Linhas magnéticas de um ímã permanente. imãs permanentes. O campo magnético dos ímãs permanentes. O campo magnético da Terra. Campo magnético da Terra e tempestades magnéticas

21.09.2019

Palestrante

O dispositivo de alto-falante inclui um eletroímã e um ímã permanente. O eletroímã, que está conectado à membrana do alto-falante, é colocado em um ímã permanente rigidamente fixo. Neste caso, a membrana permanece móvel. Passemos uma corrente elétrica alternada através do eletroímã, cuja forma depende de vibrações sonoras. À medida que a corrente elétrica muda, o efeito do campo magnético no eletroímã muda.

Como resultado, o eletroímã será atraído ou repelido por um ímã permanente com diferentes intensidades. Além disso, a membrana do alto-falante realizará exatamente as mesmas oscilações que um eletroímã. Assim, o que foi dito no microfone, ouviremos pelo alto-falante.

ligar

Elétrico campainha da porta pode ser atribuída à categoria de relés elétricos. A causa do sinal sonoro intermitente são os curtos-circuitos periódicos e as aberturas do circuito elétrico.

Quando o botão da campainha é pressionado, o circuito elétrico é fechado. A língua do sino é atraída por um eletroímã e atinge o sino. Neste caso, a lingueta abre o circuito elétrico. A corrente para de fluir, o eletroímã não funciona e a língua volta a posicão inicial. Circuito elétrico fecha novamente, a língua é novamente atraída por um eletroímã e atinge o sino. Este processo continuará enquanto pressionarmos o botão de chamada.

motor elétrico

Instale uma agulha magnética girando livremente na frente do eletroímã e gire-a. Podemos manter esse movimento se ligarmos o eletroímã no momento em que a agulha magnética gira com o mesmo pólo em direção ao eletroímã.

A força atrativa de um eletroímã é suficiente para movimento rotativo flechas não pararam.

(na imagem, o imã recebe um pulso sempre que a seta vermelha está próxima e o botão é pressionado. Se o botão for pressionado quando a seta verde estiver próxima, o eletroímã para)

Este princípio é a base do motor elétrico. Só que não é uma agulha magnética que gira nele, mas um eletroímã, chamado de armadura, em um ímã em forma de ferradura fixo estaticamente, que é chamado de estator. Devido a repetidos curtos-circuitos e aberturas do circuito, o eletroímã, ou seja, âncora, irá girar continuamente.

A corrente elétrica entra na armadura através de dois contatos, que são dois meios anéis isolados. Isso faz com que o eletroímã mude constantemente de polaridade. Ao encontrar pólos opostos um contra o outro, o motor começa a desacelerar a rotação. Mas neste momento, o eletroímã muda de polaridade, e agora um contra o outro são os mesmos pólos. Eles se repelem e o motor continua girando.

Gerador

Conectamos um voltímetro às extremidades da espiral e começamos a balançar um ímã permanente na frente de suas voltas. Neste caso, o voltímetro mostrará a presença de tensão. A partir disso, podemos concluir que o condutor elétrico é afetado por um campo magnético variável.

Disto segue a lei da indução elétrica: a tensão existirá nas extremidades de uma bobina de indução enquanto a bobina estiver em um campo magnético variável.

Quanto mais voltas uma bobina de indução tem, mais tensão é gerada em suas extremidades. A tensão pode ser aumentada aumentando o campo magnético ou fazendo-o mudar mais rapidamente. O núcleo de metal inserido dentro da bobina de indução aumenta a tensão indutiva à medida que o campo magnético aumenta devido à magnetização do núcleo.
(o ímã começa a ondular com mais força na frente da bobina, o que faz com que a agulha do voltímetro se desvie muito mais)

Um gerador é o oposto de um motor elétrico. Âncora, ou seja eletroímã gira no campo magnético de um ímã permanente. Devido à rotação da armadura, o campo magnético que atua sobre ela está em constante mudança. Como resultado, a tensão indutiva resultante muda. Durante uma rotação completa da armadura, a tensão será positiva na metade do tempo e negativa na metade do tempo. Um exemplo disso é gerador de energia eólica, que cria uma tensão alternada.

