Тесты по теме «Магнитное поле»
Использование тестов на уроках дает
возможность осуществлять реальную
индивидуализацию и дифференциацию обучения;
вносить своевременную коррекционную работу в
процесс преподавания; достоверно оценивать и
управлять качеством обучения. Предлагаемые
тесты по теме “Магнитное поле” содержат по 10
заданий.
Тест №1
1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле.
Где будет проявляться действие этого поля
наиболее сильно?
А. Около полюсов магнита.
Б. В центре магнита.
В.Действие магнитного поля проявляется
равномерно в каждой точке магнита.
Верный ответ: А.
2. Можно ли пользоваться компасом на Луне для
ориентирования на местности?
А. Нельзя.
Б. Можно.
В. Можно, но только на равнинах.
Верный ответ: А.
3. При каком условии магнитное поле появляется
вокруг проводника?
А.
Когда в проводнике возникает электрический
ток.
Б. Когда проводник складывают вдвое.
В. Когда проводник нагревают.
Верный ответ: А.
4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?
А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: В.
5. Укажите фундаментальное свойство магнитного
поля?
А. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на положительных зарядах и
оканчиваются на отрицательных.
Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных
зарядов в природе нет.
В. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на отрицательных зарядах и
оканчиваются на положительных.
Верный ответ: Б.
6.Выберите рисунок, где изображено магнитное
поле.
Рис. 1
Рис.
2
Верный ответ: рис.2
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление вектора магнитной индукции.
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Верный ответ: Б.
8. Как ведут себя катушки с сердечниками,
изображенные на рисунке.
А. Не взаимодействуют.
Б. Поворачиваются.
В. Отталкиваются.
Верный ответ: А.
9. Из катушки с током убрали железный сердечник.
Как изменится картина магнитной индукции?
А. Густота магнитных линий многократно
возрастет.
Б. Густота магнитных линий многократно
уменьшится.
В. Картина магнитных линий не изменится.
Верный ответ: Б.
10. Каким способом можно изменить полюса
магнитного катушки с током?
А. Ввести в катушку сердечник.
Б. Изменить направление тока в катушке.
В. Отключить источник тока.
Г. Увеличить силу тока.
Верный ответ: Б.
Тест №2
1. В Исландии и Франции морской компас начали
использовать в 12-13 веках. Магнитный брусок
закрепляли в центре деревянного креста, затем
эту конструкцию помещали в воду, и крест,
повернувшись, устанавливался в направлении
север-юг. Каким полюсом магнитный брусок
повернётся к северному магнитному полюсу Земли?
А. Северным.
Б. Южным.
Верный ответ: Б.
2. Какое вещество совсем не притягивается
магнитом?
А. Железо.
Б. Никель.
В. Стекло.
Верный ответ: В.
3. Внутри стенового покрытия проложен
изолированный провод. Как обнаружить
местонахождения провода не нарушая стенового
покрытия?
А. Поднести к стене магнитную стрелку.
Проводник с током и стрелка будут
взаимодействовать.
Б. Осветить стены. Усиление света укажет на
нахождение провода.
В. Местонахождение провода нельзя определить, не
ломая стенового покрытия.
Верный ответ: А.
4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: А.
5. В чем состоит особенность линий магнитной
индукции?
А. Линии магнитной индукции начинаются на
положительных зарядах, оканчиваются на
отрицательных.
Б. Линии не имеют ни начала, ни конца. Они всегда
замкнуты.
Верный ответ: Б.
6. Проводник с током расположен перпендикулярно
плоскости. На каком рисунке линии магнитной
индукции изображены правильно.
Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4
Верный ответ: рис. 4.
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление тока, если вектор магнитной индукции
направлен вверх.
А. Против часовой стрелки.
Б. По часовой стрелке.
Верный ответ: А.
8. Определите характер взаимодействия катушек,
изображенных на рисунке.
А. Притягиваются.
Б. Отталкиваются.
В. Не взаимодействуют.
Верный ответ: Б.
9. Рамка с током в магнитном поле
поворачивается. В каком приборе используется это
явление?
А. Лазерный диск.
Б. Амперметр.
В. Электромагнит.
Верный ответ: Б.
10. Почему рамка с током, помещенная между
полюсами постоянного магнита вращается?
А. Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и
магнита.
Б. Из-за действия электрического поля рамки на
магнит.
В. Из-за действия магнитного поля магнита на
заряд в витке.
Верный ответ: А.
Литература: Физика. 8 кл.: учебник для
общеобразовательных документов/ А.В. Перышкин.
-
Дрофа, 2006.
На рисунке представлены магнитные линии магнитного поля. Презентация
Использование тестов на уроках дает
возможность осуществлять реальную
индивидуализацию и дифференциацию обучения;
вносить своевременную коррекционную работу в
процесс преподавания; достоверно оценивать и
управлять качеством обучения. Предлагаемые
тесты по теме “Магнитное поле” содержат по 10
заданий.
Тест №1
1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле.
Где будет проявляться действие этого поля
наиболее сильно?
А. Около полюсов магнита.
Б. В центре магнита.
В.Действие магнитного поля проявляется
равномерно в каждой точке магнита.
Верный ответ: А.
2. Можно ли пользоваться компасом на Луне для
ориентирования на местности?
А. Нельзя.
Б. Можно.
В. Можно, но только на равнинах.
Верный ответ: А.
3. При каком условии магнитное поле появляется
вокруг проводника?
А. Когда в проводнике возникает электрический
ток.
Б. Когда проводник складывают вдвое.
В. Когда проводник нагревают.
Верный ответ: А.
А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: В.
5. Укажите фундаментальное свойство магнитного
поля?
А. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на положительных зарядах и
оканчиваются на отрицательных.
Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных
зарядов в природе нет.
В. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на отрицательных зарядах и
оканчиваются на положительных.
Верный ответ: Б.
6.Выберите рисунок, где изображено магнитное
поле.
Верный ответ: рис.2
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление вектора магнитной индукции.
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Верный ответ: Б.
8. Как ведут себя катушки с сердечниками,
изображенные на рисунке.
А. Не взаимодействуют.
Б. Поворачиваются.
В. Отталкиваются.
Верный ответ: А.
9. Из катушки с током убрали железный сердечник.
Как изменится картина магнитной индукции?
А. Густота магнитных линий многократно
возрастет.
Б. Густота магнитных линий многократно
уменьшится.
В. Картина магнитных линий не изменится.
Верный ответ: Б.
10. Каким способом можно изменить полюса
магнитного катушки с током?
А. Ввести в катушку сердечник.
Б. Изменить направление тока в катушке.
В. Отключить источник тока.
Г. Увеличить силу тока.
Верный ответ: Б.
Тест №2
1. В Исландии и Франции морской компас начали
использовать в 12-13 веках. Магнитный брусок
закрепляли в центре деревянного креста, затем
эту конструкцию помещали в воду, и крест,
повернувшись, устанавливался в направлении
север-юг. Каким полюсом магнитный брусок
повернётся к северному магнитному полюсу Земли?
А. Северным.
Б. Южным.
Верный ответ: Б.
2. Какое вещество совсем не притягивается
магнитом?
А.
Железо.
Б. Никель.
В. Стекло.
Верный ответ: В.
3. Внутри стенового покрытия проложен
изолированный провод. Как обнаружить
местонахождения провода не нарушая стенового
покрытия?
А. Поднести к стене магнитную стрелку.
Проводник с током и стрелка будут
взаимодействовать.
Б. Осветить стены. Усиление света укажет на
нахождение провода.
В. Местонахождение провода нельзя определить, не
ломая стенового покрытия.
Верный ответ: А.
4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: А.
5. В чем состоит особенность линий магнитной
индукции?
А. Линии магнитной индукции начинаются на
положительных зарядах, оканчиваются на
отрицательных.
Б. Линии не имеют ни начала, ни конца. Они всегда
замкнуты.
Верный ответ: Б.
6. Проводник с током расположен перпендикулярно
плоскости. На каком рисунке линии магнитной
индукции изображены правильно.
Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4
Верный ответ: рис. 4.
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление тока, если вектор магнитной индукции
направлен вверх.
А. Против часовой стрелки.
Б. По часовой стрелке.
Верный ответ: А.
8. Определите характер взаимодействия катушек,
изображенных на рисунке.
А. Притягиваются.
Б. Отталкиваются.
В. Не взаимодействуют.
Верный ответ: Б.
9. Рамка с током в магнитном поле
поворачивается. В каком приборе используется это
явление?
А. Лазерный диск.
Б. Амперметр.
В. Электромагнит.
Верный ответ: Б.
10. Почему рамка с током, помещенная между
полюсами постоянного магнита вращается?
А. Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и
магнита.
Б. Из-за действия электрического поля рамки на
магнит.
В. Из-за действия магнитного поля магнита на
заряд в витке.
Верный ответ: А.
Литература:
Физика. 8 кл.
: учебник для
общеобразовательных документов/ А.В. Перышкин. —
Дрофа, 2006.
Каталог заданий.
Задания Д13. Магнитное поле. Электромагнитная индукция
Сортировка Основная Сначала простые Сначала сложные По популярности Сначала новые Сначала старые
Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
По лёгкой проводящей рамке, расположенной между полюсами подковообразного магнита, пропустили электрический ток, направление которого указано на рисунке стрелками.
Решение.
Магнитное поле будет направлено от северного полюса магнита к южному (перпендикулярно стороне АБ рамки). На стороны рамки с током действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна где — сила тока в рамке, — величина магнитной индукции поля магнита, — длина соответствующей стороны рамки, — синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока.
Таким образом, на АБ сторону рамки и сторону параллельную ей будут действовать силы, равные по величине, но противоположные по направлению: на левую сторону «от нас», а на правую «на нас». На остальные стороны силы действовать не будут, поскольку ток в них течет параллельно силовым линиям поля. Таким образом рамка начнёт вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.
По мере поворота направление силы будет меняться и в тот момент, когда рамка повернётся на 90° вращающий момент сменит направление, таким образом, рамка не будет проворачиваться дальше. Некоторое время рамка будет колебаться в таком положении, а затем окажется в положении, указанном на рисунке 4.
Ответ: 4
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1313.
По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки
1) образуются магнитные полюса: на конце 1 — северный полюс; на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса: на конце 1 — южный полюс; на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд; на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд; на конце 2 — отрицательны
Решение.
При движении заряженных частиц всегда возникает магнитное поле. Воспользуемся правилом правой руки для определения направления вектора магнитной индукции: направим пальцы по линии тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление вектора магнитной индукции. Таким образом, линии магнитной индукции направлены из конца 1 к концу 2. Линии магнитного поля входят в южный магнитный полюс и выходят из северного.
Правильный ответ указан под номером
2.
Примечание.
Внутри магнита (катушки) линии магнитного поля идут от южного полюса к северному.
Ответ: 2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1326., ОГЭ-2019. Основная волна. Вариант 54416
На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов, судя по расположению магнитной стрелки, соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу
Решение.
Поскольку магнитные линии замкнуты, полюса не могут быть одновременно южными или северными. Буква N (North) обозначает северный полюс, S (South) — южный. Северный полюс притягивается к южному. Следовательно, область 1 — южный полюс, область 2 — северный полюс.
Из курса физики 8 класса вы знаете, что магнитное поле порождается электрическим током. Оно существует, например, вокруг металлического проводника с током. При этом ток создаётся электронами, направленно движущимися вдоль проводника. Магнитное поле возникает и в том случае, когда ток проходит через раствор электролита, где носителями зарядов являются положительно и отрицательно заряженные ионы, движущиеся навстречу друг другу.
Поскольку электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, то можно сказать, что магнитное поле создаётся движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными.
Напомним, что, согласно гипотезе Ампера, в атомах и молекулах вещества в результате движения электронов возникают кольцевые токи.
На рисунке 85 показано, что в постоянных магнитах эти элементарные кольцевые токи ориентированы одинаково. Поэтому магнитные поля, образующиеся вокруг каждого такого тока, имеют одинаковые направления. Эти поля усиливают друг друга, создавая поле внутри и вокруг магнита.
Рис. 85. Иллюстрация гипотезы Ампера
Для наглядного представления магнитного поля используются магнитные линии (их называют также линиями магнитного поля) 1 . Напомним, что магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещённые в магнитное поле.
Магнитную линию можно провести через любую точку пространства, в котором существует магнитное поле.
На рисунке 86 показано, что магнитная линия (как прямолинейная, так и криволинейная) проводится так, чтобы в любой точке этой линии касательная к ней совпадала с осью магнитной стрелки, помещённой в эту точку.
Рис. 86. В любой точке магнитной линии касательная к ней совпадает с осью магнитной стрелки, помещённой в эту точку
Магнитные линии являются замкнутыми.
Например, картина магнитных линий прямого проводника с током представляет собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику.
Из рисунка 86 видно, что за направление магнитной линии в какой-либо её точке условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещённой в эту точку.
В тех областях пространства, где магнитное поле более сильное, магнитные линии изображают ближе друг к другу, т. е. гуще, чем в тех местах, где поле слабее. Например, поле, изображённое на рисунке 87, слева сильнее, чем справа.
Рис. 87. Магнитные линии ближе друг к другу в тех местах, где магнитное поле сильнее
Таким образом, по картине магнитных линий можно судить не только о направлении, но и о величине магнитного поля (т. е. о том, в каких точках пространства поле действует на магнитную стрелку с большей силой, а в каких — с меньшей).
Рассмотрим картину линий магнитного поля постоянного полосового магнита (рис.
88). Из курса физики 8 класса вы знаете, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному. Магнитные линии не имеют ни начала, ни конца: они либо замкнуты, либо, как средняя линия на рисунке, идут из бесконечности в бесконечность.
Рис. 88. Картина магнитного поля постоянного полосового магнита
Рис. 89. Магнитные линии магнитного поля,созданного прямолинейным проводником с током
Вне магнита магнитные линии расположены наиболее густо у его полюсов. Значит, возле полюсов поле самое сильное, а по мере удаления от полюсов оно ослабевает. Чем ближе к полюсу магнита расположена магнитная стрелка, тем с большей по модулю силой действует на неё поле магнита. Поскольку магнитные линии искривлены, то направление силы, с которой поле действует на стрелку, тоже меняется от точки к точке.
Таким образом, сила, с которой поле полосового магнита действует на помещённую в это поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.
Такое поле называется неоднородным. Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густота меняется от точки к точке.
Ещё одним примером неоднородного магнитного поля может служить поле вокруг прямолинейного проводника с током. На рисунке 89 изображён участок такого проводника, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа. Кружочком обозначено сечение проводника. Точка означает, что ток направлен из-за чертежа к нам, как будто мы видим остриё стрелы, указывающей направление тока (ток, направленный от нас за чертёж, обозначают крестиком, как будто мы видим хвостовое оперение стрелы, направленной по току).
Из этого рисунка видно, что магнитные линии поля, созданного прямолинейным проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расстояние между которыми увеличивается по мере удаления от проводника.
В некоторой ограниченной области пространства можно создать однородное магнитное поле, т. е. поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению.
На рисунке 90 показано магнитное поле, возникающее внутри соленоида — проволочной цилиндрической катушки с током. Поле внутри соленоида можно считать однородным, если длина соленоида значительно больше его диаметра (вне соленоида поле неоднородно, его магнитные линии расположены примерно так же, как у полосового магнита). Из этого рисунка видно, что магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.
Рис. 90. Магнитное поле соленоида
Однородным является также поле внутри постоянного полосового магнита в центральной его части (см. рис. 88).
Для изображения магнитного поля пользуются следующим приёмом. Если линии однородного магнитного поля расположены перпендикулярно к плоскости чертежа и направлены от нас за чертёж, то их изображают крестиками (рис. 91, а), а если из-за чертежа к нам — то точками (рис. 91, б). Как и в случае с током, каждый крестик — это как бы видимое нами хвостовое оперение летящей от нас стрелы, а точка — остриё стрелы, летящей к нам (на обоих рисунках направление стрел совпадает с направлением магнитных линий).
Рис. 91. Линии магнитного поля, направленные перпендикулярно плоскости чертежа: а — от наблюдателя; б — к наблюдателю
Вопросы
- Что является источником магнитного поля?
- Чем создаётся магнитное поле постоянного магнита?
- Что такое магнитные линии? Что принимают за их направление в какой-либо её точке?
- Как располагаются магнитные стрелки в магнитном поле, линии которого прямолинейны; криволинейны?
- 0 чём можно судить по картине линий магнитного поля?
- Какое магнитное поле — однородное или неоднородное — образуется вокруг полосового магнита; вокруг прямолинейного проводника с током; внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?
- Что можно сказать о модуле и направлении силы, действующей на магнитную стрелку в разных точках неоднородного магнитного поля; однородного магнитного поля?
- Чем отличается расположение магнитных линий в неоднородном и однородном магнитных полях?
Упражнение 31
1 В § 37 будет дано более точное название и определение этих линий.
Темы кодификатора ЕГЭ
: взаимодействие магнитов, магнитное поле проводника с током.
Магнитные свойства вещества известны людям давно. Магниты получили своё название от античного города Магнесия: в его окрестностях был распространён минерал (названный впоследствии магнитным железняком или магнетитом), куски которого притягивали железные предметы.
