Силовая линия магнитного поля: Силовые линии магнитного поля

Силовые линии магнитного поля

Магнитным полем называют особый вид материи, который проявляется в воздействии на перемещающиеся заряженные тела и тела, имеющие магнитный момент. Источники магнитного поля — это электрические токи.

Магнитное поле является одной из составляющих электромагнитного поля.

Магнитные поля можно разделить на:

• Стационарные – постоянные во времени.
• Однородные, для которых во всех точках поля выполняется равенство: $ \vec{B}=const.$
• Неоднородные поля (большая часть магнитных полей). Для этих полей: $\vec{B}\ne const.$

Изображение магнитного поля

Для наглядности магнитное поле, как и электрическое, можно изображать графически с помощью силовых линий. Данные линии носят название линий магнитной индукции.

Определение 1

Линиями магнитной индукции (или силовыми линиями магнитного поля) называют кривые, изображающие магнитное поле так, что если провести касательную в любой точке к этой линии, то она будет направлена так же как вектор магнитной индукции в избранной точке.

Эти линии всегда замкнуты или начинаются и заканчиваются в бесконечности. В этом состоит качественное отличие магнитного поля от электростатического. Силовые линии магнитного поля охватывают проводники с токами. Тот факт, что силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, говорит том, что не существует в природе свободных магнитных зарядов.

Готовые работы на аналогичную тему

Силовые линии электростатического поля разомкнуты. Они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах.

Как направлены линии магнитной индукции, находят, применяя правило правого винта (правило буравчика, его еще называют правилом Максвелла). Если правый винт вкручивать в соответствии с направлением течения тока, то направление вращения головки винта укажет на направление линий магнитной индукции поля.

Рассмотрим круговой виток с током (рис.1). Плоскость витка лежит в плоскости чертежа. Вращаем головку буравчика по току, получаем, направление линий магнитной индукции указанное на рисунке. Плоскость, в которой они лежат, перпендикулярна плоскости чертежа. Линии индукции поля бесконечно навиваются на виток, плотно заполняют все пространство, но никогда не возвращаются дважды в одну точку поля.

Рисунок 1. Круговой виток с током. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Схематичное изображение магнитного поля при помощи силовых линий рассказывает не только о направлении поля. В нем должна быть заключена информация о величине магнитной индукции этого поля. Линии магнитной индукции изображают с такой частотой, что количество их, пересекающих единицу площадки, нормальной к этим линям, было прямо пропорционально модулю вектора магнитной индукции.

В неоднородных полях в точках увеличения магнитной индукции число силовых линий на единицу площади увеличивается. Там, где поле ослабевает, силовые линии редеют.

В однородном магнитном поле, в котором во всех точках $ \vec{B}=const$, линии магнитной индукции чертят в виде совокупности равноудаленных прямых.

У постоянного магнита силовые линии начинаются на северном полюсе и приходят к южному. Внутри этого магнита линии магнитной индукции не разрываются (рис.2). Внешнее магнитное поле полосового магнита неоднородное (силовые линии искривлены), внутри этого магнита магнитное поле можно считать однородным, так как линии магнитной индукции параллельные прямые, находящиеся на равных расстояниях друг от друга.

Рисунок 2. Линии магнитной индукции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Магнитный поток

С понятием силовых линий поля в магнитостатике, тесно связано понятие потока вектора магнитной индукции (или магнитного потока).

Допустим, что плоская площадка $S$ локализована в однородном магнитном поле магнитная индукция которого равна $\vec{B}$.

Определение 2

Потоком вектора магнитной индукции сквозь площадку $S$ называют физическую величину, равную:

$Ф=BS\cos \alpha=B_nS$,

где $ \alpha =\hat{\vec{n}\vec{B}}\quad$– угол между нормалью ($\vec{n})$ к площадке $S$ и вектором $\vec{B}$; $B_n$ – проекция вектора магнитной индукции на нормаль $\vec{n}$.

Поток вектора магнитной индукции пропорционален количеству силовых линий магнитного поля, которые пронизывают выделенную площадку $S$.
Магнитный поток сквозь площадку $S$ может быть:

это определено знаком проекции вектора магнитной индукции на нормаль.

Допустим, что поверхность $S$ находится в неоднородном магнитном поле. Тогда чтобы найти магнитный поток, заданную поверхность разбиваем на элементарные участки. При этом каждый участок имеет площадь $dS$, и его можно считать плоским, а магнитное поле около его поверхности однородным. Чтобы найти магнитный поток сквозь $dS$, используем выражение:

${dФ}_{B}=BdS\cos {\alpha \, \left( 1 \right).}$

Суммарный магнитный поток сквозь всю поверхность $S$ найдем интегрированием:

$Ф_{B}=\int\limits_S {BdS\cos {\alpha \, \left( 2 \right).}}$

Пусть поверхность $S$ является замкнутой. Тогда формулу (2) перепишем в виде:

$Ф_{B}=\oint\limits_S {BdS\cos {\alpha \, \left( 3 \right).}} $

Поскольку линии магнитной индукции магнитного поля замкнуты, то каждая из силовых линий пересечет замкнутую поверхность $S$ два раза (вернее четное число раз). При этом один раз она в поверхность войдет и один раз выйдет, то есть один раз проекция магнитной индукции будет положительной, другой раз отрицательной. Это означает, что результирующий магнитный поток, через замкнутую поверхность $S$ равен нулю:

$Ф_{B}=\oint\limits_S {BdS\cos {\alpha =0\left( 4 \right).}} $

Значение уравнения (4) состоит в том, что:

• Электромагнитная теория считает, что выражение (4) применимо для всяких магнитных полей.
• Эта формула входит в систему основных уравнений классической электродинамики (одно из уравнений системы Максвелла). Формула (4) отображает вихревой (соленоидальный) характер магнитного поля.

