Инструкция

Да открия посокамагнитен за прав проводник с , позиционирайте го така, че електрическият ток да тече далеч от вас (например в лист хартия). Опитайте се да запомните как се движи бормашина или винт, завинтен с отвертка: по часовниковата стрелка и. Изобразете това движение с ръката си, за да разберете посока линии. Така линиите на магнитното поле са насочени по посока на часовниковата стрелка. Отбележете ги схематично на чертежа. Този метод е правилото на gimlet.

Ако проводникът е разположен в грешна посока, мислено застанете по този начин или завъртете конструкцията, така че токът да се отдалечи от вас. След това запомнете движението на свредлото или винта и поставете посокамагнитен линиипо часовниковата стрелка.

Ако правилото на гимлета ви се струва сложно, опитайте да използвате правилото на дясната ръка. За да го използвате за определяне посокамагнитен линии, позиционирайте ръката си, използвайте дясната си ръка с изпъкнал палец. Насочете палеца си по посока на проводника, а останалите 4 пръста по посока на индукционния ток. Сега забележете линиите на магнитното поле в дланта си.

За да използвате правилото на дясната ръка за токова бобина, хванете я мислено с дланта на дясната си ръка, така че пръстите ви да са насочени по протежение на тока в завоите. Погледнете накъде гледа протегнатият пръст - това е посокамагнитен линиивътре . Този метод ще ви помогне да определите ориентацията на металната заготовка, ако трябва да заредите с токова намотка.

За да се определи посокамагнитен линиикато използвате магнитна стрелка, поставете няколко от тези стрелки около жицата или намотката. Ще видите, че осите на стрелките са допирателни към окръжността. С този метод можете да намерите посока линиивъв всяка точка на пространството и тяхната непрекъснатост.

Под линиите на индукция разбирайте силовите линии на магнитното поле. За да се получи информация за този вид материя, не е достатъчно да се знае абсолютната стойност на индукцията, трябва да се знае и нейната посока. Посоката на индукционните линии може да се намери с помощта на специални инструменти или с помощта на правилата.

Ще имаш нужда

• - прав и кръгов проводник;
• - източник на постоянен ток;
• - постоянен магнит.

Инструкция

Свържете прав проводник към DC захранването. Ако през него протича ток, това е магнитно поле, чиито силови линии са концентрични окръжности. Определете посоката на силовите линии с помощта на правилото. Десният гимлет е винт, който се движи напред, когато се завърти надясно (по часовниковата стрелка).

Определете посоката на тока в проводника, като се има предвид, че той протича от положителния полюс на източника към отрицателния. Позиционирайте вала на винта успоредно на проводника. Започнете да го въртите, така че прътът да започне да се движи по посока на течението. В този случай посоката на въртене на дръжката ще покаже посоката на линиите на магнитното поле.

Намерете посоката на силовите линии на индукционната намотка с ток. За да направите това, използвайте същия десен гимлет. Позиционирайте гимлета така, че дръжката да се върти в посоката на протичане на тока. В този случай движението на пръта на гимлета ще покаже посоката на индукционните линии. Например, ако токът тече в намотката по посока на часовниковата стрелка, тогава линиите на магнитна индукция ще бъдат равнината на намотката и ще преминат в нейната равнина.

Ако проводникът се движи във външно магнитно поле, определете посоката му, като използвате правилото на лявата ръка. За да направите това, поставете лявата си ръка така, че четири пръста да показват посоката на тока, а изпънатият палец - посоката на движение на проводника. Тогава линиите на индукция на еднородно магнитно поле ще влязат в дланта на лявата ръка.

Подобни видеа

В процеса на създаване на чертеж инженерът е изправен пред цял набор от проблеми, способността за решаването на които е степента на неговата квалификация. Определянето на видимостта в чертежи на многосрични части е един от споменатите проблеми. Най-разпространеният метод за определяне на видимостта в чертеж е методът на конкурентните точки.

Ще имаш нужда

• Изображения на част без дефинирана видимост в поне два основни изгледа, които улавят изгледа отпред, за това изгледите отпред и отгоре са най-добри, маркирани ключови точки в чертежа, в които ще се определя видимостта.

Инструкция

Намерете точки в чертежа, чиито проекции върху всяка равнина съвпадат, но не съвпадат върху равнината на проекцията. Такива точки се конкурират и те ще бъдат използвани от нас като опорни точки при изграждането на видимост, информирайки ни за местоположението в пространството на тези, към които тези точки са прикрепени.

През маркираните по-рано точки, предназначени за видимост, начертайте прави линии, така че да са перпендикулярни на една от основните проекционни равнини, като автоматично стават успоредни на другата проекционна равнина.

Маркирайте точките на пресичане, които сте начертали в предишната стъпка с детайла. Тези точки ще се съревновават, тъй като техните проекции на една равнина ще съвпадат, докато не съвпадат на другата равнина. Ако проекциите на точките съвпадат върху фронталната равнина (P1), тогава точките се наричат ​​фронтално конкуриращи се. Ако проекциите на точките съвпадат върху хоризонталната равнина (P2), тогава такива точки се наричат ​​хоризонтално конкуриращи се.

Определете видимостта. За фронтално конкуриращи се точки видимостта се определя в изглед отгоре. Тази точка, хоризонталната проекция отдолу, тоест по-близо до наблюдателя, ще се вижда в изглед отпред. Съответно друга точка, която се конкурира с тази, ще бъде невидима. За хоризонтално конкуриращи се точки видимостта се определя в изглед отпред, като се вижда точката, която е над останалите, а всички останали конкуриращи се с тази ще бъдат невидими.

Магнитното поле не се възприема от човешките сетива. За да го видите, имате нужда от специално устройство. Позволява ви да наблюдавате формата на линиите на магнитното поле в три измерения.

