Что представляет собой магнитное поле – Характеристики и свойства магнитного пола. Проявления магнитного поля в жизни

Магнитное поле. Источники и свойства. Правила и применение

При подключении к двум параллельным проводникам электрического тока, они будут притягиваться или отталкиваться, в зависимости от направления (полярности) подключенного тока. Это объясняется явлением возникновения материи особого рода вокруг этих проводников. Эта материя называется магнитное поле (МП). Магнитной силой называется сила, с которой проводники действуют друг на друга.

Теория магнетизма возникла еще в древности, в античной цивилизации Азии. В Магнезии в горах нашли особую породу, куски которой могли притягиваться между собой. По названию места эту породу назвали «магнетиками». Стержневой магнит содержит два полюса. На полюсах особенно сильно обнаруживаются его магнитные свойства.

Магнит, висящий на нитке, своими полюсами будет показывать стороны горизонта. Его полюса будут повернуты на север и юг. На таком принципе действует устройство компаса. Разноименные полюсы двух магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Ученые обнаружили, что намагниченная стрелка, находящаяся возле проводника, отклоняется при прохождении по нему электрического тока. Это говорит о том, что вокруг него образуется МП.

Магнитное поле оказывает влияние на:

• Перемещающиеся электрические заряды.
• Вещества, называемые ферромагнетиками: железо, чугун, их сплавы.

Постоянные магниты – тела, имеющие общий магнитный момент заряженных частиц (электронов).

1 — Южный полюс магнита
2 — Северный полюс магнита
3 — МП на примере металлических опилок
4 — Направление магнитного поля

Силовые линии появляются при приближении постоянного магнита к бумажному листу, на который насыпан слой железных опилок. На рисунке четко видны места полюсов с ориентированными силовыми линиями.

Источники магнитного поля

• Электрическое поле, меняющееся во времени.
• Подвижные заряды.
• Постоянные магниты.

С детства нам знакомы постоянные магниты. Они использовались в качестве игрушек, которые притягивали к себе различные металлические детали. Их прикрепляли к холодильнику, они были встроены в различные игрушки.

Электрические заряды, которые находятся в движении, чаще всего имеют больше магнитной энергии, по сравнению с постоянными магнитами.

Свойства

• Главным отличительным признаком и свойством магнитного поля является относительность. Если неподвижно оставить заряженное тело в некоторой системе отсчета, а рядом расположить магнитную стрелку, то она укажет на север, и при этом не «почувствует» постороннего поля, кроме поля земли. А если заряженное тело начать двигать возле стрелки, то вокруг тела появится МП. В результате становится ясно, что МП формируется только при передвижении некоторого заряда.
• Магнитное поле способно воздействовать и влиять на электрический ток. Его можно обнаружить, если проконтролировать движение заряженных электронов. В магнитном поле частицы с зарядом отклонятся, проводники с протекающим током будут перемещаться. Рамка с подключенным питанием тока станет поворачиваться, а намагниченные материалы переместятся на некоторое расстояние. Стрелка компаса чаще всего окрашивается в синий цвет. Она является полоской намагниченной стали. Компас ориентируется всегда на север, так как у Земли есть МП. Вся планета – это как большой магнит со своими полюсами.

Магнитное поле не воспринимается человеческими органами, и может фиксироваться только особыми приборами и датчиками. Оно бывает переменного и постоянного вида. Переменное поле обычно создается специальными индукторами, которые функционируют от переменного тока. Постоянное поле формируется неизменным электрическим полем.

Правила

Рассмотрим основные правила изображения магнитного поля для различных проводников.

Правило буравчика

Силовая линия изображается в плоскости, которая расположена под углом 90⁰ к пути движения тока таким образом, чтобы в каждой точке сила была направлена по касательной к линии.

Чтобы определить направление магнитных сил, нужно вспомнить правило буравчика с правой резьбой.

Буравчик нужно расположить по одной оси с вектором тока, рукоятку вращать таким образом, чтобы буравчик двигался в сторону его направления. В этом случае ориентация линий определится вращением рукоятки буравчика.

Правило буравчика для кольца

Поступательное перемещение буравчика в проводнике, выполненном в виде кольца, показывает, как ориентирована индукция, вращение совпадает с течением тока.

Силовые линии имеют свое продолжение внутри магнита и не могут быть разомкнутыми.

Магнитное поле разных источников суммируются между собой. При этом они создают общее поле.

Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются, а с разными – притягиваются. Значение силы взаимодействия зависит от удаленности между ними. При приближении полюсов сила возрастает.

Параметры магнитного поля

• Сцепление потоков (Ψ).
• Вектор магнитной индукции (В).
• Магнитный поток (Ф).

Интенсивность магнитного поля вычисляется размером вектора магнитной индукции, которая зависит от силы F, и формируется током I по проводнику, имеющему длину l: В = F / (I * l).

Магнитная индукция измеряется в Тесла (Тл), в честь ученого, изучавшего явления магнетизма и занимавшегося их методами расчета. 1 Тл равна индукции магнитного потока силой 1 Н на длине 1 м прямого проводника, находящегося под углом 90⁰ к направлению поля, при протекающем токе в один ампер:

1 Тл = 1 х Н / (А х м).

Правило левой руки

Правило находит направление вектора магнитной индукции.

Если ладонь левой руки разместить в поле, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь из северного полюса под 90⁰, а 4 пальца разместить по течению тока, большой палец покажет направление магнитной силы.

Если проводник находится под другим углом, то сила будет прямо зависеть от тока и проекции проводника на плоскость, находящуюся под прямым углом.

Сила не зависит от вида материала проводника и его сечения. Если проводник отсутствует, а заряды движутся в другой среде, то сила не изменится.

При направлении вектора магнитного поля в одну сторону одной величины, поле называется равномерным. Различные среды влияют на размер вектора индукции.

Магнитный поток

Магнитная индукция, проходящая по некоторой площади S и ограниченная этой площадью, является магнитным потоком.

Если площадь имеет наклон на некоторый угол α к линии индукции, магнитный поток снижается на размер косинуса этого угла. Наибольшая его величина образуется при нахождении площади под прямым углом к магнитной индукции:

Ф = В * S.

Магнитный поток измеряется в такой единице, как «вебер», который равен протеканием индукции величиной 1 Тл по площади в 1 м².

Потокосцепление

Такое понятие применяется для создания общего значения магнитного потока, который создан от некоторого числа проводников, находящихся между магнитными полюсами.

В случае, когда одинаковый ток I протекает по обмотке с количеством витков n, общий магнитный поток, образованный всеми витками, является потокосцеплением.

Потокосцепление Ψ измеряется в веберах, и равно: Ψ = n * Ф.

Магнитные свойства

Магнитная проницаемость определяет, насколько магнитное поле в определенной среде ниже или выше индукции поля в вакууме. Вещество называют намагниченным, если оно образует свое магнитное поле. При помещении вещества в магнитное поле у него появляется намагниченность.

Ученые определили причину, по которой тела получают магнитные свойства. Согласно гипотезе ученых внутри веществ есть электрические токи микроскопической величины. Электрон обладает своим магнитным моментом, который имеет квантовую природу, движется по некоторой орбите в атомах. Именно такими малыми токами определяются магнитные свойства.

Если токи движутся беспорядочно, то магнитные поля, вызываемые ими, самокомпенсируются. Внешнее поле делает токи упорядоченными, поэтому формируется магнитное поле. Это является намагниченностью вещества.

Различные вещества можно разделить по свойствам взаимодействия с магнитными полями.

