelnu orijentaciju, vektor magnetne indukcije spinskih magnetnih polja dela elektrona i njihovo dodavanje. Kao rezultat, pojavljuju se domeni spontane magnetizacije. Svaki domen je mali magnet. Domeni se mogu posmatrati pod mikroskopom. U tu svrhu na poliranu površinu feromagneta nanosi se kap ulja u kojoj su suspendirane i najsitnije čestice feromagnetnog praha. Ove čestice su koncentrisane na granicama domena. Veličine domena su reda veličine 0,1–1,01 mm. Kada se feromagnetski uzorak ukloni iz vanjskog magnetskog polja, značajan dio domena zadržava uređenu orijentaciju. Magnetski tvrdi uzorak postaje trajni magnet. Za izradu trajnih magneta koriste se specijalni čelici, legure željeza sa aluminijem, niklom i kobaltom, željezni oksid i neki drugi metali.

Relevantnost teme koja se proučava. Primena magneta : magnetni separatori, električni mjerni instrumenti, električni, radiotehnički i elektronski uređaji, magnetni mediji za skladištenje tvrdi diskovi, flopi diskovi, kreditne kartice, televizori, zvučnici, mikrofoni, magnetna rezonantna tomografija.

Učenje novog gradiva. Zemljino magnetsko polje

Kakav zaključak se može izvući iz posmatranja magnetne igle, koja je uvijek postavljena na određenom mjestu na Zemlji u određenom smjeru.

Zaključak: oko Zemlje postoji magnetno polje i magnetska igla je postavljena duž njenih magnetnih linija. Iskustvo pokazuje da oko 75 stepeni severne geografske širine i 99 stepeni zapadne geografske dužine, magnetne linije postaju vertikalne kako ulaze u zemlju. Ovdje se trenutno nalazi Zemljin južni magnetni pol. Udaljen je 2100 km od sjevernog geografskog.

Sjeverni magnetni pol Zemlje nalazi se u blizini geografskog južnog pola, odnosno na 66,5 stepeni južne geografske širine i 140 stepeni istočne geografske dužine. Ovdje magnetne linije Zemljinog magnetnog polja izlaze iz Zemlje. Zemljini magnetski polovi se ne poklapaju sa njenim geografskim polovima. U tom smislu, magnetna igla samo približno pokazuje na sjever.

Vertikalna ravan u kojoj je postavljena uzdužna os magnetne igle naziva se ravan magnetskog meridijana date tačke. zemljine površine, a linija duž koje se ova ravan siječe s horizontalnom ravninom naziva se magnetni meridijan. Ugao između smjera magnetskog i geografskog meridijana naziva se magnetska deklinacija, magnetna deklinacija se naziva zapadna ili istočna, ovisno o tome da li sjeverni pol magnetske igle odstupa zapadno ili istočno od ravni geografskog meridijana. Skala mjerenja deklinacije je od 0 do 180 stepeni. Često je istočna deklinacija označena znakom plus, a zapadna znakom minus. Linije Zemljinog magnetnog polja nisu paralelne sa zemljinom površinom. Magnetna indukcija Zemljinog polja ne leži u ravni horizonta datog mesta, već formira ugao sa ovom ravninom. Ovaj ugao se naziva magnetna inklinacija. Ideja o položaju magnetne igle može se dobiti pomoću kardana. Tri veličine: deklinacija, inklinacija i numerička vrijednost magnetske komponente u potpunosti karakteriziraju magnetsko polje.

Magnetne oluje su kratkoročne promjene u magnetskom polju Zemlje. Pojava magnetnih oluja povezana je sa sunčevom aktivnošću. Tokom perioda solarne aktivnosti, tokovi naelektrisanih čestica izbacuju se sa površine Sunca u svetski prostor. Magnetno polje stvoreno kretanjem nabijenih čestica mijenja magnetsko polje Zemlje i uzrokuje magnetnu oluju. Magnetne anomalije: područja u kojima smjer magnetne igle stalno odstupa od smjera Zemljine magnetske linije. Postoje kontinentalne magnetne anomalije (sa površinom od ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​100 hiljada kvadratnih kilometara (na primjer, istočnosibirski), regionalne (1-10 000 km²), lokalne anomalije, uzrok takvih anomalija su ogromne naslage. željezna ruda na relativno malim dubinama. Primjeri lokalnih anomalija su Kursk, Krivoy Rog.

