موضوعات مبرمج الاستخدام: تفاعل المغناطيس، المجال المغناطيسي للموصل مع التيار.
لقد عرف الناس الخصائص المغناطيسية للمادة لفترة طويلة. حصلت المغناطيس على اسمها من مدينة مغنيسيا القديمة: كان المعدن منتشرًا على نطاق واسع في محيطها (سمي فيما بعد بخام الحديد المغناطيسي أو المغنتيت)، حيث كانت قطع منه تجذب الأجسام الحديدية.
تفاعل المغناطيس
يوجد على جانبي كل مغناطيس القطب الشماليو القطب الجنوبي. ينجذب مغناطيسين إلى بعضهما بواسطة قطبين متقابلين، ويتنافران بواسطة قطبين متشابهين. يمكن للمغناطيسات أن تؤثر على بعضها البعض حتى من خلال الفراغ! كل هذا يذكرنا بتفاعل الشحنات الكهربائية تفاعل المغناطيس ليس كهربائيا. ويتجلى ذلك من خلال الحقائق التجريبية التالية.
تضعف القوة المغناطيسية عند تسخين المغناطيس. لا تعتمد قوة تفاعل الشحنات النقطية على درجة حرارتها.
تضعف القوة المغناطيسية عن طريق هز المغناطيس. ولا يحدث شيء مماثل مع الأجسام المشحونة كهربائيًا.
يمكن فصل الشحنات الكهربائية الموجبة عن الشحنات السالبة (على سبيل المثال، عند كهربة الأجسام). لكن من المستحيل فصل أقطاب المغناطيس: إذا قمت بقطع المغناطيس إلى جزأين، فستظهر الأعمدة أيضًا عند نقطة القطع، وينقسم المغناطيس إلى مغناطيسين بقطبين متقابلين في الأطراف (موجهين في نفس الاتجاه تمامًا) الطريقة كأقطاب المغناطيس الأصلي).
لذلك المغناطيس دائماًثنائي القطب، فهي موجودة فقط في الشكل ثنائيات القطب. الأقطاب المغناطيسية المعزولة (ما يسمى أحاديات القطب المغناطيسي- نظائرها من الشحنة الكهربائية) غير موجودة في الطبيعة (على أية حال، لم يتم اكتشافها تجريبياً بعد). ربما يكون هذا هو عدم التماثل الأكثر إثارة للإعجاب بين الكهرباء والمغناطيسية.
مثل الأجسام المشحونة كهربائيا، يعمل المغناطيس على الشحنات الكهربائية. ومع ذلك، فإن المغناطيس يعمل فقط متحركتكلفة؛ إذا كانت الشحنة في حالة سكون بالنسبة للمغناطيس، فلن تؤثر أي قوة مغناطيسية على الشحنة. وعلى العكس من ذلك، فإن الجسم المكهرب يعمل بأي شحنة، بغض النظر عما إذا كان ساكنًا أم متحركًا.
وفقا للمفاهيم الحديثة لنظرية العمل قصير المدى، يتم تفاعل المغناطيس من خلال حقل مغناطيسيأي أن المغناطيس يخلق مجالًا مغناطيسيًا في الفضاء المحيط، والذي يؤثر على مغناطيس آخر ويسبب تجاذبًا أو تنافرًا مرئيًا لهذه المغناطيسات.
مثال على المغناطيس هو إبرة مغناطيسيةبوصلة. بمساعدة الإبرة المغناطيسية، يمكن الحكم على وجود مجال مغناطيسي في منطقة معينة من الفضاء، وكذلك اتجاه المجال.
كوكبنا الأرض عبارة عن مغناطيس عملاق. ليس بعيدًا عن القطب الشمالي الجغرافي للأرض يوجد القطب المغناطيسي الجنوبي. ولذلك فإن الطرف الشمالي لإبرة البوصلة، الذي يتجه نحو القطب المغناطيسي الجنوبي للأرض، يشير إلى الشمال الجغرافي. ومن هنا، في الواقع، نشأ اسم "القطب الشمالي" للمغناطيس.
خطوط المجال المغناطيسي
نتذكر أن المجال الكهربائي يتم فحصه بمساعدة شحنات اختبار صغيرة، من خلال الإجراء الذي يمكن من خلاله الحكم على حجم المجال واتجاهه. إن التناظرية لشحنة الاختبار في حالة المجال المغناطيسي هي إبرة مغناطيسية صغيرة.