Инструкция

Подгответе основата на устройството - пластмасова бутилка. Не е желателно да се използва стъкло, тъй като може да се счупи по време на експерименти с магнит, инструменти или други метални предмети. Бутилката трябва да има стикер само от едната страна. Ако има стикер, отстранете едната му половина, а ако изобщо няма, боядисайте едната страна на бутилката с бяла боя. Ще получите фон, на който силовите линии са най-забележими.

Седнете във всяка стая, различна от кухнята. Поставете вестник на масата, поставете защитни ръкавици. Подстрижете го с няколко безполезни ножици от стара стоманена кърпа. Опаковайте в торба и сглобете напълно с това устройство. Поставете фуния в гърлото на бутилката и след това, като поставите устройството над фунията, извадете магнита от чантата. Стърготините ще се отделят от торбата и през фунията ще влязат в бутилката. В никакъв случай не позволявайте дървени стърготини да попаднат на пода и всякакви околни предмети, особено дрехи, обувки и храна! Сега напълнете бутилката почти до върха с чисто и безопасно масло, след което запушете плътно. Измийте добре готовото устройство отвън от остатъци от масло.

Смесете дървените стърготини с маслото, като завъртите бутилката. Самото разклащане е неефективно. Сега донесете магнит до него и стърготините ще се подредят в съответствие с формата на силовите линии. За да подготвите апарата за следващия експеримент, отстранете магнита и смесете стърготините с маслото отново, както по-горе.

Опитайте се да наблюдавате силовите линии полеи магнити с различни форми. Нарисувайте ги или ги снимайте. Помислете, те имат точно тази форма, на този въпрос в учебника по физика. Опитайте се да обясните защо устройството не е изложено на променливи магнитни полета, например от трансформатори.

Подобни видеа

Забележка

Не позволявайте на деца да използват визуализатора без надзор от възрастен - това не е играчка, а физическо устройство. Стърготините, които съдържа, са опасни при поглъщане.

източници:

• 3D визуализатор на магнитно поле през 2019 г

Вярно посока текуще тази, в която се движат заредени частици. То от своя страна зависи от знака на техния заряд. Освен това техниците използват условно посокадвижение на заряда, независимо от свойствата на проводника.

Инструкция

За да определите истинската посока на движение на заредените частици, следвайте следното правило. Вътре в източника те излитат от електрода, който е зареден от това с обратен знак, и се придвижват към електрода, който поради тази причина придобива заряд, подобен по знак на частиците. Във външната верига обаче те се изтеглят от електрическото поле от електрода, чийто заряд съвпада със заряда на частиците, и се привличат към противоположно заредения електрод.

В метални носители текущса свободни електрони, движещи се между местата на кристала. Тъй като тези частици са отрицателно заредени, вътре в източника ги помислете за движение от положителния електрод към отрицателния, а във външната верига - от отрицателния към положителния.

В неметалните проводници електроните също носят заряд, но механизмът на тяхното движение е различен. Електронът, напускайки атома и по този начин го превръща в положителен йон, го кара да улови електрон от предишния атом. Същият електрон, който е напуснал атома, отрицателно йонизира следващия. Процесът се повтаря непрекъснато, докато има ток във веригата. В този случай смятайте, че посоката на движение на заредените частици е същата като в предишния случай.

Тежките йони винаги се прехвърлят към заряда. В зависимост от състава на електролита те могат да бъдат отрицателни или положителни. В първия случай смятайте, че се държат като електрони, а във втория като положителни йони в газове или дупки в полупроводници.

При даване на направление текущв електрическа верига, без значение къде действително се движат заредените частици, смятайте, че те се движат в източника от отрицателно към положително и във външната верига от положително към отрицателно. Посочената посока се счита за условна и се приема преди структурата на атома.

източници:

• посока на тока

Съвет 6: Къде да намерите водач за туризъм в планината или в гората

Много хора, които отиват на почивка, са привлечени не от безцелно лежане на плажа, а от пешеходен туризъм или конна езда в планината или в гората, които позволяват да бъдат сами с природата, да се възхищават на красотата на места, които не са развалени от цивилизацията, и дори се тествайте. Но ако отивате не просто на разходка по утъпкани пътеки, а на истински многодневен преход през неизследвани места, не можете без водач.

Защо имате нужда от водач на поход

Дори опитни и опитни туристи обаче, особено тези, които отиват в планината или гората по труден маршрут на места, където не са били преди, определено ще вземат водач със себе си. Гид е човек, който живее в даден район и го познава отлично, който се занимава професионално или периодично с ескорт.

Такъв човек не само е проучил подробно всяка пътека тук, но познава всички местни метеорологични условия, поведение и правила за безопасност. Неговото присъствие ще гарантира, че пътуването ще се проведе при максимално комфортни условия и всички негови участници ще се върнат от него живи и здрави.

Водач е особено необходим, когато вие и членовете на вашата група сте начинаещи туристи. Понякога непознаването на елементарни правила за безопасност и липсата на първични туристически умения водят до истински човешки трагедии. Кондукторът е не само гарант за безопасност, но и човек, който ще ви научи на правилата и ще ви покаже нещо, което просто не можете да видите и видите сами.

Отивайки на поход, внимателно проучете всички характеристики на района, прегледайте маршрута и се подгответе физически.

Как да намерите екскурзовод

Ако районът, в който отивате, е доста безлюден, можете да си уредите ескорт с местните. Като правило, срещу малка (за вас) такса, те са щастливи да се съгласят да помогнат на посещаващите туристи по този въпрос. В случай, че наблизо се намира голямо селище, можете да разберете и да се свържете с местните туристически клубове или спасителната служба, подразделение на Министерството на извънредните ситуации.

Преди да тръгнете по маршрута, уведомете местните спасителни служби за това и съгласувайте сроковете за пристигането си, така че в случай на забавяне помощ да бъде изпратена незабавно.