Взаимодействие магнитов
На двух сторонах каждого магнита расположены северный полюс
и южный полюс
. Два магнита притягиваются друг к другу разноимёнными полюсами и отталкиваются одноимёнными. Магниты могут действовать друг на друга даже сквозь вакуум! Всё это напоминает взаимодействие электрических зарядов, однако взаимодействие магнитов не является электрическим
. Об этом свидетельствуют следующие опытные факты.
Магнитная сила ослабевает при нагревании магнита. Сила же взаимодействия точечных зарядов не зависит от их температуры.
Магнитная сила ослабевает, если трясти магнит.
Ничего подобного с электрически заряженными телами не происходит.
Положительные электрические заряды можно отделить от отрицательных (например, при электризации тел). А вот разделить полюса магнита не получается: если разрезать магнит на две части, то в месте разреза также возникают полюса, и магнит распадается на два магнита с разноимёнными полюсами на концах (ориентированных точно так же, как и полюса исходного магнита).
Таким образом, магниты всегда
двухполюсные, они существуют только в виде диполей
. Изолированных магнитных полюсов (так называемых магнитных монополей
— аналогов электрического заряда)в при роде не существует (во всяком случае, экспериментально они пока не обнаружены). Это, пожалуй, самая впечатляющая асимметрия между электричеством и магнетизмом.
Как и электрически заряженные тела, магниты действуют на электрические заряды. Однако магнит действует только на движущийся
заряд; если заряд покоится относительно магнита, то действия магнитной силы на заряд не наблюдается.
Напротив, наэлектризованное тело действует на любой заряд,вне зависимости от того, покоится он или движется.
По современным представлениям теории близкодействия, взаимодействие магнитов осуществляется посредством магнитного поля
.А именно, магнит создаёт в окружающем пространстве магнитное поле, которое действует на другой магнит и вызывает видимое притяжение или отталкивание этих магнитов.
Примером магнита служит магнитная стрелка
компаса. С помощью магнитной стрелки можно судить о наличии магнитного поля в данной области пространства, а также о направлении поля.
Наша планета Земля является гигантским магнитом. Неподалёку от северного географического полюса Земли расположен южный магнитный полюс. Поэтому северный конец стрелки компаса, поворачиваясь к южному магнитному полюсу Земли, указывает на географический север. Отсюда, собственно, и возникло название «северный полюс» магнита.
Линии магнитного поля
Электрическое поле, напомним, исследуется с помощью маленьких пробных зарядов, по действию на которые можно судить о величине и направлении поля.
Аналогом пробного заряда в случае магнитного поля является маленькая магнитная стрелка.
Например, можно получить некоторое геометрическое представление о магнитном поле, если разместить в разных точках пространства очень маленькие стрелки компаса. Опыт показывает, что стрелки выстроятся вдоль определённых линий -так называемых линий магнитного поля
. Дадим определение этого понятия в виде следующих трёх пунктов.
1. Линии магнитного поля, или магнитные силовые линии — это направленные линии в пространстве, обладающие следующим свойством: маленькая стрелка компаса, помещённая в каждой точке такой линии, ориентируется по касательной к этой линии
.
2. Направлением линии магнитного поля считается направление северных концов стрелок компаса, расположенных в точках данной линии
.
3. Чем гуще идут линии, тем сильнее магнитное поле в данной области пространства
.
Роль стрелок компаса с успехом могут выполнять железные опилки: в магнитном поле маленькие опилки намагничиваются и ведут себя в точности как магнитные стрелки.
Так, насыпав железных опилок вокруг постоянного магнита, мы увидим примерно следующую картину линий магнитного поля (рис. 1
).
Рис. 1. Поле постоянного магнита
Северный полюс магнита обозначается синим цветом и буквой ; южный полюс — красным цветом и буквой . Обратите внимание, что линии поля выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс: ведь именно к южному полюсу магнита будет направлен северный конец стрелки компаса.
Опыт Эрстеда
Несмотря на то, что электрические и магнитные явления были известны людям ещё с античности, никакой взаимосвязи между ними долгое время не наблюдалось. В течение нескольких столетий исследования электричества и магнетизма шли параллельно и независимо друг от друга.
Тот замечательный факт, что электрические и магнитные явления на самом деле связаны друг с другом, был впервые обнаружен в 1820 году — в знаменитом опыте Эрстеда.
Схема опыта Эрстеда показана на рис. 2
(изображение с сайта rt.
mipt.ru). Над магнитной стрелкой ( и — северный и южный полюсы стрелки) расположен металлический проводник, подключённый к источнику тока. Если замкнуть цепь, то стрелка поворачивается перпендикулярно проводнику!
Этот простой опыт прямо указал на взаимосвязь электричества и магнетизма. Эксперименты последовавшие за опытом Эрстеда, твёрдо установили следующую закономерность: магнитное поле порождается электрическими токами и действует на токи
.
Рис. 2. Опыт Эрстеда
Картина линий магнитного поля, порождённого проводником с током, зависит от формы проводника.
Магнитное поле прямого провода с током
Линии магнитного поля прямолинейного провода с током являются концентрическими окружностями. Центры этих окружностей лежат на проводе, а их плоскости перпендикулярны проводу (рис. 3
).
Рис. 3. Поле прямого провода с током
Для определения направления линий магнитного поля прямого тока существуют два альтернативных правила.
Правило часовой стрелки
.
Линии поля идут против часовой стрелки, если смотреть так, чтобы ток тёк на нас
.
Правило винта
(или правило буравчика
, или правило штопора
— это уж кому что ближе;-)). Линии поля идут туда, куда надо вращать винт (с обычной правой резьбой), чтобы он двигался по резьбе в направлении тока
.
Пользуйтесь тем правилом, которое вам больше по душе. Лучше привыкнуть к правилу часовой стрелки — вы сами впоследствии убедитесь, что оно более универсально и им проще пользоваться (а потом с благодарностью вспомните его на первом курсе, когда будете изучать аналитическую геометрию).
На рис. 3
появилось и кое-что новое: это вектор , который называется индукцией магнитного поля
, или магнитной индукцией
. Вектор магнитной индукции является аналогом вектора напряжённости электрического поля: он служит силовой характеристикой
магнитного поля, определяя силу, с которой магнитное поле действует на движущиеся заряды.
О силах в магнитном поле мы поговорим позже, а пока отметим лишь, что величина и направление магнитного поля определяется вектором магнитной индукции .
В каждой точке пространства вектор направлен туда же,куда и северный конец стрелки компаса, помещённой в данную точку, а именно по касательной к линии поля в направлении этой линии. Измеряется магнитная индукция в теслах
(Тл).
Как и в случае электрического поля, для индукции магнитного поля справедлив принцип суперпозиции
. Он заключается в том, что индукции магнитных полей , создаваемых в данной точке различными токами, складываются векторно и дают результирующий вектор магнитной индукции:
.
Магнитное поле витка с током
Рассмотрим круговой виток, по которому циркулирует постоянный ток . Источник,создающий ток, мы на рисунке не показываем.
Картина линий поля нашего витка будет иметь приблизительно следующий вид (рис. 4
).
Рис. 4. Поле витка с током
Нам будет важно уметь определять, в какое полупространство (относительно плоскости витка) направлено магнитное поле. Снова имеем два альтернативных правила.
Правило часовой стрелки
.
Линии поля идут туда, глядя откуда ток кажется циркулирующим против часовой стрелки
.
Правило винта
. Линии поля идут туда, куда будет перемещаться винт (с обычной правой резьбой), если вращать его в направлении тока
.
Как видите, ток и поле меняются ролями — по сравнению с формулировками этих правил для случая прямого тока.
Магнитное поле катушки с током
Катушка
получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 5
— изображение с сайта en.wikipedia.org). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков. Катушка называется ещё соленоидом
.
Рис. 5. Катушка (соленоид)
Магнитное поле одного витка, как мы знаем, выглядит не очень-то просто. Поля? отдельных витков катушки накладываются друг на друга, и, казалось бы, в результате должна получиться совсем уж запутанная картина. Однако это не так: поле длинной катушки имеет неожиданно простую структуру (рис.
6
).
Рис. 6. поле катушки с током
На этом рисунке ток в катушке идёт против часовой стрелки, если смотреть слева (так будет, если на рис. 5
правый конец катушки подключить к «плюсу» источника тока, а левый конец — к «минусу»). Мы видим, что магнитное поле катушки обладает двумя характерными свойствами.
1. Внутри катушки вдали от её краёв магнитное поле является однородным
: в каждой точке вектор магнитной индукции одинаков по величине и направлению. Линии поля — параллельные прямые; они искривляются лишь вблизи краёв катушки, когда выходят наружу.
2. Вне катушки поле близко к нулю. Чем больше витков в катушке — тем слабее поле снаружи неё.
Заметим, что бесконечно длинная катушка вообще не выпускает поле наружу: вне катушки магнитное поле отсутствует. Внутри такой катушки поле всюду является однородным.
Ничего не напоминает? Катушка является «магнитным» аналогом конденсатора. Вы же помните, что конденсатор создаёт внутри себя однородное электрическое поле, линии которого искривляются лишь вблизи краёв пластин, а вне конденсатора поле близко к нулю; конденсатор с бесконечными обкладками вообще не выпускает поле наружу, а всюду внутри него поле однородно.
А теперь — главное наблюдение. Сопоставьте, пожалуйста, картину линий магнитного поля вне катушки (рис. 6
) с линиями поля магнита на рис. 1
. Одно и то же, не правда ли? И вот мы подходим к вопросу, который, вероятно, у вас уже давно возник: если магнитное поле порождается токами и действует на токи, то какова причина возникновения магнитного поля вблизи постоянного магнита? Ведь этот магнит вроде бы не является проводником с током!
Гипотеза Ампера. Элементарные токи
Поначалу думали, что взаимодействие магнитов объясняется особыми магнитными зарядами, сосредоточенными на полюсах. Но, в отличие от электричества, никто не мог изолировать магнитный заряд; ведь, как мы уже говорили, не удавалось получить по отдельности северный и южный полюс магнита — полюса всегда присутствуют в магните парами.
Сомнения насчёт магнитных зарядов усугубил опыт Эрстеда, когда выяснилось, что магнитное поле порождается электрическим током. Более того, оказалось, что для всякого магнита можно подобрать проводник с током соответствующей конфигурации, такой, что поле этого проводника совпадает с полем магнита.
Ампер выдвинул смелую гипотезу. Нет никаких магнитных зарядов. Действие магнита объясняется замкнутыми электрическими токами внутри него
.
Что это за токи? Эти элементарные токи
циркулируют внутри атомов и молекул; они связаны с движением электронов по атомным орбитам. Магнитное поле любого тела складывается из магнитных полей этих элементарных токов.
Элементарные токи могут быть беспорядочным образом расположены друг относительно друга. Тогда их поля взаимно погашаются, и тело не проявляет магнитных свойств.
Но если элементарные токи расположены согласованно,то их поля,складываясь,усиливают друг друга. Тело становится магнитом (рис. 7
; магнитое поле будет направлено на нас; также на нас будет направлен и северный полюс магнита).
Рис. 7. Элементарные токи магнита
Гипотеза Ампера об элементарных токах прояснила свойства магнитов.Нагревание и тряска магнита разрушают порядок расположения его элементарных токов, и магнитные свойства ослабевают.
Неразделимость полюсов магнита стала очевидной: в месте разреза магнита мы получаем те же элементарные токи на торцах. Способность тела намагничиваться в магнитном поле объясняется согласованным выстраиванием элементарных токов, «поворачивающихся» должным образом (о повороте кругового тока в магнитном поле читайте в следующем листке).
Гипотеза Ампера оказалась справедливой — это показало дальнейшее развитие физики. Представления об элементарных токах стали неотъемлемой частью теории атома, разработанной уже в ХХ веке — почти через сто лет после гениальной догадки Ампера.
У нейтронной звезды нашли странное магнитное поле
Российские ученые из Института космических исследований РАН, МФТИ и Пулковской обсерватории РАН обнаружили, что магнитное поле нейтронной звезды в системе GRO J2058+42 регистрируется только в тот момент, когда она поворачивается к наблюдателю определенным образом. Статья ученых, поддержанных грантом Российского научного фонда, опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Нейтронную звезду GRO J2058+42 американские астрономы открыли четверть века назад. Ее относят к особому классу — вспыхивающим (или транзиентным) рентгеновским пульсарам. С тех пор ученые всесторонне исследовали это небесное тело и не заметили никаких особенностей по сравнению с другими объектами своего класса. Но недавние данные, полученные космической обсерваторией NuSTAR, позволили более детально изучить особенности излучения этого пульсара.
Оказалось, что в его энергетических спектрах присутствует линия циклотронного поглощения, которая позволяет однозначно определить напряженность магнитного поля объекта. Само по себе это не ново, такие особенности на настоящий момент известны у трех десятков объектов. Но российские ученые выяснили, что эта линия у GRO J2058+42 проявляет себя только тогда, когда нейтронная звезда повернута к наблюдателю определенным образом.
Сделать это астрономам удалось только после детального исследования характеристик нейтронной звезды с десяти разных ракурсов.
Только на одном из них был обнаружен дефицит излучения на энергии около 10 кэВ, что соответствует напряженности магнитного поля в 1012 Гс.
Сложность исследований российских астрофизиков заключается в том, что вспышки в большей части таких систем наблюдаются очень редко и их невозможно достоверно прогнозировать. Российские ученые смогли поймать момент зарождения новой вспышки от нейтронной звезды GRO J2058+42 и быстро провести серию наблюдений с помощью обсерватории NuSTAR. По результатам этих наблюдений исследователи и смогли сделать вывод о странном поведении магнитного поля объекта.
Полученные данные оказались настолько необычны, что российские ученые обратились к американским коллегам для проведения дополнительных измерений, но и они подтвердили первоначальные выводы. До недавнего времени считалось, что такие неоднородности в магнитом поле формируются только во время кратковременных вспышек на звездах или от магнетаров. Работа российских ученых впервые представляет доказательства более сложной структуры магнитного поля нейтронной звезды, чем считалось ранее.
Также выяснилось, что эта структура может сохранять свою форму продолжительное время. Это значит, что она представляет собой фундаментальное свойство объекта, а не кратковременное явление.
Магнитный момент – фундаментальное свойство элементарных частиц
Магнитный момент атома – основная физическая векторная величина, характеризующая магнитные свойства любых веществ. Источником формирования магнетизма, как утверждает классическая электромагнитная теория, являются микротоки, возникающие вследствие движения электрона по орбите. Магнитный момент – это непременное свойство всех без исключения элементарных частиц, ядер, атомных электронных оболочек и молекул.
Магнетизм, который присущ всем элементарным частицам, согласно квантовой механике, обусловлен наличием у них механического момента, называемого спином (собственным механическим импульсом квантовой природы). Магнитные свойства атомного ядра складываются из спиновых импульсов составных частей ядра – протонов и нейтронов.
Электронные оболочки (внутриатомные орбиты) тоже имеют магнитный момент, который составляет сумма магнитных моментов находящихся на ней электронов.
Иначе говоря, магнитные моменты элементарных частиц и атомных орбиталей обусловлены внутриатомным квантомеханическим эффектом, известным как спиновой импульс. Данный эффект аналогичен угловому моменту вращения вокруг собственной центральной оси. Спиновой импульс измеряется в постоянной Планка – основной константе квантовой теории.
Все нейтроны, электроны и протоны, из которых, собственно, и состоит атом, согласно Планку, обладают спином, равным ½ . В структуре атома электроны, вращаясь вокруг ядра, помимо спинового импульса, имеют еще и орбитальный угловой момент. Ядро, хоть и занимает статичное положение, тоже обладает угловым моментом, который создается эффектом ядерного спина.
Ферромагнитные элементы с нечетным количеством электронов всегда будут обладать ненулевым магнетизмом за счет непарного электрона. В таких элементах соседние орбитали перекрываются, и все спиновые моменты непарных электронов принимают одинаковую ориентацию в пространстве, что приводит к достижению наименьшего энергетического состояния.
Этот процесс называется обменным взаимодействием.
При таком выравнивании магнитных моментов ферромагнитных атомов возникает магнитное поле. А парамагнитные элементы, состоящие из атомов с дезориентированными магнитными моментами, не имеют собственного магнитного поля. Но если воздействовать на них внешним источником магнетизма, то магнитные моменты атомов выровняются, и эти элементы тоже приобретут магнитные свойства.
Материалы по теме:
На рисунке представлены магнитные линии поля создаваемого. Магнитное поле и его графическое изображение
Использование тестов на уроках дает
возможность осуществлять реальную
индивидуализацию и дифференциацию обучения;
вносить своевременную коррекционную работу в
процесс преподавания; достоверно оценивать и
управлять качеством обучения. Предлагаемые
тесты по теме “Магнитное поле” содержат по 10
заданий.
Тест №1
1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле.
Где будет проявляться действие этого поля
наиболее сильно?
А.
Около полюсов магнита.
Б. В центре магнита.
В.Действие магнитного поля проявляется
равномерно в каждой точке магнита.
Верный ответ: А.
2. Можно ли пользоваться компасом на Луне для
ориентирования на местности?
А. Нельзя.
Б. Можно.
В. Можно, но только на равнинах.
Верный ответ: А.
3. При каком условии магнитное поле появляется
вокруг проводника?
А. Когда в проводнике возникает электрический
ток.
Б. Когда проводник складывают вдвое.
В. Когда проводник нагревают.
Верный ответ: А.
А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: В.
5. Укажите фундаментальное свойство магнитного
поля?
А. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на положительных зарядах и
оканчиваются на отрицательных.
Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных
зарядов в природе нет.
В. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на отрицательных зарядах и
оканчиваются на положительных.
Верный ответ: Б.
6.Выберите рисунок, где изображено магнитное
поле.
Верный ответ: рис.2
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление вектора магнитной индукции.
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Верный ответ: Б.
8. Как ведут себя катушки с сердечниками,
изображенные на рисунке.
А. Не взаимодействуют.
Б. Поворачиваются.
В. Отталкиваются.
Верный ответ: А.
9. Из катушки с током убрали железный сердечник.
Как изменится картина магнитной индукции?
А. Густота магнитных линий многократно
возрастет.
Б. Густота магнитных линий многократно
уменьшится.
В. Картина магнитных линий не изменится.
Верный ответ: Б.
10. Каким способом можно изменить полюса
магнитного катушки с током?
А. Ввести в катушку сердечник.
Б. Изменить направление тока в катушке.
В. Отключить источник тока.
Г. Увеличить силу тока.
Верный ответ: Б.
Тест №2
1.
В Исландии и Франции морской компас начали
использовать в 12-13 веках. Магнитный брусок
закрепляли в центре деревянного креста, затем
эту конструкцию помещали в воду, и крест,
повернувшись, устанавливался в направлении
север-юг. Каким полюсом магнитный брусок
повернётся к северному магнитному полюсу Земли?
А. Северным.
Б. Южным.
Верный ответ: Б.
2. Какое вещество совсем не притягивается
магнитом?
А. Железо.
Б. Никель.
В. Стекло.
Верный ответ: В.
3. Внутри стенового покрытия проложен
изолированный провод. Как обнаружить
местонахождения провода не нарушая стенового
покрытия?
А. Поднести к стене магнитную стрелку.
Проводник с током и стрелка будут
взаимодействовать.
Б. Осветить стены. Усиление света укажет на
нахождение провода.
В. Местонахождение провода нельзя определить, не
ломая стенового покрытия.
Верный ответ: А.
4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?
А.
Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Г. Налево.
Верный ответ: А.
5. В чем состоит особенность линий магнитной
индукции?
А. Линии магнитной индукции начинаются на
положительных зарядах, оканчиваются на
отрицательных.
Б. Линии не имеют ни начала, ни конца. Они всегда
замкнуты.
Верный ответ: Б.
6. Проводник с током расположен перпендикулярно
плоскости. На каком рисунке линии магнитной
индукции изображены правильно.
Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4
Верный ответ: рис. 4.
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление тока, если вектор магнитной индукции
направлен вверх.
А. Против часовой стрелки.
Б. По часовой стрелке.
Верный ответ: А.
8. Определите характер взаимодействия катушек,
изображенных на рисунке.
А. Притягиваются.
Б. Отталкиваются.
В. Не взаимодействуют.
Верный ответ: Б.
9. Рамка с током в магнитном поле
поворачивается. В каком приборе используется это
явление?
А.
Лазерный диск.
Б. Амперметр.
В. Электромагнит.
Верный ответ: Б.
10. Почему рамка с током, помещенная между
полюсами постоянного магнита вращается?
А. Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и
магнита.
Б. Из-за действия электрического поля рамки на
магнит.
В. Из-за действия магнитного поля магнита на
заряд в витке.
Верный ответ: А.
Литература:
Физика. 8 кл.: учебник для
общеобразовательных документов/ А.В. Перышкин. —
Дрофа, 2006.
Каталог заданий.
Задания Д13. Магнитное поле. Электромагнитная индукция
Сортировка Основная Сначала простые Сначала сложные По популярности Сначала новые Сначала старые
Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
По лёгкой проводящей рамке, расположенной между полюсами подковообразного магнита, пропустили электрический ток, направление которого указано на рисунке стрелками.
Решение.
Магнитное поле будет направлено от северного полюса магнита к южному (перпендикулярно стороне АБ рамки). На стороны рамки с током действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна где — сила тока в рамке, — величина магнитной индукции поля магнита, — длина соответствующей стороны рамки, — синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока. Таким образом, на АБ сторону рамки и сторону параллельную ей будут действовать силы, равные по величине, но противоположные по направлению: на левую сторону «от нас», а на правую «на нас». На остальные стороны силы действовать не будут, поскольку ток в них течет параллельно силовым линиям поля. Таким образом рамка начнёт вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.
По мере поворота направление силы будет меняться и в тот момент, когда рамка повернётся на 90° вращающий момент сменит направление, таким образом, рамка не будет проворачиваться дальше.
Некоторое время рамка будет колебаться в таком положении, а затем окажется в положении, указанном на рисунке 4.
Ответ: 4
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1313.
По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки
1) образуются магнитные полюса: на конце 1 — северный полюс; на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса: на конце 1 — южный полюс; на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд; на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд; на конце 2 — отрицательны
Решение.
При движении заряженных частиц всегда возникает магнитное поле. Воспользуемся правилом правой руки для определения направления вектора магнитной индукции: направим пальцы по линии тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление вектора магнитной индукции.
Таким образом, линии магнитной индукции направлены из конца 1 к концу 2. Линии магнитного поля входят в южный магнитный полюс и выходят из северного.
Правильный ответ указан под номером
2.
Примечание.
Внутри магнита (катушки) линии магнитного поля идут от южного полюса к северному.
Ответ: 2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1326., ОГЭ-2019. Основная волна. Вариант 54416
На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов, судя по расположению магнитной стрелки, соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу
Решение.
Поскольку магнитные линии замкнуты, полюса не могут быть одновременно южными или северными. Буква N (North) обозначает северный полюс, S (South) — южный.
Северный полюс притягивается к южному. Следовательно, область 1 — южный полюс, область 2 — северный полюс.
Темой этого урока будет магнитное поле и его графическое изображение. Мы обсудим неоднородное и однородное магнитное поле. Для начала дадим определение магнитному полю, расскажем, с чем оно связано и какими оно обладает свойствами. Научимся изображать его на графиках. Также узнаем, как определяется неоднородное и однородное магнитное поле.
Cегодня мы в первую очередь повторим, что такое магнитное поле. Магнитное поле —
силовое поле, которое образуется вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Оно связано с движущимися зарядами
.
Теперь необходимо отметить свойства магнитного поля
. Вы знаете, что с зарядом связано несколько полей. В частности, электрическое поле. Но мы будем обсуждать именно магнитное поле, создаваемое движущимися зарядами. У магнитного поля несколько свойств. Первое: магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами
.
Иными словами, магнитное поле образуется вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Следующее свойство, которое говорит, как магнитное поле определяется. Определяется оно по действию на другой движущийся электрический заряд.
Или, говорят, на другой электрический ток. Наличие магнитного поля мы можем определить по действию на стрелку компаса, на т.н. магнитную стрелку.
Еще одно свойство: магнитное поле оказывает силовое действие
. Поэтому говорят, что магнитное поле материально.
Эти три свойства являются отличительными чертами магнитного поля. После того, как мы определились с тем, что такое магнитное поле, и определили свойства такого поля, необходимо сказать, как магнитное поле исследуют. В первую очередь магнитное поле исследуется при помощи рамки с током. Если мы возьмем проводник, сделаем из этого проводника круглую или квадратную рамку и по этой рамке будем пропускать электрический ток, то в магнитном поле эта рамка будет определенным образом поворачиваться.
Рис. 1. Рамка с током поворачивается во внешнем магнитном поле
По тому, как поворачивается эта рамка, мы можем судить о магнитном поле
. Только здесь есть одно важное условие: рамка должна быть очень маленькая или она должна быть очень малых размеров по сравнению с расстояниями, на которых мы изучаем магнитное поле. Такую рамку называют контур с током.
Исследовать магнитное поле мы можем и при помощи магнитных стрелок, размещая их в магнитном поле и наблюдая за их поведением.
Рис. 2. Действие магнитного поля на магнитные стрелки
Следующее, о чем мы будем говорить, о том, как можно изобразить магнитное поле. В результате исследований, которые были проведены в течение долгого времени, стало понятно, что магнитное поле удобно изображать при помощи магнитных линий. Чтобы пронаблюдать магнитные линии
, проделаем один эксперимент. Для нашего эксперимента потребуется постоянный магнит, металлические железные опилки, стекло и лист белой бумаги.
Рис. 3. Железные опилки выстраиваются вдоль линий магнитного поля
Магнит накрываем стеклянной пластиной, а сверху кладем лист бумаги, белый лист бумаги. Сверху на лист бумаги сыплем железные опилки. В результате будет видно, как проявляются линии магнитного поля. То, что мы увидим, — это линии магнитного поля постоянного магнита. Их еще называют иногда спектром магнитных линий. Заметьте, что линии существуют по всем трем направлениям, не только в плоскости.
Магнитная линия
— воображаемая линия, вдоль которой выстраивались бы оси магнитных стрелок.
Рис. 4. Схематическое изображение магнитной линии
Посмотрите, на рисунке представлено следующее: линия изогнутая, направление магнитной линии определяется направлением магнитной стрелки. Направление указывает северный полюс магнитной стрелки. Очень удобно изображать линии именно при помощи стрелок.
Рис. 5. Как обозначается направление силовых линий
Теперь поговорим о свойствах магнитных линий.
Во-первых, у магнитных линий нет ни начала, ни конца. Это линии замкнутые.
Раз магнитные линии замкнуты, то не существует магнитных зарядов.
Второе: это линии, которые не пересекаются, не прерываются, не свиваются
каким-либо образом. При помощи магнитных линий мы можем характеризовать магнитное поле, представить себе не только его форму, но и говорить о силовом воздействии. Если изображать большую густоту таких линий, то в этом месте, в этой точке пространства, у нас силовое действие будет больше.
Если линии располагаются параллельно друг другу, их густота одинакова, то в этом случае говорят, что магнитное поле однородно
. Если, наоборот, этого не выполняется, т.е. густота разная, линии искривлены, то такое поле будет называться неоднородным
. В заключение урока хотелось бы обратить ваше внимание на следующие рисунки.
Рис. 6. Неоднородное магнитное поле
Во-первых, теперь мы уже знаем, что магнитные линии
можно изображать стрелками.
И рисунок представляет именно неоднородное магнитное поле. Густота в разных местах разная, значит, силовое воздействие этого поля на магнитную стрелку будет разным.
На следующем рисунке представлено уже однородное поле. Линии направлены в одну сторону, и их густота одинакова.
Рис. 7. Однородное магнитное поле
Однородное магнитное поле — это поле, которое встречается внутри катушки с большим числом витков или внутри прямолинейного, полосового магнита. Магнитное поле вне полосового магнита или то, что мы сегодня наблюдали на уроке, это поле неоднородное. Чтобы все это до конца усвоить, давайте посмотрим на таблицу.
Список дополнительной литературы:
Белкин И.К. Электрическое и магнитное поля // Квант. — 1984. — № 3. — С. 28-31. Кикоин А.К. Откуда берется магнетизм? // Квант. — 1992. — № 3. — С. 37-39,42 Леенсон И. Загадки магнитной стрелки // Квант. — 2009. — № 3. — С. 39-40. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. — М.
, 1974
Темы кодификатора ЕГЭ
: взаимодействие магнитов, магнитное поле проводника с током.
Магнитные свойства вещества известны людям давно. Магниты получили своё название от античного города Магнесия: в его окрестностях был распространён минерал (названный впоследствии магнитным железняком или магнетитом), куски которого притягивали железные предметы.
Взаимодействие магнитов
На двух сторонах каждого магнита расположены северный полюс
и южный полюс
. Два магнита притягиваются друг к другу разноимёнными полюсами и отталкиваются одноимёнными. Магниты могут действовать друг на друга даже сквозь вакуум! Всё это напоминает взаимодействие электрических зарядов, однако взаимодействие магнитов не является электрическим
. Об этом свидетельствуют следующие опытные факты.
Магнитная сила ослабевает при нагревании магнита. Сила же взаимодействия точечных зарядов не зависит от их температуры.
Магнитная сила ослабевает, если трясти магнит.
Ничего подобного с электрически заряженными телами не происходит.
Положительные электрические заряды можно отделить от отрицательных (например, при электризации тел). А вот разделить полюса магнита не получается: если разрезать магнит на две части, то в месте разреза также возникают полюса, и магнит распадается на два магнита с разноимёнными полюсами на концах (ориентированных точно так же, как и полюса исходного магнита).
Таким образом, магниты всегда
двухполюсные, они существуют только в виде диполей
. Изолированных магнитных полюсов (так называемых магнитных монополей
— аналогов электрического заряда)в при роде не существует (во всяком случае, экспериментально они пока не обнаружены). Это, пожалуй, самая впечатляющая асимметрия между электричеством и магнетизмом.
Как и электрически заряженные тела, магниты действуют на электрические заряды. Однако магнит действует только на движущийся
заряд; если заряд покоится относительно магнита, то действия магнитной силы на заряд не наблюдается.
Напротив, наэлектризованное тело действует на любой заряд,вне зависимости от того, покоится он или движется.
По современным представлениям теории близкодействия, взаимодействие магнитов осуществляется посредством магнитного поля
.А именно, магнит создаёт в окружающем пространстве магнитное поле, которое действует на другой магнит и вызывает видимое притяжение или отталкивание этих магнитов.
Примером магнита служит магнитная стрелка
компаса. С помощью магнитной стрелки можно судить о наличии магнитного поля в данной области пространства, а также о направлении поля.
Наша планета Земля является гигантским магнитом. Неподалёку от северного географического полюса Земли расположен южный магнитный полюс. Поэтому северный конец стрелки компаса, поворачиваясь к южному магнитному полюсу Земли, указывает на географический север. Отсюда, собственно, и возникло название «северный полюс» магнита.
Линии магнитного поля
Электрическое поле, напомним, исследуется с помощью маленьких пробных зарядов, по действию на которые можно судить о величине и направлении поля.
Аналогом пробного заряда в случае магнитного поля является маленькая магнитная стрелка.
Например, можно получить некоторое геометрическое представление о магнитном поле, если разместить в разных точках пространства очень маленькие стрелки компаса. Опыт показывает, что стрелки выстроятся вдоль определённых линий -так называемых линий магнитного поля
. Дадим определение этого понятия в виде следующих трёх пунктов.
1. Линии магнитного поля, или магнитные силовые линии — это направленные линии в пространстве, обладающие следующим свойством: маленькая стрелка компаса, помещённая в каждой точке такой линии, ориентируется по касательной к этой линии
.
2. Направлением линии магнитного поля считается направление северных концов стрелок компаса, расположенных в точках данной линии
.
3. Чем гуще идут линии, тем сильнее магнитное поле в данной области пространства
.
Роль стрелок компаса с успехом могут выполнять железные опилки: в магнитном поле маленькие опилки намагничиваются и ведут себя в точности как магнитные стрелки.
Так, насыпав железных опилок вокруг постоянного магнита, мы увидим примерно следующую картину линий магнитного поля (рис. 1
).
Рис. 1. Поле постоянного магнита
Северный полюс магнита обозначается синим цветом и буквой ; южный полюс — красным цветом и буквой . Обратите внимание, что линии поля выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс: ведь именно к южному полюсу магнита будет направлен северный конец стрелки компаса.
Опыт Эрстеда
Несмотря на то, что электрические и магнитные явления были известны людям ещё с античности, никакой взаимосвязи между ними долгое время не наблюдалось. В течение нескольких столетий исследования электричества и магнетизма шли параллельно и независимо друг от друга.
Тот замечательный факт, что электрические и магнитные явления на самом деле связаны друг с другом, был впервые обнаружен в 1820 году — в знаменитом опыте Эрстеда.
Схема опыта Эрстеда показана на рис. 2
(изображение с сайта rt.
mipt.ru). Над магнитной стрелкой ( и — северный и южный полюсы стрелки) расположен металлический проводник, подключённый к источнику тока. Если замкнуть цепь, то стрелка поворачивается перпендикулярно проводнику!
Этот простой опыт прямо указал на взаимосвязь электричества и магнетизма. Эксперименты последовавшие за опытом Эрстеда, твёрдо установили следующую закономерность: магнитное поле порождается электрическими токами и действует на токи
.
Рис. 2. Опыт Эрстеда
Картина линий магнитного поля, порождённого проводником с током, зависит от формы проводника.
Магнитное поле прямого провода с током
Линии магнитного поля прямолинейного провода с током являются концентрическими окружностями. Центры этих окружностей лежат на проводе, а их плоскости перпендикулярны проводу (рис. 3
).
Рис. 3. Поле прямого провода с током
Для определения направления линий магнитного поля прямого тока существуют два альтернативных правила.
Правило часовой стрелки
.
Линии поля идут против часовой стрелки, если смотреть так, чтобы ток тёк на нас
.
Правило винта
(или правило буравчика
, или правило штопора
— это уж кому что ближе;-)). Линии поля идут туда, куда надо вращать винт (с обычной правой резьбой), чтобы он двигался по резьбе в направлении тока
.
Пользуйтесь тем правилом, которое вам больше по душе. Лучше привыкнуть к правилу часовой стрелки — вы сами впоследствии убедитесь, что оно более универсально и им проще пользоваться (а потом с благодарностью вспомните его на первом курсе, когда будете изучать аналитическую геометрию).
