Yakında insanlar manyetik alan çizgilerini görecekler. Manyetik Alan Temelleri

İçerideki her kişi modern dünya birçok görünmez dalga ve elementle çevrilidir: manyetik alanlar, ultraviyole ve x-ışınları, istasyon sinyalleri mobil iletişim. Ancak bu “varlıklar” insan vücudunu etkilemelerine rağmen görünmezdirler ve ancak özel cihazlar yardımıyla tanınabilirler.

Ancak Japon bilim insanları, insan gözüyle görülmeyen dalgaları görünür hale getirmek için bir adım attılar. Araştırmacılar, deney fareleri üzerinde bir deney gerçekleştirdiler ve bu hayvanlara, beyne bağlanan dijital bir pusula kullanarak manyetik alanları tanımayı öğrettiler. Sıçanlar elektrotları kullanarak bilgiyi okuyor ve pusula, hayvanın kafası bir yöne veya başka bir yöne çevrildiğinde uyarılar gönderiyordu. Deney sırasında hayvanlar, kumaşla sıkı bir şekilde kaplanmış olan görme organlarını kullanamadı.

Bilim adamları, kemirgenlerin tamamen yeni bir bilgi kaynağını tanımayı öğrendiklerini fark ettiklerinde çok şaşırdılar. "Eğitim" süresinin oldukça kısa olduğu ortaya çıktı - yalnızca iki veya üç gün. Sıçanlar uzayda oldukça başarılı bir şekilde gezinmeye ve yiyecek aramak için labirentlerde gezinmeye başladılar ve bunu, kendi gözlerini kullanarak gezinebilen sıradan hayvanlardan daha az etkili bir şekilde yaptılar.

Araştırmacılar, böyle bir teknolojiyi kullanarak bir kişiye manyetik alanları, ultraviyole ışığı veya X ışınlarını “görmeyi” öğretmenin çok faydalı bir kazanım olacağına inanıyor.

M manyetik alan- elektro bileşen manyetik alan Hareket eden elektrik yüklü parçacıklar arasında etkileşim meydana gelir.

Manyetik alan, hareketli elektrik yüklerine bir kuvvet uygulanmasına neden olur. Sabit elektrik yükleri manyetik alanla etkileşime girmez, ancak spini sıfır olmayan, kendi manyetik momenti olan temel parçacıklar bir manyetik alanın kaynağıdır ve manyetik alan, hareketsiz olsalar bile üzerlerinde bir kuvvete neden olur. .
Örneğin içinden akımın geçtiği bir iletkenin etrafındaki boşlukta veya çevresinde bir manyetik alan oluşur. kalıcı mıknatıs.

Manyetik alan üretimi

Elektrik yüklerinden farklı olarak, benzer şekilde manyetik alan oluşturacak manyetik yükler yoktur. Teorik olarak manyetik tekkutup adı verilen bu tür yükler mevcut olabilir. Bu durumda elektrik ve manyetik alanlar tamamen simetrik olacaktır.

Dolayısıyla manyetik alan üretebilen en küçük birim manyetik dipoldür. Manyetik dipol, alan çizgilerinin başladığı ve bittiği yerde her zaman iki kutba sahip olması bakımından farklıdır. Mikroskobik manyetik dipoller, temel parçacıkların dönüşleriyle ilişkilidir. Hem elektronlar gibi yüklü temel parçacıklar hem de nötronlar gibi nötr olanlar manyetik bir dipole sahiptir. Sıfır olmayan dönüşe sahip temel parçacıklar küçük mıknatıslar olarak düşünülebilir. Genellikle zıt spin değerlerine sahip parçacıklar çiftleşir, bu da oluşturdukları manyetik alanların telafisine yol açar, ancak bazı durumlarda birçok parçacığın spinlerinin aynı yönde hizalanması da mümkündür ve bu da kalıcı mıknatısların oluşmasına yol açar. .

Bir manyetik alan - aynı zamanda elektrik yüklerinin, yani elektrik akımının hareket etmesiyle de yaratılır.

Bir elektrik yükünün alan oluşturması referans sistemine bağlıdır. Yükle aynı hızda hareket eden bir gözlemciye göre yük hareketsizdir ve böyle bir gözlemci Tilke'nin yarattığı şeyi kaydedecektir. Elektrik alanı. Farklı hızda hareket eden başka bir gözlemci hem elektrik hem de manyetik alanları kaydedecektir. Böylece elektrik ve manyetik alanlar birbirine bağlıdır ve bileşenler genel elektromanyetik alan.

Sızıntı olduğunda elektrik akımı iletken boyunca elektriksel olarak nötr kalır, ancak içindeki yük taşıyıcıları hareket eder, dolayısıyla iletkenin çevresinde yalnızca bir manyetik alan oluşur. Bu alanın büyüklüğü Biot-Savart yasasıyla belirlenir ve yönü Ampere kuralı veya sağ el kuralı kullanılarak belirlenebilir. Böyle bir alan girdaptır, yani. kuvvet hatları kapalı.

Alternatif bir elektrik alanı tarafından da bir manyetik alan yaratılır. Elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, alternatif bir manyetik alan, aynı zamanda bir girdap olan alternatif bir elektrik alanı üretir. Alternatif manyetik ve elektrik alanlarının karşılıklı olarak elektrik ve manyetik alanlar yaratması, elektromanyetik dalgaların uzayda yayılma olasılığına yol açmaktadır.

Manyetik alanın etkisi

Manyetik alanın hareketli yükler üzerindeki etkisi Lorentz kuvveti tarafından belirlenir.
Manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvete Amper kuvveti denir. İletkenler ve akım arasındaki etkileşim kuvvetleri Ampere yasası ile belirlenir.
Elektrik olmadan nötr maddeler manyetik alana çekilebilir (paramanyetik) veya dışına itilebilir (diyamanyetik). Diyamanyetik malzemelerin manyetik alandan atılması, havaya yükselme için kullanılabilir.
Ferromıknatıslar manyetik bir alanda mıknatıslanır ve uygulanan alan kaldırıldığında manyetik momenti korur.

Birimler

Manyetik indüksiyon B, SI sisteminde marangozda ve CGS sisteminde Gauss'ta ölçülür. Manyetik alan kuvveti H, CI sisteminde A/m cinsinden ve CGS sisteminde Oersted cinsinden ölçülür.

Ölçüm

Manyetik alan manyetometrelerle ölçülür. Mekanik manyetometreler, alan gücünü akım taşıyan bobinin sapmasına göre belirler. Zayıf manyetik alanlar, Josephson etkisine (SQUID) dayanan manyetometrelerle ölçülür. Manyetik alan, nükleer manyetik rezonans etkisi, Hall etkisi ve diğer yöntemlere dayalı olarak ölçülebilir.

