Magnetisk induktion er en vektormængde, der karakteriserer styrken og retningen af magnetfeltet på et punkt i rummet. Du har sikkert set det i billederne på lektionerne fra fysik: turbulens i form af planetariske meridianer, der konvergerer til polerne i en rød og blå hestesko. De første billeder af magnetfeltet blev forsøgt at blive bygget i det 17. århundrede. Tilsyneladende ved hjælp af metal arkivering. Magneten af den magnetiske induktion bestemmes af parametrene af mediet.
Magnetfeltlinjer
Magnetfelt og magnetisme
Magnetisk induktion beskriver et felt meget mere præcist end andre metoder. Entangled termer forstyrrer forståelse. Induktion er forvirret med spænding. Begge udtryk er vektor, beskriver et felt. Spændingen afhænger ikke af miljøets egenskaber, der afviger herfra. Magnetisme har været kendt siden oldtiden. Forskere er magtesløse til at fastslå datoen, hvor Jordens felt begyndte at blive brugt til sejlers navigation. Historikere har afsløret følgende nysgerrige fakta:
- Olmec( en gammel indisk stamme) brugte magnetiserede nåle i 1500 f. Kr. Der er ikke noget præcist bevis for formålet med strukturen. Det menes at ved hjælp af magnetisme fastslog de gamle mennesker retningen.
- I Kina henviser de første skriftlige optegnelser til det II århundrede f. Kr. Magnetiske nåle blev brugt til forudsigelser om jordens terræn, med det formål at arrangere boliger i henhold til Feng Shui teknikker.
Historiske fakta kaldes den første moderne civilisation, som begyndte at øve navigationen med orientering af Jordens magnetiske felt, Kina. X - XI århundrede e. Kr. Designet ignoreres omhyggeligt af skriftlige kilder. Vi tager risikoen for at antage, at kompasset gentog præstationerne fra soothsayers:
- Enden af en metalnål er magnetiseret med jern.
- Produktet er hængt på en silketråd, voks fungerer som en fixer til fastgørelsespunktet.
Apparater fremstillet på denne måde ser mod syd og derefter mod nord. Afhængig af betingelserne for magnetisering af nålen. Europa lærte kompassen et par århundreder senere. Den første kilde, der beskriver designet af sådanne anordninger sammen med astrolabe, er et simpelt brev( 1269 AD), skitseret af Petrus "Peregrinus"( Pilgrim) til en bestemt landejendom i de italienske Lucases belejringsdage. Tilsyneladende angiver forfatterens kaldenavn, at forfatteren er godt bekendt med emnet. Astrolabe hjalp med at bestemme den lokale tid, i kombination med kompasset blev det muligt at beregne de geografiske koordinater. Begge enheder forenklet navigation( selvfølgelig prioriteres havrejser).
Jordens magnetfelt har længe været brugt af rejsende til at målrette på overfladen af planeten. Sammen med eksotiske enheder: krystaller, opdeling af sollys og dermed mulighed for at bestemme placeringen af hovedstjernen i himlen. Astrolabe tilføjede et stereografisk projektion( af et kugle på et fly) af alle kroppe. Tillader at foretage beregninger i mørket. Det er nok at måle med alidade( pilen på bagsiden af astrolaben) stjernens højde over horisonten.
Der var en minus: for hver bredde var det nødvendigt at lave et kort på tympanumet( roterende fane af astrolabehuset).En sømand, ved hjælp af den nødvendige disk, løste problemet på nogen bredde. Selvfølgelig må jeg passe på forhånd for at erhverve de nødvendige tympaniske kort. Ellers blev målingen unøjagtig, ukorrekt. Du ser, hvor mange trængsler de rejsende måtte udholde, lad os vende tilbage til Jordens magnetfelt. Fænomenet beskriver induktion. Det blev rygtet: Tesla brugte viden om størrelsen af jordens magnetfelt, og valgte parametre for elektriske enheder. Men det smager af fantasier, udlændinge fra stjernerne, Anden Verdenskrig.