Их разделяют на группы:

• Парамагнетики – вещества, имеющие свойства намагничивания в направлении внешнего поля, обладающие низкой возможностью магнетизма. Они имеют положительную напряженность поля. К таким веществам относят хлорное железо, марганец, платину и т. д.
• Ферримагнетики – вещества с неуравновешенными по направлению и значению магнитными моментами. В них характерно наличие некомпенсированного антиферромагнетизма. Напряженность поля и температура влияет на их магнитную восприимчивость (различные оксиды).
• Ферромагнетики – вещества с повышенной положительной восприимчивостью, зависящей от напряженности и температуры (кристаллы кобальта, никеля и т. д.).
• Диамагнетики – обладают свойством намагничивания в противоположном направлении внешнего поля, то есть, отрицательное значение магнитной восприимчивости, не зависящая от напряженности. При отсутствии поля у этого вещества не будет магнитных свойств. К таким веществам относятся: серебро, висмут, азот, цинк, водород и другие вещества.
• Антиферромагнетики – обладают уравновешенным магнитным моментом, вследствие чего образуется низкая степень намагничивания вещества. У них при нагревании осуществляется фазовый переход вещества, при котором возникают парамагнитные свойства. При снижении температуры ниже определенной границы, такие свойства появляться не будут (хром, марганец).

Рассмотренные магнетики также классифицируются еще по двум категориям:

• Магнитомягкие материалы. Они обладают низкой коэрцитивной силой. При маломощных магнитных полях они могут войти в насыщение. При процессе перемагничивания у них наблюдаются незначительные потери. Вследствие этого такие материалы используются для производства сердечников электрических устройств, функционирующих на переменном напряжении (асинхронный электродвигатель, генератор, трансформатор).
• Магнитотвердые материалы. Они обладают повышенной величиной коэрцитивной силы. Чтобы их перемагнитить, потребуется сильное магнитное поле. Такие материалы используются в производстве постоянных магнитов.

Магнитные свойства различных веществ находят свое использование в технических проектах и изобретениях.

Магнитные цепи

Объединение нескольких магнитных веществ называется магнитной цепью. Они являются подобием электрических цепей и определяются аналогичными законами математики.

На базе магнитных цепей действуют электрические приборы, индуктивности, трансформаторы. У функционирующего электромагнита поток протекает по магнитопроводу, изготовленному из ферромагнитного материала и воздуху, который не является ферромагнетиком. Объединение этих компонентов является магнитной цепью. Множество электрических устройств в своей конструкции содержат магнитные цепи.

Похожие темы:

electrosam.ru

Конспект «Магнитное поле. Теория, формулы, схемы»

Подобно тому, как покоящийся электрический заряд действует на другой заряд посредством электрического поля, электрический ток действует на другой ток посредством магнитного поля. Действие магнитного поля на постоянные магниты сводится к действию его на заряды, движущиеся в атомах вещества и создающие микроскопические круговые токи.

Учение об электромагнетизме основано на двух положениях:

• магнитное поле действует на движущиеся заряды и токи;
• магнитное поле возникает вокруг токов и движущихся зарядов.

Взаимодействие магнитов

Постоянный магнит (или магнитная стрелка) ориентируется вдоль магнитного меридиана Земли. Тот его конец, который указывает на север, называется северным полюсом (N), а противоположный конец — южным полюсом (S). Приближая два магнита друг к другу, заметим, что одноименные их полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются (рис. 1

).

Если разделить полюса, разрезав постоянный магнит на две части, то мы обнаружим, что каждая из них тоже будет иметь два полюса, т. е. будет постоянным магнитом (рис. 2). Оба полюса — северный и южный, — неотделимые друг от друга, равноправны.

 

Магнитное поле, создаваемое Землей или постоянными магнитами, изображается, подобно электрическому полю, магнитными силовыми линиями. Картину силовых линий магнитного поля какого-либо магнита можно получить, помещая над ним лист бумаги, на котором насыпаны равномерным слоем железные опилки. Попадая в магнитное поле, опилки намагничиваются — у каждой из них появляется северный и южный полюсы. Противоположные полюсы стремятся сблизиться друг с другом, но этому мешает трение опилок о бумагу. Если постучать по бумаге пальцем, трение уменьшится и опилки притянутся друг к другу, образуя цепочки, изображающие линии магнитного поля.

 

На рис. 3 показано расположение в поле прямого магнита опилок и маленьких магнитных стрелок, указывающих направление линий магнитного поля. За это направление принято направление северного полюса магнитной стрелки.

 

Опыт Эрстэда. Магнитное поле тока

В начале XIX в. датский ученый Эрстэд сделал важное открытие, обнаружив действие электрического тока на постоянные магниты. Он поместил длинный провод вблизи магнитной стрелки. При пропускании по проводу тока стрелка поворачивалась, стремясь расположиться перпендикулярно ему (рис. 4). Это можно было объяснить возникновением вокруг проводника магнитного поля.

 

Магнитные силовые линии поля, созданного прямым проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расположенные в перпендикулярной к нему плоскости, с центрами в точке, через которую проходит ток (

рис. 5). Направление линий определяется правилом правого винта:

Если винт вращать по направлению линий поля, он будет двигаться в направлении тока в проводнике.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. В каждой точке он направлен по касательной к линии поля. Линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных, а сила, действующая в этом поле на заряд, направлена по касательной к линии в каждой ее точке. В отличие от электрического, линии магнитного поля замкнуты, что связано с отсутствием в природе «магнитных зарядов».

Магнитное поле тока принципиально ничем не отличается от поля, созданного постоянным магнитом. В этом смысле аналогом плоского магнита является длинный соленоид — катушка из провода, длина которой значительно больше ее диаметра. Схема линий созданного им магнитного поля, изображенная на рис. 6

, аналогична таковой для плоского магнита (рис. 3). Кружочками обозначены сечения провода, образующего обмотку соленоида. Токи, текущие по проводу от наблюдателя, обозначены крестиками, а токи противоположного направления — к наблюдателю — обозначены точками. Такие же обозначения приняты и для линий магнитного поля, когда они перпендикулярны плоскости чертежа (рис. 7 а, б).

Направление тока в обмотке соленоида и направление линий магнитного поля внутри него также связаны правилом правого винта, которое в этом случае формулируется так:

Если смотреть вдоль оси соленоида, то текущий по направлению часовой стрелки ток создает в нем магнитное поле, направление которого совпадает с направлением движения правого винта (рис. 8)

Исходя из этого правила, легко сообразить, что у соленоида, изображенного на

рис. 6, северным полюсом служит правый его конец, а южным — левый.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным — вектор магнитной индукции имеет там постоянное значение (B = const). В этом отношении соленоид подобен плоскому конденсатору, внутри которого создается однородное электрическое поле.

Сила, действующая в магнитном поле на проводник с током

Опытным путем было установлено, что на проводник с током в магнитном поле действует сила. В однородном поле прямолинейный проводник длиной l, по которому течет ток I, расположенный перпендикулярно вектору поля B, испытывает действие силы: F = I l B.

Направление силы определяется правилом левой руки:

Если четыре вытянутых пальца левой руки расположить по направлению тока в проводнике, а ладонь — перпендикулярно вектору B, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник (рис. 9).

Следует отметить, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, направлена не по касательной к его силовым линиям, подобно электрической силе, а перпендикулярна им. На проводник, расположенный вдоль силовых линий, магнитная сила не действует.

Уравнение F = IlB позволяет дать количественную характеристику индукции магнитного поля.

Отношение  не зависит от свойств проводника и характеризует само магнитное поле.

Модуль вектора магнитной индукции B численно равен силе, действующей на расположенный перпендикулярно к нему проводник единичной длины, по которому течет ток силой один ампер.

