Qu'est-ce qu'un champ magnétique ? Champ magnétique et ses paramètres, circuits magnétiques Comment créer un champ magnétique dynamique

Qu'est-ce qu'un champ magnétique ?  Champ magnétique et ses paramètres, circuits magnétiques Comment créer un champ magnétique dynamique
Qu'est-ce qu'un champ magnétique ? Champ magnétique et ses paramètres, circuits magnétiques Comment créer un champ magnétique dynamique

Que sont les champs magnétiques super puissants ?

En science, diverses interactions et domaines sont utilisés comme outils pour comprendre la nature. Lors d'une expérience physique, le chercheur, influençant l'objet d'étude, étudie la réponse à cette influence. En l'analysant, ils tirent une conclusion sur la nature du phénomène. Le moyen d'influence le plus efficace est le champ magnétique, car le magnétisme est une propriété répandue des substances.

La force caractéristique d’un champ magnétique est l’induction magnétique. Ce qui suit est une description des méthodes les plus courantes pour produire des champs magnétiques ultra-puissants, c'est-à-dire champs magnétiques avec induction supérieure à 100 T (tesla).

En comparaison -

  • le champ magnétique minimum enregistré à l'aide d'un interféromètre quantique supraconducteur (SQUID) est de 10 -13 T ;
  • Champ magnétique terrestre – 0,05 mT ;
  • aimants souvenirs pour réfrigérateur – 0,05 T;
  • aimants alnico (aluminium-nickel-cobalt) (AlNiCo) – 0,15 T ;
  • aimants permanents en ferrite (Fe 2 O 3) – 0,35 T ;
  • aimants permanents samarium-cobalt (SmCo) - 1,16 Tesla ;
  • les aimants permanents en néodyme (NdFeB) les plus puissants – 1,3 Tesla ;
  • électroaimants du Grand collisionneur de hadrons - 8,3 Tesla ;
  • le champ magnétique permanent le plus puissant (Laboratoire national du champ magnétique élevé, Université de Floride) - 36,2 Tesla ;
  • le champ magnétique pulsé le plus puissant obtenu sans détruire l'installation (Laboratoire national de Los Alamos, 22 mars 2012) est de 100,75 Tesla.

Actuellement, des recherches dans le domaine de la création de champs magnétiques ultra-puissants sont menées dans les pays participant au Megagauss Club et sont discutées lors de conférences internationales sur la génération de champs magnétiques mégagauss et d'expériences associées ( gauss– unité de mesure de l'induction magnétique dans le système CGS, 1 mégagauss = 100 tesla).

Pour créer des champs magnétiques d'une telle force, une puissance très élevée est nécessaire, c'est pourquoi ils ne peuvent actuellement être obtenus qu'en mode pulsé et la durée de l'impulsion ne dépasse pas des dizaines de microsecondes.

Décharge vers un solénoïde monotour

La méthode la plus simple pour obtenir des champs magnétiques pulsés ultra-forts avec une induction magnétique de l'ordre de 100 à 400 Tesla est la décharge de dispositifs de stockage d'énergie capacitifs sur des solénoïdes à un tour ( solénoïde- il s'agit d'une bobine cylindrique monocouche dont les spires sont enroulées étroitement et dont la longueur est nettement supérieure au diamètre).

Le diamètre interne et la longueur des bobines utilisées ne dépassent généralement pas 1 cm. Leur inductance est petite (unités de nanohenry), par conséquent, des courants de niveau mégaampère sont nécessaires pour y générer des champs extrêmement puissants. Ils sont obtenus à l'aide de batteries de condensateurs haute tension (10-40 kilovolts) à faible auto-inductance et à énergie stockée de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilojoules. Dans ce cas, le temps nécessaire à l'induction pour atteindre la valeur maximale ne doit pas dépasser 2 microsecondes, sinon la destruction du solénoïde se produira avant qu'un champ magnétique extrêmement puissant ne soit atteint.

La déformation et la destruction du solénoïde s'expliquent par le fait qu'en raison d'une forte augmentation du courant dans le solénoïde, l'effet de surface (« peau ») joue un rôle important - le courant est concentré en une fine couche à la surface de le solénoïde et la densité de courant peuvent atteindre des valeurs très élevées. La conséquence en est l'apparition dans le matériau du solénoïde d'une zone présentant une température et une pression magnétique accrues. Déjà à une induction de 100 Tesla, la couche superficielle de la bobine, constituée même de métaux réfractaires, commence à fondre et la pression magnétique dépasse la résistance à la traction de la plupart des métaux connus. Avec la poursuite de la croissance du champ, la région de fusion s'étend profondément dans le conducteur et l'évaporation du matériau commence à sa surface. Il en résulte une destruction explosive du matériau du solénoïde (« explosion de la couche cutanée »).

Si la valeur de l'induction magnétique dépasse 400 tesla, alors un tel champ magnétique a une densité d'énergie comparable à l'énergie de liaison d'un atome dans les solides et dépasse de loin la densité d'énergie des explosifs chimiques. Dans la zone d'action d'un tel champ, en règle générale, une destruction complète du matériau de la bobine se produit avec une vitesse d'expansion du matériau de la bobine pouvant atteindre 1 kilomètre par seconde.

Méthode de compression du flux magnétique (cumul magnétique)

Pour obtenir le champ magnétique maximum (jusqu'à 2800 T) en laboratoire, la méthode de compression du flux magnétique est utilisée ( cumul magnétique).

À l'intérieur d'une coque cylindrique conductrice ( doublure) avec rayon r 0 et section transversale S 0 un champ magnétique de départ axial avec induction est créé B 0 et flux magnétique F = B 0 S 0 Et. Ensuite, le revêtement est comprimé symétriquement et rapidement par des forces extérieures, tandis que son rayon diminue jusqu'à rF et section transversale jusqu'à Sf. Le flux magnétique pénétrant dans le revêtement diminue également proportionnellement à la surface de la section transversale. Une modification du flux magnétique conformément à la loi de l'induction électromagnétique provoque l'apparition d'un courant induit dans le liner, créant un champ magnétique qui tend à compenser la diminution du flux magnétique. Dans ce cas, l'induction magnétique augmente en fonction de la valeur Bf =B 0 *λ*S 0 /Sf, où λ est le coefficient de conservation du flux magnétique.

La méthode de cumul magnétique est mise en œuvre dans des appareils appelés générateurs magnétiques-cumulatifs (explosifs-magnétiques). Le revêtement est comprimé par la pression des produits d'explosion d'explosifs chimiques. La source de courant permettant de créer le champ magnétique initial est une batterie de condensateurs. Les fondateurs de la recherche dans le domaine de la création de générateurs magnétiques cumulatifs étaient Andrei Sakharov (URSS) et Clarence Fowler (États-Unis).

Dans l'une des expériences menées en 1964, un champ record de 2 500 Tesla a été enregistré à l'aide du générateur magnétique cumulatif MK-1 dans une cavité d'un diamètre de 4 mm. Cependant, l’instabilité du cumul magnétique était à l’origine du caractère irréproductible de la génération explosive de champs magnétiques ultra-puissants. La stabilisation du processus de cumul magnétique est possible en comprimant le flux magnétique par un système de coques coaxiales connectées successivement. De tels dispositifs sont appelés générateurs en cascade de champs magnétiques ultra-puissants. Leur principal avantage est qu’ils assurent un fonctionnement stable et une reproductibilité élevée des champs magnétiques ultra-puissants. La conception multi-étages du générateur MK-1, utilisant 140 kg d'explosif, assurant une vitesse de compression du paquebot allant jusqu'à 6 km/s, a permis d'obtenir un champ magnétique record mondial de 2800 tesla dans un volume de 2 cm 3 en 1998 au Centre nucléaire fédéral russe. La densité énergétique d’un tel champ magnétique est plus de 100 fois supérieure à la densité énergétique des explosifs chimiques les plus puissants.

