5e6d3c gif > Магнитное поле

Название	5e6d3c gif > Магнитное поле
Размер	19.75 Kb.
Тип	Документы

5e6d3cf3.gif">

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

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты).

Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля.

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции

(вектор индукции магнитного поля). С математической точки зрения

- векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Нередко вектор магнитной индукции называется для краткости просто магнитным полем (хотя, наверное, это не самое строгое употребление термина).

Ещё одной фундаментальной характеристикой магнитного поля (альтернативной магнитной индукции и тесно с ней взаимосвязанной, практически равной ей по физическому значению) является векторный потенциал.

Поэтому при формальной эквивалентности обоих подходов для вакуума, с систематической точки зрения следует считать основной характеристикой магнитного поля именно

Магнитное поле можно назвать особым видом материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

^ Магнитные поля являются необходимым (в контексте специальной теории относительности) следствием существования электрических полей.

Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности, свет и все другие электромагнитные волны.

Электрический ток(I), проходя по проводнику, создает магнитное поле (B) вокруг проводника.

С точки зрения квантовой теории поля магнитное взаимодействие - как частный случай электромагнитного взаимодействия переносится фундаментальным безмассовым бозоном - фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля), часто (например, во всех случаях статических полей) - виртуальным.

^ Источники магнитного поля

Магнитное поле создается (порождается) током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам).

Вычисление

В простых случаях магнитное поле проводника с током (в том числе и для случая тока, распределенного произвольным образом по объёму или пространству) может быть найдено из закона Био — Савара — Лапласа или теоремы о циркуляции (она же — закон Ампера). В принципе, этот способ ограничивается случаем (приближением) магнитостатики - то есть случаем постоянных (если речь идет о строгой применимости) или достаточно медленно меняющихся (если речь идет о приближенном применении) магнитных и электрических полей.

В более сложных ситуациях ищется как решение уравнений Максвелла.

^ Проявление магнитного поля

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к векторам v и B. Она пропорциональна заряду частицы q, составляющей скорости v, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля B, и величине индукции магнитного поля B. В системе единиц СИ сила Лоренца выражается так:

в системе единиц СГС:

где квадратными скобками обозначено векторное произведение.

Также (вследствие действия силы Лоренца на движущиеся по проводнику заряженные частицы) магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник с током называется силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действующих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

^ Взаимодействие двух магнитов

Одно из наиболее часто встречающихся в обычной жизни проявлений магнитного поля — взаимодействие двух магнитов: одинаковые полюса отталкиваются, противоположные притягиваются. Представляется заманчивым описать взаимодействие между магнитами как взаимодействие между двумя монополями, и с формальной точки зрения эта идея вполне реализуема и часто весьма удобна, а значит практически полезна (в расчетах); однако детальный анализ показывает, что на самом деле это не полностью правильное описание явления (наиболее очевидным вопросом, не получающим объяснения в рамках такой модели является вопрос о том, почему монополи никогда не могут быть разделены, то есть почему эксперимент показывает, что никакое изолированное тело на самом деле не обладает магнитным зарядом; кроме того, слабостью модели является то, что она неприменима к магнитному полю, создаваемому макроскопическим током, а значит, если не рассматривать её как чисто формальный прием, приводит лишь к усложнению теории в фундаментальном смысле).

Правильнее будет сказать, что на магнитный диполь помещённый в неоднородное поле действует сила, которая стремится повернуть его так, чтобы магнитный момент диполя был сонаправлен с магнитным полем. Но никакой магнит не испытывает действия (суммарной) силы со стороны однородного магнитного поля. Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом m, выражается по формуле:

^ Явление электромагнитной индукции

Если поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур меняется во времени, в этом контуре возникает ЭДС электромагнитной индукции, порождаемая (в случае неподвижного контура) вихревым электрическим полем, возникающим вследствие изменения магнитного поля со временем (в случае неизменного со временем магнитного поля и изменения потока из-за движения контура-проводника такая ЭДС возникает посредством действия силы Лоренца).