Физическим основанием для соленоидальности магнитных полей является отсутствие свободных магнитных зарядов, которые были бы аналогами электрических зарядов. Что превращает уравнения магнетизма в несимметричные по отношению к электричеству. Так, имеются электрические токи, которые порождают магнитные поля, но нет магнитных токов, которые создают электрические поля.

Теория Дирака

Асимметрия в основных положениях и уравнениях электричества и магнетизма вызывает недоумение, так как считается, что природные явления симметричны. В этой связи неоднократно выдвигалась идея о существовании магнитных зарядов (северного и южного). Эти заряды получили название магнитные монополии Дирака. Теория, построенная на основании существования магнитных монополий, исследовалась Дираком. Он сделал следующие выводы:

1. Носители магнитных зарядов (микрочастицы) возникают парами (северный заряд всегда сопутствует южному).
2. Когда частицы возникают, они пребывают на крайне маленьком расстоянии друг от друга и связаны притяжением друг к другу. Пока нет возможности отделить их друг от друга.

Существование магнитных зарядов дало возможность Дираку построить электродинамику с полной симметрией электричества и магнетизма.

Экспериментально найти монополии Дирака до сих пор не смогли. Вопрос о их существовании является открытым.

Силовые линии магнитного поля ℹ️ определение, свойства, направление и схема, виды и обозначение, особенности и характеристика, опыт Эрстеда

Общие сведения

Ещё в XIX веке было установлено, что направленное движение элементарных носителей зарядов приводит к появлению электрического тока. Заряды, взаимодействуя между собой, вызывают появление силы, которую называют электромагнитным полем. То есть вокруг любого заряженного тела возникает два явления: магнитное и электрическое.

Первое, в отличие от второго, возможно только при движении электрического заряда. Даже если оно создано постоянным магнитом, всё равно причиной его появления является движение частиц. По своей сути магнитное поле — это сила, характеризующаяся моментом. Она обладает энергией. Любое изменение электрического поля приводит к возмущению магнитного. Причём это утверждение справедливо и наоборот.

Основной характеристикой силы является вектор индукции. С его помощью определяют действие магнитного поля в точке пространства. То есть параметр показывает, с какой силой оказывается влияние на заряд q перемещающийся со скоростью V. Это векторная величина формула для расчёта, которой имеет вид: F = q *V * sin (a), где a — значение угла между вектором скорости и магнитной индукции. При этом направление силы может быть определено по правилу буравчика. Оно всегда будет направлено перпендикулярно вектору скорости. За единицу измерения в СИ принята тесла (Тл).

Для магнитного поля характерно следующее:

1. При постоянной его величине на диполь действует момент вращения: N = [p * B]. Как стрелка компаса разворачивается вдоль действия поля, так и виток, по которому течёт ток, стремится занять положение, при котором его плоскость будет параллельна линиям индукции.
2. Возникновение индукции приводит к тому, что траектория движения носителя заряда принимает спиральный вид. Этот эффект проявляется в распределении электрических частиц по сечению проводника.
3. Изменяющееся во времени поле заставляет заряды приходить в движение, появляющийся при этом ток противодействует дальнейшему непостоянству силы во времени.
4. Сила, действующая в магнитном поле, перемещает диполь в направлении градиента. Это происходит из-за разделения воздействия в неоднородной системе на два пучка.

Магнитное поле представляет собой материю. Определяется она свойствами вещества. С точки зрения квантовой механики, это частный случай электромагнитного взаимодействия. Для его изображения используют воображаемые отрезки. Это магнитные линии магнитного поля, которые представляют как замкнутые направленные кривые.

Линии магнитного поля

Электрическое поле можно исследовать с помощью элементарных зарядов, по поведению которых удобно судить о значении и направлении материи. Аналогом такой энергии является пробная частица, которую можно представить в виде стрелки, точнее компаса. Например, если взять много устройств, указывающих на магнитные полюса Земли, и разместить их в некотором геометрическом пространстве, то можно будет визуализировать силы, характеризующие электромагнитное поле.

Но определить направление материи вокруг проводников с током различной формы или так называемый магнитный спектр можно и практически. Для этого используются различные установки. Простейшей из них является комплекс, включающий в свой состав:

• источник питания;
• диэлектрическую рамку;
• толстый медный провод способный пропустить ток порядка 20 ампер;
• железные опилки.

В рамке через просверленное отверстие продевают провод, который подключают к источнику питания. Сверху на проволоку насыпают стружки. После подачи тока можно будет наблюдать, как образуются цепочки, повторяющие форму распространения силы поля. Например, вокруг прямого провода, расположенного перпендикулярно пластинке, можно будет увидеть кольцевые силовые линии.

Проведя эксперимент, можно узнать в чём состоит особенность линий магнитной индукции. Во-первых, их распространение неравномерное. В некоторых местах они гуще. Во-вторых, эти линии никогда не пересекаются и всегда замкнутые. С точки зрения физики, можно добавить, что направление магнитного поля возможно выяснить по правилу буравчика. При этом вектор индукции касателен к каждой точке отрезка.

Следует отметить, что исследовать поле, правда, постоянное, можно с помощью обычного магнита и компаса.

Для эксперимента нужно высыпать опилки на лист бумаги, а рядом с ними положить компас. Затем снизу медленно поднести магнит, желательно через деревянную прослойку. Тогда можно будет не только увидеть рисунок поля, но и заметить, что стрелка компаса показывает в ту же сторону, куда направлены железные опилки.

Опыт Эрстеда

Довольно продолжительное время электрические и магнитные поля изучались раздельно. Их взаимосвязь была обнаружена совершенно случайно. Существует легенда, что Кристиан Эрстед показывал ученикам на своей лекции в университете влияние толщины проводника на силу тока. При этом на демонстрационном столе лежал компас, оставшийся от предыдущей лекции. Во время рассказа Эрстеда о природе нагрева проволоки, один из его студентов обратил внимание, что стрелка компаса изменила положение. Этот эффект после позволил учёному утверждать, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи с проводником тока, действуют силы, стремящие её развернуть.