Application de champs magnétiques ultra-puissants

L’utilisation de champs magnétiques puissants dans la recherche physique a commencé avec les travaux du physicien soviétique Piotr Leonidovich Kapitsa à la fin des années 1920. Les champs magnétiques ultra-puissants sont utilisés dans l’étude des phénomènes galvanomagnétiques, thermomagnétiques, optiques, magnéto-optiques et de résonance.

Ils s'appliquent notamment :


Tout comme une charge électrique au repos agit sur une autre charge à travers un champ électrique, un courant électrique agit sur un autre courant à travers champ magnétique. L'effet d'un champ magnétique sur les aimants permanents se réduit à son effet sur les charges se déplaçant dans les atomes d'une substance et créant des courants circulaires microscopiques.

La doctrine de électromagnétisme sur la base de deux dispositions :

  • le champ magnétique agit sur les charges et les courants en mouvement ;
  • un champ magnétique apparaît autour des courants et des charges en mouvement.

Interaction magnétique

Aimant permanent(ou aiguille magnétique) est orientée le long du méridien magnétique terrestre. L'extrémité qui pointe vers le nord s'appelle pôle Nord(N), et l'extrémité opposée est pôle Sud(S). En rapprochant deux aimants l'un de l'autre, on constate que leurs pôles semblables se repoussent, et que leurs pôles dissemblables s'attirent ( riz. 1 ).

Si l'on sépare les pôles en coupant un aimant permanent en deux parties, on constatera que chacune d'elles aura également deux pôles, c'est-à-dire sera un aimant permanent ( riz. 2 ). Les deux pôles – nord et sud – sont indissociables l’un de l’autre et disposent de droits égaux.

Le champ magnétique créé par la Terre ou les aimants permanents est représenté, comme un champ électrique, par des lignes de force magnétiques. Une image des lignes de champ magnétique d’un aimant peut être obtenue en plaçant dessus une feuille de papier sur laquelle de la limaille de fer est saupoudrée en une couche uniforme. Lorsqu'elle est exposée à un champ magnétique, la sciure de bois devient magnétisée - chacune d'elles a des pôles nord et sud. Les pôles opposés ont tendance à se rapprocher, mais cela est empêché par le frottement de la sciure sur le papier. Si vous tapotez le papier avec votre doigt, la friction diminuera et les limailles seront attirées les unes vers les autres, formant des chaînes représentant des lignes de champ magnétique.

Sur riz. 3 montre l'emplacement de la sciure de bois et de petites flèches magnétiques dans le champ d'un aimant direct, indiquant la direction des lignes de champ magnétique. Cette direction est considérée comme la direction du pôle nord de l’aiguille magnétique.

L'expérience d'Oersted. Champ magnétique du courant

Au début du 19ème siècle. scientifique danois Ørsted a fait une découverte importante en découvrant action du courant électrique sur les aimants permanents . Il a placé un long fil près d'une aiguille magnétique. Lorsque le courant passait à travers le fil, la flèche tournait, essayant de se positionner perpendiculairement à celui-ci ( riz. 4 ). Cela pourrait s’expliquer par l’émergence d’un champ magnétique autour du conducteur.

Les lignes de champ magnétique créées par un conducteur droit transportant du courant sont des cercles concentriques situés dans un plan perpendiculaire à celui-ci, avec des centres au point par lequel passe le courant ( riz. 5 ). La direction des lignes est déterminée par la règle de la vis de droite :

Si la vis tourne dans le sens des lignes de champ, elle se déplacera dans le sens du courant dans le conducteur. .

La force caractéristique du champ magnétique est vecteur d'induction magnétique B . En chaque point, il est dirigé tangentiellement à la ligne de champ. Les lignes de champ électrique commencent par des charges positives et se terminent par des charges négatives, et la force agissant sur la charge dans ce champ est dirigée tangentiellement à la ligne en chaque point. Contrairement au champ électrique, les lignes du champ magnétique sont fermées, ce qui est dû à l’absence de « charges magnétiques » dans la nature.

Le champ magnétique d’un courant n’est fondamentalement pas différent du champ créé par un aimant permanent. En ce sens, un analogue d'un aimant plat est un long solénoïde - une bobine de fil dont la longueur est nettement supérieure à son diamètre. Le diagramme des lignes du champ magnétique créé par lui, présenté dans riz. 6 , est similaire à celui d'un aimant plat ( riz. 3 ). Les cercles indiquent les sections transversales du fil formant le bobinage du solénoïde. Les courants circulant dans le fil loin de l'observateur sont indiqués par des croix, et les courants dans la direction opposée - vers l'observateur - sont indiqués par des points. Les mêmes désignations sont également acceptées pour les lignes de champ magnétique lorsqu'elles sont perpendiculaires au plan du dessin ( riz. 7 un B).

La direction du courant dans l'enroulement du solénoïde et la direction des lignes de champ magnétique à l'intérieur de celui-ci sont également liées par la règle de la vis droite, qui dans ce cas est formulée comme suit :

Si vous regardez le long de l'axe du solénoïde, le courant circulant dans le sens des aiguilles d'une montre y crée un champ magnétique dont la direction coïncide avec le sens de déplacement de la vis droite ( riz. 8 )

Sur la base de cette règle, il est facile de comprendre que le solénoïde illustré riz. 6 , le pôle nord est son extrémité droite et le pôle sud est sa gauche.

Le champ magnétique à l'intérieur du solénoïde est uniforme - le vecteur d'induction magnétique y a une valeur constante (B = const). À cet égard, le solénoïde est similaire à un condensateur à plaques parallèles, à l'intérieur duquel un champ électrique uniforme est créé.

Force agissant dans un champ magnétique sur un conducteur porteur de courant

Il a été établi expérimentalement qu'une force agit sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique. Dans un champ uniforme, un conducteur droit de longueur l, traversé par un courant I, situé perpendiculairement au vecteur champ B, subit la force : F = je l B .

La direction de la force est déterminée règle de la main gauche:

Si les quatre doigts tendus de la main gauche sont placés dans le sens du courant dans le conducteur et que la paume est perpendiculaire au vecteur B, alors le pouce étendu indiquera la direction de la force agissant sur le conducteur (riz. 9 ).

Il convient de noter que la force agissant sur un conducteur avec un courant dans un champ magnétique n'est pas dirigée tangentiellement à ses lignes de force, comme une force électrique, mais perpendiculairement à celles-ci. Un conducteur situé le long des lignes de force n'est pas affecté par la force magnétique.

L'équation F = IlB permet de donner une caractéristique quantitative de l'induction du champ magnétique.

Attitude ne dépend pas des propriétés du conducteur et caractérise le champ magnétique lui-même.

L'amplitude du vecteur d'induction magnétique B est numériquement égale à la force agissant sur un conducteur d'unité de longueur situé perpendiculairement à celui-ci, à travers lequel circule un courant d'un ampère.

Dans le système SI, l'unité d'induction du champ magnétique est le tesla (T) :

Un champ magnétique. Tableaux, diagrammes, formules

(Interaction des aimants, expérience d'Oersted, vecteur d'induction magnétique, direction du vecteur, principe de superposition. Représentation graphique des champs magnétiques, lignes d'induction magnétique. Flux magnétique, caractéristique énergétique du champ. Forces magnétiques, force d'Ampère, force de Lorentz. Mouvement des particules chargées dans un champ magnétique. Propriétés magnétiques de la matière, hypothèse d'Ampère)

Introduction 1

(1) Le phénomène mécanique le plus évident dans les expériences électriques et magnétiques est l'interaction, en raison de laquelle les corps dans certains états se mettent en mouvement, malgré la présence d'une distance assez importante entre eux.

