Graficzna reprezentacja pola magnetycznego. Wektorowy strumień indukcji magnetycznej

Pole magnetyczne można przedstawić graficznie za pomocą linii indukcji magnetycznej. Linia indukcji magnetycznej nazywana jest linią, do której styczna w każdym punkcie pokrywa się z kierunkiem wektora indukcji pola magnetycznego (rys. 6).

Badania wykazały, że linie indukcji magnetycznej są zamknięte linie obejmujące prądy. Gęstość linii indukcji magnetycznej jest proporcjonalna do wielkości wektora w danym miejscu pola. W przypadku pola magnetycznego prądu stałego linie indukcji magnetycznej mają postać koncentrycznych okręgów leżących w płaszczyznach prostopadłych do prądu, wyśrodkowanych na linii prostej z prądem. Kierunek linii indukcji magnetycznej, niezależnie od kształtu prądu, można określić za pomocą reguły świderkowej. W przypadku pola magnetycznego prądu stałego świder należy obrócić w taki sposób, aby ruch do przodu zbiega się z kierunkiem prądu w przewodzie, to ruch obrotowy uchwyt świdra będzie pokrywał się z kierunkiem linii indukcji magnetycznej (ryc. 7).

Na ryc. Na rysunkach 8 i 9 przedstawiono przebiegi linii indukcji magnetycznej pola prądu kołowego oraz pola elektromagnesu. Solenoid to zbiór prądów kołowych o wspólnej osi.

Linie wektora indukcyjnego wewnątrz elektrozaworu są do siebie równoległe, gęstość linii jest taka sama, pole jest jednolite ( = const). Pole solenoidu jest zbliżone do pola magnesu trwałego. Koniec elektrozaworu, z którego wychodzą przewody indukcyjne, jest podobny do bieguna północnego - N, przeciwległy koniec elektrozaworu jest podobny do bieguna południowego - S.

Liczba linii indukcji magnetycznej przenikających określoną powierzchnię nazywana jest strumieniem magnetycznym przez tę powierzchnię. wyznaczyć strumień magnetyczny litera F w (lub F).

,

(3)

Gdzie α jest kątem utworzonym przez wektor i normalną do powierzchni (ryc. 10).

jest rzutem wektora na normalną do obszaru S.

Strumień magnetyczny jest mierzony w weberach (Wb): [F] = [B] × [S] = Tl × m 2 = =

„Wyznaczanie pola magnetycznego” - Zgodnie z danymi uzyskanymi podczas eksperymentów wypełnić tabelę. J. Verne'a. Kiedy przyłożymy magnes do igły magnetycznej, obraca się. Graficzna reprezentacja pól magnetycznych. Hansa Christiana Oersteda. Pole elektryczne. Magnes ma dwa bieguny: północny i południowy. Etap generalizacji i systematyzacji wiedzy.

"Pole magnetyczne i jego graficzna reprezentacja" - Niejednorodne pole magnetyczne. Cewki z prądem. linie magnetyczne. Hipoteza Ampère'a. Wewnątrz magnesu sztabkowego. Przeciwległe bieguny magnetyczne. Zorze polarne. Pole magnetyczne magnesu trwałego. Pole magnetyczne. Pole magnetyczne Ziemi. bieguny magnetyczne. Biometria. koncentryczne koła. Jednolite pole magnetyczne.

"Energia pola magnetycznego" - Wartość skalarna. Obliczanie indukcyjności. Stałe pola magnetyczne. Czas relaksu. Definicja indukcyjności. energia cewki. Nadprądy w obwodzie z indukcyjnością. Procesy przejściowe. Gęstość energii. Elektrodynamika. Obwód oscylacyjny. Pulsujące pole magnetyczne. Indukcja własna. Gęstość energii pola magnetycznego.

"Charakterystyka pola magnetycznego" - Linie indukcji magnetycznej. Zasada świderka. Skręcają razem linie siły. model komputera ziemskie pole magnetyczne. Stała magnetyczna. Indukcja magnetyczna. Liczba nośników opłat. Trzy sposoby ustawienia wektora indukcji magnetycznej. Pole magnetyczne prądu elektrycznego. Fizyk William Hilbert.