Ако не изберат водач от редиците на своите членове и служители, те със сигурност ще ви посъветват с кого от местните жители можете да се свържете. Можете също така да получите добри съвети и препоръки, като се свържете с търговски обект, който продава планинска или туристическа екипировка, обикновено там продават хора, които са запознати с туризма и планинарството.

Всемогъщият Интернет ще ви помогне в търсенето. Можете да разгледате официалните уебсайтове на тези градове, които ще бъдат началната точка на вашето пътуване, често има такава информация. Има специализирани сайтове, предлагащи услугите на професионални водачи, които могат да ви придружават не само в Русия, но и в чужбина.

източници:

• Поръчайте водачи и ескорт онлайн през 2019 г

Магнитният лак за нокти се появи на пазара преди няколко години. Вярно е, че много преди да се появи на общия пазар, този инструмент вече беше проблясвал в ограничените колекции на някои марки. Характеристика на продукта - широки възможности за дизайн. С помощта на специални магнити ноктите могат да бъдат украсени със стилизирани звезди, снежинки, зигзаг или вълни.

Инструкция

Мистерията на ефекта на магнитния лак в неговия състав. Формулата включва най-малките метални частици, които под действието на магнит се подреждат в определен ред. Всеки магнит може да "начертае" само един вид модел. Ето защо тези, които искат разнообразие, са принудени да купуват няколко устройства с различни мотиви. Добрата новина за любителите на магнитните лакове е, че всички аксесоари за създаване на шарки са взаимозаменяеми. Можете да закупите лакове от една марка и да направите шарки върху тях с магнити от друга.

Друга обща черта на всички лакове от този тип е подобен тип покритие. Лаковете имат плътна текстура с перлен блясък, необходимо е умение за нанасяне на продукта на равномерен слой. Палитрата от магнитни лакове е ограничена до тъмни сложни нюанси от черно-сиво до сиво-синьо. Повечето цветове имат подчертан студен подтон - той се определя от металните частици, присъстващи в състава.

Магнитните лакове са много издръжливи. Въпреки това, те могат да подчертаят всички нередности на нокътя. За да може продуктът да лежи перфектно, преди нанасяне е необходимо да изравните плочата с полираща лента и да нанесете слой защитна основа върху нея.

Ако лаковете на марки от различни ценови категории са много сходни, тогава разнообразието царува в категорията на магнитите. Начинаещите трябва да обърнат внимание на тези, монтирани на стойка - те са много по-удобни за използване. Достатъчно е да поставите пръст върху специална платформа и ще започне да действа. Плочите, които трябва да държите сами върху боядисания нокът, са по-малко удобни - не винаги е възможно правилно да се изчисли разстоянието, необходимо за появата на шаблона. Ако приближите плочата твърде близо, лесно можете да смажете прясно нанесения лак.

Най-популярната рисунка за магнитен маникюр е звезда или снежинка. На второ място са различни райета. Вълните и зигзагите са по-рядко срещани, а магнити с необичайни шарки като цветя или сърца почти никога не се произвеждат.

Маникюрът с магнитен лак има някои характеристики. Инструментът се нанася в доста дебел слой, прясно боядисаният нокът веднага се поставя под магнита. Колкото по-дълго държите магнита върху лака и колкото по-близо е поставен, толкова по-ярка ще бъде картината. Невъзможно е да нанесете лъскави топове, течни сушилни и други продукти върху него - те ще замъглят повърхността на магнитния лак и шаблонът ще стане слабо видим. Ще отнеме поне половин час, за да изсъхне, но покритието ще се окаже издръжливо и ще продължи поне 5 дни.

Подобни видеа

Полезни съвети

Когато избирате модел, имайте предвид, че звездите и напречните ивици правят ноктите по-къси и по-широки, докато зигзагите, надлъжните вълни и вертикалните ивици, напротив, удължават плочата.

Земното магнитно поле

Дълбоко под краката ни, под дебелината на земната кора, има нещо, което затопля планетата Земя отвътре в продължение на много милиарди години - огромен океан от вискозна гореща магма. Тази магма се състои от много вещества, включително метали, които провеждат много добре електричество. На цялата планета микроскопични електрони се движат под повърхността на Земята, създавайки електрическо, а с него и магнитно поле.

Движение на геомагнитните полюси

Магнитното поле на Земята има два полюса: северен геомагнитен полюс (намира се на планетата) и южен геомагнитен полюс (намира се в северното полукълбо на планетата). Едно от най-известните необичайни явления по отношение на магнитното поле на Земята е географското движение на геомагнитните полюси.

Факт е, че магнитното поле се влияе от няколко фактора, които допринасят за неговата нестабилна позиция. Това е взаимодействието с оста на въртене на Земята и различното налягане на земната кора в различни части на планетата, и приближаването / отдалечаването на космическите тела (Слънцето, Луната) и в по-голяма степен движението от магма.

Магменият поток е гигантска мантийна река, която се движи под въздействието на слънчевата радиация и въртенето на Земята от запад на изток. Но тъй като размерът на тази река е огромен, тя, като обикновена река, не може да се движи стабилно гладко. Разбира се, при идеални условия, каналът на мантийната река трябва да тече по екватора. В този случай географските и магнитните полюси на Земята биха съвпаднали. Но природните условия са такива, че по време на движение магмата търси зони с най-малко съпротивление на потока (зони с ниско налягане на кората) и се придвижва към тях, като същевременно измества магнитното поле и геомагнитните полюси.

Магнитни аномалии

Нестабилността на мантийната река засяга не само магнитните полюси, но и появата на специални зони, наречени "магнитни аномалии". Магнитните аномалии нямат постоянна локализация, могат да се засилят/отслабят, различни са по размер и причини.

Най-често срещаният феномен са локални магнитни аномалии (по-малко от 100 квадратни метра). Те се срещат навсякъде, подредени са хаотично и възникват главно под въздействието на минерални находища, разположени твърде близо до повърхността на Земята.