Yaratılış

Manyetik alanlar teknolojide ve bilimsel amaçlarla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunu oluşturmak için kalıcı mıknatıslar ve elektromıknatıslar kullanılır. Helmholtz bobinleri kullanılarak düzgün bir manyetik alan elde edilebilir. Süper iletken elektromıknatıslar, hızlandırıcıları çalıştırmak veya nükleer füzyon tesislerinde plazmayı tutmak için gereken güçlü manyetik alanları oluşturmak için kullanılır.

Tıpkı sabit bir elektrik yükünün bir elektrik alanı aracılığıyla başka bir yüke etki etmesi gibi, bir elektrik akımı da bir başka akıma etki eder. manyetik alan. Manyetik alanın kalıcı mıknatıslar üzerindeki etkisi, maddenin atomlarında hareket eden ve mikroskobik dairesel akımlar oluşturan yükler üzerindeki etkisine indirgenir.

doktrini elektromanyetizma iki hüküm dayanmaktadır:

• manyetik alan hareketli yüklere ve akımlara etki eder;
• Akımların ve hareketli yüklerin etrafında bir manyetik alan oluşur.

Mıknatıs etkileşimi

Kalıcı mıknatıs(veya manyetik iğne) Dünyanın manyetik meridyeni boyunca yönlendirilir. Kuzeyi gösteren uca denir Kuzey Kutbu(N) ve karşı uç ise Güney Kutbu (S). İki mıknatısı birbirine yaklaştırdığımızda benzer kutupların birbirini ittiğini, farklı kutupların ise birbirini çektiğini görürüz ( pirinç. 1 ).

Kalıcı bir mıknatısı iki parçaya keserek kutupları ayırırsak, her birinin aynı zamanda iki kutup, yani kalıcı bir mıknatıs olacak ( pirinç. 2 ). Her iki kutup da (kuzey ve güney) birbirinden ayrılamaz ve eşit haklara sahiptir.

Dünyanın veya kalıcı mıknatısların yarattığı manyetik alan, elektrik alanı gibi manyetik kuvvet çizgileriyle temsil edilir. Bir mıknatısın manyetik alan çizgilerinin bir resmi, üzerine demir talaşlarının eşit bir tabaka halinde serpildiği bir kağıt yaprağının üzerine yerleştirilmesiyle elde edilebilir. Talaş, manyetik bir alana maruz kaldığında mıknatıslanır; her birinin kuzey ve güney kutupları vardır. Zıt kutuplar birbirine yaklaşma eğilimindedir ancak bu durum talaşın kağıda sürtünmesi ile önlenir. Parmağınızla kağıda hafifçe vurursanız sürtünme azalacak ve talaşlar birbirine çekilerek manyetik alan çizgilerini gösteren zincirler oluşturacaktır.

Açık pirinç. 3 manyetik alan çizgilerinin yönünü gösteren, doğrudan mıknatıs alanındaki talaşın ve küçük manyetik okların konumunu gösterir. Bu yön manyetik iğnenin kuzey kutbunun yönü olarak alınır.

Oersted'in deneyimi. Akımın manyetik alanı

İÇİNDE XIX'in başı V. Danimarkalı bilim adamı Ørsted keşfettiğinde önemli bir keşif yaptı elektrik akımının kalıcı mıknatıslar üzerindeki etkisi . Manyetik bir iğnenin yakınına uzun bir tel yerleştirdi. Telden akım geçtiğinde ok döndü ve kendisine dik olarak konumlandırmaya çalıştı ( pirinç. 4 ). Bu durum iletken çevresinde manyetik alanın ortaya çıkmasıyla açıklanabilir.

Akım taşıyan düz bir iletkenin oluşturduğu manyetik alan çizgileri, kendisine dik bir düzlemde yer alan ve merkezleri akımın geçtiği noktada bulunan eşmerkezli dairelerdir ( pirinç. 5 ). Çizgilerin yönü sağ vida kuralına göre belirlenir:

Vida alan çizgileri yönünde döndürülürse iletkendeki akım yönünde hareket edecektir. .

Manyetik alanın güç karakteristiği manyetik indüksiyon vektörü B . Her noktada alan çizgisine teğet olarak yönlendirilir. Elektrik alan çizgileri pozitif yüklerde başlayıp negatif yüklerde biter ve bu alandaki yüke etki eden kuvvet her noktada çizgiye teğet olarak yönlendirilir. Elektrik alanından farklı olarak, doğada “manyetik yüklerin” bulunmamasından dolayı manyetik alan çizgileri kapalıdır.

Bir akımın manyetik alanı temel olarak kalıcı bir mıknatısın yarattığı alandan farklı değildir. Bu anlamda, düz bir mıknatısın bir analogu, uzun bir solenoiddir - uzunluğu, çapından önemli ölçüde daha büyük olan bir tel bobinidir. Onun yarattığı manyetik alan çizgilerinin diyagramı, şekilde gösterilmiştir. pirinç. 6 , düz bir mıknatısınkine benzer ( pirinç. 3 ). Daireler, solenoid sargıyı oluşturan telin kesitlerini gösterir. Telin içinden gözlemciden uzağa doğru akan akımlar çarpı işaretleri ile gösterilir ve zıt yöndeki (gözlemciye doğru) akımlar noktalarla gösterilir. Aynı gösterimler, çizim düzlemine dik olan manyetik alan çizgileri için de kabul edilir ( pirinç. 7 a, b).

Solenoid sargısındaki akımın yönü ve içindeki manyetik alan çizgilerinin yönü de sağ vida kuralıyla ilişkilidir ve bu durumda bu kural aşağıdaki gibi formüle edilir:

Solenoidin ekseni boyunca bakarsanız, saat yönünde akan akım, içinde yönü sağ vidanın hareket yönü ile çakışan bir manyetik alan oluşturur ( pirinç. 8 )

Bu kurala dayanarak, şekilde gösterilen solenoidin anlaşılması kolaydır. pirinç. 6 Kuzey kutbu onun sağ ucu, güney kutbu ise soludur.

Solenoidin içindeki manyetik alan tekdüzedir - manyetik indüksiyon vektörünün orada sabit bir değeri vardır (B = sabit). Bu bakımdan solenoid, içinde düzgün bir elektrik alanının oluşturulduğu paralel plakalı bir kapasitöre benzer.

Akım taşıyan bir iletkene manyetik alanda etki eden kuvvet

Manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene bir kuvvetin etki ettiği deneysel olarak tespit edilmiştir. Düzgün bir alanda, B alan vektörüne dik olarak yerleştirilmiş, içinden bir akımın aktığı l uzunluğunda düz bir iletken şu kuvveti etkiler: F = ben l B .

