Indução magnética

A indução magnética é uma grandeza vetorial que caracteriza a força e a direção do campo magnético em um ponto no espaço. Você provavelmente viu nas imagens das lições da física: a turbulência na forma de meridianos planetários convergindo para os pólos de uma ferradura vermelha e azul. As primeiras imagens do campo magnético foram tentadas para serem construídas no século XVII.Aparentemente, usando limalhas de metal. A magnitude da indução magnética é determinada pelos parâmetros do meio.

Campo magnético e magnetismo

A indução magnética descreve um campo com muito mais precisão do que outros métodos. Termos emaranhados interferem na compreensão. A indução é confundida com tensão. Ambos os termos são vetoriais, descrevem um campo. A tensão não depende das características do ambiente, diferindo nisso. O magnetismo é conhecido desde os tempos antigos. Os cientistas são impotentes para identificar a data em que o campo da Terra começou a ser usado para navegação por marinheiros, historiadores revelaram os seguintes fatos curiosos:

1. Olmeca( uma antiga tribo indígena) usou agulhas magnetizadas em 1500 aC.Não há evidências precisas sobre o propósito da estrutura. Acredita-se que, usando o magnetismo, os povos antigos determinaram a direção.
2. Na China, os primeiros registros escritos referem-se ao século II aC.Agulhas magnéticas foram usadas para prever a natureza do terreno da superfície da Terra, com o propósito de organizar as habitações de acordo com as técnicas do Feng Shui.

Fatos históricos são chamados a primeira civilização moderna, que começou a praticar navegação com orientação pelo campo magnético da Terra, a China. X - XI século AD.O design é cuidadosamente ignorado por fontes escritas. Nós assumimos o risco de assumir que a bússola repetia as realizações dos adivinhos:

• O fim de uma agulha de metal é magnetizado com ferro.
• O produto é pendurado em um fio de seda, a cera age como um fixador para o ponto de fixação.

Os dispositivos feitos deste modo olham para o sul, depois para o norte. Dependendo das condições de magnetização da agulha. A Europa aprendeu a bússola alguns séculos depois. A primeira fonte que descreve o design de tais dispositivos, juntamente com o astrolábio, é uma simples carta( 1269 dC), esboçada por Petrus "Peregrino"( peregrino) a um certo proprietário de terras nos dias do cerco do italiano Lucera. Aparentemente, o apelido do autor indica que o autor está bem familiarizado com o assunto. O astrolábio ajudou a determinar a hora local, em combinação com a bússola tornou-se possível calcular as coordenadas geográficas. Ambos os dispositivos simplificaram a navegação( é claro que a prioridade é dada ao deslocamento marítimo).

O campo magnético da Terra tem sido usado há muito tempo pelos viajantes para atingir a superfície do planeta. Junto com dispositivos exóticos: cristais, dividindo a luz do sol e, assim, permitindo determinar a localização da estrela principal no céu. O astrolábio acrescentou uma projeção estereográfica( de uma esfera sobre um plano) de todos os corpos. Permitindo fazer cálculos no escuro. Basta medir com alidade( a seta do verso do astrolábio) a elevação da estrela acima do horizonte.

Havia menos: para cada latitude era necessário fazer um mapa no tímpano( aba rotativa do caso do astrolábio).Um marinheiro, usando o disco necessário, resolveu o problema em qualquer latitude.É claro que tenho que tomar cuidado antecipadamente para adquirir os cartões timpânicos necessários. Caso contrário, as medições tornaram-se imprecisas, incorretas. Você vê quantas dificuldades os viajantes tiveram que suportar, vamos retornar ao campo magnético da Terra. O fenômeno descreve indução. Havia rumores: Tesla usou o conhecimento da magnitude do campo magnético da Terra, escolhendo os parâmetros dos dispositivos elétricos. No entanto, cheira a fantasias, alienígenas das estrelas, a Segunda Guerra Mundial.

Indução no campo magnético da Terra está presente, todos vão encontrar um cartão eletrônico, se houver necessidade. Pólos magnéticos não coincidem com o verdadeiro. Um mapa de indução magnética terá meridianos que diferem dos espaciais. Em latitudes médias, isso não impede que os navegadores naveguem, usando uma bússola.

O surgimento do conceito de indução magnética

No alvorecer da era do desenvolvimento da eletricidade, as pessoas começaram a explorar fenômenos relacionados. Assim, Hans Oersted descobriu em 1819: um condutor com uma corrente cria um campo magnético circular ao redor, André-Marie Amper mostrou que, se a direção do movimento das cargas coincide, os condutores adjacentes se atraem. Um fim à controvérsia colocou a criação da lei de Bio-Savar( fontes domésticas acrescentam Laplace), descrevendo a magnitude, direção de indução magnética em um ponto no espaço. Fontes admitem uma cláusula referente à pesquisa sendo realizada por corrente contínua.

A integração( ver figura) segue um circuito com uma corrente. Na fórmula, r significa o ponto médio elementar do segmento atual, r0 é o local do espaço para o qual a indução magnética é calculada. Note que no denominador da fração para a integral dois vetores são multiplicados. O resultado é um valor cuja direção é determinada pela regra de um gimlet( esquerda ou direita).A integração é realizada sobre o elemento de contorno dr, r - o ponto médio do pequeno corte do comprimento total. Diferenças idênticas no numerador e no denominador que reduzimos, permanecem no topo do vetor unitário, que define a direção do resultado.

