אינדוקציה מגנטית

אינדוקציה מגנטית היא כמות וקטורית המאפיינת את הכוח והכיוון של השדה המגנטי בנקודה בחלל.אתה בטח ראית את זה בתמונות על שיעורי הפיזיקה: מערבולת בצורת מרידיאנים פלנטריים המתכנסים אל מוטות פרסה אדומה וכחולה.התמונות הראשונות של השדה המגנטי ניסו להיבנות במאה ה -17.ככל הנראה, באמצעות תיוק מתכת.גודל האינדוקציה המגנטית נקבע על ידי הפרמטרים של המדיום.

שדה מגנטי ומגנטיות

אינדוקציה מגנטית מתארת ​​שדה הרבה יותר מדויק משיטות אחרות.מונחים סבוכים מפריעים להבנה.ההשראה מבולבלת ממתח.שני המונחים הם וקטוריים, מתארים שדה.המתח אינו תלוי במאפייני הסביבה, השונים זה מזה.מגנטיות כבר ידוע מאז ימי קדם.המדענים אינם מסוגלים לזהות את התאריך שבו החל שדה כדור הארץ להשתמש בניווט על ידי מלחים, ההיסטוריונים גילו את העובדות המוזרות הבאות:

1. אולמץ( שבט הודי עתיק) השתמש במחטים מגנטיות בשנת 1500 לפנה"ס.אין ראיות מדויקות לגבי מטרת המבנה.הוא האמין, באמצעות מגנטיות, העם העתיק קבע את הכיוון.
2. בסין, הרשומות הכתובות הראשונות מתייחסות למאה השנייה לפנה"ס.מחטים מגנטיות שימשו לחיזוי על טבעו של השטח של פני כדור הארץ, לצורך סידור דירות על פי טכניקות פנג שואי.

עובדות היסטוריות נקראות הציוויליזציה המודרנית הראשונה, שהחלה לתרגל ניווט עם אוריינטציה על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ, סין.X - XI המאה לספירה.את העיצוב הוא התעלם בזהירות על ידי מקורות בכתב.אנו לוקחים את הסיכון להניח כי המצפן חזר על ההישגים של מגידי העתידות:

• סוף מחט מתכת ממוגנט עם ברזל.
• המוצר תלוי על חוט משי, שעווה פועלת כמסדר עבור נקודת ההתקשרות.

מכשירים שנעשו בדרך זו מסתכלים דרומה, ואז מצפון.בהתאם לתנאי המגנטיזציה של המחט.אירופה למדה את המצפן כמה מאות שנים מאוחר יותר.המקור הראשון המתאר את העיצוב של מכשירים כאלה, יחד עם astrolabe, הוא פשוט מכתב( 1269 לספירה), שרטט על ידי פטרס "Peregrinus"( צליין) כדי בעל קרקעות מסוים בימי המצור על לוצרה האיטלקי.ככל הנראה, הכינוי של המחבר מציין כי המחבר הוא מכיר היטב את הנושא.האסטרולאבה סייעה לקבוע את הזמן המקומי, בשילוב עם המצפן אפשר היה לחשב את הקואורדינטות הגיאוגרפיות.שני ההתקנים ניווט פשוט( כמובן, עדיפות ניתנת לנסיעה לים).

השדה המגנטי של כדור הארץ כבר מזמן בשימוש על ידי נוסעים למקד את פני השטח של כדור הארץ.יחד עם מכשירים אקזוטיים: גבישים, פיצול אור השמש ובכך מאפשר לקבוע את המיקום של הכוכב הראשי בשמים.האסטרולבה הוסיפה הקרנה סטריאוגרפית( של כדור על מטוס) של כל הגופים.מאפשר לבצע חישובים בחושך.זה מספיק כדי למדוד עם alidade( החץ של הצד האחורי של astrolabe) את גובה הכוכב מעל האופק.