Uzrok zemaljskog magnetizma nije u potpunosti shvaćen. Utvrđeno je samo da veliku ulogu u stvaranju Zemljinog magnetnog polja imaju različite električne struje koje teku u atmosferi (naročito u njenim gornjim slojevima) i u zemljinoj kori. Jezgro Zemlje je tečno, u njemu mogu da kruže kružne struje. Godine 1958 umjetni sateliti Zemlje SSR i SAD otkrile su 2 radijaciona pojasa u ekvatorijalnoj ravni Zemlje. Radijacijski pojasevi predstavljaju tokove nabijenih čestica - elektrona i protona - struja prstena.

7. Učvršćivanje:

1. Može li se magnet podijeliti na 2 dijela, svaki sa samo jednim polom?

2. Kako dobiti sliku magnetnog polja?

3. Kako se može suditi o njenom uticaju na magnetnu iglu na osnovu slike magnetnog polja?

4. Gdje se nalaze sjeverni i južni magnetni pol Zemlje?

5. Šta su magnetne anomalije? Šta je njihov razlog?

6 Šta je magnetne oluje?

Zadaci.

128.1 Odavno je poznato da se željezne prozorske rešetke vremenom magnetiziraju. Objasnite ovaj fenomen. Kakav zaključak se iz toga može izvući u pogledu smjera magnetske indukcije Zemljinog magnetnog polja?

Odgovor: magnetizacija vertikalnih objekata u magnetskom polju Zemlje dokazuje da magnetna indukcija ovog polja ima vertikalnu komponentu, odnosno da ne leži u horizontalnoj ravni. Ispod će biti sjeverni pol, iznad - južni (na sjevernoj hemisferi).

128.2 Ako udarite čekićem po željeznoj traci koja se nalazi od sjevera prema jugu, traka će postati magnetizirana. Kako će se polovi smjestiti na traku magnetiziranu na ovaj način?

Odgovor: Na kraju trake okrenute prema sjeveru. Na drugom kraju južnog pola bit će sjeverni pol.

128.3 Spontana magnetizacija željeznih objekata u Zemljinom magnetnom polju korištena je za izgradnju magnetnih rudnika koji su postavljeni na određenoj dubini ispod površine vode. Rudnik ispliva i eksplodira kada magnetizirani željezni brod prođe blizu. Magnetna igla minskog mehanizma rotira se pod uticajem magnetnog polja broda. Za suzbijanje magnetnih mina koriste se dvije metode: magnetno čišćenje ovih mina i neutralizacija brodskog magnetnog polja. Prvi način je da avion koji leti nisko iznad površine mora nosi jak magnet okačen sa sebe na sajle iznad ovog područja. Ponekad se, umjesto toga, kabel u obliku prstena spusti na površinu vode na plovcima i kroz ovaj prsten se propušta struja. Pod uticajem magnetnog polja ili struje, sve mine stupaju u akciju i eksplodiraju bez nanošenja štete.

Druga metoda je da se na brodu ojačaju petlje od izolirane žice i kroz njih se propuštaju struje na način da je magnetsko polje ovih struja jednako i suprotno polju broda (trajni magnet). Oba polja, zbrajajući se, uništavaju jedno drugo i brod slobodno prelazi preko magnetne mine bez aktiviranja njenog mehanizma. Kako bi struja u petlji trebala biti usmjerena ako je horizontalna: u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu kada se gleda odozgo? Da li je smjer struje bitan u prvoj metodi?

Odgovor: Brod je magnetiziran tako da je sjeverni pol na dnu, a južni na vrhu. Kako magnetsko polje struje mora kompenzirati magnetsko polje broda, ono mora imati suprotan smjer, tj. sjeverni pol mora biti na vrhu. Struja u petlji, gledano odozgo, trebala bi biti u suprotnom smjeru od smjera kazaljke na satu. Smjer struje u prvom slučaju, s magnetskim minskim povlačenjem, nije bitan.

8. Istorijska stranica.

Kompas. U 3. veku, kineski filozof Hen Fei Zi opisao je uređaj kompasa. Izgledalo je kao magnetitna kašika sa tankom drškom. Kašika je bila postavljena na bakrenu ploču i mogla se lako okretati. Stabljika je pokazivala na jug. U 11. veku se u Kini pojavila igla kompasa u obliku ribe koja je bila u vodi. Glava ribe bila je usmjerena prema jugu. U 12. veku, Arapi su posudili kompas. U 13. veku plutajuća igla postala je poznata Evropljanima. U 14. veku, magnetna igla je počela da se postavlja u sredinu kruga papira. Kompas je poboljšao Italijan Flavio Joy.