В системе СИ единицей индукции магнитного поля служит тесла (Тл):

---

Магнитное поле. Таблицы, схемы, формулы

(Взаимодействие магнитов, опыт Эрстеда, вектор магнитной индукции, направление вектора, принцип суперпозиции. Графическое изображение магнитных полей, линии магнитной индукции. Магнитный поток, энергетическая характеристика поля. Магнитные силы, сила Ампера, сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитные свойства вещества, гипотеза Ампера)

Дополнительные материалы по теме: Электромагнитные явления

---

Конспект по теме «Магнитное поле. Теория, формулы, схемы».

Следующая тема «Электромагнитная индукция»

Магнитное поле. Теория, формулы, схемы

5 (100%) 6 vote[s]

uchitel.pro

Магнитное поле

Магнитное поле– это материальная среда, через которую осуществляется взаимодействие между проводниками с током или движущимися зарядами.

Свойства магнитного поля:

1. Магнитное поле возникает вокруг любого проводника с током.

2. Магнитное поле действует на любой проводник с током. В результате этого действия прямой проводник двигается в сторону действия силы, а проводник, замкнутый в кольцо (контур), поворачивается на некоторый угол.

3. Магнитное поле не имеет границ, но действие его уменьшается при увеличении расстояния от проводника с током, поэтому действие поля не обнаруживается на больших расстояниях.

4. Взаимодействие токов происходит с конечной скоростью в м/с.

Характеристики магнитного поля:

Для исследования магнитного поля используют пробный контур с током. Он имеет малые размеры, и ток в нём много меньше тока в проводнике, создающем магнитное поле. На противоположные стороны контура с током со стороны магнитного поля действуют силы, равные по величине, но направленные в противоположные стороны, так как направление силы зависит от направления тока. Точки приложения этих сил не лежат на одной прямой. Такие силы называют

парой сил. В результате действия пары сил контур не может двигаться поступательно, он поворачивается вокруг своей оси. Вращающее действие характеризуетсямоментом сил.

, гдеl–плечо пары сил(расстояние между точками приложения сил).

При увеличении тока в пробном контуре или площади контура пропорционально увеличится момент пары сил. Отношение максимального момента сил, действующего на контур с током, к величине силы тока в контуре и площади контура – есть величина постоянная для данной точки поля. Называется она магнитной индукцией.

, где—магнитный моментконтура с током.

Единица измерениямагнитной индукции –Тесла [Тл].

Магнитный момент контура– векторная величина, направление которой зависит от направления тока в контуре и определяется поправилу правого винта: правую руку сжать в кулак, четыре пальца направить по направлению тока в контуре, тогда большой палец укажет направление вектора магнитного момента. Вектор магнитного момента всегда перпендикулярен плоскости контура.

За направление вектора магнитной индукциипринимают направление вектора магнитного момента контура, ориентированного в магнитном поле.

Линия магнитной индукции– линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, никогда не пересекаются.

Линии магнитной индукции прямого проводникас током имеют вид окружностей, расположенных в плоскости, перпендикулярной проводнику. Направление линий магнитной индукции определяют по правилу правого винта.Линии магнитной индукции кругового тока(витка с током) также имеют вид окружностей. Каждый элемент витка длинойможно представить как прямолинейный проводник, который создаёт своё магнитное поле. Для магнитных полей выполняется принцип суперпозиции (независимого сложения). Суммарный вектор магнитной индукции кругового тока определяется как результат сложения этих полей в центре витка по правилу правого винта.

Если величина и направление вектора магнитной индукции одинаковы в каждой точке пространства, то магнитное поле называют однородным. Если величина и направление вектора магнитной индукции в каждой точке не изменяются с течением времени, то такое поле называютпостоянным.

Величина магнитной индукциив любой точке поля прямо пропорциональна силе тока в проводнике, создающем поле, обратно пропорциональна расстоянию от проводника до данной точки поля, зависит от свойств среды и формы проводника, создающего поле.

, гдеН/А²; Гн/м– магнитная постоянная вакуума,

—относительная магнитная проницаемость среды,

—абсолютная магнитная проницаемость среды.

В зависимости от величины магнитной проницаемости все вещества разделяют на три класса:

1. Парамагнетики– вещества, у которых, то есть при помещении их в магнитное поле магнитная индукция увеличивается. При удалении парамагнетиков из магнитного поля их намагниченность не сохраняется.

2. Диамагнетики– вещества, у которых, при помещении их в магнитное поле магнитная индукция уменьшается, намагниченность не сохраняется.

3. Ферромагнетики– вещества, у которых, при удалении этих веществ из магнитного поля их намагниченность сохраняется, и эти вещества становятся постоянными магнитами. Между полюсами подковообразного магнита создаётся однородное магнитное поле (магнитные поля, созданные проводниками с током — неоднородные).

При увеличении абсолютной проницаемости среды увеличивается и магнитная индукция в данной точке поля. Отношение магнитной индукции к абсолютной магнитной проницаемости среды – величина постоянная для данной точки поли, е называют напряжённостью.

.

Векторы напряжённости и магнитной индукции совпадают по направлению. Напряжённость магнитного поля не зависит от свойств среды.

Сила Ампера– сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

, гдеl– длина проводника,— угол между вектором магнитной индукции и направлением тока.

Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки: левую руку располагают так, чтобы составляющая вектора магнитной индукции, перпендикулярная проводнику, входила в ладонь, четыре вытянутых пальца направить по току, тогда отогнутый на 90⁰большой палец укажет направление силы Ампера.

Результат действия силы Ампера – движение проводника в данном направлении.

Если= 90⁰, тоF=max, если= 0⁰, тоF= 0.

Сила Лоренца– сила действия магнитного поля на движущийся заряд.

, гдеq– заряд,v– скорость его движения,— угол между векторами напряжённости и скорости.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна векторам магнитной индукции и скорости. Направление определяют по правилу левой руки(пальцы – по движению положительного заряда). Если направление скорости частицы перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля, то частица движется по окружности без изменения кинетической энергии.

Так как направление силы Лоренца зависит от знака заряда, то её используют для разделения зарядов.

Магнитный поток– величина, равная числу линий магнитной индукции, которые проходят через любую площадку, расположенную перпендикулярно линиям магнитной индукции.

, где— угол между магнитной индукцией и нормалью (перпендикуляром) к площадиS.

Единица измерения – Вебер [Вб].

Способы измерения магнитного потока:

1. Изменение ориентации площадки в магнитном поле (изменение угла)

2. Изменение площади контура, помещённого в магнитное поле

3. Изменение силы тока, создающего магнитное поле

4. Изменение расстояния контура от источника магнитного поля

5. Изменение магнитных свойств среды.

Фарадей регистрировал электрический ток в контуре, не содержащим источника, но находившемся рядом с другим контуром, содержащим источник. Причём ток в первом контуре возникал в следующих случаях: при любом изменении тока в контуре А, при относительном перемещении контуров, при внесении в контур А железного стержня, при движении относительно контура Б постоянного магнита. Направленное движение свободных зарядов (ток) возникает только в электрическом поле. Значит, изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, которое и приводит в движение свободные заряды проводника. Это электрическое поле называютиндуцированнымиливихревым.

Отличия вихревого электрического поля от электростатического:

1. Источник вихревого поля – изменяющееся магнитное поле.

2. Линии напряжённости вихревого поля замкнуты.

3. Работа, совершаемая этим полем по перемещению заряда по замкнутому контуру не равна нулю.

4. Энергетической характеристикой вихревого поля является не потенциал, а ЭДС индукции– величина, равная работе сторонних сил (сил не электростатического происхождения) по перемещению единицы заряда по замкнутому контуру.

.Измеряется в Вольтах[В].

Вихревое электрическое поле возникает при любом изменении магнитного поля, независимо от того, есть ли проводящий замкнутый контур или его нет. Контур только позволяет обнаружить вихревое электрическое поле.