Par conséquent, pour une interprétation scientifique de ces phénomènes, il est tout d'abord nécessaire d'établir l'ampleur et la direction de la force agissant entre les corps, et s'il s'avère que cette force dépend dans une certaine mesure de la position relative des corps et sur leur état électrique ou magnétique, alors à première vue il semble naturel d'expliquer ces faits en supposant l'existence de quelque chose d'autre, au repos ou en mouvement dans tout corps, constituant son état électrique ou magnétique, et capable d'agir à distance dans conformément aux lois mathématiques.

C’est ainsi qu’ont vu le jour les théories mathématiques de l’électricité statique, du magnétisme, de l’action mécanique entre conducteurs transportant des courants et la théorie de l’induction de courant. Dans ces théories, la force agissant entre deux corps est considérée uniquement car dépendant de l'état des corps et de leur position relative, l'environnement n'est pas pris en compte.

Ces théories admettent plus ou moins explicitement l'existence de substances dont les particules ont la capacité d'agir les unes sur les autres à distance. Le développement le plus complet d'une théorie de ce genre appartient à W. Weber 2, qui y incluait à la fois les phénomènes électrostatiques et électromagnétiques.

Ce faisant, il fut cependant contraint d'admettre que la force agissant entre deux particules électriques dépend non seulement de leur distance mutuelle, mais aussi de leur vitesse relative.

Cette théorie telle que développée par Weber et Neumann 3 est extrêmement ingénieuse et étonnamment complète dans son application aux phénomènes d'électricité statique, d'attractions électromagnétiques, d'induction de courants et de phénomènes diamagnétiques ; cette théorie fait pour nous d'autant plus autorité qu'elle a été l'idée directrice de celui qui a fait de si grands progrès dans la partie pratique de la science de l'électricité, à la fois en introduisant un système constant d'unités dans les mesures électriques, et en déterminer des grandeurs électriques avec une précision jusqu'alors inconnue 4 .

(2) Cependant, les difficultés mécaniques liées à l'hypothèse de l'existence de particules agissant à distance avec des forces dépendant de leurs vitesses sont telles qu'elles m'empêchent de considérer cette théorie comme définitive, même s'il est possible qu'elle soit encore utile en ce qui concerne l’établissement de la coordination entre les phénomènes. Par conséquent, j'ai préféré chercher des explications aux faits dans une direction différente, en supposant qu'ils sont le résultat de processus qui se produisent à la fois dans l'environnement entourant le corps et dans les corps excités eux-mêmes, et en essayant d'expliquer les interactions entre des corps éloignés de sans supposer l’existence de forces pouvant opérer directement à des distances notables.

(3) La théorie que je propose peut être appelée théorie du champ électromagnétique, car elle traite de l'espace entourant les corps électriques ou magnétiques, et elle peut aussi être appelée théorie dynamique, puisqu'elle admet qu'il y a de la matière dans cet espace, qui est en mouvement, à travers lequel se produisent les phénomènes électromagnétiques observés.

(4) Le champ électromagnétique est la partie de l'espace qui contient et entoure les corps qui sont dans un état électrique ou magnétique. Cet espace peut être rempli de toute sorte de matière, ou bien on peut essayer d'en retirer toute matière dense, comme c'est le cas dans les tubes Heusler 5 ou dans d'autres tubes dits à vide. Cependant, il existe toujours une quantité suffisante de matière pour percevoir et transmettre les mouvements ondulatoires de lumière et de chaleur. Et comme la transmission des radiations ne change pas beaucoup, si ce qu'on appelle le vide est remplacé par des corps transparents d'une densité appréciable, nous sommes obligés d'admettre que ces mouvements d'ondes se rapportent à une substance éthérée, et non à une matière dense, la présence de ce qui ne change que dans une certaine mesure le mouvement de l'éther. Nous avons donc des raisons de supposer, sur la base des phénomènes de lumière et de chaleur, qu'il existe une sorte de milieu éthéré qui remplit l'espace et imprègne tous les corps, qui a la capacité d'être mis en mouvement, de transmettre ce mouvement d'une partie à l'autre. d'elle-même à une autre et de communiquer ce mouvement à la matière dense, en la chauffant et en l'influençant de diverses manières.

(5) L'énergie transmise au corps par le chauffage doit avoir existé auparavant dans le milieu en mouvement, car les mouvements ondulatoires ont quitté la source de chaleur quelque temps avant d'atteindre le corps chauffé lui-même, et pendant ce temps l'énergie doit avoir existé à moitié dans la forme de mouvement du milieu et la moitié sous forme de tension élastique. Sur la base de ces considérations, le professeur W. Thomson 6 a soutenu que ce milieu devait avoir une densité comparable à la densité de la matière ordinaire, et a même déterminé la limite inférieure de cette densité.

(6) Par conséquent, nous pouvons, comme une évidence, issue de la branche de la science, quelle que soit celle à laquelle nous (dans le cas considéré) avons affaire, accepter l'existence d'un milieu pénétrant avec une densité petite mais réelle, avec la capacité d'être mis en mouvement et de transmettre le mouvement d'une pièce à une autre à une vitesse grande, mais pas infinie.

Par conséquent, les parties de ce milieu doivent être reliées de telle sorte que le mouvement d'une partie dépende d'une manière ou d'une autre du mouvement des autres parties, et en même temps ces connexions doivent être capables d'un certain type de déplacement élastique, puisque la communication Le mouvement n'est pas instantané, mais prend du temps.

Ce milieu a donc la capacité de recevoir et de stocker deux types d'énergie, à savoir l'énergie « réelle », en fonction du mouvement de ses pièces, et l'énergie « potentielle », qui est le travail que le milieu va effectuer en raison de son élasticité, retournant à son état originel, après le déplacement qu'elle a vécu.

La propagation des oscillations consiste en la conversion continue de l'une de ces formes d'énergie en l'autre alternativement, et à tout instant la quantité d'énergie dans tout le milieu est divisée également, de sorte que la moitié de l'énergie est l'énergie du mouvement et l'autre la moitié de l'énergie de la tension élastique.

(7) Un milieu ayant ce genre de structure peut être capable d'autres types de mouvements et de déplacements que ceux qui déterminent les phénomènes de lumière et de chaleur ; quelques-uns d'entre eux peuvent être tels qu'ils soient perçus par nos sens à travers les phénomènes qu'ils produisent.

(8) Nous savons maintenant qu'un milieu lumineux subit dans certains cas l'action du magnétisme, puisque Faraday 7 a découvert que dans les cas où un faisceau polarisé plan traverse un milieu diamagnétique transparent dans la direction de lignes de force magnétiques formées par des aimants ou courants, alors la polarisation plane commence à tourner.

Cette rotation se produit toujours dans le sens dans lequel l'électricité positive doit circuler autour du corps diamagnétique afin de former un champ magnétique efficace.

Verde 8 a depuis découvert que si un corps diamagnétique est remplacé par un corps paramagnétique, par exemple une solution de chlorure ferrique dans l'éther, alors la rotation se produit dans le sens opposé.

Le professeur W. Thomson 9 Tuck a souligné qu'aucune répartition des forces agissant entre les parties d'un milieu quelconque, dont le seul mouvement est le mouvement des vibrations lumineuses, n'est suffisante pour expliquer ces phénomènes, mais qu'il faut admettre l'existence dans le milieu de un mouvement dépendant de la magnétisation, en plus de ce mouvement vibratoire qui est léger.

Il est tout à fait exact que la rotation du plan de polarisation due à l'influence magnétique n'a été observée que dans des milieux présentant une densité notable. Mais les propriétés du champ magnétique ne changent pas tellement lorsqu’un milieu est remplacé par un autre ou par le vide, ce qui nous permet de supposer qu’un milieu dense fait plus que simplement modifier le mouvement de l’éther. Nous avons donc une base légitime pour poser la question : le mouvement du milieu éthéré n'a-t-il pas lieu partout où des effets magnétiques sont observés ? Nous avons des raisons de supposer que ce mouvement est un mouvement de rotation, dont l’axe est dans la direction de la force magnétique.

(9) Nous pouvons maintenant évoquer un autre phénomène observé dans le champ électromagnétique. Lorsqu'un corps se déplace à travers des lignes de force magnétique, il subit ce qu'on appelle la force électromotrice ; les deux extrémités opposées du corps sont électrifiées de manière opposée et le courant électrique a tendance à traverser le corps. Lorsque la force électromotrice est suffisamment importante et agit sur certains corps chimiquement complexes, elle les décompose et fait diriger l'un des composants vers une extrémité du corps, et l'autre dans la direction exactement opposée 10.

Dans ce cas, nous avons une manifestation évidente d'une force provoquant un courant électrique malgré la résistance, et électrisant les extrémités du corps d'une manière contraire ; cet état particulier du corps n'est maintenu que par l'action d'une force électromotrice, et dès que cette force est supprimée, elle tend, avec une force égale et opposée, à provoquer un courant inverse à travers le corps et à restaurer son état électrique originel. . Enfin, si cette force est suffisamment forte, elle décompose les composés chimiques et déplace les composants dans deux directions opposées, alors que leur tendance naturelle est de s'interconnecter avec une force telle qu'elle peut générer une force électromotrice dans la direction opposée.

Cette force est donc une force agissant sur un corps en raison de son mouvement à travers un champ électromagnétique ou en raison de changements se produisant dans ce champ lui-même ; l'action de cette force se manifeste soit par la génération de courant et l'échauffement du corps, soit par la décomposition du corps, soit, si elle ne peut faire ni l'un ni l'autre, alors en amenant le corps dans un état de polarisation électrique - un état forcé, dans lequel les extrémités du corps sont électrifiées en sens inverse et dont le corps tend à se libérer dès que la force perturbatrice est supprimée.

(10) Selon la théorie que je propose, cette « force électromotrice » est la force qui naît lorsque le mouvement est transféré d'une partie du milieu à une autre, de sorte que c'est grâce à cette force que le mouvement d'une partie provoque le mouvement. d'un autre. Lorsqu'une force électromotrice agit le long d'un chemin conducteur, elle produit un courant qui, s'il rencontre une résistance, provoque la conversion continue de l'énergie électrique en chaleur ; cette dernière ne peut plus être restituée sous forme d'énergie électrique par une quelconque inversion du processus.

(11) Mais lorsqu'une force électromotrice agit sur un diélectrique, elle crée un état de polarisation de ses parties, qui est analogue à la polarisation des parties d'une masse de fer sous influence ; aimant et qui, comme la polarisation magnétique, peut être décrit comme un état dans lequel chaque particule a des extrémités opposées dans des états opposés 11 .

Dans un diélectrique sous l'influence d'une force électromotrice, on peut imaginer que l'électricité dans chaque molécule est tellement déplacée qu'un côté de la molécule devient électrifié positivement et l'autre négativement, mais l'électricité reste complètement associée à la molécule et ne s'électrise pas. passer d'une molécule à l'autre.1 L'effet de cette action sur toute la masse du diélectrique s'exprime ! dans le déplacement général de l'électricité dans une certaine direction. Ce déplacement n'est pas équivalent à un courant, car lorsqu'il atteint un certain degré il reste inchangé, mais c'est le début d'un courant, et ses changements produisent des courants dans des sens positifs ou négatifs selon que le déplacement 12 augmente ou diminue. Il n'y a aucun signe d'électrification à l'intérieur du diélectrique, puisque l'électrification de la surface de toute molécule est neutralisée par l'électrification opposée de la surface de la molécule en contact avec elle ; mais sur la surface limite du diélectrique, là où l'électrification n'est pas neutralisée, on trouve des phénomènes indiquant une électrification positive ou négative de cette surface. La relation entre la force électromotrice et la quantité de déplacement électrique qu'elle produit dépend de la nature du diélectrique, la même force électromotrice produisant généralement un déplacement électrique plus important dans les diélectriques solides, tels que le verre ou le soufre, que dans l'air.

(12) Nous voyons donc ici un autre effet de la force électromotrice, à savoir le déplacement électrique, qui, selon notre théorie, est une sorte de conformité élastique à l'action d'une force, semblable à celle qui se produit dans les structures et les machines en raison de à une rigidité imparfaite des liaisons 13 .

(13) L'étude pratique de la capacité inductive des diélectriques 14 est rendue difficile en raison de deux phénomènes interférents. Le premier est la conductivité du diélectrique qui, bien que dans de nombreux cas extrêmement faible, n'est néanmoins pas totalement imperceptible. Le second est un phénomène appelé absorption électrique 15 et consiste dans le fait que lorsqu'un diélectrique est exposé à une force électromotrice, le déplacement électrique augmente progressivement, et si la force électromotrice est supprimée, le diélectrique ne revient pas instantanément à son état d'origine, mais ne décharge qu'une partie de l'électrification qui lui est impartie et, étant laissé à lui-même, acquiert progressivement une électrification à sa surface, tandis que l'intérieur du diélectrique se dépolarise progressivement. Presque tous les diélectriques solides présentent ce phénomène, ce qui explique la charge résiduelle du pot de Leyde et certains phénomènes dans les câbles électriques décrits par F. Jenkin 16 .

(14) Nous rencontrons ici deux autres types de complaisance, différents de l'élasticité d'un diélectrique idéal, que nous avons comparé à un corps idéalement élastique. La conformité, qui concerne la conductivité, peut être comparée à la conformité d'un fluide visqueux (c'est-à-dire un fluide ayant un frottement interne élevé) ou d'un corps mou, dans lequel la moindre force produit un changement constant de forme, augmentant avec le temps. d'action de la force. La complaisance associée au phénomène d'absorption électrique peut être comparée à la complaisance du corps élastique d'une structure cellulaire contenant un liquide épais dans ses cavités. Un tel corps, soumis à une pression, se comprime progressivement, et lorsque la pression est supprimée, le corps ne reprend pas immédiatement sa forme antérieure, car l'élasticité de la matière du corps doit progressivement vaincre la viscosité du liquide avant d'atteindre un équilibre complet. est restauré. Certains solides, bien que n'ayant pas la structure dont nous avons parlé plus haut, présentent des propriétés mécaniques de ce genre, 17 et il est fort possible que ces mêmes substances, comme les diélectriques, aient des propriétés électriques similaires, et si ce sont des substances magnétiques, elles ont des propriétés correspondantes. propriétés relatives à l'acquisition, à la rétention et à la perte de la polarité magnétique 18.

(15) Il semble donc que certains phénomènes d'électricité et de magnétisme conduisent aux mêmes conclusions que les phénomènes optiques, à savoir qu'il existe un milieu éthéré imprégnant tous les corps et n'étant modifié qu'en quelque sorte par leur présence ; que des parties de ce milieu ont le pouvoir d'être mises en mouvement par des courants électriques et des aimants ; que ce mouvement se communique d'une partie du milieu à une autre à l'aide de forces naissant des liaisons de ces parties ; que sous l'influence de ces forces, un certain déplacement se produit, en fonction de l'élasticité de ces connexions, et que, par conséquent, l'énergie dans le milieu peut exister sous deux formes différentes, dont l'une est l'énergie réelle de mouvement des parties de le milieu, et l'autre est l'énergie potentielle due aux connexions des pièces dues à leur élasticité.

