خطوط مغناطیسی یک آهنربای دائمی آهنرباهای دائمی میدان مغناطیسی آهنرباهای دائمی میدان مغناطیسی زمین. میدان مغناطیسی زمین و طوفان های مغناطیسی

یک میدان مغناطیسیموضوعی است که پیرامون منابع به وجود می آید جریان الکتریسیتهو همچنین در اطراف آهنرباهای دائمی. در فضا، میدان مغناطیسی به صورت ترکیبی از نیروهایی نمایش داده می شود که می تواند بر اجسام مغناطیسی تأثیر بگذارد. این عمل با وجود تخلیه های محرک در سطح مولکولی توضیح داده می شود.

میدان مغناطیسی فقط در اطراف بارهای الکتریکی که در حال حرکت هستند تشکیل می شود. به همین دلیل است که مغناطیسی میدان الکتریکییکپارچه هستند و با هم شکل می گیرند میدان الکترومغناطیسی. اجزای میدان مغناطیسی به هم پیوسته اند و بر روی یکدیگر عمل می کنند و خواص خود را تغییر می دهند.

خواص میدان مغناطیسی:
1. میدان مغناطیسی تحت تأثیر بارهای محرک جریان الکتریکی ایجاد می شود.
2. میدان مغناطیسی در هر یک از نقاط آن با بردار کمیت فیزیکی به نام مشخص می شود القای مغناطیسیکه نیروی مشخصه میدان مغناطیسی است.
3. میدان مغناطیسی فقط می تواند بر آهنرباها، هادی های رسانا و بارهای متحرک تأثیر بگذارد.
4. میدان مغناطیسی می تواند از نوع ثابت و متغیر باشد
5. میدان مغناطیسی فقط اندازه گیری می شود دستگاه های خاصو توسط حواس انسان قابل درک نیست.
6. میدان مغناطیسی الکترودینامیکی است، زیرا فقط در حین حرکت ذرات باردار ایجاد می شود و فقط بر بارهایی که در حال حرکت هستند تأثیر می گذارد.
7. ذرات باردار در امتداد یک مسیر عمود حرکت می کنند.

اندازه میدان مغناطیسی به سرعت تغییر میدان مغناطیسی بستگی دارد. بر این اساس، دو نوع میدان مغناطیسی وجود دارد: میدان مغناطیسی پویاو میدان مغناطیسی گرانشی. میدان مغناطیسی گرانشیفقط نزدیک رخ می دهد ذرات بنیادیو بسته به ویژگی های ساختاری این ذرات تشکیل می شود.

لحظه مغناطیسیزمانی اتفاق می افتد که میدان مغناطیسی بر روی یک قاب رسانا اثر می گذارد. به عبارت دیگر ممان مغناطیسی برداری است که بر روی خطی که عمود بر قاب قرار دارد قرار دارد.

میدان مغناطیسی را می توان به صورت گرافیکی نشان دادبا استفاده از مغناطیسی خطوط نیرو. این خطوط به گونه ای ترسیم می شوند که جهت نیروهای میدانی با جهت خود خط میدان منطبق باشد. خطوط میدان مغناطیسی پیوسته و در عین حال بسته هستند.

جهت میدان مغناطیسی با استفاده از یک سوزن مغناطیسی تعیین می شود. خطوط نیرو نیز قطبیت آهنربا را تعیین می کنند، انتهای خروجی خطوط نیرو قطب شمال و انتهای ورودی این خطوط قطب جنوب است.

ارزیابی بصری میدان مغناطیسی با استفاده از براده های آهن معمولی و یک تکه کاغذ بسیار راحت است.
اگر یک ورق کاغذ را روی آهنربای دائمی قرار دهیم و روی آن خاک اره بپاشیم، ذرات آهن مطابق با خطوط میدان مغناطیسی در یک ردیف قرار می گیرند.

جهت خطوط نیرو برای هادی به راحتی توسط معروف تعیین می شود قانون گیملتیا قانون دست راست . اگر بازوهایمان را دور هادی ببندیم به طوری که شستدر جهت جریان (از منفی به مثبت) نگاه کرد، سپس 4 انگشت باقی مانده جهت خطوط میدان مغناطیسی را به ما نشان می دهند.

و جهت نیروی لورنتس - نیرویی که میدان مغناطیسی با آن بر ذره باردار یا هادی با جریان عمل می کند. قانون دست چپ.
اگر قرار دهیم دست چپدر یک میدان مغناطیسی به طوری که 4 انگشت در جهت جریان در هادی نگاه می کنند و خطوط نیرو وارد کف دست می شود، سپس انگشت شست جهت نیروی لورنتس را نشان می دهد، نیرویی که بر هادی وارد شده در یک مغناطیسی است. رشته.

این در مورد آن است. هر سوالی دارید حتما در نظرات بپرسید.

آهنربا جسمی است که در اطراف خود میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

نیروی ایجاد شده توسط آهنربا بر روی فلزات خاصی اثر می گذارد: آهن، نیکل و کبالت. اجسام ساخته شده از این فلزات توسط آهنربا جذب می شوند.
(کبریت و چوب پنبه جذب نمی شوند، میخ فقط در نیمه سمت راست آهنربا قرار دارد، گیره کاغذ به هر مکانی است)

دو ناحیه وجود دارد که نیروی جاذبه در آنها حداکثر است. به آنها قطب می گویند. اگر آهنربا بر روی یک نخ نازک آویزان شود، به روش خاصی باز می شود. یک سر همیشه به سمت شمال و انتهای دیگر به سمت جنوب است. بنابراین یک قطب را شمال و قطب دیگر را جنوب می گویند.

شما می توانید به صورت بصری اثر میدان مغناطیسی تشکیل شده در اطراف آهنربا را در نظر بگیرید. بیایید آهنربا را روی سطحی که قبلاً براده های فلزی روی آن ریخته شده است قرار دهیم. در اثر یک میدان مغناطیسی، خاک اره به شکل منحنی های بیضوی قرار می گیرد. با شکل این منحنی ها می توان تصور کرد که خطوط میدان مغناطیسی چگونه در فضا قرار گرفته اند. جهت آنها معمولاً از شمال به جنوب تعیین می شود.

اگر دو آهنربای یکسان را برداریم و سعی کنیم آنها را با قطب هایشان به هم نزدیک کنیم، متوجه می شویم که قطب های مختلف جذب می شوند و همان ها دفع می کنند.

زمین ما همچنین دارای یک میدان مغناطیسی به نام میدان مغناطیسی زمین است. پیکان شمال همیشه شمال را نشان می دهد. بنابراین قطب شمال جغرافیایی زمین، جنوب است قطب مغناطیسیزیرا قطب های مغناطیسی مخالف جذب می شوند. به همین ترتیب، قطب جغرافیایی جنوب، قطب مغناطیسی شمال است.