Primena magneta. Godine 1934. njemački inženjer Kemper predložio je stvaranje magnetne suspenzije. Princip rada zasniva se na odbijanju magnetnih polova istog imena. Traka i dno voza su postavljeni trajnim magnetima sa odgovarajućom orijentacijom polova. Vuču će stvarati linearni elektromotor, koji ima stator i rotor u obliku traka.

Istorija Zemljinog magnetnog polja. Dvorski lekar kraljice Elizabete William Gilbert (16. vek). Ponesen magnetizmom, napravio je sferni magnet, proučavao njegova svojstva uz pomoć magnetne igle i došao do zaključka da je globus ogroman kosmički magnet. Moderni geofizičari znaju kakvo je bilo Zemljino magnetno polje prije hiljadama, pa čak i milionima godina - u stijenama koje sadrže željezo, koje se pojavilo kao rezultat vulkanske erupcije, ohlađena lava magnetizirana je u Zemljinom polju. Tada se magnetsko polje promijenilo, a stvrdnuta lava je zadržala svoju magnetizaciju. Mjerenjem magnetizacije geofizičari su otkrili da su Zemljini magnetni polovi mnogo puta mijenjali mjesta. Ovo se desilo 7 puta u poslednjih milion godina.

Zadatak. Godine 1963. geofizičari Fred Vine i Drummond Matthews, proučavajući magnetsko polje morskog dna, otkrili su da se s udaljavanjem od Srednjoatlantskog grebena s obje strane ističu trake s direktnom i obrnutom magnetizacijom stijena. Objasnite fenomen. (Odgovor: Što je dalje od grebena, to su stijene dna starije. One nastaju kada se magma koja se izlijeva iz njega ohladi. Istovremeno, čestice gvožđa su orijentisane kao igle kompasa duž Zemljinog magnetnog polja. Posljedično, kroz Zemljino istorije, polaritet se više puta menjao.

Reed prekidač. Ovo je zapečaćeni kontakt. Uređaj je prekidač sa oprugomkontakti od feromagnetnog materijala (permalloyžice) stavljen u zatvorenu staklenu posudu napunjenu inertnim gasom. Kontakti se aktiviraju magnetnim poljem koje se nalazi izvana. Kontaktne površine pružaju pouzdanu električnu vezu nakon kontakta. Prednost reed prekidača je mala veličina, jednostavnost uređaja, visoka pouzdanost, niska cijena. Zbog toga se uređaj koristi u relejima, uređajima za signalizaciju i upravljanje, računarskoj opremi i raznim relejima, telefonskim i telegrafskim uređajima. Kontakti reed prekidača se aktiviraju samo kada je orijentisan u magnetskom polju, kada se nalazi duž linija magnetne indukcije. Kraj elektrode, u koji ulaze magnetne linije, postaje južni pol, a iz kojeg izlaze sjeverni. Posljedično, krajevi permalloy žica okrenuti jedan prema drugome se različito magnetiziraju i privlače.

Performanse ispitne stavke . Opcija 1.d2.b.3.c4.b 5.a.6. b.

Opcija 2. 1.a. 2.d. 3.a.4.a. 5 B. 6.g.

9. Sumiranje lekcije.

Šta je novo u lekciji. Ocjenjivanje.

10. Brifing o domaćem zadatku.

§ 60.61 str.173. Peryshkin A.V. Vježbe br. 42, 43.

U ovom članku su prikazani rezultati istraživanja vektorskih i skalarnih magnetnih polja permanentnih magneta i definicija njihove distribucije.

permanentni magnet

elektromagnet

vektorsko magnetno polje

skalarno magnetno polje.

2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza i početak tenzorskog računa. – M.: postdiplomske škole, 1966.

3. Kumpyak D.E. Vektorska i tenzorska analiza: tutorial. - Tver: Tver Državni univerzitet, 2007. - 158 str.

4. McConnell A.J. Uvod u tenzorsku analizu sa primenama u geometriji, mehanici i fizici. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 str.

5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Vektorska analiza i počeci tenzorskog računa. - 3. izd. - M.: Viša škola, 1966.

trajni magneti. Trajno magnetno polje.

Magnet- to su tijela koja imaju sposobnost da privlače željezne i čelične predmete i odbijaju neke druge zbog djelovanja svog magnetnog polja. Linije magnetnog polja prolaze od južnog pola magneta, a izlaze sa sjevernog pola (slika 1).