Други магнитни аномалии са регионални (до 10 000 квадратни километра). Те възникват поради промяна в магнитното поле. Техният размер и здравина зависи от структурата на земната кора в дадена област. Например, при прехода на равнинен терен в планински се получава рязко издигане на земната кора, както на повърхността на Земята, така и под нея. При такава промяна на релефа скоростта на потока на магмата рязко се увеличава, частиците на материята се сблъскват една с друга и възникват колебания в магнитното поле. Едни от най-известните регионални аномалии са Курск и Хавай.

Най-големи са континенталните магнитни аномалии (над 100 000 квадратни километра). Те дължат появата си на разломи в земната кора и въздействието на земната ос. Например източносибирската аномалия поради изместването на земната ос в тази посока. Освен това планинските вериги са разделили мантийната река на два клона, течащи в различни посоки, в резултат на което стрелката на компаса ще сочи на запад в тази област. Край бреговете на Канада ситуацията е различна. Има огромна зона на контакт между мантийната река и земната кора, в резултат на което възниква силата на магнитното поле, което от своя страна дърпа земната ос към себе си.

Най-интересната магнитна аномалия обаче се намира в южната част на Атлантическия океан. Магнитната река там се обръща в обратна посока, като по този начин променя магнитното поле по такъв начин, че тази област е противоположна на останалата част от южното полукълбо. Тази аномалия е известна с факта, че няколко пъти астронавтите, летящи над нея, счупиха малка електроника.

Магнитните аномалии са разпръснати по цялата планета, нямат постоянно място, появяват се и изчезват, засилват се или отслабват. Освен всичко друго, дългогодишните изследвания показват, че геомагнитното поле на планетата отслабва, а магнитните аномалии стават все по-силни.

Магнитен конструктор и детско развитие

Магнитните конструктори се появиха на пазара сравнително наскоро. Когато купуват набор от магнити, възрастните често нямат представа какво са купили. За да разберете принципите на работа, струва си да прочетете инструкциите. В инструкциите ще намерите няколко опции за сглобяване на основни модели. Магнитните конструктори са предназначени за създаване на различни фигури и форми, включително триизмерни.

Основното предимство на магнитния конструктор е, че не насилва въображението на детето в рамки, а му позволява да твори. В инструкциите можете да намерите няколко основни фигури, добавяйки които, детето ще се научи да "управлява" новата си играчка. Тогава фантазията се свързва и бебето започва да създава, създавайки нови, фантастични фигури.

Действието на магнитния дизайнер се основава на свързването на различни части. Всяка част съдържа магнити. С помощта на магнити елементите могат да се закрепят един към друг във всяка посока. Има няколко модификации на магнитни комплекти. За най-малките - магнитни дъски с плоски елементи. За по-големи деца детайли, които ви позволяват да създавате големи триизмерни фигури. Много популярни са комплектите от малки магнитни топки и пръчици.

Приложение в обучението

Използването на конструктори с магнитни елементи ви позволява да прехвърлите учебния процес на ново ниво. Създаването от малки детайли развива двигателните умения, помага да се открият нови способности в детето. По време на играта детето научава за разнообразието от форми, научава се да координира движенията си.

Учителите използват магнитни конструктори като нагледни помагала. От детайлите можете да изградите форма, която демонстрира структурата на молекулите. Или пресъздайте човешкия скелет в 3D. Или покажете на децата триизмерни геометрични фигури. Възможността да разгледате и докоснете няколко пъти моделите на различни фигури повишава нивото на усвояване на новия материал в училище.

Правила за безопасност

Магнитните строителни комплекти съдържат много малки части, така че трябва да ги купувате с повишено внимание, като вземете предвид възрастовите характеристики на децата. Особено опасни са малките магнитни топчета, включени в много комплекти. Тези части могат лесно да попаднат в устата, ухото, носа на детето. Затова се препоръчва закупуването на магнитни дъски с големи детайли.

Добър ден. В миналата статия говорих за магнитното поле и се спрях малко на неговите параметри. Тази статия продължава темата за магнитното поле и е посветена на такъв параметър като магнитна индукция. За да опростя темата, ще говоря за магнитното поле във вакуум, тъй като различните вещества имат различни магнитни свойства и в резултат на това техните свойства трябва да се вземат предвид.

Закон на Био-Савар-Лаплас

В резултат на изследването на магнитните полета, създадени от електрически ток, изследователите стигнаха до следните заключения:

• магнитната индукция, създадена от електрическия ток, е пропорционална на силата на тока;
• магнитната индукция зависи от формата и размера на проводника, през който протича електрическият ток;
• магнитната индукция във всяка точка на магнитното поле зависи от местоположението на тази точка по отношение на проводника с ток.

Френските учени Био и Савар, които стигнаха до такива заключения, се обърнаха към великия математик П. Лаплас, за да обобщят и изведат основния закон на магнитната индукция. Той предположи, че индукцията във всяка точка на магнитното поле, създадено от проводник с ток, може да бъде представена като сума от магнитни индукции на елементарни магнитни полета, които са създадени от елементарен участък на проводник с ток. Тази хипотеза се превръща в закона за магнитната индукция, т.нар Закон на Био-Савар-Лаплас. За да разгледаме този закон, изобразяваме проводник с ток и магнитната индукция, която създава

Магнитна индукция dB, създадена от елементарен участък на проводника dl.

След това магнитната индукция dBелементарно магнитно поле, което се създава от участък от проводника дл, с ток азв произволна точка Рще се определя от следния израз

където I е токът, протичащ през проводника,

r е радиус векторът, изчертан от проводящия елемент до точката на магнитното поле,

dl е минималният елемент на проводника, който създава индукция dB,

k - коефициент на пропорционалност, в зависимост от референтната система, в SI k = μ 0 / (4π)

защото е векторно произведение, тогава крайният израз за елементарната магнитна индукция ще изглежда така

По този начин този израз ви позволява да намерите магнитната индукция на магнитното поле, което се създава от проводник с ток с произволна форма и размер чрез интегриране на дясната страна на израза

където символът l означава, че интегрирането става по цялата дължина на проводника.