Электромагнитная индукция– это возникновение ЭДС индукции в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока через его поверхность.

ЭДС индукции в замкнутом контуре порождает индукционный ток.

.

Направление индукционного токаопределяют поправилу Ленца: индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует любому изменению магнитного потока, породившего этот ток.

Закон Фарадея для электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Токи Фуко– вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках больших размеров, помещённых в изменяющееся магнитное поле. Сопротивление такового проводника мало, так как он имеет большое сечениеS, поэтому токи Фуко могут быть большими по величине, в результате чего проводник нагревается.

Самоиндукция– это возникновение ЭДС индукции в проводнике при изменении силы тока в нём.

Проводник с током создаёт магнитное поле. Магнитная индукция зависит от силы тока, следовательно собственный магнитный поток тоже зависит от силы тока.

, гдеL– коэффициент пропорциональности,индуктивность.

Единица измеренияиндуктивности – Генри [Гн].

Индуктивностьпроводника зависит от его размеров, формы и магнитной проницаемости среды.

Индуктивностьувеличивается при увеличении длины проводника, индуктивность витка больше индуктивности прямого проводника такой же длины, индуктивность катушки (проводника с большим числом витков) больше индуктивности одного витка, индуктивность катушки увеличивается, если в неё вставить железный стержень.

Закон Фарадея для самоиндукции:.

ЭДС самоиндукциипрямо пропорциональна скорости изменения тока.

ЭДС самоиндукциипорождает ток самоиндукции, который всегда препятствует любому изменению тока в цепи, то есть, если ток увеличивается, ток самоиндукции направлен в противоположную сторону, при уменьшении тока в цепи, ток самоиндукции направлен в ту же сторону. Чем больше индуктивность катушки, тем больше ЭДС самоиндукции возникает в ней.

Энергия магнитного поляравна работе, которую совершает ток для преодоления ЭДС самоиндукции за время, пока ток возрастает от нуля до максимального значения.

.

Электромагнитные колебания– это периодические изменения заряда, силы тока и всех характеристик электрического и магнитного полей.

Электрическая колебательная система(колебательный контур) состоит из конденсатора и катушки индуктивности.

Условия возникновения колебаний:

1. Систему надо вывести из состояния равновесия, для этого сообщают заряд конденсатору. Энергия электрического поля заряженного конденсатора:

.

2. Система должна возвращаться в состояние равновесия. Под действием электрического поля заряд переходит с одной пластины конденсатора на другую, то есть в цепи возникает электрический ток, которые идёт по катушке. При увеличении тока в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, ток самоиндукции направлен в противоположную сторону. Когда ток в катушке уменьшается, ток самоиндукции направлен в ту же сторону. Таким образом, ток самоиндукции стремиться возвратить систему к состоянию равновесия.

3. Электрическое сопротивление цепи должно быть малым.

Идеальный колебательный контурне имеет сопротивления. Колебания в нём называютсвободными.

Для любой электрической цепи выполняется закон Ома, согласно которому ЭДС, действующая в контуре, равна сумме напряжений на всех участках цепи. В колебательном контуре источника тока нет, но в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, которая равна напряжению на конденсаторе.

Вывод: заряд конденсатора изменяется по гармоническому закону.

Напряжение на конденсаторе:.

Сила тока в контуре:.

Величина — амплитуда силы тока.

. Отличие от заряда на.

Период свободных колебаний в контуре:

Энергия электрического поля конденсатора:

Энергия магнитного поля катушки:

Энергии электрического и магнитного полей изменяются по гармоническому закону, но фазы их колебаний разные: когда энергия электрического поля максимальна, энергия магнитного поля равна нулю.

Полная энергия колебательной системы:.

В идеальном контуреполная энергия не изменяется.

В процессе колебаний энергия электрического поля полностью превращается в энергию магнитного поля и наоборот. Значит энергия в любой момент времени равна или максимальной энергии электрического поля, или максимальной энергии магнитного поля.

Реальный колебательный контурсодержит сопротивление. Колебания в нём называютзатухающими.

Закон Ома примет вид:

При условии что затухание мало (квадрат собственной частоты колебаний много больше квадрата коэффициента затухания) логарифмический декремент затухания:

При сильном затухании (квадрат собственной частоты колебаний меньше квадрата коэффициента колебаний):

1. Вконтуре нет конденсатора, т.е. ёмкостное сопротивление контура равно нулю, а электроемкость стремиться к бесконечности. Значит:

2. В контуре отсутствует индуктивность, т.е. она стремиться к нулю.

Это уравнение описывает процесс разрядки конденсатора на резистор. При отсутствии индуктивности колебаний не возникнет. По такому закону изменяется и напряжение на обкладках конденсатора.

3. Зарядка конденсатора от источника постоянной ЭДСтакже происходит по экспоненциальному закону:

Полная энергияв реальном контуре уменьшается, так как на сопротивлениеRпри прохождении тока выделяется теплота.

Переходный процесс– процесс, возникающий в электрических цепях при переходе от одного режима работы к другому. Оценивается временем (), в течение которого параметр, характеризующий переходный процесс изменится в е раз.

Для контура с конденсатором и резистором:.

Теория Максвелла об электромагнитном поле:

1 положение:

Всякое переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное. Переменное электрическое поле было названо Максвеллом током смещения, так как оно подобно обычному току вызывает магнитное поле.

Для обнаружения тока смещения рассматривают прохождение тока по системе, в которую включён конденсатор с диэлектриком.

Плотность тока смещения:. Плотность тока направлена в сторону изменения напряжённости.

Первое уравнение Максвелла:- вихревое магнитное поле порождается как токами проводимости (движущимися электрическими зарядами) так и токами смещения (переменным электрическим полем Е).

2 положение:

Всякое переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле – основной закон электромагнитной индукции.

Второе уравнение Максвелла:— связывает скорость изменения магнитного потока сквозь любую поверхность и циркуляцию вектора напряжённости электрического поля, возникающего при этом.

Любой проводник с током создаёт в пространстве магнитное поле. Если ток постоянный (не изменяется с течением времени), то и связанное с ним магнитное поле тоже постоянное. Изменяющийся ток создаёт изменяющиеся магнитное поле. Внутри проводника с током существует электрическое поле. Следовательно, изменяющееся электрическое поле создаёт изменяющееся магнитное поле.

Магнитное поле вихревое, так как линии магнитной индукции всегда замкнуты. Величина напряженности магнитного поля Н пропорциональна скорости изменения напряжённости электрического поля . Направление вектора напряжённости магнитного полясвязано с изменением напряжённости электрического поляправилом правого винта: правую руку сжать в кулак, большой палец направить в сторону изменения напряжённости электрического поля, тогда согнутые 4 пальца укажут направление линий напряжённости магнитного поля.

Любое изменяющееся магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле, линии напряжённости которого замкнуты и расположены в плоскости, перпендикулярной напряжённости магнитного поля.

Величина напряжённости Е вихревого электрического поля зависит от скорости изменения магнитного поля . Направление вектора Е связано с направлением изменения магнитного пол Н правилом левого винта: левую руку сжать в кулак, большой палец направить в сторону изменения магнитного поля, согнутые четыре пальца укажут направление линий напряжённости вихревого электрического поля.

Совокупность связанных друг с другом вихревых электрического и магнитного полей представляют электромагнитное поле. Электромагнитное поле не остаётся в месте зарождения, а распространяется в пространстве в виде поперечной электромагнитной волны.

Электромагнитная волна– это распространение в пространстве связанных друг с другом вихревых электрического и магнитного полей.

Условие возникновения электромагнитной волны– движение заряда с ускорением.

Уравнение электромагнитной волны:

— циклическая частота электромагнитных колебаний

t– время от начала колебаний

l– расстояние от источника волны до данной точки пространства

— скорость распространения волны

— время движения волны от источника до данной точки.