Induktion på Jordens magnetfelt er til stede, alle vil finde et elektronisk kort, hvis der er behov. Magnetiske poler falder ikke sammen med den sande. Et magnetisk induktionskort vil have meridianer, der adskiller sig fra rumlige dem. Ved midtbreddegrader forhindrer det ikke navigatørerne i at navigere ved hjælp af et kompas.
Fremkomsten af begrebet magnetisk induktion
I begyndelsen af æraen af udviklingen af elektricitet begyndte folk at udforske relaterede fænomener. Så opdagede Hans Oersted i 1819: En dirigent med en strøm skaber et cirkulært magnetfelt rundt, André-Marie Amper viste, at hvis bevægelsesretningen af ladningerne falder sammen, tiltrækker de tilstødende ledere hinanden. En ende på kontroversen skabte loven om Bio-Savar( indenlandske kilder tilføjer Laplace), der beskriver magneten, retningen af magnetisk induktion på et punkt i rummet. Kilder indrømmer en klausul om forskning, der udføres af likestrøm.
Sammenkobling af induktion og magnetfeltstyrke
Integration( se figur) følger et kredsløb med en strøm. I formlen betyder r det elementære midterpunkt for det aktuelle segment, r0 er stedet for det rum, for hvilket magnetisk induktion er beregnet. Bemærk at i nævneren af brøkdelen for integralet multipliceres to vektorer. Resultatet er en værdi, hvis retning bestemmes af regimet af en gimlet( venstre eller højre hånd).Integrationen udføres over konturelementet dr, r - midtpunktet for det lille stykke af fuld længde. Identiske forskelle i tælleren og nævneren, vi reducerer, forbliver øverst på enhedsvektoren, som angiver retningen af resultatet.
Formel viser, hvordan man finder et felt for konturer af enhver form, der gennemfører integration efter punkter. Moderne numeriske metoder ligger til grund for anvendelsen af computerapplikationer( som Maxwell 3D) for at løse det tilsvarende problem. Ligningen er i overensstemmelse med Gauss-lovene( magnetisk induktion) og Ampere( cirkulation af magnetfeltet).Georg Ohm anvendte kompaskendskabet og udleder en kendt afhængighed. Feltlinjens form vil blive opnået ved hjælp af magnetiske pile og kraften til at forlade retningen uændret( se noten om Ohms lov for kædesektionen).Dette vil være et billede af magnetisk induktion i rummet, som eksperimentelt bekræfter Bio-Savart-Laplace-loven.
Tilladt af Ampère i 1825 for at vise: elektrisk strøm er i nogle tilfælde en analog af en permanent magnet. Der var en ny model, der var mere i overensstemmelse med virkeligheden end Poisson dipol-ordningen. En sådan abstraktion forklarede fraværet af isolerede magnetiske poler i naturen. Ifølge moderne begreber er et stykke stål magnetiseret, fordi dipoler af elementære partikler og molekyler erhverver orden. Demagnetiseringskredsløbene af transformerkerner er baseret på dette, der, før de slukker for strømmen, forårsager dæmpede strømoscillationer. Som følge heraf er effekten af ordre sløret, de udtalte egenskaber forsvinder.
Electron Spin
Tilstedeværelsen af et magnetisk øjeblik forklares af eksistensen af spins( konceptet introduceret i 1920'erne) - vinkelmomentet for microworldens partikler.Ægte, ikke abstrakte ting, eksistensen er bekræftet eksperimentelt( Stern-Gerlach).Spin er en vektormængde, der er den samme for alle partikler af samme type( for eksempel elektroner) og er beskrevet af et særligt kvante nummer. I SI er måleenheden js, som for det andet vinkelmoment( Planck konstant).Nogle gange bruges en forenklet dimensionløs optagelse. Konstant Planck sænkes. Spinde nummeret er simpelthen angivet( s, ms).
