Magnetno polje podkvastega magneta. Teorija magnetnega polja in zanimivosti o zemeljskem magnetnem polju

Magnetno polje to je zadeva, ki nastane pri virih električnega toka, pa tudi pri trajnih magnetih. V vesolju se magnetno polje prikazuje kot kombinacija sil, ki lahko vplivajo na namagnetena telesa. To delovanje je razloženo s prisotnostjo pogonskih izpustov na molekularni ravni.

Magnetno polje se tvori samo okoli električnih nabojev, ki se gibljejo. Zato sta magnetno in električno polje integralna in skupaj tvorita elektromagnetno polje. Komponente magnetnega polja so med seboj povezane in delujejo druga na drugo ter spreminjajo svoje lastnosti.

Lastnosti magnetnega polja:
1. Magnetno polje nastane pod vplivom pogonskih nabojev električnega toka.
2. V kateri koli od svojih točk je magnetno polje označeno z vektorjem fizične količine, ki se imenuje magnetna indukcija, ki je sila, značilna za magnetno polje.
3. Magnetno polje lahko vpliva samo na magnete, prevodne prevodnike in gibljive naboje.
4. Magnetno polje je lahko konstantnega in spremenljivega tipa
5. Magnetno polje se meri samo s posebnimi napravami in ga človeški čuti ne morejo zaznati.
6. Magnetno polje je elektrodinamično, saj nastaja samo med gibanjem nabitih delcev in vpliva samo na naboje, ki se gibljejo.
7. Nabiti delci se gibljejo po pravokotni poti.

Velikost magnetnega polja je odvisna od hitrosti spreminjanja magnetnega polja. V skladu s tem obstajata dve vrsti magnetnega polja: dinamično magnetno polje in gravitacijsko magnetno polje. Gravitacijsko magnetno polje nastane le v bližini elementarnih delcev in se oblikuje glede na strukturne značilnosti teh delcev.

Magnetni moment nastane, ko magnetno polje deluje na prevodni okvir. Z drugimi besedami, magnetni moment je vektor, ki se nahaja na črti, ki poteka pravokotno na okvir.

Magnetno polje lahko predstavimo grafično z uporabo magnetnih silnic. Te črte so narisane v taki smeri, da smer silnic polja sovpada s smerjo same silnice polja. Linije magnetnega polja so neprekinjene in hkrati zaprte.

Smer magnetnega polja se določi z magnetno iglo. Silnice določajo tudi polariteto magneta, konec z izhodom silnic je severni pol, konec z vhodom teh linij pa južni pol.

Zelo priročno je vizualno oceniti magnetno polje z navadnimi železnimi opilki in kosom papirja.
Če na trajni magnet položimo list papirja in nanj potresemo žagovino, se bodo delci železa poravnali glede na silnice magnetnega polja.

Smer silnic za prevodnik je priročno določena s slavnim gimlet pravilo oz pravilo desne roke. Če z roko primemo vodnik tako, da palec gleda v smeri toka (od minusa proti plusu), potem nam bodo preostali 4 prsti pokazali smer magnetnih silnic.

In smer Lorentzove sile - sile, s katero magnetno polje deluje na nabit delec ali prevodnik s tokom, glede na pravilo leve roke.
Če levo roko postavimo v magnetno polje tako, da 4 prsti gledajo v smeri toka v vodniku in silnice prehajajo v dlan, bo palec pokazal smer Lorentzove sile, sile, ki deluje na prevodnik, postavljen v magnetno polje.

To je približno to. Ne pozabite zastaviti kakršnih koli vprašanj v komentarjih.

Če v tuljavo, po kateri teče tok, vstavimo kaljeno jekleno palico, potem se za razliko od železne palice po tem ne razmagneti izklopi tok in dolgo časa ohranja magnetizacijo.

Telesa, ki dolgo časa ohranjajo magnetizacijo, imenujemo trajni magneti ali preprosto magneti.