Rice. 1. Magnet i linije magnetnog polja

Trajni magnet je proizvod napravljen od tvrdog magnetskog materijala sa visokom zaostalom magnetskom indukcijom koji dugo zadržava stanje magnetizacije. Trajni magneti se proizvode u različitim oblicima i koriste se kao autonomni (ne troše energiju) izvori magnetnog polja (slika 2).

Elektromagnet je uređaj koji stvara magnetsko polje kada se propušta električna struja. Tipično, elektromagnet se sastoji od namotaja inferromagnetskog jezgra, koje dobija svojstva magneta kada električna struja prolazi kroz namotaj.

Rice. 2. Trajni magnet

U elektromagnetima dizajniranim prvenstveno za stvaranje mehaničke sile, postoji i armatura (pokretni dio magnetskog kola) koja prenosi silu.

Trajni magneti napravljeni od magnetita koriste se u medicini od davnina. Egipatska kraljica Kleopatra nosila je magnetsku amajliju.

AT drevne Kine u "Carskoj knjizi o internoj medicini" postavljeno je pitanje upotrebe magnetnog kamenja za korekciju Qi energije u telu - "živa sila".

Teoriju magnetizma prvi je razvio francuski fizičar André Marie Ampere. Prema njegovoj teoriji, magnetizacija željeza se objašnjava postojanjem električnih struja koje kruže unutar tvari. Ampere je dao svoje prve izvještaje o rezultatima eksperimenata na sastanku Pariške akademije nauka u jesen 1820. Koncept "magnetnog polja" u fiziku je uveo engleski fizičar Michael Faraday. Magneti međusobno djeluju putem magnetskog polja, on je također uveo koncept magnetnih linija sile.

Vektorsko magnetno polje

Vektorsko polje je preslikavanje koje svaku tačku posmatranog prostora povezuje s vektorom s početkom u toj tački. Na primjer, vektor brzine vjetra in ovog trenutka vrijeme varira od tačke do tačke i može se opisati vektorskim poljem (slika 3).

Skalarno magnetno polje

Ako je svakoj tački M date površine prostora (najčešće dimenzije 2 ili 3) dodijeljen neki (obično realan) broj u, onda kažemo da je u ovoj oblasti dato skalarno polje. Drugim riječima, skalarno polje je funkcija koja preslikava Rn u R (skalarna funkcija točke u prostoru).

Genadij Vasiljevič Nikolajev na jednostavan način priča, pokazuje i dokazuje na jednostavnim eksperimentima postojanje druge vrste magnetnog polja, koje nauka, iz čudnog razloga, nije pronašla. Još od vremena Ampera postojala je pretpostavka da postoji. Polje koje je otkrio Nikolaev nazvao je skalarnim poljem, ali se i dalje često naziva njegovim imenom. Nikolaev je doveo elektromagnetne talase u potpunu analogiju sa običnim mehaničkim talasima. Sada fizika smatra da su elektromagnetni talasi isključivo poprečni, ali Nikolajev je siguran i dokazuje da su i oni uzdužni ili skalarni, i to je logično, pošto talas može da se širi napred bez direktnog pritiska, to je jednostavno apsurdno. Prema naučniku, longitudinalno polje je nauka namerno sakrila, možda u procesu uređivanja teorija i udžbenika. Ovo je urađeno s jednostavnom namjerom i u skladu s drugim rezovima.

Rice. 3. Vektorsko magnetno polje

Prvi rez koji je napravljen bio je nedostatak etra. Zašto?! Zato što je etar energija, ili medij koji je pod pritiskom. I ovaj pritisak, ako je proces pravilno organizovan, može se iskoristiti kao besplatan izvor energije!!! Drugi rez je uklonjen longitudinalni talas, to je kao posljedica toga da ako je eter izvor pritiska, odnosno energije, onda ako dodamo samo poprečni talasi, tada se ne može dobiti slobodna ili besplatna energija, potreban je longitudinalni val.

Tada kontranametanje talasa omogućava ispumpavanje pritiska etra. Često se ova tehnologija naziva nultom tačkom, što je općenito ispravno. Nalazi se na granici veze plus i minus (povećan i smanjeni pritisak), uz nadolazeće kretanje talasa, možete dobiti takozvanu Blohovu zonu ili jednostavno uranjanje medija (etera), gde će se privući dodatna energija medija.

Rad je pokušaj da se praktično ponove neki od eksperimenata opisanih u knjizi G.V. Nikolaeva „Savremena elektrodinamika i razlozi njene paradoksalnosti“ i reprodukuju generator i motor Stefana Marinova, koliko god je to moguće kod kuće.