Kuvvetin yönü belirlendi sol el kuralı:

Sol elin uzatılmış dört parmağı iletkendeki akım yönünde yerleştirilirse ve avuç içi B vektörüne dik ise, o zaman uzatılmış parmak baş parmak iletkene etkiyen kuvvetin yönünü gösterir (pirinç. 9 ).

Manyetik alanda akım bulunan bir iletkene etki eden kuvvetin, elektrik kuvveti gibi kuvvet çizgilerine teğet olarak değil, onlara dik olarak yönlendirildiğine dikkat edilmelidir. Kuvvet çizgileri üzerinde bulunan iletken manyetik kuvvetten etkilenmez.

Denklem F = IlB Manyetik alan indüksiyonunun niceliksel bir özelliğini vermenizi sağlar.

Davranış iletkenin özelliklerine bağlı değildir ve manyetik alanın kendisini karakterize eder.

Manyetik indüksiyon vektörü B'nin büyüklüğü, içinden bir amperlik bir akımın aktığı, kendisine dik olarak yerleştirilmiş birim uzunluktaki bir iletkene etki eden kuvvete sayısal olarak eşittir.

SI sisteminde manyetik alan indüksiyonunun birimi Tesla'dır (T):

Bir manyetik alan. Tablolar, diyagramlar, formüller

(Mıknatısların etkileşimi, Oersted deneyi, manyetik indüksiyon vektörü, vektör yönü, süperpozisyon ilkesi. Manyetik alanların grafiksel gösterimi, manyetik indüksiyon çizgileri. Manyetik akı, alanın enerji karakteristiği. Manyetik kuvvetler, Amper kuvveti, Lorentz kuvveti. Yüklü parçacıkların hareketi Manyetik alanda maddenin manyetik özellikleri, Ampere hipotezi).

Manyetik alanlar doğada bulunur ve yapay olarak oluşturulabilir. Adam, kullanmayı öğrendiği yararlı özelliklerini fark etti. Gündelik Yaşam. Manyetik alanın kaynağı nedir?

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w"size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Dünyanın manyetik alanı

Manyetik alan doktrini nasıl gelişti?

Bazı maddelerin manyetik özellikleri eski zamanlarda fark edilmişti, ancak çalışmaları aslında 19. yüzyılda başladı. Ortaçağ avrupası. Fransa'dan bir bilim adamı olan Peregrine, küçük çelik iğneler kullanarak, manyetik kuvvet çizgilerinin belirli noktalarda (kutuplarda) kesişimini keşfetti. Sadece üç yüzyıl sonra, bu keşfin rehberliğinde Gilbert, onu incelemeye devam etti ve ardından Dünyanın kendi manyetik alanına sahip olduğu hipotezini savundu.

Manyetizma teorisinin hızlı gelişimi, Ampere'nin manyetik alanın ortaya çıkışında elektrik alanının etkisini keşfedip tanımlamasıyla 19. yüzyılın başında başladı ve Faraday'ın elektromanyetik indüksiyonu keşfetmesi ters bir ilişki kurdu.

Manyetik alan nedir

Manyetik alan, hareket halindeki elektrik yükleri veya manyetik momenti olan cisimler üzerinde bir kuvvet etkisiyle kendini gösterir.

Manyetik alan kaynakları:

1. Elektrik akımının geçtiği iletkenler;
2. Kalıcı mıknatıslar;
3. Elektrik alanını değiştirme.

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w"sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Manyetik alan kaynakları

Manyetik alanın ortaya çıkmasının temel nedeni tüm kaynaklar için aynıdır: elektriksel mikro yüklerin (elektronlar, iyonlar veya protonlar) kendi manyetik momentleri vardır veya yönlü hareket halindedirler.

Önemli! Elektrik ve manyetik alanlar zamanla değişerek karşılıklı olarak birbirini üretir. Bu ilişki Maxwell denklemleriyle belirlenir.

Manyetik alanın özellikleri

Manyetik alanın özellikleri şunlardır:

1. Manyetik akı, belirli bir kesitten kaç tane manyetik alan çizgisinin geçeceğini belirleyen skaler bir miktardır. F harfi ile gösterilir. Formül kullanılarak hesaplanır:

F = B x S x çünkü α,

burada B manyetik indüksiyon vektörüdür, S kesittir, α vektörün kesit düzlemine çizilen dik açıya eğim açısıdır. Ölçü birimi – weber (Wb);

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w"sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Manyetik akı

1. Manyetik indüksiyon vektörü (B), yük taşıyıcılarına etki eden kuvveti gösterir. Düzenli bir manyetik iğnenin işaret ettiği kuzey kutbuna doğru yönlendirilir. Manyetik indüksiyon niceliksel olarak Tesla (T) cinsinden ölçülür;
2. MF gerilimi (N). Çeşitli ortamların manyetik geçirgenliği ile belirlenir. Boşlukta geçirgenlik birlik olarak alınır. Gerilim vektörünün yönü manyetik indüksiyonun yönü ile çakışmaktadır. Ölçü birimi – A/m.

Manyetik alan nasıl temsil edilir

Kalıcı mıknatıs örneğini kullanarak manyetik alanın tezahürlerini görmek kolaydır. İki kutbu vardır ve yönelime bağlı olarak iki mıknatıs çeker veya iter. Manyetik alan bu sırada meydana gelen süreçleri karakterize eder:

1. MP matematiksel olarak bir vektör alanı olarak tanımlanır. Her biri pusula iğnesinin kuzey kutbuna doğru yönlendirilen ve manyetik kuvvete bağlı bir uzunluğa sahip olan birçok manyetik indüksiyon B vektörü aracılığıyla oluşturulabilir;
2. Bunu temsil etmenin alternatif bir yolu alan çizgilerini kullanmaktır. Bu çizgiler hiçbir zaman kesişmez, herhangi bir yerde başlamaz veya durmaz, kapalı döngüler oluşturur. MF hatları, manyetik alanın en güçlü olduğu, daha sık konumlu alanlara birleştirilir.

Önemli! Alan çizgilerinin yoğunluğu manyetik alanın gücünü gösterir.

MP gerçekte görülemese de MP'ye demir talaşları yerleştirilerek alan çizgileri gerçek dünyada kolaylıkla görselleştirilebilir. Her parçacık, kuzey ve güney kutbu olan küçük bir mıknatıs gibi davranır. Sonuç, kuvvet çizgilerine benzer bir modeldir. Kişi MP'nin etkisini hissedemez.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w"size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Manyetik alan çizgileri

Manyetik alan ölçümü

Bu bir vektör miktarı olduğundan, MF'yi ölçmek için iki parametre vardır: kuvvet ve yön. Sahaya bağlanan bir pusula kullanılarak yön kolaylıkla ölçülebilir. Bir örnek, Dünya'nın manyetik alanına yerleştirilen bir pusuladır.