Главный интерес этого явления был в том, что, кроме изменения положения стрелки никаких, более эффектов не наблюдалось.

Проведя ряд опытов, учёный установил, что на направление указателя влияла полярность подключения источника питания. При её изменении стрелка сразу же изменяла своё направление на противоположное. Но оказалось, что влияние магнитного потока настолько мало, что обнаружить его, возможно, только с помощью чувствительных приборов.

Чтобы более точно представить, по какому принципу происходит поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током нужно рассмотреть проволоку с торца. Тогда можно будет изучить два случая:

• ток идёт от наблюдающего;
• заряды двигаются к исследователю.

Если установить множество стрелок вокруг проводника, то окажется, что после пропускания тока они выстроятся так, что образуют своеобразную окружность. При этом их полюса будут противоположны друг другу. Эти стрелки примут положение по касательной к магнитным линиям. Таким образом, можно будет увидеть, что линии, описывающие распространение поля, представляют окружность. Их же направления в первом случае будут по часовой стрелке, а во втором — против.

Это важное свойство магнитных линий и наблюдал Эрстед. Ампер же смог развить исследование дальше. Он установил, что если взять два проводника, разместить их параллельно и пустить по ним токи в одном направлении, то возникает сила притягивания. Если же в одном из них поменять подключение — проводники начинают отталкиваться. Именно благодаря Амперу удалось эмпирически доказать, как происходит взаимодействие проводника, по которому течёт ток, с полем постоянного магнита и описать зависимость зарядов от их направления.

Виток и катушка

Определить направление магнитного потока можно по правилу, которое называется буравчиком. Нужно взять проводник с током и расположить вдоль него винт. При этом добиться того, чтобы стержень перемещался вдоль направления тока. Для этого понадобится вращать буравчик в определённую сторону, которая и будет показывать, куда направлено магнитное поле.

Аналогом этого способа является правило правой руки. Заключается оно в том, что если поставить её большой палец по направлению тока, то тогда оставшиеся четыре укажут сторону распространения действия силы. Определить, как будут направлены линии в прямом проводнике, не представляет трудности.

Для провода, согнутого в виток, методика определения изменится. Изогнутый проводник можно представить как множество кусочков. Наиболее интересными из них будут два — расположенные в начале и в конце. Если воспользоваться правилом буравчика и нарисовать направление, то можно увидеть, что вокруг каждого из концов возникнут противоположные друг другу силовые линии. Они будут замкнуты и иметь радиальную форму. Но особенность их в том, что в середине проводника сила действия поля будет намного сильнее, чем при удалении от неё.

Оказывается, что если ток течёт по кольцу, то правило буравчика тоже будет работать, но с небольшим отличием.

Если при прямом токе вращение ручки, расположенной по направлению перемещения частиц, указывает сторону распространения линий, то для витка ситуация повторяется с точностью наоборот. Когда буравчик вращается по направлению тока, то стержень устройства показывает, куда направлено поле внутри витка.

Аналогичную картину можно получить, если из проволоки смотать катушку. В середине её линии будут более густо расположены, чем снаружи. Этим и пользуются для получения сильного магнитного потока. Все эти явления связаны с природой рассматриваемой силы. Линии поля всегда выходят из северного полюса и входят в южный. Вот почему направление вектора магнитной индукции совпадает с северным указателем магнитной стрелки. Следует отметить важный момент: на самом деле силовые линии двух одинаковых точечных зарядов могут пересекаться, но в этом случае поле в этой точке будет равно нулю.

Понятие природы магнитной индукции позволило использовать силу в технологическом прогрессе человечества. Например, были созданы поезда, способные развивать огромную скорость, так как они двигаются на магнитной подушке. Вагоны скользят над поверхностью, не испытывая трения.

Открытия используются и при изучении работы головного мозга. Оказалось, что при его деятельности возникает слабое магнитное поле, исследование которого помогает понять принцип работы нейронов.

Силовые линии магнитного поля — свойства, характеристика и направление

При изучении существования электромагнетизма в природе силы, связанные с этим явлением, обозначают с помощью силовых линий магнитного поля. Это условные изображения, не имеющие ничего общего с реальностью. Просто используя иллюстрации, удобно объяснять и моделировать свойства, наглядно указывая направление векторов и описывая плотность того или иного участка пространства.

Общие сведения

Ещё в XIX веке было установлено, что направленное движение элементарных носителей зарядов приводит к появлению электрического тока. Заряды, взаимодействуя между собой, вызывают появление силы, которую называют электромагнитным полем. То есть вокруг любого заряженного тела возникает два явления: магнитное и электрическое.

Первое, в отличие от второго, возможно только при движении электрического заряда. Даже если оно создано постоянным магнитом, всё равно причиной его появления является движение частиц. По своей сути магнитное поле — это сила, характеризующаяся моментом. Она обладает энергией. Любое изменение электрического поля приводит к возмущению магнитного. Причём это утверждение справедливо и наоборот.

Основной характеристикой силы является вектор индукции. С его помощью определяют действие магнитного поля в точке пространства. То есть параметр показывает, с какой силой оказывается влияние на заряд q перемещающийся со скоростью V. Это векторная величина формула для расчёта, которой имеет вид: F = q *V * sin (a), где a — значение угла между вектором скорости и магнитной индукции. При этом направление силы может быть определено по правилу буравчика. Оно всегда будет направлено перпендикулярно вектору скорости. За единицу измерения в СИ принята тесла (Тл).

Для магнитного поля характерно следующее:

Магнитное поле представляет собой материю. Определяется она свойствами вещества. С точки зрения квантовой механики, это частный случай электромагнитного взаимодействия. Для его изображения используют воображаемые отрезки. Это магнитные линии магнитного поля, которые представляют как замкнутые направленные кривые.

Линии магнитного поля

Электрическое поле можно исследовать с помощью элементарных зарядов, по поведению которых удобно судить о значении и направлении материи. Аналогом такой энергии является пробная частица, которую можно представить в виде стрелки, точнее компаса. Например, если взять много устройств, указывающих на магнитные полюса Земли, и разместить их в некотором геометрическом пространстве, то можно будет визуализировать силы, характеризующие электромагнитное поле.

Но определить направление материи вокруг проводников с током различной формы или так называемый магнитный спектр можно и практически. Для этого используются различные установки. Простейшей из них является комплекс, включающий в свой состав:

• источник питания;
• диэлектрическую рамку;
• толстый медный провод способный пропустить ток порядка 20 ампер;
• железные опилки.

В рамке через просверленное отверстие продевают провод, который подключают к источнику питания. Сверху на проволоку насыпают стружки. После подачи тока можно будет наблюдать, как образуются цепочки, повторяющие форму распространения силы поля. Например, вокруг прямого провода, расположенного перпендикулярно пластинке, можно будет увидеть кольцевые силовые линии.

Проведя эксперимент, можно узнать в чём состоит особенность линий магнитной индукции. Во-первых, их распространение неравномерное. В некоторых местах они гуще. Во-вторых, эти линии никогда не пересекаются и всегда замкнутые. С точки зрения физики, можно добавить, что направление магнитного поля возможно выяснить по правилу буравчика. При этом вектор индукции касателен к каждой точке отрезка.

Следует отметить, что исследовать поле, правда, постоянное, можно с помощью обычного магнита и компаса.

Для эксперимента нужно высыпать опилки на лист бумаги, а рядом с ними положить компас. Затем снизу медленно поднести магнит, желательно через деревянную прослойку. Тогда можно будет не только увидеть рисунок поля, но и заметить, что стрелка компаса показывает в ту же сторону, куда направлены железные опилки.

Опыт Эрстеда

Довольно продолжительное время электрические и магнитные поля изучались раздельно. Их взаимосвязь была обнаружена совершенно случайно. Существует легенда, что Кристиан Эрстед показывал ученикам на своей лекции в университете влияние толщины проводника на силу тока. При этом на демонстрационном столе лежал компас, оставшийся от предыдущей лекции. Во время рассказа Эрстеда о природе нагрева проволоки, один из его студентов обратил внимание, что стрелка компаса изменила положение. Этот эффект после позволил учёному утверждать, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи с проводником тока, действуют силы, стремящие её развернуть.

Главный интерес этого явления был в том, что, кроме изменения положения стрелки никаких, более эффектов не наблюдалось.

Проведя ряд опытов, учёный установил, что на направление указателя влияла полярность подключения источника питания. При её изменении стрелка сразу же изменяла своё направление на противоположное. Но оказалось, что влияние магнитного потока настолько мало, что обнаружить его, возможно, только с помощью чувствительных приборов.

Чтобы более точно представить, по какому принципу происходит поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током нужно рассмотреть проволоку с торца. Тогда можно будет изучить два случая:

• ток идёт от наблюдающего;
• заряды двигаются к исследователю.

Если установить множество стрелок вокруг проводника, то окажется, что после пропускания тока они выстроятся так, что образуют своеобразную окружность. При этом их полюса будут противоположны друг другу. Эти стрелки примут положение по касательной к магнитным линиям. Таким образом, можно будет увидеть, что линии, описывающие распространение поля, представляют окружность. Их же направления в первом случае будут по часовой стрелке, а во втором — против.

Это важное свойство магнитных линий и наблюдал Эрстед. Ампер же смог развить исследование дальше. Он установил, что если взять два проводника, разместить их параллельно и пустить по ним токи в одном направлении, то возникает сила притягивания. Если же в одном из них поменять подключение — проводники начинают отталкиваться. Именно благодаря Амперу удалось эмпирически доказать, как происходит взаимодействие проводника, по которому течёт ток, с полем постоянного магнита и описать зависимость зарядов от их направления.

Виток и катушка

Определить направление магнитного потока можно по правилу, которое называется буравчиком. Нужно взять проводник с током и расположить вдоль него винт. При этом добиться того, чтобы стержень перемещался вдоль направления тока. Для этого понадобится вращать буравчик в определённую сторону, которая и будет показывать, куда направлено магнитное поле.

Аналогом этого способа является правило правой руки. Заключается оно в том, что если поставить её большой палец по направлению тока, то тогда оставшиеся четыре укажут сторону распространения действия силы. Определить, как будут направлены линии в прямом проводнике, не представляет трудности.

Для провода, согнутого в виток, методика определения изменится. Изогнутый проводник можно представить как множество кусочков. Наиболее интересными из них будут два — расположенные в начале и в конце. Если воспользоваться правилом буравчика и нарисовать направление, то можно увидеть, что вокруг каждого из концов возникнут противоположные друг другу силовые линии. Они будут замкнуты и иметь радиальную форму. Но особенность их в том, что в середине проводника сила действия поля будет намного сильнее, чем при удалении от неё.

Оказывается, что если ток течёт по кольцу, то правило буравчика тоже будет работать, но с небольшим отличием.

Если при прямом токе вращение ручки, расположенной по направлению перемещения частиц, указывает сторону распространения линий, то для витка ситуация повторяется с точностью наоборот. Когда буравчик вращается по направлению тока, то стержень устройства показывает, куда направлено поле внутри витка.