На рис. 3
появилось и кое-что новое: это вектор , который называется индукцией магнитного поля
, или магнитной индукцией
. Вектор магнитной индукции является аналогом вектора напряжённости электрического поля: он служит силовой характеристикой
магнитного поля, определяя силу, с которой магнитное поле действует на движущиеся заряды.
О силах в магнитном поле мы поговорим позже, а пока отметим лишь, что величина и направление магнитного поля определяется вектором магнитной индукции .
В каждой точке пространства вектор направлен туда же,куда и северный конец стрелки компаса, помещённой в данную точку, а именно по касательной к линии поля в направлении этой линии. Измеряется магнитная индукция в теслах
(Тл).
Как и в случае электрического поля, для индукции магнитного поля справедлив принцип суперпозиции
. Он заключается в том, что индукции магнитных полей , создаваемых в данной точке различными токами, складываются векторно и дают результирующий вектор магнитной индукции:
.
Магнитное поле витка с током
Рассмотрим круговой виток, по которому циркулирует постоянный ток . Источник,создающий ток, мы на рисунке не показываем.
Картина линий поля нашего витка будет иметь приблизительно следующий вид (рис. 4
).
Рис. 4. Поле витка с током
Нам будет важно уметь определять, в какое полупространство (относительно плоскости витка) направлено магнитное поле. Снова имеем два альтернативных правила.
Правило часовой стрелки
.
Линии поля идут туда, глядя откуда ток кажется циркулирующим против часовой стрелки
.
Правило винта
. Линии поля идут туда, куда будет перемещаться винт (с обычной правой резьбой), если вращать его в направлении тока
.
Как видите, ток и поле меняются ролями — по сравнению с формулировками этих правил для случая прямого тока.
Магнитное поле катушки с током
Катушка
получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 5
— изображение с сайта en.wikipedia.org). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков. Катушка называется ещё соленоидом
.
Рис. 5. Катушка (соленоид)
Магнитное поле одного витка, как мы знаем, выглядит не очень-то просто. Поля? отдельных витков катушки накладываются друг на друга, и, казалось бы, в результате должна получиться совсем уж запутанная картина. Однако это не так: поле длинной катушки имеет неожиданно простую структуру (рис.
6
).
Рис. 6. поле катушки с током
На этом рисунке ток в катушке идёт против часовой стрелки, если смотреть слева (так будет, если на рис. 5
правый конец катушки подключить к «плюсу» источника тока, а левый конец — к «минусу»). Мы видим, что магнитное поле катушки обладает двумя характерными свойствами.
1. Внутри катушки вдали от её краёв магнитное поле является однородным
: в каждой точке вектор магнитной индукции одинаков по величине и направлению. Линии поля — параллельные прямые; они искривляются лишь вблизи краёв катушки, когда выходят наружу.
2. Вне катушки поле близко к нулю. Чем больше витков в катушке — тем слабее поле снаружи неё.
Заметим, что бесконечно длинная катушка вообще не выпускает поле наружу: вне катушки магнитное поле отсутствует. Внутри такой катушки поле всюду является однородным.
Ничего не напоминает? Катушка является «магнитным» аналогом конденсатора. Вы же помните, что конденсатор создаёт внутри себя однородное электрическое поле, линии которого искривляются лишь вблизи краёв пластин, а вне конденсатора поле близко к нулю; конденсатор с бесконечными обкладками вообще не выпускает поле наружу, а всюду внутри него поле однородно.
А теперь — главное наблюдение. Сопоставьте, пожалуйста, картину линий магнитного поля вне катушки (рис. 6
) с линиями поля магнита на рис. 1
. Одно и то же, не правда ли? И вот мы подходим к вопросу, который, вероятно, у вас уже давно возник: если магнитное поле порождается токами и действует на токи, то какова причина возникновения магнитного поля вблизи постоянного магнита? Ведь этот магнит вроде бы не является проводником с током!
Гипотеза Ампера. Элементарные токи
Поначалу думали, что взаимодействие магнитов объясняется особыми магнитными зарядами, сосредоточенными на полюсах. Но, в отличие от электричества, никто не мог изолировать магнитный заряд; ведь, как мы уже говорили, не удавалось получить по отдельности северный и южный полюс магнита — полюса всегда присутствуют в магните парами.
Сомнения насчёт магнитных зарядов усугубил опыт Эрстеда, когда выяснилось, что магнитное поле порождается электрическим током. Более того, оказалось, что для всякого магнита можно подобрать проводник с током соответствующей конфигурации, такой, что поле этого проводника совпадает с полем магнита.
Ампер выдвинул смелую гипотезу. Нет никаких магнитных зарядов. Действие магнита объясняется замкнутыми электрическими токами внутри него
.
Что это за токи? Эти элементарные токи
циркулируют внутри атомов и молекул; они связаны с движением электронов по атомным орбитам. Магнитное поле любого тела складывается из магнитных полей этих элементарных токов.
Элементарные токи могут быть беспорядочным образом расположены друг относительно друга. Тогда их поля взаимно погашаются, и тело не проявляет магнитных свойств.
Но если элементарные токи расположены согласованно,то их поля,складываясь,усиливают друг друга. Тело становится магнитом (рис. 7
; магнитое поле будет направлено на нас; также на нас будет направлен и северный полюс магнита).
Рис. 7. Элементарные токи магнита
Гипотеза Ампера об элементарных токах прояснила свойства магнитов.Нагревание и тряска магнита разрушают порядок расположения его элементарных токов, и магнитные свойства ослабевают.
Неразделимость полюсов магнита стала очевидной: в месте разреза магнита мы получаем те же элементарные токи на торцах. Способность тела намагничиваться в магнитном поле объясняется согласованным выстраиванием элементарных токов, «поворачивающихся» должным образом (о повороте кругового тока в магнитном поле читайте в следующем листке).
Гипотеза Ампера оказалась справедливой — это показало дальнейшее развитие физики. Представления об элементарных токах стали неотъемлемой частью теории атома, разработанной уже в ХХ веке — почти через сто лет после гениальной догадки Ампера.
Взаимодействие токов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции
Взаимодействие токов.
Магнитное поле.
Вектор магнитной индукции.
Линии магнитной индукции
Взаимодействие токов
Возьмём два гибких проводника,
укрепим их вертикально, а затем
присоединим нижними концами к
полюсам источника тока.
Притяжения или отталкивания
проводников при этом не обнаружится,
хотя проводники заряжаются от
источника тока, но заряды проводников
при разности потенциалов между ними
в несколько вольт ничтожно малы.
Поэтому кулоновские силы никак не
проявляются.
Но если другие концы
проводников замкнуть проволокой
так, чтобы в проводниках возникли
токи противоположного
направления, то проводники начнут
отталкиваться друг от друга.
В случае токов одного направления
проводники притягиваются.
Взаимодействия между проводниками
с током, называют магнитными.
Силы, с которыми проводники с током
действуют друг на друга, называют
магнитными силами.
Основные свойства магнитного поля
1. Магнитное поле порождается электрическим током
(движущимися зарядами).
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на
электрический ток (движущиеся заряды).
Подобно электрическому полю, магнитное поле существует
реально независимо от нас, от наших знаний о нём.
Экспериментальным доказательством реальности магнитного
поля, является факт существования электромагнитных волн.
Замкнутый контур с током в магнитном поле
Для изучения магнитного поля можно взять
замкнутый контур малых (по сравнению с
расстояниями, на которых магнитное поле
заметно изменяется) размеров.
Например, можно взять маленькую плоскую
проволочную рамку произвольной формы.
Подводящие ток проводники нужно
расположить близко друг к другу
или сплести вместе.
Тогда результирующая со стороны магнитного поля на эти
проводники, будет равна нулю.
Выяснить характер действия магнитного поля на контур с
током можно с помощью следующего опыта.
Подвесим на тонких гибких
проводниках, сплетённых вместе,
маленькую плоскую рамку, состоящую
из нескольких витков проволоки.
На расстоянии, значительно большем
размеров рамки, вертикально
расположим провод.
При пропускании электрического тока
через провод и рамку рамка
поворачивается и располагается так, что
провод оказывается в плоскости рамки.
При изменении направления тока в
проволоке рамка повернётся на
180°.
Магнитное поле создаётся не только электрическим током, но
и постоянными магнитами.
Если подвесить на гибких проводах
рамку с током между полюсами
магнита, то рамка будет
поворачиваться до тех пор, пока
плоскость её не установится
перпендикулярно к линии,
соединяющей полюсы магнита.
Таким образом, однородное
магнитное поле оказывает на
рамку с током ориентирующее
действие.
Магнитная стрелка
В магнитном поле рамка с током на гибком подвесе, со
стороны которого не действуют силы упругости,
препятствующие ориентации рамки, поворачивается до тех
пор, пока не установится определённым образом.
Так же ведёт себя маленький
продолговатый магнит с двумя
полюсами на концах – южным S
и северным N.
Направление вектора магнитной индукции
Ориентирующее действие магнитного поля на магнитную стрелку или
рамку с током можно использовать для определения направления вектора
магнитной индукции.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление
от южного полюса к северному магнитной стрелки, свободно
устанавливающейся в магнитном поле. Это направление совпадает с
направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.
Направление вектора магнитной индукции
Положительная нормаль направлена в ту же сторону, куда
перемещается буравчик (с правой нарезкой), если вращать его
по направлению тока в рамке.
Располагая рамкой с током или магнитной стрелкой можно
определить направление вектора магнитной индукции в любой
точке поля.
Опыты с магнитной стрелкой, повторяющие опыты с рамкой.
В магнитном поле
прямолинейного
проводника с током
магнитная стрелка в каждой
точке устанавливается по
касательной к окружности.
Плоскость окружности
перпендикулярна
проводу, а центр её лежит
на оси провода.
Направление вектора магнитной индукции устанавливают с
помощью правила буравчика.
Линии магнитной индукции
Наглядную картину магнитного поля можно получить, если
построить так называемые линии магнитной индукции.
Линии магнитной индукции – линии, касательные к
которым направлены так же, как и вектор В в данной точке
поля.
Для магнитного поля
прямолинейного
проводника с током
линии магнитной
индукции –
концентрические
окружности, лежащие в
плоскости,
перпендикулярной этому
проводнику с током.
Центр окружностей находится на оси проводников.
Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен
вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.
Если длина соленоида много больше его диаметра, то
магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным.
Линии магнитной индукции такого поля параллельны и
находятся на равных расстояниях друг от друга.
Картина магнитного поля катушки с током (соленоида).
Линии магнитной
индукции поля Земли
подобны линиям магнитной
индукции поля соленоида.
Магнитный северный полюс
N близок к южному
географическому полюсу, а
магнитный южный полюс S –
к северному
географическому полюсу.
Ось такого большого магнита составляет с осью вращения
Земли угол 11, 5°. Периодически магнитные полюсы меняют
свою полярность (последняя замена была 30 тыс. лет назад).
Картину линий магнитной индукции можно сделать видимой,
используя мелкие железные опилки.
В магнитном поле каждый кусочек железа, насыпанный на лист
картона, намагничивается и ведёт себя как маленькая магнитная
стрелка. Большое количество таких стрелок позволяет в большем числе
точек определить направление магнитного поля и, следовательно,
более точно выяснить расположение линий магнитной индукции.
Примеры картин магнитного поля
Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том,
что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты.
Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревыми.
Магнитное поле – вихревое поле.
Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой
фундаментальное свойство магнитного поля.
Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет
источников.
Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет.
В физике совершено открытие, которое позволит создавать новые электронные устройства
Учёные частного Северо-восточного университета из Бостона объявили об открытии «Священного Грааля» в области квантовой физики, который даст возможность производить электронные устройства нового поколения.
По сути, речь идет об открытии так называемого «топологического аксионного изолятора» – уникального состояния квантовой материи, существование которого ранее допускалось только теоретически.
«Топологический аксионный изолятор обладает удивительным свойством удержания на своей поверхности очень мощных металлических или проводящих электронов, в то время как основная масса этого вещества остается изолятором, – сообщил физик Арун Бэнсил (Arun Bansil), возглавляющий группу исследователей, которая занимается изучением этой проблемы. – Его существование прогнозировали лишь в теории, но теперь его получили на практике».
По словам Бэнсила, аксионного изолирующего состояния достигли в результате соединения нескольких металлов и отслеживания их магнитно-электронной реакции. При этом исследователи использовали твердотельный чип, состоящий из теллурида марганца и висмута, на котором эти материалы соединялись друг с другом в двухмерные слои, в целях измерения полученных электрических и магнитный свойств.
«Это похоже на открытие нового химического элемента, – говорит Бэнсил. – И мы знаем, что в будущем наше открытие найдёт обширнейшее применение».
По мнению исследователей, подобное открытие окажет влияние на целый ряд технических устройств, включая датчики, переключатели, компьютеры и устройства хранения данных, а также многие другие технологии. Если ученые смогут встроить эти новые топологические материалы в устройства будущего, то процессы хранения, передачи и обработки магнитных данных смогут стать намного быстрее, надёжнее и экономичнее с точки зрения потребляемой энергии.
Новый класс электронных устройств – так называемые «спинтроники» – построены на основе манипуляции квантовой структурой посредством электронного «спина». Спин, также называемый угловым моментом, описывает фундаментальное свойство электронов, определяемое в одном из двух возможных состояний: вверху или внизу. Речь идет о том, как спин электронов влияет на направление магнитного поля, действующего в любом твердом веществе.
Бэнсил рассказал о том, что, в то время как традиционное электронное оборудование зависит от аккумуляторных батарей, в которых электроэнергия хранится в виде химической энергии, спинтронные устройства смогут извлекать магнитную энергию из особого рода материалов – таких, как чип, изготовленный из теллурида марганца и висмута, который использовался в данном исследовании, – без химической реакции, что делает этот материал намного более эффективным кандидатом на звание «технология будущего».
Спиновые аккумуляторные батареи этого типа сейчас находятся на этапе разработки, однако исследователи полагают, что топологические изоляторы могут стать тем ключом, который откроет новую технологию. Они предложили использовать спинтроники для решения целого ряда проблем современной электротехники, включая проблемы энергопотребления и скорости работы компьютеров, а также других устройств, которые зависят от электрического заряда.
«Вполне очевидно, что электронные устройства нового поколения должны потреблять мало энергии, – объясняет Бэнсил.
– Когда вы открываете новые материалы, подобные этому, перед вами возникают новые возможности. Эти новые виды материалов могут стать проводником в мир совершенно новых технологий».
Источник: smart2zero
Автор: Рич Пелл
Что вызывает магнетизм?
Что такое магнетизм?
Магнетизм — это физическое свойство, вызываемое движением электрического заряда, приводящее к силам притяжения и отталкивания между объектами. Все магниты имеют два конца, где их магнитные эффекты наиболее сильны. Эти области называются полюсами магнитов. Когда два магнита приближаются друг к другу, они действуют друг на друга. Магнитные силы действуют как электрические силы, связанные с притяжением и отталкиванием.Магнитные полюса всегда появляются парами. Если магнит разрезать пополам, у каждой части все равно будет северный и южный полюсы.
Что такое единица магнитного поля?
Термин « магнитное поле » используется для двух различных, но тесно связанных полей, обозначаемых символами B и H.
В Международной системе единиц , H измеряется в единицах ампер на метр, а B измеряется в теслах или ньютонах на метр на ампер.
Откуда возникает магнетизм?
Все атомы состоят из ядра, состоящего из протонов и нейтронов, которые прочно удерживаются вместе сильной силой, и электронов, которые, как считается, вращаются вокруг ядра, связанного электрической силой.Электроны также вращаются или вращаются вокруг своей оси. Вращение электрона создает магнитный диполь. Одно из фундаментальных свойств электрона — он обладает магнитным дипольным моментом, то есть ведет себя как крошечный магнит. См. Изображение ниже.
Если большинство электронов в атоме вращается в одном направлении, создается сильное магнитное поле. Направление спина электронов определяет направление магнитного поля.
Если одинаковое количество электронов в атоме вращается в противоположных направлениях, спины электронов нейтрализуются. Таким образом, магнетизм также будет отменен.
Что такое ферромагнетизм?
Ферромагнетизм — это основной механизм, с помощью которого определенные материалы (например, железо) образуют постоянные магниты или притягиваются к ним. В физике различают несколько различных типов магнетизма. Ферромагнетизм — самый сильный тип: он единственный, который обычно создает силы, достаточно сильные, чтобы их можно было почувствовать, и отвечает за общие явления магнетизма в магнитах, встречающиеся в повседневной жизни.Ферромагнитные материалы, такие как мягкое железо, легко намагничиваются, если вы поднесете железный гвоздь близко к магниту и проведете им в том же направлении, тогда они смогут сохранить свой магнетизм даже после удаления с магнита.
Что такое магнитное поле?
Область, в которой действуют магнитные силы, называется магнитным полем.
Магнитное поле представлено силовыми линиями, идущими от одного полюса магнита к другому полюсу.В повседневной жизни магнитные поля чаще всего встречаются как сила, создаваемая постоянными магнитами, которые притягивают ферромагнитные материалы, такие как железо, кобальт или никель, и притягивают или отталкивают другие магниты.
Изображение вверху показывает силовые линии между двумя магнитами. Изображение справа показывает силу отталкивания между двумя северными полюсами. На левом изображении показаны линии сил притяжения между северным и южным полюсами магнитов.
Что такое магнитный домен?
