Representação gráfica do campo magnético. Fluxo vetorial de indução magnética

O campo magnético pode ser representado graficamente usando linhas de indução magnética. A linha de indução magnética é chamada de linha, a tangente à qual em cada ponto coincide com a direção do vetor de indução do campo magnético (Fig. 6).

Estudos mostraram que as linhas de indução magnética são linhas fechadas cobrindo as correntes. A densidade das linhas de indução magnética é proporcional à magnitude do vetor em um determinado local no campo. No caso de um campo magnético de corrente contínua, as linhas de indução magnética têm a forma de círculos concêntricos dispostos em planos perpendiculares à corrente, centrados em uma linha reta com a corrente. A direção das linhas de indução magnética, independentemente da forma da corrente, pode ser determinada pela regra do verruma. No caso de um campo magnético de corrente contínua, a verruma deve ser girada de tal forma que movimento para frente coincide com a direção da corrente no fio, então movimento rotativo a alça da verruma coincidirá com a direção das linhas de indução magnética (Fig. 7).

Na fig. 8 e 9 mostram os padrões das linhas de indução magnética do campo de corrente circular e do campo do solenóide. O solenóide é uma coleção de correntes circulares com um eixo comum.

As linhas do vetor de indução dentro do solenóide são paralelas entre si, a densidade das linhas é a mesma, o campo é uniforme ( = const). O campo de um solenóide é semelhante ao campo de um ímã permanente. A extremidade do solenóide, de onde saem as linhas de indução, é semelhante ao pólo norte - N, a extremidade oposta do solenóide é semelhante ao pólo sul - S.

O número de linhas de indução magnética que penetram em uma determinada superfície é chamado de fluxo magnético através dessa superfície. designar fluxo magnético a letra F em (ou F).

,

(3)

Onde α é o ângulo formado pelo vetor e a normal à superfície (Fig. 10).

é a projeção do vetor na normal à área S.

O fluxo magnético é medido em webers (Wb): [F] = [B] × [S] = Tl × m 2 = =

"Determinação do campo magnético" - De acordo com os dados obtidos durante os experimentos, preencha a tabela. J. Verne. Quando trazemos um ímã para a agulha magnética, ela gira. Representação gráfica de campos magnéticos. Hans Christian Oersted. Campo elétrico. O ímã tem dois pólos: norte e sul. A fase de generalização e sistematização do conhecimento.

"Campo magnético e sua representação gráfica" - Campo magnético não uniforme. Bobinas com corrente. linhas magnéticas. A hipótese de Ampère. Dentro do ímã da barra. pólos magnéticos opostos. Luzes polares. O campo magnético de um ímã permanente. Um campo magnético. O campo magnético da Terra. pólos magnéticos. Biometrologia. círculos concêntricos. Campo magnético uniforme.

"Energia do campo magnético" - Valor escalar. Cálculo da indutância. Campos magnéticos permanentes. Tempo de relaxar. Definição de indutância. energia da bobina. Extracorrentes em um circuito com indutância. Processos de transição. Densidade de energia. Eletrodinâmica. Circuito oscilatório. Campo magnético pulsado. Auto-indução. Densidade de energia do campo magnético.

"Características do campo magnético" - Linhas de indução magnética. Regra de Gimlet. Estão se virando linhas de força. modelo de computador o campo magnético da Terra. Constante magnética. Indução magnética. O número de portadores de carga. Três maneiras de definir o vetor de indução magnética. Campo magnético da corrente elétrica. Físico William Hilbert.

"Propriedades do campo magnético" - Tipo de substância. Indução magnética de um campo magnético. Indução magnética. Ímã permanente. Alguns valores de indução magnética. Agulha magnética. Palestrante. Módulo de vetor de indução magnética. As linhas de indução magnética são sempre fechadas. Interação de correntes. Torque. Propriedades magneticas substâncias.

"Movimento de partículas em um campo magnético" - Espectrógrafo. Manifestação da ação da força de Lorentz. Força Lorentz. Ciclotron. Determinação da magnitude da força de Lorentz. perguntas do teste. Direções da força de Lorentz. Matéria interestelar. A tarefa do experimento. Mudar configurações. Um campo magnético. Espectrógrafo de massa. Movimento de partículas em um campo magnético. Tubo de raios catódicos.

