Magneettinen induktio

Magneettinen induktio on vektorimäärä, joka kuvaa magneettikentän voimakkuutta ja suuntaa avaruudessa. Todennäköisesti olet nähnyt sen fysiikan oppitunnin kuvissa: turbulenssi planeetan meridiaanien muodossa, jotka yhtyvät punaisen ja sinisen hevosenkengän napoihin. Magneettikentän ensimmäiset kuvat yritettiin rakentaa 1700-luvulla. Ilmeisesti käyttäen metallilevyjä.Magneettisen induktion suuruus määräytyy väliaineen parametrien mukaan.

Magneettikenttä ja magnetismi

Magneettinen induktio kuvaa kenttää paljon tarkemmin kuin muut menetelmät. Sotkeutuneet termit häiritsevät ymmärrystä.Induktio sekoittuu jännitykseen. Molemmat termit ovat vektoria, kuvaavat kenttää.Jännitys ei ole riippuvainen ympäristön ominaisuuksista, jotka eroavat tässä.Magnetismi on tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Tutkijat ovat voimattomia määrittelemään päivämäärää, jolloin maapallon kenttä alkoi käyttää merimiehille, historioitsijat ovat paljastaneet seuraavat utelias tosiasiat:

1. Olmec( antiikin intialainen heimo) käytti magneettisia neuloja 1500 eKr. Rakenteen tarkoituksesta ei ole tarkkoja todisteita. Magnetismilla uskotaan, että antiikin ihmiset määrittivät suunnan.
2. Kiinassa ensimmäiset kirjalliset tiedot viittaavat II vuosisadaan eKr. Magneettisia neuloja käytettiin maapinnan maaston luonnetta koskevien ennusteiden tekemiseksi asuntojen järjestämiseksi Feng Shuin tekniikoiden mukaisesti.

Historiallisia tosiseikkoja kutsutaan ensimmäiseksi moderniksi sivilisaatioksi, joka alkoi harjoittaa navigointia maapallon magneettikentän suuntautumalla. X - XI vuosisata AD.Kirjoitettuja lähteitä ei huomioida huolellisesti. Otamme riskin olettaa, että kompassi toisti testaajien saavutukset:

• Metallin neulan pää magnetoidaan raudalla.
• Tuote ripustetaan silkkilangalle, vaha toimii kiinnityskohtana kiinnityskohtaan.

Tällä tavoin tehdyt laitteet näyttävät etelään, sitten pohjoiseen. Riippuen neulan magnetoinnin olosuhteista. Eurooppa oppi kompassia muutaman vuosisadan kuluttua. Ensimmäinen lähde, joka kuvaa tällaisten laitteiden suunnittelua yhdessä astrolaben kanssa, on yksinkertainen kirje( 1269 AD), jonka Petrus "Peregrinus"( Pilgrim) piirsi tietylle maanomistajalle italialaisen Luceran piirityksen aikana. Ilmeisesti kirjoittajan lempinimi osoittaa, että kirjoittaja on hyvin perehtynyt aiheeseen. Astrolabe auttoi määrittämään paikallista aikaa, jolloin kompassin kanssa voitiin laskea maantieteelliset koordinaatit. Molemmat laitteet yksinkertaistivat navigointia( tietenkin etusijalla on merimatka).

Maapallon magneettikenttä on pitkään ollut matkailijoiden käytössä planeetan pinnalle. Eksoottisten laitteiden ohella: kiteet, auringonvalon halkaiseminen ja siten tärkeimmän tähden sijainti taivaalla. Astrolabe lisäsi kaikkien ruumien stereografisen projektin( palloon).Mahdollistaa laskelmien tekemisen pimeässä.Riittää, kun mitataan alidadella( astrolaben kääntöpuolen nuoli) tähtien korkeus horisontin yläpuolella.

Oli miinus: jokaiselle leveysasteelle oli tarpeen tehdä kartta tympanumille( astrolabe-kotelon pyörivä välilehti).Merimies, joka käytti tarvittavaa levyä, ratkaisi ongelman millä tahansa leveysasteella. Tietenkin minun täytyy huolehtia etukäteen hankkiakseen tarvittavat tympanic-kortit. Muussa tapauksessa mittaukset olivat virheellisiä, virheellisiä.Näet, kuinka monta matkustajaa joutui kärsimään, palatkaamme maapallon magneettikenttään. Ilmiö kuvaa induktiota. Se oli huhuttu: Tesla käytti tietoa maapallon magneettikentän suuruudesta ja valitsi sähkölaitteiden parametrit. Kuitenkin se smacks fantaasioita, ulkomaalaisten tähtien, toisen maailmansodan.