Векторы Е и Н в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и скорости распространения волны.

Источник электромагнитных волн– проводники, по которым протекают быстропеременные токи (макроизлучатели), а также возбуждённые атомы и молекулы (микроизлучатели). Чем больше частота колебаний, тем лучше излучаются в пространстве электромагнитные волны.

Свойства электромагнитных волн:

1. Все электромагнитные волны – поперечные

2. В однородной среде электромагнитные волны распространяются с постоянной скоростью, которая зависит от свойств среды:

— относительная диэлектрическая проницаемость среды

— диэлектрическая постоянная вакуума,Ф/м, Кл²/нм²

— относительная магнитная проницаемость среды

— магнитная постоянная вакуума,Н/А²; Гн/м

3. Электромагнитные волны отражаются от препятствий, поглощаются, рассеиваются, преломляются, поляризуются, дифрагируют, интерферируют.

4. Объёмная плотность энергииэлектромагнитного поля складывается из объёмных плотностей энергии электрического и магнитного полей:

5. Плотность потока энергии волн – интенсивность волны:

—вектор Умова-Пойнтинга.

Все электромагнитные волны расположены в ряд по частотам или длинам волн (). Этот ряд –шкала электромагнитных волн.

1. Низкочастотные колебания. 0 – 10⁴Гц. Получают в генераторах. Они плохо излучаются

2. Радиоволны. 10⁴– 10¹³Гц. Излучаются твёрдыми проводниками, по которым проходят быстропеременные токи.

3. Инфракрасное излучение– волны, излучаемые всеми телами при температуре свыше 0 К, благодаря внутриатомным и внутри молекулярным процессам.

4. Видимый свет– волны, оказывающие действие на глаз, вызывая зрительное ощущение. 380-760 нм

5. Ультрафиолетовое излучение. 10 – 380 нм. Видимый свет и УФ возникают при изменении движения электронов внешних оболочек атома.

6. Рентгеновское излучение. 80 – 10^-5нм. Возникает при изменении движения электронов внутренних оболочек атома.

7. Гамма-излучение. Возникает при распаде ядер атомов.

studfiles.net

Магнитное поле.

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКАЙ И ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

Курсовая работа по физике.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ.

Выполнил студент группы фпо–3

Казанцев Н.Н.

Руководитель доцент кафедры ТОФ

Грызов Ю.В.

ЛИПЕЦК

2000.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Основные свойства магнитного поля:

1. магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды).

Открыл магнитное поле в 1820 г. датский физик Х.К. Эрстед.

Магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной. Эту величину принято обозначать буквой В. Логично было бы по аналогии с напряжённостью электрического поле Е назвать В напряжённостью магнитного поля. Однако по историческим причинам основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией. Название же «напряжённость магнитного поля» оказалась присвоенной вспомогательной характеристике D электрического поля.

Магнитное поле, в отличии от электрического, не оказывает действие на покоящийся заряд. Сила возникает лишь тогда, когда заряд движется.

Итак, движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства – создают в нём магнитное поле. Это проявляется в том, что на движущиеся в нём заряды (токи) действуют силы.

Опыт даёт. Что для магнитного, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции:

поле В, порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами), равно векторной сумме полей B_I, порождаемых каждым зарядом (током) в отдельности:

.

II. Общая характеристика магнитного поля земли.

Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. Человечество начало ис­пользовать магнитное поле Земли давно. Уже в начале XII—XIII вв. получает широкое распространение в мореходстве компас. Однако в те времена считалось, что стрелку компаса ориентирует Полярная звезда и её магнетизм. Предположение о существовании магнитного поля Земли впервые высказал в 1600 г. английский естествоиспытатель Гильберт.

В любой точке пространства, окружающего Землю, и на её поверхности об­наруживается действие магнитных сил. Иными словами, в пространстве, окру­жающем Землю, создаётся магнитное поле, силовые линии которого изобра­жены на рис.1.

Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом. Се­верный маг­нитный полюс N лежит в южном полушарии, вблизи берегов Ан­тарктиды, а южный магнитный полюс S находится в Северном полушарии, вблизи северного берега острова Виктория (Канада). Оба полюса непрерывно перемещаются (дрейфуют) на земной поверхности со скоростью около 5 за год из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстаёт от него на 430 км. Магнитное поле Земли не симметрично. Благодаря тому, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом.

Основная часть магнитного поля Земли, по современным воззрениям, имеет внутриземное происхождение. Магнитное поле Земли создаётся её ядром. Внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл – проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют, т.к. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным.

Незначительная часть магнитного поля (около 1%) имеет внеземное проис­хождение. Возникновение этой части приписывают электрическим токам, те­кущим в проводящих слоях ионосферы и поверхности Земли. Эта часть магнитного поля Земли подвержена слабому изменению со време­нем, которое называется вековой вариацией. Причины существования электрических токов в вековой вариации неизвестны.

В идеальном и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока в космическом пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались таким же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг, протянувшихся от южного полюса к северному. Плотность линий (напряжённость магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удалённости можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе – солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собой потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. В моменты солнечных вспышек, а также в периоды образования на Солнце группы больших пятен, резко возрастает число свободных электронов, которые бомбардируют атмосферу Земли. Это приводит к возмущению токов текущих в ионосфере Земли и, благодаря этому, происходит изменение магнитного поля Земли. Возникают магнитные бури. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница, по одну сторону которой находится возмущённое (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую – возмущённое поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1000 радиусов Земли.

Основная часть магнитного поля Земли обнаруживает аномалии в различных районах земной поверхности. Эти аномалии, по-видимому, следует приписать присутствию в земной коре ферромагнитных масс или различию магнитных свойств горных пород. Поэтому изучение магнитных аномалий имеет практи­ческое значение при исследовании полезных ископаемых.

Существование магнитного поля в любой точке Земли можно установить с помощью магнитной стрелки. Если подвесить магнитную стрелку NS на нити l (рис.2) так, чтобы точка подвеса совпадала с центром тяжести стрелки, то стрелка установится по направлению касательной к силовой линии магнитного поля Земли.

В северном полушарии — южный конец будет наклонён к Земле и стрелка со­ставит с го­ризонтом угол наклонения Q (на магнитном экваторе наклонение Q равно нулю). Вертикальная плоскость, в которой расположится стрелка, назы­вается плоскостью магнитного меридиана. Все плоскости магнитных меридиа­нов пересекаются по прямой NS, а следы магнитных меридианов на земной по­верхности сходятся в магнитных полюсах N и S. Так как магнитные полюса не совпадают с географическими полюсами, то стрелка будет отклонена от гео­графического меридиана. Угол, который образует вертикальная плоскость, проходящая через стрелку (т.е. магнитный меридиан), с географическим мери­дианом, называется магнитным склонением a (рис. 2). Вектор

полей на­пряжёности магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную(рис. 3). Значение углов наклоне­ния и склонения, а также горизонтальной составляющейдают возмож­ность определить величину и направление полной напряжённости магнитного поля Земли в данной точке. Если магнитная стрелка может свободно вращаться лишь вокруг вертикальной оси, то она будет устанавливаться под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли в плоскости магнитного меридиана. Горизонтальная составляющая, магнитное склонениеa и на­клонение Q называются элементами земного магнетизма. Все элементы зем­ного магнетизма изменяются с течением времени.

studfiles.net

Магнитное поле и его свойства

Магнитное поле это материя, которая возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов. В пространстве магнитное поле отображается как совокупление сил, которые способны оказать воздействие на намагниченные тела. Это действие объясняется наличием движущих разрядов на молекулярном уровне.

Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, которые находятся в движении. Именно поэтому магнитное и электрическое поле являются, неотъемлемыми и вместе формируют электромагнитное поле. Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, изменяя свои свойства.

Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.
7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.

Размер магнитного поля зависит от скорости изменения магнитного поля. Соответственно этому признаку существуют два вида магнитного поля: динамичное магнитное поле и гравитационное магнитное поле. Гравитационное магнитное поле возникает только вблизи элементарных частиц и формируется в зависимости от особенностей строения этих частиц.

Магнитный момент возникает в том случае, когда магнитное поле воздействует на токопроводящую раму. Другими словами, магнитный момент это вектор, который расположен на ту линию, которая идет перпендикулярно раме.

Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных силовых линий. Эти линии проводятся в таком направлении, так чтобы направление сил поля совпало с направлением самой силовой линии. Магнитные силовые линии являются непрерывными и замкнутыми одновременно.

Направление магнитного поля определяется с помощью магнитной стрелки. Силовые линии определяют также полярность магнита, конец с выходом силовых линий это северный полюс, а конец, с входом этих линий, это южный полюс.

Очень удобно наглядно оценить магнитное поле с помощью обычных железных опилок и листка бумаги.
Если мы на постоянный магнит положим лист бумаги, а сверху насыпим опилок, то частички железа выстроятся соответственно силовым линиям магнитного поля.

Направление силовых линий для проводника удобно определять по знаменитому правилу буравчика или правилу правой руки. Если мы обхватим проводник рукой так, чтобы большой палец смотрел по направлению тока(от минуса к плюсу), то 4 оставшиеся пальцы покажут нам направление силовых линий магнитного поля.

А направление силы Лоренца — силы, с которой действует магнитное поле на заряженную частицу или проводник с током, по правилу левой руки.
Если мы расположим левую руку в магнитном поле так, что 4 пальца смотрели по направлению тока в проводнике , а силовые линии входили в ладонь, то большой палец укажет направление силы Лоренца, силы действующей на проводник помещенный в магнитное поле.

На этом собственно всё. Появившиеся вопросы обязательно задавайте в комментариях.

Заметка: учите инглиш? — рейтинг школ английского языка (http://www.schoolrate.ru/) будет вам полезен при выборе.

---

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

---

reshit.ru

Магнитное поле, что такое, определение, новости, статьи, видео

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Это одна из пяти известных нам сил, управляющих Вселенной от микромасштабов до масштабов межгалактических. С тех пор как Джеймс Клерк Максвелл связал в своих знаменитых пяти уравнениях электродинамики электричество и магнетизм, объединение всех пяти сил стало для физиков одной из главных задач. В так называемой Стандартной модели им удалось объединить слабое взаимодействие с электромагнитным. С Великим объединением, включающим в силовой союз и сильное взаимодействие, пока не получается, но уже в наличии прогресс в виде множества моделей. Вопрос за малым: каким-то образом, объединить все это еще и с гравитацией.

Похоже, что магнитное поле — непременное условие для существования жизни. Оно представляет собой единственную защиту от убивающей радиации Солнца. По одной из гипотез истории Марса, у него в далекой древности были моря и воздух, но потом что-то сильно его ударило и лишило магнитного поля. Атмосферу снесло солнечным ветром, океан, тогда существовавший, усох, и сегодня он непригоден для жизни.

О магнитах и их силе люди, наверное, знали, чуть ли не с момента появления у них разума. Самый первый компас — сынань — был изобретен в Китае еще в третьем веке до н.э. Однако «по-настоящему» магнитное поле люди начали изучать лишь в Средние века. В 1269 году французский ученый Петр Перегрин (рыцарь Пьер из Мерикура) отметил магнитное поле на поверхности сферического магнита, применяя стальные иглы, и определил, что получающиеся линии магнитного поля пересекались в двух точках, которые он назвал «полюсами» — по аналогии с полюсами Земли. Почти три столетия спустя Уильям Гилберт Колчестер, заложивший основы магнетизма как науки, впервые определенно заявил, что сама Земля является магнитом. В XVIII-XIX веках ученые доказали, что у магнита обязательно должно быть два полюса, а также то, что электрический ток может порождать магнитное поле и наоборот. Ампер, Фарадей, Кельвин и Максвелл завершили классическое описание электромагнитного поля.

Изображение: NASA

indicator.ru

Магнитное поле — Эфиродинамика Вики

Магнитное поле или электромагнитное поле (эфиродинамика) — материальное, но невещественное тело, объект или даже поле. В самом общем виде представляет собой замкнутые потоки эфира кольцевой (провод с током) или тороидальной (виток с током, катушка) формы. Магнитное поле порождается движущимися зарядами как сумма их кольцевых вращений, распространяющееся в эфире..

В бытовом плане, понятия магнитного и электромагнитного поля не схожи только тем, что электромагнитное имеет искусственный электротехнический способ возникновения. В современной физике, понятие электромагнитного поля является более общим, однако при нету никаких реальных оснований отличать эти понятия друг от друга.

• Магнитное поле имеет эфиродинамическую, вихревую природу.
• Магнитное поле катушки является тороидальными или кольцевыми потоками эфира.
• Движение эфира замкнуто само на себя, однако распространяется в перпендикулярном направлении со скоростью света.
• Отношение перпендикулярных скоростей ( скорости эфира в потоке к скорости распространения) даёт значение индукции магнитного поля:

Тор как минимальный элемент электромагнитного поля

Электрическое и магнитное поля всегда взаимосвязаны, но не в каждом случае проявляют себя при измерениях приборами, где-то они в сумме дают ноль. Всё обусловлено законами сохранения энергии и движения. Считается, что линии электрического поля имеют начало и конец, а магнитного поля – замкнуты. Однако, если рассматривать поле как поток эфира (поток чего-то, что несёт с собой энергию и не переносит атомов вещества), то в случае электрического поля в начале потока происходило бы самопроизвольное уменьшение количества эфира (энергии), а на его конце – накопление, что пока не наблюдалось на практике. Значит, у электрических линий есть два потока эфира: из начала в конец и от конца – к началу. Удалось найти соответствующую иллюстрацию (рис. 15) такого процесса в газе [11, c. 22], аналогичную вихрю в трубе Ранка [12] (два вихря, вложенные один в другой).

Ниже приведены опыты в бассейне: тарелкой, как веслом, зачерпнули воду, от этого образовался вихрьполубублик [13]. В две образовавшиеся на поверхности воды воронки вылили красители: красный и синий. Стало видно, что вихрь не просто крутится, но и одновременно выворачивается наизнанку, как чулок (рис. 16). Любопытен тот факт, что причиной образования вихря стала вязкость воды. Она же послужит причиной его затухания и распада.

Наибольшую устойчивость и длительность жизни будет иметь короткий вихрь, в котором вся энергия сосредоточена в малом объёме. В этом случае меньше энергии будет тратиться на преодоление трения стенок вихря о среду. Самая удачная геометрическая фигура для такого вихря – это тор. Например, сплющим тело смерча до высоты, равной его диаметру (рис. 17) или уменьшим длину вихрей в воде, сжав их по углу от 180 градусов до 5-10 градусов (рис. 18). Вращательное движение в смерче нарисовано предположительно, а для водяных вихрей, благодаря наличию видео, указано реальное направление. (В северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против хода часовой стрелки, в южном – по ходу стрелки, но бывают исключения).