„Właściwości pola magnetycznego” – Rodzaj substancji. Indukcja magnetyczna pola magnetycznego. Indukcja magnetyczna. Trwały magnes. Niektóre wartości indukcji magnetycznej. Igła magnetyczna. Głośnik. Moduł wektora indukcji magnetycznej. Linie indukcji magnetycznej są zawsze zamknięte. Oddziaływanie prądów. Moment obrotowy. Właściwości magnetyczne Substancje.

„Ruch cząstek w polu magnetycznym” – Spektrograf. Manifestacja działania siły Lorentza. Siła Lorentza. Cyklotron. Wyznaczanie wielkości siły Lorentza. pytania testowe. Kierunki siły Lorentza. Materia międzygwiezdna. Zadanie eksperymentu. Zmień ustawienia. Pole magnetyczne. Spektrograf masowy. Ruch cząstek w polu magnetycznym. Kineskop.

Łącznie w temacie jest 20 prezentacji

Do badania struktury pola magnetycznego używa się: metoda widmowa. Małe opiłki żelaza wpadające pole magnetyczne, są namagnesowane i oddziałując ze sobą tworzą łańcuchy, których ułożenie pozwala ocenić strukturę pola magnetycznego.

Jako przykład zastosowania metoda widmowa Rozważ eksperyment z polem magnetycznym prostego przewodnika. Przełóżmy długi prosty przewodnik podłączony do obwodu elektrycznego przez cienką płytkę dielektryczną. Na talerz wsypujemy małe żelazne opiłki, lekko stukając w talerz. Trociny gromadzą się wokół przewodu w postaci koncentrycznych kręgów o różnych średnicach (ryc. 6.10). Powtarzając eksperyment z innymi przewodnikami przy innych wartościach natężenia prądu, otrzymujemy podobne wzory, które nazywamy widmami magnetycznymi.

Widma można przedstawić na papierze jako linie indukcji magnetycznej.

W przypadku przewodu prostego taki obraz pokazano na ryc. 6.11. Na obrazach widm magnetycznych linie indukcji magnetycznej pokaż kierunek indukcji magnetycznej w każdym punkcie. W każdym punkcie linii indukcyjnej styczna pokrywa się z wektorem indukcji magnetycznej.

Nazywa się linie styczne, do których w każdym punkcie wskazuje kierunek indukcji magnetycznej linie indukcji magnetycznej.

Gęstość linie indukcji magnetycznej zależy od modułu indukcji magnetycznej. Jest większy, gdy moduł jest większy i na odwrót. Kierunek linii indukcji magnetycznej przewodnika bezpośredniego określa reguła prawej śruby.

Widma pól magnetycznych przewodniki o innym kształcie mają ze sobą wiele wspólnego.

Widmo pola magnetycznego pierścienia z prądem jest więc podobne do dwóch połączonych widm przewodów prostych (ryc. 6.12). Większa jest tylko gęstość linii indukcyjnych w środku pierścienia (ryc. 6.13).

Widmo magnetyczne cewki z duża ilość obroty (elektrozawór) pokazano na ryc. 6.14. Rysunek pokazuje, że linie indukcja magnetyczna takich cewek jest wewnętrznie równoległa i ma tę samą gęstość. Wskazuje to, że wewnątrz długiej cewki pole magnetyczne jest jednorodne - we wszystkich punktach indukcja magnetyczna jest taka sama (rys. 6.15). Linie indukcji magnetycznej rozchodzą się tylko poza cewką, gdzie pole magnetyczne jest niejednorodne.

Jeśli porównamy widma pól magnetycznych przewodników z prądem różne kształty, to widać, że linie indukcyjne są zawsze zamknięte lub przy dalszej kontynuacji mogą zamknąć. Wskazuje to na brak ładunków magnetycznych. Takie pole nazywa się wir. Pole wirowe nie ma potencjału.materiał ze strony

Na tej stronie materiał na tematy:

• Widma pól magnetycznych GDz Reshebnik

• Jakie procesy fizyczne zachodzą podczas tworzenia widma magnetycznego?

