Fiecare dintre voi ținea un magnet în mâini și îi cunoaște proprietatea uimitoare: interacționează la distanță cu un alt magnet sau cu o bucată de fier. Ce este cu un magnet care îi conferă aceste proprietăți uimitoare? Poți să-ți faci propriul magnet? Este posibil și ceea ce este necesar pentru aceasta - veți învăța din lecția noastră. Să trecem înaintea noastră: dacă luăm un cui simplu de fier, acesta nu va avea proprietăți magnetice, dar dacă îl învelim cu sârmă și îl conectăm la o baterie, obținem un magnet (vezi Fig. 1).

Orez. 1. Un cui învelit în sârmă și conectat la o baterie

Se pare că pentru a obține un magnet, aveți nevoie de un curent electric - mișcarea unei sarcini electrice. Proprietățile magneților permanenți, cum ar fi magneții de frigider, sunt, de asemenea, asociate cu mișcarea unei sarcini electrice. O anumită sarcină magnetică, ca una electrică, nu există în natură. Nu are nevoie de el, deplasarea este suficientă sarcini electrice.

Înainte de a examina câmpul magnetic al unei constante curent electric, trebuie să cădem de acord asupra modului de a descrie cantitativ câmpul magnetic. Pentru descriere cantitativă fenomene magnetice este necesar să se introducă caracteristica de putere camp magnetic. Mărimea vectorială care caracterizează cantitativ câmpul magnetic se numește inducție magnetică. Este de obicei notat cu litera B latină majusculă, măsurată în Tesla.

Inducția magnetică este o mărime vectorială, care este o forță caracteristică unui câmp magnetic într-un punct dat din spațiu. Direcția câmpului magnetic este determinată prin analogie cu modelul electrostaticei, în care câmpul se caracterizează prin acțiunea asupra unei sarcini de probă în repaus. Numai aici un ac magnetic (un magnet permanent alungit) este folosit ca „element de încercare”. Ai văzut o astfel de săgeată într-o busolă. Direcția câmpului magnetic la un moment dat este considerată a fi direcția care va indica polul nord N al acului magnetic după reorientare (vezi Fig. 2).

O imagine completă și vizuală a câmpului magnetic poate fi obținută prin construirea așa-numitului linii de forță câmp magnetic (vezi Fig. 3).

Orez. 3. Liniile de câmp ale câmpului magnetic al unui magnet permanent

Acestea sunt linii care arată direcția vectorului de inducție magnetică (adică direcția polului N al acului magnetic) în fiecare punct din spațiu. Cu ajutorul unui ac magnetic, se poate obține astfel o imagine a liniilor de forță ale diferitelor câmpuri magnetice. Iată, de exemplu, o imagine a liniilor de câmp magnetic ale unui magnet permanent (vezi Fig. 4).

Orez. 4. Liniile de câmp ale câmpului magnetic al unui magnet permanent

Un câmp magnetic există în fiecare punct, dar trasăm linii la o oarecare distanță unul de celălalt. Acesta este doar un mod de a descrie un câmp magnetic, așa cum am făcut cu intensitatea câmp electric(Vezi fig. 5).

Orez. 5. Liniile de intensitate a câmpului electric

Cu cât liniile sunt trasate mai dens, cu atât este mai mare modulul de inducție magnetică într-o anumită regiune a spațiului. După cum puteți vedea (vezi Fig. 4), liniile de forță ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud. În interiorul magnetului, liniile de câmp continuă și ele. Spre deosebire de liniile de câmp electric, care încep la sarcini pozitive și se termină la sarcini negative, liniile de câmp magnetic sunt închise (vezi Fig. 6).

Orez. 6. Liniile de câmp magnetic sunt închise

Un câmp ale cărui linii de forță sunt închise se numește câmp vortex. câmp vectorial. Câmpul electrostatic nu este vortex, este potențial. Diferența fundamentală dintre câmpurile vortex și potențiale este că funcționează câmp potențial este egal cu zero pe orice cale închisă, nu este așa pentru un câmp de vortex. Pământul este și un magnet uriaș, are un câmp magnetic pe care îl detectăm cu un ac de busolă. Citiți mai multe despre câmpul magnetic al Pământului în ramură.

Acum, după ce ne-am familiarizat cu modelul câmpului magnetic, examinăm câmpul unui conductor cu curent continuu. În secolul al XIX-lea, omul de știință danez Oersted a descoperit că un ac magnetic interacționează cu un conductor prin care trece un curent electric (vezi Fig. 9).

Orez. 9. Interacțiunea unui ac magnetic cu un conductor

Practica arată că în câmpul magnetic al unui conductor rectiliniu cu curent, acul magnetic în fiecare punct va fi setat tangenţial la un anumit cerc. Planul acestui cerc este perpendicular pe conductorul cu curent, iar centrul acestuia se află pe axa conductorului (vezi Fig. 10).

Orez. 10. Amplasarea acului magnetic în câmpul magnetic al unui conductor drept

Dacă schimbați direcția fluxului de curent prin conductor, atunci acul magnetic din fiecare punct se va întoarce în direcția opusă (vezi Fig. 11).

Orez. 11. La schimbarea direcției de curgere a curentului electric

Adică, direcția câmpului magnetic depinde de direcția fluxului de curent prin conductor. Această dependență poate fi descrisă folosind o metodă simplă stabilită experimental - reguli gimlet:

dacă direcția mișcare înainte brațul coincide cu direcția curentului din conductor, apoi sensul de rotație al mânerului său coincide cu direcția câmpului magnetic creat de acest conductor (vezi Fig. 12).