Transformador

De acordo com a lei da indução, a tensão surge se o campo magnético na bobina de indução mudar. Mas o campo magnético da bobina só mudará se uma tensão alternada aparecer nela.

O campo magnético muda de zero para um valor finito. Se você conectar a bobina a uma fonte de tensão, o campo magnético alternado resultante criará uma tensão indutiva de curto prazo que neutralizará a tensão principal. Não é necessário utilizar duas bobinas para observar a ocorrência de uma tensão indutiva. Isso pode ser feito com uma bobina, mas esse processo é chamado de auto-indução. A tensão na bobina atinge seu máximo após algum tempo, quando o campo magnético para de mudar e se torna constante.

Da mesma forma, o campo magnético muda se desconectarmos a bobina da fonte de tensão. Neste caso, também ocorre o fenômeno de auto-indução, que neutraliza a queda de tensão. Portanto, a tensão cai para zero não instantaneamente, mas com um certo atraso.

Se conectarmos e desconectarmos constantemente uma fonte de tensão à bobina, o campo magnético ao redor dela mudará constantemente. Ao mesmo tempo, também ocorre uma tensão de indução alternada. Agora, em vez disso, conecte a bobina a uma fonte de tensão CA. Depois de algum tempo, uma tensão indutiva alternada aparece.

Conecte a primeira bobina a uma fonte de tensão CA. Graças ao núcleo de metal, o campo magnético alternado resultante também atuará na segunda bobina. Isso significa que a tensão alternada pode ser transferida de um circuito elétrico para outro, mesmo que esses circuitos não estejam conectados um ao outro.

Se pegarmos duas bobinas idênticas, na segunda podemos obter a mesma tensão que atua na primeira bobina. Este fenômeno é usado em transformadores. Apenas o objetivo do transformador é criar na segunda bobina uma tensão diferente da primeira. Para fazer isso, a segunda bobina deve ter mais ou menos voltas.

Se a primeira bobina tivesse 1000 voltas e a segunda bobina tivesse 10, então a tensão no segundo circuito seria apenas um centésimo da tensão no primeiro. Mas a força atual aumenta quase cem vezes. Portanto, transformadores alta voltagem necessário para criar grande força atual.

Junto com pedaços de âmbar eletrificados por fricção, os ímãs permanentes foram a primeira evidência material para os povos antigos. fenômenos eletromagnéticos(o relâmpago no alvorecer da história foi definitivamente atribuído à esfera de manifestação de forças não materiais). A explicação da natureza do ferromagnetismo sempre ocupou as mentes inquisitivas dos cientistas, porém, mesmo na atualidade, a natureza física da magnetização permanente de algumas substâncias, tanto naturais quanto criadas artificialmente, ainda não foi totalmente divulgada, deixando um campo considerável de atividade para pesquisadores modernos e futuros.

Materiais tradicionais para ímãs permanentes

Eles têm sido usados ativamente na indústria desde 1940 com o advento da liga de alnico (AlNiCo). Antes disso, ímãs permanentes de variedades diferentes eram usados apenas em bússolas e magnetos. Alnico feito possível substituição sobre eles eletroímãs e sua aplicação em dispositivos como motores, geradores e alto-falantes.

Esta intrusão no nosso quotidiano ganhou um novo impulso com a criação dos ímanes de ferrite, e desde então os ímanes permanentes tornaram-se comuns.

A revolução nos materiais magnéticos começou por volta de 1970, com a criação da família de samário-cobalto de materiais magnéticos duros com densidades de energia magnética até então inéditas. Então, uma nova geração de ímãs de terras raras à base de neodímio, ferro e boro foi descoberta com uma densidade de energia magnética muito maior do que o samário-cobalto (SmCo) e com um baixo custo esperado. Essas duas famílias de ímãs de terras raras têm altas densidades energia que eles podem não apenas substituir eletroímãs, mas ser usados em áreas inacessíveis a eles. Os exemplos são minúsculos motor de passo em ímãs permanentes relógio de pulso e transdutores de som em fones do tipo Walkman.

A melhoria gradual nas propriedades magnéticas dos materiais é mostrada no diagrama abaixo.

