Pola magnetyczne i indukcja pola magnetycznego
Magnetyzm jest znany ludziom od czasów starożytnych. Pierwsza pisemna wzmianka o nim pochodzi z I wieku pne. e., ale naukowcy uważają, że wiedza na temat tego zjawiska pojawiła się znacznie wcześniej. Jest globalna, a życie bez niej na naszej planecie jest niemożliwe. Dlatego badacze przez cały czas próbowali badać tę siłę i ograniczać ją dla postępu ludzkości.
Pole magnetyczne
Żyjąc na Ziemi, nie zauważając tego, jesteśmy stale pod wpływem różnych sił. Pole magnetyczne nie jest wyjątkiem od tej reguły. Chociaż, dokładniej, definiuje się go jako szczególny rodzaj materii, a nie na siłę. Źródłem jego występowania są naładowane cząstki elektryczne lub magnesy. Jeśli przyjmiemy przestrzenną charakterystykę tej materii, wówczas jest to kombinacja sił zdolnych do działania na namagnesowane ciała. Ta zdolność wynika z ruchu wyładowań między cząsteczkami obiektu. Głównym warunkiem powstania takiego pola jest ciągły ruch. ładunki elektryczne. Interakcja pól magnetycznych i elektrycznych doprowadziła do tego, że nie mogą istnieć oddzielnie. Zjawisko to nazywa się polem elektromagnetycznym. Wszystkie elementy takiej materii są ze sobą nierozerwalnie połączone i działają tak, że zmieniają się ich właściwości.
Właściwości magnetyczne
Pole magnetyczne, podobnie jak każde inne zjawisko fizyczne na Ziemi, ma swoją własną charakterystykę:
- Pochodzenie to przenoszenie ładunków elektrycznych.
- Indukcja pola magnetycznego jest jego główną charakterystyką siły, która istnieje w każdym z jej poszczególnych punktów i jest kierunkowa.
- Jego wpływ ogranicza się do magnesów, ruchomych ładunków i prądów.
- Jest podzielony przez naukowców na dwa rodzaje: stały i zmienny.
- Osoba bez specjalnych urządzeń nie wyczuwa wpływu magnetyzmu.
- Jest to zjawisko elektrodynamiczne, ponieważ źródłem jego pochodzenia są poruszające się cząstki. prąd elektryczny. I tylko te same cząstki mogą być dotknięte przez pole magnetyczne.
- Trajektoria ruchu naładowanych cząstek może być prostopadła.
Indukcja w magnetyzmie
Indukcja pola magnetycznego jest określona przez jego kierunkowość, to znaczy jest ona wektorem i jest nieodłącznym elementem każdej dziedziny występującej w takich warunkach. Jest zawsze skierowany w taki sam sposób, jak strzałka, która swobodnie się obraca w kompasie. Tego rodzaju pole całkowicie charakteryzuje się indukcją magnetyczną. Każdy punkt jest nośnikiem kierunku i modułu tej siły. Jeśli są one takie same dla wszystkich punktów tego pola, to nazywa się je jednorodne. Indukcja pola magnetycznego w fizyce jest oznaczona przez wektor i wielką literę alfabetu łacińskiego B.
Formuła indukcji magnetycznej
Aby obliczyć tę charakterystykę mocy, musisz znać wzór do jej obliczenia:
- B = F: I x l.
W tym wzorze:
B oznacza indukcję pola magnetycznego;
F jest siłą działającą na przewodnik od strony pola;
I - siła, z jaką prąd przechodzi przez przewodnik;
l jest faktyczną długością samego przewodnika.
Jednostką indukcji, według Międzynarodowego Systemu Jednostek, jest Tesla (T).
Linie przechodzące w polu magnetycznym
Indukcja magnetyczna ma wektor, czyli kierunkowość. Jeśli jest wyświetlany na papierze, zostanie wyrażony w liniach. Zbiegają się one ze stycznymi, które mają ten sam kierunek, co wektor indukcyjny. Jeżeli pole magnetyczne jest jednorodne, wówczas te linie biegną równolegle do siebie. Gdy nie jest jednorodna, kierunek tej siły będzie różny we wszystkich punktach pola, a styczne do nich będą wyglądać jak koła.
