Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Magnetické pole je pole, ktoré možno definovať ako priestor okolo magnetu, v ktorom pôsobia magnetické sily.

Ako viete, elektrický prúd môže mať rôzne účinky, napríklad tepelné, chemické a magnetické. Magnetické pôsobenie sa prejavuje napríklad tak, že medzi vodičmi s elektrickým prúdom vznikajú interakčné sily, ktoré sa nazývajú magnetické sily.

Magnetická interakcia

Už v staroveku bolo zaznamenané, že niektoré telá priťahujú iné telá. Jantár by sa mal trieť tak, aby priťahoval vlasy alebo zvyšky látky, ale magnety vždy priťahujú, ale iba železné predmety.Starovekí ľudia tiež zistili, že magnet môže spôsobiť, že iné teleso vyrobené zo železa nadobudne magnetické vlastnosti, ak sa drží dostatočne blízko k magnetu. Tiež si všimli, že dve strany magnetu majú rôzne vlastnosti - magnety, ktoré sú oproti sebe, sa môžu priťahovať alebo odpudzovať.

Už vieme, že medzi pólmi magnetického materiálu vzniká magnetické pole. Póly sú severné a južné. Určite ste už zažili, že keď k sebe dáte dva magnety, buď sa priťahujú, alebo odpudzujú. Je to preto, že magnetické póly s rôznymi názvami (sever-juh) sa priťahujú a póly s rovnakým názvom (sever-sever, juh-juh) sa odpudzujú.

Magnetické pole telesa je často znázornené ako diagram siločiar. Ak zavediete feromagnetické teleso do magnetického poľa, zarovná sa pozdĺž čiar poľa. Ferromagnety sú najznámejšie magnety, ktoré vytvárajú permanentné magnetické pole.

Ak k magnetu prinesieme nejaké železné sponky, všimneme si, že väčšina sponiek sa nahromadí na koncoch magnetu (nazývaných póly), pretože tam je magnetická sila najväčšia. V strede magnetu má však najmenšiu hodnotu. Magnetické sily pôsobia v priestore okolo magnetu a vytvárajú rovnaké magnetické pole.

Magnetické pole je neviditeľné, ale pomocou železných pilín môžete pozorovať jeho účinky (pozri obrázok 1).

Ryža. 1. Železné piliny sú usporiadané charakteristickým spôsobom - tvoria línie okolo magnetu.
Tieto čiary znázorňujú tvar magnetického poľa, ktoré sa vytvorilo okolo tyčového magnetu.

Väčšina železných pilín sa hromadí v blízkosti pólov, zatiaľ čo zvyšok sa nachádza pozdĺž siločiar. Sú to čiary magnetického poľa, ktoré obklopujú magnet. Železné piliny sú magnetizované, t.j. získavajú magnetické vlastnosti a stávajú sa malými magnetmi, ktoré sa navzájom priťahujú.

Obrázok magnetických siločiar pre niektoré typy magnetov

Začnime s obrázkom magnetických siločiar. Používajú sa na vizualizáciu magnetického poľa. Mimo magnetu smerujú siločiary vždy od severného pólu k južnému. Keďže magnetické pole je uzavreté pole, musia sa vo vnútri magnetu pohybovať z juhu na sever. Hustota siločiary poskytuje informácie o sile magnetického poľa; čím hustejšie sú siločiary, tým väčšia je sila magnetického poľa.

Magnetické pole tyčového magnetu

Obrázok 2 nižšie zobrazuje magnetické pole tyčového magnetu. Tyčový magnet je trvalý a má severný a južný pól.

Ryža. 2. Magnetické pole tyčového magnetu

Ak porovnáme magnetické pole s elektrickým, tak namiesto plusových a mínusových pólov sú sever a juh. Tento obrázok znázorňuje priebeh siločiar od severného k južnému pólu.Tu je tiež možné vidieť, že hustota siločiary nie je pre tyčový magnet konštantná. Na póloch je vyššie ako medzi pólmi. To naznačuje, že magnetické pole je silnejšie priamo na póloch ako medzi pólmi.