• Odkrycia w dziedzinie pól magnetycznych

• Raport na temat pola magnetycznego i jego graficznej reprezentacji

• Przykłady widm pola magnetycznego

Pytania dotyczące tego przedmiotu:

Nie możemy jednak zobaczyć pola magnetycznego dla lepszego zrozumienia zjawiska magnetyczne ważne jest, aby nauczyć się go przedstawiać. Pomogą w tym strzałki magnetyczne. Każda taka strzała jest małym magnesem trwałym, który łatwo obraca się w płaszczyźnie poziomej (ryc. 2.1). O tym, jak graficznie przedstawia się pole magnetyczne i jaka wielkość fizyczna je charakteryzuje, dowiesz się z tego akapitu.

Ryż. 2.2. W polu magnetycznym strzałki magnetyczne są zorientowane w określony sposób: biegun północny strzałki wskazuje kierunek wektora indukcji pola magnetycznego w danym punkcie

Badamy charakterystykę mocy pola magnetycznego

Jeśli naładowana cząsteczka porusza się w polu magnetycznym, to pole będzie oddziaływać na cząsteczkę z pewną siłą. Wartość tej siły zależy od ładunku cząstki, kierunku i wartości prędkości jej ruchu, a także od siły pola.

Cechą charakterystyczną pola magnetycznego jest indukcja magnetyczna.

Indukcja magnetyczna (indukcja pola magnetycznego) jest wektorową wielkością fizyczną charakteryzującą moc działania pole magnetyczne.

Indukcja magnetyczna jest oznaczona symbolem B.

Jednostką indukcji magnetycznej w układzie SI jest tesla; nazwany na cześć serbskiego fizyka Nikoli Tesli (1856-1943):

Za kierunek wektora indukcji magnetycznej w danym punkcie pola magnetycznego przyjmuje się kierunek wskazany przez biegun północny igły magnetycznej zainstalowanej w tym punkcie (rys. 2.2).

Notatka! Kierunek siły, z jaką pole magnetyczne działa na poruszające się naładowane cząstki lub przewodnik z prądem lub na igłę magnetyczną, nie pokrywa się z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej.

Linie magnetyczne:

Ryż. 2.3. Linie pola magnetycznego magnesu sztabkowego

Na zewnątrz magnesu opuszczają północny biegun magnesu i wchodzą na południe;

Zawsze zamknięty (pole magnetyczne jest polem wirowym);

Najgęściej znajduje się na biegunach magnesu;

Nigdy nie przekraczaj

Przedstawianie pola magnetycznego

Na ryc. 2.2 widzimy, jak strzałki magnetyczne są zorientowane w polu magnetycznym: ich osie wydają się tworzyć linie, a wektor indukcji magnetycznej w każdym punkcie jest skierowany wzdłuż stycznej do linii przechodzącej przez ten punkt.

Za pomocą linii magnetycznych pola magnetyczne są przedstawiane graficznie:

1) kierunek wektora indukcji magnetycznej przyjmuje się jako kierunek linii indukcji magnetycznej w danym punkcie;

Ryż. 2.4. Łańcuchy opiłków żelaza odtwarzają wzór linii indukcji magnetycznej pola magnetycznego magnesu podkowiastego

2) im większy moduł indukcji magnetycznej, tym bardziej się do siebie zbliżają linie magnetyczne.

Po rozważeniu graficznej reprezentacji pola magnetycznego magnesu sztabkowego możemy wyciągnąć pewne wnioski (patrz rys. 2.3).

Zauważ, że te wnioski dotyczą linii magnetycznych dowolnego magnesu.

Jaki jest kierunek linii magnetycznych wewnątrz magnesu sztabkowego?

Obraz linii magnetycznych można odtworzyć za pomocą opiłków żelaza.

Weźmy magnes w kształcie podkowy, połóżmy na nim płytkę z pleksiglasu i przez sitko wlejmy na płytkę żelazne opiłki. W polu magnetycznym każdy kawałek żelaza zostanie namagnesowany i zamieni się w małą „magnetyczną igłę”. Zaimprowizowane „strzałki” będą zorientowane wzdłuż linii magnetycznych pola magnetycznego magnesu (ryc. 2.4).

Narysuj obraz linii magnetycznych pola magnetycznego magnesu-podkowy.