على سبيل المثال، يمكنك الحصول على فكرة هندسية عن المجال المغناطيسي عن طريق وضع إبر بوصلة صغيرة جدًا في نقاط مختلفة في الفضاء. تظهر التجربة أن الأسهم سوف تصطف على طول خطوط معينة - ما يسمى ب خطوط المجال المغناطيسي. دعونا نحدد هذا المفهوم في شكل الفقرات الثلاث التالية.
1. خطوط المجال المغناطيسي، أو خطوط القوة المغناطيسية، هي خطوط موجهة في الفضاء لها الخاصية التالية: إبرة بوصلة صغيرة موضوعة عند كل نقطة من هذا الخط تكون موجهة بشكل عرضي لهذا الخط.
2. اتجاه خط المجال المغناطيسي هو اتجاه الأطراف الشمالية لإبر البوصلة الموجودة عند نقاط هذا الخط.
3. كلما زادت سماكة الخطوط، أصبح المجال المغناطيسي أقوى في منطقة معينة من الفضاء..
يمكن أن تؤدي برادة الحديد دور إبر البوصلة بنجاح: ففي المجال المغناطيسي، تتم ممغنطة برادة صغيرة وتتصرف تمامًا مثل الإبر المغناطيسية.
لذلك، بعد سكب برادة الحديد حول المغناطيس الدائم، سنرى تقريبًا الصورة التالية لخطوط المجال المغناطيسي (الشكل 1).
أرز. 1. مجال المغناطيس الدائم
يشار إلى القطب الشمالي للمغناطيس باللون الأزرق وبالحرف ; القطب الجنوبي - باللون الأحمر والحرف . لاحظ أن خطوط المجال تخرج من القطب الشمالي للمغناطيس وتدخل القطب الجنوبي، لأن الطرف الشمالي لإبرة البوصلة سيشير إلى القطب الجنوبي للمغناطيس.
تجربة أورستد
على الرغم من أن الظواهر الكهربائية والمغناطيسية كانت معروفة لدى الناس منذ العصور القديمة، إلا أنه لم يتم ملاحظة أي علاقة بينهما لفترة طويلة. لعدة قرون، استمرت الأبحاث في مجال الكهرباء والمغناطيسية بالتوازي وبشكل مستقل عن بعضها البعض.
تم اكتشاف الحقيقة الرائعة المتمثلة في أن الظواهر الكهربائية والمغناطيسية مرتبطة ببعضها البعض لأول مرة في عام 1820 في تجربة أورستد الشهيرة.
يظهر مخطط تجربة أورستد في الشكل. 2 (صورة من rt.mipt.ru). يوجد فوق الإبرة المغناطيسية (و- القطبين الشمالي والجنوبي للسهم) موصل معدني متصل بمصدر تيار. إذا قمت بإغلاق الدائرة، فإن السهم يتحول بشكل عمودي على الموصل!
أشارت هذه التجربة البسيطة بشكل مباشر إلى العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. أثبتت التجارب التي تلت تجربة أورستد النمط التالي: يتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة التيارات الكهربائية ويعمل على التيارات.
أرز. 2. تجربة أورستد
تعتمد صورة خطوط المجال المغناطيسي التي يولدها موصل مع التيار على شكل الموصل.
المجال المغناطيسي لسلك مستقيم يمر به تيار
خطوط المجال المغناطيسي لسلك مستقيم يحمل تيارًا هي دوائر متحدة المركز. تقع مراكز هذه الدوائر على السلك، وتكون مستوياتها متعامدة مع السلك (الشكل 3).
أرز. 3. مجال سلك مباشر مع التيار
هناك قاعدتان بديلتان لتحديد اتجاه خطوط المجال المغناطيسي ذات التيار المباشر.
قاعدة عقرب الساعة. تتحرك خطوط المجال عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر إليها بحيث يتدفق التيار نحونا..
حكم المسمار(أو حكم المثقاب، أو قاعدة المفتاح- إنه أقرب إلى شخص ما ؛-)). تذهب خطوط المجال إلى حيث يجب تدوير المسمار (مع الخيط الأيمن التقليدي) للتحرك على طول الخيط في اتجاه التيار.