ímãs permanentes de neodímio

Eles representam o desenvolvimento mais recente e significativo neste campo nas últimas décadas. Sua descoberta foi anunciada pela primeira vez quase simultaneamente no final de 1983 por metalúrgicos da Sumitomo e da General Motors. Eles são baseados no composto intermetálico NdFeB: uma liga de neodímio, ferro e boro. Destes, o neodímio é um elemento de terras raras extraído do mineral monazita.

O grande interesse que esses ímãs permanentes geraram vem do fato de que pela primeira vez foi obtido um novo material magnético que não é apenas mais forte que a geração anterior, mas também mais econômico. Consiste principalmente em ferro, que é muito mais barato que o cobalto, e neodímio, que é um dos materiais de terras raras mais comuns e é mais abundante na Terra do que o chumbo. Os principais minerais de terras raras monazita e bastanesita contêm cinco a dez vezes mais neodímio do que samário.

Mecanismo Físico de Magnetização Permanente

Para explicar o funcionamento de um ímã permanente, devemos olhar dentro dele até a escala atômica. Cada átomo tem um conjunto de spins de seus elétrons, que juntos formam seu momento magnético. Para nossos propósitos, podemos considerar cada átomo como uma pequena barra magnética. Quando um ímã permanente é desmagnetizado (seja aquecendo-o até Temperatura alta, ou por um campo magnético externo), cada momento atômico é orientado aleatoriamente (veja a figura abaixo) e nenhuma regularidade é observada.

Quando é magnetizado em um campo magnético forte, todos os momentos atômicos são orientados na direção do campo e, por assim dizer, interligam-se (veja a figura abaixo). Este acoplamento permite manter o campo de um ímã permanente quando o campo externo é removido e também resistir à desmagnetização quando sua direção muda. A medida da força coesiva dos momentos atômicos é a magnitude da força coercitiva do ímã. Mais sobre isso mais tarde.

Em uma apresentação mais profunda do mecanismo de magnetização, eles não operam com os conceitos de momentos atômicos, mas usam o conceito de regiões em miniatura (da ordem de 0,001 cm) dentro do ímã, que inicialmente possuem uma magnetização constante, mas são orientadas aleatoriamente na ausência de um campo externo, de modo que um leitor estrito, se desejado, possa atribuir o mecanismo físico acima, não é ao ímã como um todo. e ao seu domínio separado.

Indução e magnetização

Os momentos atômicos se somam e formam o momento magnético de todo o ímã permanente, e sua magnetização M indica a magnitude desse momento por unidade de volume. A indução magnética B mostra que um ímã permanente é o resultado de uma força magnética externa (intensidade do campo) H aplicada durante a magnetização primária, bem como uma magnetização interna M devido à orientação dos momentos atômicos (ou domínio). Seu valor é geralmente dado pela fórmula:

B = µ 0 (H + M),

onde µ 0 é uma constante.

Em um ímã permanente anular e homogêneo, a intensidade do campo H dentro dele (na ausência de um campo externo) é igual a zero, pois de acordo com a lei corrente completa a integral dela ao longo de qualquer círculo dentro de tal núcleo anular é igual a:

H∙2πR = iw=0 , onde H=0.

Portanto, a magnetização em um ímã de anel é:

Em um ímã aberto, por exemplo, no mesmo anular, mas com entreferro com uma largura l zaz em um núcleo com um comprimento l ser, na ausência de um campo externo e a mesma indução B dentro do núcleo e na lacuna, de acordo com a lei da corrente total, obtemos:

H ser l ser + (1/µ0)Bl zas = iw=0.

Como B \u003d µ 0 (H ser + M ser), então, substituindo sua expressão na anterior, obtemos:

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

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

No entreferro:

H zaz \u003d B / µ 0,

além disso, B é determinado pelo M ser dado e pelo H ser encontrado.

Curva de magnetização

Partindo do estado não magnetizado, quando H aumenta de zero, devido à orientação de todos os momentos atômicos na direção do campo externo, M e B aumentam rapidamente, mudando ao longo da seção “a” da curva de magnetização principal (ver figura abaixo).