היה מינוס: בכל קו רוחב היה צורך ליצור מפה על הטימפאנום( הכרטיסייה המסתובבת של המקרה של האסטרולב).מלח, באמצעות הדיסק הצורך, לפתור את הבעיה בכל רוחב.כמובן, אני צריך לטפל מראש כדי לרכוש את הכרטיסים הטימפניים הדרושים.אחרת, המדידות נעשו לא מדויקות, לא נכונות.אתה רואה כמה קשיים הנוסעים היו צריכים לסבול, תן לנו לחזור לשדה המגנטי של כדור הארץ.התופעה מתארת ​​אינדוקציה.זה היה שמועה: טסלה השתמשו הידע של גודל השדה המגנטי של כדור הארץ, בחירת הפרמטרים של מכשירים חשמליים.עם זאת, הוא של פנטזיות, חייזרים מן הכוכבים, מלחמת העולם השנייה.

אינדוקציה בשדה המגנטי של כדור הארץ נמצא, כולם ימצאו כרטיס אלקטרוני, אם יש צורך.מוטות מגנטיים אינם עולים בקנה אחד עם האמת.מפת אינדוקציה מגנטית תהיה מרידיאנים שונים מאלה המרחביים.בקווי הרוחב באמצע, זה לא מונע את הנווטים לנווט, באמצעות מצפן.

הופעתה של הרעיון של אינדוקציה מגנטית

עם שחר של עידן הפיתוח של חשמל, אנשים החלו לחקור תופעות הקשורות.אז, הנס Oersted גילה בשנת 1819: מנצח עם הזרם יוצר שדה מגנטי עגול סביב, אנדרה מארי אמפר הראה כי אם כיוון התנועה של המטענים חופף, המוליכים הסמוכים למשוך אחד את השני.קץ למחלוקת הניח את יצירת החוק של Bio-Savar( מקורות מקומיים להוסיף Laplace), המתאר את גודל, כיוון אינדוקציה מגנטית בנקודה בחלל.מקורות מודים על סעיף לגבי המחקר הנערך על ידי זרם ישיר.

אינטגרציה( ראה איור) עוקבת אחר מעגל עם זרם.בנוסחה, r מרמז על נקודת האמצע הבסיסית של המקטע הנוכחי, r0 הוא מקום המרחב שעבורו מחושבים האינדוקציה המגנטית.שים לב כי המכנה של שבר עבור אינטגרל שני וקטורים מוכפלים.התוצאה היא ערך אשר הכיוון שלו נקבע על ידי כלל של גימלט( יד שמאל או ימין).האינטגרציה מתבצעת על פני אלמנט האלמנט dr, r - נקודת האמצע של החתך הקטן באורך מלא.הבדלים זהים במספרה ובמכנה שאנו מקטינים, נשארים בחלק העליון של וקטור היחידה, אשר קובע את כיוון התוצאה.

פורמולה מראה כיצד למצוא שדה עבור קווי המתאר של כל צורה, ביצוע אינטגרציה לפי נקודות.שיטות מודרניות מודרניות בבסיס הפעולה של יישומי מחשב( כמו מקסוול 3D) כדי לפתור את הבעיה המתאימה.המשוואה היא בקנה אחד עם חוקי גאוס( אינדוקציה מגנטית) ו Ampere( מחזור של השדה המגנטי).גיאורג אום השתמש בידע של המצפן, והסיק תלות ידועה.הצורה של קווי השדה תתקבל בעזרת החצים המגנטיים וכוח היציאה מהכיוון ללא שינוי( ראה את ההערה על חוק אוהם עבור קטע השרשרת).זו תהיה תמונה של אינדוקציה מגנטית בחלל, באופן ניסיוני המאשר את חוק Bio-Savart-Laplace.

מותר על ידי Ampère בשנת 1825 להראות: זרם חשמלי במקרים מסוימים הוא אנלוגי של מגנט קבוע.היה מודל חדש שהיה יותר עקבי עם המציאות מאשר תוכנית דיפול פואסון.הפשטה כזו הסבירה את היעדרם של קטבים מגנטיים מבודדים בטבעם.על פי המושגים המודרניים, פיסת פלדה ממוגנטת, משום שדיפולות של חלקיקים ומולקולות יסודיות רוכשים סדר.מעגלים demagnetization של ליבות שנאי מבוססים על זה, אשר, לפני כיבוי הכוח, לגרום תנודות הנוכחי לחה.כתוצאה מכך, השפעת הסדר מטושטשת, המאפיינים המובהקים נעלמים.

