Основные характеристики магнитного поля. Фундаментальное свойство магнитного поля

Основные характеристики магнитного поля

Магнитное поле это силовое поле, основным свойством которого является способность воздействовать на движущиеся электрические заряды (в т. ч. на проводники с током) , а также на магнитные тела независимо от состояния их движения. Источниками магнитного поля могут быть движущиеся электрические заряды (проводники с током) , намагниченные тела и изменяющиеся во времени электрические поля. Основная количественная характеристика магнитного поля – магнитная индукция В, которая определяет силу, действующую в данной точке поля в вакууме на движущийся электрический заряд и на тела, имеющие магнитный момент.

Магнитная индукция B — это векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу со стороны магнитного поля. Измеряется в теслах Тл.

µ— относительная магнитная проницаемость — табличная величина (для вакуума = 1)

Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина числено равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром. Измеряется в веберах Вб.

Магнитный поток рассчитывается по формуле:

Φmax= B · S

Вопрос №43

Закон АмпераЗакон Ампера — закон взаимодействия постоянных токов. Из закона следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются.

где: B – магнитная индукция; I – сила тока; L – длина участка проводника; sinВ – синус угла между вектором магнитной индукции и проводником.

Вопрос №44

Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренса

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Онаперпендикулярна векторам магнитной индукции и скорости упорядоченного движения заряженных частиц. Ее направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера.

Fл = q * v * B * sin(a)

где q - заряд частицы;V - скорость заряда; B - индукции магнитного поля;a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Вопрос №45

Магнитные свойства вещества.

Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из сравнительно немногих веществ, но все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т. е. сами становятся источниками магнитного поля.

Магнитные свойства вещества определяют по тому, как эти вещества реагируют на внешнее магнитное поле и каким образом упорядочена их внутренняя структура. Существует три основных класса веществ с резко различающимися магнитными свойствами: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики.

Вещества, у которых, подобно железу,

μ≫1

- ферромагнетиками.

Важнейшее свойство ферромагнетиков существование у них остаточного магнетизма. Из ферромагнетиков изготавливают постоянные магниты. Существуют вещества, которые ведут себя подобно железу, т. е. втягиваются в магнитное поле- парамагнитными.

Магнитная проницаемость парамагнетиков зависит от температуры и уменьшается при ее увеличении. Без намагничивающего поля парамагнетики не создают собственного магнитного поля. Постоянных парамагнетиков нет.

Диамагнетики−вещества, которые выталкиваются из магнитного поля. Магнитная проницаемость практически не зависит от индукции намагничивающего поля и от температуры. При вынесении диамагнетика из внешнего намагничивающего поля он полностью размагничивается и магнитного поля не создает.

Вопрос №46

Магнитные свойства тканей организма.

Ткани организма в значительной степени диамагнитны, подобно воде. Однако в организме имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы.

Магнетизм биологических объектов,т.е их магнитные мвойства и магнитны поля, создоваемые ими, получили название биомагнетизм.

Биотоки, возникающие в организме, являются источником слабых магнитных полей. В некоторых случаях индукцию таких полей удается измерить. Так, например, на основании регистрации временной зависимости индукции магнитного поля сердца (биотоков сердца) создан диагностический метод - магнитокардиографня.

Магнитное поле оказывает воздействие на биологические системы, которые в нем находятся. Это воздействие изучает раздел биофизики, называемыймагнитобиологией.

Вопрос №47

Магнитные свойства вещества

Магнитные поля создаются либо постоянными магнитами, либо токами.

Вещества, у которых, подобно железу,

μ≫1

- ферромагнетиками.

Вопрос №48

lektsia.com

Основные параметры магнитного поля

Параметры магнитного поля

Пространство, где проявляется действие магнитных сил. Графически магнитное поле изображается магнитными силовыми линиями направленными от северного полюса к южному.

Магнитное поле в проводниках с электрическим током

Если по проводнику протекает ток, то вокруг проводника создаётся магнитное поле направление которого определяется по правилу Буравчика.