Dowiedz się o jednolitym polu magnetycznym

Pole magnetyczne w jakiejś części przestrzeni nazywamy jednorodnym, jeśli w każdym z jego punktów wektory indukcji magnetycznej są takie same zarówno pod względem wartości bezwzględnej, jak i kierunku (rys. 2.5).

W obszarach, w których pole magnetyczne jest jednorodne, linie indukcji magnetycznej są równoległe i znajdują się w tej samej odległości od siebie (ryc. 2.5, 2.6). Zwyczajowo przedstawia się linie magnetyczne jednolitego pola magnetycznego skierowane w naszą stronę jako kropki (ryc. 2.7, a) - tak jakbyśmy widzieli „groty strzał” lecące w naszym kierunku. Jeśli linie magnetyczne są skierowane od nas, są przedstawiane jako krzyże - wydaje się, że widzimy „pióra strzał” lecące od nas (ryc. 2.7, b).

W większości przypadków mamy do czynienia z niejednorodnym polem magnetycznym, polem w różnych punktach, którego wektory indukcji magnetycznej mają różne znaczenia i wskazówki. Linie magnetyczne takiego pola są zakrzywione, a ich gęstość jest inna.

Ryż. 2.6. Pole magnetyczne wewnątrz magnesu sztabkowego (a) i pomiędzy dwoma magnesami zwróconymi do siebie o przeciwnych biegunach (b) można uznać za jednorodne

Badanie pola magnetycznego Ziemi

Aby zbadać magnetyzm ziemski, William Gilbert wykonał magnes trwały w postaci kuli (model Ziemi). Po umieszczeniu kompasu na kuli zauważył, że igła kompasu zachowuje się tak samo, jak na powierzchni Ziemi.

Eksperymenty pozwoliły naukowcowi przyjąć, że Ziemia jest ogromnym magnesem, a jej południowy biegun magnetyczny znajduje się na północy naszej planety. Dalsze badania potwierdziły hipotezę W. Gilberta.

Na ryc. 2.8 przedstawia obraz linii indukcji magnetycznej ziemskiego pola magnetycznego.

Ryż. 2.7. Obraz linii indukcji magnetycznej jednolitego pola magnetycznego, które są prostopadłe do płaszczyzny figury i skierowane do nas (a); wysłane od nas (b)

Wyobraź sobie, że idziesz w kierunku bieguna północnego, poruszając się dokładnie w kierunku wskazywanym przez igłę kompasu. Czy dotrzesz do celu?

Linie indukcji magnetycznej pola magnetycznego Ziemi nie są równoległe do jej powierzchni. Jeśli zamocujesz igłę magnetyczną w zawieszeniu gimbala, to znaczy tak, aby mogła się swobodnie obracać zarówno wokół poziomej, jak i

Ryż. 2.8. Układ linii magnetycznych pola magnetycznego planety Ziemia

i na około osie pionowe, strzałka zostanie ustawiona pod kątem do powierzchni Ziemi (rys. 2.9).

Jak igła magnetyczna będzie znajdować się w urządzeniu na ryc. 2,9 w pobliżu północnego bieguna magnetycznego Ziemi? w pobliżu południowego bieguna magnetycznego Ziemi?

Pole magnetyczne Ziemi od dawna pomaga orientować się podróżnikom, marynarzom, wojsku i nie tylko. Udowodniono, że ryby, ssaki morskie i ptaki podczas wędrówek kierują się polem magnetycznym Ziemi. One również orientują się, szukają drogi do domu i niektórych zwierząt, takich jak koty.

Dowiedz się o burzach magnetycznych

Badania wykazały, że w każdym obszarze pole magnetyczne Ziemi zmienia się okresowo, każdego dnia. Ponadto obserwuje się niewielkie roczne zmiany pola magnetycznego Ziemi. Jednak są też drastyczne zmiany. Silne zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, które obejmują całą planetę i trwają od jednego do kilku dni, nazywane są burzami magnetycznymi. Zdrowi ludzie praktycznie ich nie czują, ale ci, którzy mają choroby sercowo-naczyniowe i choroby system nerwowy, burze magnetyczne powodować pogorszenie samopoczucia.