Deci, câmpul magnetic al unui conductor cu curent este direcționat în fiecare punct tangențial la un cerc situat într-un plan perpendicular pe conductor. Centrul cercului coincide cu axa conductorului. Direcția vectorului câmpului magnetic în fiecare punct este legată de direcția curentului în conductor prin regula brațelor. Din punct de vedere empiric, la modificarea puterii curentului și a distanței de la conductor, s-a constatat că modulul vectorului de inducție magnetică este proporțional cu curentul și invers proporțional cu distanța de la conductor. Modulul vectorului de inducție magnetică al câmpului creat de un conductor infinit care poartă curent este egal cu:

unde este coeficientul de proporționalitate, care se găsește adesea în magnetism. Se numește permeabilitatea magnetică a vidului. Numeric egal cu:

Pentru câmpurile magnetice, precum și pentru cele electrice, principiul suprapunerii este valabil. Câmpurile magnetice create de diferite surse într-un punct din spațiu se adună (vezi Fig. 13).

Orez. 13. Câmpurile magnetice din diferite surse se adună

Total caracteristica de putere a unui astfel de câmp va fi suma vectorială a caracteristicilor de putere ale câmpurilor fiecăreia dintre surse. Mărimea inducției magnetice a câmpului creat de curent într-un anumit punct poate fi mărită prin îndoirea conductorului într-un cerc. Acest lucru va fi clar dacă luăm în considerare câmpurile magnetice ale segmentelor mici ale unei astfel de bobine de sârmă într-un punct din interiorul acestei bobine. De exemplu, în centru.

Segmentul marcat , conform regulii gimletului, creează în el un câmp ascendent (vezi Fig. 14).

Orez. 14. Câmpul magnetic al segmentelor

Segmentul creează în mod similar un câmp magnetic în acest punct îndreptat acolo. Același lucru este valabil și pentru alte segmente. Apoi, caracteristica forței totale (adică vectorul de inducție magnetică B) în acest punct va fi o suprapunere a caracteristicilor de forță ale câmpurilor magnetice ale tuturor segmentelor mici în acest punct și va fi îndreptată în sus (vezi Fig. 15).

Orez. 15. Caracteristica puterii totale în centrul bobinei

Pentru o bobină arbitrară, nu neapărat în formă de cerc, de exemplu, pentru un cadru pătrat (vezi Fig. 16), valoarea vectorului din interiorul bobinei va depinde în mod natural de forma, dimensiunea bobinei și curentul puterea în ea, dar direcția vectorului de inducție magnetică va fi întotdeauna determinată în același mod (ca o suprapunere a câmpurilor create de segmente mici).

Orez. 16. Câmp magnetic al segmentelor de cadru pătrat

Am descris în detaliu determinarea direcției câmpului în interiorul bobinei, dar în cazul general poate fi găsită mult mai ușor, după o regulă a vrmei ușor modificată:

dacă rotiți mânerul brațului în direcția în care curge curentul în bobină, atunci vârful brațului va indica direcția vectorului de inducție magnetică din interiorul bobinei (vezi Fig. 17).

Adică, acum rotația mânerului corespunde direcției curentului, iar mișcarea brațului corespunde direcției câmpului. Și nu invers, așa cum era cazul unui conductor drept. Dacă un conductor lung, prin care curge curentul, este înfăşurat într-un arc, atunci acest dispozitiv va fi un set de spire. Câmpurile magnetice ale fiecărei spire a bobinei se vor aduna conform principiului suprapunerii. Astfel, câmpul creat de bobină la un moment dat va fi suma câmpurilor create de fiecare dintre spire în acel punct. Imaginea liniilor de câmp ale câmpului unei astfel de bobine pe care o vedeți în Fig. optsprezece.

Orez. 18. Liniile electrice ale bobinei

Un astfel de dispozitiv se numește bobină, solenoid sau electromagnet. Este ușor de observat că proprietățile magnetice ale bobinei vor fi aceleași cu cele ale unui magnet permanent (vezi Fig. 19).

Orez. 19. Proprietăți magnetice ale bobinei și magnetului permanent

O parte a bobinei (care este în imaginea de mai sus) joacă rolul polului nord al magnetului, iar cealaltă parte - polul Sud. Un astfel de dispozitiv este utilizat pe scară largă în tehnologie, deoarece poate fi controlat: devine magnet numai atunci când curentul din bobină este pornit. Rețineți că liniile câmpului magnetic din interiorul bobinei sunt aproape paralele și dense. Câmpul din interiorul solenoidului este foarte puternic și uniform. Câmpul din exteriorul bobinei este neuniform, este mult mai slab decât câmpul din interior și este îndreptat în direcția opusă. Direcția câmpului magnetic din interiorul bobinei este determinată de regula brațelor ca și pentru câmpul din interiorul unei spire. Pentru sensul de rotație al mânerului, luăm direcția curentului care circulă prin bobină, iar mișcarea brațului indică direcția câmpului magnetic în interiorul acesteia (vezi Fig. 20).

Orez. 20. Regula brațului pentru mulinetă

Dacă plasați o bobină purtătoare de curent într-un câmp magnetic, aceasta se va reorienta ca un ac magnetic. Momentul forței care provoacă rotația este legat de modulul vectorului de inducție magnetică într-un punct dat, aria bobinei și puterea curentului din aceasta prin următoarea relație:

Acum devine clar pentru noi de unde provin proprietățile magnetice ale unui magnet permanent: un electron care se mișcă într-un atom de-a lungul unei căi închise este ca o bobină cu curent și, ca o bobină, are un câmp magnetic. Și, așa cum am văzut cu exemplul unei bobine, multe spire de curent, ordonate într-un anumit fel, au un câmp magnetic puternic.

Desemnați polii sursei de curent care alimentează solenoidul la punctul indicat în fig. 24 de interacțiuni. Argumentăm: un solenoid în care curge DC. se comportă ca un magnet.

Orez. 24. Sursa curentă

Conform fig. 24 arată că acul magnetic este orientat cu polul sud spre solenoid. La fel ca polii magneților se resping reciproc, în timp ce polii opuși se atrag. De aici rezultă că polul stâng al solenoidului însuși este cel nord (vezi Fig. 25).

Orez. 25. Polul stâng al solenoidului nord

Liniile de inducție magnetică părăsesc polul nord și intră în sud. Aceasta înseamnă că câmpul din interiorul solenoidului este îndreptat spre stânga (vezi Fig. 26).