استخدم أي قاعدة تناسبك. من الأفضل أن تعتاد على قاعدة عقارب الساعة - وسترى بنفسك لاحقًا أنها أكثر عالمية وأسهل في الاستخدام (ثم تذكرها بامتنان في عامك الأول عندما تدرس الهندسة التحليلية).
على الشكل. 3، ظهر أيضًا شيء جديد: هذا ناقل يسمى تحريض المجال المغناطيسي، أو الحث المغناطيسي. ناقل الحث المغناطيسي هو نظير لمتجه شدة المجال الكهربائي: إنه يخدم خاصية القوةالمجال المغناطيسي، يحدد القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على الشحنات المتحركة.
سنتحدث عن القوى في المجال المغناطيسي لاحقًا، لكن في الوقت الحالي سنلاحظ فقط أن حجم واتجاه المجال المغناطيسي يتم تحديده بواسطة ناقل الحث المغناطيسي. عند كل نقطة في الفضاء، يتم توجيه المتجه في نفس اتجاه الطرف الشمالي لإبرة البوصلة الموضوعة عند هذه النقطة، أي مماس لخط المجال في اتجاه هذا الخط. يتم قياس الحث المغناطيسي في teslach(ل).
كما في حالة المجال الكهربائي، لتحريض المجال المغناطيسي، مبدأ التراكب. انها تكمن في حقيقة ذلك يتم إضافة تحريض المجالات المغناطيسية التي تم إنشاؤها عند نقطة معينة بواسطة تيارات مختلفة بشكل اتجاهي ويعطي المتجه الناتج للتحريض المغناطيسي:.
المجال المغناطيسي للملف مع التيار
فكر في ملف دائري يدور من خلاله تيار مباشر. نحن لا نعرض المصدر الذي يولد التيار في الشكل.
ستكون صورة خطوط مجال دورنا بالشكل التالي تقريبًا (الشكل 4).
أرز. 4. مجال الملف مع التيار
سيكون من المهم بالنسبة لنا أن نكون قادرين على تحديد أي نصف مساحة (بالنسبة لمستوى الملف) يتم توجيه المجال المغناطيسي إليه. مرة أخرى لدينا قاعدتان بديلتان.
قاعدة عقرب الساعة. تذهب خطوط المجال إلى هناك، وتنظر من حيث يبدو أن التيار يدور عكس اتجاه عقارب الساعة.
حكم المسمار. تذهب خطوط المجال إلى حيث يتحرك المسمار (مع الخيوط اليمنى التقليدية) إذا تم تدويره في اتجاه التيار.
كما ترون، فإن أدوار التيار والمجال معكوسة - مقارنة بصيغة هذه القواعد في حالة التيار المباشر.
المجال المغناطيسي للملف مع التيار
لفهسوف يتحول ، إذا كان ملفوفًا بإحكام ، إلى ملف ، ولف السلك في دوامة طويلة بما فيه الكفاية (الشكل 5 - صورة من موقع en.wikipedia.org). يمكن أن يحتوي الملف على عدة عشرات أو مئات أو حتى آلاف اللفات. ويسمى الملف أيضا الملف اللولبي.
أرز. 5. الملف (الملف اللولبي)
المجال المغناطيسي لدورة واحدة، كما نعلم، لا يبدو بسيطًا جدًا. مجالات؟ يتم فرض المنعطفات الفردية للملف على بعضها البعض، ويبدو أن النتيجة يجب أن تكون صورة مربكة للغاية. ومع ذلك، هذا ليس هو الحال: مجال الملف الطويل له بنية بسيطة بشكل غير متوقع (الشكل 6).
أرز. 6. مجال الملف مع التيار
في هذا الشكل، يسير التيار في الملف عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر إليه من اليسار (يحدث هذا إذا كان الطرف الأيمن من الملف، في الشكل 5، متصلاً بـ "زائد" مصدر التيار، والطرف الأيسر إلى "الناقص"). نلاحظ أن المجال المغناطيسي للملف له خاصيتان مميزتان.
1. يوجد داخل الملف، بعيداً عن حوافه، مجال مغناطيسي متجانس: عند كل نقطة، يكون متجه الحث المغناطيسي هو نفسه من حيث الحجم والاتجاه. خطوط المجال هي خطوط مستقيمة متوازية؛ فهي تنحني فقط بالقرب من حواف الملف عند خروجها.