Quando todos os momentos atômicos estão alinhados, M chega ao seu valor de saturação, e um aumento adicional em B é devido apenas ao campo aplicado (seção b da curva principal na figura abaixo). Quando o campo externo diminui a zero, a indução B diminui não ao longo do caminho original, mas ao longo da seção “c” devido ao acoplamento dos momentos atômicos, que tende a mantê-los na mesma direção. A curva de magnetização começa a descrever o chamado loop de histerese. Quando H (campo externo) se aproxima de zero, então a indução se aproxima de um valor residual determinado apenas por momentos atômicos:

B r = μ 0 (0 + M r).

Depois que a direção de H muda, H e M agem em direções opostas e B diminui (seção da curva "d" na Fig.). O valor do campo no qual B diminui a zero é chamado de força coercitiva do ímã B H C . Quando a magnitude do campo aplicado é grande o suficiente para quebrar a coesão dos momentos atômicos, eles se orientam na nova direção do campo, e a direção de M é invertida. O valor do campo no qual isso acontece é chamado de força coercitiva interna do ímã permanente M H C . Portanto, existem duas forças coercitivas diferentes, mas relacionadas, associadas a um ímã permanente.

A figura abaixo mostra as principais curvas de desmagnetização vários materiais para ímãs permanentes.

Pode-se ver que são os ímãs de NdFeB que têm a maior indução residual Br e força coercitiva (total e interna, ou seja, determinada sem levar em conta a força H, apenas a partir da magnetização M).

Correntes de superfície (ampères)

Os campos magnéticos dos ímãs permanentes podem ser considerados como os campos de algumas das correntes associadas a eles, fluindo ao longo de suas superfícies. Essas correntes são chamadas de correntes de amperes. No sentido usual da palavra, não há correntes dentro de ímãs permanentes. No entanto, comparando os campos magnéticos dos ímãs permanentes e os campos das correntes nas bobinas, o físico francês Ampere sugeriu que a magnetização de uma substância pode ser explicada pelo fluxo de correntes microscópicas que formam circuitos fechados microscópicos. De fato, afinal, a analogia entre o campo de um solenóide e um longo ímã cilíndrico está quase completa: há um pólo norte e um pólo sul de um ímã permanente e os mesmos pólos de um solenóide, e os padrões das linhas de campo de seus campos também são muito semelhantes (veja a figura abaixo).

Existem correntes dentro de um ímã?

Imagine que todo o volume de algum ímã de barra permanente (com forma livre corte transversal) é preenchido com correntes microscópicas de Ampere. Uma seção transversal de um ímã com tais correntes é mostrada na figura abaixo.

Cada um deles tem um momento magnético. Com a mesma orientação deles na direção do campo externo, eles formam um momento magnético resultante diferente de zero. Determina a existência de um campo magnético na aparente ausência de um movimento ordenado de cargas, na ausência de corrente através de qualquer seção do ímã. Também é fácil entender que dentro dele as correntes dos circuitos adjacentes (em contato) são compensadas. Apenas as correntes na superfície do corpo, que formam a corrente de superfície do ímã permanente, são descompensadas. Sua densidade acaba sendo igual à magnetização M.

Como se livrar de contatos em movimento

O problema de criar uma máquina síncrona sem contato é conhecido. Seu design tradicional com excitação eletromagnética dos pólos do rotor com bobinas envolve o fornecimento de corrente a eles através de contatos móveis - anéis de contato com escovas. As desvantagens de tal Solução técnica são bem conhecidas: são dificuldades de manutenção, baixa confiabilidade e grandes perdas nos contatos móveis, principalmente se nós estamos falando sobre potentes turbogeradores e hidrogeradores, nos circuitos de excitação dos quais é consumida energia elétrica considerável.

Se você fizer um gerador de ímã permanente, o problema de contato desaparecerá imediatamente. É verdade que há um problema de fixação confiável de ímãs em um rotor rotativo. É aqui que a experiência adquirida na construção de tratores pode ser útil. Há muito tempo é usado um gerador indutor com ímãs permanentes localizados nas ranhuras do rotor, preenchidos com uma liga de baixo ponto de fusão.