Магнитна индукция на прав проводник

Както знаете, най-простото магнитно поле създава прав проводник, през който протича електрически ток. Както казах в предишна статия, силовите линии на дадено магнитно поле са концентрични кръгове, разположени около проводника.

За определяне на магнитната индукция ATправ проводник в точката Рнека въведем някои обозначения. Тъй като точката Ре на разстояние bот жицата, след това разстоянието от всяка точка на жицата до точката Рсе определя като r = b/sinα. След това най-късата дължина на проводника длможе да се изчисли от следния израз

В резултат на това законът на Био-Савар-Лаплас за прав проводник с безкрайна дължина ще има формата

където I е токът, протичащ през жицата,

b е разстоянието от центъра на жицата до точката, където се изчислява магнитната индукция.

Сега просто интегрираме получения израз върху dαвариращи от 0 до π.

Така крайният израз за магнитната индукция на прав проводник с безкрайна дължина ще изглежда така

I е токът, протичащ през жицата,

b е разстоянието от центъра на проводника до точката, където се измерва индукцията.

Пръстенова магнитна индукция

Индукцията на прав проводник е с малка стойност и намалява с разстоянието от проводника, така че практически не се използва в практически устройства. Най-широко използваните магнитни полета се създават от жица, навита върху някакъв вид рамка. Следователно такива полета се наричат ​​магнитни полета на кръгов ток. Най-простото такова магнитно поле има електрически ток, протичащ през проводник, който има формата на кръг с радиус R.

В този случай практически интерес представляват два случая: магнитното поле в центъра на окръжността и магнитното поле в точката P, която лежи на оста на окръжността. Да разгледаме първия случай.

В този случай всеки токов елемент dl създава елементарна магнитна индукция dB в центъра на кръга, който е перпендикулярен на равнината на веригата, тогава законът на Био-Савар-Лаплас ще изглежда така

Остава само да се интегрира полученият израз по цялата обиколка

където μ 0 е магнитната константа, μ 0 = 4π 10 -7 H/m,

I - сила на тока в проводника,

R е радиусът на кръга, в който е обвит проводникът.

Разгледайте втория случай, когато точката, в която се изчислява магнитната индукция, лежи на права линия х, която е перпендикулярна на равнината, ограничена от кръговия ток.

В този случай индукция в точка Рще бъде сумата от елементарни индукции dB X, което от своя страна е проекция върху оста хелементарна индукция dB

Прилагайки закона на Био-Савар-Лаплас, изчисляваме величината на магнитната индукция

Сега интегрираме този израз по цялата обиколка

където μ 0 е магнитната константа, μ 0 = 4π 10 -7 H/m,

I - сила на тока в проводника,

R е радиусът на кръга, в който е обвит проводникът,

x е разстоянието от точката, където се изчислява магнитната индукция, до центъра на окръжността.

Както може да се види от формулата за x \u003d 0, полученият израз влиза във формулата за магнитна индукция в центъра на кръговия ток.

Циркулация на вектора на магнитната индукция

За изчисляване на магнитната индукция на прости магнитни полета е достатъчен законът на Biot-Savart-Laplace. Въпреки това, с по-сложни магнитни полета, например магнитното поле на соленоид или тороид, броят на изчисленията и тромавостта на формулите ще се увеличат значително. За да се опростят изчисленията, се въвежда концепцията за циркулацията на вектора на магнитната индукция.

Представете си някакъв контур л, който е перпендикулярен на тока аз. Във всяка точка Рдадена верига, магнитна индукция ATнасочена тангенциално към този контур. След това произведението на векторите дли ATсе описва със следния израз

Тъй като ъгълът dφдостатъчно малък, тогава векторите дл Б се определя като дължината на дъгата

По този начин, знаейки магнитната индукция на прав проводник в дадена точка, можем да извлечем израз за циркулацията на вектора на магнитната индукция

Сега остава да интегрираме получения израз по цялата дължина на контура

В нашия случай векторът на магнитната индукция циркулира около един ток, но в случай на няколко тока изразът за циркулацията на магнитната индукция се превръща в закона за общия ток, който гласи:

Циркулацията на вектора на магнитната индукция в затворен контур е пропорционална на алгебричната сума на токовете, които обхваща този контур.

Магнитно поле на соленоида и тороида

Използвайки закона за общия ток и циркулацията на вектора на магнитната индукция, е доста лесно да се определи магнитната индукция на такива сложни магнитни полета като тази на соленоид и тороид.

Соленоидът е цилиндрична намотка, която се състои от много навивки на проводник, навит за завъртане върху цилиндрична рамка. Магнитното поле на соленоид всъщност се състои от много кръгови токови магнитни полета с обща ос, перпендикулярна на равнината на всеки кръгов ток.

Използваме циркулацията на вектора на магнитната индукция и си представяме циркулацията по протежение на правоъгълен контур 1-2-3-4 . Тогава циркулацията на вектора на магнитната индукция за тази верига ще има формата

Тъй като на парцелите 2-3 и 4-1 векторът на магнитната индукция е перпендикулярен на контура, тогава циркулацията е нула. Местоположение на 3-4 , който е значително отстранен от соленоида, тогава той също може да бъде игнориран. Тогава, като се вземе предвид законът за общия ток, магнитната индукция в соленоид с достатъчно голяма дължина ще има формата

където n е броят на навивките на соленоидния проводник на единица дължина,

I е токът, протичащ през соленоида.

Тороидът се образува чрез навиване на проводник около пръстеновидна рамка. Този дизайн е еквивалентен на система от много еднакви кръгови токове, центровете на които са разположени в кръг.

Като пример, разгледайте тороид с радиус Р, на която е навита ннавивки на тел. Около всяко завъртане на жицата вземете контура на радиуса r, центърът на този контур съвпада с центъра на тороида. Тъй като векторът на магнитната индукция бе насочен тангенциално към контура във всяка точка на контура, тогава циркулацията на вектора на магнитната индукция ще има формата

където r е радиусът на контура на магнитната индукция.

Веригата, минаваща вътре в тороида, обхваща N навивки на проводник с ток I, тогава законът за общия ток за тороида ще изглежда така

където n е броят на навивките на проводника на единица дължина,

r е радиусът на контура на магнитната индукция,

R е радиусът на тороида.

По този начин, използвайки закона за пълния ток и циркулацията на вектора на магнитната индукция, е възможно да се изчисли произволно сложно магнитно поле. Въпреки това, общият закон на тока дава правилни резултати само във вакуум. В случай на изчисляване на магнитната индукция в дадено вещество е необходимо да се вземат предвид така наречените молекулярни токове. Това ще бъде обсъдено в следващата статия.

Теорията е добра, но без практическо приложение са само думи.

където r е разстоянието от оста на проводника до точката.

Според предположението на Ампер във всяко тяло има микроскопични токове (микротокове), дължащи се на движението на електрони в атомите. Те създават собствено магнитно поле и се движат в магнитните полета на макротоковете. Макротокът е токът в проводник под действието на ЕМП или потенциална разлика. Вектор на магнитна индукция характеризира полученото магнитно поле, създадено от всички макро- и микротокове. Магнитното поле на макротоковете също се описва от вектора на интензитета . В случай на хомогенна изотропна среда векторът на магнитната индукция е свързан с вектора на интензитета чрез съотношението

(5)

където μ 0 - магнитна константа; μ е магнитната проницаемост на средата, показваща колко пъти се усилва или отслабва магнитното поле на макротоковете поради микротоковете на средата. С други думи, μ показва колко пъти векторът на индукция на магнитното поле в средата е по-голям или по-малък от този във вакуум.

Единицата за сила на магнитното поле е A/m. 1A/m - интензитетът на такова поле, чиято магнитна индукция във вакуум е равна на
Tl. Земята е огромен сферичен магнит. Действието на магнитното поле на Земята се открива на нейната повърхност и в околното пространство.

Магнитният полюс на Земята е точката на нейната повърхност, в която вертикално е разположена свободно окачена магнитна стрелка. Позициите на магнитните полюси са обект на постоянни промени, което се дължи на вътрешната структура на нашата планета. Следователно магнитните полюси не съвпадат с географските. Южният полюс на магнитното поле на Земята се намира край северния бряг на Америка, а Северният полюс е в Антарктида. Схемата на силовите линии на магнитното поле на Земята е показана на фиг. 5 (пунктираната линия показва оста на въртене на Земята): - хоризонталната компонента на индукцията на магнитното поле; N r , S r - географски полюси на Земята; N, S - магнитни полюси на Земята.

Посоката на силовите линии на магнитното поле на Земята се определя с помощта на магнитна стрелка. Ако окачите свободно магнитната стрелка, тогава тя ще бъде настроена в посока на допирателната към силовата линия. Тъй като магнитните полюси са вътре в Земята, магнитната стрелка не е разположена хоризонтално, а под някакъв ъгъл α спрямо равнината на хоризонта. Този ъгъл α се нарича магнитен наклон. С приближаването към магнитния полюс ъгълът α се увеличава. Вертикалната равнина, в която е разположена стрелката, се нарича равнина на магнитния меридиан, а ъгълът между магнитните и географските меридиани - магнитна деклинация. Силовата характеристика на магнитното поле, както вече беше отбелязано, е магнитната индукция B. Стойността му е малка и варира от 0,42∙10 -4 T на екватора до 0,7∙10 -4 T на магнитните полюси.

Индукционният вектор на магнитното поле на Земята може да се раздели на две компоненти: хоризонтална и вертикално
(фиг. 5). Магнитната стрелка, фиксирана на вертикалната ос, е настроена по посока на хоризонталната компонента на Земята . Магнитна деклинация , наклон α и хоризонталната компонента на магнитното поле са основните параметри на магнитното поле на Земята.

Значение определя се чрез магнитометричен метод, който се основава на взаимодействието на магнитното поле на бобината с магнитна стрелка. Устройството, наречено тангенциален компас, е малък компас (компас с крак, разделен на градуси), монтиран вътре в намотка 1 от няколко навивки изолиран проводник.

Бобината е разположена във вертикална равнина. Създава допълнително магнитно поле k (диаметърът на намотката и броят на завъртанията са посочени на устройството).

В центъра на намотката е поставена магнитна стрелка 2. Тя трябва да е малка, за да може индукцията, действаща на нейните полюси, да се приеме равна на индукцията в центъра на кръговия ток. Равнината на контура на намотката е настроена така, че да съвпада с посоката на стрелката и да е перпендикулярна на хоризонталната компонента на земното поле r. Под влиянието r индукционното поле на Земята и индукционното поле на бобината стрелка е зададено в посоката на резултантната индукция Р(Фиг. 6 а, б).

От фиг. 6 показва това

(6)

Индукция на магнитното поле на бобината в центъра -

7)

където N е броят на навивките на бобината; I е токът, протичащ през него; R е радиусът на намотката. От (6) и (7) следва, че

(8)

Важно е да се разбере, че формула (8) е приблизителна, т.е. то е правилно само когато размерът на магнитната игла е много по-малък от радиуса на контура R. Минималната грешка при измерване е фиксирана при ъгъл на отклонение на иглата ≈45°. Съответно се избира силата на тока в допирателната намотка на компаса.

Работен ред

Монтирайте допирателната бобина на компаса така, че равнината й да съвпада с посоката на магнитната стрелка.

Сглобете веригата според схемата (фиг. 7).