2. خارج الملف، المجال قريب من الصفر. كلما زاد عدد اللفات في الملف، كلما كان المجال خارجه أضعف.
لاحظ أن الملف الطويل بشكل لا نهائي لا ينبعث منه مجال على الإطلاق: لا يوجد مجال مغناطيسي خارج الملف. داخل مثل هذا الملف، يكون المجال موحدًا في كل مكان.
ألا يذكرك بشيء؟ الملف هو النظير "المغناطيسي" للمكثف. تتذكر أن المكثف يخلق مجالًا كهربائيًا موحدًا داخل نفسه، وتكون خطوطه منحنية فقط بالقرب من حواف الصفائح، وخارج المكثف يكون المجال قريبًا من الصفر؛ المكثف ذو الصفائح اللانهائية لا يحرر المجال على الإطلاق، ويكون المجال موحدًا في كل مكان بداخله.
والآن - الملاحظة الرئيسية. قارن، من فضلك، صورة خطوط المجال المغناطيسي خارج الملف (الشكل 6) مع خطوط المجال للمغناطيس في الشكل. 1 . إنه نفس الشيء، أليس كذلك؟ والآن نأتي إلى سؤال ربما كان لديك منذ زمن طويل: إذا كان المجال المغناطيسي يتولد من التيارات ويؤثر على التيارات، فما هو سبب ظهور المجال المغناطيسي بالقرب من المغناطيس الدائم؟ بعد كل شيء، لا يبدو أن هذا المغناطيس موصل للتيار!
فرضية أمبير. التيارات الأولية
في البداية، كان يُعتقد أن تفاعل المغناطيسات كان بسبب شحنات مغناطيسية خاصة تتركز عند القطبين. ولكن، على عكس الكهرباء، لم يتمكن أحد من عزل الشحنة المغناطيسية؛ بعد كل شيء، كما قلنا من قبل، لم يكن من الممكن الحصول على القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس بشكل منفصل - فالأقطاب موجودة دائمًا في المغناطيس في أزواج.
تفاقمت الشكوك حول الشحنات المغناطيسية من خلال تجربة أورستد، عندما اتضح أن المجال المغناطيسي يتولد عن طريق تيار كهربائي. علاوة على ذلك، اتضح أنه بالنسبة لأي مغناطيس، من الممكن اختيار موصل بتيار التكوين المناسب، بحيث يتزامن مجال هذا الموصل مع مجال المغناطيس.
طرح أمبير فرضية جريئة. لا توجد شحنات مغناطيسية. يتم تفسير عمل المغناطيس من خلال التيارات الكهربائية المغلقة بداخله..
ما هي هذه التيارات؟ هؤلاء التيارات الأوليةتدور داخل الذرات والجزيئات. ترتبط بحركة الإلكترونات في المدارات الذرية. يتكون المجال المغناطيسي لأي جسم من المجالات المغناطيسية لهذه التيارات الأولية.
يمكن تحديد موقع التيارات الأولية بشكل عشوائي بالنسبة لبعضها البعض. ثم تلغي مجالاتها بعضها البعض، ولا يظهر الجسم خصائص مغناطيسية.
ولكن إذا تم تنسيق التيارات الأولية، فإن مجالاتها، تتراكم، تعزز بعضها البعض. يصبح الجسم مغناطيسًا (الشكل 7؛ سيتم توجيه المجال المغناطيسي نحونا؛ كما سيتم توجيه القطب الشمالي للمغناطيس نحونا).
أرز. 7. التيارات المغناطيسية الأولية
وقد أوضحت فرضية أمبير حول التيارات الأولية خصائص المغناطيس، فتسخين المغناطيس وهزه يدمر ترتيب تياراته الأولية، وتضعف الخواص المغناطيسية. أصبحت عدم إمكانية فصل أقطاب المغناطيس واضحة: في المكان الذي تم فيه قطع المغناطيس، نحصل على نفس التيارات الأولية في النهايات. يتم تفسير قدرة الجسم على أن يكون ممغنطًا في مجال مغناطيسي من خلال المحاذاة المنسقة للتيارات الأولية التي "تدور" بشكل صحيح (اقرأ عن دوران تيار دائري في مجال مغناطيسي في الورقة التالية).