Вы можете представить себе магнитный домен как крошечный магнит с северным и южным полюсами.Свойства этих магнитов, как указано выше, обусловлены действием вращающихся электронов в атомах. Группы атомов соединяются таким образом, что все их магнитные поля расположены в одном направлении.
Область, в которой магнитные поля отдельных атомов выстраиваются в одном направлении, называется магнитным доменом . Все материалы состоят из множества магнитных доменов. В немагнитных материалах домены случайным образом выровнены в разных направлениях и компенсируют друг друга.
Материал из немагнитного материала
В магните все домены ориентированы в одном направлении. В случае гвоздя домены могут быть выровнены в одном направлении, в результате чего гвоздь становится магнитным. Когда ферромагнитный материал помещается в сильное магнитное поле, он заставляет все домены выстраиваться в линию и создавать сильное магнитное поле. Это объясняет, как магнит может захватывать группу железных скрепок.Магнит выравнивает все домены скрепки, создавая крошечные магниты внутри скрепки. Когда магнит удаляется, домены возвращаются в свое случайное состояние.
Материал из намагниченного материала
Даже сильный магнит может быть размагничен, если домены разрушены под действием силы или тепла.
Проверьте свой
Понимание:
Магнитные свойства — Engineering LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
Без заголовков
Магнетизм — это класс физических явлений, которые опосредуются магнитными полями.Электрические токи и основные магнитные моменты элементарных частиц порождают магнитное поле, которое действует на другие токи и магнитные моменты. Все материалы в той или иной степени подвержены влиянию магнитного поля.
- Антиферромагнетизм
- Антиферромагнетик подобен ферромагнетикам, но их магнитные моменты ориентированы антипараллельно соседним моментам.
Это выравнивание происходит спонтанно ниже критической температуры, известной как температура Нееля.Выше температуры Нееля материал становится парамагнитным. Антиферромагнетики менее распространены по сравнению с другими типами магнитного поведения и в основном наблюдаются при низких температурах.
- Диамагнетизм
- Диамагнитное поведение — это изменение орбитального углового момента, вызванное внешним магнитным полем. Все материалы демонстрируют диамагнитный отклик, и это можно понимать как попытку удалить приложенное магнитное поле. Физическое проявление этих эффектов можно оценить, когда диамагнитный материал помещен в присутствие магнитного поля, и сила отталкивает материал
- Ферримагнетизм
- Магнитные свойства материалов часто используются в передовых технологических устройствах, таких как сверхпроводящие поезда Maglev, сканирующая электронная микроскопия, электронно-лучевое физическое осаждение из паровой фазы, а также внутренние и внешние жесткие диски компьютеров. Существует пять типов магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм.
- Ферромагнетизм
- В ферромагнетизме все спины электронов направлены в одном направлении. Это то, что заставляет постоянные магниты притягиваться через противоположные полюса, с юга на север и наоборот, а также отталкиваться, когда одни и те же полюса обращены друг к другу.
- Магнитные домены
- Магнитные моменты атомов определяют магнитные свойства материала.В ферромагнитных материалах дальнодействующие выравнивания магнитных моментов, называемые доменами, содержат магнитные моменты, которые все указывают в одном направлении. Однако, если бы все магнитные моменты материала были направлены в одном направлении, это создало бы очень большое внешнее магнитное поле. Это поле не является энергетически минимизирующим, поскольку оно хранит большое количество магнитостатической энергии в поле.
- Магнитный гистерезис
- Магнитный гистерезис, также известный как петля гистерезиса, представляет собой представление силы намагничивания (H) в зависимости от плотности магнитного потока (B) ферромагнитного материала.Кривизна гистерезиса является характеристикой наблюдаемого материала и может различаться по размеру и форме.
- Магнитная память
- Магнитная память — это основной способ хранения данных на магнитном носителе. Именно так данные хранятся на таких устройствах, как жесткий диск, который люди используют для хранения документов, аудио и видео на своих компьютерах. Идея этого метода запоминания заключается в том, что при наличии нескольких областей на блюде разная намагниченность области представляет разные сигналы, которые в дальнейшем преобразуются в данные, понятные пользователям.
- Магнитострикция
- Магнитострикция — это свойство ферромагнитных материалов, которое заставляет их расширяться или сжиматься в ответ на магнитное поле. Этот эффект позволяет магнитострикционным материалам преобразовывать электромагнитную энергию в механическую. Когда к материалу прикладывается магнитное поле, его молекулярные диполи и границы магнитного поля вращаются, выравниваясь с полем. Это заставляет материал деформироваться и удлиняться.
- Эффект Мейснера
- Одно из явлений, которое происходит в сверхпроводниках при температуре ниже критической, — это эффект Мейснера, при котором сверхпроводник вытесняет все магнитное поле изнутри себя.Одна из наиболее известных демонстраций эффекта Мейснера — это его способность заставлять магнит парить над сверхпроводником.
- Суперпарамагнетизм
- Суперпарамагнетизм — это форма магнетизма, проявляемая небольшими ферромагнитными или ферримагнитными наночастицами. При размерах менее ста нанометров наночастицы являются однодоменными частицами, что позволяет аппроксимировать намагниченность наночастиц как один гигантский магнитный момент путем суммирования индивидуальных магнитных моментов каждого составляющего атома.
Это выравнивание происходит спонтанно ниже критической температуры, известной как температура Нееля.Выше температуры Нееля материал становится парамагнитным. Антиферромагнетики менее распространены по сравнению с другими типами магнитного поведения и в основном наблюдаются при низких температурах.
Существует пять типов магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм.
Этот эффект позволяет магнитострикционным материалам преобразовывать электромагнитную энергию в механическую. Когда к материалу прикладывается магнитное поле, его молекулярные диполи и границы магнитного поля вращаются, выравниваясь с полем. Это заставляет материал деформироваться и удлиняться.
Ученые открыли фундаментальное свойство света
Эта статья была написана Клайвом Эмари из Университета Халла и изначально была опубликована изданием The Conversation.
Свет играет жизненно важную роль в нашей повседневной жизни, и технологии, основанные на свете, повсюду вокруг нас. Таким образом, мы можем ожидать, что наше понимание света вполне устоявшееся. Но ученые только что открыли новое фундаментальное свойство света, которое дает новое понимание классической теории электромагнетизма 150-летней давности и может привести к приложениям, управляющим светом в наномасштабе.
Для статьи, посвященной чисто теоретической физике, необычно попасть в журнал Science. Так что когда это произойдет, стоит присмотреться. В новом исследовании исследователи объединяют одно из самых известных в физике уравнений — уравнения знаменитой теории света Максвелла Джеймса Клерка — с одной из горячих тем современной физики твердого тела: квантовым спиновым эффектом Холла и топологическими изоляторами.
Чтобы понять, о чем идет речь, давайте сначала рассмотрим поведение электронов в квантовом спиновом эффекте Холла.Электроны обладают собственным вращением, как если бы они были крошечными волчками, постоянно вращающимися вокруг своей оси. Однако это вращение является квантово-механическим свойством, и к нему применяются особые правила — у электрона есть только два доступных варианта: он может вращаться либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки (обычно это называется вращением вверх или вниз), но величина спин всегда фиксированный.
В некоторых материалах спин электрона может иметь большое влияние на движение электронов. Этот эффект называется «спин-орбитальная связь», и мы можем понять, как он работает, по аналогии с футболом.Выполняя штрафной удар со вращением, футболист может заставить мяч отклоняться влево или вправо при движении по воздуху. Направление движения зависит от того, в какую сторону вращается мяч.
Спин-орбитальная связь заставляет электроны испытывать аналогичное спин-зависимое отклонение при движении, хотя эффект возникает не из-за эффекта Магнуса, как в случае с футбольным мячом, а из-за электрических полей внутри материала.
Нормальный электрический ток состоит из равной смеси движущихся электронов со спином вверх и вниз.Из-за эффекта спин-орбиты электроны со спином вверх будут отклоняться в одну сторону, а электроны со спином вниз — в другую. В конце концов отклоненные электроны достигнут краев материала и не смогут двигаться дальше. Таким образом, спин-орбитальная связь приводит к накоплению электронов с разными спинами на противоположных сторонах образца.
Этот эффект известен как классический спиновый эффект Холла, и квантовая механика добавляет к нему драматический поворот. Квантово-механическая волновая природа бегущих электронов организует их в аккуратные каналы по краям образца.В основной массе материала нет чистой закрутки. Но на каждом краю образуется ровно два канала для переноса электронов: один для электронов со спином вверх, а другой — со спином вниз. Эти краевые каналы обладают еще одним замечательным свойством: электроны, которые в них движутся, невосприимчивы к беспорядку и дефектам, которые обычно вызывают сопротивление и потерю энергии.
Такое точное упорядочение электронов в разделенные по спину идеально проводящие каналы известно как квантовый спиновый эффект Холла, который является классическим примером «топологического изолятора» — материала, который является электрическим изолятором внутри, но может проводят электричество по своей поверхности.Такие материалы представляют собой принципиально отличную организацию материи и многообещают для применения в спинтронике. Считывающие головки жестких дисков, основанные на этой технологии, в настоящее время используются в промышленности.
Начало видеть свет
Новое исследование предполагает, что зародыши этого, казалось бы, экзотического квантового спинового эффекта Холла на самом деле окружают нас. И мы должны искать их не в электронах, а в том, чтобы зажечь себя.
В современной физике материю можно описать либо как волну, либо как частицу.Согласно теории Максвелла, свет — это электромагнитная волна. Это означает, что он движется как синхронизированное колебание электрического и магнитного полей.
Рассматривая то, как эти поля вращаются при распространении волны, исследователи смогли определить свойство волны, «поперечный спин», который играет роль спина электрона в квантовом спиновом эффекте Холла.