3. Включете тока и измерете ъглите на отклонение в краищата на стрелката
и
. Въведете данните в таблица. След това, като използвате превключвател P, променете посоката на тока към противоположната, без да променяте големината на тока, и измерете ъглите на отклонение в двата края на стрелката
и
отново. Въведете данните в таблица. По този начин се елиминира грешката при определяне на ъгъла, свързана с несъвпадението на равнината на допирателната намотка на компаса с равнината на магнитния меридиан. Изчисли

Резултати от измерване I и въведете в таблица 1.

маса 1

Изчислете В вж. според формулата

където n е броят на измерванията.

Намерете доверителната граница на общата грешка, като използвате формулата

,

Където
- Коефициент на студент (при =0,95 и n=5
=2,8).

Запишете резултатите като израз

.

тестови въпроси

Каква е индукцията на магнитно поле? Каква е мерната му единица? Как се определя посоката на вектора на магнитната индукция?

Какво се нарича силата на магнитното поле? Каква е връзката му с магнитната индукция?

Формулирайте закона на Biot-Savart-Laplace, изчислете въз основа на него индукцията на магнитното поле в центъра на кръговия ток, индукцията на полето на постоянен ток и соленоида.

Как се определя посоката на индукция на магнитното поле на постоянен и кръгов ток?

Какъв е принципът на суперпозиция на магнитните полета?

Кое поле се нарича вихрово?

Формулирайте закона на Ампер.

Разкажете ни за основните параметри на магнитното поле на Земята.

Как можете да определите посоката на линиите на магнитното поле на Земята?

Защо е по-изгодно да се измерва хоризонталната компонента на индукцията на магнитното поле при ъгъл на отклонение на показалеца от 45°?

ЛАБОРАТОРИЯ #7

Електрическият ток в проводник създава магнитно поле около проводника. Електрическият ток и магнитното поле са две неразделни части на един физически процес. Магнитното поле на постоянните магнити в крайна сметка също се генерира от молекулярни електрически токове, генерирани от движението на електрони в орбити и тяхното въртене около техните оси.

Магнитното поле на проводника и посоката на неговите силови линии могат да се определят с помощта на магнитна стрелка. Магнитните линии на праволинеен проводник са под формата на концентрични кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на проводника. Посоката на линиите на магнитното поле зависи от посоката на тока в проводника. Ако токът в проводника идва от наблюдателя, тогава силовите линии са насочени по посока на часовниковата стрелка.

Зависимостта на посоката на полето от посоката на тока се определя от правилото на гимлета: ако постъпателното движение на гимлета съвпада с посоката на тока в проводника, посоката на въртене на дръжката съвпада с посоката на магнитните линии.

Правилото на гимлет също може да се използва за определяне на посоката на магнитното поле в намотката, но в следната формулировка: ако посоката на въртене на дръжката на гимлета се комбинира с посоката на тока в завоите на бобината, тогава транслационното движение на гимлета ще покаже посоката на силовите линии на полето вътре в намотката (фиг. 4.4 ).

Вътре в намотката тези линии вървят от южния полюс към севера, а извън нея - от север към юг.

Правилото на гимлета може да се използва и за определяне на посоката на тока, ако посоката на линиите на магнитното поле е известна.

Проводник с ток в магнитно поле е подложен на сила, равна на

F = I L B sin

I - сила на тока в проводника; B е модулът на вектора на индукция на магнитното поле; L е дължината на проводника в магнитното поле;  - ъгълът между вектора на магнитното поле и посоката на тока в проводника.

Силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, се нарича сила на Ампер.

Максималната сила на Ампер е:

F = I L B

Посоката на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка: ако лявата ръка е разположена така, че перпендикулярният компонент на вектора на магнитната индукция B да влиза в дланта, а четирите протегнати пръста са насочени по посока на тока, тогава огънатият на 90 градуса палец ще покаже посоката на силата, действаща върху сегментния проводник с ток, тоест силата на Ампер.

Ако и лежат в една и съща равнина, тогава ъгълът между и е права линия, следователно. Тогава силата, действаща върху текущия елемент,

(разбира се, точно същата сила действа върху втория проводник от страната на първия проводник).

Получената сила е равна на една от тези сили. Ако тези два проводника действат върху третия, тогава техните магнитни полета трябва да се добавят векторно.

Верига с ток в магнитно поле

Ориз. 4.13

Нека рамка с ток бъде поставена в еднородно магнитно поле (фиг. 4.13). Тогава силите на Ампер, действащи отстрани на рамката, ще създадат въртящ момент, чиято величина е пропорционална на магнитната индукция, силата на тока в рамката, нейната площ Си зависи от ъгъла a между вектора и нормалата към областта:

Посоката на нормалата е избрана така, че десният винт да се движи по посока на нормалата, когато се върти по посока на тока в контура.

Максималната стойност на въртящия момент е, когато рамката е монтирана перпендикулярно на магнитните силови линии:

Този израз може да се използва и за определяне на индукцията на магнитно поле:

Стойност, равна на произведението, се нарича магнитен момент на веригата R t. Магнитният момент е вектор, чиято посока съвпада с посоката на нормалата към контура. Тогава въртящият момент може да бъде написан

При ъгъл a = 0 въртящият момент е нула. Стойността на въртящия момент зависи от площта на контура, но не зависи от неговата форма. Следователно всяка затворена верига, през която протича постоянен ток, е обект на въртящ момент М, който го завърта така, че векторът на магнитния момент да е успореден на вектора на индукция на магнитното поле.

Донесете магнитна стрелка, тогава тя ще се стреми да стане перпендикулярна на равнината, минаваща през оста на проводника и центъра на въртене на стрелката. Това показва, че специалните сили действат върху стрелката, която се нарича магнитни сили. В допълнение към действието върху магнитна игла, магнитното поле засяга движещи се заредени частици и проводници с ток, които се намират в магнитно поле. В проводници, движещи се в магнитно поле, или в неподвижни проводници в променливо магнитно поле, възниква индуктивна електродвижеща сила (емф).