Francoski znanstvenik Ampère je pojasnil magnetizacijo železa in jekla z električnimi tokovi, ki krožijo znotraj vsake molekule teh snovi. V Amperovem času ni bilo nič znanega o strukturi atoma, zato je narava molekularnih tokov ostala neznana. Zdaj vemo, da so v vsakem atomu negativno nabiti delci-elektroni, ki med svojim gibanjem ustvarjajo magnetna polja, ta pa povzročajo magnetizacijo železa in. postati.

Magneti so lahko najrazličnejših oblik. Slika 290 prikazuje ločne in trakaste magnete.

Tista mesta magneta, kjer so najmočnejši magnetna dejanja imenujemo poli magneta(Slika 291). Vsak magnet, kakor nam znana magnetna igla, ima nujno dva pola; severni (S) in južni (J).

S približevanjem magneta predmetom iz različnih materialov lahko ugotovimo, da jih le malo magnet privlači. Globa lito železo, jeklo, železo privlači magnet in nekatere zlitine, veliko šibkejše - nikelj in kobalt.

V naravi najdemo naravne magnete (slika 292) - železovo rudo (tako imenovani magnetni železovec). bogata nahajališča imamo magnetno železovo rudo na Uralu, v Ukrajini, v Karelski avtonomni sovjetski socialistični republiki, regiji Kursk in v mnogih drugih krajih.

Železo, jeklo, nikelj, kobalt in nekatere druge zlitine pridobijo magnetne lastnosti v prisotnosti magnetne železove rude. Magnetna železova ruda je ljudem omogočila, da so se prvič seznanili z magnetnimi lastnostmi teles.

Če magnetno iglo približamo drugi podobni puščici, se bosta obrnili in postavili drug proti drugemu z nasprotnimi poli (slika 293). Puščica deluje tudi s katerim koli magnetom.Če magnet približate poloma magnetne igle, boste opazili, da se severni pol puščice odbija od severnega pola magneta in privlači južni pol. Južni pol puščice odbija južni pol magneta in privlači severni pol.

Glede na opisane izkušnje, naredite naslednji zaključek; različna imena Magnetni poli se privlačijo in tako kot poli odbijajo.

Interakcija magnetov je razložena z dejstvom, da okoli vsakega magneta obstaja magnetno polje. Magnetno polje enega magneta deluje na drugega magneta in obratno, magnetno polje drugega magneta deluje na prvega magneta.

S pomočjo železnih opilkov lahko dobimo predstavo o magnetnem polju trajnih magnetov. Slika 294 daje predstavo o magnetnem polju paličastega magneta. Tako magnetne črte magnetnega polja toka kot magnetne črte magnetnega polja magneta so zaprte črte. Zunaj magneta magnetne črte zapustijo severni pol magneta in vstopijo v južni pol ter se zaprejo znotraj magneta.

Slika 295, a prikazuje magnetno magnetne silnice dveh magnetov, obrnjena drug proti drugemu z enakimi poli, in na sliki 295, b - dva magneta, obrnjena drug proti drugemu z nasprotnimi poli. Slika 296 prikazuje magnetne črte magnetnega polja ločnega magneta.

Vse te slike je enostavno doživeti.

Vprašanja. 1. Kakšna je razlika v magnetizaciji s tokom kosa železa in kosa jekla? 2, Katera telesa imenujemo trajni magneti? 3. Kako je Amper razložil magnetizacijo železa? 4. Kako lahko zdaj razložimo molekularne Amperove tokove? 5. Kaj imenujemo magnetni poli magneta? 6. Katere od snovi, ki jih poznaš, privlači magnet? 7. Kako poli magnetov delujejo med seboj? 8. Kako lahko z magnetno iglo določimo poli namagnetene jeklene palice? 9. Kako lahko dobimo predstavo o magnetnem polju magneta? 10. Kakšne so magnetne črte magnetnega polja magneta?

Še vedno se spomnimo magnetnega polja iz šole, to je tisto, kar je, "poskoči" v spominih ne vsakogar. Osvežimo preteklost in vam morda povemo kaj novega, koristnega in zanimivega.