انتهای شمالی سوزن قطب نما همیشه به سمت شمال است، زیرا توسط قطب مغناطیسی جنوبی زمین جذب می شود.

اگر قطب نما را زیر سیمی قرار دهیم که در جهت شمال به جنوب کشیده شده و جریان از آن عبور می کند، می بینیم که سوزن مغناطیسی منحرف می شود. این ثابت می کند که جریان الکتریکی یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند.

اگر چند قطب نما را زیر سیمی قرار دهیم که جریان الکتریکی از آن عبور می کند، می بینیم که تمام فلش ها به یک زاویه منحرف می شوند. این بدان معنی است که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم برای یکسان است مناطق مختلف. بنابراین می توان نتیجه گرفت که خطوط میدان مغناطیسی برای هر رسانا شکل دایره های متحدالمرکز دارند.

جهت خطوط میدان مغناطیسی را می توان با استفاده از قانون دست راست تعیین کرد. برای انجام این کار، به طور ذهنی دست راست خود را دور یک هادی با جریان الکتریکی بپیچید تا شست دست راست شما جهت جریان الکتریکی را نشان دهد، سپس انگشتان خم شده جهت خطوط میدان مغناطیسی را نشان دهند.

اگر یک سیم فلزی را به صورت مارپیچ بپیچانیم و جریان الکتریکی را از آن عبور دهیم، میدان مغناطیسی هر یک از چرخش‌ها در آن خلاصه می‌شود. میدان مشترکمارپیچ ها

عمل میدان مغناطیسی مارپیچ مشابه عمل میدان مغناطیسی آهنربای دائمی است. این اصل اساس ایجاد یک آهنربای الکتریکی را تشکیل داد. مانند آهنربای دائمی دارای یک قطب جنوب و یک قطب شمال است. قطب شمال جایی است که خطوط میدان مغناطیسی بیرون می آیند.

قدرت آهنربای دائمی در طول زمان تغییر نمی کند. یک آهنربای الکتریکی متفاوت است. سه راه برای تغییر قدرت آهنربای الکتریکی وجود دارد.

راه اول یک هسته فلزی را در داخل مارپیچ قرار دهید. در این حالت، اعمال میدان مغناطیسی هسته و میدان مغناطیسی مارپیچ خلاصه می شود.

راه دوم. تعداد چرخش مارپیچ را افزایش دهید. هرچه مارپیچ چرخش بیشتری داشته باشد، تأثیر نیروی میدان مغناطیسی بیشتر است.

راه سوم. بیایید قدرت جریان الکتریکی که در مارپیچ جریان دارد را افزایش دهیم. میدان های مغناطیسی سیم پیچ ها افزایش می یابد، بنابراین، میدان مغناطیسی کل مارپیچ نیز افزایش می یابد.

بلندگو

دستگاه بلندگو شامل یک آهنربای الکتریکی و یک آهنربای دائمی است. آهنربای الکتریکی که به غشای بلندگو متصل است، روی یک آهنربای دائمی ثابت قرار می گیرد. در این حالت غشاء متحرک باقی می ماند. اجازه دهید یک جریان الکتریکی متناوب را از آهنربای الکتریکی عبور دهیم که شکل آن به این بستگی دارد ارتعاشات صوتی. با تغییر جریان الکتریکی، اثر میدان مغناطیسی در آهنربای الکتریکی تغییر می کند.

در نتیجه، آهنربای الکتریکی توسط یک آهنربای دائمی با قدرت های مختلف جذب یا دفع می شود. علاوه بر این، غشای بلندگو دقیقاً همان نوسانات یک آهنربای الکتریکی را انجام می دهد. بنابراین، آنچه را که در میکروفون گفته شد، از طریق بلندگو خواهیم شنید.

صدا زدن

برقی زنگ دربرا می توان به دسته رله های الکتریکی نسبت داد. علت سیگنال صوتی متناوب، اتصال کوتاه دوره ای و باز شدن مدار الکتریکی است.

با فشار دادن دکمه زنگ، مدار الکتریکی بسته می شود. زبان زنگ توسط یک آهنربای الکتریکی جذب می شود و به زنگ می زند. در این حالت، زبان مدار الکتریکی را باز می کند. جریان متوقف می شود، آهنربای الکتریکی کار نمی کند و زبان به حالت اولیه باز می گردد محل شروع. مدار الکتریکیدوباره بسته می شود، زبان دوباره توسط یک آهنربای الکتریکی جذب می شود و به زنگ می زند. این روند تا زمانی که دکمه تماس را فشار دهیم ادامه خواهد داشت.

موتور الکتریکی

یک سوزن مغناطیسی آزادانه در جلوی آهنربای الکتریکی نصب کنید و آن را بچرخانید. اگر در لحظه ای که سوزن مغناطیسی با همان قطب به سمت آهنربای الکتریکی می چرخد، آهنربای الکتریکی را روشن کنیم، می توانیم این حرکت را حفظ کنیم.

نیروی جاذبه یک آهنربای الکتریکی کافی است تا حرکت چرخشیفلش ها متوقف نشدند

(در تصویر، آهنربا هر زمان که فلش قرمز نزدیک باشد و دکمه فشار داده شود، یک پالس دریافت می کند. اگر دکمه زمانی که فلش سبز نزدیک است فشار داده شود، آهنربای الکتریکی متوقف می شود)

این اصل اساس موتور الکتریکی است. فقط این یک سوزن مغناطیسی نیست که در آن می چرخد، بلکه یک آهنربای الکتریکی به نام آرمیچر در یک آهنربای نعل اسبی ثابت استاتیک است که به آن استاتور می گویند. به دلیل اتصال کوتاه مکرر و باز شدن مدار، آهنربای الکتریکی، یعنی. لنگر، به طور مداوم می چرخد.

جریان الکتریکی از طریق دو کنتاکت وارد آرمیچر می شود که دو نیم حلقه ایزوله هستند. این باعث می شود که آهنربای الکتریکی دائماً قطبیت خود را تغییر دهد. با پیدا کردن قطب های مخالف یکدیگر، موتور شروع به کند کردن چرخش می کند. اما در این لحظه، الکترومغناطیس قطبیت را تغییر می دهد و اکنون یکی در برابر دیگری همان قطب ها هستند. آنها یکدیگر را دفع می کنند و موتور به چرخش ادامه می دهد.

ژنراتور

ما یک ولت متر را به انتهای مارپیچ متصل می کنیم و شروع به چرخاندن آهنربای دائمی در جلوی پیچ های آن می کنیم. در این حالت، ولت متر وجود ولتاژ را نشان می دهد. از این می توان نتیجه گرفت که هادی الکتریکی تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی در حال تغییر است.