Соленоид – проводник, свёрнутый в спираль.

Если по соленоиду протекает постоянный ток, то он ведёт себя как обыкновенный магнит, на его торцах образуется северный и южный полюс.

Намагничивающая сила соленоида прямо пропорционально ампер – витков.

Ф = К × I × W

Ф – намагничивание

В радиотехнике применяются соленоиды с сердечниками для увеличения интенсивности магнитного поля.

Ф = К × I × W × µ

µ – магнитная проницаемость

Параметры магнитного поля

Магнитная индукция ( В )

Магнитная индукция, характеризует интенсивность магнитного поля, численно определяемая величиной приложенной силы, с которой она действует на проводник длинной в 1 метр и при этом по проводнику протекает ток в 1А.

Размерность 1Тл (тесла)

Магнитный поток Ф

Количество силовых линий приходится на данную площадь

Ф = B × S 1Вб (Вебер)

Напряжённость магнитного поля (Н)

Н =

Σ × I

Н – 1

Н – это отношение полного тока пронизывающего данную поверхность к длине магнитной силовой линии.

Магнитная проницаемость (µ) – она показывает , во сколько раз магнитное поле в данном веществе больше или меньше проницаемости в вакууме.

µ (раз)

µ > 1 – парамагнитные материалы
µ – диамагнитные материалы
µ >> 1 – ферромагнитные материалы

Намагничивание ферромагнитного материала

В ферромагнитном сердечнике находится малые по объёму домены, которые хаотично расположены по объёму сердечника, при наличии внешнего поля происходит внешняя переориентация доменов и интенсивность магнитного поля возрастает. Это явление видно по графику.

B = f(Н)

Из графика видно с увеличением Н растёт магнитная индукция.

При некотором значении Н, B наибольшая, наступает магнитное насыщение.

Перемагничивание ферромагнитного материала

Кривая 0,A,B,C,D,F,E обозначает процесс перемагничивания ферромагнитного материала, из графика видно что между A и B имеется некоторое отставание, так называемый магнитный гистерезис.

В зависимости от вида петли гистерезиса, различают магнитные материалы.

Магнитомягкие материалы, – петля гистерезиса узкая магнитная индукция малой величины, такие материалы работают в качестве сердечников трансформаторов и дросселей в цепях переменного тока.

Магнитотвердые материалы – магнитная индукция значительной величины, из таких материалов выполняют постоянные магниты.

В радиотехнике применяют также ферриты с прямой петлёй гистерезиса.

Проводник с током в магнитном поле

Если по проводнику протекает ток, то вокруг него возникает магнитное поле которое взаимодействует с внешним магнитным полем. И в результате проводник какбы выталкивается из магнитного поля.

Такое явление применяется в электродвигателях, тестерах и т.д.

Электрон в магнитном поле (кинескопа)

Если электрон движется в магнитном поле то его собственное магнитное поле взаимодействует с магнитным полем отклоняющей системы (ОС) и в результате траектория электрона изменяется.

selectelement.ru

Ответы@Mail.Ru: основные свойства магнитного поля??

