Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Magnetické pole je pole, které lze definovat jako prostor kolem magnetu, ve kterém působí magnetické síly.

Jak víte, elektrický proud může mít různé účinky, například tepelné, chemické a magnetické. Magnetické působení se projevuje např. tak, že mezi vodiči s elektrickým proudem vznikají interakční síly, které se nazývají magnetické síly.

Magnetická interakce

Už v dávných dobách bylo zaznamenáno, že některá těla přitahují jiná těla. Jantar by se měl dřít tak, aby přitahoval vlasy nebo zbytky látek, ale magnety vždy přitahují, ale pouze železné předměty.Starověcí lidé také zjistili, že magnet může způsobit, že jiné těleso vyrobené ze železa získá magnetické vlastnosti, pokud je drženo dostatečně blízko magnetu. Také si všimli, že obě strany magnetu mají různé vlastnosti - magnety proti sobě se mohou přitahovat nebo odpuzovat.

Už víme, že mezi póly magnetického materiálu vzniká magnetické pole. Póly jsou severní a jižní. Pravděpodobně jste zažili, že když k sobě přiblížíte dva magnety, buď se přitahují, nebo odpuzují. Je to proto, že magnetické póly s různými názvy (sever-jih) se přitahují a póly se stejným názvem (sever-sever, jih-jih) se odpuzují.

Magnetické pole tělesa je často znázorněno jako diagram siločar. Pokud zavedete feromagnetické těleso do magnetického pole, vyrovná se podél čar pole. Ferromagnety jsou nejznámější magnety, které vytvářejí permanentní magnetické pole.

Když přiblížíme nějaké železné sponky k magnetu, všimneme si, že většina sponek se nahromadí na koncích magnetu (nazývaných póly), protože tam je magnetická síla největší. Uprostřed magnetu má však nejmenší hodnotu. Magnetické síly působí v prostoru kolem magnetu a vytvářejí stejné magnetické pole.

Magnetické pole je neviditelné, ale pomocí železných pilin můžete pozorovat jeho účinky (viz obrázek 1).

Rýže. 1. Železné piliny jsou uspořádány charakteristickým způsobem - tvoří linie kolem magnetu.
Tyto čáry ukazují tvar magnetického pole, které se vytvořilo kolem tyčového magnetu.

Většina železných pilin se hromadí v blízkosti pólů, zatímco zbytek se nachází podél siločar. Jsou to čáry magnetického pole, které obklopují magnet. Železné piliny jsou magnetizované, tzn. získávají magnetické vlastnosti a stávají se malými magnety, které se navzájem přitahují.

Snímek magnetických siločar pro některé typy magnetů

Začněme s obrázkem magnetických siločar. Používají se k vizualizaci magnetického pole. Mimo magnet jdou siločáry vždy od severního pólu k jihu. Protože magnetické pole je uzavřené pole, musí se uvnitř magnetu pohybovat z jihu na sever. Hustota siločáry poskytuje informaci o síle magnetického pole; čím hustší jsou siločáry, tím větší je síla magnetického pole.

Magnetické pole tyčového magnetu

Obrázek 2 níže ukazuje magnetické pole tyčového magnetu. Tyčový magnet je trvalý a má severní a jižní pól.

Rýže. 2. Magnetické pole tyčového magnetu

Pokud porovnáme magnetické pole s elektrickým, tak místo plusových a mínusových pólů jsou severní a jižní. Tento obrázek ukazuje průběh siločar od severního k jižnímu pólu.Zde je také vidět, že hustota siločáry není u tyčového magnetu konstantní. Na pólech je vyšší než mezi póly. To naznačuje, že magnetické pole je silnější přímo na pólech než mezi póly.

Magnetické pole podkovového magnetu

Kromě tyčového magnetu existují i jiné formy permanentních magnetů. Jedním z důležitých tvarů je magnet podkovy, který může být kulatý nebo čtvercový.

Rýže. 3. Magnetické pole podkovovitého magnetu

Jak vidíte, magnetické pole uvnitř podkovy je jednotné (viz obrázek 3). Rovnoměrnost znamená, že magnetické pole je konstantní a nezávislé na umístění. Rovnoměrné magnetické pole v siločárovém diagramu lze rozpoznat podle paralelních siločar rozmístěných ve stejné vzdálenosti. Proto je síla magnetického pole v rovnoměrném magnetickém poli stejná v každém bodě.

Magnetické pole dvou tyčových magnetů

Podívejme se na další příklad magnetického pole (viz obrázek 4 níže):

Rýže. 4. Magnetické pole dvou tyčových magnetů

Tyto siločáry ukazují, že dva magnety se stejnou polaritou se navzájem odpuzují. Z toho můžeme usoudit, že stejné póly se odpuzují a různé póly se přitahují.

Magnetické pole planety Země

Co ale mají póly magnetu společného se severem a jihem Země? K odpovědi se můžete přiblížit, když si položíte otázku, jak funguje kompas.

Rýže. 5. Kompas se vyrovná s magnetickým polem

Země má také magnetické pole (viz obrázek 5), jehož začátek leží na pólech, tzn. na severním a jižním pólu. Střelka kompasu je permanentní tyčový magnet a vyrovnává se s tímto polem. V tomto případě je severní část střelky kompasu přitahována k jižnímu pólu magnetického pole Země.Proto geografický jih leží na magnetickém severu.