Orez. 26. Câmpul din interiorul solenoidului este îndreptat spre stânga

Ei bine, direcția câmpului în interiorul solenoidului este determinată de regula gimletului. Știm că câmpul este îndreptat spre stânga, așa că să ne imaginăm că brațul este înșurubat în această direcție. Apoi mânerul său va indica direcția curentului în solenoid - de la dreapta la stânga (vezi Fig. 27).

Direcția curentului este determinată de direcția de mișcare a sarcinii pozitive. DAR sarcină pozitivă se deplasează dintr-un punct cu un potenţial mai mare (polul pozitiv al sursei) într-un punct cu unul mai mic (polul negativ al sursei). Prin urmare, polul sursă situat în dreapta este pozitiv, iar în stânga este negativ (vezi Fig. 28).

Orez. 28. Determinarea polilor sursei

Sarcina 2

Un cadru cu o suprafață de 400 este plasat într-un câmp magnetic uniform cu o inducție de 0,1 T, astfel încât normala cadrului să fie perpendiculară pe liniile de inducție. La ce putere de curent va acționa cuplul 20 asupra cadrului (vezi Fig. 29)?

Orez. 29. Desen pentru problema 2

Să raționăm: momentul forței care provoacă rotația este legat de modulul vectorului de inducție magnetică într-un punct dat, aria bobinei și puterea curentului din aceasta prin următoarea relație:

În cazul nostru, toate datele necesare sunt disponibile. Rămâne să exprimați puterea curentă dorită și să calculați răspunsul:

Problema rezolvata.

Bibliografie

1. Sokolovici Yu.A., Bogdanova G.S. Fizica: Manual cu exemple de rezolvare a problemelor. - redistribuire ediția a 2-a. - X .: Vesta: Editura „Ranok”, 2005. - 464 p.
2. Myakishev G.Ya. Fizica: Proc. pentru 11 celule. educatie generala instituţiilor. - M.: Educație, 2010.

1. Portalul de internet „Knowledge Hypermarket” ()
2. Portalul de internet „Colecția unificată a DER” ()

Teme pentru acasă

Până acum, am studiat câmpurile magnetice generate de conductori. Câmpurile lor magnetice există atâta timp cât există curent în conductori. Să luăm acum în considerare câmpurile magnetice ale așa-numitelor magneți permanenți.

Există două tipuri de poli magnetici: nord (N) și sud (S). Pentru a afla originea acestor nume, să facem un experiment. Să spânzurăm bară magnetică pe un fir pentru a se putea întoarce liber. Când magnetul încetează să se balanseze, acesta va fi neapărat poziționat astfel încât unul dintre polii săi să fie orientat spre partea de nord a orizontului, iar celălalt spre sud.

Orice magneți interacționează în mod necesar: lor stâlpi cu același nume respinge, și poli opuși - sunt atrasi. Aruncă o privire la desen. Două săgeți magnetice de pe vârfuri se rotesc neapărat cu capete opuse unul față de celălalt.
Este posibil să se realizeze un magnet permanent care va avea mai mulți poli sud și mai mulți nord. De exemplu, aceasta poate fi folosită pentru a magnetiza un fir sau o placă lungă de oțel. Cu toate acestea, este imposibil să faci un magnet cu un singur pol.
Să aflăm acum locația liniilor de forță ale câmpurilor magnetice ale magneților permanenți. Să facem un experiment. Să punem doi magneți de bară pe masă și să îi acoperim cu sticlă cu o împrăștiere de pilitură de fier (vezi poze).



Pe fig. „d” și „e” arată locația liniilor de câmp ale câmpului a doi poli magnetici cu același nume, iar în fig. "d" - poli opuși. Mai mult, pot fi atât polii aceluiași magnet (de exemplu, arcuați), cât și polii a doi magneți diferiți.

Planeta noastră este, de asemenea, un magnet permanent. Polul magnetic sudic al Pământului este situat în apropierea granițelor nordice ale Canadei, într-un punct cu coordonatele 82° latitudine nordică și 114° longitudine vestică. Polul Nord Magnetic se află în apropierea Polului Sud Geografic, la marginea Antarcticii, într-un punct cu coordonatele 63° S și 138° longitudine de est.
Coordonatele date arată că Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii săi geografici. Prin urmare, săgeata oricărei busole nu indică exact nordul, ci doar aproximativ.
Se știe că Soarele ejectează în mod constant fluxuri de particule încărcate rapid: protoni, electroni etc. („vânt solar”). Zboară în toate direcțiile, inclusiv spre Pământ. Câmpul magnetic al Pământului acționează asupra acestor fluxuri de particule, deviandu-le spre polii magnetici ai planetei. Acolo zboară în atmosfera superioară, provocând ionizarea și strălucirea lor. Așa se întâmplă lucrurile frumoase. lumini polare.

Profesor de fizică

MBOU „Liceul de câmp”

satul Polevaya, regiunea Kursk, regiunea Kursk, Filatova I.V.

Lecția este cercetarea.

Subiect: " magneți permanenți. Câmpul magnetic al magneților permanenți. Câmpul magnetic al Pământului.

Obiectivele lecției : educațional - cunoaștere proprietăți fizice magneți permanenți, câmpul magnetic al Pământului; continuarea formării deprinderilor de analiză a surselor de informare, efectuarea de experimente, lucrul în grup; educațional - educarea unei culturi a muncii mentale, abilități de lucru în grup; dezvoltarea - dezvoltarea gândirii independente, capacitatea de a analiza și de a trage concluzii, de a gândi logic.

Echipamente : microlaborator: un set de magnetism.

Laptop, proiector multimedia, prezentare, magneți.

Etapa organizatorica . Explicarea scopurilor și obiectivelor lecției.

Verificarea temelor:

Care este experiența lui Oersted? (acul magnetic situat sub conductorul purtător de curent se rotește) 2) Care este relația dintre curentul electric și câmpul magnetic? (Un câmp magnetic există în jurul oricărui conductor cu curent, în jurul sarcinilor electrice în mișcare) 3) Cum sunt aranjate pilitura de fier într-un câmp magnetic de curent continuu? (sub influența unui câmp magnetic, pilitura de fier se așează în cercuri concentrice; într-un câmp magnetic, pilitura de fier se magnetizează și devin săgeți magnetice) 4) Cum se numește linia magnetică a unui câmp magnetic? (linii de-a lungul cărora sunt stabilite axele acelor magnetice). 5). De ce să introducem conceptul de linii magnetice de curent continuu? (cu ajutorul liniilor magnetice este convenabil să reprezentați grafic câmpurile magnetice). 6) Cum să arăți prin experiență că direcția liniilor magnetice este legată de direcția curentului în conductor? (schimbați direcția curentului în conductor) 7) În ce moduri poate fi întărit câmpul magnetic al unei bobine cu curent? (introduceți miezul sau măriți puterea curentului) 8) Ce se numește electromagnet? (o bobină cu miez de fier în interior) 9) În ce scopuri se folosesc electromagneții? (la fabrici transporta marfa, separator magnetic de cereale, telegraf, telefon, sonerie electrica, releu electromagnetic)

Activare activitate mentala . Profesor. Sunt folosiți în medicină și în multe alte domenii ale activității umane. Se găsesc în aparatele electrice. Au cel puțin doi poli, nord și sud. Ele sunt cunoscute încă din antichitate. „Piatra iubitoare” – acesta este numele dat acestui subiect de către chinezi. Atrage fierul ca o mamă blândă către copiii ei. (Tshu-shi)

Despre ce este vorba?

3. Marele dicționar enciclopedic. Magnet permanent. Un produs de o anumită formă (de exemplu, sub formă de potcoavă, bandă, tijă) dintr-un material premagnetizat capabil să mențină o inducție magnetică semnificativă după îndepărtarea câmpului de magnetizare. Este folosit ca sursă de câmp magnetic constant în dispozitivele electrice, radio și electronice. Magnetul este o piatră din magnezia, oraș anticîn Asia Mică. Magneți naturali în natură - minereu de fier (așa-numitul minereu de fier magnetic sau magnetit)

„Un magnet este o piatră magnetică, minereu de fier, minereu. Cu capacitatea de a atrage fier și, pornind de la preponderență, indicați spre nord și sud și, de asemenea, transferați această proprietate către fierul ”V. Dahl Dicţionar mare limbă rusă vie. Tt. 1-4.

Ce este un magnet permanent? Corpurile care păstrează magnetizarea pentru o perioadă lungă de timp se numesc magneți permanenți sau pur și simplu magneți. Care sunt proprietățile magneților permanenți?

Fizica experimentală

4 . Partea experimentală. Cercetarea elevilor

Experiența 1.

1. Verificați efectul magnetului asupra obiectelor.

2. Așezați obiecte în apropierea diferitelor părți ale magnetului: la capetele magnetului și în mijlocul acestuia.

Dotare: magnet, corpuri diverse (cuie, agrafe, sarma de aluminiu, caiet, bloc de lemn).

Verificarea efectului magnetului asupra diverse articole iar actiunea magnetului asupra obiectelor situate la capetele magnetului si in mijloc, scrieti rezultatele intr-un caiet.

Locația obiectului la capetele magnetului

Rezultate experimentale.

Numele articolelor

Amplasarea obiectelor în apropierea mijlocului magnetului

Rezultate experimentale.

Experiența 2.

Dotare: bară magnetică, rumeguș, cutie de plastic.

Progres:

1. Puneți o cutie de plastic cu pilitură de fier pe magnet.

2. Apăsați ușor pe cutia de rumeguș.

3. Schițați imaginea rezultată într-un tabel.

Experiența 3.

Echipament: magnet potcoavă, pilitură de fier, hârtie. Progres:

1. Așezați o cutie de plastic cu rumeguș pe magnet

2. Atingeți ușor caseta.

3. Schițați imaginea rezultată într-un tabel.

Experiența 4.

Echipament: și materiale: doi magneți de bandă (tijă), pilitură de fier, o cutie de plastic cu pilitură de fier.

1. Puneți magneții cu aceiași poli unul pe celălalt.

Peste o cutie de plastic cu rumeguș. Atingeți ușor caseta.

2. Schițați imaginea rezultată într-un tabel.

3. Pune magneții în cărucioare și întoarce-i cu aceiași poli unul spre celălalt. Asigurați-vă că magneții se resping.

Experiența 5.

Echipamente și materiale: două bare (bande) magneți, o cutie de plastic cu pilitură de fier.

Progres:

Așezați magneții cu poli opuși.

Puneți deasupra o cutie de plastic cu pilitură de fier și loviți ușor.

Desenați imaginea rezultată într-un tabel.

Puneți magneții în cărucioare și apropiați-vă cu poli opuși. Asigurați-vă că magneții sunt atrași. Concluzie: polii opuși ai magneților se atrag.

Experiența 6.

Magnet de bară, busolă, cui de fier.

Progres:

1. Apropiați magnetul de busolă la o distanță de câțiva centimetri. Pe măsură ce mișcați magnetul, urmați acul busolei. Ce se întâmplă cu săgeata? Concluzie: abaterea săgeții depinde de distanța până la săgeată.

Aduceți un cui de fier la busolă la o distanță de câțiva centimetri. Pe măsură ce mișcați cuiul, urmați acul busolei. Ce se întâmplă cu săgeata.

Treceți un capăt al magnetului peste unghie de mai multe ori, mișcându-l întotdeauna în aceeași direcție. După aceea, aduceți cuiul la busolă câțiva centimetri, mișcând cuiul, urmați acul busolei. Ce se întâmplă cu săgeata? Explicați acest fenomen.

Experiența 7.

1. Frecați spița cu un pol al magnetului permanent.

2. După magnetizarea spiței, asigurați-vă că aceasta devine un magnet. Pentru a face acest lucru, atingeți capătul acului cu pilitură de fier. Rumegul este atras.

Verificați polaritatea spiței magnetizate. Veți vedea că atunci când aduceți acul la acul magnetic, un capăt atrage polul său sudic, iar celălalt capăt atrage nordul.

Concluzie: la magnetizarea spiței s-a obținut un magnet cu doi poli: nord și sud.