No total são 20 apresentações no tema

Para estudar a estrutura do campo magnético, usa-se método de espectro. Pequenas limalhas de ferro caindo um campo magnético, são magnetizados e, interagindo entre si, formam cadeias, cuja disposição permite julgar a estrutura do campo magnético.

Como exemplo de aplicação método de espectro Considere um experimento com o campo magnético de um condutor reto. Passemos um longo condutor reto conectado a um circuito elétrico através de uma fina placa dielétrica. Vamos derramar pequenas limalhas de ferro no prato, batendo levemente no prato. A serragem se acumulará ao redor do condutor na forma de círculos concêntricos de vários diâmetros (Fig. 6.10). Ao repetir o experimento com outros condutores em outros valores da intensidade da corrente, obtemos padrões semelhantes, que são chamados de espectros magnéticos.

Espectro pode ser representado no papel como linhas de indução magnética.

Para um condutor reto, tal imagem é mostrada na fig. 6.11. Nas imagens de espectros magnéticos linhas de indução magnética mostre a direção da indução magnética em cada ponto. Em cada ponto da linha de indução, a tangente coincide com o vetor de indução magnética.

As linhas tangentes às quais em cada ponto mostram a direção da indução magnética são chamadas linhas de indução magnética.

Densidade linhas de indução magnética depende do módulo de indução magnética. É maior onde o módulo é maior e vice-versa. A direção das linhas de indução magnética de um condutor direto é determinada pela regra do parafuso direito.

Espectros de campos magnéticos condutores de uma forma diferente têm muito em comum.

Assim, o espectro do campo magnético de um anel com corrente é semelhante a dois espectros combinados de condutores retos (Fig. 6.12). Apenas a densidade das linhas de indução no centro do anel é maior (Fig. 6.13).

O espectro magnético da bobina com grande quantidade voltas (solenóide) é mostrado na fig. 6.14. A figura mostra que as linhas A indução magnética de tal bobina é internamente paralela e tem a mesma densidade. Isso indica que dentro da bobina longa o campo magnético é uniforme - em todos os pontos a indução magnética é a mesma (Fig. 6.15). As linhas de indução magnética divergem apenas fora da bobina, onde o campo magnético não é homogêneo.

Se compararmos os espectros dos campos magnéticos dos condutores com a corrente várias formas, então pode-se ver que linhas de indução são sempre fechadas ou com mais continuação, eles podem fechar. Isso indica a ausência de cargas magnéticas. Tal campo é chamado vórtice. Campo de vórtice não tem potencial.materiais do site

Nesta página, material sobre os temas:

• Espectro de campos magnéticos GDz Reshebnik

• Que processos físicos ocorrem durante a formação do espectro magnético

• Descobertas no campo dos campos magnéticos

• Reportagem sobre o tema do campo magnético e sua representação gráfica

• Exemplos de espectros de campo magnético

Dúvidas sobre este item:

Não podemos ver o campo magnético, no entanto, para uma melhor compreensão fenômenos magnéticosé importante aprender a retratá-lo. Setas magnéticas ajudarão com isso. Cada uma dessas setas é um pequeno ímã permanente que gira facilmente em um plano horizontal (Fig. 2.1). Sobre como o campo magnético é representado graficamente e qual quantidade física o caracteriza, você aprenderá neste parágrafo.

Arroz. 2.2. Em um campo magnético, as setas magnéticas são orientadas de uma certa maneira: o pólo norte da seta indica a direção do vetor de indução do campo magnético em um determinado ponto

Estudamos a característica de potência do campo magnético

Se uma partícula carregada se move em um campo magnético, então o campo atuará sobre a partícula com alguma força. O valor dessa força depende da carga da partícula, da direção e do valor da velocidade de seu movimento e também da intensidade do campo.

A característica de potência de um campo magnético é a indução magnética.

A indução magnética (indução do campo magnético) é uma grandeza física vetorial que caracteriza ação de poder campo magnético.

A indução magnética é denotada pelo símbolo B.

A unidade SI de indução magnética é tesla; em homenagem ao físico sérvio Nikola Tesla (1856-1943):

A direção do vetor de indução magnética em um dado ponto do campo magnético é tomada como a direção indicada pelo polo norte da agulha magnética instalada neste ponto (Fig. 2.2).