(16) Nous arrivons ainsi au concept d'un mécanisme complexe, capable d'une grande variété de mouvements, mais en même temps connecté de telle manière que le mouvement d'une partie dépend, selon certaines relations, du mouvement de l'autre. pièces, et ces mouvements sont communiqués par des forces résultant du déplacement relatif des pièces interconnectées en raison de l'élasticité des connexions. Un tel mécanisme doit obéir aux lois générales de la dynamique, et il faut pouvoir déduire toutes les conséquences de ce mouvement, en supposant que la forme du rapport entre les mouvements des pièces soit connue. (17) On sait que lorsqu'un courant électrique circule dans un circuit conducteur, la partie adjacente du champ est caractérisée par des propriétés magnétiques connues, et s'il y a deux circuits dans le champ, les propriétés magnétiques du champ relatives aux deux courants sont combiné. Ainsi, chaque partie du champ est en relation avec les deux courants, et les deux courants sont connectés entre eux en raison de leur connexion avec la magnétisation du champ. Le premier résultat de cette liaison, que je me propose d'étudier, est l'induction d'un courant par un autre et l'induction due au mouvement des conducteurs dans un champ.

Un autre résultat qui en découle est l’interaction mécanique entre les conducteurs traversés par les courants. Le phénomène d'induction de courant a été dérivé de l'interaction mécanique des conducteurs par Helmholtz 19 et Thomson 20. J'ai suivi l'ordre inverse et j'ai dérivé l'interaction mécanique des lois de l'induction. J'ai ensuite décrit des méthodes expérimentales permettant de déterminer les valeurs de L, M, N 21 dont dépendent ces phénomènes.

(18) J'applique ensuite les phénomènes d'induction et d'attraction des courants à l'étude du champ électromagnétique et à l'établissement d'un système de lignes de force magnétiques indiquant leurs propriétés magnétiques. En examinant le même champ avec un aimant, je montre la répartition de ses surfaces magnétiques équipotentielles coupant les lignes de champ à angle droit.

Pour introduire ces résultats dans le domaine du calcul symbolique, je les exprime sous la forme d'équations générales du champ électromagnétique.

Ces équations expriment :
(A) Relation entre le déplacement électrique, le véritable courant de conduction et le courant total composé des deux.
(B) La relation entre les lignes de force magnétiques et les coefficients d'induction du circuit, telle que déjà dérivée des lois de l'induction.
(C) La relation entre la force d'un courant et ses effets magnétiques selon le système d'unités électromagnétiques.
(D) La valeur de la force électromotrice dans tout corps résultant du mouvement du corps dans un champ, des modifications du champ lui-même et des modifications du potentiel électrique d'une partie du champ à une autre.
(E) La relation entre le déplacement électrique et la force électromotrice qui le produit.
(F) La relation entre le courant électrique et la force électromotrice qui le conduit.
(G) La relation entre la quantité d'électricité gratuite en tout point et les déplacements électriques à proximité.
(H) La relation entre l'augmentation ou la diminution de l'électricité gratuite et les courants électriques à proximité. Il existe 20 équations de ce type au total, contenant 20 variables.

(19) J'exprime ensuite à travers ces grandeurs l'énergie interne du champ électromagnétique comme dépendant en partie de la polarisation magnétique et en partie de la polarisation électrique en chaque point 23 .

À partir de là, je détermine la force mécanique agissant, d'une part, sur un conducteur mobile à travers lequel circule un courant électrique ; deuxièmement, au pôle magnétique ; troisièmement, sur un corps électrifié.

Ce dernier résultat, à savoir la force mécanique agissant sur un corps électrifié, donne naissance à une méthode indépendante de mesure électrique basée sur les actions électriques. La relation entre les unités utilisées dans les deux méthodes semble dépendre de ce que j'ai appelé « l'élasticité électrique » du milieu, et c'est la vitesse qui a été déterminée expérimentalement par Weber et Kohlrausch.

Je montre ensuite comment calculer la capacité électrostatique d'un condensateur et la capacité inductive spécifique d'un diélectrique.

Le cas d'un condensateur constitué de couches parallèles de substances ayant des résistances électriques et des capacités inductives différentes est étudié plus en détail et il est montré que le phénomène appelé absorption électrique, d'une manière générale, aura lieu, c'est-à-dire que si le condensateur est soudainement déchargé, alors après une peu de temps, il détectera la présence résiduel charge.

(20) Les équations générales sont ensuite appliquées au cas d'une perturbation magnétique se propageant à travers un champ non conducteur, et il est montré que les seules perturbations pouvant se propager de cette manière sont des perturbations transversales à la direction de propagation, et que la la vitesse de propagation est la vitesse v, déterminé expérimentalement à partir d'expériences similaires à celles de Weber, qui exprime le nombre d'unités électrostatiques d'électricité contenues dans une unité électromagnétique.

Cette vitesse est si proche de la vitesse de la lumière que nous semblons avoir de bonnes raisons de conclure que la lumière elle-même (y compris la chaleur rayonnante et autres rayonnements) est une perturbation électromagnétique sous forme d'ondes se propageant à travers un champ électromagnétique selon les lois de l'électromagnétisme. 24 . S'il en est ainsi, alors la coïncidence entre l'élasticité du milieu, calculée d'une part à partir de vibrations lumineuses rapides et, d'autre part, découverte par le lent processus d'expériences électriques, montre à quel point les propriétés élastiques sont parfaites et correctes. du milieu doit l'être s'il n'est rempli d'aucune matière plus dense que l'air. Si le même caractère d'élasticité est conservé dans les corps transparents denses, alors il s'avère que le carré de l'indice de réfraction est égal au produit de la capacité diélectrique spécifique et de la capacité magnétique spécifique 25 . Les milieux conducteurs absorbent rapidement ce rayonnement et sont donc généralement opaques.

Le concept de propagation des perturbations magnétiques transversales à l'exclusion des perturbations longitudinales est définitivement poursuivi par le professeur Faraday 26 dans ses « Réflexions sur les vibrations des rayons ». La théorie électromagnétique de la lumière telle qu'il la propose est en substance la même que celle que je développe dans ce rapport, sauf qu'en 1846 il n'existait aucune donnée disponible pour calculer la vitesse de propagation 27 .

(21) Les équations générales sont ensuite appliquées au calcul des coefficients d'induction mutuelle des deux courants circulaires et du coefficient d'auto-inductance de la bobine.

L'absence d'une répartition uniforme du courant dans différentes parties de la section du fil au moment où le courant commence à circuler, comme je crois, est étudiée pour la première fois, et une correction correspondante du coefficient d'auto-induction a été trouvé.

Ces résultats sont appliqués au calcul de l'auto-inductance de la bobine utilisée dans les expériences du British Electrical Resistance Standards Association Committee, et les valeurs obtenues sont comparées à celles déterminées expérimentalement.