Diğer özellikleri ölçmek çok daha zordur. Pratik manyetometreler 19. yüzyıla kadar ortaya çıkmadı. Çoğu, elektronun MP boyunca hareket ederken hissettiği kuvveti kullanarak çalışır.

Jpg?x15027" alt="Manyetometre" width="414" height="600">!}

Manyetometre

Küçük manyetik alanların çok hassas ölçümü, 1988'de katmanlı malzemelerde devasa manyeto direncin keşfedilmesinden bu yana pratik olarak mümkün hale geldi. Temel fizikteki bu keşif, bilgisayarlarda veri depolamak için manyetik sabit disk teknolojisine hızla uygulandı ve yalnızca birkaç yıl içinde depolama kapasitesinin bin kat artmasına yol açtı.

Genel kabul görmüş ölçüm sistemlerinde MP, testlerle (T) veya gaussla (G) ölçülür. 1 T = 10000 G. Tesla çok büyük bir alan olduğundan Gauss sıklıkla kullanılır.

İlginç. Buzdolabının üzerindeki küçük bir mıknatıs, 0,001 Tesla'ya eşit bir manyetik alan oluşturur ve Dünya'nın manyetik alanı ortalama 0,00005 Tesla'dır.

Manyetik alanın doğası

Manyetizma ve manyetik alanlar elektromanyetik kuvvetin tezahürleridir. İki tane olası yollar, hareket halindeki enerji yükünün ve dolayısıyla manyetik alanın nasıl organize edileceği.

Birincisi, teli bir akım kaynağına bağlamak, etrafında bir MF oluşur.

Önemli! Akım (hareket halindeki yüklerin sayısı) arttıkça MP de orantılı olarak artar. Telden uzaklaştıkça mesafeye bağlı olarak alan azalır. Bu Ampere yasasıyla açıklanmaktadır.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w"size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Ampere yasası

Manyetik geçirgenliği daha yüksek olan bazı malzemeler manyetik alanları yoğunlaştırabilir.

Manyetik alan bir vektör olduğundan yönünün belirlenmesi gerekir. Düz bir telden geçen sıradan akımın yönü sağ el kuralı kullanılarak bulunabilir.

Kuralı kullanmak için telin etrafına sarıldığını hayal etmeniz gerekir. sağ el ve başparmak akımın yönünü gösterir. Daha sonra kalan dört parmak iletken etrafındaki manyetik indüksiyon vektörünün yönünü gösterecektir.

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w"sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Sağ el kuralı

Manyetik alan yaratmanın ikinci yolu, bazı maddelerde kendi manyetik momentine sahip elektronların ortaya çıkması gerçeğini kullanmaktır. Kalıcı mıknatıslar şu şekilde çalışır:

1. Atomların çoğu zaman çok sayıda elektronu olmasına rağmen çoğunlukla çiftin toplam manyetik alanı sıfırlanacak şekilde bağlanırlar. Bu şekilde eşlenen iki elektronun zıt spinlere sahip olduğu söylenir. Bu nedenle bir şeyi mıknatıslamak için aynı dönüşe sahip bir veya daha fazla elektrona sahip atomlara ihtiyacınız vardır. Örneğin demirin bu tür dört elektronu vardır ve mıknatıs yapımına uygundur;
2. Atomlarda bulunan milyarlarca elektron rastgele yönlenmiş olabilir ve malzemenin ne kadar eşlenmemiş elektronu olursa olsun genel bir MF oluşmaz. Elektronların genel olarak tercih edilen yönelimini sağlamak için düşük sıcaklıklarda stabil olması gerekir. Yüksek manyetik geçirgenlik, bu tür maddelerin mıknatıslanmasına neden olur. belirli koşullar MP'nin etkisi dışında. Bunlar ferromanyetiktir;
3. Diğer malzemeler, harici bir manyetik alanın varlığında manyetik özellikler sergileyebilir. Dış alan, MF kaldırıldıktan sonra kaybolan tüm elektron dönüşlerinin hizalanmasına hizmet eder. Bu maddeler paramanyetiktir. Buzdolabı kapısının metali paramanyetik malzemeye örnektir.

Dünyanın manyetik alanı

Dünya, yükü olan kapasitör plakaları şeklinde temsil edilebilir. zıt işaret: “eksi” – dünyanın yüzeyine yakın ve “artı” – iyonosferde. Aralarında atmosferik hava yalıtım contası olarak. Dev kapasitör, dünyanın MF'sinin etkisiyle sabit bir şarjı korur. Bu bilgiyi kullanarak Dünyanın manyetik alanından elektrik enerjisi elde etmek için bir plan oluşturabilirsiniz. Doğru, sonuç düşük voltaj değerleri olacaktır.

Almak zorundayım:

• topraklama cihazı;
• tel;
• Yüksek frekanslı salınımlar üretebilen ve havayı iyonize eden bir korona deşarjı yaratabilen Tesla transformatörü.

Data-lazy-type = "image" data-src = "http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w"sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">

Tesla Bobini

Tesla bobini bir elektron yayıcı görevi görecek. Tüm yapı birbirine bağlanmıştır ve yeterli bir potansiyel farkı sağlamak için transformatörün hatırı sayılır bir yüksekliğe yükseltilmesi gerekir. Böylece oluşturulacak elektrik devresiİçinden küçük bir akım akacak. Bu cihazı kullanarak büyük miktarda elektrik elde etmek mümkün değildir.

Elektrik ve manyetizma, doğadaki en temel süreçlerden son teknoloji ürünü elektronik cihazlara kadar çevremizdeki birçok dünyaya hakimdir.

Video

Konu: Manyetik alan

Hazırlayan: Baygarashev D.M.

Kontrol eden: Gabdullina A.T.

Bir manyetik alan

İki paralel iletken bir akım kaynağına, içinden bir elektrik akımı geçecek şekilde bağlanırsa, içlerindeki akımın yönüne bağlı olarak iletkenler ya iter ya da çeker.

Bu fenomenin bir açıklaması, iletkenlerin etrafında özel bir madde türünün (manyetik alan) ortaya çıktığı konumdan mümkündür.

Akım taşıyan iletkenlerin etkileşime girdiği kuvvetlere denir manyetik.

Bir manyetik alan- bu, spesifik özelliği hareketli bir elektrik yükü, akım taşıyan iletkenler, manyetik momentli gövdeler, yük hız vektörüne bağlı bir kuvvet, akımın yönü üzerindeki etkisi olan özel bir madde türüdür. iletken ve vücudun manyetik momentinin yönü.