Motor de ímã permanente

NO décadas recentes Os motores DC são amplamente utilizados. Tal unidade é na verdade um motor elétrico e uma chave eletrônica de seu enrolamento de armadura, que atua como um coletor. O motor elétrico é um motor síncrono com ímãs permanentes localizados no rotor, como na Fig. acima, com um enrolamento de armadura fixo no estator. O circuito do interruptor eletrônico é um inversor de tensão CC (ou corrente) da rede de alimentação.

A principal vantagem de tal mecanismo é sua ausência de contato. Seu elemento específico é um sensor de posição do rotor foto, indução ou Hall que controla o funcionamento do inversor.

campo magnético da Terra

Um campo magnético é um campo de força que atua sobre cargas elétricas em movimento e sobre corpos que possuem um momento magnético, independentemente do estado de seu movimento.

As fontes de um campo magnético macroscópico são corpos magnetizados, condutores de corrente e corpos eletricamente carregados em movimento. A natureza dessas fontes é a mesma: o campo magnético surge como resultado do movimento de micropartículas carregadas (elétrons, prótons, íons), e também devido à presença de seu próprio momento magnético (spin) nas micropartículas.

Um campo magnético alternado também surge com uma mudança no tempo campo elétrico. Por sua vez, quando o campo magnético muda ao longo do tempo, surge um campo elétrico. Descrição completa campos elétricos e magnéticos em sua relação dão as equações de Maxwell. Para caracterizar o campo magnético, o conceito de linhas de força de campo (linhas de indução magnética) é frequentemente introduzido.

Para medir as características do campo magnético e as propriedades magnéticas das substâncias, Vários tipos magnetômetros. A unidade de indução do campo magnético no sistema CGS é Gauss (Gs), no Sistema Internacional de Unidades (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. A intensidade é medida, respectivamente, em oersteds (Oe) e amperes por metro (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energia do campo magnético - em Erg / cm 2 ou J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

A bússola reage
ao campo magnético terrestre

Os campos magnéticos na natureza são extremamente diversos tanto em sua escala quanto nos efeitos que causam. O campo magnético da Terra, que forma a magnetosfera terrestre, estende-se até uma distância de 70-80 mil km na direção do Sol e muitos milhões de km na direção oposta. Na superfície da Terra, o campo magnético é em média 50 μT, no limite da magnetosfera ~ 10 -3 G. O campo geomagnético protege a superfície da Terra e a biosfera do fluxo de partículas carregadas do vento solar e parcialmente dos raios cósmicos. A influência do próprio campo geomagnético na atividade vital dos organismos é estudada pela magnetobiologia. No espaço próximo à Terra, o campo magnético forma uma armadilha magnética para partículas carregadas de alta energia - o cinturão de radiação da Terra. As partículas contidas no cinturão de radiação representam um perigo significativo durante os voos espaciais. A origem do campo magnético da Terra está associada aos movimentos convectivos dos substância líquida no núcleo da terra.

Medições diretas com nave espacial mostrou que os corpos cósmicos mais próximos da Terra - a Lua, os planetas Vênus e Marte não possuem um campo magnético próprio, semelhante ao da Terra. De outros planetas sistema solar apenas Júpiter e, aparentemente, Saturno têm seus próprios campos magnéticos, suficientes para criar armadilhas magnéticas planetárias. Campos magnéticos de até 10 gauss e vários fenômenos característicos (tempestades magnéticas, emissão de rádio síncrotron e outros) foram encontrados em Júpiter, indicando um papel significativo do campo magnético nos processos planetários.

O campo magnético interplanetário é principalmente o campo do vento solar (plasma em expansão contínua da coroa solar). Perto da órbita da Terra, o campo interplanetário é ~ 10 -4 -10 -5 Gs. A regularidade do campo magnético interplanetário pode ser perturbada devido ao desenvolvimento vários tipos instabilidade do plasma, passagem ondas de choque e propagação de correntes de partículas rápidas geradas por explosões solares.

Em todos os processos no Sol - erupções, o aparecimento de manchas e proeminências, o nascimento dos raios cósmicos solares, o campo magnético desempenha um papel importante. Medições baseadas no efeito Zeeman mostraram que o campo magnético das manchas solares atinge vários milhares de gauss, proeminências são mantidas por campos de ~ 10-100 gauss (com um valor médio do campo magnético total do Sol ~ 1 gauss).