Določanje magnetnega polja

Magnetno polje je polje sile, ki deluje na premikajoče se električne naboje (delce). Zaradi tega polja sile se predmeti med seboj privlačijo. Obstajata dve vrsti magnetnih polj:

Gravitacijski - nastane izključno v bližini elementarnih delcev in viruje v svoji moči na podlagi lastnosti in strukture teh delcev.
Dinamično, proizvedeno v objektih z gibljivimi električnimi naboji (oddajniki toka, magnetizirane snovi).

Prvič je oznako magnetno polje uvedel M. Faraday leta 1845, čeprav je bil njen pomen nekoliko zmoten, saj je veljalo, da tako električni kot magnetni učinki in interakcije temeljijo na istem materialnem polju. Kasneje leta 1873 je D. Maxwell »predstavil« kvantno teorijo, v kateri so se ti pojmi začeli ločevati, prej izpeljano polje sil pa so poimenovali elektromagnetno polje.

Kako se pojavi magnetno polje?

Človeško oko ne zazna magnetnih polj različnih predmetov in jih lahko popravijo le posebni senzorji. Vir pojava polja magnetne sile v mikroskopskem merilu je gibanje magnetiziranih (nabitih) mikrodelcev, ki so:

ioni;
elektroni;
protoni.

Njihovo gibanje nastane zaradi spinskega magnetnega momenta, ki je prisoten v vsakem mikrodelcu.

Magnetno polje, kje ga najti?

Ne glede na to, kako čudno se sliši, skoraj vsi predmeti okoli nas imajo svoje magnetno polje. Čeprav ima v pojmovanju mnogih le kamenček, imenovan magnet, magnetno polje, ki nase privlači železne predmete. Pravzaprav je sila privlačnosti v vseh predmetih, manifestira se le v nižji valenci.

Prav tako je treba pojasniti, da se polje sile, imenovano magnetno, pojavi le pod pogojem, da se električni naboji ali telesa gibljejo.

Nepremični naboji imajo električno polje sile (lahko je prisotno tudi v gibljivih nabojih). Izkazalo se je, da so viri magnetnega polja:

trajni magneti;
mobilni stroški.

Zemljino magnetno polje

Magnetno polje je polje sile, ki deluje na premikajoče se električne naboje in na telesa, ki imajo magnetni moment, ne glede na stanje njihovega gibanja.

Viri makroskopskega magnetnega polja so namagnetena telesa, vodniki s tokom in premikajoča se električno nabita telesa. Narava teh virov je enaka: magnetno polje nastane kot posledica gibanja nabitih mikrodelcev (elektronov, protonov, ionov) in tudi zaradi prisotnosti lastnega (spinskega) magnetnega momenta v mikrodelcih.

Izmenično magnetno polje se pojavi tudi, ko se električno polje s časom spreminja. Ko se magnetno polje s časom spremeni, nastane električno polje. Popoln opis električnega in magnetnega polja v njunem odnosu podajajo Maxwellove enačbe. Za karakterizacijo magnetnega polja se pogosto uvaja koncept silnic polja (črte magnetne indukcije).

Za merjenje značilnosti magnetnega polja in magnetnih lastnosti snovi se uporabljajo različne vrste magnetometrov. Enota za indukcijo magnetnega polja v sistemu CGS je Gauss (Gs), v mednarodnem sistemu enot (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. Intenzivnost se meri v oerstedih (Oe) in amperih na meter (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; energija magnetnega polja - v Erg / cm 2 ali J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Kompas reagira
na zemeljsko magnetno polje

