Magnetisk induksjon er en vektomengde som karakteriserer styrken og retningen av magnetfeltet på et punkt i rommet. Du så sannsynligvis det i bildene på leksjonene fra fysikk: turbulens i form av planetariske meridianer som konvergerer til polene i en rød og blå hestesko. De første bildene av magnetfeltet ble prøvd å bli bygget på 1700-tallet. Tilsynelatende, ved hjelp av metall filings. Magneten av magnetisk induksjon bestemmes av parametrene til mediet.
Magnetfeltlinjer
Magnetfelt og magnetisme
Magnetisk induksjon beskriver et felt mye mer nøyaktig enn andre metoder. Entangled termer forstyrrer forståelse. Induksjon er forvirret med spenning. Begge begrepene er vektor, beskriver et felt. Spenningen er ikke avhengig av egenskapene til miljøet, avviker i dette. Magnetisme har vært kjent siden antikken. Forskere er maktesløse for å fastslå datoen da jordens felt begynte å bli brukt til seilers navigasjon, historikere har avslørt følgende nysgjerrige fakta:
- Olmec( en gammel indisk stamme) brukte magnetiserte nåler i 1500 f. Kr. Det er ikke noe nøyaktig bevis på formålet med strukturen. Det antas at ved hjelp av magnetisme bestemte de gamle menneskene retningen.
- I Kina refererer de første skriftlige dokumentene til II århundre f. Kr. Magnetiske nåler ble brukt til spådommer om jordens terreng, med det formål å ordne boliger i henhold til Feng Shui-teknikkene.
Historiske fakta kalles den første moderne sivilisasjonen, som begynte å praktisere navigasjon med orientering av jordens magnetiske felt, Kina. X - XI århundre e. Kr. Utformingen ignoreres nøye av skriftlige kilder. Vi tar risikoen for å anta at kompasset gjentok prestasjonene fra saksøkerne:
- Enden av en metallnål er magnetisert med jern.
- Produktet er hengt på en silketråd, voks fungerer som en fikseringsenhet for festepunktet.
Enheter som gjøres på denne måten, ser mot sør, deretter i nord. Avhengig av betingelsene for magnetisering av nålen. Europa lærte kompasset noen få århundrer senere. Den første kilden som beskriver utformingen av slike enheter, sammen med astrolabe, er et enkelt brev( 1269 AD), skissert av Petrus "Peregrinus"( Pilgrim) til en bestemt grunneier i dagene med belegget til den italienske Lucera. Tilsynelatende viser forfatterens kallenavn at forfatteren er godt kjent med emnet. Astrolabe bidro til å bestemme lokal tid, i kombinasjon med kompasset ble det mulig å beregne de geografiske koordinatene. Begge enhetene forenklet navigasjonen( selvfølgelig prioriteres sjøreiser).
Jordens magnetfelt har lenge vært brukt av reisende til å målrette overflaten av planeten. Sammen med eksotiske enheter: krystaller, splitting sollys og dermed tillate å bestemme plasseringen av hovedstjernen i himmelen. Astrolaben la til en stereografisk projeksjon( av et kule på et fly) av alle legemer. Tillater å gjøre beregninger i mørket. Det er nok å måle med alidade( pilen på baksiden av astrolabeen) hevningen av stjernen over horisonten.
Det var en minus: for hver breddegrad var det nødvendig å lage et kart på tympanumet( roterende fane av astrolabehuset).En sjømann, ved hjelp av den nødvendige disken, løste problemet ved hvilken som helst breddegrad. Selvfølgelig må jeg passe på forhånd for å skaffe de nødvendige tympaniske kortene. Ellers ble målingene unøyaktige, feilaktige. Du ser hvor mange trengsler reisende måtte tåle, la oss gå tilbake til jordens magnetfelt. Fenomenet beskriver induksjon. Det ble ryktet: Tesla brukte kunnskapen om størrelsen på jordens magnetfelt, og valgte parametere for elektriske enheter. Det smaker imidlertid av fantasier, romvesener fra andre verdenskrig.