Magnetické pole podkovového magnetu

Okrem tyčového magnetu existujú aj iné formy permanentných magnetov. Jedným z dôležitých tvarov je magnet podkovy, ktorý môže byť okrúhly alebo štvorcový.

Ryža. 3. Magnetické pole podkovovitého magnetu

Ako môžete vidieť, magnetické pole vo vnútri podkovy je rovnomerné (pozri obrázok 3). Rovnomernosť znamená, že magnetické pole je konštantné a nezávislé od polohy. Rovnomerné magnetické pole v siločiarovom diagrame možno rozpoznať paralelnými siločiarami rozmiestnenými v rovnakej vzdialenosti. Preto je sila magnetického poľa v rovnomernom magnetickom poli rovnaká v každom bode.

Magnetické pole dvoch tyčových magnetov

Pozrime sa na ďalší príklad magnetického poľa (pozri obrázok 4 nižšie):

Ryža. 4. Magnetické pole dvoch tyčových magnetov

Tieto siločiary ukazujú, že dva magnety s rovnakou polaritou sa navzájom odpudzujú. Z toho môžeme usúdiť, že tie isté póly sa odpudzujú a rôzne póly sa priťahujú.

Magnetické pole planéty Zem

Čo však majú póly magnetu spoločné so severom a juhom Zeme? K odpovedi sa môžete priblížiť, ak si položíte otázku, ako funguje kompas.

Ryža. 5. Kompas sa zarovná s magnetickým poľom

Zem má tiež magnetické pole (pozri obrázok 5), ktorého začiatok leží na póloch, t.j. na severnom a južnom póle. Ihla kompasu je permanentný tyčový magnet a vyrovnáva sa s týmto poľom. V tomto prípade je severná časť strelky kompasu priťahovaná k južnému pólu zemského magnetického poľa.Preto geografický juh leží na magnetickom severe.

Magnetické pole vodiča s elektrickým prúdom

Keď okolo magnetu a vodiča, cez ktorý preteká elektrický prúd, rozhádžete malé kovové piliny, vytvoria určité geometrické tvary. Už viete, že tento jav je spôsobený magnetickým poľom vytváraným magnetom. Bude to tak aj s Prieskumníkom?

Prítomnosť magnetického poľa sa dá skontrolovať pomocou magnetickej strelky, ktorá, ako viete, je súčasťou kompasu. Ako vieme, magnetická ihla má dva póly: severný a južný. Čiara, ktorá spája póly magnetickej ihly, sa nazýva os. ja som náprava. Okrem toho vieme, že severný pól magnetickej strelky ukazuje na južný magnetický pól a južný pól šípky ukazuje na severný magnetický pól.

Vedľa magnetu je zarovnaný s magnetickými siločiarami a smeruje k južnému pólu. Pomocou magnetickej ihly sa určujú polohy magnetických pólov Zeme a geografické smery.Vyskytuje sa magnetické pole iba okolo magnetov a Zeme? Aby ste to zistili, musíte vykonať experiment, ktorý odráža interakciu vodiča s elektrickým prúdom a magnetickou ihlou.

Oerstedova skúsenosť.

Na vykonanie experimentu umiestnime vodič, ktorý je súčasťou elektrického obvodu zdroja prúdu, nad magnetickú ihlu rovnobežne s jej osou (pozri obrázok 6).

Ryža. 6. Interakcia vodiča s elektrickým prúdom a magnetickou ihlou

Odchýlka magnetickej strelky v blízkosti vodiča, ktorým preteká elektrický prúd, indikuje prítomnosť magnetického poľa. Smer vychýlenia magnetickej strelky závisí od smeru, ktorým prúdi elektrický prúd. Toto spojenie objavil Hans Christian Oersted v roku 1820. Jeho skúsenosti mali veľký význam pre rozvoj doktríny elektromagnetických javov.