Pole magnetyczne Ziemi jest rodzajem „tarczy”, która chroni naszą planetę przed latającymi z kosmosu, głównie przed Słońcem (" słoneczny wiatr”), naładowane cząstki. W pobliżu biegunów magnetycznych strumienie cząstek lecą dość blisko ziemskiej atmosfery. Wraz ze wzrostem aktywności słonecznej cząstki kosmiczne wchodzą do górnych warstw atmosfery i jonizują cząsteczki gazu - na Ziemi obserwuje się zorze (ryc. 2.10).

Podsumowując

Indukcja magnetyczna B jest wektorową wielkością fizyczną charakteryzującą działanie siły pola magnetycznego. Kierunek wektora indukcji magnetycznej pokrywa się z kierunkiem wskazywanym przez biegun północny igły magnetycznej. Jednostką indukcji magnetycznej w układzie SI jest tesla (T).

Warunkowe linie skierowane, w każdym punkcie, w którym styczna pokrywa się z linią, wzdłuż której skierowany jest wektor indukcji magnetycznej, nazywane są liniami indukcji magnetycznej lub liniami magnetycznymi.

Linie indukcji magnetycznej są zawsze zamknięte, poza magnesem wychodzą z bieguna północnego magnesu i wchodzą w biegun południowy, są gęstsze w tych obszarach pola magnetycznego, gdzie moduł indukcji magnetycznej jest większy.

Planeta Ziemia ma pole magnetyczne. W pobliżu geograficznego bieguna północnego Ziemi znajduje się jej południowy biegun magnetyczny, w pobliżu geograficznego bieguna południowego - północny biegun magnetyczny.

pytania testowe

1. Zdefiniuj indukcję magnetyczną. 2. Jak skierowany jest wektor indukcji magnetycznej? 3. Jaka jest jednostka indukcji magnetycznej w układzie SI? Po kogo nosi imię? 4. Podaj definicję linii indukcji magnetycznej. 5. Jaki kierunek przyjmuje się jako kierunek linii magnetycznych? 6. Od czego zależy gęstość linii magnetycznych? 7. Jakie pole magnetyczne nazywa się jednorodnym? 8. Udowodnij, że Ziemia ma pole magnetyczne. 9. Jak mają się bieguny magnetyczne Ziemi do biegunów geograficznych? 10. Czym są burze magnetyczne? Jak wpływają na osobę?

Ćwiczenie nr 2

1. Na ryc. 1 przedstawia linie indukcji magnetycznej w pewnym odcinku pola magnetycznego. Dla wszystkich przypadki a-c określić: 1) czy pole to jest jednorodne czy niejednorodne; 2) kierunek wektora indukcji magnetycznej w punktach A i B pola; 3) w którym punkcie - A lub B - indukcja magnetyczna pola jest większa.

2. Dlaczego stalowa kratka okienna może z czasem namagnesować?

3. Na ryc. 2 przedstawia linie pola magnetycznego wytworzonego przez dwa identyczne magnesy trwałe zwrócone do siebie tymi samymi biegunami.

1) Czy w punkcie A występuje pole magnetyczne?

2) Jaki jest kierunek wektora indukcji magnetycznej w punkcie B? w punkcie C?

3) W którym momencie - A, B lub C - indukcja pola magnetycznego jest największa?

4) Jaki jest kierunek wektorów indukcji magnetycznej wewnątrz magnesów?

4. Wcześniej podczas wypraw na Biegun Północny występowały trudności w określeniu kierunku ruchu, ponieważ zwykłe kompasy prawie nie działały w pobliżu bieguna. Dlaczego myślisz?

5. Skorzystaj z dodatkowych źródeł informacji i dowiedz się, jak ważne dla życia na naszej planecie jest pole magnetyczne. Co by się stało, gdyby pole magnetyczne Ziemi nagle zniknęło?

6. Istnieją obszary powierzchni ziemi, w których indukcja magnetyczna ziemskiego pola magnetycznego jest znacznie większa niż na obszarach sąsiednich. Skorzystaj z dodatkowych źródeł informacji i dowiedz się więcej o anomaliach magnetycznych.

7. Wyjaśnij, dlaczego każde nienaładowane ciało jest zawsze przyciągane do ciała, które ma ładunek elektryczny.

To jest materiał podręcznikowy.