Induksjon ved jordens magnetfelt er til stede, alle vil finne et elektronisk kort, hvis det er behov. Magnetiske poler faller ikke sammen med det sanne. Et magnetisk induksjonskart vil ha meridianer som avviger fra romlige seg. På midtbreddegrader hindrer det ikke navigatørene i å navigere, ved hjelp av kompass.
Fremveksten av begrepet magnetisk induksjon
I begynnelsen av æraen av utviklingen av elektrisitet begynte folk å utforske relaterte fenomener. Så oppdaget Hans Oersted i 1819: En dirigent med en strøm skaper et sirkulært magnetfelt rundt, og André-Marie Amper viste at dersom bevegelsesretningen av ladningene faller sammen, tiltrekker de tilstøtende lederne seg hverandre. En slutt på kontroversen satte etableringen av loven fra Bio-Savar( innenlandske kilder legger til Laplace), som beskriver størrelsen, retningen av magnetisk induksjon på et punkt i rommet. Kilder innrømmer en klausul om forskning som utføres av likestrøm.
Sammenkobling av induksjon og magnetfeltstyrke
Integrasjon( se figur) følger en krets med en strøm. I formelen betyr r det elementære midtpunktet for det nåværende segmentet, r0 er stedet for rommet som den magnetiske induksjonen beregnes for. Merk at i nevneren av brøkdelen for integralen multipliseres to vektorer. Resultatet er en verdi hvis retning bestemmes av regimet av en gimlet( venstre eller høyre hånd).Integrasjonen utføres over konturelementet dr, r - midtpunktet av det lille kuttet av full lengde. Identiske forskjeller i teller og nevner vi reduserer, forblir øverst på enhetvektoren, som setter retningen til resultatet.
Formel viser hvordan man finner et felt for konturer av hvilken som helst form, som utfører integrasjon av poeng. Moderne numeriske metoder ligger til grunn for bruk av dataprogrammer( som Maxwell 3D) for å løse det tilsvarende problemet. Ligningen er i samsvar med lovene i Gauss( magnetisk induksjon) og Ampere( sirkulasjon av magnetfeltet).Georg Ohm brukte kunnskap om kompasset, noe som førte til en kjent avhengighet. Formen på feltlinjene vil bli oppnådd ved hjelp av magnetiske piler og kraften til å forlate retningen uendret( se notatet om Ohms lov for kjedeseksjonen).Dette vil være et bilde av magnetisk induksjon i rommet, som eksperimentelt bekrefter loven til Bio-Savart-Laplace.
Tillatt av Ampère i 1825 for å vise: elektrisk strøm er i noen tilfeller en analog av permanentmagnet. Det var en ny modell som var mer konsistent med virkeligheten enn Poisson-dipol-ordningen. En slik abstraksjon forklarte fraværet av isolerte magnetiske poler i naturen. Ifølge moderne begreper er et stykke stål magnetisert, fordi dipoler av elementære partikler og molekyler får orden. Demagnetiseringskretsene til transformatorkjerner er basert på dette, som før deaktiverer strømmen, forårsaker dempede gjeldende svingninger. Som følge av dette er effekten av ordre uklar, de uttalt egenskapene forsvinner.
Electron Spin
Tilstedeværelsen av et magnetisk øyeblikk forklares av eksistensen av spinn( konseptet introdusert på 1920-tallet) - vinkelmomentet til partiklene i microworld. Virkelige, ikke abstrakte ting, eksistensen er bekreftet eksperimentelt( Stern-Gerlach).Spin er en vektormengde som er den samme for alle partikler av samme type( for eksempel elektroner) og er beskrevet av et spesielt kvante nummer. I SI er måleenheten j s, som for det andre vinkelmomentet( Planck konstant).Noen ganger brukes et forenklet dimensjonsfritt opptak. Konstant Planck senkes. Spinnnummeret er ganske enkelt angitt( s, ms).