В стабилизировавшемся вихре, особенно на его концах, происходит перераспределение скоростей движения всего потока так, что суммарная кинетическая энергия остаётся постоянной. Назовём скорости как в первоисточнике: тороидальная (поступательная) и кольцевая (вращательная) [1, с. 109]. Разложение общей скорости потока в тороиде на две взаимно перпендикулярные составляющие показано на рисунке 19. Согласно теории В. А. Ацюковского, «электрический заряд есть циркуляция плотности потока кольцевой скорости эфира по всей поверхности частицы» [14, с. 40], а «поскольку ориентация частиц определяется тороидальным движением, то магнитный момент частиц отождествляется с тороидальным движением эфира на её поверхности» [14, с. 55]. В этом утверждении имеется неточность: переставлены названия полей местами, но идея взаимного превращения электрического и магнитного полей справедлива.

Дело в том, что нас учили так: «магнитное поле взаимодействует только с магнитным полем, а электрическое – с электрическим». Однако, ознакомившись с теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ), узнаем, что невозможно придумать что-то принципиально новое, если мыслить привычными категориями, не отказаться от общепринятых мнений и суждений. Психологическая инерция заставляет нас думать шаблонно, и это часто заводит размышления в тупик. Глядя на силовые линии магнита, очень хочется отнести магнитное поле к тороидальному движению эфира. Однако не стоит забывать, что магнит – это система частиц, и его магнитное поле – это проявление взаимодействия многих частиц (рис. 20). Система – это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов (пример: система «самолёт» может летать, а каждая её отдельная часть сама по себе летать не может.). Иначе, какой смысл организовывать взаимодействие нескольких предметов с целью получения нового свойства или качества, если оно уже есть у одного из имеющихся предметов? Поэтому неверно приписывать «системное свойство» её отдельным частям. Далее будет показано, почему магнитные линии относятся к кольцевому движению.

Тело постоянного магнита состоит из атомов и элементарных частиц, которые обладают зарядом и магнитным моментом. Значит, искать источник магнитного поля надо в строении электронов и протонов. В модели Ацюковского протон похож на луковицу (рис. 21), т. к. эфирный тороид немного деформируется из-за высокой скорости течения эфира в его центральном отверстии.

Я считаю, что такая модель недостаточно конкретизирована, поскольку не поясняется, почему и сколько витков должно быть по каждому направлению. А это важно для распределения энергий. В предлагаемой альтернативной модели каждый элемент эфира (амер) делает два оборота: один раз по малой окружности тороида, проходя через центральное отверстие, второй раз движется в перпендикулярной плоскости – по большой окружности, вокруг отверстия, затем траектория движения повторяется. Это отвечает принципу наименьшего действия. Такой путь будет кратчайшим, что соответствует минимальной энергии вращающейся частицы. В предлагаемой модели протона (и электрона) нет деформации из-за высокой скорости течения эфира в отверстии, сохраняется симметрия формы и бублик остаётся бубликом, или, скорее, круглой бусинкой (например, шаровая молния – это тор, но сжатый внешним давлением эфира почти до формы шара).

При своём движении амеры должны «заметать» всю поверхность тора. Для этого, как уже говорилось, им необходимо сделать один оборот в плоскости тора и ещё один оборот в перпендикулярной ей плоскости. Выполним моделирование на бумажной ленте (рис. 22). Пусть средняя линия полоски бумаги – это траектория движения амера. Закручиваем один конец ленты на 360 градусов – это будет эквивалентом движения частицы при её прохождении сквозь отверстие (тороидальная составляющая). Соединим концы перекрученной полоски, образовав кольцо (рис. 22, а), – это будет эквивалентно кружению частицы вокруг отверстия (кольцевая составляющая). Вращение идёт попеременно то по большому, то по малому радиусу (рис. 22, в). Взяв множество таких тонких бумажных ленточек и склеив из них более-менее круглый бублик, мы получим модель электромагнитного тора. Частицы эфира будут двигаться в нём, вращаясь и заворачиваясь, не сталкиваясь друг с другом.

Полученную траекторию движения можно представить в виде ниточки, приклеенной вдоль ленты Мёбиуса (рис. 23), которая сделает два витка и не пересечётся сама с собой. При этом, проходя первый виток, она подойдёт к своему началу, но с другой стороны бумаги, а что-бы замкнуться, ей надо сделать ещё один оборот.

Нитка образует спираль с двумя витками одинакового радиуса. Если теперь перенести спираль на тор и изменить радиусы витков (рис. 22, в), то получится модель, напоминающая улитку, строение галактики, спираль Фибоначчи (рис. 24). Стоит упомянуть, что числа Фибо-наччи проявляются в живых формах: расположение листьев и лепестков у растений, семян у подсолнуха, пластинок у сосновых шишек. Гармония тела и лица человека заключается в пропорции золотого сечения.

На основе проведённого моделирования предлагаются улучшенные модели протона и электрона в виде вихревых эфирных тороидов (рис. 25). Магнитное поле у тороида отличается от электрического поля только направлением вектора скорости движения эфира. Математически эти два поля есть проекции общей скорости ? закрученного потока на взаимно перпендикулярные направления В (?x) и Е (?y). Максвелл отдавал предпочтение трактованию магнитного поля как вращательного движения в связи с тем, что Фарадей обнаружил свойство магнитного поля поворачивать плоскость поляризации света в некоторых кристаллах [15, с. 17]. Поэтому в описываемой здесь модели кольцевое вращение отождествляется с магнитным полем, а заворачивающееся внутрь, тороидальное, – с электрическим.

Итак, подытожим. Нет большой разницы между магнитным и электрическим полями – и то и другое представляет собой общий поток эфира, который, будучи разложен на поступательную и вращательную составляющие, может рассматриваться как два поля разной «структуры». Понятие «линия поля» используется только для наглядного способа отображения направлений потоков эфира [16, с. 511]. Никакой внутренней структуры эти воображаемые линии не имеют [16, с. 542]. Сложив вместе две компоненты поля, мы получим электромагнитный тор – это будет «элементарная частица» электромагнитного поля. Пока не известно, существует ли минимальный размер для такой частицы, но ясно одно – нельзя сделать, чтобы одно поле существовало без другого, можно только скомпенсировать действие одного из полей. Например, на поверхности заряженной проводящей сферы это будет подобие множества фонтанов эфира. Магнитное поле сферы стелется по её поверхности и не обнаруживается компасом. Аналогично с магнитом: эфирные потоки снаружи будут течь в одном направлении, взаимодействуя с магнитной стрелкой, а электрическое поле не будет выходить за пределы магнита.

Магнитное поле проводника с постоянным током

В электротехнике электромагнитные поля создаются электронами. Если рассмотреть отдельную частицу, то околоэлектронный эфир из-за наличия вязкости будет увлекаться в движение вращающейся поверхностью частицы, и около электрона создастся вихревая трубка эфира (условно её можно сравнить с цилиндром). Исследованием силовых трубок эфира занимался Фарадей [22]. В образовавшейся вихревой трубке потоки эфира перемещаются по кольцам в плоскости, перпендикулярной оси трубки (кружатся по кругу), и перемещаются возвратно-поступательно параллельно оси цилиндра. Это можно представить, как две пружинки, вставленные одна в другую, только намотанные в разных направлениях (так расположены швейные нитки в соседних слоях катушки). В направлении, в котором электрон «выдувает» эфир из своего отверстия, длина трубки больше. По

другую сторону от электрона вихрь значительно короче (рис. 26).

Когда электроны равномерно распределены по объёму проводника и хаотично ориенти-рованы, то магнитное поле не будет обнаруживаться. Стрелка компаса слишком велика для таких измерений: магнитные линии множества электронов будут толкать её то вправо, то влево, в сумме давая ноль. Но если в цепи есть электрический ток, вызванный разностью потенциалов на концах проводника, то электроны в проводнике будут развернуты по линиям электрического поля (как баранки на верёвочке, рис. 27). Часть потоков эфира скомпенсируется (красные линии), а часть наоборот – просуммируется в своём воздействии на компас (синие линии). Электроны начнут двигаться к «плюсу» источника питания за счёт того, что они развернулись по электрическому полю (поляризовались), и их вращение теперь направлено преимущественно в одну сторону. «Преимущественно», потому что поляризация не полная – она «сбивается» при столкновении с другими частицами.