از این قانون القای الکتریکی پیروی می کند: تا زمانی که سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی متغیر باشد، ولتاژ در انتهای یک سیم پیچ القایی وجود دارد.

هرچه یک سیم پیچ القایی چرخش بیشتری داشته باشد، ولتاژ بیشتری در انتهای آن تولید می شود. ولتاژ را می توان با افزایش میدان مغناطیسی یا تغییر سریعتر آن افزایش داد. هسته فلزی وارد شده در داخل سیم پیچ القایی با افزایش میدان مغناطیسی به دلیل مغناطیسی شدن هسته، ولتاژ القایی را افزایش می دهد.
( آهنربا در جلوی سیم پیچ با شدت بیشتری شروع به موج زدن می کند ، در نتیجه سوزن ولت متر بسیار بیشتر منحرف می شود)

ژنراتور برعکس موتور الکتریکی است. لنگر، یعنی آهنربای الکتریکی در میدان مغناطیسی یک آهنربای دائمی می چرخد. به دلیل چرخش آرمیچر، میدان مغناطیسی وارد بر آن دائما در حال تغییر است. در نتیجه، ولتاژ القایی حاصل تغییر می کند. در طول چرخش کامل آرمیچر، ولتاژ نیمی از زمان مثبت و نیمی از زمان منفی خواهد بود. یک نمونه از این است ژنراتور باد، که یک ولتاژ متناوب ایجاد می کند.

تبدیل کننده

طبق قانون القاء، اگر میدان مغناطیسی در سیم پیچ القایی تغییر کند، ولتاژ ایجاد می شود. اما میدان مغناطیسی سیم پیچ تنها در صورتی تغییر می کند که یک ولتاژ متناوب در آن ظاهر شود.

میدان مغناطیسی از صفر به مقدار محدود تغییر می کند. اگر سیم پیچ را به منبع ولتاژ وصل کنید، میدان مغناطیسی متناوب ایجاد شده یک ولتاژ القایی کوتاه مدت ایجاد می کند که ولتاژ اصلی را خنثی می کند. برای مشاهده وقوع ولتاژ القایی نیازی به استفاده از دو سیم پیچ نیست. این را می توان با یک سیم پیچ انجام داد، اما پس از آن به چنین فرآیندی خود القایی می گویند. ولتاژ در سیم پیچ پس از مدتی به حداکثر خود می رسد، زمانی که میدان مغناطیسی تغییر نمی کند و ثابت می شود.

به همین ترتیب، اگر سیم پیچ را از منبع ولتاژ جدا کنیم، میدان مغناطیسی تغییر می کند. در این حالت پدیده خود القایی نیز رخ می دهد که با افت ولتاژ مقابله می کند. بنابراین، ولتاژ نه بلافاصله، بلکه با تأخیر مشخص به صفر می رسد.

اگر به طور مداوم یک منبع ولتاژ را به سیم پیچ متصل و قطع کنیم، میدان مغناطیسی اطراف آن دائما تغییر می کند. در همان زمان، یک ولتاژ القایی متناوب نیز رخ می دهد. اکنون، به جای آن، سیم پیچ را به منبع ولتاژ AC وصل کنید. پس از مدتی، یک ولتاژ القایی متناوب ظاهر می شود.

سیم پیچ اول را به منبع ولتاژ AC وصل کنید. به لطف هسته فلزی، میدان مغناطیسی متناوب حاصل روی سیم پیچ دوم نیز عمل می کند. این بدان معناست که ولتاژ متناوب را می توان از یک مدار الکتریکی به مدار دیگر منتقل کرد، حتی اگر این مدارها به یکدیگر متصل نباشند.

اگر دو سیم پیچ یکسان بگیریم، در دومی می توانیم همان ولتاژی را بدست آوریم که روی سیم پیچ اول عمل می کند. این پدیده در ترانسفورماتورها استفاده می شود. تنها هدف ترانسفورماتور این است که در سیم پیچ دوم ولتاژی متفاوت از اولی ایجاد کند. برای این کار سیم پیچ دوم باید کم و بیش چرخش داشته باشد.

اگر سیم پیچ اول 1000 دور و سیم پیچ دوم 10 چرخش داشته باشد، ولتاژ در مدار دوم فقط یک صدم ولتاژ مدار اول خواهد بود. اما قدرت فعلی تقریبا صد برابر افزایش می یابد. بنابراین ترانسفورماتور ولتاژ بالالازم برای ایجاد قدرت زیادجاری.

همراه با تکه های کهربایی که توسط اصطکاک برق می گیرند، آهنرباهای دائمی اولین شواهد مادی برای مردم باستان بودند. پدیده های الکترومغناطیسی(صاعقه در طلوع تاریخ قطعاً به حوزه تجلی نیروهای غیر مادی نسبت داده می شد). توضیح ماهیت فرومغناطیس همیشه ذهن کنجکاو دانشمندان را به خود مشغول کرده است، با این حال، حتی در حال حاضر، ماهیت فیزیکی مغناطش دائمی برخی از مواد، اعم از طبیعی و مصنوعی، هنوز به طور کامل افشا نشده است و میدان قابل توجهی را به جا می گذارد. فعالیت برای محققان مدرن و آینده.

مواد سنتی برای آهنرباهای دائمی

آنها از سال 1940 با ظهور آلیاژ آلنیکو (AlNiCo) به طور فعال در صنعت مورد استفاده قرار گرفتند. قبل از این، آهنرباهای دائمی از انواع مختلففقط در قطب نما و مغناطیس استفاده می شد. آلنیکو ساخته است جایگزینی احتمالیبر روی آنها آهنرباهای الکتریکی و کاربرد آنها در وسایلی مانند موتورها، ژنراتورها و بلندگوها.

این نفوذ به زندگی روزمره ما با ایجاد آهنرباهای فریت انگیزه جدیدی دریافت کرد و از آن زمان آهنرباهای دائمی رایج شدند.

انقلاب در مواد مغناطیسی در حدود سال 1970 با ایجاد خانواده ساماریوم-کبالت از مواد مغناطیسی سخت با چگالی انرژی مغناطیسی که تاکنون دیده نشده بود آغاز شد. سپس نسل جدیدی از آهنرباهای خاکی کمیاب بر پایه نئودیمیم، آهن و بور با چگالی انرژی مغناطیسی بسیار بالاتر از ساماریوم-کبالت (SmCo) و با هزینه کم مورد انتظار کشف شد. این دو خانواده از آهنرباهای خاکی کمیاب چنین دارند تراکم های بالاانرژی است که نه تنها می توانند جایگزین آهنرباهای الکتریکی شوند، بلکه می توانند در مناطق غیرقابل دسترس آنها استفاده شوند. نمونه ها کوچک هستند موتور پله ایروی آهنرباهای دائمی ساعت مچیو مبدل های صدا در هدفون های نوع Walkman.