Manyetizmanın tarihi eski çağlara, Küçük Asya'nın eski uygarlıklarına kadar uzanır. Magnesia'da Küçük Asya topraklarında buldular kaynakörnekleri birbirini çekiyordu. Bölgenin adına göre bu tür örneklere “mıknatıs” adı verilmeye başlandı. Herhangi bir çubuk veya at nalı şeklindeki mıknatısın kutup adı verilen iki ucu vardır; Manyetik özelliklerinin en belirgin olduğu yer burasıdır. Bir ipe mıknatıs asarsanız kutuplardan biri daima kuzeyi gösterir. Pusula bu prensibe dayanmaktadır. Serbest asılı bir mıknatısın kuzeye bakan kutbu, mıknatısın kuzey kutbu (N) olarak adlandırılır. Karşı kutba güney kutbu (S) denir.

Manyetik kutuplar birbirleriyle etkileşime girer: benzer kutuplar birbirini iter, farklı kutuplar ise çeker. Bir elektrik yükünü çevreleyen elektrik alanı kavramına benzer şekilde, bir mıknatısın etrafındaki manyetik alan kavramı da tanıtılmıştır.

1820'de Oersted (1777-1851), bir elektrik iletkeninin yanına yerleştirilen manyetik iğnenin, iletken içinden akım geçtiğinde saptığını, yani akım taşıyan iletkenin etrafında bir manyetik alan oluştuğunu keşfetti. Akımlı bir çerçeve alırsak, dış manyetik alan çerçevenin manyetik alanıyla etkileşime girer ve üzerinde yönlendirici bir etkiye sahiptir, yani. çerçevenin, dış manyetik alanın üzerinde maksimum dönme etkisine sahip olduğu bir konumu vardır. ve tork kuvvetinin sıfır olduğu bir konum vardır.

Herhangi bir noktadaki manyetik alan, B vektörü ile karakterize edilebilir. manyetik indüksiyon vektörü veya manyetik indüksiyon noktada.

Manyetik indüksiyon B, bir noktadaki manyetik alanın kuvvet özelliği olan bir vektör fiziksel niceliğidir. Düzgün bir alana yerleştirilmiş akımla bir çerçeveye etki eden maksimum mekanik kuvvetlerin momentinin, çerçevedeki ve alanının akım kuvvetinin çarpımına oranına eşittir:

Manyetik indüksiyon vektörü B'nin yönü, sıfıra eşit mekanik tork ile sağ vida kuralıyla çerçevedeki akımla ilişkili olan çerçeveye pozitif normalin yönü olarak alınır.

Elektrik alan kuvvet çizgileri nasıl tasvir ediliyorsa, manyetik alan indüksiyon çizgileri de gösterilmektedir. Manyetik alan çizgisi, teğeti bir noktada B yönüne denk gelen hayali bir çizgidir.

Belirli bir noktadaki manyetik alanın yönleri aynı zamanda şunu gösteren yön olarak da tanımlanabilir:

Pusula iğnesinin kuzey kutbu bu noktaya yerleştirilir. Manyetik alan çizgilerinin kuzey kutbundan güneye doğru yönlendirildiğine inanılmaktadır.

Düz bir iletkenden geçen elektrik akımının oluşturduğu manyetik alanın manyetik indüksiyon hatlarının yönü, burgu veya sağ vida kuralıyla belirlenir. Manyetik indüksiyon hatlarının yönü, vida başının dönme yönü olarak alınır, bu da elektrik akımı yönünde öteleme hareketini sağlar (Şekil 59).

burada n01 = 4 Pi 10 -7 Vs/(Am). - manyetik sabit, R - mesafe, I - iletkendeki akım gücü.

Pozitif yükte başlayıp negatif yükte biten elektrostatik alan çizgilerinin aksine, manyetik alan çizgileri her zaman kapalıdır. Elektrik yüküne benzer bir manyetik yük tespit edilmedi.

Bir tesla (1 T) bir indüksiyon birimi olarak alınır - maksimum 1 Nm mekanik torkun, içinden bir akımın geçtiği 1 m2 alana sahip bir çerçeveye etki ettiği böyle düzgün bir manyetik alanın indüksiyonu. 1 A akar.

Manyetik alan indüksiyonu, manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvetle de belirlenebilir.

Manyetik alana yerleştirilen akım taşıyan bir iletkene, büyüklüğü aşağıdaki ifadeyle belirlenen bir Amper kuvveti etki eder:

nerede ben iletkendeki mevcut güçtür, ben... iletkenin uzunluğu, B, manyetik indüksiyon vektörünün büyüklüğüdür ve vektör ile akımın yönü arasındaki açıdır.

Amper kuvvetinin yönü sol el kuralıyla belirlenebilir: sol elin ayasını manyetik indüksiyon çizgileri avuç içine girecek şekilde yerleştiririz, dört parmağımızı iletkendeki akım yönünde yerleştiririz, sonra bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterir.

I = q 0 nSv'yi dikkate alarak ve bu ifadeyi (3.21)'de değiştirerek, F = q 0 nSh/B sin'i elde ederiz. A. Belirli bir iletken hacmindeki parçacık sayısı (N) N = nSl'dir, bu durumda F = q 0 NvB sin A.

Manyetik alanın, manyetik alanda hareket eden tek bir yüklü parçacığa uyguladığı kuvveti belirleyelim:

Bu kuvvete Lorentz kuvveti (1853-1928) adı verilir. Lorentz kuvvetinin yönü sol el kuralıyla belirlenebilir: sol elin ayasını manyetik indüksiyon çizgileri avuç içine girecek şekilde yerleştiririz, dört parmak pozitif yükün hareket yönünü gösterir, büyük parmak bükülmüş parmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterir.

I 1 ve I 2 akımlarını taşıyan iki paralel iletken arasındaki etkileşim kuvveti şuna eşittir:

Nerede ben... Manyetik alanda bulunan bir iletkenin parçası. Akımlar aynı yöndeyse iletkenler çeker (Şekil 60), ters yöndeyse iterler. Her iletkene etki eden kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yöndedir. Formül (3.22), 1 amperlik akımın (1 A) birimini belirlemek için temel oluşturur.

Bir maddenin manyetik özellikleri, alanı tamamen dolduran bir maddedeki manyetik alanın indüksiyonunun B'nin manyetik alanın indüksiyonundan B 0 büyüklüğünde kaç kez farklı olduğunu gösteren skaler bir fiziksel miktar - manyetik geçirgenlik ile karakterize edilir. bir vakum:

Manyetik özelliklerine göre tüm maddeler ikiye ayrılır. diyamanyetik, paramanyetik Ve ferromanyetik.

Maddelerin manyetik özelliklerinin doğasını ele alalım.