Magnetyzm magnetyczny
Pole magnetyczne może być tworzone przez różne obiekty, na przykład solenoid. Solenoid w swej istocie jest elektromagnesem, czyli cewką indukcyjną. Aby utworzyć solenoid, wymagana jest cylindryczna powierzchnia (rdzeń) i izolowany żyły przewodnik (drut), który jest nawinięty na rdzeń. Prąd płynący przez drut tworzy tego rodzaju materię wokół solenoidu. W tym momencie zamienia się w magnes. Jeśli wyłączysz elektryczność, wszystkie specjalne właściwości solenoidu znikną, a po ponownym włączeniu zostaną wznowione. Im więcej powinieneś owijać wokół rdzenia i im więcej prądu jest dostarczane, tym silniejsza będzie atrakcyjność solenoidu.
Magnetyczny cewka indukcyjna
Bardzo interesujące jest uwzględnienie solenoidu, którego długość jest znacznie większa niż jego średnica. Indukcja pola magnetycznego solenoidu w tym przypadku wszędzie ma jedną kierunkowość, która jest równoległa do rdzenia cewki, co oznacza, że każda linia pola jest równoległa do siebie. Jeżeli przewodnik jest równomiernie nawinięty, to nie tylko kierunek jest taki sam, wartość liczbowa będzie również taka sama. Ze względu na to, że solenoid ma bardzo prostą konstrukcję, jego pole zostało uznane za standard polowy.
Magnetosfera ziemska
Na naszej planecie są miliony magnesów różnej wielkości i pochodzenia, ale największą z nich, do której ciągle się dotykamy, jest nasza Ziemia. Pierwszy raz o Ziemi jako o podobnym temacie powiedziano w 1600 roku. W tym roku naznaczono pojawienie się książki angielskiego fizyka Williama Hilberta, w której ściśle łączy on Ziemię i tę sprawę. Ponadto mówi on, że oś ziemskiego pola magnetycznego i oś, wzdłuż której obraca się planeta, nie są identyczne, ale przeciwnie, mają tylko jeden punkt kontaktu. Jeśli stworzysz graficzny rysunek tego zjawiska wokół naszej niebieskiej kuli, natychmiast stanie się oczywiste, że jest bardzo podobny do zwykłego magnes trwały. Pierwsze mapy pokazujące naszą planetę z tego kierunku zostały narysowane przez E. Halleya w 1702 roku. Jak ziemia regeneruje swoje szczególne właściwości? To całkiem proste. Jak wiadomo, istnieje rdzeń w głębi naszej planety. Jest to ogromna kula rozgrzanego do czerwoności żelaza, która jest doskonałym przewodnikiem prądu, czyli naładowanym rdzeniem i zapewnia potężne przepływy cząstek. Z powodu tego zjawiska Ziemia jest otoczona przez magnetosferę, która chroni ją przed negatywnymi wpływami z głębi kosmosu, a nawet z naszego własnego Słońca. Indukcja pola magnetycznego Ziemi wynosi 0,5 · 10 - 4 T.
Zmiany w magnetosferze Ziemi
Po odkryciu ziemskiego pola magnetycznego wielu fizyków zdecydowało się rozwiązać ten problem. W 1635 r. G. Hellibrand odkrył, że ta warstwa globu ulega ciągłym zmianom. Zmiany te są podzielone na dwa rodzaje: stały i krótkoterminowy. Trwałe występowanie z powodu złóż minerałów rudy, które powodują odkształcenia spowodowane własnymi silnymi przepływami energii. Winowajcą krótkoterminowych zmian jest tak zwany "wiatr słoneczny". Jest to strumień cząstek elektrycznych, które wybuchają z powierzchni Słońca. Interakcja tych dwóch zjawisk prowadzi do "burz magnetycznych". Jeśli taka burza jest silna, może nawet doprowadzić do utraty łączności radiowej lub niepewności igły kompasu. Jednym z najpiękniejszych efektów takich burz jest Northern Lights, ponieważ bieguny są szczególnie podatne na ich wpływ.
Tak więc magnetyzm jest obecny w życiu każdego człowieka. Wpływa na nas, nawet jeśli nie czujemy tego. Z powodu tego zjawiska nasza planeta nie jest narażona na negatywne wpływy z zewnątrz, a my mamy okazję obserwować barwne kolory Aurory.