В однородной среде, такой как воздух, это вращение точно равно нулю. Однако на границе раздела двух сред (например, воздуха и золота) характер волн резко меняется и возникает поперечный спин.Кроме того, направление этого вращения точно совпадает с направлением распространения световой волны на границе раздела. Таким образом, при правильном рассмотрении мы видим, что основные топологические составляющие квантового спинового эффекта Холла, известные нам для электронов, разделяются световыми волнами.
Это важно, потому что было проведено множество громких экспериментов, демонстрирующих связь между вращением света и его направлением распространения на поверхностях. Эта новая работа дает интегральную интерпретацию этих экспериментов как раскрытие внутреннего квантового спинового эффекта Холла.
Это также указывает на определенную универсальность в поведении волн на поверхности, будь то квантово-механические электронные волны или классические световые волны Максвелла.
Использование спин-орбитального эффекта откроет новые возможности для управления светом на наноуровне. Например, оптические соединения рассматриваются как способ повышения производительности компьютера, и в этом контексте эффект спин-орбиты можно использовать для быстрого перенаправления оптических сигналов в зависимости от их вращения. С приложениями, предлагаемыми в оптической связи, метрологии и квантовой обработке информации, будет интересно посмотреть, как разворачивается влияние этого нового поворота на старую теорию.
Клайв Эмари — преподаватель физики в Университете Халла.
Эта статья изначально была опубликована на сайте The Conversation. Прочтите оригинальную статью.
技術 資料 _ 英語 11 ペ ー ジ 分
% PDF-1.3
%
1 0 объект
>
эндобдж
2 0 obj
> поток
application / pdf
2018-02-19T10: 54: 17 + 09: 002018-02-19T10: 54: 17 + 09: 002018-02-19T10: 44: 46 + 09: 00Adobe Illustrator CC 2017 (Windows)
AQEsAAAAAQAB / + 4ADkFkb2JlAGTAAAAAAf / bAIQABgQEBAUEBgUFBgkGBQYJCwgGBggLDAoKCwoK
DBAMDAwMDAwQDA4PEA8ODBMTFBQTExwbGxscHx8fHx8fHx8fHwEHBwcNDA0YEBAYGhURFRofHx8f
Hx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8f / 8AAEQgBAACIAwER
AAIRAQMRAf / EAaIAAAAHAQEBAQEAAAAAAAAAAAAQFAwIGAQAHCAkKCwEAAgIDAQEBAQEAAAAAAAAA
AQACAwQFBgcICQoLEAACAQMDAgQCBgcDBAIGAnMBAgMRBAAFIRIxQVEGE2EicYEUMpGhBxWxQiPB
UtHhMxZi8CRygvElQzRTkqKyY3PCNUQnk6OzNhdUZHTD0uIIJoMJChgZhJRFRqS0VtNVKBry4 / PE
1OT0ZXWFlaW1xdXl9WZ2hpamtsbW5vY3R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + Ck5SVlpeYmZ
qbnJ2en5KjpKWmp6ipqqusra6voRAAICAQIDBQUEBQYECAMDbQEAAhEDBCESMUEFURNhIgZxgZEy
obHwFMHR4SNCFVJicvEzJDRDghaSUyWiY7LCB3PSNeJEgxdUkwgJChgZJjZFGidkdFU38qOzwygp
0 + PzhJSktMTU5PRldYWVpbXF1eX1RlZmdoaWprbG1ub2R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo
+ DlJWWl5iZmpucnZ6fkqOkpaanqKmqq6ytrq + v / aAAwDAQACEQMRAD8A6VcaXrNtLHb / AKMs3MCm
W2aPRpGjiavqMY2W0Kq1VI61O21SMxqxfzf9if1O0jPVSBPic9j + 9G / vuSpa6drd21sj2NqIomSO
2ll0aRWt2VQ7FEe0Tio40B2HTeuNYv5v + xP6kSlqYX + 8586yx3 + Ut2T6dp / meER6fbassEaRk28a
aW0MKKm3HkUWNd2FF6nt3y2Eo8gK + BDh5YzNzkbN / wA4E / faNbSPPO3HX4vetpHvufu2pljQ2 + le
eSFC67CONQW + qp8W9Qab0OKofzdLe6f5JlOoi01W6VkEv1u2Elu9ZQRWAMgPEUp8XUVyE48Qrb47
t + mzeHMS9X + bLhPzo / c8 / m843Mpia60jRppYC7QyNYA8GoODR8rhqENuSD8Q6U65T + X / AKv + l / a5
o18Y3w + KAf8AbPnfo7vwU70zWrG1hjdPJ1tM4IuIZrK0EKDkyOnH93J8Y4ISwI3A8Bk4YIjmI37q
aM2vyzP1zqusyf1bbnbzTv8A5WJqdaHy5dA9t3367ikXtlzhJkPPdkemmakfH / RjQb03JamKuXz1
ZGRUbTdSTkacjbGg3pXYnbFUF5 / uZIZrJf0Lb6vBKkqyCe2 + slSGjYCvRVJG4I3NOlN6smPi7viL
crT6k4rozB / oy4e / y8 / v72MW2pXouwJfKNlJFO7s0SacYixd1P8AeszqWPp1Zqb / AA / y71jTjqI /
6X9rfPXkjY5L / wCGX39OEd / f396JTUdARqx / l9EtVYBhaxLUMvFh / cjYg0PtlngQ / mj5NR7R1B55
J / 6Y / rZHZebtbnhJtfLU / pR0RB6gjGwBoFdENKHwy0CnEJtWHmXzPQn / AAzNt2 + sR1 / 4jihHWOsa
1New29zoz20UgJluPVV0j + DkoNACST8Jp08cVYh508s2 + l6VdPpumzTMltJJb3AmllCzRgsqtApD
GtduNR3IoCcVTXTPJXlu9hPKxuYVjoPVadiJHI + PiVdqhTtXocVTCTyB5clYNKkzkbbzyd2LHflX
dicVWxfl55YjlST0ZHKEEK80hU08RXfFUxHlby6P + lfD / wACMVb1SKSz0gpp1oZvSZGS0hMaclEg
ZlHqK6gEVrt06EGhxVimkt5j0 + Kyh / Q99dW9lZrZ + ndz2srTPGFh2qaX0fVadwtGPMKakla0OKss
Fzri0VdOhCBRT / SSN + PQARdAdsVW / XfMX / Vsh / 6Sj / 1SxVs3nmDtpsNK7VuiDT3 / AHWKu + ua / UA6
bDStCRdbU8R + 6xVjP5mXXmCCXSBpMwhDyTer / pQti1I9gFJUSkfy9t27ZVk4f4jXxpyMAyb8EeLv
9PFX2GlK0tvzWe2jP1qGMcacZhGZNhQBvhff35HLQKaCbNq5tPzW6i9tTuNqRjbvT91ihb9W / Njg
Abq0qCSWASpBpQf3dNqYqqC2 / NMEsbu0b4uSpRdwD9k / BsCPeuKo3Qrfz9FqaHWbm3nsOLcxDxDB
qfD / ALrUnf3xVLLnQhDf6nJ + kn4xLLJ6VvawJMDIvMK7 + kzOth3K0AoK74qnek6Fr1qyCbWpHtkV
6WywW6jk7M27COvwBgBSlaYqyDFXYq7FULqcF / NZPHYXAtbo04TMgcChqfhOKsRh8qatp15ZXC6r
YWksMC6bZtHZQQuttyUi1h6USqLxQbbdMVZKumaqKE6xMSCDT0rehHh / d4qt / Resf9Xmb / kTb / 8A
VPFWxperVNdZnp2 / dW // AFTxVcunaoJFY6rKVBqyelAAd60rwr7YqkfnXzBo + m39ja3tjb3V5eRz
LYm5lSEMwALxhmVzuNyQNhmNnFn6OJzdIRRvIYbjpfx + CTx62szgR + X9NVQzAvPqSKFQSMqu3CGW
ikcW + mnzxxEk / wB39v7HOJxgb55fCPl5yHuTFbiyAjP1TQldmpNTUmoq1Bqv + jDkfb4fnl3gf0Y /
M / qcY54b / vMnl6R / xf601s5vKaRxSPJp0FyAryLFOjqsgo3wufTLBW6EqPkMtjgiN6FuLk1EiSBI
mPn3fb96Y / p / Qv8Aq5Wv / I6P / mrLnHVbfVNMuZBHb3cM0hBYJHIjMQNiaAnFXmms / mTBfBY5LK5g
CkrLFHcAK6hgWSRDGf5cVV7D81re0tlhWwnnIoTJNdGRztuSzJ7fLFUXH + cFsSpk0x1jJozCZWYe
/ HiMVVJfzZjRI / 8AcWxkcmqidCBtUbhTkIzB5M5YzHn94U4fzdhldUGmUZwSOVwoGw7nhtWm2TYM
y8vawNZ0e31IRGAT8 / 3RblTg7J9oAVrxriqvNp1tNdJdSGX1EXiqrNKsexJqYlYRlt / tFa4qrKJB
MwKKIgq8JORLlqtyBUjYAUoeRrU7Cm6qpirsVdirzj8172S3v9JQegyPFcn05Y45G5KY6UDqSBvS
oP0HFWE / 4juxcC4WG2WUESKwt4a8gag / Z / m + LFUcnn7zMeksBB2VTbxVJ6DYJ13rirn8 / wDmapLS
xVJopMEJNBt / Jiqta + dvNc8ipHJAZHqQzRW6JuKirMqgEddzirKvJmr69PqkUOpGP4 + ZDQtZ8SAh
opWMeod1J + Fu3SlcVSy7Gp2FjGk / ljT4kD8GkuCgR2AojAvIvxMOu5JwAUKTI2bXHT / MhLc / J2n1
FTXgCSfn6mFC59P8w8mVfJtgEJqnJFJp2BYSeGKtCx8yD4R5OsKNsRwWnh / v2n04qiLLTvMonQR +
WNNtzsRKysoFd9yHJ2K5XOiQCLbcdgEg0zXTD + j9Hh / SItrFo6 + osTcYFLMacS571 + / JRiAKDCUz
I2eaC1G60F7qDUBFpl1MFaNL2eaJZE4gkIrlHNKsa0O1emSYo + PWdASL93fWqxIQPhljCgmpA2NN
6HFW / wBP6F / 1crX / AJHR / wDNWKrn1zRUpz1C2XkAwrNGKg7g9cVaGvaGSANRtSTsAJo / 64q8 + / OP
1heaQwP7kJcBuh + ImPsR4e4 + nsq89SN2PwKXAFSo6kdfpxVG6Rpsep0ijuobeStWS5LwA / DUUZ14
dPevXbpirIbPype26ui32jl3ZVMcskMpG5 + yXUkEfjiqar5I85ek0Zi0yjkE1ijO6ggf7r / ysVZL
ovlqWy1WK5NhbW6IG + OExFgWDDqII36NTZsVY7YWuv3nmsXWuoktukMcaCb6qVVQ9JA6 / wA9WcfL
7PfFWcnzHowuDbi5DusqwOyKzIkjqGRXkAKKW5ClTiqZYq7FXYqlXmawsr / SXtr2c28DPGzTBkQr
wcNXk + w6Yq89h8laK93bpc6tBHbG39WeaO / ikMd1VQYY0aKPlHxrSXkp2 + xiqOj8h + SFjaM68Crb
/ wB / ACDUGo + gYquj8jeSY0KLrqFTQsGlt2BYV36e + RlAFnCZj3fIFWtvJPkBWd59Tjudtq3EaBRX
/ isrtvhApiTaI / wj + WdKC4hH / R538ft4UJR + cjsLzR0DKEKzmVWRiSo4U4uCAp5HuDUV27hVhFve
2cdusUlhHcSA / wB80ky1FSeiuo / a8MVZfa / mVqPE289pYxiJeCySrK45BlUlinqE17n6a4qjU89X
xB4nR6oaiiXIA3ArXjQdt8VVl / MbUyGrcaVTjVW / 0oAHkAa / CSR8sVTHy5501DU9Xgs5ptPZJOZK
wfWPUIVGb4fUAXqB9GKpheXvlq8meOWxvRcSIC1ymnX0b8QPUA9ZYR / wPLrt12yrxh5 / 6U / qcv8A
JTq7h / p4f8V + Oanp0vle1ijgtbG / WNisvxWOoAFvW2aTlEByEh5fF0HxdN8fGHcfkf1KdFMdYf6e
Hdf878Hbmmn + I9PHp1hvf3vDj / oF6aepWnKkPw04 / FX7PelRj4w8 / kf1I / KT33htf8cOn + d8u / os
HmnTfWWL0L / k3Gjfo6 / 4 / GARVvQ4j7W9Tt3x8Yef + lP6k / kp1dw / 08P + KTK1uY7m3juI1dUkHJVl
jeJwP8qOQK6n2IyyJsW404GJIPTuIP2jZLvNFjY32jyW19MYLZ3j5yhkSlHFCTIQtB1 / r0wsWLT +
WvJ9lF6VjJbSzco1mE2otAfhDK7EKsvxe1O56d4ygJcwyjOUeRpFSeVPy3mMkhmt9yGkZbkAVoFB
NG9sIiAKCJSJNlYfKH5alD / pEJGwLfW / AGgrz8MKGl8mfls5PCeJioLGl3WgHU / a6DFV0flP8uFk
Dx3MXNaGou / Ain7fjTFUh / OhWbU9CA5kcbn7D8VXZAWdeachQ8acW3I6UrirB4T6ipDHCC / x7gcn
bkvQA16cajwxVM7PWtVT04kuJWs4ZQAeZWsaj7NAwoAq70P09MVTWy84RFRJdO8UvIEKGuJlZRSn
OtwgpyHQjFU1jvePxLMpIBrym / mHHYG97ddsVTfyvKza1CBMOBDrQylg5VNwB9anBIrX7J2xVI / +
VZeZHhXncRCUdSHam9TQAUFK5UZT7vt / Y3CGOvqPy / ajE / Ka9pV9W3IPwhG2bj8O / L + brtlrSu / 5
VPe + r6i6rwUNVUCuaCv83MHYYq035T37RkHVwXJB5em2wG3EfH0pirpfynvnnZl1akZYmjKxYitd
zyG + Ksv0fy3b2vl2DRr / AIX8cXLm0ifC3KRpB8JLdOWKrD5K8tm7ScWUIjVHV7b0ojG7MyMsjFkM
nJOBC8WC / EeQPw8VVLT / ACNoFtCUuLeK9lLM3rywwo3FjstIUjTb5YqnFvpmnW0C28FtFHAleMao
ABU1O2Kqi2tqpqsKA9KhQP4Yq76paf75j23Hwj + mKqF / o + l6gUN9aRXJiqI / VUNx5UrSvjQYqvtd
N0 + 0iSK2tooY49kVEUAV69BiqoLW1HSFB2 + yP6e + Ku + qWn ++ Y / D7I / pirvqlp / vmPbcfCP6YquSC
BKcI1Wm44gDr8sVeStp / 5oGhhmvZEA3b1wNwafz5GJPVlIR6G3JZ / mnxeP1LslRyKmccxy2B2etK
jvt1yTFuTTvzUHFQ15sN3Wf7W5Nd3260xVh3 / lz8zp7eORtRkgJryhkuHDggkbleQoeI798VRMfl
n8xjGyyao4AU8AtyxYuWXqxXpxB / zOCV1smNXvyZP9TuI / LMVrqmpPaXKgCS / EwVwedR + 8PAGo2x
CmujGL4Q20jpFrup3oWMOslvf2CqzcJnKD154m5cokTcBayJvQSMhQrWVg0kBbUfNclrclj + 7h2B
JV4mhU8mSHr4ccVRQ0vTyXI85XRFNv8ATItt9q4qibbyw9zCXtvM9 / OlaCWOdXAI6iq1HfFUVD5T
uY7pJjrmovGkgf0GmqpUGvA96djirHfzT1fUrC601bG + mtC8czSRxsyq9HiAqV7jkaVI2rirG9N8
0eeVt3ls5Lu4R6BJHia4ViGboX506 / s + GKor / GH5kVP7uehrxpaKfo + xviq8ecPzGEfFopuRNTJ9
U3UUpQ / BTqa9PpxVHHXfzAZUVb2FWFQz / VZjyqdqj6uentiqb + XtR81ya1bxX18txZOJPUT6rJCa
hWKUYxIN6Btz7Yql + tWA + sm403VNOu / rN2Li8hvrmoSONaJHbcXCxFm + Nn4k8vGuyqdaVb + XtPu /
VGuLJGjNLFG18xQNIZOSsrSNyRRJ8CsWAPSlBiqerruiNXjqFsaCppNGaAd + uKtfp / Qv + rla / wDI
6P8A5qxV36f0L / q5Wv8AyOj / AOasVW6nciXTVmtJo3V5IeD + pGqSVlUenzdJk / eH930rv8JDUOKp
JqmvT2kAludJEYHNy6CWSohmji9MUtXq8ryBY0A5SA1jrQkKu0drq0aXSbbSmllsaSyS3lxPIf8A
SXeRAl1PCRMF6UVzwFFNNsVTItrFKfoW1p4fWBT / AJM ++ KpjYG5MLfWLaO1fkaRxP6gI2 + KvFNz8
sVROKvK / zps5ZtR0GZVRkhF0zElAy / uwKryRzvy / ZZK + J + yVWIWCq4BF0bP0w1XZ2C8iPgC8EYjf
7XiMVTi30TUgYrmGeKUFaKDBcOhTiOLUMLKS3j9OKsnsPK + rXdqkwggIf9qkUQqDxPwPa8h9OKot
/ KerEIptoOIoshVoCTxJo29sP2TQYqjvL / l7ULHUo557aFUVWHNWh5LUH + SCNj1p9rFWFFPJ / IgW
9iE4gxH9IXy1c0DA / wChUA6 / F7dB2qvJ3D5 / 8dcvg0 / 86f8ApB / xab2Uf5YOiz3jx + rCSwi9S5mj
CK1EALpGW + HiStNt + o3yyN1u40xG / SSR57fpKbW1 / wDllNOsVrFBJORREit5S5AFdgqVNAK4JwEh
RTDJKBuJpGv / AILartZVLE8j9UnrXv8A7r98gcEO5sGpyDqVJbfyEGqunKGYEVFlPuGHE / 7ry1oR
GsRXTeVSvldGhlVlNrHGDAQFl + McXC7ddjSuKsFuD58sVZ766mtkmMkcAnvFjLMsUk3wGR1B4JC0
j / 5IJ6VxVdHD + ZN5aRXNpcXFxZXKie2nguUZXSQfAwkDfEpWjCnw0NcVR1noP5l3CJLJeywcTxME
tw6k0 / aJUts33 / hiqqfKv5ls7H9LlFJqFFzKQAd6dK7f5nFXJ5W / MsOrHVCwDElGupaFaigPFVPj
uDiqh + b1wYdV0cq9H9G5IAqSByjHKlONd9idxTbvirAo3Bp6j + pGjVRJOQVgFIIJU8hUKo2xVMTZ
BwsZ1iELGh9NAZ6LT4qAen07k4qirRr3T0f6rr0Fu5YpIyvOr1oRxI9OtOnXocVRtpqWsm5iW58z
N9Xkbg / pTTtJtQ / DWM / FuO2Ksq8oNNc6hb3P6ZluYqSEW73ol50DL8UBjjfatR8sVTrX7y3tGsvq
jwpP9aEbw / u1DjgzGN3KSen2NdvniqdC0tioLQRhjuRxBoT13pirEvMXmO0S5stPtXSLUjqNvFdR
27sXWMScqN6a8iJI1 + ydqVHbFWZ4q7FUBrfo / UD6062yiSJhMwhIVlkVlb9 / 8HwkcvHbbfFWNz3V
oNSsrWLUvXReTR36LphitgkUgHLkVlFE5JWOM / b8K0VTNby0EgKeZIlhQ19FTacQldlrSoHbFV9r
qFnDKjz + YoriPcmNmtVDA7DdAp2PhiqYprOkSFFjvrd2kbhGFlQlm2 + FaHc7jbFUZiry384Vd9U0
pF + yLe4aRuwAeIAk8um5 / Y + ntirDz5i1upY30xrXcu3eu / jiqu3mDWiqMt3dbglSZCaCgUEbfZ51
/ ViqtFrVw0avc63eLKQSUEZdaVNPi9Ra ++ 2KoyDWFjtpZG128JcekpEQ5IVdHLD96Oo22xVkXkKd
n1WJpL + W9WUP6IkKKVIVq / AJmPb + T8MVZRqWkXb6qnoUa3vmdr2SWCKdU4RoiqC7qUDBdqIwr1pX
dVBecZZ9QVtItI4ZyQVmDcZJQ0sUgHpqs0DoyjcmteJNKdcVRGmaBMZrC95yWkVuSW0 + UMHACuiI
Sk8kdFLk / tVr1xVkmKuxVB6vPcQWEklvZ / X5QVpahlUsCwB3YEbdcVY + Nf1rnRfK59Y1JT14Qx8T
03 + 0K / PFVGW / 8x / pBLmPy / OLdQU + qepaBh4 + GRj6bSKemwkpt0xVFNquubE + VuR + Af30XRgf8j9m
lDiq39N68AHPlV + deS0mhJB8ahdjtiqLi13zDJdLF + gXSEycTO86ABa05leJ7b0GKsc / M3VJLHVd
JL2cV5Z8JWmjmiDqfiQcRId1Jr2xVIzql / 6ETDypZtVm4xC0mNKhaN1oQ47 + 2Ko2K4tWjj5eXI1u
AC0inTpGQAKHIUmYcqb / AD22xVFWGoi2lM8WjJalvgeQaZLXccqcRNXfj4Yqmdtr9 / IZQ8MNssR9