Formula mostra como encontrar um campo para contornos de qualquer forma, conduzindo a integração por pontos. Métodos numéricos modernos fundamentam a ação de aplicações de computador( como o Maxwell 3D) para resolver o problema correspondente. A equação é consistente com as leis de Gauss( indução magnética) e Ampere( circulação do campo magnético).Georg Ohm usou o conhecimento da bússola, inferindo uma dependência conhecida. A forma das linhas de campo será obtida com a ajuda de setas magnéticas e a força de deixar a direção inalterada( veja a nota sobre a lei de Ohm para a seção da corrente).Esta será uma imagem da indução magnética no espaço, confirmando experimentalmente a lei de Bio-Savart-Laplace.

Permitido por Ampère em 1825 para mostrar: a corrente elétrica em alguns casos é um análogo de um imã permanente. Havia um novo modelo que era mais consistente com a realidade do que o esquema dipolo de Poisson. Tal abstração explicava a ausência de pólos magnéticos isolados na natureza. Segundo os conceitos modernos, um pedaço de aço é magnetizado, porque os dipolos de partículas elementares e moléculas adquirem a ordem. Os circuitos de desmagnetização dos núcleos dos transformadores baseiam-se nisso, os quais, antes de desligarem a energia, causam oscilações de correntes amortecidas. Como resultado, o efeito da ordem é borrado, as propriedades pronunciadas desaparecem. A presença de um momento magnético é explicada pela existência de spins( o conceito introduzido na década de 1920) - o momento angular das partículas do micromundo. Real, não coisas abstratas, a existência é confirmada experimentalmente( Stern-Gerlach).Spin é uma grandeza vetorial que é a mesma para todas as partículas do mesmo tipo( por exemplo, elétrons) e é descrita por um número quântico especial. Em SI, a unidade de medida é j s, como para o outro momento angular( constante de Planck).Às vezes, uma gravação adimensional simplificada é usada. Constant Planck é abaixado. O número de spin é simplesmente indicado( s, ms).

Devido à presença de um spin, uma partícula elementar adquire um momento magnético calculado pela fórmula: no numerador, o produto do momento angular de spin da carga de partículas e do fator g( constantes dadas em vários diretórios para certas partículas elementares);no denominador - o dobro da massa da partícula elementar. Como você pode ver, pode ser contado, a magnetização máxima do material sob determinadas condições pode ser calculada com antecedência. O verdadeiro triunfo da eletrodinâmica quântica foi a previsão de fatores-g para algumas partículas elementares.

A descoberta por Michael Faraday em 1831 da geração de um campo elétrico circular por um campo elétrico circular mostrou que dois fenômenos estão intimamente relacionados, o que foi um pré-requisito para a criação de equações de Maxwell, um caso especial das quais a maioria das fórmulas neste campo, considerando aquelas mencionadas acima. A pesquisa continuou como de costume, mas de maneiras ligeiramente diferentes. A integração foi feita por Lord Kelvin, conhecido como William Thompson, que mostrou a presença de H( intensidade) e B de indução magnética, a primeira caracteriza o modelo de Poisson, a segunda - Ampere. Indução magnética

B e H

A indução magnética B é medida por Tesla( SI), T é equivalente a N s / Cl m, N é newton, unidade de medida de força;s é o segundo do tempo;CL - pingente, carga elétrica;m - metro de distância. GHS para o mesmo propósito aplica gauss( G = √ g / s √ cm), g - grama de massa;s é o segundo do tempo;cm - centímetro de distância. A indução magnética H é medida por amperes por metro( SI) ou Oersteds( GHS).Literatura de língua russa refere-se à força do campo H.

A unidade de Tesla foi introduzida em 1960 pela Conferência Internacional sobre Pesos e Medidas em Honra do Falecido Nikola Tesla. De fato, desde o início do SI.Como os cientistas viveram antes disso? Em 1948, a ideia de introduzir o SI nasceu, o GHS já existia. As origens deste último foram estabelecidas em 1832 por Karl Friedrich Gauss, que procurava uma base única para os ramos da física, de modo que era mais fácil relacionar leis heterogêneas. O cientista pediu três unidades básicas: milímetro, miligrama, segundo.

Gauss morreu pouco depois de introduzir o conceito de indução magnética e dividir magnitude em B e H. No entanto, em 1874, James Maxwell, Lord Kelvin completou a lista com novas quantidades. A indução magnética foi nomeada em homenagem ao fundador, ao mesmo tempo em que o sistema foi chamado de GHS( anteriormente chamado Gaussian).Quanto ao SI, o tesla pode ser representado de maneiras diferentes por meio de unidades básicas ou derivadas. Weber, por metro quadrado.

No vácuo, dois tipos de indução( H e B) são conectados através de correntes constantes. Para distinguir um do outro, H é chamado vetor de intensidade do campo magnético.É claro que o significado não é muito diferente de B. Na fórmula:

1. μ é a permeabilidade magnética do meio.
2. μ0 é a constante magnética( permeabilidade ao vácuo).No sistema, o GHS é igual a 1, no vácuo, B e H são os mesmos. O SI é de 1,257 micronewton por ampere quadrado.

Constantes são especificamente introduzidas para relacionar H e B - características do campo magnético. By the way, há muitas versões porque Lord Kelvin chamou vetores desta forma( letras H e B).Os interessados ​​são encorajados a se familiarizarem com os seguintes conceitos: permeabilidade magnética relativa( razão absoluta μ a constante μ0), suscetibilidade magnética( permeabilidade magnética relativa aumentada em 1).Isso ajudará a entender melhor as fórmulas das fontes literárias, onde a relação entre B e H é de outro tipo dada na revisão.

Você pode encontrar muitas leis, fórmulas sobre indução magnética, mostrando o quão importante é um parâmetro em teoria. Não se sabe para os autores se Nikola Tesla usou quantidades semelhantes ao desenvolver um motor assíncrono multifásico, mas não foi sem razão que deram o nome ao grande cientista!