Bir maddenin atom kabuğundaki elektronlar farklı yörüngelerde hareket eder. Basitleştirmek gerekirse, bu yörüngelerin dairesel olduğunu düşünüyoruz ve bir atom çekirdeğinin yörüngesinde dönen her elektron, dairesel bir elektrik akımı olarak düşünülebilir. Her elektron, dairesel bir akım gibi, yörünge dediğimiz bir manyetik alan yaratır. Ayrıca atomdaki elektronun spin alanı adı verilen kendi manyetik alanı vardır.

B 0 indüksiyonlu bir dış manyetik alana sokulduğunda, maddenin içinde indüksiyon B yaratılırsa< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (N< 1).

İÇİNDE diyamanyetik Malzemelerde, harici bir manyetik alanın yokluğunda, elektronların manyetik alanları telafi edilir ve bir manyetik alana sokulduklarında atomun manyetik alanının indüksiyonu, dış alana karşı yönlendirilir. Diyamanyetik malzeme dış manyetik alanın dışına itilir.

sen paramanyetik malzemeler, atomlardaki elektronların manyetik indüksiyonu tamamen telafi edilmez ve atom bir bütün olarak küçük bir kalıcı mıknatısa benzer. Genellikle bir maddede tüm bu küçük mıknatıslar rastgele yönlendirilir ve tüm alanlarının toplam manyetik indüksiyonu sıfırdır. Bir paramıknatısı harici bir manyetik alana yerleştirirseniz, o zaman tüm küçük mıknatıslar - atomlar pusula iğneleri gibi harici manyetik alanda dönecek ve maddedeki manyetik alan artacaktır ( N >= 1).

Ferromanyetik bunlar içindeki malzemeler mi N" 1. Ferromanyetik malzemelerde, kendiliğinden mıknatıslanmanın makroskobik bölgeleri adı verilen alanlar oluşturulur.

Farklı alanlarda, manyetik alan indüksiyonları farklı yönlere sahiptir (Şekil 61) ve büyük bir kristalde

karşılıklı olarak birbirlerini telafi ederler. Ferromanyetik bir numune harici bir manyetik alana yerleştirildiğinde, bireysel alanların sınırları, dış alan boyunca yönlendirilen alanların hacminin artacağı şekilde değişir.

B 0 dış alanının indüksiyonunda bir artışla, mıknatıslanmış maddenin manyetik indüksiyonu artar. B 0'ın bazı değerlerinde indüksiyon keskin bir şekilde artmayı durdurur. Bu olaya manyetik doygunluk denir.

Ferromanyetik malzemelerin karakteristik bir özelliği, malzemedeki indüksiyonun, değiştiğinde dış manyetik alanın indüksiyonuna belirsiz bağımlılığından oluşan histerezis olgusudur.

Manyetik histerezis döngüsü kapalı bir eğridir (cdc`d`c), malzemedeki indüksiyonun dış alanın indüksiyonunun genliğine bağımlılığını ikincisinde periyodik oldukça yavaş bir değişiklikle ifade eder (Şekil 62).

Histerezis döngüsü aşağıdaki değerlerle karakterize edilir: B s, Br, B c. B s - B 0'larda malzeme indüksiyonunun maksimum değeri; Br, dış manyetik alanın indüksiyonu B 0s'den sıfıra düştüğünde malzemedeki indüksiyon değerine eşit olan artık indüksiyondur; -Bc ve Bc - zorlayıcı kuvvet - malzemedeki indüksiyonu artıktan sıfıra değiştirmek için gerekli olan dış manyetik alanın indüksiyonuna eşit bir değer.

Her ferromıknatıs için, ferromanyetin ferromanyetik özelliklerini kaybettiği bir sıcaklık (Curie noktası (J. Curie, 1859-1906) vardır.

Mıknatıslanmış bir ferromıknatısı manyetikliği giderilmiş duruma getirmenin iki yolu vardır: a) onu Curie noktasının üzerinde ısıtın ve soğutun; b) malzemeyi genliği yavaş yavaş azalan alternatif bir manyetik alanla mıknatıslayın.

Düşük artık indüksiyon ve zorlayıcı kuvvete sahip ferromanyetlere yumuşak manyetik denir. Ferromıknatısların sıklıkla yeniden mıknatıslanması gereken cihazlarda (transformatör çekirdekleri, jeneratörler vb.) uygulama alanı bulurlar.

Kalıcı mıknatısların yapımında yüksek zorlayıcı kuvvete sahip manyetik olarak sert ferromıknatıslar kullanılır.

Yüklü parçacıkların akımı ve/veya atomlardaki elektronların manyetik momentleri (ve diğer parçacıkların manyetik momentleri, ancak daha az ölçüde) (kalıcı mıknatıslar) tarafından bir manyetik alan oluşturulabilir.

Ayrıca zamanla değişen bir elektrik alanının varlığında da ortaya çıkar.

Manyetik alanın ana güç özelliği manyetik indüksiyon vektörü (manyetik alan indüksiyon vektörü). Matematiksel açıdan bakıldığında, manyetik alanın fiziksel kavramını tanımlayan ve belirten bir vektör alanıdır. Kısaca belirtmek gerekirse, manyetik indüksiyon vektörüne genellikle manyetik alan adı verilir (her ne kadar bu muhtemelen terimin en katı kullanımı olmasa da).

Manyetik alanın bir diğer temel özelliği (manyetik indüksiyona alternatif ve onunla yakından ilişkili, fiziksel değer olarak neredeyse ona eşit) vektör potansiyeli .

Manyetik alan, hareketli yüklü parçacıklar veya manyetik momentli cisimler arasında etkileşimin meydana geldiği özel bir madde türü olarak adlandırılabilir.

Manyetik alanlar, elektrik alanlarının varlığının (bağlamda) gerekli bir sonucudur.

• Kuantum alan teorisi açısından bakıldığında, manyetik etkileşim - elektromanyetik etkileşimin özel bir durumu olarak - temel kütlesiz bir bozon - bir foton (elektromanyetik alanın kuantum uyarımı olarak temsil edilebilecek bir parçacık) tarafından taşınır, genellikle ( örneğin, tüm statik alanlarda) - sanal.

Manyetik alan kaynakları

Bir manyetik alan, yüklü parçacıkların akımı veya zamanla değişen bir elektrik alanı veya parçacıkların kendi manyetik momentleri (ikincisi, resmin tekdüzeliği adına resmi olarak elektrik akımlarına indirgenebilir) tarafından yaratılır (üretilen). ).

Hesaplama

İÇİNDE basit vakalar Akımlı bir iletkenin manyetik alanı (bir hacim veya uzay üzerinde keyfi olarak dağıtılan bir akım durumu dahil), Biot-Savart-Laplace yasasından veya dolaşım teoreminden (Ampere yasası olarak da bilinir) bulunabilir. Prensip olarak, bu yöntem manyetostatik durumu (yaklaşımı) ile sınırlıdır - yani, sabit (katı uygulanabilirlikten bahsediyorsak) veya oldukça yavaş değişen (yaklaşık uygulamadan bahsediyorsak) manyetik ve elektrik alanları durumu.

Daha fazlası zor durumlar Maxwell denklemlerine çözüm olarak aranmaktadır.

Manyetik alanın tezahürü

Manyetik alan, parçacıkların ve cisimlerin manyetik momentleri, hareketli yüklü parçacıklar (veya akım taşıyan iletkenler) üzerindeki etkisinde kendini gösterir. Manyetik alanda hareket eden elektrik yüklü bir parçacığa etki eden kuvvete Lorentz kuvveti denir ve bu kuvvet her zaman vektörlere dik olarak yönlendirilir. v Ve B. Parçacığın yüküyle orantılıdır Q, hız bileşeni v, manyetik alan vektörünün yönüne dik B ve manyetik alan indüksiyonunun büyüklüğü B. SI birim sisteminde Lorentz kuvveti şu şekilde ifade edilir:

GHS birim sisteminde:

burada köşeli parantezler vektör çarpımını belirtir.

Ayrıca (Lorentz kuvvetinin bir iletken boyunca hareket eden yüklü parçacıklar üzerindeki etkisi nedeniyle), bir manyetik alan akımlı bir iletkene etki eder. Akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvete Amper kuvveti denir. Bu kuvvet, iletkenin içinde hareket eden bireysel yüklere etki eden kuvvetlerden oluşur.

İki mıknatısın etkileşimi

Günlük yaşamda manyetik alanın en yaygın tezahürlerinden biri iki mıknatısın etkileşimidir: aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker. Mıknatıslar arasındaki etkileşimi iki tek kutup arasındaki etkileşim olarak tanımlamak cazip gelebilir ve resmi bir bakış açısından bu fikir oldukça uygulanabilir ve çoğu zaman çok uygundur ve bu nedenle pratik olarak faydalıdır (hesaplamalarda); ancak ayrıntılı analiz, bunun aslında olgunun tamamen doğru bir tanımı olmadığını göstermektedir (böyle bir modelde açıklanamayan en bariz soru, tek kutupların neden hiçbir zaman ayrılamayacağı, yani deneyin neden hiçbir zaman ayrılamayacağı sorusudur). izole edilmiş bedenin aslında manyetik bir yükü yoktur; ayrıca modelin zayıflığı, makroskobik bir akımın yarattığı manyetik alana uygulanamamasıdır ve bu nedenle, tamamen biçimsel bir teknik olarak düşünülmezse, yalnızca yol açar. (Temel anlamda teorinin bir komplikasyonu).

Düzgün olmayan bir alana yerleştirilen manyetik dipolün, dipolün manyetik momentinin manyetik alanla aynı hizada olmasını sağlayacak şekilde onu döndürme eğiliminde olan bir kuvvet tarafından etkilendiğini söylemek daha doğru olacaktır. Ancak hiçbir mıknatıs, düzgün bir manyetik alanın uyguladığı (toplam) kuvvete maruz kalmaz. Manyetik momentli manyetik dipole etki eden kuvvet M formülle ifade edilir:

Düzgün olmayan bir manyetik alandan bir mıknatısa (tek nokta dipol olmayan) etki eden kuvvet, mıknatısı oluşturan temel dipollere etki eden tüm kuvvetlerin (bu formülle belirlenir) toplanmasıyla belirlenebilir.

Bununla birlikte, mıknatısların etkileşimini Amper kuvvetine indirgeyen bir yaklaşım mümkündür ve manyetik dipole etki eden kuvvete ilişkin yukarıdaki formülün kendisi de Amper kuvvetine dayanarak elde edilebilir.

Elektromanyetik indüksiyon olgusu

Vektör alanı H SI sisteminde metre başına amper (A/m) cinsinden ve GHS'de oersteds cinsinden ölçülür. Oersted'ler ve Gauss'lar aynı niceliklerdir; bunların bölünmesi tamamen terminolojiktir.

Manyetik alan enerjisi

Manyetik alan enerji yoğunluğundaki artış şuna eşittir:

Doğrusal tensör yaklaşımında, manyetik geçirgenlik bir tensördür (bunu belirtiyoruz) ve bir vektörün bununla çarpımı tensör (matris) çarpımıdır:

Bu yaklaşımdaki enerji yoğunluğu şuna eşittir:

Manyetik geçirgenlik tensörünün ana eksenleriyle çakışan koordinat eksenlerini seçerken bileşenlerdeki formüller basitleştirilmiştir:

İzotropik doğrusal bir mıknatısta:

Boşlukta ve:

İndüktördeki manyetik alanın enerjisi aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir:

Maddelerin manyetik özellikleri

Temel bir bakış açısına göre, yukarıda belirtildiği gibi, alternatif bir elektrik alanı, yüklü parçacıkların akışları şeklindeki elektrik akımları veya Parçacıkların manyetik momentleri.

Çeşitli maddelerin spesifik mikroskobik yapısı ve özellikleri (ayrıca karışımları, alaşımları, toplanma durumları, kristal modifikasyonları vb.), makroskobik düzeyde harici bir manyetik alanın etkisi altında oldukça farklı davranabilmelerine yol açar. (özellikle onu değişen derecelerde zayıflatmak veya güçlendirmek).

Bu bağlamda maddeler (ve genel olarak ortamlar) manyetik özelliklerine göre aşağıdaki ana gruplara ayrılır:

• Antiferromıknatıslar, atomların veya iyonların manyetik momentlerinin antiferromanyetik düzeninin oluşturulduğu maddelerdir: maddelerin manyetik momentleri zıt yöndedir ve güç bakımından eşittir.
• Diamıknatıslar, harici bir manyetik alanın yönüne karşı mıknatıslanan maddelerdir.
• Paramanyetik maddeler, dış manyetik alan yönünde dış manyetik alanda mıknatıslanan maddelerdir.
• Ferromanyetler, belirli bir kritik sıcaklığın (Curie noktası) altında, uzun menzilli bir ferromanyetik manyetik moment düzeninin oluşturulduğu maddelerdir.
• Ferrimanyetler, maddenin manyetik momentlerinin zıt yönlere yönlendirildiği ve güçlerinin eşit olmadığı malzemelerdir.
• Yukarıda listelenen madde grupları esas olarak sıradan katı veya (bazı) sıvı maddeleri ve ayrıca gazları içerir. Süper iletkenlerin ve plazmanın manyetik alanı ile etkileşimi önemli ölçüde farklıdır.

Toki Fuko

Foucault akımları (girdap akımları), büyük bir iletkende, içine giren manyetik akı değiştiğinde ortaya çıkan kapalı elektrik akımlarıdır. İletken bir gövdede, ya bulunduğu manyetik alanın zamanla değişmesi sonucu ya da vücudun manyetik alanda hareketi sonucu manyetik alanda bir değişikliğe yol açan indüklenen akımlardır. vücudun herhangi bir kısmından veya herhangi bir kısmından akış. Lenz kuralına göre, Foucault akımlarının manyetik alanı, bu akımları indükleyen manyetik akıdaki değişime karşı koyacak şekilde yönlendirilir.

Manyetik alanla ilgili fikirlerin gelişiminin tarihi

Mıknatıslar ve manyetizma çok daha önceden bilinmesine rağmen, manyetik alanla ilgili çalışmalar 1269'da Fransız bilim adamı Peter Peregrine'in (Mericourt Şövalyesi Pierre) çelik iğneler kullanarak küresel bir mıknatısın yüzeyindeki manyetik alanı işaretlemesi ve ortaya çıkan manyetik alanı belirlemesiyle başladı. Manyetik alan çizgileri, Dünya'nın kutuplarına benzetilerek "kutuplar" adını verdiği iki noktada kesişiyordu. Yaklaşık üç yüzyıl sonra William Gilbert Colchester, Peter Peregrinus'un çalışmalarından yararlandı ve ilk kez Dünya'nın kendisinin bir mıknatıs olduğunu kesin olarak ifade etti. Gilbert'in 1600'de yayınlanan eseri "De Magnete", bir bilim olarak manyetizmanın temellerini attı.

Art arda üç keşif bu "manyetizmanın temeline" meydan okuyor. İlk olarak 1819 yılında Hans Christian Oersted elektrik akımının kendi etrafında manyetik alan oluşturduğunu keşfetti. Daha sonra 1820'de André-Marie Ampère, aynı yönde akım taşıyan paralel tellerin birbirini çektiğini gösterdi. Sonunda Jean-Baptiste Biot ve Félix Savart, 1820'de Biot-Savart-Laplace yasası adı verilen ve herhangi bir canlı telin etrafındaki manyetik alanı doğru bir şekilde tahmin eden bir yasa keşfettiler.

Bu deneyleri genişleten Ampère, 1825'te kendi başarılı manyetizma modelini yayınladı. İçinde mıknatıslardaki elektrik akımının eşdeğerliğini gösterdi ve Poisson modelinin manyetik yüklerinin dipolleri yerine manyetizmanın sürekli akan akım döngüleriyle ilişkili olduğu fikrini öne sürdü. Bu fikir manyetik yükün neden izole edilemediğini açıklıyordu. Ayrıca Ampère, Biot-Savart-Laplace yasası gibi, yaratılan manyetik alanı doğru bir şekilde tanımlayan, kendi adını taşıyan yasayı da türetmiştir. DC ve ayrıca manyetik alanın dolaşımına ilişkin teorem tanıtıldı. Ayrıca bu çalışmada Ampère, elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi tanımlamak için "elektrodinamik" terimini türetmiştir.

Hareket eden bir aracın manyetik alanının kuvveti Ampere yasasında ima edilmesine rağmen elektrik şarjı Açıkça belirtilmemiş olsa da 1892'de Hendrik Lorentz bunu Maxwell denklemlerinden türetmiştir. burada klasik teori elektrodinamik temel olarak tamamlandı.

Yirminci yüzyılda görelilik teorisinin ve kuantum mekaniğinin ortaya çıkışı sayesinde elektrodinamik hakkındaki görüşler genişledi. Albert Einstein, görelilik teorisini oluşturan 1905 tarihli makalesinde, elektrik ve manyetik alanların farklı referans çerçevelerinde görülen aynı olgunun parçaları olduğunu gösterdi. (Bkz. Hareketli Mıknatıs ve İletken Problemi; sonuçta Einstein'ın özel göreliliği geliştirmesine yardımcı olan bir düşünce deneyi). Son olarak kuantum mekaniği elektrodinamik ile birleştirilerek kuantum elektrodinamiği (QED) oluşturuldu.

Ayrıca bakınız

• Manyetik film görselleştirici

Notlar

1. TSB. 1973, "Sovyet Ansiklopedisi".
2. Özel durumlarda, bir elektrik alanın yokluğunda bir manyetik alan mevcut olabilir, ancak genel olarak konuşursak, bir manyetik alan, bir elektrik alanla her ikisi de dinamik olarak (birbirlerinin elektrik ve manyetik alanları tarafından değişkenlerin karşılıklı olarak üretilmesi) derinden birbirine bağlıdır. ve şu anlamda geçiş sırasında yeni sistem referans olarak, manyetik ve elektrik alanlar birbirleri aracılığıyla ifade edilirler, yani genel olarak konuşursak, bunlar koşulsuz olarak ayrılamaz.
3. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics: 2. baskı, gözden geçirildi. - M .: Nauka, Fiziksel ve Matematiksel Literatürün Ana Yazı İşleri Bürosu, 1985, - 512 s.
4. SI'da manyetik indüksiyon Tesla (T) cinsinden, CGS sisteminde ise Gauss cinsinden ölçülür.
5. CGS birim sisteminde tam olarak çakışırlar, SI'da sabit bir katsayı ile farklılık gösterirler, bu elbette pratik fiziksel kimliklerinin gerçeğini değiştirmez.
6. Buradaki en önemli ve bariz fark, hareketli bir parçacığa (veya manyetik bir dipole) etki eden kuvvetin, ile değil, tam olarak ile hesaplanmasıdır. Fiziksel olarak doğru ve anlamlı başka herhangi bir ölçüm yöntemi de kesin olarak ölçmeyi mümkün kılacaktır, ancak resmi hesaplamalar için bazen daha uygun olduğu ortaya çıksa da, aslında bu yardımcı miktarı tanıtmanın amacı da budur (aksi takdirde onsuz da yapılabilir) tamamen, yalnızca kullanarak
7. Ancak bu "madde"nin bazı temel özelliklerinin, "madde" olarak adlandırılabilecek sıradan "madde" tipinin özelliklerinden temelden farklı olduğunu iyi anlamamız gerekir.
8. Ampere teoremine bakın.
9. Düzgün bir alan için, tüm türevler sıfıra eşit olduğundan bu ifade sıfır kuvveti verir. B koordinatlara göre.
10. Sivukhin D.V. Genel kurs fizik. - Ed. 4. basmakalıp. - M.: Fizmatlit; MIPT yayınevi, 2004. - T. III. Elektrik. - 656 sn. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.