Môžete si teda vytlačiť nasledujúce 3 výstupy:

    Okolo každého vodiča s elektrickým prúdom existuje magnetické pole, t.j. okolo pohybujúcich sa elektrických nábojov. Elektrický prúd a magnetické pole sú neoddeliteľne spojené.
  1. Smer magnetických siločiar možno nájsť pomocou magnetickej strelky. Smer magnetických siločiar závisí od toho, ktorým smerom tečie elektrický prúd.
  2. Umiestnenie siločiar magnetického poľa okolo vodiča s prúdom závisí od tvaru vodiča.

Preto okolo stacionárnych elektrických nábojov je len elektrické pole a okolo pohybujúcich sa nábojov, t.j. elektrický prúd, existujú elektrické aj magnetické polia. Magnetické pole vzniká okolo vodiča, keď sa v ňom vyskytne elektrický prúd, preto treba elektrický prúd považovať za zdroj magnetického poľa. Výrazy „magnetické pole elektrického prúdu“ alebo „magnetické pole generované elektrickým prúdom“ treba chápať v tomto zmysle.

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

Zmení zmena tvaru vodiča tvar magnetického poľa?

Siločiary magnetického poľa okolo vodiča, skrútené do slučky, sú v ňom zhutnené. Ak je drôt navinutý mnohokrát, dostaneme cievku a železné piliny budú umiestnené rovnakým spôsobom ako okolo magnetu (pozri obrázok 7).

Obrázok 7. Železné piliny odrážajú siločiary magnetického poľa

Elektromagnety a ich aplikácie

Existencia magnetického poľa okolo vodiča s elektrickým prúdom je široko využívaná v strojárstve a priemysle. Často sa používajú zariadenia nazývané elektromagnety. Elektromagnet pozostáva z cievky, jadra a zdroja napätia (pozri obrázok 8).

Ryža. 8. Štruktúra elektromagnetu

Feromagnetické jadro elektromagnetu hrá dôležitú úlohu. Vo vnútri sa vytvárajú magnetické polia, ktoré zosilňujú magnetické pole cievky.

Malé výrobky vyrobené z feromagnetických materiálov sú najsilnejšie priťahované pólmi elektromagnetu. Môžeme teda dospieť k záveru, že magnetické pole okolo elektromagnetu je podobné magnetickému poľu tyčového magnetu.

Použitie elektromagnetov.

Ryža. 9. Elektromagnety sú zariadenia širokého praktického významu. Používajú sa doslova všade: od zámkov dverí, zvončekov a reproduktorov až po priemyselné zariadenia a vysokorýchlostné vlaky, ako aj lekárske a výskumné zariadenia.

Elektromagnety majú rôzne využitie. Napríklad na šrotoviskách elektromagnetické žeriavy premiestňujú rozbité autá.

Elektromagnety sa používajú aj v elektrických zámkoch. Pri prechode elektrického prúdu elektromagnetom vzniká magnetické pole, ktoré silne ovplyvňuje kovovú (oceľovú) časť zámku (závoru).To spôsobí pohyb klapky a otvorenie dverí. Keď sú dvere zatvorené, správne umiestnená pružina posunie závoru a uzamkne zámok. Zámok je možné otvoriť po opätovnom pripojení napájania.

Najsilnejšie elektromagnety sa používajú okrem iného v urýchľovačoch na riadenie pohybu častíc s vysokou energiou. Až donedávna magnetické pole vytvorené vodičmi s prúdom ovládalo pohyb elektrónov v televíznych kineskopoch a počítačových monitoroch.

Odkazy

    Sivukhin D. V. Všeobecný kurz fyziky. - Ed. 4., stereotypné. - M.: Fizmatlit; Vydavateľstvo MIPT, 2004. - ročník III. Elektrina. - 656 p.
  1. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Elektrikár