بهبود تدریجی خواص مغناطیسی مواد در نمودار زیر نشان داده شده است.

آهنرباهای دائمی نئودیمیم

آنها نشان دهنده آخرین و مهم ترین پیشرفت در این زمینه در طول دهه های گذشته هستند. کشف آنها برای اولین بار تقریباً به طور همزمان در اواخر سال 1983 توسط فلزکاران از سومیتومو و جنرال موتورز اعلام شد. آنها بر اساس ترکیب بین فلزی NdFeB هستند: آلیاژی از نئودیمیم، آهن و بور. از این میان، نئودیمیم یک عنصر خاکی کمیاب است که از کانی مونازیت استخراج می شود.

علاقه زیادی که این آهنرباهای دائمی ایجاد کرده اند از این واقعیت ناشی می شود که برای اولین بار ماده مغناطیسی جدیدی به دست آمده است که نه تنها از نسل قبلی قوی تر است، بلکه مقرون به صرفه تر است. عمدتاً از آهن که بسیار ارزان‌تر از کبالت است و نئودیمیم که یکی از رایج‌ترین مواد خاکی کمیاب است و در روی زمین از سرب فراوان‌تر است، تشکیل شده است. کانی های اصلی خاکی کمیاب مونازیت و باستانزیت حاوی پنج تا ده برابر بیشتر از ساماریوم نئودیمیم هستند.

مکانیسم فیزیکی مغناطیس دائمی

برای توضیح عملکرد یک آهنربای دائمی، باید درون آن را تا مقیاس اتمی بررسی کنیم. هر اتم دارای مجموعه ای از اسپین های الکترون های خود است که با هم گشتاور مغناطیسی آن را تشکیل می دهند. برای اهداف خود، می توانیم هر اتم را به عنوان یک آهنربای میله ای کوچک در نظر بگیریم. هنگامی که یک آهنربای دائمی مغناطیسی زدایی می شود (یا با حرارت دادن آن به درجه حرارت بالا، یا توسط یک میدان مغناطیسی خارجی)، هر گشتاور اتمی به طور تصادفی جهت گیری می شود (شکل زیر را ببینید) و هیچ نظمی مشاهده نمی شود.

هنگامی که در یک میدان مغناطیسی قوی مغناطیسی می شود، تمام گشتاورهای اتمی در جهت میدان قرار می گیرند و به طور معمول با یکدیگر قفل می شوند (شکل زیر را ببینید). این کوپلینگ حفظ میدان آهنربای دائمی را در هنگام حذف میدان خارجی و همچنین مقاومت در برابر مغناطیس زدایی در هنگام تغییر جهت آن را ممکن می سازد. اندازه گیری نیروی پیوستگی گشتاورهای اتمی، بزرگی نیروی اجباری آهنربا است. بیشتر در این مورد بعدا.

در ارائه عمیق‌تر مکانیسم مغناطیسی، آنها با مفاهیم گشتاورهای اتمی عمل نمی‌کنند، بلکه از مفهوم نواحی مینیاتوری (در حد 0.001 سانتی‌متر) در داخل آهنربا استفاده می‌کنند که در ابتدا مغناطیسی ثابت دارند، اما به صورت تصادفی جهت‌گیری می‌کنند. در غیاب میدان خارجی، به طوری که یک خواننده دقیق، در صورت تمایل، می تواند فیزیکی بالا را نسبت دهد، مکانیسم به آهنربا به عنوان یک کل نیست. و به دامنه جداگانه آن.

القاء و مغناطیس

گشتاورهای اتمی جمع می شوند و گشتاور مغناطیسی کل آهنربای دائمی را تشکیل می دهند و مغناطش M آن نشان دهنده بزرگی این گشتاور در واحد حجم است. القای مغناطیسی B نشان می دهد که یک آهنربای دائمی نتیجه یک نیروی مغناطیسی خارجی (قدرت میدان) H اعمال شده در طول مغناطش اولیه و همچنین مغناطیسی داخلی M به دلیل جهت گیری گشتاورهای اتمی (یا دامنه) است. مقدار آن به طور کلی با فرمول داده می شود:

B = µ0 (H + M)،

که در آن μ 0 یک ثابت است.

در یک آهنربای حلقوی دائمی و همگن، شدت میدان H در داخل آن (در صورت عدم وجود میدان خارجی) برابر با صفر است، زیرا طبق قانون جریان کاملانتگرال آن در امتداد هر دایره ای در داخل چنین هسته حلقوی برابر است با:

H∙2πR = iw=0، از آنجا H=0.

بنابراین، مغناطش در یک آهنربای حلقه ای به صورت زیر است:

در یک آهنربای باز، به عنوان مثال، در همان حلقوی، اما با فاصله هوابا عرض l zaz در هسته ای با طول l ser، در صورت عدم وجود میدان خارجی و همان القاء B در داخل هسته و در شکاف، طبق قانون جریان کل به دست می آید:

H ser l ser + (1/μ 0)Bl zas = iw=0.

از آنجایی که B \u003d µ 0 (H ser + M ser)، پس با جایگزینی بیان آن به قبلی، دریافت می کنیم:

H ser (l ser + l zas) + M ser l zas \u003d 0,

H ser \u003d ─ M ser l zas (l ser + l zas).

در شکاف هوا:

H zaz \u003d B / μ 0،

علاوه بر این، B با سر M داده شده و سر H یافت شده تعیین می شود.

منحنی مغناطیسی

با شروع از حالت غیر مغناطیسی، هنگامی که H از صفر افزایش می یابد، به دلیل جهت گیری تمام گشتاورهای اتمی در جهت میدان خارجی، M و B به سرعت افزایش می یابند و در امتداد بخش "a" منحنی مغناطیسی اصلی تغییر می کنند (نگاه کنید به شکل زیر).

هنگامی که تمام گشتاورهای اتمی تراز شوند، M به مقدار اشباع خود می رسد و افزایش بیشتر در B صرفاً به دلیل میدان اعمال شده است (بخش b منحنی اصلی در شکل زیر). هنگامی که میدان خارجی به صفر کاهش می یابد، القاء B نه در مسیر اصلی، بلکه در امتداد بخش "c" به دلیل جفت شدن گشتاورهای اتمی کاهش می یابد، که تمایل دارد آنها را در همان جهت نگه دارد. منحنی مغناطیسی شروع به توصیف حلقه هیسترزیس می کند. هنگامی که H (میدان خارجی) به صفر نزدیک می شود، آنگاه القاء به مقدار باقیمانده ای نزدیک می شود که تنها توسط گشتاورهای اتمی تعیین می شود:

B r = μ 0 (0 + M r).