Tempestades magnéticas

As tempestades magnéticas são fortes perturbações do campo magnético da Terra, que perturbam drasticamente o curso diário suave dos elementos do magnetismo terrestre. As tempestades magnéticas duram de várias horas a vários dias e são observadas simultaneamente em toda a Terra.

Como regra, as tempestades magnéticas consistem em fases preliminares, iniciais e principais, bem como uma fase de recuperação. Na fase preliminar, observam-se alterações insignificantes no campo geomagnético (principalmente em altas latitudes), bem como a excitação de oscilações de campo características de curto período. A fase inicial é caracterizada por uma mudança repentina nos componentes individuais do campo em toda a Terra, e a fase principal é caracterizada por grandes flutuações de campo e uma forte diminuição no componente horizontal. Na fase de recuperação da tempestade magnética, o campo volta ao seu valor normal.

Influência do vento solar
para a magnetosfera terrestre

Tempestades magnéticas são causadas por fluxos de plasma solar de regiões ativas do Sol, sobrepostas a uma calma vento ensolarado. Portanto, as tempestades magnéticas são mais frequentemente observadas perto dos máximos do ciclo de 11 anos de atividade solar. Ao atingir a Terra, os fluxos de plasma solar aumentam a compressão da magnetosfera, provocando a fase inicial de uma tempestade magnética, e penetram parcialmente na magnetosfera terrestre. A entrada de partículas de alta energia na atmosfera superior da Terra e seu impacto na magnetosfera levam à geração e amplificação de correntes elétricas nela, atingindo a maior intensidade nas regiões polares da ionosfera, razão pela qual a presença de uma zona de alta latitude de atividade magnética. Mudanças nos sistemas de correntes magnetosféricas-ionosféricas se manifestam na superfície da Terra na forma de distúrbios magnéticos irregulares.

Nos fenômenos do microcosmo, o papel do campo magnético é tão essencial quanto escala cósmica. Isto é devido à existência de todas as partículas - elementos estruturais matéria (elétrons, prótons, nêutrons), momento magnético, bem como a ação de um campo magnético sobre cargas elétricas em movimento.

Aplicação de campos magnéticos em ciência e tecnologia. Os campos magnéticos são geralmente subdivididos em fracos (até 500 Gs), médios (500 Gs - 40 kGs), fortes (40 kGs - 1 MGs) e super fortes (mais de 1 MGs). Praticamente toda engenharia elétrica, engenharia de rádio e eletrônica são baseadas no uso de campos magnéticos fracos e médios. Campos magnéticos fracos e médios são obtidos usando ímãs permanentes, eletroímãs, solenóides não resfriados, ímãs supercondutores.

Fontes de campo magnético

Todas as fontes de campos magnéticos podem ser divididas em artificiais e naturais. Principal fontes naturais campo magnético são o próprio campo magnético da Terra e o vento solar. Todas as fontes artificiais Campos electromagnéticos com que nosso mundo moderno e nossas casas em particular. Leia mais sobre, e leia sobre o nosso.

O transporte elétrico é fonte poderosa campo magnético na faixa de 0 a 1000 Hz. Usos do transporte ferroviário corrente alternada. O transporte urbano é permanente. Os valores máximos da indução do campo magnético no transporte elétrico suburbano chegam a 75 µT, os valores médios são de cerca de 20 µT. Valores médios para veículos conduzidos por corrente direta fixado em 29 μT. Nos bondes, onde o fio de retorno são trilhos, os campos magnéticos se compensam a uma distância muito maior do que os fios de um trólebus, e dentro do trólebus as flutuações do campo magnético são pequenas mesmo durante a aceleração. Mas as maiores flutuações no campo magnético estão no metrô. Quando a composição é enviada, a magnitude do campo magnético na plataforma é de 50-100 μT e mais, excedendo o campo geomagnético. Mesmo quando o trem desapareceu há muito tempo no túnel, o campo magnético não retorna ao seu valor anterior. Somente após a composição passar pelo próximo ponto de conexão ao trilho de contato, o campo magnético retornará ao valor antigo. É verdade que às vezes não dá tempo: o próximo trem já está se aproximando da plataforma e, quando desacelera, o campo magnético muda novamente. No próprio carro, o campo magnético é ainda mais forte - 150-200 μT, ou seja, dez vezes mais do que em um trem convencional.