Încercați să rupeți mecanic spița

Utilizați săgeata magnetică pentru a vă asigura că magnetul unipolar nu a funcționat.

Concluzie din experimente. Rezultatele cercetării.

Magneții permanenți atrag fonta, fierul, oțelul, unele aliaje, nichelul mai slab și cobaltul.

Există locuri în care se găsesc cele mai puternice acțiuni magnetice; ele se numesc polii unui magnet.

Au cel puțin doi poli: nord și sud.

Asemenea polii resping, spre deosebire de polii se atrag.

Magneții artificiali sunt fabricați prin plasarea fierului, oțelului, unui aliaj de nichel și cobalt într-un câmp magnetic sau prin frecare cu un magnet într-o direcție.

Proprietățile magnetice dispar la temperaturi mai mari decât temperatura Curie.

6.Linii magnetice câmp magnetic al unui magnet permanent închis.linie. în afara magnetului, liniile magnetice ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud, închizându-se în interiorul magnetului, la fel ca liniile magnetice ale unei bobine de curent.

7. Motivul câmpului magnetic al magneților permanenți din punctul de vedere al lui Ampère: un curent circular care circulă în interiorul unei particule de materie (ipoteza lui Ampère). Substanțele care cresc semnificativ câmpul magnetic se numesc feromagneți. Pe lângă fier, feromagneții includ nichel, cobalt, aliaje - oțeluri electrice. Permalloy, permendur, alnico, invar și altele. Ferromagnetismul se explică calitativ prin proprietățile magnetice ale electronilor. Fiecare electron dintr-un atom are propriul său câmp magnetic (spin). Pentru feromagneți, apar condiții pentru orientarea paralelă, vectorul de inducție magnetică a câmpurilor magnetice de spin ale unei părți a electronilor și adăugarea acestora. Ca urmare, apar domenii de magnetizare spontană. Fiecare domeniu este un mic magnet. Domeniile pot fi observate la microscop. În acest scop, o picătură de ulei este aplicată pe suprafața lustruită a unui feromagnet, în care sunt suspendate cele mai mici particule dintr-o pulbere feromagnetică. Aceste particule sunt concentrate la granițele domeniilor. Dimensiunile domeniilor sunt de ordinul 0,1–1,01 mm. Când o probă feromagnetică este îndepărtată dintr-un câmp magnetic extern, o parte semnificativă a domeniilor păstrează o orientare ordonată. O probă dur magnetic devine un magnet permanent. Pentru fabricarea magneților permanenți se folosesc oțeluri speciale, aliaje de fier cu aluminiu, nichel și cobalt, oxid de fier și alte metale.

Relevanța temei studiate. Aplicarea magneților : separatoare magnetice, instrumente electrice de masura, aparate electrice, radio inginerie si electronice, suporturi magnetice de stocare hard disk-uri, dischete, carduri de credit, televizoare, difuzoare, microfoane, tomografie prin rezonanta magnetica.

Învățarea de materiale noi. Câmpul magnetic al Pământului

Ce concluzie se poate trage din observațiile acului magnetic, care este întotdeauna plasat într-un loc dat de pe Pământ într-o anumită direcție.

Concluzie: există un câmp magnetic în jurul Pământului, iar acul magnetic este plasat de-a lungul liniilor sale magnetice. Experiența arată că în jurul valorii de 75 de grade latitudine nordică și 99 de grade longitudine vestică, liniile magnetice devin verticale pe măsură ce intră pe pământ. Aici se află în prezent Polul Sud Magnetic al Pământului. Se afla la 2100 km distanta de cea nordica geografica.

Polul Nord Magnetic al Pământului este situat în apropierea Polului Sud geografic, și anume la 66,5 grade latitudine sudică și 140 grade longitudine estică. Aici liniile magnetice ale câmpului magnetic al Pământului ies din Pământ. Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii săi geografici. În acest sens, acul magnetic indică doar aproximativ spre nord.

Planul vertical în care este stabilită axa longitudinală a acului magnetic se numește planul meridianului magnetic al punctului dat. suprafața pământului, iar linia de-a lungul căreia acest plan se intersectează cu planul orizontal se numește meridian magnetic. Unghiul dintre direcția meridianelor magnetice și geografice se numește declinație magnetică, declinația magnetică se numește vest sau est, în funcție de faptul că polul nord al acului magnetic deviază la vest sau la est de planul meridianului geografic. Scara de măsurare a declinației este de la 0 la 180 de grade. Adesea, declinația de est este marcată cu semnul plus, iar declinația de vest cu semnul minus. Liniile câmpului magnetic al pământului nu sunt paralele cu suprafața pământului. Inducția magnetică a câmpului Pământului nu se află în planul orizontului unui loc dat, ci formează un unghi cu acest plan. Acest unghi se numește înclinare magnetică. O idee despre poziția acului magnetic poate fi obținută folosind cardanele. Trei mărimi: declinația, înclinarea și valoarea numerică a componentei magnetice caracterizează complet câmpul magnetic.

Furtunile magnetice sunt schimbări pe termen scurt ale câmpului magnetic al Pământului. Apariția furtunilor magnetice este asociată cu activitatea solară. În timpul perioadei de activitate solară, fluxuri de particule încărcate sunt ejectate de la suprafața Soarelui în spațiul mondial. Câmpul magnetic generat de particulele încărcate în mișcare modifică câmpul magnetic al Pământului și provoacă o furtună magnetică. Anomalii magnetice: zone în care direcția acului magnetic deviază constant de la direcția liniei magnetice a Pământului. Există anomalii magnetice continentale (cu o suprafață de 10 - 100 mii de kilometri pătrați, de exemplu, Siberia de Est), regionale. 1-10 mii de kilometri pătrați), anomalii locale, cauza unor astfel de anomalii sunt depozite uriașe minereu de fier la adâncimi relativ mici. Exemple de anomalii locale sunt Kursk, Krivoy Rog.