Магнитное поле представляет собой особую форму материи и проявляется в пространстве в виде определенного рода сил, которые легко обнаруживаются по своему действию на намагниченные тела. Действие этих сил на намагниченные тела объясняется наличием в телах быстро движущихся внутримолекулярных электрических зарядов. Согласно определению, магнитная индукция и магнитный поток связаны соотношением Для характеристики намагниченности вещества в магнитном поле используется магнитный момент рm, который численно равен механическому моменту, испытываемому веществом в магнитном поле с индукцией в 1 Тл Магнитный момент можно определить из уравнения где М - механический момент, испытываемый веществом; α - угол между вектором индукции и вектором магнитного момента. Магнитный момент единицы объема вещества определяет интенсивность его намагничивания или намагниченность I где V - объем вещества. Магнитное поле характеризуется напряженностью H. Напряженностью магнитного поля в данной точке называется сила, с которой поле действует на единицу положительной магнитной массы, помещенную в эту точку поля. Магнитная индукция В связана с напряженностью магнитного поля соотношением где μ - относительная магнитная проницаемость среды; μ0 - магнитная постоянная. Неоднородность магнитного поля в данной его точке характеризуется градиентом его напряженности grad H: Для однородных полей dH/dx=0, для неоднородных dH/dx>0. Силой магнитного поля Fп (А2/м3) в данной его точке называют произведение градиента его напряженности на напряженность поля в данной точке Магнитные свойства вещества характеризуются магнитной восприимчивостью х и удельной магнитной восприимчивостью где δ - плотность вещества. Магнитная сила м, действующая на минеральное зерно с массой т, помещенное в магнитное поле, оценивается зависимостью где удельная магнитная сила Одно из важнейших свойств магнитного поля - явление электромагнитной индукции. Его суть состоит в том, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего какой-либо контур, в нем наводится электродвижущая сила. Другим свойством магнитного поля является механическое взаимодействие его с электрическим током. Минеральные частицы, попадая в магнитное поле, влияют на расположение его силовых линий. Магнитные частицы оказывают небольшое сопротивление магнитным силовым линиям, поэтому последние в них концентрируются. Устремляясь по кратчайшему пути, силовые линии втягивают магнитные частицы в пространство между полюсами. Немагнитные частицы ухудшают проводимость, поэтому силовые линии обходят их и выталкивают из поля. Физическая сущность магнитной сепарации состоит в том, что магнитное поле искажает гравитационную траекторию минералов, обладающих соответствующими магнитными свойствами, чем вызывает их извлечение из потока других минералов, которые таких свойств не имеют.

touch.otvet.mail.ru

Основные характеристики магнитного поля — Мегаобучалка

Аналогично электрическому полю, необходимо для магнитного поля ввести количественную характеристику. Для этого выбирают некоторый объект — «пробное тело», реагирующее на магнитное поле. В качестве такого тела достаточно взять малую рамку (контур) с током, чтобы можно было считать, что рамка помещается в некоторую точку поля. Опыт показывает, что на пробную рамку с током в магнитном поле действует момент силы М, зависящий от ряда факторов, в том числе и от ориентации рамки. Максимальное значение Мmax зависит от магнитного поля, в котором находится контур, и от самого контура: силы тока I, протекающего по нему, и площади S, охватываемой контуром, т. е.

Величину

называют магнитным моментом контура с током. Таким образом,

Магнитный момент — векторная величина. Для плоского контура с током вектор ртнаправлен перпендикулярно плоскости контура и связан с направлением тока I правилом правого винта (рис. 13.1).

Магнитный момент является характеристикой не только контура с током, но и многих элементарных частиц (протоны, нейтроны, электроны и т. д.), определяя поведение их в магнитном поле.

Единицей магнитного момента служит ампер-квадратный мета (А * м2). Магнитный момент элементарных частиц, ядер, атомов и молекул выражают в особых единицах, называемых атомным ((μБ) или ядерным (μя) магнетоном Бора:

Зависимость (13.3) используют для введения силовой характеристики магнитного поля — вектора магнитной индукции В.

Магнитная индукция в некоторой точке поля равна отношению максимального вращающего момента, действующего на рамку с током в однородном магнитном поле, к магнитному моменту этой рамки:

Вектор В совпадает по направлению с вектором ртв положении устойчивого равновесия контура. На рис. 13.2 показано положение рамки с током в магнитном поле индукции В, соответствующее максимальному моменту силы (а) и нулевому (б). Последний случай соответствует устойчивому равновесию (векторы В и рт коллинеарны).

Единицей магнитной индукции является тесла (Тл):

Таким образом, в поле с магнитной индукцией 1 Тл на контур, магнитный момент которого 1 А • м2, действует максимальный момент силы 1 Н • м.