پس از تغییر جهت H، H و M در جهت مخالف عمل می کنند و B کاهش می یابد (بخش منحنی "d" در شکل). مقدار میدانی که در آن B به صفر می رسد، نیروی اجباری آهنربا B H C نامیده می شود. هنگامی که بزرگی میدان اعمال شده به اندازه کافی بزرگ باشد که انسجام گشتاورهای اتمی را بشکند، آنها خود را در جهت جدید میدان جهت می دهند و جهت M معکوس می شود. مقدار میدانی که در آن این اتفاق می‌افتد، نیروی اجباری داخلی آهنربای دائمی M H C نامیده می‌شود. بنابراین دو نیروی اجباری متفاوت اما مرتبط با یک آهنربای دائمی وجود دارد.

شکل زیر منحنی های اصلی مغناطیس زدایی را نشان می دهد مواد مختلفبرای آهنرباهای دائمی

از آن می توان دریافت که آهنرباهای NdFeB هستند که دارای بالاترین القاء باقیمانده Br و نیروی اجباری هستند (هم کل و هم داخلی، یعنی بدون در نظر گرفتن قدرت H، فقط از مغناطش M تعیین می شوند).

جریان های سطحی (آمپر).

میدان‌های مغناطیسی آهنرباهای دائمی را می‌توان میدان‌های برخی از جریان‌های مرتبط بر سطح آنها در نظر گرفت. این جریان ها را جریان های آمپر می نامند. به معنای معمول کلمه، هیچ جریانی در داخل آهنرباهای دائمی وجود ندارد. با این حال، آمپر، فیزیکدان فرانسوی، با مقایسه میدان های مغناطیسی آهنرباهای دائمی و میدان های جریان در سیم پیچ ها، پیشنهاد کرد که مغناطش یک ماده را می توان با جریان جریان های میکروسکوپی که مدارهای بسته میکروسکوپی را تشکیل می دهند، توضیح داد. در واقع، پس از همه، قیاس بین میدان یک شیر برقی و یک آهنربای استوانه ای بلند تقریباً کامل است: یک قطب شمال و جنوب یک آهنربای دائمی و همان قطب ها برای یک شیر برقی، و الگوهای خطوط میدان میدان های آنها وجود دارد. همچنین بسیار شبیه هستند (شکل زیر را ببینید).

آیا جریان هایی در داخل آهنربا وجود دارد؟

تصور کنید که کل حجم یک آهنربای میله ای دائمی (با فرم رایگان سطح مقطع) با جریان های میکروسکوپی آمپر پر شده است. سطح مقطع آهنربا با چنین جریان هایی در شکل زیر نشان داده شده است.

هر یک از آنها یک گشتاور مغناطیسی دارند. با جهت گیری یکسان آنها در جهت میدان خارجی، یک گشتاور مغناطیسی حاصل را تشکیل می دهند که با صفر متفاوت است. وجود میدان مغناطیسی را در غیاب ظاهری حرکت منظم بارها، در غیاب جریان از هر بخش آهنربا، تعیین می کند. همچنین به راحتی می توان درک کرد که در داخل آن جریان های مدارهای مجاور (تماسی) جبران می شود. فقط جریان های روی سطح بدن که جریان سطحی آهنربای دائمی را تشکیل می دهند، غیرقابل جبران هستند. چگالی آن برابر مغناطش M است.

چگونه از شر مخاطبین متحرک خلاص شویم

مشکل ایجاد یک ماشین سنکرون بدون تماس شناخته شده است. طراحی سنتی آن با تحریک الکترومغناطیسی از قطب های روتور با سیم پیچ ها شامل تامین جریان به آنها از طریق تماس های متحرک - حلقه های تماس با برس ها است. معایب چنین راه حل فنیبه خوبی شناخته شده است: اینها مشکلات در تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان کم و تلفات زیاد در تماس های متحرک هستند، به خصوص اگر ما داریم صحبت می کنیمدر مورد ژنراتورهای قدرتمند توربو و هیدروژنی که در مدارهای تحریک آنها توان الکتریکی قابل توجهی مصرف می شود.

اگر چنین ژنراتور آهنربای دائمی بسازید، مشکل تماس بلافاصله برطرف می شود. درست است، مشکل اتصال قابل اعتماد آهنرباها روی روتور چرخان وجود دارد. اینجاست که تجربه به دست آمده در تراکتورسازی می تواند مفید واقع شود. مدتهاست که از یک ژنراتور سلف با آهنرباهای دائمی واقع در شیارهای روتور استفاده می شود که با یک آلیاژ کم ذوب پر شده است.

موتور آهنربای دائمی

AT دهه های اخیرموتورهای DC به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. چنین واحدی در واقع یک موتور الکتریکی و یک کلید الکترونیکی سیم پیچ آرمیچر آن است که به عنوان یک کلکتور عمل می کند. موتور الکتریکی یک موتور سنکرون با آهنرباهای دائمی است که روی روتور قرار دارند، همانطور که در شکل 1. بالا، با سیم پیچ آرمیچر ثابت روی استاتور. مدار سوئیچ الکترونیکی یک اینورتر ولتاژ (یا جریان) DC شبکه تغذیه است.

مزیت اصلی چنین موتوری عدم تماس آن است. عنصر خاص آن یک حسگر موقعیت روتور عکس، القایی یا هال است که عملکرد اینورتر را کنترل می کند.

میدان مغناطیسی زمین

میدان مغناطیسی میدان نیرویی است که بر روی بارهای الکتریکی متحرک و اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی هستند، بدون توجه به وضعیت حرکت آنها، تأثیر می گذارد.

منابع میدان مغناطیسی ماکروسکوپی اجسام مغناطیسی، هادی های حامل جریان و اجسام دارای بار الکتریکی متحرک هستند. ماهیت این منابع یکسان است: میدان مغناطیسی در نتیجه حرکت ریزذرات باردار (الکترون ها، پروتون ها، یون ها) و همچنین به دلیل وجود گشتاور مغناطیسی (اسپین) خود در میکروذرات ایجاد می شود.

یک میدان مغناطیسی متناوب نیز با تغییر زمان به وجود می آید میدان الکتریکی. به نوبه خود، هنگامی که میدان مغناطیسی در طول زمان تغییر می کند، یک میدان الکتریکی ایجاد می شود. توضیحات کاملمیدان های الکتریکی و مغناطیسی در رابطه آنها معادلات ماکسول را به دست می دهند. برای توصیف میدان مغناطیسی، مفهوم خطوط میدان نیرو (خطوط القای مغناطیسی) اغلب معرفی می شود.