Magnetna polja v naravi so izjemno raznolika tako po obsegu kot po učinkih, ki jih povzročajo. Zemljino magnetno polje, ki tvori zemeljsko magnetosfero, sega do razdalje 70-80 tisoč km v smeri Sonca in več milijonov km v nasprotni smeri. Na površju Zemlje je magnetno polje v povprečju 50 μT, na meji magnetosfere ~ 10 -3 G. Geomagnetno polje ščiti zemeljsko površje in biosfero pred tokom nabitih delcev iz sončnega vetra in delno pred kozmičnimi žarki. Vpliv samega geomagnetnega polja na vitalno aktivnost organizmov proučuje magnetobiologija. V bližnjem zemeljskem prostoru magnetno polje tvori magnetno past za visokoenergetsko nabite delce – Zemljin sevalni pas. Delci, ki jih vsebuje sevalni pas, predstavljajo veliko nevarnost med poleti v vesolje. Izvor zemeljskega magnetnega polja je povezan s konvektivnimi gibi prevodne tekoče snovi v zemeljskem jedru.

Neposredne meritve s pomočjo vesoljskih plovil so pokazale, da Zemlji najbližja vesoljska telesa - Luna, planeta Venera in Mars nimajo lastnega magnetnega polja, podobnega zemeljskemu. Od drugih planetov v sončnem sistemu imata samo Jupiter in očitno Saturn lastna magnetna polja, ki zadostujejo za ustvarjanje planetarnih magnetnih pasti. Na Jupitru so odkrili magnetna polja do 10 gausov in vrsto značilnih pojavov (magnetne nevihte, sinhrotronsko radijsko sevanje in drugi), kar kaže na pomembno vlogo magnetnega polja v planetarnih procesih.

Medplanetarno magnetno polje je v glavnem polje sončnega vetra (neprestano širijoče se plazme sončne korone). V bližini Zemljine orbite je medplanetno polje ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Pravilnost medplanetarnega magnetnega polja je lahko motena zaradi razvoja različnih vrst plazemske nestabilnosti, prehoda udarnih valov in širjenja tokov hitrih delcev, ki jih ustvarjajo sončni izbruhi.

Pri vseh procesih na Soncu - izbruhih, pojavu peg in prominenc, rojevanju sončnih kozmičnih žarkov, igra pomembno vlogo magnetno polje. Meritve, ki temeljijo na Zeemanovem učinku, so pokazale, da magnetno polje sončnih peg doseže več tisoč gausov, prominence držijo polja ~ 10-100 gausov (s povprečno vrednostjo celotnega magnetnega polja Sonca ~ 1 gauss).

Magnetne nevihte

Magnetne nevihte so močne motnje zemeljskega magnetnega polja, ki močno motijo nemoten dnevni potek elementov zemeljskega magnetizma. Magnetne nevihte trajajo od nekaj ur do nekaj dni in jih opazujemo po vsej Zemlji hkrati.

Magnetne nevihte so praviloma sestavljene iz predhodne, začetne in glavne faze ter faze okrevanja. V predhodni fazi so opazne nepomembne spremembe geomagnetnega polja (predvsem na visokih zemljepisnih širinah) ter vzbujanje značilnih kratkoperiodičnih nihanj polja. Za začetno fazo je značilna nenadna sprememba posameznih komponent polja po vsej Zemlji, za glavno fazo pa velika nihanja polja in močan upad horizontalne komponente. V fazi obnovitve magnetne nevihte se polje vrne na normalno vrednost.

Vpliv sončnega vetra
v zemeljsko magnetosfero

Magnetne nevihte povzročajo tokovi sončne plazme iz aktivnih območij Sonca, ki se prekrivajo z mirnim sončnim vetrom. Zato so magnetne nevihte pogosteje opažene v bližini maksimumov 11-letnega cikla sončne aktivnosti. Ko tokovi sončne plazme dosežejo Zemljo, povečajo stiskanje magnetosfere, kar povzroči začetno fazo magnetne nevihte in delno prodre v zemeljsko magnetosfero. Vstop visokoenergijskih delcev v zgornjo zemeljsko atmosfero in njihov vpliv na magnetosfero povzročita nastajanje in ojačanje električnih tokov v njej, ki dosežejo največjo intenziteto v polarnih predelih ionosfere, kar je razlog za prisotnost visokogeografsko območje magnetne aktivnosti. Spremembe v tokovnih sistemih magnetosfera-ionosfera se kažejo na zemeljskem površju v obliki nepravilnih magnetnih motenj.