Magnetické pole vodiče s elektrickým proudem

Když rozházíte malé kovové piliny kolem magnetu a vodiče, kterým protéká elektrický proud, vytvoří určité geometrické tvary. Už víte, že tento jev je způsoben magnetickým polem vytvářeným magnetem. Bude to stejné s Průzkumníkem?

Přítomnost magnetického pole lze zkontrolovat pomocí magnetické střelky, která, jak víte, je součástí kompasu. Jak víme, magnetická střelka má dva póly: severní a jižní. Čára, která spojuje póly magnetické střelky, se nazývá osa. já jsem náprava. Navíc víme, že severní pól magnetické střelky ukazuje na jižní magnetický pól a jižní pól šipky ukazuje na severní magnetický pól.

Vedle magnetu se vyrovná s magnetickými siločárami a směřuje k jižnímu pólu. Pomocí magnetické jehly se určují polohy magnetických pólů Země a zeměpisné směry.Vyskytuje se magnetické pole pouze kolem magnetů a Země? Abyste to zjistili, musíte provést experiment, který odráží interakci vodiče s elektrickým proudem a magnetickou střelkou.

Oerstedova zkušenost.

Za účelem provedení experimentu umístěte vodič, který je součástí elektrického obvodu zdroje proudu, nad magnetickou jehlu rovnoběžně s její osou (viz obrázek 6).

Rýže. 6. Interakce vodiče s elektrickým proudem a magnetickou střelkou

Odchylka magnetické střelky v blízkosti vodiče, kterým protéká elektrický proud, ukazuje na přítomnost magnetického pole. Směr vychýlení magnetické střelky závisí na směru, kterým protéká elektrický proud. Toto spojení objevil Hans Christian Oersted v roce 1820. Jeho zkušenosti měly velký význam pro rozvoj nauky o elektromagnetických jevech.

Můžete si tedy vytisknout následující 3 výstupy:

    Okolo každého vodiče s elektrickým proudem existuje magnetické pole, tj. kolem pohybujících se elektrických nábojů. Elektrický proud a magnetické pole jsou neoddělitelně spojeny.
  1. Směr magnetických siločar lze zjistit pomocí magnetické střelky. Směr magnetických siločar závisí na tom, kterým směrem teče elektrický proud.
  2. Umístění siločar magnetického pole kolem vodiče s proudem závisí na tvaru vodiče.

Kolem stacionárních elektrických nábojů je tedy pouze elektrické pole a kolem pohybujících se nábojů, tzn. elektrický proud, existují jak elektrická, tak magnetická pole. Magnetické pole vzniká kolem vodiče, když se v něm objeví elektrický proud, takže elektrický proud by měl být považován za zdroj magnetického pole. Výrazy "magnetické pole elektrického proudu" nebo "magnetické pole generované elektrickým proudem" je třeba chápat v tomto smyslu.

Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. [2]

Změní změna tvaru vodiče tvar magnetického pole?

Siločáry magnetického pole kolem vodiče, stočené do smyčky, jsou v něm zhutněny. Pokud je drát navinut mnohokrát, získáme cívku a železné piliny budou umístěny stejným způsobem jako kolem magnetu (viz obrázek 7).

Obrázek 7. Železné piliny odrážejí siločáry magnetického pole

Elektromagnety a jejich aplikace

Existence magnetického pole kolem vodiče s elektrickým proudem je široce využívána ve strojírenství a průmyslu. Často se používají zařízení nazývaná elektromagnety. Elektromagnet se skládá z cívky, jádra a zdroje napětí (viz obrázek 8).

Rýže. 8. Struktura elektromagnetu

Důležitou roli hraje feromagnetické jádro elektromagnetu. Uvnitř se vytvářejí magnetická pole, která zesilují magnetické pole cívky.

Malé výrobky z feromagnetických materiálů jsou nejsilněji přitahovány póly elektromagnetu. Můžeme tedy dojít k závěru, že magnetické pole kolem elektromagnetu je podobné magnetickému poli tyčového magnetu.

Použití elektromagnetů.

Rýže. 9. Elektromagnety jsou zařízení širokého praktického významu. Používají se doslova všude: od dveřních zámků, zvonků a reproduktorů až po průmyslová zařízení a vysokorychlostní vlaky, stejně jako lékařské a výzkumné zařízení.

Elektromagnety mají různé aplikace. Například na vrakovištích přemísťují elektromagnetické jeřáby nabouraná auta.

Elektromagnety se používají také v elektrických zámcích. Při průchodu elektrického proudu elektromagnetem vzniká magnetické pole, které silně ovlivňuje kovovou (ocelovou) část zámku (závoru).To způsobí pohyb klapky a otevření dveří. Když jsou dveře zavřené, správně umístěná pružina posune závoru a uzamkne zámek. Zámek lze otevřít po opětovném připojení napájení.

Nejsilnější elektromagnety se používají mimo jiné v urychlovačích pro řízení pohybu částic s vysokou energií. Až donedávna řídilo magnetické pole vytvářené vodiči s proudem pohyb elektronů v televizních kineskodech a počítačových monitorech.

Odkazy

    Sivukhin D. V. Obecný kurz fyziky. - Ed. 4., stereotypní. - M.: Fizmatlit; Nakladatelství MIPT, 2004. - ročník III. Elektřina. - 656 p.
  1. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Elektrikář