Cauza magnetismului terestru nu este pe deplin înțeleasă. S-a stabilit doar că un rol important în crearea câmpului magnetic al Pământului îl au diferiții curenți electrici care circulă în atmosferă (în special în straturile sale superioare) și în scoarța terestră. Miezul Pământului este lichid, în el pot circula curenți circulari. În 1958 sateliți artificiali Terenurile SSR și SUA au descoperit 2 centuri de radiații în planul ecuatorial al Pământului. Centurile de radiații reprezintă fluxuri de particule încărcate - electroni și protoni - curent inel.

7. Fixare:

1. Un magnet poate fi împărțit în 2 părți, fiecare cu un singur pol?

2. Cum să obțineți o imagine a câmpului magnetic?

3. Cum se poate aprecia efectul acestuia asupra unui ac magnetic după imaginea unui câmp magnetic?

4. Unde se află polii magnetici nord și sud ai Pământului?

5. Ce sunt anomaliile magnetice? Care este motivul lor?

6 Ce este furtuni magnetice?

Sarcini.

128.1 Se știe de mult că barele ferestrelor de fier devin magnetizate în timp. Explicați acest fenomen. Ce concluzie se poate trage din el cu privire la direcția inducției magnetice a câmpului magnetic al pământului?

Răspuns: magnetizarea obiectelor verticale în câmpul magnetic al Pământului demonstrează că inducerea magnetică a acestui câmp are o componentă verticală, adică nu se află în plan orizontal. Dedesubt va fi polul nord, deasupra - sudul (în emisfera nordică).

128.2 Dacă lovi cu un ciocan pe o bandă de fier situată de la nord la sud, atunci banda va deveni magnetizată. Cum vor fi amplasați polii pe o bandă magnetizată în acest fel?

Răspuns: La capătul benzii orientat spre nord. Va fi un pol nord la celălalt capăt al polului sudic.

128.3 Magnetizarea spontană a obiectelor de fier în câmpul magnetic al Pământului a fost folosită pentru a construi mine magnetice care sunt plasate la o anumită adâncime sub suprafața apei. Mina plutește în sus și explodează când nava de fier magnetizată trece prin apropiere. Acul magnetic al mecanismului de mine se rotește sub influența câmpului magnetic al navei. Pentru combaterea minelor magnetice se folosesc două metode: măturarea magnetică a acestor mine și neutralizarea câmpului magnetic al navei. Prima modalitate este că un avion care zboară jos deasupra suprafeței mării poartă un magnet puternic suspendat de el pe cabluri peste această zonă. Uneori, în schimb, un cablu sub formă de inel este coborât pe suprafața apei pe flotoare și un curent este trecut prin acest inel. Sub influența unui câmp magnetic sau a unui curent, toate minele intră în acțiune și explodează fără a provoca vătămări.

A doua metodă este că buclele de sârmă izolată sunt întărite pe navă și curenții sunt trecuți prin ele în așa fel încât câmpul magnetic al acestor curenți să fie egal și opus câmpului navei (magnet permanent). Ambele câmpuri, însumându-se, se distrug reciproc, iar nava trece liber peste mina magnetică fără a-i activa mecanismul. Cum ar trebui să fie direcționat curentul din buclă dacă este orizontal: în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic când este privit de sus? Contează direcția curentului în primul rând?

Răspuns: Nava este magnetizată astfel încât polul nord să fie în partea de jos, iar polul sud să fie în partea de sus. Deoarece câmpul magnetic al curentului trebuie să compenseze câmpul magnetic al navei, acesta trebuie să aibă direcția opusă, adică polul nord trebuie să fie în vârf. Curentul din buclă, văzut de sus, ar trebui să fie în direcția opusă sensului acelor de ceasornic. Direcția curentului în primul caz, cu traul de mină magnetică, nu contează.

8. Pagina istorică.

Busolă. În secolul al III-lea, filozoful chinez Hen Fei Zi a descris dispozitivul busolei. Arăta ca o lingură de magnetită cu mâner subțire. Lingura era montată pe o placă de cupru și se putea roti cu ușurință. Tulpina îndrepta spre sud. În secolul al XI-lea, în China a apărut un ac de busolă sub forma unui pește care se afla în apă. Capul peștelui îndreptat spre sud. În secolul al XII-lea, arabii au împrumutat busola. În secolul al XIII-lea, acul plutitor a devenit cunoscut europenilor. În secolul al XIV-lea, un ac magnetic a început să fie plasat în mijlocul unui cerc de hârtie. Busola a fost îmbunătățită de italianul Flavio Joy.

Aplicarea magneților. În 1934, inginerul german Kemper a propus crearea unei suspensii magnetice. Principiul de funcționare se bazează pe respingerea polilor magnetici cu același nume. Linia și fundul trenului sunt așezate cu magneți permanenți cu orientarea corespunzătoare a stâlpilor. Tracțiunea va fi creată de un motor electric liniar, care are un stator și un rotor sub formă de benzi.

Istoria câmpului magnetic al Pământului. Medicul de la curtea reginei Elisabeta, William Gilbert (secolul al XVI-lea). Purtat de magnetism, el a realizat un magnet sferic, i-a studiat proprietatile cu ajutorul unui ac magnetic si a ajuns la concluzia ca globul este un imens magnet cosmic. Geofizicienii moderni știu care a fost câmpul magnetic al Pământului cu mii și chiar milioane de ani în urmă - în rocile care conțin fier, care au apărut ca urmare a unei erupții vulcanice, lava răcită a fost magnetizată în câmpul Pământului. Apoi câmpul magnetic s-a schimbat, iar lava întărită și-a păstrat magnetizarea. Măsurând magnetizarea, geofizicienii au descoperit că polii magnetici ai Pământului și-au schimbat locul de multe ori. Acest lucru s-a întâmplat de 7 ori în ultimul milion de ani.