Induktio maapallon magneettikentällä on läsnä, jokainen löytää elektronisen kortin, jos sitä tarvitaan. Magneettipylväät eivät vastaa todellista. Magneettisella induktiokartalla on meridiaaneja, jotka eroavat paikkatietoisista. Leveysasteilla se ei estä navigaattoreita navigoimasta kompassilla.

Magneettisen induktion käsitteen

syntyminen

Sähkön kehittämisen aikakauden aamulla ihmiset alkoivat tutkia liittyviä ilmiöitä.Joten, Hans Oersted löysi vuonna 1819: johtimella, jolla on virta, syntyy ympyränmuotoinen magneettikenttä, André-Marie Amper osoitti, että jos lataussuunta on sama, viereiset johtimet houkuttelevat toisiaan. Erimielisyyden loppu saattoi luoda Bio-Savarin lain( kotiläiset lähteet lisäävät Laplaceen), jossa kuvataan magneettisen induktion suuruutta, suuntaa avaruudessa. Lähteet myöntävät lausekkeen, joka koskee suoraa virtaa suorittavaa tutkimusta.

Integrointi( katso kuva) seuraa virtapiiriä.Kaavassa r merkitsee nykyisen segmentin elementaarista keskipistettä, r0 on sen tilan paikka, jolle magneettinen induktio lasketaan. Huomaa, että integroituneiden kahden vektorin fraktion nimittäjä kerrotaan. Tuloksena on arvo, jonka suunta määräytyy käyrän sääntö( vasen tai oikea käsi).Integrointi suoritetaan kontuurielementin dr, r kautta - koko pituuden pienen leikkauksen keskipiste. Samanlaisia ​​eroja laskurissa ja nimittäjässä, jota me vähennämme, jää yksikkövektorin yläosaan, joka määrittää tuloksen suunnan.

-kaava näyttää, miten löytää kenttä minkä tahansa muodon ääriviivoja varten ja suorittaa integrointi pisteillä.Nykyaikaiset numeeriset menetelmät tukevat tietokoneen sovellusten( kuten Maxwell 3D) toimintaa vastaavan ongelman ratkaisemiseksi. Yhtälö vastaa Gaussin( magneettinen induktio) ja Ampere( magneettikentän kierto) lakeja. Georg Ohm käytti tietoa kompassista ja päätti tunnetun riippuvuuden. Kenttälinjojen muoto saadaan magneettisten nuolien avulla ja suunta, joka jättää suunnan muuttumattomana( ks. Huomautus ketjun osasta Ohmin lakia).Tämä on kuva magneettisesta induktiosta avaruudessa, joka vahvistaa kokeellisesti Bio-Savart-Laplace-lain lakia.

Ampèren vuonna 1825 sallima näyttely: sähkövirta on joissakin tapauksissa pysyvän magneetin analogi. Oli uusi malli, joka oli todellisempaa paremmin kuin Poisson-dipolijärjestelmä.Tällainen abstraktio selitti eristettyjen magneettisten napojen puuttumisen luonnossa. Nykyaikaisen käsitteen mukaan teräs on magneetoitu, koska elementaaristen hiukkasten ja molekyylien dipolit saavat järjestyksen. Muuntajan ytimien demagnetisointipiirit perustuvat tähän, mikä ennen virran sammuttamista aiheuttaa vaimennettuja virran värähtelyjä.Tämän seurauksena järjestyksen vaikutus on epäselvä, selkeät ominaisuudet häviävät.

Magneettisen momentin läsnäolo selittyy pyörien olemassaololla( 1920-luvulla käyttöön otettu konsepti) - mikropiirin hiukkasten kulma-akseli. Todellisia, ei abstrakteja asioita, olemassaolo vahvistetaan kokeellisesti( Stern-Gerlach).Spin on vektorimäärä, joka on sama kaikille saman tyyppisille hiukkasille( esimerkiksi elektronit) ja jota kuvataan erityisellä kvanttiluvulla. SI: ssä mittayksikkö on J s, kuten toisessa kulmamomentissa( Planck-vakio).Joskus käytetään yksinkertaistettua dimensiotonta tallennusta. Constant Planck lasketaan. Pyörimisnumero ilmoitetaan yksinkertaisesti( s, ms).