På grunn av tilstedeværelsen av en rotasjon, oppnår en elementær partikkel et magnetisk øyeblikk beregnet ved hjelp av formelen: i telleren er produktet av rotasjonsvinkelmomentet for partikkelladningen og g-faktoren( konstanter gitt i forskjellige kataloger for visse elementære partikler);i nevneren - doble massen av elementærpartikkelen. Som du kan se, kan det regnes, den maksimale magnetiseringen av materialet under givne forhold kan beregnes på forhånd. Den virkelige triumf av kvantelektrodynamikk var prediksjonen av g-faktorer for noen elementære partikler.
Funnet av Michael Faraday i 1831 av genereringen av et sirkulært elektrisk felt ved et sirkulært elektrisk felt viste at to fenomener er nært beslektet, noe som var en forutsetning for dannelsen av( fire) Maxwell ligninger. Et spesielt tilfelle av disse er de fleste formler i dette feltet, vurderer de som er nevnt ovenfor. Forskning fortsatte som vanlig, men på litt forskjellige måter. Integrasjonen ble laget av Lord Kelvin, kjent som William Thompson, som viste tilstedeværelsen av H( intensitet) og B magnetisk induksjon, den første karakteriserer Poisson-modellen, den andre Ampere.
B og H magnetisk induksjon
Magnetisk induksjon B måles av Tesla( SI), T er ekvivalent med N s / Cl m. N er newton, måleenhet av kraft;s er den andre av tiden;CL - anheng, elektrisk ladning;m - meter avstand. GHS for samme formål gjelder gauss( G = √ g / s √ cm), g - gram masse;s er den andre av tiden;cm - centimeter avstand. H magnetisk induksjon måles med amperes per meter( SI) eller Oersted( GHS).Russisk-språklig litteratur refererer til H-feltstyrke.
Tesla-enheten ble introdusert i 1960 av den internasjonale konferansen om vekter og tiltak for den avdøde Nikola Tesla. Faktisk, siden begynnelsen av SI.Hvordan levde forskere før det? I 1948 ble ideen om å introdusere SI født, GHS eksisterte allerede. Opprinnelsen til sistnevnte ble lagt i 1832 av Karl Friedrich Gauss, som lette etter en enkelt basis for grener av fysikk, slik at det var lettere å forholde seg til heterogene lover. Forskeren spurte tre grunnleggende enheter: millimeter, milligram, andre.
Gauss døde kort tid etter å ha introdusert begrepet magnetisk induksjon og splittelse i B og H, men i 1874 kompletterte James Maxwell, Lord Kelvin listen med nye mengder. Magnetisk induksjon ble oppkalt etter grunnleggeren, samtidig ble systemet kalt GHS( tidligere kalt Gauss).Som for SI kan tesla representeres på forskjellige måter gjennom grunnleggende eller avledede enheter. Weber, per kvadratmeter.
. Repulsjon av spoler med strøm.
. I vakuum kobles to typer induksjon( H og B) via konstante strømninger. For å skille en fra den andre kalles H magnetfeltintensitetsvektoren. Det er klart at betydningen ikke er veldig forskjellig fra B. I formelen:
- μ er magnetisk permeabilitet av mediet.
- μ0 er magnetisk konstant( vakuumpermeabilitet).I GHS-systemet er det lik 1, i vakuum, B og H er de samme. SI er 1,257 mikronewton per kvadrat-ampere.
Konstanter er spesielt introdusert for å forholde seg til H og B - magnetfeltegenskaper. Forresten, det er mange versjoner hvorfor Lord Kelvin kalte vektorer på denne måten( bokstaver H og B).De interesserte oppfordres til å gjøre seg kjent med følgende begreper: relativ magnetisk permeabilitet( forholdet mellom absolutt μ og konstant μ0), magnetisk følsomhet( relativ magnetisk permeabilitet økte med 1).Det vil bidra til å bedre forstå formler av litterære kilder, der forholdet mellom B og H er av en annen type gitt i anmeldelsen.
Du finner mange lover, formler angående magnetisk induksjon, og viser hvor viktig en parameter er i teorien. Det er ikke kjent forfatterne om Nikola Tesla brukte tilsvarende mengder når man utviklet en flerfaset asynkronmotor, men det var ikke uten grunn at de ga navnet til den store forskeren!