O sarcină. În 1963, geofizicienii Fred Vine și Drummond Matthews, studiind câmpul magnetic al fundului mării, au descoperit că, odată cu distanța față de Creasta Mid-Atlantic, benzile cu magnetizare directă și inversă a rocilor ieșeau pe ambele părți ale acesteia. Explicați fenomenul. (Răspuns: Cu cât sunt mai departe de creastă, cu atât rocile de fund sunt mai vechi. Ele se formează atunci când magma care se revarsă din ea se răcește. În același timp, particulele de fier sunt orientate ca acele de busole de-a lungul câmpului magnetic al Pământului. În consecință, pe tot parcursul pământului. istorie, polaritatea s-a schimbat în mod repetat.

Comutator lamelă. Acesta este un contact sigilat. Aparatul este un comutator cu arccontacte din material feromagnetic (permaloysârmă) plasate într-un recipient de sticlă etanș umplut cu un gaz inert. Contactele sunt declanșate de un câmp magnetic situat în exterior. Suprafețele de contact asigură o conexiune electrică fiabilă la contact. Avantajul comutatorului cu lame este dimensiunea mică, simplitatea dispozitivului, fiabilitatea ridicată, costul redus. Datorită acestui fapt, aparatul este utilizat în relee, dispozitive de semnalizare și control, echipamente informatice și diverse relee, dispozitive telefonice și telegrafice. Contactele comutatorului cu lame sunt activate numai atunci când este orientat într-un câmp magnetic, când este situat de-a lungul liniilor de inducție magnetică. Capătul electrodului, în care intră liniile magnetice, devine polul sud, iar din care ies, nordul. În consecință, capetele firelor de permalloy care se înfruntă unele cu altele sunt magnetizate diferit și sunt atrase.

Performanţă sarcini de testare . Opțiunea 1.d2.b.3.c4.b 5.a.6. b.

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

9. Rezumând lecția.

Ce este nou în lecție. Notare.

10. Briefing despre teme.

§ 60.61 str.173. Peryshkin A.V. Exercițiile nr. 42, 43.

Acest articol prezintă rezultatele studiilor câmpurilor magnetice vectoriale și scalare ale magneților permanenți și definirea distribuției acestora.

magnet permanent

electromagnet

câmp magnetic vectorial

câmp magnetic scalar.

2. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analiza vectorialași începutul calculului tensor. – M.: facultate, 1966.

3. Kumpyak D.E. Analiza vectorială și tensorială: tutorial. - Tver: Tver Universitate de stat, 2007. - 158 p.

4. McConnell A.J. Introducere în analiza tensorială cu aplicații la geometrie, mecanică și fizică. – M.: Fizmatlit, 1963. – 411 p.

5. Borisenko A.I., Tarapov I.E. Analiza vectorială și începuturile calculului tensor. - Ed. a 3-a. - M .: Liceu, 1966.

magneți permanenți. Câmp magnetic permanent.

Magnet- acestea sunt corpuri care au capacitatea de a atrage obiecte de fier și oțel și de a respinge altele datorită acțiunii câmpului lor magnetic. Liniile de câmp magnetic trec de la polul sud al magnetului și ies din polul nord (Fig. 1).

Orez. 1. Magneți și linii de câmp magnetic

Un magnet permanent este un produs realizat dintr-un material magnetic dur cu o inducție magnetică reziduală mare care păstrează starea de magnetizare pentru o perioadă lungă de timp. Magneții permanenți sunt fabricați în diferite forme și sunt utilizați ca surse autonome (nu consumatoare de energie) ale unui câmp magnetic (Fig. 2).

Un electromagnet este un dispozitiv care creează un câmp magnetic atunci când trece un curent electric. De obicei, un electromagnet constă dintr-o înfășurare a unui miez inferromagnetic, care capătă proprietățile unui magnet atunci când un curent electric trece prin înfășurare.

Orez. 2. Magnet permanent

În electromagneți, proiectați în primul rând pentru a crea forță mecanică, există și o armătură (partea în mișcare a circuitului magnetic) care transmite forța.

Magneții permanenți din magnetit au fost folosiți în medicină încă din cele mai vechi timpuri. Regina Cleopatra a Egiptului purta o amuletă magnetică.

LA China anticăîn „Cartea imperială de medicină internă” a fost pusă problema utilizării pietrelor magnetice pentru corectarea energiei Qi în organism – „forța vie”.

Teoria magnetismului a fost dezvoltată pentru prima dată de fizicianul francez André Marie Ampère. Potrivit teoriei sale, magnetizarea fierului se explică prin existența curenților electrici care circulă în interiorul substanței. Ampere a făcut primele rapoarte despre rezultatele experimentelor la o reuniune a Academiei de Științe din Paris în toamna anului 1820. Conceptul de „câmp magnetic” a fost introdus în fizică de către fizicianul englez Michael Faraday. Magneții interacționează printr-un câmp magnetic, el a introdus și conceptul de linii magnetice de forță.

Câmp magnetic vectorial

Un câmp vectorial este o mapare care asociază fiecare punct al spațiului luat în considerare cu un vector cu începutul în acel punct. De exemplu, vectorul viteza vântului în acest moment timpul variază de la un punct la altul și poate fi descris printr-un câmp vectorial (Fig. 3).

Câmp magnetic scalar

Dacă fiecărui punct M al unei anumite zone a spațiului (cel mai adesea de dimensiunea 2 sau 3) i se atribuie un număr (de obicei real) u, atunci spunem că în această zonă este dat un câmp scalar. Cu alte cuvinte, un câmp scalar este o funcție care mapează Rn la R (o funcție scalară a unui punct din spațiu).

Ghenadi Vasilievici Nikolaev povestește într-un mod simplu, arată și dovedește prin experimente simple existența celui de-al doilea tip de câmp magnetic, pe care știința, dintr-un motiv ciudat, nu l-a găsit. De pe vremea lui Ampère, a existat o presupunere că există. El a numit câmpul descoperit de Nikolaev un câmp scalar, dar încă este numit adesea pe numele său. Nikolaev a adus undele electromagnetice la o analogie completă cu undele mecanice obișnuite. Acum, fizica consideră undele electromagnetice ca fiind exclusiv transversale, dar Nikolaev este sigur și demonstrează că sunt și longitudinale sau scalare, iar acest lucru este logic, deoarece o undă se poate propaga înainte fără presiune directă, este pur și simplu absurd. Potrivit omului de știință, domeniul longitudinal a fost ascuns de știință intenționat, poate în procesul de editare a teoriilor și a manualelor. Acest lucru a fost făcut cu o intenție simplă și în concordanță cu alte reduceri.