Spinin läsnäolon takia elementaarinen hiukkanen saa magneettisen momentin, joka on laskettu kaavalla: laskurissa hiukkasvarauspyöräytyskulman ja g-kertoimen( eri hakemistojen tietyille alkuhiukkasille antamat vakiot) tulos;nimittäjä - kaksinkertainen alkuhiukkasten massa. Kuten näette, se voidaan laskea, materiaalin maksimimagnetointi tietyissä olosuhteissa voidaan laskea etukäteen. Kvanttielektrodynamiikan todellinen voitto oli g-tekijöiden ennustaminen joillekin alkuainehiukkasille.

Michael Faradayn havaitseminen pyöreän sähkökentän muodostamisesta pyöreällä sähkökentällä vuonna 1831 osoitti, että kaksi ilmiötä liittyvät läheisesti toisiinsa. Tutkimus jatkui tavalliseen tapaan, mutta hieman eri tavoin. Integraation teki Lord Kelvin, joka tunnetaan nimellä William Thompson, joka osoitti H( intensiteetti) ja B-magneettisen induktion esiintymistä, joista ensimmäinen merkitsee Poisson-mallia, toinen - Ampere.

B ja H magneettinen induktio

Magneettinen induktio B mitataan Tesla( SI), T vastaa N s / Cl m. N on newton, voiman mittayksikkö;s on toinen aika;CL - riipus, sähkövaraus;m - metrin etäisyys. GHS samaan tarkoitukseen koskee gaussia( G = √ g / s √ cm), g - grammaa massaa;s on toinen aika;cm - senttimetrin etäisyys. H on magneettinen induktio, joka mitataan ampeereilla metriä kohti( SI) tai Oersteds( GHS).Venäläinen kirjallisuus viittaa H-kentän voimakkuuteen.

Tesla-yksikkö otettiin käyttöön vuonna 1960 kuolleen Nikola Teslan kunniaksi pidetyssä kansainvälisessä paino- ja mittauskonferenssissa. Itse asiassa SI: n alusta lähtien. Miten tiedemiehet elivät ennen sitä?Vuoteen 1948 mennessä syntyi ajatus SI: n käyttöönotosta, GHS oli jo olemassa. Jälkimmäisten alkuperää vei vuonna 1832 Karl Friedrich Gauss, joka etsii yhden perustan fysiikan aloille niin, että heterogeenisiä lakeja oli helpompi yhdistää.Tutkija kysyi kolmelta perusyksiköltä: millimetriä, milligrammaa, toinen.

Gauss kuoli pian magneettisen induktiokonseptin ja suuruuden jakamisen B: n ja H: n käyttöönoton jälkeen, mutta vuonna 1874 James Maxwell, Lord Kelvin täydensi luetteloa uusilla määrillä.Magneettinen induktio nimettiin perustajan mukaan, samalla kun järjestelmää kutsuttiin GHS: ksi( aiemmin nimeltään Gaussian).SI: n osalta tesla voidaan esittää eri tavoin perus- tai johdettujen yksiköiden kautta. Weber, neliömetriä kohti.

Tyhjiössä kaksi vakiotyyppistä induktiotyyppiä( H ja B).Erottamiseksi toisesta, H: tä kutsutaan magneettikentän intensiteettivektoriksi. On selvää, että merkitys ei ole kovin erilainen kuin B. Kaavassa:

1. μ on väliaineen magneettinen läpäisevyys.
2. μ0 on magneettinen vakio( tyhjiöläpäisevyys).Järjestelmässä GHS on 1, tyhjiössä, B ja H ovat samat. SI on 1,257 mikronitonnia neliömetriä kohti.

-konstantit otetaan käyttöön erityisesti H- ja B-magneettikentän ominaisuuksien liittämiseksi. Muuten on monia versioita, miksi Lord Kelvin kutsui vektoreita tällä tavalla( kirjaimet H ja B).Kiinnostuneita kannustetaan tutustumaan seuraaviin käsitteisiin: suhteellinen magneettinen läpäisevyys( absoluuttisen μ: n suhde vakioon μ0), magneettinen herkkyys( suhteellinen magneettinen läpäisevyys lisääntynyt 1: llä).Se auttaa ymmärtämään paremmin kirjallisten lähteiden kaavoja, joissa B: n ja H: n välinen suhde on toisenlaista tarkastelussa.

Löydät monia lakeja, kaavoja, jotka koskevat magneettista induktiota ja osoittavat, kuinka tärkeä parametri on teoriassa. Tekijöille ei tiedetä, käyttikö Nikola Tesla samankaltaisia ​​määriä monivaiheisen asynkronisen moottorin kehittämisessä, mutta ei ollut syytä, että he antoivat nimen suurelle tiedemiehelle!