MGXTrkc61rxCuxp8wOuKpno + oNNepG7QMDy4 + lZXMBBpX + 8kqo2xV5GnmfzHFBDGuq3ZjjjCAm4k
d6gsF5u5ZmO3Uk18cVcfM3mQTBjqdwZFNCfVYj4f8pT7npiqY2f5h + dvRhha6RZQiBgwjYAmi / bk
VWbc / aO5G5xVUb8x / OPqcfrcYLE8KRRUAr / q1 + / FW / 8AlZXmsKK3fxqGDoIIgQf2TUqe / Xb + uKvT
fKd / Jq3luzvLqQXMsvIvIUVfjjlYD4RsCpT8MVTrpiqhd2NneW8ltdwR3FvLT1YZVDo1CCOSmoPQ
YqutLS1s7WG0tIkgtbaNYreCMBUSNAFRFUbAKBQDFVXFXYqwb8w7rXrfU9LbSp0RvTnZ4JJYVDEG
McjFLTkF5da7be2RlOMeZpshhnIXEEgeSDF / 5 / BA / TWmcQCP7yD6CPgGR8aHePmy / L5P5svkUwgt
fzQEym4u7doQPjWMxK5NOxMLDr7ZY0o4Q + dq0MtF6cvVgJG9a / 7z + GKtfV / PG / 7 + lK0rLBv / ANOu
Ko3S4vMyXy / XpPUtKENyeKtaVB4pCh67faxV43p / lPzLfBWfS5vrUXF2qKKpZSh5tKsZbwBoPcYq
m48h6q0AM2j3j3VWYslzFGh4qu1JD86k4qi7XyhfwtVvL92 / Ji8iG4typrXofTUio65GUbZQmY93
ytqTybf8QP0Hd / EPi4TWwI3IpX0 / 64I4wDe / zLKWUkVt8gtHlDVHVPW0K8DKpWqXFtUggfaPpCtD
075NreleVLOay8v2drLDJbvErL6MzrI6jmxFWQBTt4Yqm2KuxV2KuxV2KvMfzha4S70xkfjCY5g6
9y3JCv7Vada / D4b4rbDIrexaJXnu54JSvJkEIYDbl1MiV236Y0mymFjplvcKZLXUpiEavF1iQ1QE
klWuFO3XpihNLHSrWFBFKyTyUI5zMvL03BflxW7CgKN6gYquOnaLwrxjBNaAzVI7itL36OmKpr5S
sbCPX7SSBU5r6pDLJyanpsN1 + tTeP8mKpBp35feav0faaZb2jWdpZR8YlnmWgX4VCoV5v0T9r / bV
RS / lf5tVXP1mHkKBQJXFQaht + PhiqPs / KX5j2duLe31BIokNUVZ3oOtaDj0NSfniqoPK / wCZnBQ2
rEqGJotw4bcd24nwFBv3xVx8s / mawYtqg5s3MkXMq03NUCgcaYqzXy3aapaaLb2 + qTfWL + Pn603I
vyrIxX4mAJ + EjFUzxV2KuxV2KuxVhfn3yr5g1rUNNuNLlijS0SXmXd1YSOyFStKrsFPauKpI3kr8
wv3ZGoq5pV0aZwAQacQQKnYDFVw8n / mMDxGoR8SQ3L1X5Vp05U5U333xVMNP8teckFvBePDNErn1
rg3NwJODEA0CMo2QbDpiqbR + VtRM9Z7pHgYBZFQ3KsFBB + CsxCnbFU2stCsrO4 + sRPM0gXiBJK7r
SlPsk0xVhMnnaeS3CLq4ik9RHMytGWCKasnFrJhxYKQxAqB0IOKuTzrecwG1VQCC3xFBtx5VFbRa
7bjxxVh335iwoiwyNBcS1J9X1pKkVPZLYD4em2AkDcpjEk0BaK / 5WHYI8f1j6vDEzhXJml5qNixE
ZgBPXbxwg2pFI5vPvlJQGOoLxJIDenLQkdaHjQ4oW + YfM1tbeW4tXtJZGt57uxtklj4o1Lu + itC3
72OXYerU / BuOhHXARe10yhIA2Rfz / RSWWet2uoaglvZ + ZL6SYCrWqxWgU8Ptcy1nyWvf4h7UyPgn
+ cfs / U3jVQArwofOf / Fpxb2GqRPSTWr64NQxV1selCKfu7VNt6 / QPer4R / nH7P1LPUwPLHAe4z / T
Mq2lXJitFLX0uppLSSO6mMFSjAceJt44UK9wafTlkcZHW2nLlEjYiIe6 / wDfEpvgYOxVhn5g + bbr
QXtVt1maSaOV0WKSCNGeNkIWQywXLAN0qo6V70yEok8iR8v1NmOYjziJe + / 0EMetvPMTRgXet6xB
NXkqxLpcoKkAirfVU39qZHwz / OP2fqcn81j / ANSx / PJ / xaPt / ONpdzTLbaxrkjMvIRxW2nyempdd
1C27Havh5q / fj4Z / nH7P1MRqYbfuofOe / wDs / uRn + Jn4MfX1 + jOzKxs7PYOpUKv7j7KncVqajckb
Y + Gf5x + z9THx4f6nH / Z / 8Uj4fPVmkQRrDVJWXrI9sOR778So / DLAKDjyNnlSP0zzVb6heLax2N7C
7ciZJ4OCKFFfiavfoMKHhJiY8FcRhZX + J2eiKlGqwVFep5KBTbbfwxVU9UG09A1ooUhyxBLCp3Wp
G4PYYqsKgVZGIQbKe9WBpUV26dRiqLXT45Sxe / ghKMYiJWkJJWnIhljYcTXbFV66TByWusWpQqKx
Um2ep35enXoBirPNVitx + V + loJongTVdHJkRX4ELrlsSoBXl249OvthCpto955RC3lxppghFslb6
YJ6IRByasjOF2HEkk5YwVNA0nTvLWjukGoySaXFGksM1zMnoW9rBbRxIkbARpHCscAb / AFizE1Jw
CqUppM8yXEUQgkcPy9WZSnGOgqC / Jg55HYcVb3oN8NrScZUzdirzD84ABf6UwUORDchvgLFVLRCv
LcLUnv7U6YqwGb0Q0oapm5Hk1Q29STvvU8qbjt88VXWySm5jhAIkJowTkX8SpUEdKdMVXo4 + sRFZ
XlWimSMlqFzv6dVKnfx2p9G6qeWv1 + Ob1P0FIoWqhuN4yksDsw5j4TuD7dsVZL5Rs5U1 + zmazhgI
DBiovOQpCw / 3aojHvU74qwiPQtYWBmOnzMF5VPpOGA48QRyXcEyLt1FO2KqE + maoltyfTrksigtJ
6U7t8JI2UKf2aDp2xVNIPI3miW0Rv0e7KxLxDko3opPIE1 + IbfPFWovIHm0uA + nNtU1LJT4RsKgk
/ diq4 + QfOKMyrp / Ja8OQaMiu1WAY13puaYqzK + sbuw / LjT7a9jYXFvqOmNLHQFhTWIH / AGSQdu9f
fCFQdt508oWNlqOo2enyrHplncX140MUQb0YU9WSn7wAs3AAb9adMnYY0y6K600QLfw3cL2d80Tw
XSyhoJDc8I4fSavCkrOvHhszNXctjtSFW2srazQw20EdtHzeRo4lCL6krl5HotByeRizHuTXFU3y
tm7FXm35svYJf6S1zFJK5SYIsciIpX1IuYYFJGPtTY9 + 2KoLT5PKt1beqvJGpSRfQ09fi / aVefBu
PxeAr + GKppp8fk62jZ5rVLxn + whWwR0CipP7uRdj7ntiqKQ + R3PwaEjEMFoPqhPI1oKCatdjiqsL
/ wAmqwt30xIwzLzDPaUBFRVh6xPw1OKorRLzyxNqUQsbARXVDwl5W7FQENdkld + gpsMVS5fytgjW
NIdUniSJQsaIoUAL0pxIzWfyb / SLuz20TZMAba / 5VbHUH9MXPuKD + uP8m / 0iv8tH + ZFGWv5baVHH
xuLu5nev2xIU28KCuTj2fEcyS1T7XyE7CI + CIP5e6GeNZbshRRR67bCtfDJ / kId5 + bX / ACrl7o / J
ofl5oQFPVuiPAztj + Qx + fzX + VcvdH5KutaRbWnlmKxhVpILe6s5Arnmx4X0Ux3NK9MysWMQAAcHN
lOSRkeZSTRY / JGrCWKDTIUBjeN4Z44v3kU6cZVMYZ + SMmzVFCDl4aGRaPe3Go6bb307WrPcp6qvY
3h2q2aNj + 7aKcxweoGShrwHXv1wApVbWeO5toriNXRJkWRFljeGQK4DAPHIFdGp1VlDA7EVw2hNs
rZuxV5l + b17dwX + kR25iUMssspeCGd2SNo6oplrwDcviIU7fymjYqw2XWL8OrtFbliPsi3gIO9AT
RSQV40AxVMLbzzrtvdrxmhlt40SMWrwQCIelUEhkRZPir / N0Ap3JVTZPzO1gyJGunWIkkZeAKlfi
qV + ImQcaN4 / PFUw / xl5qlljjTTdOkaWioPUQkljSgAlJO / h4xVP / AC5e + ZptQCaro8VlDT4JoUHW
hPxN6hp4fZPXtirKSARQioPUHFUJYPFLpymyiNtHxZIY5YmTiVJXeI8DSo + kYqjMVdirsVUL40tJ
WozcBz4rTkePxUFdt6YQpYX5c87aRrepNZ2Wn3UEyIWeWWOJFVVoKErIzdaDpkwWBCfzazp0SvKb
kOiPNFH6X76SWW2V3mihii9SSSVPRkBjRS9VbbbBey1uihSRT3G4IbatCR3wqmWVs3Yq8v8AzhdI
tV0Jyr8mS5VHjB + Fh6bCrcGVR8PUsK7DrTFWAwNLbzrKiB2Q8WWRA6hiCKFWFPlXFU3s9ci4BZ7B
JGYhk9GC3WrAkdGiatKilPfFUSdc0bipbTt / iJIW05Gg9oDTFU2todOuUV7SKGZQ3FmSFG4vtX4x
ZU8D7Yqn3liPhrUFISoJko3p8QKxmu4tYfAftDFWa3DxRxmeUsEhq54cidgQaqm7bHpQ4qgGvbfU
JY4rMhbu3eO4SS5tZiqxkgS + mW9EB3hkZFYN8JO4YBlKqaYq7FXYqp3LcLeRqFuKk8R1NB0GIVjG
ka6t9IWi0O8teQPGSeOKMNsTTaUncrTf2yxgltx5qmttbu7Wz0H0Xj + o3et3M / qrI / 18i2iaBbKG
/ N3JGLcxyElVXgvxcKlY2mmUlTQDmfnQb9PbJoTTKmbsVYl548jTeZbrT54776p9REoK + mr + oJeP
wsx + IL8Ndqb + 22KpC35R3bkc9TQigBBjY9B0HxCg / VirUn5QXB4FNSQECrVjP2uRPw / F4U64q4fl
BcLwZdSj9QNyflDVDShHw1 + eKpmn5U6YgHDUbpaEGoKV + EUFDxxVNtA8lwaNeLcw3s0tEMbRSBOL
Dcgmig8hXr9GKsjxV2KuxV2KuxVogEEHoeuKqZtoD + z + Jw8RRQQkWlypdmZrySSA8iLZljCivQBl
UPQfPHiK0jPq0P8AL + Jx4itKmBLsVdirsVdirsVdirsVUrm1t7qBoLiNZYX + 3G4qDQ1G3zxV1ra2
1pAtvbRrFCleEa7AVNT + JxVVxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV5yn5mOdzeRmjopA
05xWin1AD9dIqxHw + HSjdcqqfePl / wAecozwfzZ / 6cfD + D + 3yX3f5mxq6JDdCNuLCUSWDM3Mii / 8
fcXHi27DeviOuGp94 + X7WMJYesZH / OA / 3hQy / mPqNCPr8LFeXKmlSbUHemobAUwcOTvHy / 482nJp
v5k / 9OP + qaJt / wAzFS7LXV0sloBz9OKxKuFahWsv1yVfssB9j7Xh0wgT6kfL9rXOWHh9MZCX9YEf
Lgh4pj / ytTy4OVYLwcGCPWJdmNdj8ex + E5Y4yay + ZUuPLiazp6StHIwCL6Bnegl9Nv3SSR9eJoeW
3XfpgldbMoGN + oWPl + gpBP5w8w1Jh5KgooZtHnapGzEH68lRXpttlfDk7x8v + POTGen6wn / px / 1T
XQ + bPMjtERydAVEw / RMqFi7GgQtffDtt0bcE9MeGfePl + 1TPT7 + ifl6x / wAR + pfH501dfS9eC4bi
QZ + OlTJzAZSQnK6bj8FRvy6g9BQkCfUj5ftYSlh4qMvL1D / iN9 / d + lMT58sgK / ozUiPEWx + n9rLH
HR9n5ia7iSWLS74RPXizpGnQkbq0gYbjwxVN8VdirsVdirsVdir5yS5h + s24b0wzlUhik4oruiVZ
BXYsVQt95xV0buvGZW4zI4HIAclINVINd + h7Yqta3tx6U3wtdLzjLHhUJJx + y32qMU + L6MVbuYxP
bNFRZIPVc3MbR + pG0ci09MJ8KrUj4q1BAoB3xVZJUyqNisgP2WAKt8VfUqFHyp44q9X0CaC3 / LXT
2aCOZPWjiSG4YhGMt96Sgt6U5qS / 8n0j7QVU44tXu47s2 / lvROdm4V4kv + U3MKkyxSK1hxiZ4pFP
xb0YeIbCEFPF0iJrSN59EsY75zw9BSXiBU0r6wgrx4ioJQdh2OEBbX2PlnSXku2urO3YmRfTiVE4
xL6MfJAVVC37zk1WFd / CgwFKdWtrb2sCwW0axQpXjGooBUkmg + ZwKq4q7FXYq7FXYq7FXYqk8 + ge
WrSzlkbTYzbwq0rxxQGViFAY8Yo1Z3b4BRVUk9AMVUdP8ueVJo2mgtLK44yTwGWFFKgxu8LxHd / i
jKmN9 / tA7DoFUQfKXlggr + i7ajdf3S / PwxVx8peWSFB0y3ov2fgG1MVVLTy3oFnL6trp8EUlCOax
qDQ9RXFUB530y7vtBgtrBV9aPUtJuFBBKhLXU7adyQu9AkZOKom3jvNP0SOJ2iaeCNIYBLNLxaQj
giy3ExmlcsxA5sGdjuak4VRV7cWVtbUu3UoxjgZZCtHa4cQxqQ5 / 3Y7BRvvWmIO6ETBEFeWSprKw
Y1O2yhdvuwJVcVdirsVdirsVdirsVdiqlPDFPG0E0QlglRklRwrIynYqynrUH5YqveOORQroHUFW
CsARVSGU79wQCMVQ9pdxzz3KRxTKIX4PJKjxozgUIj9ShZQAPiUcDXYk8qKorFXYqhNUeVLSsTSI
7SRJyh9HkBJIqE / v / govKp / ap9kFqAqoCe0vFeKF9QvGWclQyxWzKCFL / GRD8Iov2m2rQVqRhpCp
Fpd5HGI01O5AqTXjbk7 + 5iwJXHTNUNCmrzqO4MVs36ohiqIsrO9gkLXF / JdqRQI6RIAajf4EU1 + n
FUZirsVdirsVdirsVdirsVQEi6rcloT / AKCokVluYXSVmWN0bgUlioBKvJW7jsa0IVRdtFJFbxRS
TPcSRoqvcSBA8hUULsI1RKt1PFQPADFVTFXYqgtW9Z7YW8M8lrJcloVuYlR3jLRsQ6iRJY6qRUc1
K16g9MVY ++ heXbeV3efVwbYBizXurMtJn9KisZSh4hqVFeIo2wYMShF / 4M0YGpuNUJrWv6W1Prt2
+ s07YEpxYWf1WN0 + sS3Ady6mdg5UEAcFNAaCnep98VRWKuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kq
Vytw0JFu6RybUaVDItP9UNH + vFWNatdeaHlnsV0 + ae3IHG8to7eNW2D0QtqMMoIPwmqD7sVX6d / i
OC2VBE5PxMRcRpLIDxJCljfP1KgChpU9hUgqiLG / 169e7ihMMD2MqQTCeAjnI8MdxVPTuJPhVJ1U
1P2g37NCQqcWYvRDS8eN5qneFWRadtmZz + OKq + KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVRu7hLeh2H
pTki7mm7uFh5nFUp8wailjBETepaSy3EEUfqRNOrtcTR2yKUQq / EyTJ8QI4kgk8agyCLSgDzja3B
trbULWaKJEDO9lPKWkZnLIrtf8qqB0Ze4 + NqGk + G9 + TG62ZRppt3heWGSKZnkcXE0AAVpYj6Lg0L
/ Ehj4NU1FKdsqZovFXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FVrgFaEctwae4NRirD / O2jeZ7 + 2Jtd
V0 + xso7zT7oC6t5gyi1uoZ25TrcKrVaI / D6a8vsclrzBVVsI / Ml40V9aanpdwvN4Zp10yblxRqOq
u19UAmPYioOxFRvihkthHepBS8ljllrXlHG0Qp4UZ5TX35YEojFXYq7FXYq7FXYq7FXYq // Z
uuid: 375c45cb-d114-40c8-a88e-09cef07078e4xmp.
сделал: acbf8644-0dd5-da44-b498-7b3a01f5a878uuid: 5D20892493BFDB11914A8590D31508C8proof: pdfuuid: cc8b5422-8685-42be-8e97-c515cf3a7fe8xmp.did: 83D6FDEDE7DAE711B392AC45E831CCFCuuid: 5D20892493BFDB11914A8590D31508C8default
iid:E239119913206811A3C087C7835155AF
01 HP用修正用マテリアル\Graph\zu_6.jpgxmp.did:EABB7D8F1120681189B6A5A33B9DDE8Axmp.iid:EABB7D8F1120681189B6A5A33B9DDE8A
tif
01 HP用修正用マテリアル\Graph\zu_7.jpgxmp.did:EBBB7D8F1120681189B6A5A33B9DDE8Axmp.iid:EBBB7D8F1120681189B6A5A33B9DDE8A
tifPrintFalseTrue1210.105766297.105776Миллиметры
003; PS 1; Core 1.0.31; makeotf.lib1.4.1585FalseA-OTF-FutoGoB101Pro-Bold.otfAdobe PDF library 15.0021.0.2
endstream
endobj
3 0 obj
>
endobj
5 0 obj
>
endobj
6 0 obj
>
endobj
12 0 obj
>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/TrimBox[8.
50389 8.50389 604.079 850.694] / Тип / Страница >>
эндобдж
13 0 объект
> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / TrimBox [8.50389 8.50389 604.079 850.693] / Type / Page >>
эндобдж
14 0 объект
> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / TrimBox [8.50389 8.50389 604.079 850.693] / Type / Page >>
эндобдж
15 0 объект
> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / TrimBox [8.50389 8.50389 604.079 850.694] / Type / Page >>
эндобдж
16 0 объект
> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / TrimBox [8.3Ggg5? К ޟ8
& TT
/г
TX kTg7iS 쥖
adc (t2; 6hr | 2s ד rE; 4y «d $ y. ({կ
Мнимые магнитные поля в реальном мире
- Нерсес Ананикян
- Национальная научная лаборатория А.И. Алиханяна, 0036 Ереван, Армения
- Прикладная математика Исследовательский центр, Университет Ковентри, Ковентри CV1 5FB, Великобритания
Ральф Кенна
& bullet; Physics 8, 2
Мнимые магнитные поля, предсказываемые фундаментальной теорией фазовых переходов, могут быть реализованы экспериментально.
Рисунок 1: Как нули Ли-Янга сигнализируют о фазовом переходе. В упорядочивающем магните критическая точка Tc отмечена расхождением в восприимчивости магнита χ. Выше Tc нули Ли-Янга, которые лежат на единичной окружности в комплексной плоскости z = exp (−H / kT), лежат вдали от физически значимой положительной оси z. При Tc нули сжимают действительную ось. Как нули Ли-Янга сигнализируют о фазовом переходе. В упорядочивающем магните критическая точка Tc отмечена расхождением в восприимчивости магнита χ.Выше Tc нули Ли-Янга, которые лежат на единичной окружности в комплексной плоскости z = exp (−H / kT), лежат в плоскости … Показать еще Рисунок 1: Как нули Ли-Янга сигнализируют о том, что фаза перехода. В упорядочивающем магните критическая точка Tc отмечена расхождением в восприимчивости магнита χ. Выше Tc нули Ли-Янга, которые лежат на единичной окружности в комплексной плоскости z = exp (−H / kT), лежат вдали от физически значимой положительной оси z. При Tc нули сжимают действительную ось.