Os valores da indução dos campos magnéticos que encontramos com mais frequência em Vida cotidiana mostrado no diagrama abaixo. Olhando para este diagrama, fica claro que estamos expostos a campos magnéticos o tempo todo e em todos os lugares. Segundo alguns cientistas, campos magnéticos com indução acima de 0,2 µT são considerados prejudiciais. Naturalmente, certas precauções devem ser tomadas para nos proteger dos efeitos nocivos dos campos ao nosso redor. Apenas seguindo algumas regras simples, você pode reduzir significativamente o impacto dos campos magnéticos em seu corpo.

O atual SanPiN 2.1.2.2801-10 “Alterações e adições nº 1 ao SanPiN 2.1.2.2645-10 “Requisitos sanitários e epidemiológicos para as condições de vida em edifícios e instalações residenciais” diz o seguinte: “Máximo nível permitido enfraquecimento do campo geomagnético nas instalações de edifícios residenciais é igual a 1,5". valores permitidos intensidade e intensidade do campo magnético com uma frequência de 50 Hz:

nos alojamentos - 5 μT ou 4 da manhã;
dentro instalações não residenciais prédios residenciais, Área residencial, inclusive no território de hortas - 10 μT ou 8 horas da manhã.

Com base nesses padrões, todos podem calcular quantos aparelhos elétricos pode estar ligado e no estado de espera em cada sala específica, ou com base em quais recomendações serão emitidas sobre a normalização do espaço vital.

Vídeos relacionados

Um pequeno filme científico sobre o campo magnético da Terra

Referências

1. Grande Enciclopédia Soviética.

Assim como descansar carga elétrica atua sobre outra carga através de um campo elétrico, uma corrente elétrica atua sobre outra corrente através de um campo elétrico. campo magnético. A ação de um campo magnético sobre ímãs permanentes é reduzida à sua ação sobre cargas que se movem nos átomos de uma substância e criam correntes circulares microscópicas.

Doutrina de eletromagnetismo baseado em duas premissas:

o campo magnético atua sobre cargas e correntes em movimento;
um campo magnético surge em torno de correntes e cargas em movimento.

Interação de ímãs

Ímã permanente(ou agulha magnética) é orientado ao longo do meridiano magnético da Terra. A extremidade que aponta para o norte é chamada Polo Norte(N) e a extremidade oposta é pólo Sul(S). Aproximando dois ímãs um do outro, notamos que seus pólos semelhantes se repelem e os opostos se atraem ( arroz. 1 ).

Se separarmos os pólos cortando o ímã permanente em duas partes, descobriremos que cada um deles também terá dois pólos, ou seja, será um ímã permanente ( arroz. 2 ). Ambos os pólos - norte e sul - são inseparáveis um do outro, iguais.

O campo magnético criado pela Terra ou ímãs permanentes é representado, como o campo elétrico, por linhas de força magnética. Uma imagem das linhas do campo magnético de um ímã pode ser obtida colocando uma folha de papel sobre ela, na qual limalha de ferro é derramada em uma camada uniforme. Entrando em um campo magnético, a serragem é magnetizada - cada uma delas tem um pólo norte e um pólo sul. Postes opostos tendem a se aproximar, mas isso é impedido pelo atrito da serragem no papel. Se você bater no papel com o dedo, o atrito diminuirá e as limalhas serão atraídas umas pelas outras, formando cadeias que representam as linhas de um campo magnético.

No arroz. 3 mostra a localização no campo de um ímã direto de serragem e pequenas setas magnéticas indicando a direção das linhas do campo magnético. Para esta direção, a direção do pólo norte da agulha magnética é tomada.

A experiência de Oersted. Corrente de campo magnético

NO início do XIX dentro. cientista dinamarquês Oersted feito descoberta importante, descobrindo ação da corrente elétrica em ímãs permanentes . Ele colocou um fio longo perto da agulha magnética. Quando uma corrente passava pelo fio, a seta girava, tentando ser perpendicular a ela ( arroz. 4 ). Isso pode ser explicado pelo aparecimento de um campo magnético ao redor do condutor.