تبين أن فرضية أمبير صحيحة - وقد ظهر ذلك من خلال التطوير الإضافي للفيزياء. لقد أصبح مفهوم التيارات الأولية جزءا لا يتجزأ من نظرية الذرة، التي تم تطويرها بالفعل في القرن العشرين - بعد ما يقرب من مائة عام من تخمين أمبير الرائع.
دليل الوظائف.
المهام D13. مجال مغناطيسي. الحث الكهرومغناطيسي
قم بإجراء الاختبار لهذه المهام
العودة إلى كتالوج الوظائف
نسخة للطباعة والنسخ في برنامج MS Word
تم تمرير تيار كهربائي عبر إطار موصل للضوء يقع بين قطبي مغناطيس حدوة حصان، ويُشار إلى اتجاهه بواسطة الأسهم في الشكل.
حل.
سيتم توجيه المجال المغناطيسي من القطب الشمالي للمغناطيس إلى الجنوب (عموديًا على الجانب AB من الإطار). تؤثر قوة الأمبير على جوانب الإطار مع التيار، الذي يتم تحديد اتجاهه بقاعدة اليد اليسرى، والقيمة هي . وبالتالي، فإن القوى المتساوية في الحجم ولكن المعاكسة في الاتجاه سوف تؤثر على الجانب AB من الإطار والجانب الموازي له: على الجانب الأيسر "مننا"، وعلى الجانب الأيمن "علينا". لن تؤثر القوى على الجوانب الأخرى، لأن التيار فيها يتدفق بالتوازي مع خطوط مجال القوة. وبالتالي، سيبدأ الإطار في الدوران في اتجاه عقارب الساعة عند النظر إليه من الأعلى.
أثناء دورانه، سيتغير اتجاه القوة، وفي اللحظة التي يدور فيها الإطار بمقدار 90 درجة، سيتغير عزم الدوران اتجاهه، وبالتالي لن يدور الإطار أكثر من ذلك. لبعض الوقت، سوف يتأرجح الإطار في هذا الوضع، وبعد ذلك سيكون في الموضع المشار إليه في الشكل 4.
الجواب: 4
المصدر: GIA في الفيزياء. الموجة الرئيسية. الخيار 1313.
يتدفق تيار كهربائي عبر الملف، واتجاهه موضح في الشكل. في الوقت نفسه، في نهايات النواة الحديدية للملف
1) تتشكل الأقطاب المغناطيسية: في النهاية 1 - القطب الشمالي؛ في النهاية 2 - الجنوب
2) تتشكل الأقطاب المغناطيسية: في النهاية 1 - القطب الجنوبي. في النهاية 2 - شمالي
3) تتراكم الشحنات الكهربائية: في النهاية 1 - شحنة سالبة؛ النهاية 2 - إيجابية
4) تتراكم الشحنات الكهربائية: في النهاية 1 - شحنة موجبة؛ في نهاية 2 - سلبي
حل.
عندما تتحرك الجسيمات المشحونة، ينشأ المجال المغناطيسي دائمًا. دعونا نستخدم قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه ناقل الحث المغناطيسي: دعنا نوجه أصابعنا على طول الخط الحالي، ثم سيشير الإبهام المنحني إلى اتجاه ناقل الحث المغناطيسي. وهكذا يتم توجيه خطوط الحث المغناطيسي من الطرف 1 إلى الطرف 2. وتدخل خطوط المجال المغناطيسي إلى القطب المغناطيسي الجنوبي وتخرج من الشمال.
الإجابة الصحيحة مرقمة 2.
ملحوظة.
داخل المغناطيس (الملف)، تمتد خطوط المجال المغناطيسي من القطب الجنوبي إلى الشمال.
الجواب: 2
المصدر: GIA في الفيزياء. الموجة الرئيسية. الخيار رقم 1326.، OGE-2019. الموجة الرئيسية. الخيار 54416
يوضح الشكل نمطًا لخطوط المجال المغناطيسي من قضيبين مغناطيسيين، تم الحصول عليهما باستخدام برادة الحديد. ما أقطاب القضبان المغناطيسية، وفقًا لموقع الإبرة المغناطيسية، التي تتوافق مع المنطقتين 1 و2؟
1) 1 - القطب الشمالي. 2- الجنوب
2) 1 - الجنوب. 2- القطب الشمالي
3) كل من 1 و 2 - إلى القطب الشمالي
4) كل من 1 و 2 - إلى القطب الجنوبي
حل.