Аналогичную картину можно получить, если из проволоки смотать катушку. В середине её линии будут более густо расположены, чем снаружи. Этим и пользуются для получения сильного магнитного потока. Все эти явления связаны с природой рассматриваемой силы. Линии поля всегда выходят из северного полюса и входят в южный. Вот почему направление вектора магнитной индукции совпадает с северным указателем магнитной стрелки. Следует отметить важный момент: на самом деле силовые линии двух одинаковых точечных зарядов могут пересекаться, но в этом случае поле в этой точке будет равно нулю.

Понятие природы магнитной индукции позволило использовать силу в технологическом прогрессе человечества. Например, были созданы поезда, способные развивать огромную скорость, так как они двигаются на магнитной подушке. Вагоны скользят над поверхностью, не испытывая трения.

Открытия используются и при изучении работы головного мозга. Оказалось, что при его деятельности возникает слабое магнитное поле, исследование которого помогает понять принцип работы нейронов.

Предыдущая

ФизикаРеферат на тему: «Лазерные технологии и их использование» — виды, примеры и сферы применения

Следующая

ФизикаСтроение вещества — первоначальные сведения для учащихся 7 класса

Слободянюк А.И. Физика 10/12.3 — PhysBook

Содержание книги

Предыдующая страница

§12. Постоянное магнитное поле

12.3 Силовые линии магнитного поля.

Как уже было отмечено выше, математически магнитное поле описывается с помощью такой математической конструкции как векторное поле – каждой точке в пространстве ставится в соответствие вектор (в данном случае – магнитной индукции)\[~\vec B(\vec r) = \vec B(x,y,z)\] . Или, что равносильно, для полного описания магнитного поля необходимо задать три функции (компоненты вектора индукции B_x, B_y, B_z), каждая из которых зависит от трех аргументов (координат точки x,y,z).

Для наглядного представления этого поля (как и любого векторного поля) удобно использовать силовые линии (Рис.14).

Силовыми линиями магнитного поля называются линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции.

Со свойствами силовых линий, присущих магнитному полю, мы познакомимся позднее, сейчас только напомним свойства таких линий, общие для любых векторных полей:

1. Силовые линии магнитного поля не пересекаются.
2. Силовые линии магнитного поля не имеют изломов.

Докажите эти свойства самостоятельно.

По определению направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением магнитной стрелки, поэтому силовые линии можно «увидеть». Для этого надо взять много стрелок и расположить их в исследуемой области. Их ориентация покажет структуру магнитного поля в данной области. В качестве таких стрелочек можно использовать железные опилки, которые выстраиваются вдоль силовых линий. Таким способом можно получить картины силовых линий магнитного поля, создаваемого различными источниками. Эти «картинки» часто (не слишком удачно) называют магнитными спектрами.

Следующая страница

МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — это… Что такое МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ?



МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ

МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — (линии напряженности) — воображаемые линии, которые проводят для изображения силового магнитного поля, при этом они располагаются таким образом, что касательные к ним в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором напряжённости. Через каждую точку может проходить только одна силовая линия, а их густота (т. е. число силовых линий, проходящих через единичную площадку, перпендикулярную к ним) пропорциональна напряжённости поля на этой площадке. М. с. л. наглядно отражают картину распределения силового магнитного поля в пространстве.

Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование.
Рязанцев В. Д..
2011.

• МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ ЗЕМЛИ
• МАГНИТНЫЙ БАРАБАН

Смотреть что такое «МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ» в других словарях:

• МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — воображаемые линии, по направлению к рых действуют магнитные силы в магнитном поле. Представление о характере магнитного поля какого либо магнита можно получить, насыпав на картон, положенный на магнит, железные опилки, к рые при этом… …   Технический железнодорожный словарь

• магнитные силовые линии — Воображаемые замкнутые кривые линии, направление касательных к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля в этих точках. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля.… …   Справочник технического переводчика

• Силовые линии векторного поля — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей …   Википедия

• МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ — области на поверхности магнита (намагниченного тела), где (см.) магнитного поля наибольшая. Обычно участок поверхности, из которого выходят магнитные силовые (см.) магнитного поля, называется северным (N) или положительным М. п., а участок, в… …   Большая политехническая энциклопедия

• МАГНИТНЫЕ ЛОВУШКИ — конфигурации магнитного поля, способные длит. время удерживать заряж. ч цы внутри определ. объёма пр ва. М. л. природного происхождения явл. магн. поле Земли; огромное кол во захваченных и удерживаемых им косм. заряж. ч ц высоких энергий (эл нов… …   Физическая энциклопедия

• МАГНИТНЫЕ ЛОВУШКИ — конфигурации магн. поля, способные длительное время удерживать заряж. частицы или плазму в ограниченном объёме. Естеств. М. л. является, напр., магн. поле Земли, захватившее плазму солнечного ветра и удерживающее её в виде радиац. лоясов Земли.… …   Физическая энциклопедия

• МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ — (Magnetic poles) 1. Точки земной поверхности, где сходятся все изогоны, а наклонение равно 90° (т. е. стрелка стоит вертикально). 2. Магнитные полюсы в магните точки, из которых как бы выходят силовые линии. Эти точки лежат на некотором… …   Морской словарь

• Магнитные ловушки —         конфигурации магнитного поля (См. Магнитное поле), способные длительное время удерживать заряженные частицы внутри определённого объёма пространства. М. л. природного происхождения является магнитное поле Земли; огромное число захваченных …   Большая советская энциклопедия

• МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА — Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно. Существуют магниты двух разных… …   Энциклопедия Кольера

• ГОСТ 16110-82: Трансформаторы силовые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа: 8.2. Аварийный режим трансформатора Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Силовые линии магнитного поля | prompatent.ru

<— Этот удивительный мир

Что мы знаем о силовых линиях магнитного поля, кроме того, что в локальном пространстве около постоянных магнитов или проводников с током, существует  магнитное поле, которое проявляет себя в виде силовых линий, или в более привычном сочетании – в виде магнитно-силовых линий?

Существует очень удобный способ получить наглядную картину силовых линий магнитного поля с помощью железных опилок. Для этого нужно насыпать на лист бумаги или картона немного железных опилок и поднести снизу один из полюсов магнита. Опилки намагничиваются и располагаются по силовым линиям магнитного поля в виде цепочек микро магнитов. В классической физике магнитно-силовые линии определяют как линии магнитного поля, касательные к которым в каждой их точке указывают направление поля в этой точке.

Рис. 1

На примере нескольких рисунков с разным расположением магнитно-силовых линий рассмотрим характер магнитного поля вокруг проводников с током и постоянных магнитов.

Рис. 2

На рис.1 приведен вид магнитно-силовых линий кругового витка с током, а на рис.2 приведена картина магнитно-силовых линий вокруг прямолинейного провода с током. На рис.2 вместо опилок используют маленькие магнитные стрелки. На этом рисунке показано, как при изменении направления тока, меняется и направление магнитно-силовых линий. Связь между направлением тока и направлением магнитно-силовых линий обычно определяют с помощью «правила буравчика», вращение рукоятки которого покажет направление магнитно-силовых линий, если ввинчивать буравчик по направлению тока.

Рис. 3

Рис. 4

На рис.3 приведена картина магнитно-силовых линий полосового магнита, а на рис.4 картина магнитно-силовых линий длинного соленоида с током. Обращает на себя внимание сходство внешнего расположения магнитно-силовых линий на обоих рисунках (рис.3 и рис.4). Силовые линии от одного конца соленоида с током тянутся к другому так же, как у полосового магнита. Сама форма магнитно-силовых линий снаружи соленоида с током идентична с формой линий полосового магнита. У соленоида с током также имеются полюса северный и южный, а также нейтральная зона. Два соленоида с током или соленоид и магнит взаимодействуют как два магнита.

Что же  можно увидеть, глядя на картинки магнитных полей постоянных магнитов, прямолинейных проводников с током или витков с  током с использованием железных опилок? Главная особенность магнитно-силовых линий, как показывают картинки расположения опилок, это их замкнутость. Другая особенность магнитно-силовых линий – это их направленность. Маленькая магнитная стрелка, помещенная в какой-либо точке магнитного поля, своим северным полюсом укажет направление магнитно-силовых линий. Для определенности условились считать, что магнитно-силовые линии исходят из северного магнитного полюса полосового магнита и входят в его южный полюс. Локальное магнитное пространство вблизи магнитов или проводников с током представляет собой сплошную упругую среду. Упругость этой среды подтверждают многочисленные опыты, например, при отталкивании одноименных полюсов постоянных магнитов.

Еще ранее я высказал гипотезу о том, что магнитное поле вокруг магнитов или проводников с током представляет собой сплошную упругую среду, обладающую магнитными свойствами, в которой образуются  интерференционные волны. Часть этих волн замкнута. Именно в этой сплошной упругой среде образуется интерференционная картина магнитно-силовых линий, которая проявляется с использованием железных опилок. Сплошная среда создается излучением источников в микроструктуре вещества.

Рис. 5

Вспомним опыты по интерференции волн из учебника по физике, в котором колеблющаяся пластинка с двумя остриями ударяет по воде. В этом опыте видно, что взаимное пересечение под разными углами двух волн никакого влияния не оказывает на их дальнейшее перемещение. Другими словами волны проходят друг через друга без дальнейшего влияния на распространение каждой из них.  Для световых (электромагнитных) волн справедлива та же закономерность.

Что же происходит в тех областях пространства, в которых две волны пересекаются (Рис. 5) – налагаются одна на другую? Каждая частица среды находящаяся на пути двух волн одновременно участвует в колебаниях этих волн, т.е. ее движение есть сумма колебаний двух волн. Эти колебания представляют собой картину интерференционных волн с их максимумами и минимумами в результате наложения двух или большего числа волн, т.е. сложения их колебаний в каждой точке среды, через которую эти волны проходят. Опытами установлено, что явление интерференции наблюдается как у волн, распространяющихся в средах, так и у электромагнитных волн,  то есть интерференция является исключительно свойством волн и не зависит, ни от свойств среды, ни от ее наличия. Следует помнить, что интерференция волн возникает при условии, если колебания когерентны (согласованы), т.е. колебания должны иметь постоянную во времени разность фаз и  одинаковую частоту.

В нашем случае с железными опилками магнитно-силовыми линиями являются линии с наибольшим количеством опилок, расположенных в максимумах интерференционных волн, а линии с меньшим количеством опилок расположены между максимумами (в минимумах) интерференционных волн.

На основании выше приведенной гипотезы, можно сделать следующие выводы.

1.Магнитное поле — это среда, которая образуется вблизи постоянного магнита или проводника с током в результате излучения источниками в микроструктуре магнита или проводника отдельных микромагнитных волн.

2.Эти микромагнитные волны   взаимодействуют в каждой точке магнитного  поля, образуя интерференционную картину в виде магнитно-силовых линий.

3.Микромагнитные волны это замкнутые микро энергетические вихри с микро полюсами способные притягиваться между собой, образуя упругие замкнутые линии.

4.Микро источники в микро структуре вещества, излучающие микромагнитные  волны, которые образуют интерференционную картину магнитного поля, имеют одинаковую частоту колебаний, а их излучение постоянную во времени разность фаз.

Каким же образом происходит процесс намагничивания тел, который приводит к образованию вокруг них магнитного поля, т.е. какие процессы происходят в микроструктуре  магнитов и проводников с током? Чтобы ответить на этот и другие вопросы необходимо вспомнить некоторые особенности строения атома.

<— Что такое магнитное поле Элементарный электрический заряд —>

27.Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля. Принцип суперпозиции магнитных полей.

Магни́тное
по́ле —
силовое поле,
действующее на движущиеся электрические
заряды и на тела, обладающие магнитным моментом,
независимо от состояния их
движения;магнитная составляющая
электромагнитного поля.

Силовые
линии магнитного поля – это воображаемые
линии, касательные к которым в каждой
точке поля совпадают по направлению с
вектором магнитной индукции. 

Для
магнитного поля справедлив принцип
суперпозиции: в
каждой точке пространства вектор
магнитной индукции B∑→B∑→ созданных
в этой точке всеми источниками магнитных
полей равен векторной сумме векторов
магнитных индукций Bk→Bk→,
созданных в этой точке всеми источниками
магнитных полей:

28.Закон Био-Савара-Лапласа. Закон полного тока.

 Формулировка
закона Био Савара Лапласа имеет вид:
При прохождении постоянного тока по
замкнутому контуру, находящемуся в
вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии
r0, от контура магнитная индукция будет
иметь вид.

где
I     ток в контуре

     гамма
контур, по которому идет интегрирование

     r0   
произвольная точка

Закон
полного тока это
закон, связывающий циркуляцию вектора
напряженности магнитного поля и ток.

Циркуляция
вектора напряженности магнитного поля
по контуру равна алгебраической сумме
токов, охватываемых этим контуром.

29.Магнитное поле проводника с током. Магнитный момент кругового тока.

30. Действие
магнитного поля на проводник с током.
Закон Ампера. Взаимодействие токов.

F
= B I l sinα,

где α —
угол между векторами магнитной индукции
и тока,
B —
индукция магнитного поля,
I —
сила тока в проводнике,
l —
длина проводника.

Взаимодействие
токов. Если
в цепь постоянного тока включить два
провода, то:
Последовательно
включенные параллельные близко
расположенные проводники
отталкиваются. 
Параллельно
включенные проводники притягиваются. 

31. Действие электрических и магнитных полей на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Сила
Лоренца — сила,
с которой электромагнитное
поле согласно
классической (неквантовой) электродинамике действует
на точечную заряженную частицу.
Иногда силой Лоренца называют силу,
действующую на движущийся со
скоростью заряд лишь
со стороны магнитного
поля,
нередко же полную силу — со стороны
электромагнитного поля вообще^[1],
иначе говоря, со
стороны электрического и магнитного полей.

32. Действие магнитного поля на вещество. Диа-, пара- и ферромагнетики. Магнитный гистерезис.

B=B₀+B₁

где  B⃗  B→ —
магнитная индукция поля в веществе;  B⃗ 0 B→0 —
магнитная индукция поля в вакууме,  B⃗ 1 B→1 —
магнитная индукция поля, возникшего
благодаря намагничиванию вещества. 

Вещества,
для которых магнитная проницаемость
незначительно меньше единицы (μ < 1),
называются диамагнетиками,
незначительно больше единицы (μ > 1)
— парамагнетиками.

ферромагнетик — вещество
или материал, в котором наблюдается
явление ферромагнетизма,
т. е. появление спонтанной намагниченности
при температуре ниже температуры Кюри.

Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженностимагнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного
образца

Линия магнитного поля — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Направление силовых линий магнитного поля, представленное выравниванием железных опилок на бумаге, помещенной над стержневым магнитом.
Компасы показывают направление местного магнитного поля. Как видно здесь, магнитное поле направлено к южному полюсу магнита и от его северного полюса.

Линия магнитного поля или линия магнитного потока показывает направление силы магнита и силу магнита.

Идея силовых линий была изобретена Майклом Фарадеем. Его теория состоит в том, что вся реальность состоит из самой силы. Его теория предсказывает, что электричество, свет и гравитация имеют конечные задержки распространения. Теория Эйнштейна с этим согласна.

Можно сделать так, чтобы линии магнитного поля отображались так, как если бы они были физическим явлением. Например, железные опилки помещены в силовую линию магнитного поля, образуя линии, соответствующие «силовым линиям».

Если через магнит проходит много линий и между ними мало промежутка, магнит сильный.Если линии между магнитом далеко друг от друга и их немного, значит, магнит слаб. Один из способов определить силу магнита — провести эксперимент с железными опилками. Железные опилки притягиваются к магниту и принимают форму силовых линий. Затем вы смотрите на форму железных опилок и видите зазор между линиями магнитного потока. Это дает вам представление о силе магнита.

Использование железных опилок для отображения поля изменяет магнитное поле так, что оно намного больше вдоль «линий» железа .Это вызвано большой проницаемостью железа по отношению к воздуху. «Линии» магнитного поля также визуально отображаются в полярных сияниях, когда частицы вызывают видимые полосы света, совпадающие с местным направлением магнитного поля Земли.

Линии магнитного поля похожи на контурные линии (постоянная высота) на топографической карте в том смысле, что они представляют собой нечто непрерывное, а при другом масштабе карты будет отображаться больше или меньше линий. Использование линий магнитного поля в качестве представления дает преимущество.Многие законы магнетизма (и электромагнетизма) могут быть изложены полностью и лаконично, используя простые понятия, такие как «количество» силовых линий, проходящих через поверхность. Эти концепции можно быстро «перевести» в их математическую форму. ^[1]

Фактическое магнитное поле само по себе не имеет «линий»; «линии» — это исключительно железные опилки, которые сами становятся поляризованными, реагируют друг на друга и на поле, выстраиваясь по оси N и S относительно друг друга в поле .Если бы вы могли видеть фактические поля , силы, они были бы затемненными и градиентными, с более тяжелым, более толстым оттенком около более сильной части магнита, темнее по мере удаления от источника. И во всех трех измерениях, которые демонстрация железной опилки не может воспроизвести. Феррожидкости будут реагировать во всех трех измерениях и могут более точно воспроизводить поле, за исключением гравитации, создающей ограничение веса. Держа сильный магнит перед монитором типа ЭЛТ с белым экраном, можно также получить представление о полях без видимых «силовых линий».Проблема с использованием ферро / магнитных материалов для просмотра поля в том, что сами материалы намагничиваются и изменяют исходное поле, чтобы включить свое собственное влияние.