Orez. 3. Câmp magnetic vectorial

Prima tăietură care a fost făcută a fost lipsa eterului. De ce?! Pentru că eterul este energie, sau un mediu care este sub presiune. Iar această presiune, dacă procesul este organizat corespunzător, poate fi folosită ca sursă gratuită de energie!!! A doua tăietură a fost îndepărtată undă longitudinală, aceasta este o consecință că, dacă eterul este o sursă de presiune, adică energie, atunci dacă adăugăm doar unde transversale, atunci nu se poate obține energie liberă sau liberă, este necesară o undă longitudinală.

Apoi contra-impunerea undelor face posibilă pomparea presiunii eterului. Adesea, această tehnologie este numită punctul zero, ceea ce este în general corect. Este la limita conexiunii dintre plus și minus (creștere și presiune redusă), odată cu mișcarea undelor care se apropie, puteți obține așa-numita zonă Bloch sau o simplă scufundare a mediului (eter), unde va fi atrasă energie suplimentară a mediului.

Lucrarea este o încercare de a repeta practic unele dintre experimentele descrise în cartea lui G.V. Nikolaev „Electrodinamica modernă și motivele paradoxalității sale” și de a reproduce generatorul și motorul lui Stefan Marinov, pe cât posibil acasă.

Experiența lui G.V. Nikolaev cu magneți: Am folosit doi magneți rotunzi de la difuzoare

Doi magneți plati situati pe un plan cu poli opuși. Sunt atrași unul de celălalt (Fig. 4), între timp, când sunt perpendiculari (indiferent de orientarea polilor), nu există forță de atracție (este prezent doar cuplul) (Fig. 5).

Acum să tăiem magneții la mijloc și să-i conectăm în perechi cu diferiți poli, formând magneți de dimensiunea originală (Fig. 6).

Când acești magneți sunt situați în același plan (Fig. 7), ei vor fi din nou atrași, de exemplu, unul de celălalt, în timp ce dacă sunt perpendiculari, se vor respinge deja (Fig. 8). În ultimul caz, forțele longitudinale care acționează de-a lungul liniei de tăiere a unui magnet sunt o reacție la forțele transversale care acționează asupra suprafete laterale alt magnet și invers. Existența unei forțe longitudinale contrazice legile electrodinamicii. Această forță este rezultatul acțiunii unui câmp magnetic scalar prezent în locul în care sunt tăiați magneții. Un astfel de magnet compozit se numește colie siberiană.

Un puț magnetic este un fenomen în care un câmp magnetic vectorial se respinge, iar un câmp magnetic scalar se atrage și se naște o distanță între ele.

Link bibliografic

Dacă un curent electric este trecut prin fier, atunci fierul va dobândi proprietăți magnetice pe durata trecerii curentului. Unele substanțe, de exemplu, oțelul călit și o serie de aliaje, nu își pierd proprietățile magnetice nici după ce curentul este oprit, spre deosebire de electromagneți.

Astfel de corpuri care păstrează magnetizarea mult timp se numesc magneți permanenți. Oamenii au învățat mai întâi să extragă magneți permanenți din magneții naturali - minereu de fier magnetic, apoi au învățat cum să-i facă ei înșiși din alte substanțe, magnetizându-i artificial.

Câmp magnetic al unui magnet permanent

Magneții permanenți au doi poli, numiți câmpuri magnetice de nord și de sud. Între acești poli, câmpul magnetic este situat sub formă de linii închise îndreptate de la polul nord spre sud. Câmpul magnetic al unui magnet permanent acționează asupra obiectelor metalice și a altor magneți.

Dacă aduceți doi magneți unul la altul cu aceiași poli, se vor respinge unul pe celălalt. Și dacă nume diferite, atunci atrage. Liniile magnetice ale sarcinilor opuse în acest caz, parcă, sunt închise una pe cealaltă.

Dacă un obiect metalic intră în câmpul unui magnet, atunci magnetul îl magnetizează, iar obiectul metalic însuși devine un magnet. Este atras de polul său opus magnetului, astfel încât corpurile metalice par să se „lipească” de magneți.

Câmpul magnetic al Pământului și furtunile magnetice

Nu numai magneții au un câmp magnetic, ci și planeta noastră natală. Câmpul magnetic al Pământului determină funcționarea busolelor, care din cele mai vechi timpuri au fost folosite de oameni pentru a naviga pe teren. Pământul, ca orice alt magnet, are doi poli - nord și sud. Polii magnetici ai Pământului sunt aproape de polii geografici.

Liniile de forță ale câmpului magnetic al Pământului „ieșesc” de la polul nord al Pământului și „intră” în locul polului sud. Fizica confirmă experimental existența câmpului magnetic al Pământului, dar nu îl poate explica pe deplin încă. Se crede că motivul existenței magnetismului terestru îl reprezintă curenții care curg în interiorul Pământului și în atmosferă.

Din când în când apar așa-numitele „furtuni magnetice”. Din cauza activității solare și a emisiilor de fluxuri de particule încărcate de către Soare, câmpul magnetic al Pământului se modifică pentru o perioadă scurtă de timp. În acest sens, busola se poate comporta ciudat, transmiterea diferitelor semnale electromagnetice în atmosferă este întreruptă.

Aceste furtuni pot provoca disconfort la unii oameni sensibili, deoarece perturbarea magnetismului terestru normal provoacă modificări minore într-un instrument destul de delicat - corpul nostru. Se crede că, cu ajutorul magnetismului terestru, păsările migratoare și animalele migratoare își găsesc drumul spre casă.

În unele locuri de pe Pământ, există zone în care busola nu indică constant spre nord. Astfel de locuri se numesc anomalii. Astfel de anomalii se explică cel mai adesea prin depozite uriașe de minereu de fier la adâncimi mici, care distorsionează câmpul magnetic natural al Pământului.