נוכחותו של רגע מגנטי מוסברת על ידי קיומם של ספינים( המושג שהובא בשנות העשרים) - המומנטום הזוויתי של חלקיקי עולם המיקרו.אמת, לא דברים מופשטים, קיום הוא אישר בניסוי( שטרן-גרלך).ספין הוא כמות וקטורית כי הוא זהה עבור כל החלקיקים מאותו סוג( למשל, electrons) והוא מתואר על ידי מספר קוונטי מיוחד.ב SI, יחידת המדידה היא s, כמו עבור המומנטום הזוויתי השני( Planck קבוע).לפעמים נעשה שימוש בהקלטה פשוטה ללא-ממדים.קונסטנט פלאנק יורדת.מספר הספין מצוין פשוט( s, ms).

בשל נוכחות של ספין, חלקיק יסודי רוכש רגע מגנטי המחושב על ידי הנוסחה: במספרה, תוצר המומנטום הזוויתי הספין של מטען החלקיקים ו- g- גורם( קבועים הניתנים בספריות שונות עבור חלקיקים אלמנטריים מסוימים);במכנה - להכפיל את המסה של החלקיק היסודי.כפי שאתה יכול לראות, זה יכול להיספר, מגנטיזציה מקסימלית של החומר בתנאים נתון ניתן לחשב מראש.הניצחון האמיתי של האלקטרודינמיקה הקוונטית היה התחזית של גורמי g לחלקים בסיסיים.גילויו של מייקל פאראדיי בשנת 1831 של הדור של שדה חשמלי עגול על ידי שדה חשמלי עגול הראה כי שתי תופעות קשורות קשר הדוק, אשר היה תנאי מוקדם ליצירת משוואות מקסוול( 4), מקרה מיוחד שבו הם רוב הנוסחאות בתחום, בהתחשב אלה שהוזכרו לעיל.המחקר נמשך כרגיל, אבל בדרכים שונות במקצת.האינטגרציה נעשתה על ידי לורד קלווין, המכונה ויליאם תומפסון, שהראה נוכחות של H( אינטנסיביות) ו B אינדוקציה מגנטית, הראשון מאפיין את המודל פואסון, השני - Ampere.

B ו - H אינדוקציה מגנטית

אינדוקציה מגנטית B נמדדת על ידי טסלה( SI), T שווה ל- N / CL m n היא ניוטון, יחידת מידה של כוח;s הוא השני של הזמן;תליון, מטען חשמלי;מרחק מטר.GHS( G = G / s √ cm), g גרם של מסה;s הוא השני של הזמן;מרחק ס"מ - סנטימטר.H הוא אינדוקציה מגנטית נמדדת על ידי אמפר למטר( SI) או Oersteds( GHS).ספרות בשפה הרוסית מתייחסת לכוח השדה H.

יחידת טסלה הוצגה בשנת 1960 על ידי הוועידה הבינלאומית על משקולות ומידות לכבוד ניקולה טסלה המנוחה.למעשה, מאז תחילת ה- SI.כיצד חיו המדענים לפני כן?עד 1948, הרעיון של הכנסת ה- SI נולד, ה- GHS כבר היה קיים.מקורותיהם של אלה הונחו בשנת 1832 על ידי קרל פרידריך גאוס, שחיפש בסיס אחד לענפי הפיסיקה, כך שקל יותר להתייחס לחוקים הטרוגניים.המדען שאל שלוש יחידות בסיסיות: מילימטר, מיליגרם, שנייה.

גאוס מת זמן קצר לאחר שהציג את הרעיון של אינדוקציה מגנטית וחלוקת גודל לתוך B ו- H, אולם בשנת 1874, ג 'יימס מקסוול, לורד קלווין להשלים את הרשימה עם כמויות חדשות.אינדוקציה מגנטית נקראה על שם המייסד, במקביל המערכת נקראה ה- GHS( שנקראה בעבר גאוס).באשר SI, טסלה יכול להיות מיוצג בדרכים שונות באמצעות יחידות בסיסיות או נגזרות.ובר, למ"ר.דחייה של סלילים עם זרם