1. ↑ Визуализация полей и расхождения и завитка. Заметки из курса Массачусетского технологического института. [1]

.

Что такое магнитное поле?

Что такое магнитное поле?

Эксперименты с магнитами и нашим
окрестности

Что такое магнитное поле?

Магнит создает векторное поле, магнитное
поле во всех точках вокруг него. Его можно определить как
измерение силы, которую поле оказывает на движущуюся заряженную частицу, такую ​​как
электрон.Сила (F) равна заряду (q), умноженному на скорость
частица, умноженная на величину поля (B), или F = q * v x B, где
направление F находится под прямым углом как к v, так и к B в результате пересечения
товар. Это определяет силу и направление магнитного поля в любом
точка.

Что создает магнитное поле?

Магнитное поле может быть создано движущимся
заряды, например токоведущий провод. Магнитное поле также можно
создаваемый спиновым магнитным дипольным моментом и орбитальным магнитным диполем
момент электрона в атоме.

Какая связь между
ток и магнитные поля?

Это Правило правой руки для магнитных
поле от протекающего тока и магнитное поле в катушке.

Когда в проводе течет ток, возникает магнитное поле.
создается вокруг проволоки. Чтобы визуализировать это, возьмите правую руку, согните
пальцы и высуньте большой палец наружу. Теперь покажите пальцем
направление тока, протекающего в проводе (при использовании обычного тока
где ток течет от + конца батареи к минусу
аккумулятор.ПРИМЕЧАНИЕ: электроны текут от минусового конца батареи к плюсовому полюсу.
конец, и называется электронным током вместо обычного тока). В
направление, в котором ваши пальцы изогнуты вокруг проволоки, — это направление
магнитное поле вокруг провода. Например, если бы ток приближался
прямо с этой страницы к вам, ваш большой палец будет указывать на вас
и ваши пальцы укажут направление против часовой стрелки к магнитному
поле вокруг провода.

Показывает магнитное поле вокруг провода, по которому проходит ток.

Показывает силу магнитного поля вокруг провода. это
тем сильнее, чем ближе вы к проводу. Х внутри провода означает
что ток течет в провод, прочь от вас.

Здесь показано поле вокруг двух рядом расположенных проводов, несущих
ток в том же направлении. Провода притягиваются друг к другу, и
сблизятся.

Показывает напряженность магнитного поля вокруг двух проводов. Текущий
течет в оба провода. Обратите внимание, как магнитное поле немного
сильнее на стороне провода, дальше от другого провода? Это показывает
что магнитное поле вокруг провода влияет на то, как ток течет в
соседние провода.

Здесь показано поле вокруг двух рядом расположенных проводов, несущих
ток в противоположных направлениях.Провода отталкиваются друг от друга, и
раздвинутся дальше друг от друга.

Показывает напряженность магнитного поля вокруг двух проводов. Текущий
втекает в провод справа и выходит из провода слева.
Обратите внимание, как магнитное поле немного сильнее на стороне провода.
лицом к другому проводу? Это показывает, что магнитное поле вокруг
Wire влияет на то, как ток течет в соседних проводах.

Если у вас есть катушка с проволокой, просто изогните
пальцами правой руки вокруг катушки в том же направлении, что и ток
течет.Ваш большой палец будет указывать на северный магнитный полюс, который
катушка проволоки создаст.

Условно мы утверждаем, что магнитное поле имеет
связанное с ним направление, так что поле выходит за северный конец
магнит, проходит через воздух или другие материалы поблизости и снова входит на юг
конец магнита. Внутри магнита поле течет с юга назад
к северу.

Таким образом, ток течет от + к — батареи, и
магнитные поля текут с севера на юг от магнита.

Что мы знаем о силовых линиях магнитного поля?

Силовые линии магнитного поля — это способ визуализировать магнитное поле.
поле. Когда они нарисованы, расстояние между ними является показателем
напряженность поля. Чем они ближе, тем сильнее поле. За
Например, количество линий на квадратный сантиметр является мерой прочности
магнитного поля.
В частности, 1 Гаусс эквивалентен 1 силовой линии магнитного поля в пределах 1 квадрата.
сантиметр.Также направление касательной к
силовая линия — это направление магнитного поля в этой точке и
направление, которое укажет компас ..

Из чего сделаны магнитные поля?

Огромное количество исследований было проведено в области
физика элементарных частиц — изучение основных строительных блоков всех
что мы знаем. Раньше мы думали, что электроны, протоны, нейтроны и
фотоны были все, что было.Однако затем мы обнаружили множество
другие частицы, составляющие протоны и нейтроны.
Сегодня,
мы знаем о 12 частицах, 4 электрослабых силах и 1 сильной силе. Oни
являются:

Итак, как один магнит ощущает присутствие
еще один магнит, когда они подходят друг к другу? Я не думаю, что физики
действительно знаю ответ на этот вопрос.Они знают, что электромагнитное поле
на самом деле состоит из огромного количества фотонов, но виртуальные безмассовые фотоны
составляют магнитное поле, и как одно поле влияет на другие магнитные поля
на расстоянии, и распространяется ли магнитное поле со скоростью света, как
гравитационные волны? Возможно, вы откроете для себя некоторые из этих
ответы.

Две отличные книги о том, как мы
электроны, протоны, нейтроны и фотоны ко всему вышеперечисленному:
«Взаимодействие», Шелдон Глэшоу, Warner Books,
1988, ISBN 0-446-38946-3
«Элегантная Вселенная», Брайан Грин, Винтаж
Книги, 1999, ISBN 0-375-70811-1

.