×
Ферромагнитные материалы, такие как кобальт и железо, создают магнитные поля, величина которых измеряется действительными числами.Однако мнимые или сложные поля важны для фундаментальной теории, лежащей в основе статистической физики фазовых переходов, например, связанных с возникновением намагниченности. Реализация этих мнимых полей, которые долгое время считались просто математическими конструкциями, теперь наблюдалась в экспериментах по магнитному резонансу, проводимых со спинами молекулы [1]. Следуя более раннему теоретическому предложению, Синьхуа Пэн из Университета науки и технологий Китая и ее коллеги показали, что воображаемые магнитные поля, связанные со спиновой ванной — в данном случае молекулой — приближающейся к фазовому переходу, могут быть связаны с квантовой когерентностью. спина зонда, связанного с ванной [1].Демонстрация того, что эта связь существует в физической системе, важна на фундаментальном уровне и может привести к новым способам изучения фазовых переходов в сложных, многотельных материалах.
Одной из простейших систем, демонстрирующих непрерывный фазовый переход (второго рода), является ферромагнитная модель Изинга. В этой системе, которая может описывать магниты, бинарные сплавы и решеточные газы, атомные спины, расположенные на решетке, могут находиться в одном из двух дискретных состояний — вверх или вниз. Взаимодействие между соседними спинами способствует их коллективному выравниванию в магнитное состояние ниже критической температуры Tc.Выше этой температуры спины имеют тенденцию быть ориентированными случайным образом, и в системе отсутствует спонтанная намагниченность. Реакция спинов на изменения внешних параметров, таких как магнитное поле или температура, определяется такими функциями, как восприимчивость. В критической точке Tc идеализированной системы бесконечного размера (так называемый термодинамический предел) восприимчивость и некоторые другие функции отклика расходятся.
В 1952 г. К. Н. Янг и Т. Д. Ли разработали фундаментальную теорию, которая связывает фазовый переход в модели Изинга и других системах с математической формой их статистических сумм [2].
Эта функция, которая включает тепловую энергию, распределенную по всем возможным микроскопическим состояниям, может быть записана как полиномиальная функция переменной z = exp (-H / kT), где H — магнитное поле, T — температура, а k — постоянная Больцмана. . Основная теорема алгебры утверждает, что многочлен степени n имеет n корней. Если коэффициенты такого многочлена действительны и положительны, его корни комплексные или отрицательные. Для многих статистических механических систем конечного размера статистическая сумма является таким многочленом и имеет комплексные корни.
Ли и Янг доказали, что при довольно общих условиях корни статистической суммы для ферромагнитной модели Изинга лежат на единичной окружности в комплексной плоскости z (или на мнимой оси плоскости комплексного магнитного поля) (рис. . 1). Эти корни, называемые нулями Ли-Янга, лежат вдали от физически значимой положительной оси z, если температура выше Tc. При понижении температуры корни опускаются и начинают зажимать действительную ось, полностью закрываясь, когда достигается критическая точка в термодинамическом пределе.
Теория Ли-Янга — мощная концепция в статистической физике: помимо своей фундаментальной важности, распределения нулей Ли-Янга могут давать однозначные признаки фазового перехода и его свойств в обстоятельствах, когда соответствующие сигналы в термодинамических функциях (например, восприимчивость) может быть труднее распознать. Например, плотность нулей Ли-Янга принимает ненулевое значение, когда спонтанная намагниченность присутствует ниже Tc. Но до сих пор эти нули статистической суммы, которые возникают при комплексных значениях магнитного поля, считались нефизическими и не проявлялись в реальном мире.Работа Peng et al. , однако, показывает, что к ним можно получить доступ экспериментально.
Их эксперименты основаны на теоретическом предложении двух авторов, Рен-Бао Лю и Бо-Бо Вей [3]. Они рассматривали «ванну» изинговских спинов и теоретически показали, что статистическая сумма ванны в сложном магнитном поле эквивалентна квантовой когерентности пробного спина, связанного со спиновой ванной.
(Квантовая спиновая когерентность — это мера того, в какой степени спин сохраняет свою ориентацию с течением времени.) Лю и Вэй обнаружили, что моменты времени, когда квантовая когерентность достигает нуля, эквивалентны комплексным полям, при которых статистическая сумма обращается в нуль, то есть полям, которые производят нули Ли-Яна.
Для моделирования связанной системы зонд-ванна исследователи использовали жидкость из молекул триметилфосфита (ТМФ). TMP имеет девять атомов водорода и один атом фосфора, каждый со своим спином. Таким образом, девять водородных спинов играют роль спиновой ванны, а фосфор — как пробный спин.Peng et al. сначала подготовил пробный спин в квантовой суперпозиции между верхним и нижним, а затем использовал ядерный магнитный резонанс в жидком состоянии (ЯМР), чтобы определить моменты времени, когда когерентность спина падает до нуля. Эти нули в когерентности непосредственно соответствуют нулям Ли-Янга, которые затем использовались для восстановления свободной энергии и статистической суммы спиновой ванны.
Хотя система мала, критическая температура оценивается как температура, которая приводит к ненулевой плотности нулей когерентности Ли-Янга.
Это первое прямое наблюдение нулей Ли-Янга мнимого поля в реальных экспериментах и, как таковое, является важной реализацией до сих пор теоретической и предположительно нефизической концепции статистической физики. Эксперименты также подтверждают глубокую связь между статической сущностью (сложное магнитное поле в термодинамике) и динамическими свойствами квантовых систем (когерентность). Это исследование демонстрирует, как квантовый зонд когерентности можно использовать для изучения термодинамики в комплексной плоскости в конечных системах, что важно для статистической физики на фундаментальном уровне.Хотя в этом эксперименте основное внимание уделяется комплексным нулям типа Ли-Янга (т. Е. В сложном внешнем магнитном поле) в ферромагнитной системе, можно представить себе также поиск таких нулей Ли-Янга в антиферромагнитных системах или их температурных аналогов (Фишер нулей [4]).
Peng et al. Подход может также помочь в исследовании сложных реальных систем, в которых нули не могут быть легко вычислены или требуют экспериментальной проверки. Он может выявить новые квантовые явления, которые в противном случае остались бы скрытыми, если бы кто-то ограничил свое внимание реальными физическими параметрами.
Это исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters .
Ссылки
- Синьхуа Пэн, Хуэй Чжоу, Бо-Бо Вэй, Цзянью Цуй, Цзянфэн Ду и Жэнь-Бао Лю, «Экспериментальное наблюдение нулей Ли-Яна», Phys. Rev. Lett. 114 , 010601 (2015)
- К. Н. Ян, Т. Д. Ли, «Статистическая теория уравнений состояния и фазовых переходов. I. Теория конденсации // Физ. Мезомех. Ред. 87 , 404 (1952); Ли Т. Д., Янг К. Н. «Статистическая теория уравнений состояния и фазовых переходов.II. Решеточный газ и модель Изинга », 87 , 410 (1952)
- B.-B. Вэй и Р.-Б. Лю, «Нули Ли-Яна и критические моменты декогеренции спина зонда, соединенного с ванной», Phys. Rev. Lett. 109 , 185701 (2012)
- М.Э. Фишер в статье Статистическая физика и физика твердого тела, Лекции по теоретической физике , под редакцией В.Е. Бриттина (Университет Колорадо, Боулдер, 1965)
Rev. Lett. 109 , 185701 (2012)Об авторах
Нерсес Ананикян — профессор А.Национальная научная лаборатория И. Алиханяна в Ереване, Армения. Он получил докторскую степень. окончил Ереванский физический институт в 1983 году. Его группа занимается фундаментальной физикой тепловой перепутанности, нулями статистической суммы и динамическими системами. Он был приглашенным ученым в Дублинском институте перспективных исследований в Ирландии; Боннский университет; ICTP в Триесте; Гонконгский университет буптистов; CEA Saclay во Франции; Universita ’degliStudidell’Insubria в Италии; Федеральный университет Лаврас в Бразилии; и Исследовательский центр прикладной математики Университета Ковентри в Великобритании.
Ральф Кенна — профессор Исследовательского центра прикладной математики (AMRC) Университета Ковентри в Англии.
Он получил докторскую степень. из Университета Карла-Франценса, Грац, Австрия, в 1993 году и, после должностей в Ливерпульском университете и Тринити-колледже в Дублине, он поселился в Ковентри, где основал одну из крупнейших групп статистической физики Великобритании как часть AMRC. Он много работал над фазовыми переходами и критическими явлениями, но также интересовался приложениями статистической физики к социологии и гуманитарным наукам.Он был приглашенным научным сотрудником в Университете Лейпцига, Германия, Университете Лотарингии, Франция, и Институте физики конденсированного состояния во Львове, Украина.
Тематические области
Статьи по теме
Другие статьи
Магнетизм протона, измеренный с величайшей точностью
Пытаясь разгадать тайну отсутствия во Вселенной антивещества, физики достигли самого точного измерения присущего протону магнетизма.
Опубликован в журнале Nature 28 мая. Группа исследователей освоила метод измерения магнитного момента протона — микроскопического эквивалента силы стержневого магнита — с точностью до 3 частей на миллиард.
Эксперименты — часть попытки выяснить, почему Вселенная кажется заполненной материей, а не антивеществом. Антивещество действует как зеркальное отражение материи, идентично, но с изменением нескольких ключевых свойств. Когда эти двое встречаются, оба аннигилируют во вспышке энергии. Физики думают, что антивещество и материя были произведены в равных количествах во время Большого взрыва; тот факт, что там вообще осталось хоть какое-то вещество, — загадка.
Любая разница между магнитным моментом протона и антипротона выявила бы асимметрию, которая в ранней Вселенной могла склонить чашу весов в пользу материи, говорит Андреас Мозер, физик из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце в Германии, соавтор исследования.«Современное понимание физики состоит в том, что эти два значения должны быть равны», — говорит он.
Магнитный момент протона возникает из фундаментального квантового свойства, называемого спином, которое заставляет протон вести себя как крошечный стержневой магнит с северным и южным полюсами.
При помещении во внешнее магнитное поле спин протона может либо выровняться с полем, либо повернуться, чтобы ориентироваться против поля.
Исследователи рассчитали магнитный момент протона, наблюдая за одним переключением протона между этими двумя состояниями.Они поместили протон в ловушку и применили магнитное поле, которое заставило крошечный стержневой магнит перевернуться. Затем они затолкали протон во вторую ловушку с градиентом магнитного поля и измерили его мельчайшие колебания, чтобы определить выравнивание его спина. Посылая протон туда и обратно между ловушками — делая повторяющиеся перевороты и измерения — команда смогла очень точно измерить частоту, на которой магнитное поле вызывает переворот, на основании которой они рассчитали магнитный момент протона.
Их цифра в 760 раз точнее, чем следующие лучшие прямые измерения, сделанные в 2012 году группой под руководством Джеральда Габриэлса, физика из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. Это в три раза точнее, чем ближайший косвенный показатель, полученный 42 года назад.
Эксперимент «явно прорыв», — говорит Рюго Хаяно, физик из Токийского университета и представитель отдела атомной спектроскопии и столкновений с использованием медленных антипротонов (ASACUSA) в ЦЕРНе, европейской лаборатории физики элементарных частиц недалеко от Женевы, Швейцария.Но это также только начало, — говорит он. «Они будут надеяться, что смогут применить тот же метод с антипротоном и достичь такого же уровня точности», — говорит он.
Команда Габриэльсе уже измерила магнитный момент антипротона в рамках эксперимента Antihydrogen Trap (ATRAP) в ЦЕРНе и не обнаружила никакой разницы. Мозер и его команда потенциально могут сделать это для большей точности, и их план перенести свой эксперимент на объект по производству антивещества в ЦЕРН в рамках эксперимента по симметрии барионов и антибарионов (BASE).Когда этим летом снова откроется установка ЦЕРНа, известная как Антипротонный замедлитель, ATRAP, BASE и три другие группы будут использовать его в гонке, чтобы выявить крошечные несоответствия между материей и антивеществом.
Эти эксперименты также будут исследовать другие фундаментальные свойства расхождений между материей и антивеществом. К ним относятся спектры антиводорода и электромагнитного излучения водорода и их массы. Хаяно говорит, что обнаружение даже мельчайших различий имело бы «радикальные» последствия для фундаментальной теории физики, называемой CPT-симметрией, которая предсказывает, что масса частицы и ее античастицы должны быть одинаковыми.
Никто не знает, насколько точными должны быть эксперименты, прежде чем они увидят, что природа нарушает эту фундаментальную симметрию — если это так. «Недавние теории говорят, что эта священная теорема может быть нарушена, но они не предсказывают масштаб нарушения», — говорит Хаяно. «Поэтому мы пытаемся найти множество различных способов достижения максимально возможной точности».
Эта статья воспроизводится с разрешения журнала Nature . Статья была впервые опубликована 29 мая 2014 года.
Магнетизм и загадка сверхпроводников | Аргоннская национальная лаборатория
Это явление называется сверхпроводимостью.
Электрический ток в петле сверхпроводника теоретически может длиться вечно; в экспериментах они наблюдались годами.
Сверхпроводники уже дали нам МРТ, ускорители частиц и улучшили прием сотовых телефонов, но дальнейшие улучшения могут произвести революцию в технологиях, какими мы их знаем. Проблема в том, что они по-прежнему хранят одни из величайших загадок физики.
В течение десятилетий после открытия Оннеса никто не понимал, почему сверхпроводники работают. Эйнштейн ломал голову над этим. Великий квантовый физик Ричард Фейнман был озадачен.
«Все великие умы пытались выяснить теорию, лежащую в основе сверхпроводников, — сказал заслуженный научный сотрудник Аргонны и ученый-материаловед Майк Норман. «Но никто не понял этого почти 50 лет спустя, в 1957 году».
В том же году трио физиков из Университета Иллинойса предложили изящную теорию, названную теорией BCS (для троих: Бардина, Купера и Страйффера).Электрический ток состоит из электронов, движущихся по материалу.
В нормальном материале они должны ориентироваться в решетчатой структуре материала — и каждый раз, когда электрон отскакивает от одной из опор решетки, он теряется в виде тепла. Но в сверхпроводнике электроны связаны в «куперовские пары», которые проходят через решетку.
Проблема, конечно, в том, что ртуть работает как сверхпроводник только при холодной температуре около -500 ° F. В последующие годы несколько других материалов были обнаружены как сверхпроводники, но ни один из них не мог работать при температуре выше -420 ° F или около того.
«Затем, 25 лет назад, мир физики был потрясен», — сказал Норман. «Команда из небольшой швейцарской лаборатории продемонстрировала то, что мы называем высокотемпературными сверхпроводниками».
Эти сверхпроводники могут работать при «высоких» температурах, то есть высоких по сравнению с классическими сверхпроводниками; новые проводники работали до 100 ° K, или -280 ° F.
«Может показаться, что это не большая разница, — сказал Норман, — но вы можете охладить провод до этой температуры с помощью жидкого воздуха, что намного, намного дешевле и проще, чем использование жидкого гелия.
”
Открытие, хотя и было полезным, поставило перед физиками еще одну проблему: мы не знаем, почему работают высокотемпературные сверхпроводники. Хотя были предложены сотни теорий, написаны тысячи статей, и физики из всех областей попробовали свои силы в этом, до сих пор нет общепринятой теории высокотемпературной сверхпроводимости.
Использование сверхпроводников
Сверхпроводники являются неотъемлемым компонентом аппаратов для получения медицинских изображений МРТ, а в последнее время и вышек сотовой связи.«Компании обнаружили, что использование сверхпроводников на базовых станциях сотовой связи позволяет им втиснуть гораздо больше сигнала в заданную полосу пропускания», — пояснил Норман. Магнитные свойства сверхпроводников также используются в Большом адронном коллайдере в Европе, крупнейшем в мире ускорителе частиц.
Но требования к сверхпроводникам затрудняют их широкое использование. «Если бы их можно было проложить как провод в электросетях, мы бы сэкономили поразительное количество энергии», — сказал Норман, — сегодня до 10% электроэнергии теряется в линиях электропередач.
Но помимо требований к температуре, некоторые физические свойства высокотемпературных сверхпроводников делают их привередливыми.
Современные высокотемпературные сверхпроводники устроены так же, как слюда, блестящая скала, которая отслаивается при царапании ногтем. Сверхпроводники имеют длинные слои, которые идеально проводят электричество в одном направлении, но как только провод изгибается, материал начинает терять это свойство.
Задача ученых состоит в том, чтобы найти решение этой проблемы: сверхпроводник, который является изотропным или сохраняет свои характеристики даже при скручивании в катушку.
«Это открытие произведет революцию в технологии», — сказал Норман. «Мы получили бы гораздо более совершенную электронику, линии электропередач и даже электродвигатели — наши лучшие двигатели имеют КПД менее 50 процентов, потому что так много энергии теряется в виде тепла. Вот почему мотор горячий, когда вы кладете на него руку.
«Если бы мы могли снизить стоимость, это могло бы быть следующей крупнейшей революцией в технологиях со времен транзистора».