V pojavih mikrokozmosa je vloga magnetnega polja prav tako bistvena kot v vesoljskem merilu. To je posledica obstoja vseh delcev - strukturnih elementov snovi (elektronov, protonov, nevtronov), magnetnega momenta, pa tudi delovanja magnetnega polja na gibljive električne naboje.

Uporaba magnetnih polj v znanosti in tehnologiji. Magnetna polja običajno delimo na šibka (do 500 Gs), srednja (500 Gs - 40 kGs), močna (40 kGs - 1 MGs) in supermočna (nad 1 MGs). Praktično vsa elektrotehnika, radiotehnika in elektronika temeljijo na uporabi šibkih in srednjih magnetnih polj. Šibka in srednja magnetna polja dobimo s trajnimi magneti, elektromagneti, nehlajenimi solenoidi, superprevodnimi magneti.

Viri magnetnega polja

Vse vire magnetnih polj lahko razdelimo na umetne in naravne. Glavna naravna vira magnetnega polja sta lastno magnetno polje Zemlje in sončni veter. Umetni viri vključujejo vsa elektromagnetna polja, ki jih je tako veliko v našem sodobnem svetu, še posebej v naših domovih. Preberite več o tem in preberite na našem.

Električni transport je močan vir magnetnega polja v območju od 0 do 1000 Hz. Železniški promet uporablja izmenični tok. Mestni promet je stalen. Največje vrednosti indukcije magnetnega polja v primestnem električnem prometu dosežejo 75 µT, povprečne vrednosti so približno 20 µT. Povprečne vrednosti za vozila na enosmerni tok so določene na 29 µT. V tramvaju, kjer so povratna žica tirnice, se magnetna polja med seboj kompenzirajo na veliko večji razdalji kot žice v trolejbusu, znotraj trolejbusa pa so nihanja magnetnega polja majhna tudi med pospeševanjem. A največja nihanja magnetnega polja so v podzemni železnici. Ko je kompozicija poslana, je magnituda magnetnega polja na ploščadi 50-100 μT in več, kar presega geomagnetno polje. Tudi ko je vlak že zdavnaj izginil v predoru, se magnetno polje ne povrne na prejšnjo vrednost. Šele ko kompozicija preide naslednjo priključno točko na kontaktno tirnico, se bo magnetno polje vrnilo na staro vrednost. Res je, včasih nima časa: naslednji vlak se že približuje peronu in ko se upočasni, se magnetno polje spet spremeni. V samem avtomobilu je magnetno polje še močnejše - 150-200 μT, to je desetkrat več kot v običajnem vlaku.

Vrednosti indukcije magnetnih polj, s katerimi se najpogosteje srečujemo v vsakdanjem življenju, so prikazane na spodnjem diagramu. Če pogledamo ta diagram, postane jasno, da smo magnetnim poljem izpostavljeni ves čas in povsod. Po mnenju nekaterih znanstvenikov veljajo magnetna polja z indukcijo nad 0,2 µT za škodljiva. Seveda je treba sprejeti določene previdnostne ukrepe, da se zaščitimo pred škodljivimi učinki polj okoli nas. Samo z upoštevanjem nekaj preprostih pravil lahko bistveno zmanjšate vpliv magnetnih polj na vaše telo.

Trenutni SanPiN 2.1.2.2801-10 »Spremembe in dodatki št. 1 k SanPiN 2.1.2.2645-10 »Sanitarne in epidemiološke zahteve za bivalne razmere v stanovanjskih stavbah in prostorih« določa naslednje: »Najvišja dovoljena stopnja oslabitve geomagnetnega polje v prostorih stanovanjskih stavb je nastavljeno na 1,5". Določene so tudi največje dovoljene vrednosti intenzitete in jakosti magnetnega polja s frekvenco 50 Hz:

v bivalnih prostorih - 5 μT oz 4 A/min;
v nestanovanjskih prostorih stanovanjskih stavb, v stanovanjskih območjih, tudi na ozemlju vrtnih parcel - 10 μT oz 8 A/min.