برای اندازه گیری ویژگی های میدان مغناطیسی و خواص مغناطیسی مواد، انواع مختلفمغناطیس سنج ها واحد القای میدان مغناطیسی در سیستم CGS گاوس (Gs) است، در سیستم بین المللی واحدها (SI) - تسلا (T)، 1 T = 104 Gs. شدت به ترتیب در اورستد (Oe) و آمپر بر متر (A / m، 1 A / m \u003d 0.01256 Oe؛ انرژی میدان مغناطیسی - در Erg / cm 2 یا J / m 2، 1 J / m 2 اندازه گیری می شود. \u003d 10 erg/cm2.

قطب نما واکنش نشان می دهد
به میدان مغناطیسی زمین

میدان های مغناطیسی در طبیعت هم از نظر مقیاس و هم از نظر تأثیراتی که ایجاد می کنند بسیار متنوع هستند. میدان مغناطیسی زمین که مگنتوسفر زمین را تشکیل می دهد تا فاصله 70-80 هزار کیلومتری در جهت خورشید و میلیون ها کیلومتر در جهت مخالف گسترش می یابد. در سطح زمین، میدان مغناطیسی به طور متوسط ​​50 میکروT و در مرز مغناطیس کره ~ 10-3 G است. میدان ژئومغناطیسی از سطح زمین و زیست کره در برابر جریان ذرات باردار باد خورشیدی و تا حدی از پرتوهای کیهانی محافظت می کند. تأثیر خود میدان ژئومغناطیسی بر فعالیت حیاتی موجودات توسط مغناطیسی شناسی مورد مطالعه قرار می گیرد. در فضای نزدیک به زمین، میدان مغناطیسی یک تله مغناطیسی برای ذرات باردار پرانرژی - کمربند تابشی زمین - تشکیل می دهد. ذرات موجود در کمربند تشعشعی خطر قابل توجهی در طول پروازهای فضایی ایجاد می کنند. منشا میدان مغناطیسی زمین با حرکات همرفتی رسانا مرتبط است ماده مایعدر هسته زمین

اندازه گیری مستقیم با فضاپیمانشان داد که اجسام کیهانی نزدیک به زمین - ماه، سیارات زهره و مریخ میدان مغناطیسی خود را ندارند، شبیه به زمین. از سیارات دیگر منظومه شمسیفقط مشتری و ظاهراً زحل میدان های مغناطیسی خاص خود را دارند که برای ایجاد تله های مغناطیسی سیاره ای کافی است. میدان های مغناطیسی تا 10 گاوس و تعدادی از پدیده های مشخصه (طوفان های مغناطیسی، گسیل رادیویی سنکروترون و غیره) در مشتری یافت شده است که نشان دهنده نقش مهم میدان مغناطیسی در فرآیندهای سیاره ای است.

© عکس: http://www.tesis.lebedev.ru
عکس از خورشید
در یک طیف باریک

میدان مغناطیسی بین سیاره ای عمدتاً میدان باد خورشیدی است (پلاسمای پیوسته در حال گسترش تاج خورشیدی). در نزدیکی مدار زمین، میدان بین سیاره ای ~ 10 -4 -10 -5 Gs است. نظم میدان مغناطیسی بین سیاره ای ممکن است به دلیل توسعه مختل شود انواع مختلفناپایداری پلاسما، عبور امواج ضربه ایو انتشار جریان های ذرات سریع تولید شده توسط شراره های خورشیدی.

در تمام فرآیندهای خورشید - شراره ها، ظهور لکه ها و برجستگی ها، تولد پرتوهای کیهانی خورشیدی، میدان مغناطیسی نقش مهمی ایفا می کند. اندازه‌گیری‌های مبتنی بر اثر زیمن نشان داد که میدان مغناطیسی لکه‌های خورشیدی به چندین هزار گاوس می‌رسد، برجستگی‌ها توسط میدان‌های ~ 10-100 گاوس (با میانگین مقدار میدان مغناطیسی کل خورشید ~ 1 گاوس) حفظ می‌شوند.

طوفان های مغناطیسی

طوفان های مغناطیسی اختلالات شدید میدان مغناطیسی زمین هستند که به شدت جریان روزانه هموار عناصر مغناطیس زمینی را مختل می کنند. طوفان های مغناطیسی از چند ساعت تا چند روز طول می کشند و به طور همزمان در سراسر زمین مشاهده می شوند.

به عنوان یک قاعده، طوفان های مغناطیسی شامل فازهای مقدماتی، اولیه و اصلی و همچنین مرحله بازیابی هستند. در مرحله مقدماتی، تغییرات ناچیز در میدان ژئومغناطیسی (عمدتا در عرض های جغرافیایی بالا) و همچنین تحریک نوسانات میدان دوره کوتاه مشخصه مشاهده می شود. فاز اولیه با تغییر ناگهانی در اجزای میدان منفرد در سراسر زمین مشخص می شود و فاز اصلی با نوسانات میدان زیاد و کاهش شدید مولفه افقی مشخص می شود. در مرحله بازیابی طوفان مغناطیسی، میدان به مقدار طبیعی خود باز می گردد.

تأثیر باد خورشیدی
به مگنتوسفر زمین

طوفان های مغناطیسی ناشی از جریان های پلاسمای خورشیدی از مناطق فعال خورشید هستند که بر روی یک مکان آرام قرار گرفته اند. باد آفتابی. بنابراین، طوفان های مغناطیسی بیشتر در نزدیکی حداکثر چرخه 11 ساله فعالیت خورشیدی مشاهده می شوند. با رسیدن به زمین، جریان‌های پلاسمای خورشیدی فشردگی مگنتوسفر را افزایش می‌دهند و فاز اولیه یک طوفان مغناطیسی را ایجاد می‌کنند و تا حدی به مگنتوسفر زمین نفوذ می‌کنند. ورود ذرات پرانرژی به اتمسفر فوقانی زمین و تاثیر آنها بر مگنتوسفر منجر به تولید و تقویت جریان های الکتریکی در آن می شود که در نواحی قطبی یونوسفر به بیشترین شدت می رسد که دلیل این امر وجود یک منطقه فعالیت مغناطیسی در عرض جغرافیایی بالا. تغییرات در سیستم های جریان مگنتوسفر-یونوسفر خود را در سطح زمین به شکل اختلالات مغناطیسی نامنظم نشان می دهد.

در پدیده های عالم صغیر، نقش میدان مغناطیسی به همان اندازه ضروری است مقیاس کیهانی. این به دلیل وجود همه ذرات است - عناصر ساختاریماده (الکترون ها، پروتون ها، نوترون ها)، گشتاور مغناطیسی و همچنین عمل میدان مغناطیسی بر روی بارهای الکتریکی متحرک.