Iskustvo G.V. Nikolaev sa magnetima: Koristili smo dva okrugla magneta od zvučnika

Dva ravna magneta smještena u ravnini sa suprotnim polovima. Privlače se jedni prema drugima (slika 4), dok, kada su okomite (bez obzira na orijentaciju polova), nema privlačne sile (prisutan je samo obrtni moment) (slika 5).

Sada izrežemo magnete u sredini i spojimo ih u parove sa različitim polovima, formirajući magnete originalne veličine (slika 6).

Kada se ovi magneti nalaze u istoj ravni (slika 7), oni će ponovo, na primer, biti privučeni jedan drugom, dok će se, ako su okomiti, već odbijati (slika 8). U potonjem slučaju, uzdužne sile koje djeluju duž linije reza jednog magneta su reakcija na poprečne sile koje djeluju na bočne površine drugi magnet i obrnuto. Postojanje longitudinalne sile je u suprotnosti sa zakonima elektrodinamike. Ova sila je rezultat djelovanja skalarnog magnetnog polja prisutnog na mjestu gdje su magneti izrezani. Takav kompozitni magnet naziva se sibirska kolija.

Magnetski bunar je pojava kada se vektorsko magnetsko polje odbija, a skalarno magnetsko polje privlači, i između njih se rađa udaljenost.

Bibliografska veza

Ako se električna struja propušta kroz željezo, tada će željezo steći magnetska svojstva za vrijeme prolaska struje. Neke tvari, na primjer, kaljeni čelik i brojne legure, ne gube svoja magnetna svojstva čak ni nakon što se struja isključi, za razliku od elektromagneta.

Takva tijela koja dugo zadržavaju magnetizaciju nazivaju se trajni magneti. Ljudi su prvo naučili izvlačiti trajne magnete iz prirodnih magneta - magnetne željezne rude, a zatim su naučili kako ih sami napraviti od drugih supstanci, umjetno magnetizirajući ih.

Magnetno polje trajnog magneta

Trajni magneti imaju dva pola, koja se nazivaju sjeverno i južno magnetno polje. Između ovih polova, magnetsko polje se nalazi u obliku zatvorenih linija usmjerenih od sjevernog pola prema jugu. Magnetno polje trajnog magneta djeluje na metalne predmete i druge magnete.

Ako dovedete dva magneta jedan drugom sa istim polovima, oni će se odbijati. A ako različita imena, onda privlače. Magnetne linije suprotnih naboja u ovom slučaju su, takoreći, zatvorene jedna na drugu.

Ako metalni predmet uđe u polje magneta, tada ga magnet magnetizira, a sam metalni predmet postaje magnet. Privlači ga njegov suprotni pol u odnosu na magnet, pa se čini da se metalna tijela "lijepe" za magnete.

Zemljino magnetsko polje i magnetne oluje

Ne samo da magneti imaju magnetno polje, već i naša matična planeta. Magnetno polje Zemlje određuje rad kompasa, koje su ljudi od davnina koristili za navigaciju terena. Zemlja, kao i svaki drugi magnet, ima dva pola - sjeverni i južni. Zemljini magnetski polovi su blizu geografskih polova.

Linije sile Zemljinog magnetnog polja "izlaze" sa sjevernog pola Zemlje i "ulaze" na lokaciju južnog pola. Fizika eksperimentalno potvrđuje postojanje Zemljinog magnetnog polja, ali ga još ne može u potpunosti objasniti. Vjeruje se da su razlog postojanja zemaljskog magnetizma struje koje teku unutar Zemlje i u atmosferi.

S vremena na vrijeme postoje takozvane "magnetne oluje". Zbog sunčeve aktivnosti i emisije tokova nabijenih čestica od strane Sunca, Zemljino magnetsko polje se mijenja za kratko vrijeme. S tim u vezi, kompas se može ponašati čudno, poremećen je prijenos različitih elektromagnetnih signala u atmosferi.

Ove oluje mogu izazvati nelagodnost kod nekih osjetljivih ljudi, budući da poremećaj normalnog zemaljskog magnetizma uzrokuje manje promjene na prilično osjetljivom instrumentu - našem tijelu. Vjeruje se da uz pomoć zemaljskog magnetizma ptice selice i životinje selice pronalaze put kući.

Na nekim mjestima na Zemlji postoje područja u kojima kompas nije stalno usmjeren na sjever. Takva mjesta se nazivaju anomalije. Takve se anomalije najčešće objašnjavaju ogromnim naslagama željezne rude na malim dubinama, koje narušavaju prirodno magnetsko polje Zemlje.