Na podlagi teh standardov lahko vsakdo izračuna, koliko električnih naprav je lahko vključenih in v stanju pripravljenosti v posamezni sobi ali na podlagi katerih priporočil bodo izdana za normalizacijo življenjskega prostora.

Sorodni videoposnetki

Majhen znanstveni film o zemeljskem magnetnem polju

Reference

1. Velika sovjetska enciklopedija.

Da bi razumeli, kaj je značilnost magnetnega polja, je treba definirati številne pojave. Hkrati se morate vnaprej spomniti, kako in zakaj se pojavi. Ugotovite, kakšna je močnostna karakteristika magnetnega polja. Pomembno je tudi, da se takšno polje lahko pojavi ne samo v magnetih. V zvezi s tem ne škodi omeniti značilnosti zemeljskega magnetnega polja.

Nastanek polja

Za začetek je treba opisati videz polja. Po tem lahko opišete magnetno polje in njegove značilnosti. Pojavi se med gibanjem nabitih delcev. Lahko vpliva na zlasti prevodne prevodnike. Interakcija med magnetnim poljem in gibljivimi naboji oziroma prevodniki, po katerih teče tok, nastane zaradi sil, ki jih imenujemo elektromagnetne.

Intenzivnost oziroma jakostna karakteristika magnetnega polja v določeni prostorski točki se določi z uporabo magnetne indukcije. Slednji je označen s simbolom B.

Grafični prikaz polja

Magnetno polje in njegove značilnosti lahko grafično predstavimo z indukcijskimi črtami. Ta definicija se imenuje črte, tangente na katere bodo na kateri koli točki sovpadale s smerjo vektorja y magnetne indukcije.

Te črte so vključene v značilnosti magnetnega polja in se uporabljajo za določanje njegove smeri in jakosti. Večja kot je intenziteta magnetnega polja, več podatkovnih črt bo narisanih.

Kaj so magnetne črte

Magnetne črte ravnih vodnikov s tokom imajo obliko koncentričnega kroga, katerega središče se nahaja na osi tega prevodnika. Smer magnetnih linij v bližini vodnikov s tokom določa pravilo gimleta, ki zveni takole: če je gimlet nameščen tako, da bo privit v prevodnik v smeri toka, potem je smer vrtenja ročaj ustreza smeri magnetnih linij.

Za tuljavo s tokom bo smer magnetnega polja določena tudi s pravilom gimleta. Prav tako je potrebno ročaj vrteti v smeri toka v zavojih solenoida. Smer linij magnetne indukcije bo ustrezala smeri translacijskega gibanja gimleta.

Je glavna značilnost magnetnega polja.

Polje, ki ga ustvari en tok, pod enakimi pogoji, se bo v različnih medijih zaradi različnih magnetnih lastnosti teh snovi razlikovalo po svoji intenzivnosti. Za magnetne lastnosti medija je značilna absolutna magnetna prepustnost. Meri se v henrijih na meter (g/m).

Karakteristika magnetnega polja vključuje absolutno magnetno prepustnost vakuuma, imenovano magnetna konstanta. Vrednost, ki določa, kolikokrat se bo absolutna magnetna prepustnost medija razlikovala od konstante, imenujemo relativna magnetna prepustnost.

Magnetna prepustnost snovi

To je brezdimenzijska količina. Snovi z vrednostjo prepustnosti, manjšo od ena, imenujemo diamagnetne. V teh snoveh bo polje šibkejše kot v vakuumu. Te lastnosti so prisotne v vodiku, vodi, kremenu, srebru itd.

Mediji z magnetno prepustnostjo, večjo od enote, se imenujejo paramagnetni. V teh snoveh bo polje močnejše kot v vakuumu. Ti mediji in snovi vključujejo zrak, aluminij, kisik, platino.