Магнитно поле

В съответствие с горното можем да дадем следното определение на магнитното поле.

Магнитното поле е една от двете страни на електромагнитното поле, възбудено от електрическите заряди на движещи се частици и промяна в електрическото поле и характеризиращо се със силов ефект върху движещи се заразени частици и следователно върху електрически токове.

Ако прекарате дебел проводник през картона и прекарате електрически ток през него, тогава стоманените стружки, поръсени върху картона, ще бъдат разположени около проводника в концентрични кръгове, които в този случай са така наречените линии на магнитна индукция (Фигура 1 ). Можем да движим картона нагоре или надолу по проводника, но местоположението на стоманените стружки няма да се промени. Поради това около проводника по цялата му дължина възниква магнитно поле.

Ако поставите малки магнитни стрелки върху картона, тогава, като промените посоката на тока в проводника, можете да видите, че магнитните стрелки ще се обърнат (Фигура 2). Това показва, че посоката на линиите на магнитната индукция се променя с посоката на тока в проводника.

Линиите на магнитна индукция около проводник с ток имат следните свойства: 1) линиите на магнитна индукция на праволинеен проводник са под формата на концентрични кръгове; 2) колкото по-близо до проводника, толкова по-плътни са линиите на магнитната индукция; 3) магнитната индукция (интензивността на полето) зависи от големината на тока в проводника; 4) посоката на линиите на магнитната индукция зависи от посоката на тока в проводника.

За показване на посоката на тока в проводника, показан в раздела, е възприет символ, който ще използваме в бъдеще. Ако мислено поставим стрелка в проводника по посока на тока (Фигура 3), тогава в проводника, токът в който е насочен далеч от нас, ще видим опашката на оперението на стрелата (кръст); ако течението е насочено към нас, ще видим върха на стрелката (точка).

Фигура 3. Символ за посоката на тока в проводниците

Правилото на gimlet ви позволява да определите посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток. Ако тирбушон (тирбушон) с дясна резба се движи напред по посока на тока, тогава посоката на въртене на дръжката ще съвпадне с посоката на линиите на магнитна индукция около проводника (Фигура 4).

Магнитна игла, въведена в магнитното поле на проводник с ток, е разположена по линиите на магнитна индукция. Следователно, за да определите местоположението му, можете също да използвате "правилото на gimlet" (Фигура 5). Магнитното поле е едно от най-важните проявления на електрическия ток и не може да се получи самостоятелно и отделно от тока.

Фигура 4. Определяне на посоката на линиите на магнитна индукция около проводник с ток според "правилото на гимлета"	Фигура 5. Определяне на посоката на отклонение на магнитна игла, доведена до проводник с ток, съгласно "правилото на гимлета"

Магнитна индукция

Магнитното поле се характеризира с вектора на магнитната индукция, който следователно има определена величина и определена посока в пространството.

Количественият израз за магнитната индукция в резултат на обобщаване на експериментални данни е установен от Biot и Savart (Фигура 6). Чрез измерване на магнитните полета на електрически токове с различни размери и форми чрез отклонението на магнитната стрелка, двамата учени стигнаха до извода, че всеки токов елемент създава магнитно поле на определено разстояние от себе си, чиято магнитна индукция е Δ бе право пропорционална на дължината Δ лтози елемент, количеството на протичащия ток аз, синусът на ъгъла α между посоката на тока и радиус вектора, свързващ полевата точка, която ни интересува с даден токов елемент, и е обратно пропорционален на квадрата на дължината на този радиус вектор r:

където Ке коефициент в зависимост от магнитните свойства на средата и от избраната система от единици.

В абсолютната практическа рационализирана система от единици на MKSA

където µ 0 - вакуумна магнитна проницаемостили магнитната константа в системата ISS:

µ 0 \u003d 4 × π × 10 -7 (хенри / метър);

Хенри (г-н) е единицата за индуктивност; един г-н = 1 ом × сек.

µ – относителна магнитна проницаемосте безразмерен коефициент, показващ колко пъти магнитната проницаемост на даден материал е по-голяма от магнитната проницаемост на вакуума.

Размерът на магнитната индукция може да се намери по формулата

Волт-секунда е известна още като weber (wb):

На практика има по-малка единица за магнитна индукция - гаус (gs):

Законът на Biot Savart ви позволява да изчислите магнитната индукция на безкрайно дълъг прав проводник:

където а- разстояние от проводника до точката, където се определя магнитната индукция.

Сила на магнитното поле

Съотношението на магнитната индукция към произведението на магнитните пропускливости µ × µ 0 се нарича сила на магнитното полеи се отбелязва с буквата з:

б = з × µ × µ 0 .

Последното уравнение свързва две магнитни величини: индукция и сила на магнитното поле.

Нека намерим измерението з:

Понякога те използват различна единица за измерване на силата на магнитното поле - Ерстед (ер):

1 ер = 79,6 а/м ≈ 80 а/м ≈ 0,8 а/см .

Сила на магнитното поле з, както и магнитна индукция б, е векторна величина.

Нарича се линия, допирателна към всяка точка, която съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция линия на магнитна индукцияили линия на магнитна индукция.

магнитен поток

Продуктът на магнитната индукция и размера на площта, перпендикулярна на посоката на полето (вектор на магнитната индукция), се нарича векторен поток на магнитна индукцияили просто магнитен потоки се обозначава с буквата F:

F = б × С .

Размер на магнитния поток:

това означава, че магнитният поток се измерва във волт-секунди или уебери.

По-фината единица за магнитен поток е Максуел (Госпожица):

1 wb = 108 Госпожица.
1Госпожица = 1 gs× 1 см 2.

Видео 1. Хипотезата на Ампер

Видео 1. Хипотезата на Ампер

Видео 2. Магнетизъм и електромагнетизъм