کاربرد میدان های مغناطیسی در علم و فناوری میدان های مغناطیسی معمولاً به ضعیف (تا 500 Gs)، متوسط ​​(500 Gs - 40 KGs)، قوی (40 KGs - 1 MGs) و فوق قوی (بیش از 1 MGs) تقسیم می شوند. عملاً تمام مهندسی برق، مهندسی رادیو و الکترونیک مبتنی بر استفاده از میدان های مغناطیسی ضعیف و متوسط ​​است. میدان های مغناطیسی ضعیف و متوسط ​​با استفاده از آهنرباهای دائمی، آهنرباهای الکتریکی، سلونوئیدهای خنک نشده، آهنرباهای ابررسانا به دست می آیند.

منابع میدان مغناطیسی

همه منابع میدان مغناطیسی را می توان به مصنوعی و طبیعی تقسیم کرد. اصلی منابع طبیعیمیدان مغناطیسی میدان مغناطیسی خود زمین و باد خورشیدی است. همه منابع مصنوعی میدان های الکترومغناطیسیکه با آن ما دنیای مدرنو به خصوص خانه های ما. بیشتر بخوانید و در مورد ما بخوانید.

حمل و نقل الکتریکی است منبع قدرتمندمیدان مغناطیسی در محدوده 0 تا 1000 هرتز. استفاده از حمل و نقل ریلی جریان متناوب. حمل و نقل شهری دائمی است. حداکثر مقادیر القای میدان مغناطیسی در حمل و نقل الکتریکی برون شهری به 75 µT می رسد، مقادیر متوسط ​​حدود 20 µT است. مقادیر متوسط ​​برای وسایل نقلیه رانندگی شده توسط جریان مستقیمدر 29 μT ثابت شد. در تراموا که سیم برگشتی آن ریل است، میدان های مغناطیسی در فاصله بسیار بیشتری نسبت به سیم های ترولی باس یکدیگر را جبران می کنند و در داخل تراموا نوسانات میدان مغناطیسی حتی در هنگام شتاب نیز اندک است. اما بیشترین نوسانات میدان مغناطیسی در مترو است. هنگامی که ترکیب ارسال می شود، قدر میدان مغناطیسی روی پلت فرم 50-100 μT و بیشتر است، که از میدان ژئومغناطیسی فراتر می رود. حتی زمانی که قطار از مدت ها قبل در تونل ناپدید شده است، میدان مغناطیسی به مقدار قبلی خود باز نمی گردد. تنها پس از عبور ترکیب از نقطه اتصال بعدی به ریل تماس، میدان مغناطیسی به مقدار قبلی باز می گردد. درست است، گاهی اوقات وقت ندارد: قطار بعدی در حال نزدیک شدن به سکو است و وقتی سرعتش کم می شود، میدان مغناطیسی دوباره تغییر می کند. در خود خودرو، میدان مغناطیسی حتی قوی تر است - 150-200 μT، یعنی ده برابر بیشتر از یک قطار معمولی.

مقادیر القای میدان های مغناطیسی که ما اغلب با آن مواجه می شویم زندگی روزمرهدر نمودار زیر نشان داده شده است. با نگاهی به این نمودار، مشخص می شود که ما همیشه و همه جا در معرض میدان های مغناطیسی هستیم. به گفته برخی از دانشمندان، میدان های مغناطیسی با القای بیش از 0.2 µT مضر در نظر گرفته می شوند. طبیعتاً برای محافظت از خود در برابر اثرات مضر مزارع اطرافمان باید اقدامات احتیاطی خاصی انجام داد. تنها با رعایت چند قانون ساده می توانید تاثیر میدان های مغناطیسی را به میزان قابل توجهی بر بدن خود کاهش دهید.

SanPiN فعلی 2.1.2.2801-10 "تغییرات و اضافات شماره 1 به SanPiN 2.1.2.2645-10 "الزامات بهداشتی و اپیدمیولوژیک برای شرایط زندگی در ساختمان ها و اماکن مسکونی" موارد زیر را بیان می کند: "حداکثر سطح مجازتضعیف میدان ژئومغناطیسی در محوطه ساختمان های مسکونی برابر با 1.5 اینچ تعیین شده است. مقادیر مجازشدت و شدت میدان مغناطیسی با فرکانس 50 هرتز:

• در محل زندگی - 5 μTیا 4 A/M;
• که در اماکن غیر مسکونیساختمان های مسکونی، منطقه مسکونی، از جمله در قلمرو قطعات باغ - 10μTیا 8 صبح.

بر اساس این استانداردها، همه می توانند تعداد آنها را محاسبه کنند لوازم الکتریکیمی تواند در هر اتاق خاص روشن و در حالت آماده به کار باشد یا بر اساس آن توصیه هایی در مورد عادی سازی فضای نشیمن صادر شود.

ویدیو های مرتبط

منابع

1. دایره المعارف بزرگ شوروی.

درست مثل استراحت شارژ الکتریکیاز طریق میدان الکتریکی روی بار دیگری اثر می‌کند، یک جریان الکتریکی از طریق یک جریان دیگر روی جریان دیگر اثر می‌گذارد میدان مغناطیسی. عمل میدان مغناطیسی بر روی آهنرباهای دائمی به اثر آن بر بارهایی که در اتم‌های یک ماده حرکت می‌کنند و جریان‌های دایره‌ای میکروسکوپی ایجاد می‌کنند، کاهش می‌یابد.

دکترین از الکترومغناطیسبر اساس دو فرض:

• میدان مغناطیسی بر بارها و جریان های متحرک اثر می کند.
• یک میدان مغناطیسی در اطراف جریان ها و بارهای متحرک ایجاد می شود.

برهم کنش آهنرباها

آهنربای دائمی(یا سوزن مغناطیسی) در امتداد نصف النهار مغناطیسی زمین قرار دارد. انتهایی که به سمت شمال است نامیده می شود قطب شمال(ن) و طرف مقابل آن است قطب جنوب(S). با نزدیک شدن به دو آهن‌ربا به یکدیگر، متوجه می‌شویم که قطب‌های مشابه آنها را دفع می‌کنند و قطب‌های مخالف جذب می‌کنند ( برنج. یکی ).

اگر قطب ها را با برش آهنربای دائمی به دو قسمت از هم جدا کنیم، متوجه می شویم که هر یک از آنها نیز دارای خواهند بود دو قطب، یعنی آهنربای دائمی خواهد بود ( برنج. 2 ). هر دو قطب - شمال و جنوب - از یکدیگر جدایی ناپذیر، برابر هستند.

میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط زمین یا آهنرباهای دائمی، مانند میدان الکتریکی، توسط خطوط مغناطیسی نیرو به تصویر کشیده می شود. تصویری از خطوط میدان مغناطیسی هر آهنربایی را می توان با قرار دادن یک ورق کاغذ روی آن به دست آورد که براده های آهن در یک لایه یکنواخت روی آن ریخته می شود. با ورود به یک میدان مغناطیسی، خاک اره مغناطیسی می شود - هر یک از آنها دارای یک قطب شمال و جنوب است. قطب های مخالف تمایل دارند به یکدیگر نزدیک شوند، اما با اصطکاک خاک اره روی کاغذ از این امر جلوگیری می شود. اگر با انگشت خود به کاغذ ضربه بزنید، اصطکاک کاهش می یابد و براده ها به یکدیگر جذب می شوند و زنجیره هایی را تشکیل می دهند که نشان دهنده خطوط یک میدان مغناطیسی هستند.

در برنج. 3 مکان را در میدان آهنربای مستقیم خاک اره و فلش های مغناطیسی کوچک نشان می دهد که جهت خطوط میدان مغناطیسی را نشان می دهد. برای این جهت، جهت قطب شمال سوزن مغناطیسی گرفته می شود.

تجربه ارستد جریان میدان مغناطیسی

AT اوایل XIXکه در. دانشمند دانمارکی ارستدساخته شده است کشف مهم، کشف کردن اثر جریان الکتریکی روی آهنرباهای دائمی . سیم بلندی را نزدیک سوزن مغناطیسی گذاشت. هنگامی که جریانی از سیم عبور می کرد، فلش می چرخید و سعی می کرد بر آن عمود باشد ( برنج. 4 ). این را می توان با ظهور یک میدان مغناطیسی در اطراف هادی توضیح داد.

خطوط مغناطیسی نیروی میدان ایجاد شده توسط یک هادی مستقیم با جریان، دایره های متحدالمرکزی هستند که در صفحه ای عمود بر آن قرار دارند، با مراکزی در نقطه ای که جریان از آن عبور می کند. برنج. 5 ). جهت خطوط با قانون پیچ راست تعیین می شود:

اگر پیچ در جهت خطوط میدان بچرخد، در جهت جریان در هادی حرکت می کند. .

نیروی مشخصه میدان مغناطیسی است بردار القای مغناطیسی B . در هر نقطه به صورت مماس به خط میدان هدایت می شود. خطوط میدان الکتریکی با بارهای مثبت شروع و به بارهای منفی ختم می شوند و نیروی وارد بر این میدان بر یک بار به صورت مماس بر خط در هر یک از نقاط آن هدایت می شود. برخلاف میدان الکتریکی، خطوط میدان مغناطیسی بسته هستند که به دلیل عدم وجود "بارهای مغناطیسی" در طبیعت است.

میدان مغناطیسی جریان اساساً با میدان ایجاد شده توسط یک آهنربای دائمی تفاوتی ندارد. از این نظر، یک آنالوگ آهنربای تخت یک سلونوئید طولانی است - یک سیم پیچ سیم، که طول آن بسیار بیشتر از قطر آن است. نمودار خطوط میدان مغناطیسی که او ایجاد کرد، به تصویر کشیده شده است برنج. 6 ، شبیه به آهنربای تخت ( برنج. 3 ). دایره ها بخش هایی از سیم را نشان می دهد که سیم پیچ برقی را تشکیل می دهد. جریان هایی که از روی سیم از ناظر عبور می کنند با ضربدرها و جریان های در جهت مخالف - به سمت ناظر - با نقطه نشان داده می شوند. هنگامی که خطوط میدان مغناطیسی عمود بر صفحه نقشه باشند، همان نامگذاری ها پذیرفته می شود. برنج. 7 الف، ب).

جهت جریان در سیم پیچ شیر برقی و جهت خطوط میدان مغناطیسی داخل آن نیز با قانون پیچ راست مرتبط است که در این مورد به صورت زیر فرموله می شود:

اگر در امتداد محور شیر برقی نگاه کنید، جریانی که در جهت عقربه های ساعت می گذرد، میدان مغناطیسی در آن ایجاد می کند که جهت آن با جهت حرکت پیچ سمت راست منطبق است ( برنج. هشت )

بر اساس این قانون، به راحتی می توان فهمید که شیر برقی نشان داده شده در برنج. 6 انتهای راست آن قطب شمال و انتهای چپ آن قطب جنوب است.

میدان مغناطیسی داخل شیر برقی همگن است - بردار القای مغناطیسی در آنجا مقدار ثابتی دارد (B = const). از این نظر، شیر برقی شبیه یک خازن تخت است که در داخل آن یک میدان الکتریکی یکنواخت ایجاد می شود.

نیرویی که در میدان مغناطیسی بر رسانایی با جریان وارد می شود

به طور تجربی ثابت شد که یک نیرو بر روی یک هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی تأثیر می گذارد. در یک میدان یکنواخت، یک هادی مستطیلی به طول l، که جریان I از طریق آن جریان می‌یابد، که عمود بر بردار میدان B قرار دارد، نیرو را تجربه می‌کند: F = I l B .

جهت نیرو تعیین می شود قانون دست چپ:

اگر چهار انگشت دراز شده دست چپ در جهت جریان در هادی قرار گیرند و کف دست بر بردار B عمود باشد، آنگاه شست جمع شده جهت نیروی وارد بر هادی را نشان خواهد داد. (برنج. نه ).

لازم به ذکر است که نیروی وارد بر هادی با جریان در میدان مغناطیسی به صورت مماس بر خطوط نیروی آن مانند نیروی الکتریکی نیست، بلکه عمود بر آنها است. هادی که در امتداد خطوط نیرو قرار دارد تحت تأثیر نیروی مغناطیسی قرار نمی گیرد.

معادله F = IlBاجازه می دهد تا یک ویژگی کمی از القای میدان مغناطیسی ارائه دهد.

نگرش به خواص هادی بستگی ندارد و خود میدان مغناطیسی را مشخص می کند.

ماژول بردار القای مغناطیسی B از نظر عددی برابر است با نیروی وارد بر رسانایی با طول واحد که عمود بر آن قرار دارد و جریانی به اندازه یک آمپر از آن عبور می کند.

در سیستم SI، واحد القای میدان مغناطیسی تسلا (T) است:

یک میدان مغناطیسی جداول، نمودارها، فرمول ها

(برهمکنش آهنرباها، آزمایش ارستد، بردار القای مغناطیسی، جهت برداری، اصل برهم نهی. تصویر گرافیکیمیدان های مغناطیسی، خطوط القای مغناطیسی. شار مغناطیسی، مشخصه انرژی میدان. نیروهای مغناطیسی، نیروی آمپر، نیروی لورنتس. حرکت ذرات باردار در میدان مغناطیسی. خواص مغناطیسیمواد، فرضیه آمپر)