Pri paramagnetnih in diamagnetnih snoveh vrednost magnetne prepustnosti ne bo odvisna od napetosti zunanjega, magnetizirajočega polja. To pomeni, da je vrednost za določeno snov konstantna.

V posebno skupino spadajo feromagneti. Za te snovi bo magnetna prepustnost dosegla nekaj tisoč ali več. Te snovi, ki imajo lastnost, da se magnetizirajo in ojačajo magnetno polje, se pogosto uporabljajo v elektrotehniki.

Moč polja

Za določitev značilnosti magnetnega polja se lahko skupaj z vektorjem magnetne indukcije uporabi vrednost, imenovana jakost magnetnega polja. Ta izraz določa jakost zunanjega magnetnega polja. Smer magnetnega polja v mediju z enakimi lastnostmi v vseh smereh bo vektor intenzitete sovpadal z vektorjem magnetne indukcije v točki polja.

Moč feromagnetov je razložena s prisotnostjo v njih poljubno magnetiziranih majhnih delov, ki jih lahko predstavljamo kot majhne magnete.

V odsotnosti magnetnega polja feromagnetna snov morda nima izrazitih magnetnih lastnosti, saj domenska polja pridobijo različne orientacije in njihovo skupno magnetno polje je nič.

Glede na glavno značilnost magnetnega polja, če je feromagnet postavljen v zunanje magnetno polje, na primer v tuljavo s tokom, se bodo pod vplivom zunanjega polja domene obrnile v smeri zunanjega polja. . Poleg tega se bo povečalo magnetno polje na tuljavi in povečala se bo magnetna indukcija. Če je zunanje polje dovolj šibko, se bo prevrnil le del vseh domen, katerih magnetna polja se približajo smeri zunanjega polja. Z naraščanjem jakosti zunanjega polja se bo povečalo število zasukanih domen in pri določeni vrednosti napetosti zunanjega polja se bodo skoraj vsi deli zasukali tako, da se bodo magnetna polja nahajala v smeri zunanjega polja. To stanje imenujemo magnetna nasičenost.

Razmerje med magnetno indukcijo in jakostjo

Razmerje med magnetno indukcijo feromagnetne snovi in jakostjo zunanjega polja je mogoče prikazati z grafom, imenovanim krivulja magnetizacije. Na ovinku grafa krivulje se stopnja povečanja magnetne indukcije zmanjša. Po zavoju, kjer napetost doseže določeno vrednost, pride do nasičenja, krivulja se rahlo dvigne in postopoma dobi obliko ravne črte. Na tem odseku indukcija še raste, vendar precej počasi in le zaradi povečanja jakosti zunanjega polja.

Grafična odvisnost teh indikatorjev ni direktna, kar pomeni, da njuno razmerje ni konstantno, magnetna prepustnost materiala pa ni konstanten indikator, ampak je odvisna od zunanjega polja.

Spremembe magnetnih lastnosti materialov

S povečanjem jakosti toka do popolne nasičenosti v tuljavi s feromagnetnim jedrom in njegovim kasnejšim zmanjšanjem krivulja magnetizacije ne bo sovpadala s krivuljo demagnetizacije. Z ničelno intenzivnostjo magnetna indukcija ne bo imela enake vrednosti, ampak bo pridobila določen indikator, ki se imenuje preostala magnetna indukcija. Situacija z zamikom magnetne indukcije od sile magnetiziranja se imenuje histereza.

Za popolno razmagnetenje feromagnetnega jedra v tuljavi je potrebno dati povratni tok, ki bo ustvaril potrebno napetost. Za različne feromagnetne snovi je potreben segment različnih dolžin. Večji ko je, več energije je potrebno za razmagnetenje. Vrednost, pri kateri je material popolnoma razmagneten, se imenuje prisilna sila.