^ Математическое представление

Термин магнитное поле применяется к двум различным векторным полям, обозначаемым как H и B. Величина H называется напряженностью магнитного поля. Термин «магнитное поле» исторически относится к H, в то время как B называется магнитной индукцией. Магнитная индукция B является основной характеристикой магнитного поля, так как, во-первых, именно она определяет действующую на заряды силу, а во-вторых, векторы B и E на самом деле являются компонентами единого тензора электромагнитного поля. Аналогично, в единый тензор объединяются величины H и электрическая индукция D. В свою очередь, разделение электромагнитного поля на электрическое и магнитное является совершенно условным и зависящим от выбора системы отсчёта, поэтому вектора B и E должны рассматриваться совместно.

^ Единицы измерения

Величина B в системе единиц СИ измеряется в теслах, в системе СГС в гауссах.

Векторное поле H измеряется в амперах на метр (А/м) в системе СИ и в эрстедах в СГС. Эрстеды и гауссы являются тождественными величинами, их разделение является чисто терминологическим.

^ Энергия магнитного поля

Приращение плотности энергии магнитного поля равно:

где:

H — напряжённость магнитного поля,

B — магнитная индукция

В линейном тензорном приближении (

) плотность энергии равна:

где:

— тензор магнитной проницаемости,

— диагональные компоненты этого тензора,

— магнитная постоянная

В изотропном линейном магнетике:

где:

— относительная магнитная проницаемость

В вакууме

и:

Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле:

где:

Ф — магнитный поток,

I — ток,

L — индуктивность катушки или витка с током.

^ Магнитные свойства веществ

С фундаментальной точки зрения, как это было указано выше, магнитное поле может создаваться (а значит - в контексте этого параграфа - и ослабляться или усиливаться) переменным электрическим полем, электрическими токами в виде потоков заряженных частиц или магнитными моментами частиц.

Конкретные микроскопическая структура и свойства различных веществ (а также их смесей, сплавов, агрегатных состояний, кристаллических модификаций и т.д.) приводят к тому, что на макроскопическом уровне они могут вести себя достаточно разнообразно под действием внешнего магнитного поля (в частности, ослабляя или усиливая его в разной степени).

В связи с этим вещества (и вообще среды) в отношении их магнитных свойств делятся на такие основные группы:

Антиферромагнетики — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе.

Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.

Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов

Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно и не равны по силе.

К перечисленным выше группы веществ в основном относятся обычные твердые или (к некоторым) жидкие вещества, а также газы. Существенно отличается взаимодействие с магнитным полем сверхпроводников и плазмы.

	5e6d3c gif > Магнитное поле Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо...		Дидактическая единица №3 Дисциплина «Электротехника и электроника» Задание 1 Сила, действующая на элемент проводника длинной d с током I, помещенный в магнитное поле с индукцией , равна…
	Физика 2000, 2003, 2004, 2005 Какое действие оказывает магнитное поле на рамку с током? (Оказывает ориентирующее действие)		Билет №8 1 вопрос. Устройство и принцип действия сварочного преобразователя На валу с двигателем расположен якорь, он начинает вращаться внутри магнитных полюсов, создавая собственное магнитное поле (ток переменный),...
	Закон Био-Савара-Лапласа Принцип суперпозиции. Если магнитное поле создается несколькими проводниками с током (или отдельными участками одного проводника),...		Программа архивации; avp это c антивирусная программа Поле, в котором все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются...
	Приложение1 Требования к оформлению версии для печати Рекомендуемые параметры страницы: верхнее и нижнее поля – 2 см, левое поле – 3 см, правое поле – 1 см		Зачет по теме «Электромагнитное поле» Как с помощью магнитных линий можно показать, что в одной области пространства поле сильнее, чем в другой?
	Решение: Пусть магнитное поле меняется по какому-либо из законов например по тогда ЭДС возникающая на катушке будет меняться по функции . Теперь подумаем как ведёт себя ток . Напряжение и ток могут иметь сдвиг фаз , в том случае когда в цепи присутствуют индуктивные или ёмкостные сопротивления , А эти функции имеют сдвиг фаз. Периоды этих функций Посмотрим на график изменения силы тока, и видим, что четверть периода длится...		Чингиз Торекулович Айтматов Материнское поле «Материнское поле» о сложных психологических и житейских коллизиях, происходящих в жизни простых деревенских людей в их столкновении...
	Чудная баба поле (пьеса первая) Совхозное картофельное поле. Вдалеке желтая роща. Серое небо. Холодно. Однообразно. Пустынно. По полю бредет Лидия Петровна. Ее прислали...

5e6d3c gif > Магнитное поле

Похожие: