Magnetisk induktion är en vektorkvantitet som kännetecknar styrkan och riktningen för magnetfältet vid en punkt i rymden. Du såg det nog i bilderna på lektionerna i fysiken: turbulens i form av planetariska meridianer som konvergerar till polerna i en röd och blå hästsko. De första bilderna av magnetfältet försökte byggas på 1700-talet. Tydligen med hjälp av metallfyllningar. Storleken på magnetisk induktion bestäms av mediets parametrar.
Magnetiska fältlinjer
Magnetfält och magnetism
Magnetisk induktion beskriver ett fält mycket mer exakt än andra metoder. Entangled termer störa förståelse. Induktion är förvirrad med spänning. Båda termerna är vektor, beskriver ett fält. Spänningen beror inte på egenskaperna hos miljön, vilket skiljer sig åt i detta. Magnetism har varit känd sedan antiken. Forskare är maktlösa för att bestämma datumet när jordens mark började användas för seglingarnas navigering, har historiker avslöjat följande nyfikna fakta:
- Olmec( en gammal indisk stam) använde magnetiserade nålar i 1500 f. Kr. Det finns inga exakta bevis om syftet med strukturen. Det antas att med hjälp av magnetism bestämde de forntida människorna riktningen.
- I Kina refererar de första skriftliga dokumenten till II-talet f. Kr. Magnetiska nålar användes för förutsägelser om jordens yta, för att ordna bostäder enligt Feng Shui-tekniker.
Historiska fakta kallas den första moderna civilisationen, som började träna navigering med orientering av jordens magnetiska fält, Kina. X-XI-talet e. Kr. Designen ignoreras noggrant av skriftliga källor. Vi tar risken att antas att kompassen upprepade prestationerna hos sällskaparna:
- Änden på en metallnål magnetiseras med järn.
- Produkten hängs på en silktråd, vax fungerar som en fixer för fastsättningspunkten.
Apparater som görs på detta sätt ser söderut, sedan i norr. Beroende på villkoren för magnetisering av nålen. Europa lärde sig kompassen några århundraden senare. Den första källan som beskriver utformningen av sådana anordningar, tillsammans med astrolabe, är en enkel bokstav( 1269 e. Kr.), skissad av Petrus "Peregrinus"( Pilgrim) till en viss markägare i dagarna av belgiska Lucera siegen. Tydligen anger författarens smeknamn att författaren är väl bekant med ämnet. Astrolabe hjälpte till att bestämma lokal tid, i kombination med kompassen blev det möjligt att beräkna de geografiska koordinaterna. Båda enheterna förenklad navigering( naturligtvis prioriteras sjöresor).
Jordens magnetfält har länge använts av resenärer för att rikta sig till planetens yta. Tillsammans med exotiska enheter: kristaller, splittra solljus och därigenom låta fastställa huvudstjärnan i himlen. Astrolaben lade till en stereografisk projektion( av en sfär på ett plan) av alla kroppar. Tillåter att göra beräkningar i mörkret. Det räcker att mäta med alidade( pilen på astrolabans baksida) stjärnans höjd över horisonten.
Det fanns en minus: för varje latitud var det nödvändigt att göra en karta på tympan( roterande flik i astrolabehuset).En sjöman, med hjälp av den nödvändiga disken, löste problemet vid vilken latitud som helst. Självklart måste jag ta hand om på förhand för att skaffa de nödvändiga tympaniska korten. I annat fall blev mätningarna felaktiga, felaktiga. Du ser hur många svårigheter resenärer måste uthärda, låt oss återvända till jordens magnetfält. Fenomenet beskriver induktion. Det ryktes: Tesla använde kunskapen om magneten av jordens magnetfält och valde parametrarna för elektriska enheter. Det slår dock av fantasier, utomjordingar från stjärnorna, andra världskriget.
Induktion vid jordens magnetfält är närvarande, alla kommer att hitta ett elektroniskt kort, om det finns behov. Magnetiska poler sammanfaller inte med det sanna. En magnetisk induktionskarta kommer att ha meridianer som skiljer sig från rumsliga. Vid mitten av breddgraden hindrar det inte navigatörerna att navigera, med hjälp av en kompass.
Framväxten av konceptet magnetisk induktion
I början av tiden för elutveckling började människor utforska relaterade fenomen. Så upptäckte Hans Oersted 1819: En ledare med en ström skapar ett cirkulärt magnetfält runt, André-Marie Amper visade att om ledningsriktningen för laddningarna sammanfaller, lockar de intilliggande ledarna varandra. Ett slut på kontroversen skapar lagen av Bio-Savar( inhemska källor lägger till Laplace), som beskriver magneten, magnetiska induktionsriktningen vid en punkt i rymden. Källor erkänner en klausul om forskning som utförs av likström.
Sammankoppling av induktion och magnetfältstyrka
Integration( se figur) följer en krets med en ström. I formeln innebär r att den elementära mittpunkten för det aktuella segmentet, r0 är platsen för det utrymme för vilket magnetisk induktion beräknas. Notera att i nämnaren av fraktionen för integralet multipliceras två vektorer. Resultatet är ett värde vars riktning bestäms av regeln för en gimlet( vänster eller höger).Integrationen utförs över konturelementet dr, r - mittpunkten för det lilla snittet i full längd. Identiska skillnader i täljaren och nämnaren som vi reducerar, förblir högst upp på enhetsvektorn, som anger riktning av resultatet.
Formel visar hur man hittar ett fält för konturer av vilken form som helst, vilket leder till integration efter poäng. Moderna numeriska metoder ligger till grund för användningen av datorapplikationer( som Maxwell 3D) för att lösa motsvarande problem. Ekvationen är förenlig med Gauss( magnetisk induktion) och Ampere( cirkulation av magnetfältet).Georg Ohm använde kunskap om kompassen, vilket ledde till ett känt beroende. Formen på fältlinjerna kommer att erhållas med hjälp av magnetiska pilar och kraften att lämna riktningen oförändrad( se noten om Ohms lag för kedjesektionen).Detta kommer att bli en bild av magnetisk induktion i rymden, som experimentellt bekräftar Bio-Savart-Laplace-lagen.
Tillåten av Ampère 1825 för att visa: elektrisk ström i vissa fall är en analog av en permanentmagnet. Det fanns en ny modell som var mer konsekvent med verkligheten än Poisson-dipolprogrammet. En sådan abstraktion förklarade frånvaron av isolerade magnetiska poler i naturen. Enligt moderna begrepp magnetiseras ett stycke stål, eftersom dipoler av elementära partiklar och molekyler förvärvar ordning. Demagnetiseringskretsarna för transformatorkärnor är baserade på detta, vilket, innan strömmen stängs av, orsakar dämpade strömoscillationer. Som ett resultat är ordningseffekten suddig, de utpräglade egenskaperna försvinner.
Electron Spin
Närvaron av ett magnetiskt ögonblick förklaras av spinnens existens( konceptet introducerades på 1920-talet) - vinkelmomentet för partiklama hos microworld. Verkliga, inte abstrakta saker, existensen bekräftas experimentellt( Stern-Gerlach).Spin är en vektorkvantitet som är densamma för alla partiklar av samma typ( till exempel elektroner) och beskrivs med ett speciellt kvantnummer. I SI är måttenheten j s, som för det andra vinkelmomentet( Planckkonstant).Ibland används en förenklad dimensionerlös inspelning. Konstant Planck sänks. Snurrtalet indikeras helt enkelt( s, ms).
På grund av närvaron av en snurrning förvärvar en elementär partikel ett magnetiskt moment beräknat med formeln: i täljaren är produkten av partikelladdningens och rotationsvinkelmomentets rotationsvinkelmoment och g-faktorn( konstanter som ges i olika kataloger för vissa elementära partiklar);i nämnaren - dubbel massa av den elementära partikeln. Som du kan se kan det räknas, den maximala magnetiseringen av materialet under givna förhållanden kan beräknas i förskott. Den reella triumf av kvantelektrodynamik var prediktionen av g-faktorer för vissa elementära partiklar.
Upptäckten av Michael Faraday 1831 av genereringen av ett cirkulärt elektriskt fält av ett cirkulärt elektriskt fält visade att två fenomen är nära besläktade, vilket var en förutsättning för skapandet av( fyra) Maxwell-ekvationer. Ett speciellt fall där är de flesta formlerna på detta område med tanke på de ovan nämnda. Forskning fortsatte som vanligt, men på något annorlunda sätt. Integrationen gjordes av Lord Kelvin, känd som William Thompson, som visade närvaron av H( intensitet) och B magnetisk induktion, den första kännetecknar Poisson-modellen, den andra Ampere.
B och H magnetisk induktion
Magnetisk induktion B mäts av Tesla( SI), T är ekvivalent med N s / Cl m. N är newton, måttenhet av kraft;s är den andra tiden;CL - hängande, elektrisk laddning;m - meter avstånd. GHS för samma ändamål gäller gauss( G = √ g / s √ cm), g - gram av massa;s är den andra tiden;cm - centimeter avstånd. H är magnetisk induktion mätt av amperes per meter( SI) eller Oersteds( GHS).Ryskspråklig litteratur hänvisar till H-fältstyrka.
Tesla-enheten introducerades 1960 av den internationella konferensen om vikt och åtgärder till ära av den avlidne Nikola Tesla. I själva verket, sedan början av SI.Hur levde forskare före det? Vid 1948 föddes idén om att införa SI, GHS fanns redan. Ursprungen till sistnämnda grundades 1832 av Karl Friedrich Gauss, som letade efter en enda grund för fysikens grenar, så att det var lättare att relatera heterogena lagar. Forskaren frågade tre grundläggande enheter: millimeter, milligram, andra.
Gauss dog kort efter införandet av begreppet magnetisk induktion och delningsstyrka i B och H, men i 1874 kompletterade James Maxwell, Lord Kelvin listan med nya kvantiteter. Magnetisk induktion namngavs efter grundaren, samtidigt kallades systemet GHS( tidigare kallad gauss).När det gäller SI kan tesla representeras på olika sätt genom grundläggande eller härledda enheter. Weber, per kvadratmeter.
. Spolning av spolar med ström
. I vakuum ansluts två typer av induktion( H och B) via konstanta strömmar. För att särskilja en från den andra kallas H magnetfältintensitetsvektorn. Det är uppenbart att betydelsen inte skiljer sig mycket från B. I formeln:
- μ är mediets magnetiska permeabilitet.
- μ0 är magnetisk konstant( vakuumpermeabilitet).I systemet är GHS lika med 1, i vakuum, B och H är desamma. SI är 1,257 mikronewton per kvadrat ampere.
Konstanter introduceras specifikt för att relatera H- och B-magnetfältegenskaper. Förresten, det finns många versioner varför Lord Kelvin kallade vektorer på detta sätt( bokstäver H och B).De intresserade uppmanas att bekanta sig med följande begrepp: relativ magnetisk permeabilitet( förhållandet mellan absolut μ och konstant μ0), magnetisk mottaglighet( relativ magnetisk permeabilitet ökat med 1).Det kommer att bidra till att bättre förstå formlerna av litterära källor, där förhållandet mellan B och H är av en annan typ som ges i granskningen.
Du kan hitta många lagar, formler om magnetisk induktion, vilket visar hur viktigt en parameter är i teorin. Det är inte känt för författarna om Nikola Tesla använde liknande kvantiteter när man utvecklade en asfkronmotor med flera faser, men det var inte utan anledning att de gav namnet till den stora forskaren!