وبما أن الخطوط المغناطيسية مغلقة، فلا يمكن أن يكون القطبان جنوبًا وشمالًا في نفس الوقت. الحرف N (الشمال) يشير إلى القطب الشمالي، S (الجنوب) - الجنوب. ينجذب القطب الشمالي إلى الجنوب. وبالتالي، المنطقة 1 هي القطب الجنوبي، والمنطقة 2 هي القطب الشمالي.
موضوع هذا الدرس سيكون المجال المغناطيسي وتمثيله البياني. سنناقش المجال المغناطيسي غير المتجانس والموحد. لتبدأ، سنقدم تعريفا للمجال المغناطيسي، ونخبرك بما يرتبط به وما هي خصائصه. دعونا نتعلم كيفية تصويرها على الرسوم البيانية. وسوف نتعلم أيضًا كيفية تحديد المجال المغناطيسي غير المتجانس والموحد.
اليوم سنكرر أولاً ما هو المجال المغناطيسي. المجال المغناطيسي -مجال القوة الذي يتشكل حول الموصل الذي يتدفق من خلاله تيار كهربائي. يتعلق الأمر بالرسوم المتحركة..
الآن من الضروري أن نلاحظ خصائص المجال المغناطيسي. أنت تعلم أن هناك العديد من الحقول المرتبطة بالرسوم. وعلى وجه الخصوص، المجال الكهربائي. لكننا سنناقش بالضبط المجال المغناطيسي الناتج عن تحريك الشحنات. المجال المغناطيسي له عدة خصائص. أولاً: يتم إنشاء المجال المغناطيسي عن طريق تحريك الشحنات الكهربائية. بمعنى آخر، يتشكل مجال مغناطيسي حول موصل يتدفق من خلاله تيار كهربائي. الخاصية التالية التي توضح كيفية تعريف المجال المغناطيسي. يتم تحديده من خلال العمل على شحنة كهربائية متحركة أخرى.أو كما يقولون إلى تيار كهربائي آخر. يمكننا تحديد وجود المجال المغناطيسي من خلال العمل على إبرة البوصلة، على ما يسمى. إبرة مغناطيسية.
خاصية أخرى: المجال المغناطيسي يمارس القوة. ولذلك يقولون أن المجال المغناطيسي مادة.
هذه الخصائص الثلاثة هي السمات المميزة للمجال المغناطيسي. بعد أن قررنا ما هو المجال المغناطيسي، وحددنا خصائص هذا المجال، من الضروري أن نقول كيف يتم دراسة المجال المغناطيسي. أولًا، يتم فحص المجال المغناطيسي باستخدام حلقة مع تيار. إذا أخذنا موصلًا، وصنعنا إطارًا دائريًا أو مربعًا من هذا الموصل، وقمنا بتمرير تيار كهربائي عبر هذا الإطار، فإن هذا الإطار في المجال المغناطيسي سوف يدور بطريقة معينة.
أرز. 1. يدور الإطار ذو التيار في مجال مغناطيسي خارجي
من خلال الطريقة التي يدور بها هذا الإطار، يمكننا الحكم حقل مغناطيسي. وهنا فقط يوجد شرط واحد مهم: يجب أن يكون الإطار صغيرًا جدًا أو يجب أن يكون صغيرًا جدًا مقارنة بالمسافات التي ندرس فيها المجال المغناطيسي. يسمى هذا الإطار بالحلقة الحالية.
يمكننا أيضًا استكشاف المجال المغناطيسي بمساعدة الإبر المغناطيسية، ووضعها في مجال مغناطيسي ومراقبة سلوكها.
أرز. 2. عمل المجال المغناطيسي على الإبر المغناطيسية
الشيء التالي الذي سنتحدث عنه هو كيف يمكن تصوير المجال المغناطيسي. ونتيجة للبحث الذي تم إجراؤه مع مرور الوقت، أصبح من الواضح أنه يمكن تصوير المجال المغناطيسي بشكل ملائم باستخدام الخطوط المغناطيسية. لمراقبة الخطوط المغناطيسيةلنقم بتجربة واحدة. في تجربتنا، سنحتاج إلى مغناطيس دائم، وبرادة حديد معدنية، وزجاج، وقطعة من الورق الأبيض.