Observação! A direção da força com que o campo magnético atua sobre partículas carregadas em movimento ou sobre um condutor com corrente, ou sobre uma agulha magnética, não coincide com a direção do vetor de indução magnética.

Linhas magnéticas:

Arroz. 2.3. Linhas de campo magnético de um ímã de barra

Fora do ímã, eles saem do pólo norte do ímã e entram no sul;

Sempre fechado (o campo magnético é um campo de vórtice);

Mais densamente localizado nos pólos do ímã;

Nunca cruze

Representando um campo magnético

Na fig. 2.2 vemos como as agulhas magnéticas estão orientadas em um campo magnético: seus eixos parecem formar linhas, e o vetor de indução magnética em cada ponto é direcionado ao longo da tangente à linha que passa por esse ponto.

Com a ajuda de linhas magnéticas, os campos magnéticos são representados graficamente:

1) a direção do vetor de indução magnética é tomada como a direção da linha de indução magnética em um dado ponto;

Arroz. 2.4. Cadeias de limalha de ferro reproduzem o padrão de linhas de indução magnética do campo magnético de um ímã em forma de ferradura

2) quanto maior o módulo de indução magnética, mais próximos eles se aproximam linhas magnéticas.

Tendo considerado a representação gráfica do campo magnético de uma barra magnética, podemos tirar algumas conclusões (ver Fig. 2.3).

Observe que essas conclusões são válidas para as linhas magnéticas de qualquer ímã.

Qual é a direção das linhas magnéticas dentro da barra magnética?

A imagem das linhas magnéticas pode ser reproduzida usando limalha de ferro.

Vamos pegar um ímã em forma de ferradura, colocar uma placa de Plexiglas e despejar limalha de ferro na placa através de uma peneira. Em um campo magnético, cada pedaço de ferro ficará magnetizado e se transformará em uma pequena "agulha magnética". As "setas" improvisadas serão orientadas ao longo das linhas magnéticas do campo magnético do ímã (Fig. 2.4).

Desenhe as linhas magnéticas do campo magnético de um ímã em forma de ferradura.

Aprenda sobre um campo magnético uniforme

Um campo magnético em alguma parte do espaço é chamado de homogêneo se em cada um de seus pontos os vetores de indução magnética são os mesmos tanto em valor absoluto quanto em direção (Fig. 2.5).

Em áreas onde o campo magnético é uniforme, as linhas de indução magnética são paralelas e localizadas à mesma distância umas das outras (Fig. 2.5, 2.6). É costume representar as linhas magnéticas de um campo magnético uniforme direcionado para nós como pontos (Fig. 2.7, a) - como se víssemos “pontas de seta” voando em nossa direção. Se as linhas magnéticas são direcionadas para longe de nós, elas são representadas como cruzes - parecemos ver as “penas de flechas” voando de nós (Fig. 2.7, b).

Na maioria dos casos, estamos lidando com um campo magnético não homogêneo, um campo em diferentes pontos do qual os vetores de indução magnética têm Significados diferentes e direções. As linhas magnéticas de tal campo são curvas e sua densidade é diferente.

Arroz. 2.6. O campo magnético dentro da barra magnética (a) e entre dois ímãs voltados um para o outro com pólos opostos (b) pode ser considerado homogêneo

Estudando o campo magnético da Terra

Para estudar o magnetismo terrestre, William Gilbert fez um ímã permanente em forma de bola (um modelo da Terra). Tendo colocado uma bússola na bola, ele notou que a agulha da bússola se comporta da mesma maneira que na superfície da Terra.

Os experimentos permitiram ao cientista supor que a Terra é um enorme ímã, e seu pólo magnético sul está localizado no norte do nosso planeta. Outras pesquisas confirmaram a hipótese de W. Gilbert.

Na fig. 2.8 mostra uma imagem das linhas de indução magnética do campo magnético da Terra.

arroz. 2.7. A imagem das linhas de indução magnética de um campo magnético uniforme, que são perpendiculares ao plano da figura e direcionadas para nós (a); enviado por nós (b)

Imagine que você está caminhando em direção ao Pólo Norte, movendo-se exatamente na direção que a agulha da bússola aponta. Você vai chegar ao seu destino?