* Dans le livre : D. K. Maxwell Travaux sélectionnés sur la théorie du champ électromagnétique. M, 1954, p. 251-264.
1 Transactions de la Royal Society, vol.
2 Wilhelm Weber (1804-1891) - Physicien allemand, a dérivé la loi élémentaire de l'électrodynamique à longue portée ; avec Kohlrausch Rudolf (1809-1858), il mesura pour la première fois en 1856 le rapport des unités de charge électrostatique et magnétique, qui s'avéra être égal à la vitesse de la lumière (3-108 m/s).
3 Electrodynamische Maassbestimmungen, Leipzig. Trans, vol. 1, 1849 et Mémoires scientifiques de Taylor, vol. V, chapitre XIV « Explicare tentatur quomodo fiat ut lucis planum polarizationis per vires electricas vel magnética déclintur », Halis Saxonum, 1858.
4 Cela fait référence aux expériences de Weber et Kohlrausch.
5 Heinrich Geisler (1814-1879) était un physicien allemand qui a conçu de nombreux instruments physiques : densimètres, pompes à mercure, tubes à vide - appelés tubes de Heusler, etc.
6 Thomson William (Lord Kelvin) (1824-1907) - un physicien anglais exceptionnel, l'un des fondateurs de la thermodynamique ; a introduit l'échelle de température absolue qui porte son nom, développé la théorie des oscillations électriques, obtenant la formule de la période d'un circuit oscillatoire, auteur de nombreuses autres découvertes et inventions et partisan de l'image mécaniste du monde physique. W. Thomson. "Sur la densité possible du milieu lumineux et sur la valeur mécanique d'un mile cube de lumière solaire", Transactions de la Royal Society of Edinburgh, p. 57, 1854.
7 C'est ce que Maxwell appelle l'énergie cinétique.
8 "Exp. Res.", série XIX. Emile Verdet (1824-1866) - Physicien français qui a découvert expérimentalement que la rotation magnétique du plan de polarisation est proportionnelle au carré de la longueur d'onde de la lumière. Verdet, Comptes rendus, 1856, seconde moitié, avec 529 et 1857, première moitié, p. 1209.
9 Ainsi W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, juin 1856 et juin 1861.
10 Maxwell adhère à des idées dépassées sur la décomposition des électrolytes par un champ électrique.
11 Faraday, « Exp. Res", série XI ; Mossotti, Mém. de la Soc. Italina (Mode-pa), vol XXIV, partie 2, p. 49.
12 Maxwell introduit ici le concept de courant de déplacement.
13 Les modèles de théorie de l’élasticité sont utilisés à des fins d’illustration.
14 C'est ce que Maxwell appelle la constante diélectrique d'une substance.
15 Faraday, « Exp Res » (1233-1250).
16 Rapports F. Jenkm de la British Association, 1859, p. 248, et Rapport du Comité de la Chambre de commerce sur les câbles sous-marins, p. 136 et 464.
17 Comme, par exemple, une composition de colle, de mélasse, etc., à partir de laquelle sont fabriquées de petites figures en plastique qui, en se déformant, n'acquièrent que progressivement leur forme originale.
18 Un autre exemple de la façon dont Maxwell utilise les analogies de la théorie de l'élasticité.
19 édition russe, Helmholtz. "Sur le maintien de la force." M., 1922.
20 W. Thomson. Rapports de la British Association, 1848 ; Phil. Mag., décembre 1851.
21 L, M, N sont quelques grandeurs géométriques introduites par Maxwell pour décrire la dépendance de l'interaction des conducteurs avec le courant : L dépend de la forme du premier conducteur, N de la forme du second et M de la position relative de ces conducteurs.
22 Ce « calcul symbolique » est emprunté aux travaux de Hamilton sur l'analyse vectorielle et l'analyse des opérateurs.
23 Ces équations dans leur forme moderne (en SI) ressemblent à ceci : (A) n'est pas une équation, mais une définition du vecteur densité de courant total :
24 Maxwell souligne ici la nature électromagnétique de la lumière.
25 Autrement dit, p2 = e|l.
26 Phil. Mag., mai 1846 ou « Exp. Rés.", tome III.
27 Les premières valeurs fiables de la vitesse de la lumière ont été obtenues dans les expériences de I. Fizeau (1849) et L. Foucault (1850).

L'une des nombreuses méthodes de traitement physique est la thérapie magnétique ; les indications et contre-indications de cette méthode thérapeutique doivent être soigneusement étudiées avant de commencer un traitement. Le champ magnétique utilisé dans le traitement est divisé en statique (aimants permanents) et dynamique. Un champ magnétique dynamique est provoqué par un courant électrique circulant dans un conducteur. Actuellement, il est largement utilisé dans le traitement complémentaire de nombreuses maladies.

La magnétothérapie est une méthode de traitement utilisant un champ magnétique d'une fréquence de 0-50 Hz ou 0-60 Hz et une induction magnétique de valeurs allant de 0,5 à 10 (millitesla). La thérapie s'effectue à l'aide d'un champ magnétique statique et dynamique.

Dans un champ magnétique statique, le rôle principal est joué par différents types d'aimants, qui ne sont actuellement pas si souvent utilisés en traitement. La médecine moderne utilise l'effet thérapeutique d'un champ magnétique dynamique (courant pulsé ou alternatif), qui se produit avec la participation d'un courant électrique traversant un conducteur.

Il a été scientifiquement prouvé qu'un déficit d'énergie électromagnétique dans le corps est responsable du ralentissement des processus métaboliques, du transport des nutriments et de la réduction des performances du système nerveux. De plus, c’est avec un manque d’énergie que se produit une diminution générale de l’humeur, des performances et une perte de vitalité naturelle d’une personne.

Le déficit énergétique peut avoir des conséquences bien plus graves sur la santé de l’organisme. Cette condition peut provoquer ou intensifier les symptômes de maladies cardiaques, de processus inflammatoires, de rhumatismes, ainsi que de maladies neurologiques et de nombreuses autres affections.

Il a été prouvé que la thérapie magnétique est le moyen le plus efficace de lutter contre les maladies causées par le manque d’énergie.

Cette méthode provoque un déplacement d’ions, entraînant une électronégativité accrue au sein de la cellule, lui permettant d’absorber et d’utiliser plus efficacement l’oxygène. Ce processus est appelé hyperpolarisation.

L'action du champ magnétique est uniforme, grâce à laquelle l'énergie pénètre dans tous les tissus du corps, atteignant les couches les plus profondes. La thérapie magnétique est une procédure totalement indolore qui ne provoque aucun effet secondaire, même en cas de traitement prolongé. Parfois, au début du traitement, seule une complication temporaire et à court terme des symptômes de la maladie est observée.

Comment fonctionne un champ magnétique ?

L'application d'un champ magnétique provoque des changements dans chaque cellule et tissu du corps à mesure qu'il pénètre dans l'ensemble du corps humain. Tous les ions présents dans les cellules et les systèmes colloïdaux sont sensibles et sensibles aux effets d'un champ magnétique. Sous l'influence d'un champ magnétique, les processus suivants se produisent :

  • mouvement rythmique des ions dans les cellules du corps humain ;
  • hyperpolarisation de la membrane cellulaire;
  • effet bénéfique sur le métabolisme et les processus énergétiques.

Le champ magnétique pulsé conduit à son tour à :

  • normalisation du potentiel électrique au repos de la membrane cellulaire ;
  • améliorer la dynamique des ions migrant à travers la membrane ;
  • améliorer l'utilisation de l'oxygène à travers la cellule ;
  • potentiel énergétique croissant.

Que guérit un champ magnétique ?

En fonction des indications et des caractéristiques du corps, une forme d'impulsion spécifique (rectangulaire, triangulaire ou sinusoïdale) est sélectionnée pour le traitement. Lors du traitement avec un champ magnétique, on suppose que :

  • des impulsions rectangulaires sont appliquées au moment où le processus pathologique se propage dans le tissu osseux ;
  • les impulsions de forme triangulaire sont utilisées dans le traitement du cartilage articulaire, des ligaments et des tendons ;
  • les impulsions sinusoïdales sont utilisées dans les situations où les muscles et les nerfs nécessitent un traitement.