Z nadaljnjim povečanjem toka v tuljavi se bo indukcija spet povečala do indeksa nasičenosti, vendar z drugačno smerjo magnetnih linij. Pri razmagnetenju v nasprotni smeri dobimo preostalo indukcijo. Pojav rezidualnega magnetizma se uporablja za ustvarjanje trajnih magnetov iz snovi z visokim rezidualnim magnetizmom. Iz snovi, ki imajo sposobnost ponovnega magnetiziranja, se ustvarjajo jedra za električne stroje in naprave.

pravilo leve roke

Sila, ki deluje na vodnik s tokom, ima smer, določeno s pravilom leve roke: ko je dlan deviške roke nameščena tako, da vanjo vstopijo magnetne črte, štirje prsti pa so iztegnjeni v smeri tok v vodniku bo upognjen palec pokazal smer sile. Ta sila je pravokotna na vektor indukcije in tok.

Prevodnik s tokom, ki se premika v magnetnem polju, velja za prototip elektromotorja, ki spreminja električno energijo v mehansko.

Pravilo desne roke

Med gibanjem vodnika v magnetnem polju se v njem inducira elektromotorna sila, ki ima vrednost sorazmerno z magnetno indukcijo, dolžino vpletenega vodnika in hitrostjo njegovega gibanja. Ta odvisnost se imenuje elektromagnetna indukcija. Pri določanju smeri induciranega EMF v prevodniku se uporablja pravilo desne roke: ko je desna roka nameščena na enak način kot v primeru z leve, magnetne črte vstopijo v dlan, palec pa kaže smer premikanja prevodnika, iztegnjeni prsti kažejo smer induciranega EMF. Prevodnik, ki se giblje v magnetnem toku pod vplivom zunanje mehanske sile, je najenostavnejši primer električnega generatorja, v katerem se mehanska energija pretvarja v električno.

Lahko se formulira drugače: v zaprtem krogu se inducira EMF, pri kateri koli spremembi magnetnega pretoka, ki ga pokriva to vezje, je EDE v vezju številčno enaka hitrosti spremembe magnetnega pretoka, ki pokriva to vezje.

Ta obrazec zagotavlja povprečni indikator EMF in označuje odvisnost EMF ne od magnetnega toka, temveč od hitrosti njegove spremembe.

Lenzov zakon

Prav tako se morate spomniti Lenzovega zakona: tok, ki ga povzroči sprememba magnetnega polja, ki poteka skozi vezje, s svojim magnetnim poljem prepreči to spremembo. Če zavoje tuljave prebodejo magnetni tokovi različnih velikosti, potem je EMF, induciran na celotni tuljavi, enak vsoti EMF v različnih zavojih. Vsoto magnetnih pretokov različnih ovojev tuljave imenujemo pretočna povezava. Merska enota te količine, kot tudi magnetnega pretoka, je weber.

Ko se spremeni električni tok v tokokrogu, se spremeni tudi magnetni tok, ki ga ustvari. V tem primeru se po zakonu elektromagnetne indukcije znotraj prevodnika inducira EMF. Pojavi se v povezavi s spremembo toka v prevodniku, zato se ta pojav imenuje samoindukcija, EMF, induciran v prevodniku, pa se imenuje samoindukcijski EMF.

Pretočna vezava in magnetni pretok nista odvisna samo od jakosti toka, temveč tudi od velikosti in oblike danega prevodnika ter magnetne prepustnosti okoliške snovi.

induktivnost prevodnika

Koeficient sorazmernosti se imenuje induktivnost prevodnika. Označuje zmožnost prevodnika, da ustvari pretočno povezavo, ko električna energija teče skozi njega. To je eden glavnih parametrov električnih tokokrogov. Za nekatera vezja je induktivnost konstanta. Odvisno bo od velikosti konture, njene konfiguracije in magnetne prepustnosti medija. V tem primeru jakost toka v vezju in magnetni tok ne bosta pomembna.

Zgornje definicije in pojavi pojasnjujejo, kaj je magnetno polje. Podane so tudi glavne značilnosti magnetnega polja, s pomočjo katerih je možno definirati ta pojav.