As linhas de indução magnética do campo magnético da Terra não são paralelas à sua superfície. Se você fixar a agulha magnética na suspensão do cardan, ou seja, para que ela possa girar livremente tanto na horizontal quanto na

Arroz. 2.8. O layout das linhas magnéticas do campo magnético do planeta Terra

e ao redor eixos verticais, a seta será colocada em um ângulo com a superfície da Terra (Fig. 2.9).

Como a agulha magnética ficará localizada no dispositivo da fig. 2,9 perto do pólo norte magnético da Terra? perto do pólo sul magnético da Terra?

O campo magnético da Terra há muito ajuda a orientar viajantes, marinheiros, militares e não apenas eles. Está provado que peixes, mamíferos marinhos e pássaros durante suas migrações são guiados pelo campo magnético da Terra. Eles também se orientam, procurando um caminho para casa, e alguns animais, como gatos.

Aprenda sobre tempestades magnéticas

Estudos mostraram que em qualquer área o campo magnético da Terra muda periodicamente, todos os dias. Além disso, pequenas mudanças anuais no campo magnético da Terra são observadas. No entanto, também há mudanças drásticas. Fortes distúrbios do campo magnético da Terra, que cobrem todo o planeta e duram de um a vários dias, são chamados de tempestades magnéticas. As pessoas saudáveis ​​praticamente não as sentem, mas as que têm doenças cardiovasculares e doenças sistema nervoso, tempestades magnéticas causar deterioração do bem-estar.

O campo magnético da Terra é uma espécie de "escudo" que protege nosso planeta daqueles que voam do espaço, principalmente do Sol (" vento ensolarado"), partículas carregadas. Perto dos pólos magnéticos, fluxos de partículas voam bem perto da atmosfera da Terra. Com o aumento da atividade solar, as partículas cósmicas entram nas camadas superiores da atmosfera e ionizam as moléculas de gás - as auroras são observadas na Terra (Fig. 2.10).

Resumindo

A indução magnética B é uma grandeza física vetorial que caracteriza a ação da força de um campo magnético. A direção do vetor de indução magnética coincide com a direção indicada pelo pólo norte da agulha magnética. A unidade SI de indução magnética é tesla (T).

Linhas direcionadas condicionais, em cada ponto em que a tangente coincide com a linha ao longo da qual o vetor de indução magnética é direcionado, são chamadas de linhas de indução magnética ou linhas magnéticas.

As linhas de indução magnética são sempre fechadas, fora do ímã saem do pólo norte do ímã e entram no sul, são mais densas naquelas áreas do campo magnético onde o módulo de indução magnética é maior.

O planeta Terra tem um campo magnético. Perto do pólo norte geográfico da Terra está seu pólo magnético sul, próximo ao pólo sul geográfico - o pólo magnético norte.

perguntas do teste

1. Defina indução magnética. 2. Como o vetor de indução magnética é direcionado? 3. Qual é a unidade SI de indução magnética? De quem ela tem o nome? 4. Dê a definição de linhas de indução magnética. 5. Que direção é tomada como a direção das linhas magnéticas? 6. O que determina a densidade das linhas magnéticas? 7. Que campo magnético é chamado de homogêneo? 8. Prove que a Terra tem um campo magnético. 9. Como são os pólos magnéticos da Terra em relação aos geográficos? 10. O que são tempestades magnéticas? Como eles afetam uma pessoa?

Exercício #2

1. Na fig. 1 mostra as linhas de indução magnética em uma determinada seção do campo magnético. Para todo mundo casos a-c determinar: 1) se este campo é homogêneo ou não homogêneo; 2) a direção do vetor de indução magnética nos pontos A e B do campo; 3) em que ponto - A ou B - a indução magnética do campo é maior.

2. Por que uma grade de aço pode ficar magnetizada com o tempo?

3. Na fig. 2 mostra as linhas do campo magnético criado por dois ímãs permanentes idênticos voltados um para o outro com os mesmos pólos.

1) Existe um campo magnético no ponto A?

2) Qual é a direção do vetor de indução magnética no ponto B? no ponto C?

3) Em que ponto - A, B ou C - a indução do campo magnético é maior?

4) Qual é a direção dos vetores de indução magnética dentro dos ímãs?

4. Anteriormente, durante as expedições ao Pólo Norte, havia dificuldades em determinar a direção do movimento, porque as bússolas comuns quase não funcionavam perto do pólo. Por que você pensa?