Quand et dans quel état pathologique peut-on utiliser un champ magnétique ? Dans le cas d'états pathologiques aigus, des fréquences d'impulsion de 1 à 5 Hz et une intensité de champ magnétique de 0,5 à 3 mT (militesel) sont utilisées. Dans des conditions subaiguës, le traitement est effectué à une fréquence de 5 à 20 Hz, une intensité de champ magnétique de 3 à 5 mT ; dans des conditions douloureuses chroniques, des fréquences de 20 à 50 Hz et une intensité de champ magnétique de 6 à 10 mT sont utilisées. .

Il convient de garder à l'esprit que l'intensité du champ magnétique doit être égale à 40 % de la dose maximale reçue. Au cours du 2ème cycle de traitement, sa force peut être augmentée jusqu'à 70%, et au 3ème cycle de procédures, elle est augmentée jusqu'à la dose complète.

La durée de la procédure, réalisée à l'aide d'un champ magnétique, peut varier de 15 à 30 minutes, mais peut durer jusqu'à 1 heure. Les interventions sont réalisées en séries de 15 à plusieurs dizaines d'interventions. Au cours des 5 à 10 premières procédures, la thérapie est utilisée quotidiennement, puis 2 à 3 procédures peuvent être effectuées au cours de la semaine.

Qui peut et qui ne devrait pas ?

Principes du traitement par champ magnétique :

  • le traitement par champ magnétique doit être effectué à la même heure de la journée ;
  • les procédures ne doivent pas être utilisées l'après-midi ou le soir, en raison de la somnolence, alors que chez les personnes âgées, au contraire, l'insomnie ;
  • le patient doit retirer sa montre et tous les objets métalliques avant l'intervention ;
  • Lors du traitement avec un champ magnétique, vous n'avez pas besoin de vous déshabiller, vous pouvez rester habillé.

Les indications pour effectuer la procédure avec un champ magnétique sont les suivantes :

  • maladies dégénératives des grosses articulations (membres) et des articulations de la colonne vertébrale ;
  • inflammation des articulations et des tissus périarticulaires;
  • polyarthrite rhumatoïde (PR);
  • affections post-traumatiques et blessures sportives : fractures (maladie de Sudek), luxations, entorses avec lésions des muscles, des ligaments et de la capsule articulaire ;
  • plaies difficiles à cicatriser, brûlures;
  • troubles circulatoires périphériques;
  • inflammation des nerfs (par exemple, névralgie sciatique) ;
  • l'ostéoporose;
  • Troubles métaboliques;
  • bronchite et sinusite des sinus;
  • inflammation des ovaires;
  • ulcères et changements trophiques des jambes.

Les procédures utilisant un champ magnétique sont sûres.

L'utilisation de procédures, même pendant une très longue période, n'entraîne pas de conséquences néfastes.

Cependant, il convient de garder à l'esprit qu'il existe une possibilité d'exacerbation des maladies après les premières interventions, qui s'atténuera avec le temps.

Un soulagement important pour les patients est la possibilité d'utiliser la thérapie magnétique pour les blessures sans retirer le bandage, ni même le plâtre.

Les contre-indications les plus courantes au traitement par champ magnétique comprennent :

  • grossesse;
  • maladies cancéreuses;
  • traitement par rayonnements ionisants (radiothérapie) et études radiologiques ;
  • implants électroniques implantés, tels qu'un stimulateur cardiaque ;
  • maladies cardiaques et cardiovasculaires graves;
  • thrombophlébite oblitérante;
  • tendance à saigner;
  • tuberculose active;
  • infections bactériennes et virales aiguës ;
  • diabète;
  • thyréotoxicose;
  • épilepsie;
  • teigne.

La thérapie magnétique a de nombreuses applications et un petit nombre de contre-indications. La thérapie magnétique ne doit pas être utilisée en cas de maladies systémiques graves.

La thérapie par champ magnétique est inestimable dans la lutte contre la douleur à long terme. Il présente également d’excellentes propriétés anti-inflammatoires.

Le recours à la magnétothérapie favorise la relaxation générale du corps et une réduction des tensions musculaires excessives. Il accélère et régule la circulation sanguine périphérique et accélère le métabolisme, qui est utilisé dans les procédures thérapeutiques pour perdre du poids. En utilisant la thérapie magnétique après consultation d'un spécialiste, vous pouvez améliorer la santé de votre corps.

Lors de la connexion de deux conducteurs parallèles au courant électrique, ils s’attireront ou se repousseront, selon la direction (polarité) du courant connecté. Ceci s'explique par le phénomène d'émergence d'une matière particulière autour de ces conducteurs. Cette matière est appelée champ magnétique (MF). La force magnétique est la force avec laquelle les conducteurs agissent les uns sur les autres.

La théorie du magnétisme est née dans les temps anciens, dans l’ancienne civilisation asiatique. Dans les montagnes de Magnésie, ils trouvèrent une roche spéciale dont les morceaux pouvaient être attirés les uns vers les autres. D’après le nom du lieu, cette roche était appelée « magnétique ». Un barreau magnétique contient deux pôles. Ses propriétés magnétiques sont particulièrement prononcées aux pôles.

Un aimant accroché à un fil montrera les côtés de l'horizon avec ses pôles. Ses pôles seront tournés vers le nord et le sud. Le dispositif boussole fonctionne sur ce principe. Les pôles opposés de deux aimants s’attirent et les pôles semblables se repoussent.

Les scientifiques ont découvert qu'une aiguille magnétisée située à proximité d'un conducteur est déviée lorsqu'un courant électrique la traverse. Cela indique qu'un député se forme autour de lui.

Le champ magnétique affecte :
  • Charges électriques en mouvement.
  • Substances appelées ferromagnétiques : fer, fonte, leurs alliages.

Les aimants permanents sont des corps qui ont un moment magnétique commun de particules chargées (électrons).

1 - Pôle Sud de l'aimant
2 - Pôle Nord de l'aimant
3 - MP sur l'exemple de la limaille de métal
4 - Direction du champ magnétique

Des lignes de force apparaissent lorsqu'un aimant permanent s'approche d'une feuille de papier sur laquelle est coulée une couche de limaille de fer. La figure montre clairement les emplacements des pôles avec des lignes de force orientées.

Sources de champ magnétique
  • Champ électrique changeant avec le temps.
  • Frais de téléphonie mobile.
  • Aimants permanents.

Nous connaissons les aimants permanents depuis l’enfance. Ils étaient utilisés comme jouets attirant diverses pièces métalliques. Ils étaient attachés au réfrigérateur, ils étaient intégrés à divers jouets.

Les charges électriques en mouvement ont le plus souvent plus d’énergie magnétique que les aimants permanents.

Propriétés
  • La principale caractéristique et propriété distinctive du champ magnétique est la relativité. Si vous laissez un corps chargé immobile dans un certain référentiel et placez une aiguille magnétique à proximité, alors il pointera vers le nord et en même temps ne « sentira » pas de champ étranger, à l'exception du champ terrestre. . Et si vous commencez à déplacer un corps chargé près de la flèche, un MP apparaîtra autour du corps. En conséquence, il devient clair que le MF se forme uniquement lorsqu'une certaine charge se déplace.
  • Un champ magnétique peut influencer et influencer le courant électrique. Il peut être détecté en surveillant le mouvement des électrons chargés. Dans un champ magnétique, les particules chargées seront déviées, les conducteurs parcourus par le courant se déplaceront. Le cadre auquel l'alimentation en courant est connectée commencera à tourner et les matériaux magnétisés se déplaceront sur une certaine distance. L'aiguille de la boussole est le plus souvent colorée en bleu. C'est une bande d'acier magnétisée. La boussole pointe toujours vers le nord, car la Terre possède un champ magnétique. La planète entière est comme un grand aimant doté de ses propres pôles.