Магнитное поле графически изображают с помощью линий магнитной индукции, касательные к которым показывают направление вектора В. Густота линий, т. е. число линий, проходящих через единичную, перпендикулярно им расположенную площадку, пропорциональна модулю вектора В. Линии магнитной индукции не имеют начала или конца и являются замкнутыми. Подобные поля называют вихревыми. Циркуляция вектора магнитной индукции по любой линии магнитной индукции не равна нулю:

Рассмотрим некоторую площадку S, находящуюся в области однородного магнитного поля индукции В (рис. 13.3). Проведем линии магнитной индукции через эту площадку. Ее проекция на плоскость, перпендикулярную линиям, равна So. Число линий, пронизывающих S и So, одинаково. Так как густота линий соответствует значению В, то общее число линий, пронизывающих площадки, пропорционально

На рис. 13.3 видно, что So = S cos α, откуда

где Вп= В cos α — проекция вектора В на направление нормали п к площадке, Ф — магнитный поток.

В более общем случае, например, неоднородного магнитного поля поверхности, а не плоской площадки (рис. 13.4), магнитный поток Ф также пропорционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность.

Единицей магнитного потока, согласно (13.6), является вебер (Вб):

Из формулы (13.7) видно, что поток может быть как положительным (cos α > 0), так и отрицательным (cos α < 0).

В соответствии с этим линии магнитной индукции, выходящие из замкнутой поверхности, считают положительными, а входящие - отрицательными. Так как линии магнитной индукции замкнуты, то магнитный поток сквозь замкнутую поверхность равен нулю.

Как и всякая материальная субстанция, магнитное поле обладает энергией. Проиллюстрируем наличие такой энергии на примере магнитного поля, созданного контуром с постоянным током. Если разомкнуть цепь контура, то исчезнет ток и, следовательно, магнитное поле. При размыкании цепи возникнет искра или дуговой разряд. Это означает, что энергия магнитного поля превратилась в другие формы энергии — световую, звуковую и тепловую.

Выражение для объемной плотности энергии магнитного поля имеет следующий вид:

где μ — магнитная проницаемость среды, а μ0 — магнитная постоянная.

Закон Ампера

Одним из главных проявлений магнитного поля является его силовое действие на движущиеся электрические заряды и токи. В результате обобщения многочисленных опытных данных А. М. Ампером был установлен закон, определяющий это силовое воздействие.

Приведем его в дифференциальной форме, что позволит вычислять силу, действующую на различные контуры с током, расположенные в магнитном поле.

В проводнике, находящемся в магнитном поле, выделим достаточно малый участок dl, который можно рассматривать как вектор, направленный по току (рис. 13.5). Произведение Idl называют элементом тока. Сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент тока,

где k — коэффициент пропорциональности; в СИ k = 1, поэтому

или в векторной форме

Для плоского контура с током находим силу, действующую на участок I проводника со стороны магнитного поля, интегрированием скалярного выражения (13.10):

Соотношения (13.9)—(13.12) выражают закон Ампера.

Рассмотрим некоторые примеры на применение формулы (13.11).

1. Прямолинейный участок проводника с током I длиной l, расположенный в однородном магнитном поле под углом (3 к магнитной индукции В (рис. 13.6). Для нахождения силы, действующей на эту часть проводника со стороны магнитного поля, интегрируем (13.12) и получаем

2. Прямоугольная рамка KLMN с током I, помещенная в однородное магнитное поле индукции В (рис. 13.7, а). Пронумеруем стороны рамки и обозначим силы, действующие на них со стороны магнитного поля, F1, F2, F3, F4.

Силы F1и F3, приложенные к серединам соответствующих сторон,направлены противоположно вдоль оси и по формуле (13.13) Лоренца не изменяет равны. Силы же F2 = F4 = IBb создают пару сил, момент которой (рис. 13.7, б)

Так как Iba = IS =pm, то из (13.14) имеем

или в векторной форме

Фактически на основе этой зависимости в § 13.1 было введено понятие вектора магнитной индукции.

megaobuchalka.ru

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Основные характеристики магнитного поля. Фундаментальное свойство магнитного поля