På grund af tilstedeværelsen af et spin opnår en elementær partikel et magnetisk moment beregnet ved hjælp af formlen: i tælleren er produktet af partikelladningens og rotationsvinkelmomentets rotationshastighed og g-faktor( konstanter givet i forskellige kataloger for visse elementære partikler);i nævneren - fordamp massen af den elementære partikel. Som du kan se, kan det tælles, den maksimale magnetisering af materialet under givne forhold kan beregnes på forhånd. Den reelle triumf af kvantelektrodynamik var forudsigelsen af g-faktorer for nogle elementære partikler.
Opdagelsen af Michael Faraday i 1831 af genereringen af et cirkulært elektrisk felt ved et cirkulært elektrisk felt viste, at to fænomener er nært beslægtede, hvilket var en forudsætning for oprettelsen af (fire) Maxwell ligninger, hvoraf et særligt tilfælde er de fleste formler på dette område i betragtning af de ovennævnte. Forskning foregik som sædvanlig, men på lidt forskellige måder. Integrationen blev lavet af Lord Kelvin, kendt som William Thompson, der viste tilstedeværelsen af H( intensitet) og B magnetisk induktion, den første karakteriserer Poisson-modellen, den anden - Ampere.
B og H magnetisk induktion
Magnetisk induktion B måles af Tesla( SI), T er ækvivalent med N s / Cl m. N er newton, måleenhed for kraft;s er anden gang;CL - vedhæng, elektrisk opladning;m - meter afstand. GHS til samme formål gælder gauss( G = √ g / s √ cm), g - gram masse;s er anden gang;cm - centimeter afstand. H er magnetisk induktion målt ved amperes per meter( SI) eller Oersteds( GHS).Russisk-sproglig litteratur refererer til H-feltstyrke.
Tesla-enheten blev introduceret i 1960 af den internationale konference om vægt og foranstaltninger til ære for den afdøde Nikola Tesla. Faktisk, siden starten af SI.Hvordan levede forskere før det? I 1948 blev ideen om at introducere SI født, GHS eksisterede allerede. Oprindelsen af sidstnævnte blev lagt i 1832 af Karl Friedrich Gauss, som søgte et enkelt grundlag for fysikens grene, således at det var lettere at forholde sig til heterogene love. Forskeren stillede tre grundlæggende enheder: millimeter, milligram, sekund.
Gauss døde kort efter at have introduceret begrebet magnetisk induktion og opdeling i B og H, men i 1874 supplerede Lord Maxwell listen Kelvin med nye mængder. Magnetisk induktion blev opkaldt efter grundlæggeren, samtidig kaldes systemet GHS( tidligere kaldet gauss).Hvad angår SI, kan tesla repræsenteres på forskellige måder gennem grundlæggende eller afledte enheder. Weber, pr. Kvadratmeter.
. Repulsion af spoler med strøm
. I vakuum forbindes to typer induktion( H og B) via konstante strømme. For at skelne fra hinanden hedder H magnetfeltintensitetsvektoren. Det er klart, at betydningen ikke er meget forskellig fra B. I formlen:
- μ er mediumets magnetiske permeabilitet.
- μ0 er magnetisk konstant( vakuumpermeabilitet).I systemet er GHS lig med 1, i vakuum, B og H er de samme. SI er 1,257 mikronewton pr. Kvadrat-ampere.
Konstanter indføres specifikt for at forholde H og B - magnetfeltegenskaber. Forresten er der mange versioner, hvorfor Lord Kelvin kaldte vektorer på denne måde( bogstaver H og B).De interesserede opfordres til at gøre sig bekendt med følgende begreber: Relativ magnetisk permeabilitet( forholdet mellem absolut μ og konstant μ0), magnetisk modtagelighed( relativ magnetisk permeabilitet steg med 1).Det vil bidrage til bedre at forstå formlerne af litterære kilder, hvor forholdet mellem B og H er af en anden art givet i anmeldelsen.
Du kan finde mange love, formler vedrørende magnetisk induktion, der viser, hvor vigtig en parameter er i teorien. Forfatterne er ikke kendt, om Nikola Tesla brugte tilsvarende mængder ved udvikling af en asfkronmotor, men det var ikke uden grund at de gav navnet til den store videnskabsmand!