Le champ magnétique n'est pas perçu par les organes humains et ne peut être détecté que par des dispositifs et capteurs spéciaux. Il existe en types variables et permanents. Le champ alternatif est généralement créé par des inducteurs spéciaux qui fonctionnent au courant alternatif. Un champ constant est formé par un champ électrique constant.

Règles de base

Règle de la vrille

La ligne de force est représentée dans un plan situé à un angle de 90 0 par rapport à la trajectoire du mouvement actuel, de sorte qu'en chaque point, la force est dirigée tangentiellement à la ligne.

Pour déterminer la direction des forces magnétiques, vous devez vous rappeler la règle d'une vrille avec un filetage à droite.

La vrille doit être positionnée le long du même axe que le vecteur actuel, la poignée doit être tournée pour que la vrille se déplace dans le sens de sa direction. Dans ce cas, l'orientation des lignes est déterminée en tournant la poignée de la vrille.

Règle de la vrille en anneau

Le mouvement de translation de la vrille dans un conducteur réalisé en forme d'anneau montre comment l'induction est orientée, la rotation coïncide avec la circulation du courant ;

Les lignes de force ont leur prolongement à l’intérieur de l’aimant et ne peuvent être ouvertes.

Les champs magnétiques de différentes sources s'ajoutent les uns aux autres. Ce faisant, ils créent un champ commun.

Les aimants ayant les mêmes pôles se repoussent et les aimants ayant des pôles différents s’attirent. La valeur de la force d’interaction dépend de la distance qui les sépare. À mesure que les pôles se rapprochent, la force augmente.

Paramètres du champ magnétique
  • Couplage de débit ( Ψ ).
  • Vecteur d'induction magnétique ( DANS).
  • Flux magnétique ( F).

L'intensité du champ magnétique est calculée par la taille du vecteur induction magnétique, qui dépend de la force F, et est formé par le courant I le long d'un conducteur d'une longueur l : B = F / (I * l).

L'induction magnétique est mesurée en Tesla (T), en l'honneur du scientifique qui a étudié les phénomènes du magnétisme et travaillé sur leurs méthodes de calcul. 1 T est égal à la force d'induction du flux magnétique 1N longuement 1m conducteur droit incliné 90 0 dans la direction du champ, avec un courant circulant d'un ampère :

1 T = 1 x H / (A x m).
Règle de la main gauche

La règle trouve la direction du vecteur induction magnétique.

Si la paume de la main gauche est placée dans le champ de manière à ce que les lignes de champ magnétique entrent dans la paume depuis le pôle nord à 90 0, et que 4 doigts sont placés le long du flux de courant, le pouce indiquera la direction de la force magnétique.

Si le conducteur est sous un angle différent, alors la force dépendra directement du courant et de la projection du conducteur sur le plan à angle droit.

La force ne dépend pas du type de matériau conducteur ni de sa section. S'il n'y a pas de conducteur et que les charges se déplacent dans un milieu différent, la force ne changera pas.

Lorsque le vecteur champ magnétique est dirigé dans une direction d’une grandeur, le champ est dit uniforme. Différents environnements affectent la taille du vecteur d'induction.

Flux magnétique

L'induction magnétique traversant une certaine zone S et limitée par cette zone est un flux magnétique.

Si la zone est inclinée d'un certain angle α par rapport à la ligne d'induction, le flux magnétique est réduit de la taille du cosinus de cet angle. Sa plus grande valeur se forme lorsque la zone est perpendiculaire à l'induction magnétique :

F = B * S.

Le flux magnétique est mesuré dans une unité telle que "weber", qui est égal au flux d'induction de grandeur 1 T par zone dans 1 m2.

Liaison de flux

Ce concept est utilisé pour créer une valeur générale du flux magnétique, créé à partir d'un certain nombre de conducteurs situés entre les pôles magnétiques.

Dans le cas où le même courant je traverse un enroulement avec un nombre de spires n, le flux magnétique total formé par toutes les spires est la liaison de flux.

Liaison de flux Ψ mesuré en Webers, et est égal à : Ψ = n * F.

Propriétés magnétiques

La perméabilité magnétique détermine dans quelle mesure le champ magnétique dans un certain milieu est inférieur ou supérieur au champ d'induction dans le vide. Une substance est dite magnétisée si elle produit son propre champ magnétique. Lorsqu’une substance est placée dans un champ magnétique, elle devient magnétisée.

Les scientifiques ont déterminé la raison pour laquelle les corps acquièrent des propriétés magnétiques. Selon l'hypothèse des scientifiques, il existe des courants électriques microscopiques à l'intérieur des substances. Un électron a son propre moment magnétique, qui est de nature quantique, et se déplace le long d'une certaine orbite dans les atomes. Ce sont ces petits courants qui déterminent les propriétés magnétiques.

Si les courants se déplacent de manière aléatoire, les champs magnétiques qu’ils provoquent s’auto-compensent. Le champ externe ordonne les courants, donc un champ magnétique se forme. C'est la magnétisation de la substance.

Diverses substances peuvent être divisées selon les propriétés de leur interaction avec les champs magnétiques. Ils sont répartis en groupes :
  • Para-aimants– les substances qui ont des propriétés de magnétisation dans la direction d'un champ extérieur et ont un faible potentiel de magnétisme. Ils ont une intensité de champ positive. Ces substances comprennent le chlorure ferrique, le manganèse, le platine, etc.
  • Ferriaimants– substances avec des moments magnétiques déséquilibrés en direction et en valeur. Ils se caractérisent par la présence d'un antiferromagnétisme non compensé. L'intensité du champ et la température affectent leur susceptibilité magnétique (divers oxydes).
  • Ferromagnétiques– substances à susceptibilité positive accrue, en fonction de la tension et de la température (cristaux de cobalt, nickel, etc.).
  • Diamagnets– avoir la propriété de s'aimanter dans le sens opposé au champ extérieur, c'est-à-dire une valeur négative de susceptibilité magnétique, indépendante de la tension. En l’absence de champ, cette substance n’aura pas de propriétés magnétiques. Ces substances comprennent : l'argent, le bismuth, l'azote, le zinc, l'hydrogène et d'autres substances.
  • Antiferromagnétiques – avoir un moment magnétique équilibré, ce qui entraîne un faible degré de magnétisation de la substance. Lorsqu'elle est chauffée, une transition de phase de la substance se produit, au cours de laquelle des propriétés paramagnétiques apparaissent. Lorsque la température descend en dessous d'une certaine limite, de telles propriétés n'apparaîtront pas (chrome, manganèse).
Les aimants considérés sont également classés en deux autres catégories :
  • Matériaux magnétiques doux . Ils ont une faible coercitivité. Dans les champs magnétiques de faible puissance, ils peuvent devenir saturés. Durant le processus d’inversion de la magnétisation, ils subissent des pertes mineures. De ce fait, ces matériaux sont utilisés pour la réalisation de noyaux d'appareils électriques fonctionnant à tension alternative (, générateur,).
  • Magnétique dur matériaux. Ils ont une force coercitive accrue. Pour les remagnétiser, un champ magnétique puissant est nécessaire. De tels matériaux sont utilisés dans la production d'aimants permanents.

Les propriétés magnétiques de diverses substances trouvent leur utilisation dans des projets d'ingénierie et des inventions.

Circuits magnétiques

Une combinaison de plusieurs substances magnétiques s’appelle un circuit magnétique. Ils sont similaires et sont déterminés par des lois mathématiques similaires.

Les appareils électriques, inductances, etc. fonctionnent sur la base de circuits magnétiques. Dans un électro-aimant fonctionnel, le flux traverse un circuit magnétique composé d'un matériau ferromagnétique et d'air, qui n'est pas ferromagnétique. La combinaison de ces composants constitue un circuit magnétique. De nombreux appareils électriques contiennent des circuits magnétiques dans leur conception.