Magnetna poljska jakost, njene osnovne značilnosti. Primeri nalog

Verjetno smo se v otroštvu spopadali s čudovitimi lastnostmi navadnih magnetov. Majhen košček kovine je pritegnil nekaj koščkov železa in odvrnil druge. Nenavadne lastnosti magneta niso omejene le na to. Na primer, magnet, obešen na vrvici, se vedno nahaja v prostoru na določen način - ta lastnost je bila podlaga za izum kompasa. Končne točke magneta so najmočnejše. Imenujejo se "poli". Specifične lastnosti magneta so posledica njegovih magnetnih polj, ki niso snov, vendar se obnašajo zelo oprijemljivo. Ena najpomembnejših lastnosti je moč magnetnega polja.

Značilnosti magnetnega polja

Vsako magnetno polje ima energijo, ki se kaže v interakciji z drugimi telesi. Pod vplivom magnetnih sil premikajoči se delci spreminjajo smer svojega toka. Magnetno polje se pojavlja le okoli teh električni naboji ki so v gibanju. Vsaka sprememba električnega polja povzroči pojav magnetnih polj. Prav tako je tudi obratno: sprememba magnetnega polja je predpogoj za videz električnega polja. Takšna tesna interakcija je privedla do oblikovanja teorije elektromagnetnih sil, s pomočjo katere danes uspešno razlagamo različne fizikalne pojave.

Slika magnetnega polja

Magnetno polje se lahko nariše na list papirja s pomočjo sile. Narišejo se tako, da realna smer sile polja v vsaki točki sovpada z narisanim. Smerna polja se lahko določijo s kompasno iglo, katere severni pol je vedno usmerjen tangencialno na linijo sile. Severni tečaj je ponavadi označen s krajem, od koder prihajajo magnetne linije, in južnim polom po kraju njihovega vstopa. Ne smemo pozabiti, da je ta ločitev zelo pogojna in se upošteva le zaradi njene jasnosti.

Kaj je magnetna intenzivnost

Železne obloge vzdolž magnetnih polj dokazujejo, da ima magnetno polje dva pomembna indikatorja - magnitudo in smer. Na kateri koli točki v prostoru se magnetno polje širi s hitrostjo, ki je enaka hitrosti svetlobe v vakuumu - 300.000 kilometrov na sekundo. Da bi določili značilnosti magnetnega polja, so znanstveniki uvedli vrednost "intenzivnosti". To je vektorska količina, ki kaže smer magnetnega polja in število njenih silnic. Magnetno polje je glede na njegove značilnosti podobno konceptu "sile" v mehaniki. Ta indikator ni odvisen od parametrov okolja, v katerem se izvajajo eksperimenti, ampak samo od moči magnetnega pretoka in razdalje do vira, ki proizvaja polje. V različnih primerih je lahko tak vir en magnet, magnetna tuljava, električna žica. V vsakem od teh primerov se pojavi magnetno polje z določenimi lastnostmi.

Elektromagnetna poljska jakost pri poskusih

Razmislite o eni žici, ki se premika električni tok. Ko se ta žica giblje okoli nje, se pojavi magnetno polje. Njegove značilnosti se lahko izrazijo v smislu intenzivnosti, ki jo določa merilo vpliva magnetnega polja na preučevano telo.

Lahko raziskujete magnetno polje znotraj tuljave. V tem primeru je intenzivnost neposredno odvisna od števila obratov tuljave in razdalje med njo in preučevanim telesom. S kombinacijo teh dveh zaključkov lahko povzamemo: magnetno polje v kateri koli točki v prostoru je obratno sorazmerno z dolžino magnetne črte in je neposredno sorazmerno zmnožku števila obratov tuljave in toka.

Magnetna indukcija

Določanje jakosti magnetnega polja bi bilo nepopolno brez koncepta "magnetne indukcije". Ta vrednost pojasnjuje, kakšno delo lahko opravi določeno magnetno polje. Močnejše je magnetno polje, več dela lahko proizvede, večja je njegova magnetna indukcija.

V fiziki je magnetna indukcija označena z. Vizualno jo lahko predstavimo v obliki gostote magnetnih polj na enoto površine, ki je pravokotna na izmerjeno magnetno polje. Trenutno magnetna indukcija izmerjena v teslahu.

Magnetni tok

Druga vrednost, kapacitivno karakterizira magnetno polje. Magnetni tok določa, koliko črt sile prežema določeno enoto površine. V enotnem magnetnem polju se vrednost magnetnega pretoka izračuna po formuli:

F = Ḇ / S, kjer:

Ф - magnetni tok;

Ḇ - vrednost magnetne indukcije;

S je območje, skozi katerega potekajo linije magnetnega polja.

V sistemu enot SI se magnetni tok meri v Weberu.

Napetostna formula

Fizični pomen te količine se lahko izrazi s formulo: H = I × ω / L, kjer:

H je jakost magnetnega polja;

L je razdalja med telesom in izvorom magnetnega polja;

ω je število obratov tuljave;

I je tok v električnem tokokrogu.

Iz te enačbe lahko sklepamo, da se intenzivnost meri v [A / m], ker so zavoji v tuljavi količina.

Magnetna sila

Produkt H × I v tej formuli ni nič drugega kot analogija napetosti električnega polja. Če se ta parameter uporabi za celotno dolžino črte magnetne indukcije, se dobljeni produkt imenuje sila magnetiziranja (ns). Ta fizikalna količina se meri v amperih, vendar strokovnjaki raje izraz "amper-obrat", s poudarkom na neposredni odvisnosti sile od števila obratov tuljave.

Pravilo gimleta

Za določitev smeri magnetnega polja tuljave ali žice strokovnjaki uporabljajo pravilo svinčnika. Če je »sukanje« gibanja imaginarnega gimleta vzporedno s smerjo toka v tokokrogu, potem »oprijem« svinčnika kaže, kako se bodo gibale linije magnetnega polja.

Primeri določanja magnetnega polja

Primer 1. Obstaja tuljava s številom vrtljajev 100 in dolžino 10 cm, potrebno pa je določiti vrednost magnetne poljske jakosti v 5000A / m. Kakšna je jakost toka, ki teče skozi tuljavo?

Rešitev: v skladu z definicijo je magnetizacijska sila tuljave H = I × ω / L. Izdelek H × I daje silo magnetiziranja. Od tu lahko dobite vrednost trenutne jakosti, ki je enaka: 5000A / m * 0.1m = trenutna jakost * število obratov. Z reševanjem preprostih razmerij ugotovimo, da mora biti trenutna moč v tem problemu enaka 5A.

Primer 2. V navitju 2000 zavojev, skozi njega teče tok 5 Amp. Kakšna je sila magnetiranja tuljave?

Rešitev: preprosta formula daje odgovor: ns = I × ω. Tako je ns = 2000 × 5 = 10.000 amper.

Primer 3

Kako določiti magnetno polje neposredne električne žice na razdalji 5 cm? Tok, ki teče skozi žico, je 30 A.

V tem primeru potrebujemo tudi formulo

H = l = I ∙ ω.

V primeru neposredne žice bo število zavojev tuljave 1, dolžina l = 2 π r.

Od tu lahko to sklepamo

H = 30 / (2 x 3,14 x 0,02) = 238,85 A / m.

Te in podobne probleme je mogoče zlahka rešiti s pomočjo osnovnega tečaja šolske fizike. Rešitev takšnih preprostih primerov bo pomagala razumeti kvalitativno bistvo elektromagnetnih procesov v naravi okoli nas.