Doświadczenie Oersteda w 1820 r. Co wskazuje odchylenie igły magnetycznej podczas zamykania? obwód elektryczny? Wokół przewodnika przewodzącego prąd występuje pole magnetyczne. Reaguje na to igła magnetyczna. Źródłem pola magnetycznego są poruszające się ładunki elektryczne lub prądy.

Eksperyment Oersteda w 1820 roku. Na co wskazuje włączenie igły magnetycznej? Oznacza to, że kierunek prądu w przewodniku zmienił się na przeciwny.

Eksperyment Ampère'a w 1820 roku. Jak wytłumaczyć fakt, że przewodniki z prądem oddziałują ze sobą? Wiemy, że na przewodnik z prądem działa pole magnetyczne. Dlatego zjawisko interakcji prądów można wyjaśnić w następujący sposób: Elektryczność w pierwszym przewodzie generuje pole magnetyczne, które działa na drugi prąd i odwrotnie…

Jednostka natężenia prądu Jeżeli przez dwa równoległe przewody o długości 1 m, znajdujące się w odległości 1 m od siebie przepływa prąd o natężeniu 1 A, oddziałują one z siłą N.

Jednostka natężenia prądu 2 A Jaka jest siła prądu w przewodach oddziałujących z siłą H?

Co to jest pole magnetyczne i jakie są jego właściwości? 1.MP to szczególna forma materii, która istnieje niezależnie od nas i naszej wiedzy na jej temat. 2. MP jest generowane przez poruszające się ładunki elektryczne i jest wykrywane przez działanie na poruszające się ładunki elektryczne. 3. Wraz z odległością od źródła MF słabnie.

Właściwości linii magnetycznych: 1. Linie magnetyczne są krzywymi zamkniętymi. Co to mówi? Jeśli weźmiesz kawałek magnesu i rozbijesz go na dwie części, każdy kawałek znów będzie miał biegun „północny” i „południowy”. Jeśli ponownie podzielisz powstały kawałek na dwie części, każda część znów będzie miała biegun „północny” i „południowy”. Bez względu na to, jak małe są powstałe kawałki magnesów, każdy kawałek zawsze będzie miał biegun „północny” i „południowy”. Nie da się uzyskać monopolu magnetycznego („mono” oznacza jeden, monopol – jeden biegun). Przynajmniej taki jest współczesny punkt widzenia na to zjawisko. Sugeruje to, że w naturze nie ma ładunków magnetycznych. bieguny magnetyczne nie można podzielić.

2. Możesz wykryć pole magnetyczne poprzez... A) działając na dowolny przewodnik, B) działając na przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny, C) naładowaną piłkę tenisową zawieszoną na cienkiej, nierozciągliwej nitce, D) przez przemieszczanie ładunków elektrycznych. a) A i B, b) A i C, c) B i C, d) B i D.

7. Które stwierdzenia są prawdziwe? A. Ładunki elektryczne istnieją w naturze. B. W naturze występują ładunki magnetyczne. B. Nie istnieje w naturze ładunki elektryczne. D. W naturze nie ma ładunków magnetycznych. a) A i B, b) A i C, c) A i D, d) B, C i D.

10. Dwa równoległe przewody o długości 1 m, znajdujące się w odległości 1 m od siebie, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny, przyciągane są siłą N. Oznacza to, że przez przewody przepływają prądy... a) przeciwne kierunki 1 A, b ) w jednym kierunku po 1 A, c) w przeciwnych kierunkach po 0,5 A, d) w jednym kierunku po 0,5 A.

23. Igła magnetyczna będzie się odchylać, jeśli zostanie umieszczona w pobliżu ... A) w pobliżu przepływu elektronów, B) w pobliżu przepływu atomów wodoru, C) w pobliżu przepływu jonów ujemnych, D) w pobliżu przepływu jonów dodatnich, E) w pobliżu przepływu jąder atomu tlenu. a) wszystkie odpowiedzi są poprawne b) A, B, C i D, c) B, C, D, d) B, C, D, E

3. Rysunek pokazuje przekrój przewodnika z prądem w punkcie A, prąd elektryczny wchodzi prostopadle do płaszczyzny rysunku. Który z kierunków przedstawionych w punkcie M odpowiada kierunkowi wektora B indukcji pola magnetycznego prądu w tym punkcie? a) 1, b) 2, c) 3, 4)