As linhas de força magnéticas do campo criado por um condutor direto com corrente são círculos concêntricos localizados em um plano perpendicular a ele, com centros no ponto por onde passa a corrente ( arroz. 5 ). A direção das linhas é determinada pela regra do parafuso certo:

Se o parafuso for girado na direção das linhas de campo, ele se moverá na direção da corrente no condutor .

A força característica do campo magnético é vetor de indução magnética B . Em cada ponto, ele é direcionado tangencialmente à linha de campo. As linhas de campo elétrico começam em cargas positivas e terminam em cargas negativas, e a força que atua neste campo sobre uma carga é direcionada tangencialmente à linha em cada um de seus pontos. Ao contrário do campo elétrico, as linhas do campo magnético são fechadas, devido à ausência de “cargas magnéticas” na natureza.

O campo magnético da corrente não é fundamentalmente diferente do campo criado por um ímã permanente. Nesse sentido, um análogo de um ímã plano é um longo solenóide - uma bobina de fio, cujo comprimento é muito maior que seu diâmetro. O diagrama das linhas do campo magnético que ele criou, representado em arroz. 6 , semelhante ao de um ímã plano ( arroz. 3 ). Os círculos indicam as seções do fio que formam o enrolamento do solenóide. As correntes que fluem através do fio do observador são indicadas por cruzes, e as correntes na direção oposta - em direção ao observador - são indicadas por pontos. As mesmas designações são aceitas para linhas de campo magnético quando são perpendiculares ao plano do desenho ( arroz. 7 a, b).

A direção da corrente no enrolamento do solenóide e a direção das linhas do campo magnético dentro dele também estão relacionadas pela regra do parafuso direito, que neste caso é formulada da seguinte forma:

Se você olhar ao longo do eixo do solenóide, a corrente que flui no sentido horário cria um campo magnético, cuja direção coincide com a direção do movimento do parafuso direito ( arroz. oito )

Com base nesta regra, é fácil descobrir que o solenóide mostrado na arroz. 6 , sua extremidade direita é o pólo norte e sua extremidade esquerda é o pólo sul.

O campo magnético dentro do solenóide é homogêneo - o vetor de indução magnética tem um valor constante (B = const). A este respeito, o solenóide é semelhante a um capacitor plano, dentro do qual é criado um campo elétrico uniforme.

A força que atua em um campo magnético em um condutor com corrente

Foi estabelecido experimentalmente que uma força atua em um condutor de corrente em um campo magnético. Em um campo uniforme, um condutor retilíneo de comprimento l, através do qual flui a corrente I, localizado perpendicularmente ao vetor de campo B, sofre a força: F = I l B .

A direção da força é determinada regra da mão esquerda:

Se os quatro dedos estendidos da mão esquerda forem colocados na direção da corrente no condutor e a palma for perpendicular ao vetor B, o polegar retraído indicará a direção da força que atua no condutor (arroz. nove ).

Deve-se notar que a força que atua sobre um condutor com corrente em um campo magnético não é direcionada tangencialmente às suas linhas de força, como uma força elétrica, mas perpendicular a elas. Um condutor localizado ao longo das linhas de força não é afetado pela força magnética.

A equação F = IlB permite dar uma característica quantitativa da indução do campo magnético.

Atitude não depende das propriedades do condutor e caracteriza o próprio campo magnético.

O módulo do vetor de indução magnética B é numericamente igual à força que atua em um condutor de comprimento unitário localizado perpendicularmente a ele, através do qual flui uma corrente de um ampere.

No sistema SI, a unidade de indução do campo magnético é tesla (T):

Um campo magnético. Tabelas, diagramas, fórmulas

(Interação de ímãs, experimento de Oersted, vetor de indução magnética, direção do vetor, princípio de superposição. Imagem gráfica campos magnéticos, linhas de indução magnética. fluxo magnético, energia característica do campo. Forças magnéticas, força Ampere, força de Lorentz. Movimento de partículas carregadas em um campo magnético. Propriedades magneticas substâncias, hipótese de Ampère)