أرز. 3. تصطف برادة الحديد على طول خطوط المجال المغناطيسي
نغطي المغناطيس بلوحة زجاجية، ونضع فوقها ورقة، ورقة بيضاء. رش برادة الحديد على رأس قطعة من الورق. ونتيجة لذلك، سوف نرى كيف تظهر خطوط المجال المغناطيسي. ما سنراه هو خطوط المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. كما يطلق عليها أحيانًا طيف الخطوط المغناطيسية. لاحظ أن الخطوط موجودة في الاتجاهات الثلاثة، وليس فقط في المستوى.
الخط المغناطيسي- خط وهمي تصطف على طوله محاور الأسهم المغناطيسية.
أرز. 4. التمثيل التخطيطي للخط المغناطيسي
انظر، الشكل يوضح ما يلي: الخط منحني، ويتم تحديد اتجاه الخط المغناطيسي من خلال اتجاه الإبرة المغناطيسية. يشير الاتجاه إلى القطب الشمالي للإبرة المغناطيسية. من المريح جدًا تصوير الخطوط بمساعدة الأسهم.
أرز. 5. كيفية تحديد اتجاه خطوط القوة
الآن دعونا نتحدث عن خصائص الخطوط المغناطيسية. أولا، الخطوط المغناطيسية ليس لها بداية ولا نهاية. هذه خطوط مغلقة.وبما أن الخطوط المغناطيسية مغلقة، فلا توجد شحنات مغناطيسية.
ثانية: هذه خطوط لا تتقاطع ولا تنكسر ولا تلتويبأي طريقة. بمساعدة الخطوط المغناطيسية، يمكننا وصف المجال المغناطيسي، وتخيل ليس فقط شكله، ولكن أيضًا التحدث عن تأثير القوة. إذا قمنا بتصوير كثافة أكبر لهذه الخطوط، ففي هذا المكان، في هذه المرحلة من الفضاء، سيكون لدينا عمل قوة أكبر.
إذا كانت الخطوط متوازية، فإن كثافتها هي نفسها، ففي هذه الحالة يقولون ذلك المجال المغناطيسي موحد. إذا، على العكس من ذلك، لم يكن الأمر كذلك، أي. الكثافة مختلفة، والخطوط منحنية، ثم سيتم استدعاء هذا المجال غير متجانسة. وفي نهاية الدرس أود أن ألفت انتباهكم إلى الأشكال التالية.
أرز. 6. المجال المغناطيسي غير المتجانس
أولا، نحن نعرف ذلك الآن الخطوط المغناطيسيةيمكن تمثيلها بالسهام. ويمثل الشكل بدقة المجال المغناطيسي غير المتجانس. تختلف الكثافة في أماكن مختلفة، مما يعني أن تأثير قوة هذا المجال على الإبرة المغناطيسية سيكون مختلفًا.
يوضح الشكل التالي مجالًا متجانسًا بالفعل. يتم توجيه الخطوط في نفس الاتجاه، وكثافتها هي نفسها.
أرز. 7. المجال المغناطيسي الموحد
المجال المغناطيسي المنتظم هو حقل يحدث داخل ملف به عدد كبير من اللفات أو داخل شريط مغناطيسي مستقيم الخطوط. المجال المغناطيسي خارج شريط المغناطيس، أو ما لاحظناه اليوم في الدرس، هذا المجال غير متجانس. لفهم كل هذا بشكل كامل، دعونا نلقي نظرة على الجدول.
قائمة الأدبيات الإضافية:
بلكين آي.ك. المجالات الكهربائية والمغناطيسية // كفانت. - 1984. - رقم 3. - ص 28-31. كيكوين أ.ك. من أين تأتي المغناطيسية؟ // الكم. - 1992. - رقم 3. - ص 37-39,42 لينسون آي ألغاز الإبرة المغناطيسية // كفانت. - 2009. - رقم 3. - ص 39-40. كتاب الفيزياء الابتدائية. إد. جي إس. لاندسبيرج. ت 2. - م، 1974