5. Use fontes adicionais de informação e descubra a importância do campo magnético para a vida em nosso planeta. O que aconteceria se o campo magnético da Terra desaparecesse de repente?

6. Existem áreas da superfície terrestre onde a indução magnética do campo magnético terrestre é muito maior do que nas áreas vizinhas. Use fontes adicionais de informação e saiba mais sobre anomalias magnéticas.

7. Explique por que qualquer corpo sem carga é sempre atraído por um corpo com carga elétrica.

Este é um material didático.

O experimento de Oersted em 1820. O que o desvio da agulha magnética indica ao fechar circuito elétrico? Existe um campo magnético em torno de um condutor que transporta corrente. A agulha magnética reage a ele. A fonte do campo magnético são cargas ou correntes elétricas em movimento.

O experimento de Oersted em 1820. O que indica o fato de a agulha magnética estar ligada? Isso significa que a direção da corrente no condutor mudou para o oposto.

A experiência de Ampère em 1820. Como explicar o fato de condutores com corrente interagirem entre si? Sabemos que um campo magnético atua sobre um condutor que conduz corrente. Portanto, o fenômeno da interação de correntes pode ser explicado da seguinte forma: eletricidade no primeiro condutor gera um campo magnético que atua na segunda corrente e vice-versa...

Unidade de intensidade da corrente Se uma corrente de 1 A flui através de dois condutores paralelos de 1 m de comprimento, localizados a uma distância de 1 m um do outro, eles interagem com uma força N.

Unidade de intensidade da corrente 2 A Qual é a intensidade da corrente nos condutores se eles interagirem com a força H?

O que é um campo magnético e quais são suas propriedades? 1.MP é uma forma especial de matéria que existe independentemente de nós e do nosso conhecimento sobre ela. 2. MP é gerado por cargas elétricas em movimento e é detectado pela ação sobre cargas elétricas em movimento. 3. Com a distância da fonte de MF, enfraquece.

Propriedades das linhas magnéticas: 1. As linhas magnéticas são curvas fechadas. O que diz? Se você pegar um pedaço de um ímã e dividi-lo em dois pedaços, cada pedaço terá novamente um pólo "norte" e um "sul". Se você quebrar novamente a peça resultante em duas partes, cada parte terá novamente um pólo "norte" e um "sul". Não importa quão pequenos sejam os pedaços de ímãs resultantes, cada pedaço sempre terá um pólo "norte" e um "sul". É impossível alcançar um monopolo magnético ("mono" significa um, monopolo - um pólo). Pelo menos, este é o ponto de vista moderno sobre esse fenômeno. Isso sugere que não há cargas magnéticas na natureza. Pólos magnéticos não pode ser dividido.

2. Você pode detectar um campo magnético por... A) agindo sobre qualquer condutor, B) agindo sobre um condutor através do qual uma corrente elétrica flui, C) uma bola de tênis carregada suspensa em um fio fino inextensível, D) por cargas elétricas em movimento. a) A e B, b) A e C, c) B e C, d) B e D.

7. Quais afirmações são verdadeiras? A. Cargas elétricas existem na natureza. B. Existem cargas magnéticas na natureza. B. Não existe na natureza cargas eletricas. D. Não há cargas magnéticas na natureza. a) A e B, b) A e C, c) A e D, d) B, C e D.

10. Dois condutores paralelos de 1 m de comprimento, localizados a uma distância de 1 m um do outro quando uma corrente elétrica flui através deles, são atraídos com uma força N. ​​Isso significa que as correntes fluem através dos condutores ... a) direções opostas de 1 A, b ) uma direção 1 A cada, c) direções opostas 0,5 A cada, d) uma direção 0,5 A cada.

23. A agulha magnética se desviará se for colocada perto de ... A) próximo ao fluxo de elétrons, B) próximo ao fluxo de átomos de hidrogênio, C) próximo ao fluxo de íons negativos, D) próximo ao fluxo de íons positivos, E) próximo ao fluxo de núcleos do átomo de oxigênio. a) todas as respostas estão corretas b) A, B, C e D, c) B, C, D, d) B, C, D, E

3. A figura mostra um corte transversal de um condutor com corrente no ponto A, a corrente elétrica entra perpendicularmente ao plano da figura. Qual das direções apresentadas no ponto M corresponde à direção do vetor B da indução do campo magnético da corrente neste ponto? a) 1, b) 2, c) 3, 4)