Магнетизм

 

 

Магниты. Заряды и магнитное поле.

Как и электричество, магнетизм притягивал внимание исследователей с древних времен. В названии лежит минерал магнетит (природный магнит) найденный около города Магнезия, который притягивает металлические изделия. Запасы встречаются в Малой Азии и в ограниченных количествах. Сейчас особой популярностью пользуются искусственные магниты. Они изготовлены из смеси мягкого железа и магнетита. Магниты изготовляют из металлических или керамических материалов. Алнико (алюминий (А1), никель (Ni), кобальт (Со), Кунифе (медь (Си), и железо (Fe). Магнитное поле состоит из невидимых силовых линий, окружающих магнит. Эти линии можно «увидеть», поместив над магнитом лист бумаги, посыпанный железными опилками. Силовые линии направлены от севера к югу и всегда образуют замкнутую кривую. Направление магнитного поля зависит от направления вращения электронов. Железо, никель и кобальт являются природными магнитными элементами. В их основе присутствуют два валентных электрона, которые вращаются в одном и том же направлении. Электроны в других материалах вращаются в противоположных направлениях,  значит магнитных свойств нет.

 

 

Наша Земля является громадным магнитом. Северный и Южный магнитные полюсы Земли расположены близко к географическим Северному и Южному полюсам, однако не совпадают с ними.  Если подвесить прямоугольный магнит, то он расположится вдоль направления север-юг, южным концом указывая на Северный полюс Земли, а северным на Южный. Принцип этот лежит в основе устройства компаса, поэтому два конца магнита называются Северным и Южным полюсами. Однако общепринято магнитные полюсы земли называть в соответствии с тем полушарием , где они находятся.

 

 

Магнетизм относится к числу основных, фундаментальных явлений природы, и магнитные свойства вещества могут быть поставлены в один ряд с массой и электрическим зарядом.

 

Движение зарядов создает вокруг провода магнитное поле. Это можно доказать с помощью батарейки, проволоки и компаса. Стрелка компаса устанавливается по направлению магнитного поля Земли.  Если пропустить через проводник электрический ток, стрелка компаса отклоняется и устанавливается вдоль магнитного поля, создаваемого током. Впервые, этот опыт провел в 1820 году, датский физик Эрстед.

 

 

 

Заряды бегающие по проводнику (ток), создают магнитное поле вокруг проводника.

 

 

Возле проволочного витка с током можно выделить две особые области — северный и южный магнитные полюсы. Направление магнитного поля определяется направлением тока, который это поле создал. Если расположить рядом два проводника с током, то в любой точке между ними магнитные силы, действующие на пробную магнитную стрелку, будут определяться магнитными полями обоих проводников. Причем в зависимости от направления тока эти два магнитных поля могут либо действовать друг против друга и взаимно уничтожаться, либо могут действовать синхронно. При согласованном действии магнитных полей их усилия складываются.

 

 

Простой отрезок провода, создающий магнитное поле небольшой величины, не имеет практического значения. Если провод свернуть в кольцо, то имеют место три явления: во-первых, силовые линии собираются вместе, во-вторых, силовые линии концентрируются в центре кольца, в-третьих, появляются Северный и Южный полюсы.

Еще большее усиление суммарного магнитного поля достигается, если свернуть из проводника несколько колец. Магнитное поле внутри такого кольца станет суммой многих согласованно действующих магнитных полей и усилится во много раз по сравнению с полем ровного, не изогнутого проводника. Такой спиралевидный элемент называют катушкой. На этом принципе работает электромагнит. Он состоит из большого количества витков провода, уложенных близко друг к другу. Это позволяет силовым линиям собраться вместе, при протекании тока по проводу.

 

 

Чем больше витков провода, тем больше силовых линий собирается вместе, и чем больше ток, тем больше создается силовых линий. Следовательно, величина магнитного поля прямо пропорциональна количеству витков в катушке и величине протекающего по ней тока. Для поддержания силовых линий внутрь катушки электромагнита помещают металлический сердечник.

 

Магнитные характеристики.

Для определения полярности электромагнита используют

"Правило левой руки". Все просто. Обхватываем левой рукой катушку, четыре пальца показывают направление тока. Большой будет указывать на Северный полюс нашего магнита.

 

Определение полярности электромагнита

 

Характеристики магнитного поля.

Первая: напряженность поля (H) — показывает, с какой силой магнитное поле в данной точке

действовало бы на определенный  проводник с током в 1 А.

 

Никола Тесла
(1856-1943)
Родился в семье священника сербской
православной церкви Хорватии.
Физик, инженер, изобретатель.
Изучал свойства электричества и магнетизма.
Создал базис для современных устройств,
работающих на переменном токе.

 

Вторая: индукция (В) — говорит о том, что оно делает реально, с учетом среды. Показывает реальную силу, с которой поле в данной точке действует на проводник. место теслы пользуются другой, более мелкой единицей магнитной индукции из другой системы единиц.

Это гаусс (Гс), который в 10 000 раз меньше Тесла (1 Тл = 10 000 Гс; 1 Гс = 0,0001 Тл).

 

 

Общие силовые возможности у данного проводника (магнита)выражает магнитный поток   (Ф). Величина индукции, умноженная на площадь площадки, и называется магнитным потоком. Магнитная индукция, единичная часть потока.

 

Единица потока Вебер, соответствует индукции в 1 Тл, действующей на площади 1 м.