Опыт Эрстеда [17] показал, что линии магнитного поля около проводника располагаются перпендикулярно направлению протекания тока. «Косых составляющих» потока эфира от комбинации электрического и магнитного поля [14, с. 129] около проводника нет.

Магнитное поле протонов и электронов

Пришло время поговорить о том, в какую сторону крутится электрон, а в какую – протон. Как узнать, куда направлен их магнитный момент? На рисунке 28 изображена икс-частица, у которой известно только тороидальное вращение. Как будет показано позже, она выстроится в магнитном поле так, чтобы эфир, выдуваемый ею из отверстия, был антинаправлен потокам внешнего магнитного поля. Это устойчивое положение, обусловленное минимальным давлением на периферии частицы. Зная по опытам, куда отклонится положительно или отрицательно заряженная частица в магнитном поле, мы можем нарисовать направление скорости кольцевого вращения υ_к.

Что заставило частицу отклониться от первоначального направления движения? Сила Лоренца, а если рассмотреть поближе, то механизм воздействия описывается силой Магнуса, действующей со стороны газоподобного эфира на вращающуюся частицу. У нас частица влетает в магнитное поле по инерции – важный момент! Если она летит по инерции, то эфир будет тормозить её, оказывать сопротивление. А если разгоняющее поле всё ещё действует, то его поток будет, наоборот, способствовать движению, и сила Лоренца в этом случае окажется направленной в другую сторону. На летящую по инерции частицу среда окажет тормозящее действие в виде набегающего встречного потока, скорость которого обозначена υ_cр. Скорости движения среды относительно частицы υ_cр и вращения эфира в частице υ_к не будут в точности складываться так, как изображено на рисунке 29, но качественно картина будет именно такой. Уменьшение скорости в газе (эфире) эквивалентно повышению давления. Тороид начнёт перемещаться под действием возросшего давления среды в сторону пониженного давления.

Стоит подробнее рассмотреть эффект Магнуса, так как в книге по эфиродинамике в этом месте есть неточность [2, с. 71]. Цилиндр вращается на месте, сам не движется, а набегающий на него воздух создаёт силу Магнуса (рис. 30). Сверху поток однозначно тормозит вращение цилиндра, в одном из слоёв будет нулевая скорость – там давление максимально. Снизу, в зависимости от отношения скоростей υ_потока и υ_к , набегающий поток или слабее тормозит вращение цилиндра или даже способствует раскручиванию. Но, в любом случае, в данной ситуации итоговая скорость нижнего потока будет больше и давление там понизится. Эскиз графика давлений около вращающегося цилиндра будет выглядеть так, как показано на рисунке 30. В зависимости от соотношения скоростей вращения цилиндра и скорости потока графики будут немного разные, но знак разницы давлений ΔР сверху и снизу от цилиндра от этого не изменится и сила будет направлена в одну и ту же сторону.

Постоянные магниты

Поле постоянного магнита создаётся потоком электронов, каждый из которых вносит свой маленький вклад в общее поле. Если, образно говоря, потянуть за длинный лепесток траекторию, по которой движутся амеры около электрона, то можно вытянуть её наружу. Тогда получится её сфотографировать – возле магнита будет «цветок», как на рисунке 51 [11, с. 9] (фотография получена с использованием магнитооптического эффекта Керра [22, с. 17]).

Природу постоянных магнитов можно представить через вихрь эфира (силовую трубку электрического поля), который порождает поляризацию электронов, и явление, аналогичное протеканию тока в сверхпроводнике. После снятия с металлической заготовки внешнего магнитного поля поляризованные электроны некоторое время остаются на своих местах. Их электрические потоки объединяются и формируют множество больших вихревых трубок, точно так же, как в электрической цепи. Логично предположить, что электроны перемещаются внутри них в сверхпроводящем режиме, иначе только что изготовленный магнит разогрелся бы от выделения джоулева тепла, которое обычно сопровождает постоянный электрический ток. Вероятно, тот факт, что эфирные трубки замыкаются внутри магнита, позволяет им совместно с электронами сформировать электромагнитное поле, подобное полю атомов. Оно создаёт сопротивление колеблющимся атомам кристаллической решётки и не позволяет им пересекать и разрушать эфиропроводы. Как именно расположены вихревые трубки в магните, сложно сказать наверняка, поскольку это зависит от технологии изготовления. Но, предположительно, они располагаются концентрическими окружностями, повторяя собой воображаемые линии магнитного поля, которые стали причиной появления такого расположения электронов (рис. 52). Силовые трубки, идущие по поверхности магнита (как при протекании постоянного тока по проводнику), скорее всего, отсутствуют. Лишившись подпитки энергией, из многих вихрей вскоре остаются только те, которые нашли себе место между атомами, где сопротивление их эфирным потокам минимально.

Если где-то нарушается симметрия поля магнита, значит какая-то из эфирных трубок замкнулась сама на себя раньше времени. Тогда образуется локальный магнитный полюс и неравномерность поля может быть зафиксирована магнитными датчиками (проще всего – железными опилками). По причине наличия у электронов массы и, следовательно, инерции, не стоит сильно ударять по магниту – это приведёт к смещению электронов, вылету их за пределы эфирных трубок, к частичному размагничиванию (уничтожению эфиропроводов)

и локальному нагреву магнита. То же самое будет происходить с нагревом магнита: при больших тепловых скоростях будет множество соударений электронов с атомами и разрушение эфирных вихрей, которые удерживали и поддерживали потоки электронов. Также возможно пережимание и разрушение вихревых трубок, если два соседних с трубкой атома при колебаниях настолько сблизились, что перекрыли вихрь своими электронными оболочками.

Не исключается наличие спиралевидной траектории движения электронов вместо круговой (рис. 53). Поскольку внешнее поле не может исчезнуть моментально, за время своего уменьшения до нуля оно может нарушить круговую симметрию. Это не нарушит симметрии внешнего поля магнита, потому что у половины электронов первого витка магнитное поле будет иметь наклон в одну сторону (по нисходящей спирали), а у второй половины (по восходящей спирали) наклон будет в противоположную сторону.

Взаимодействие двух магнитов проще рассматривать как притяжение или отталкивание двух кольцевых токов одинаковой или разной направленности. Как именно токи воздействуют друг на друга, определяется силой Ампера. Такой механизм взаимодействия магнитов представляет собой версию, альтернативную предложенной В. А. Ацюковским [14, с. 130].

Галерея изображений

• Рис. 15 – Газовый вихрь в атмосфере.

• Рис. 16 – Вихри в воде.

• Рис. 17 – Движение потоков в вихре.

• Рис. 18 – Разворот и закручивание основного потока.

• Рис. 19 – Потоки эфира в вихревом тороиде (по Ацюковскому).

• Рис. 20 – Разница между системой и её частями.

• Рис. 21 – Эфирная модель протона (по Ацюковскому) в разрезе.

• Рис. 22 – Моделирование траектории движения амера в тороиде.

• Рис. 23 – Лента Мёбиуса.

• Рис. 24 – Траектория движения амера по тору.

• Рис. 25 – Тороподобные модели элементарных частиц.

• Рис. 26 – Разложение общего движения на кольцевое В и тороидальное Е.

• Рис. 27 – Проводник с током.

• Рис. 28 – Движение частиц в магнитном поле.

• Рис. 29 – Эффект Магнуса, объясняющий появление силы Лоренца, действующей на подвижную частицу.

• Рис. 30 – Распределение давлений около цилиндра, вращающегося в потоке газа.

• Рис. 51 – Поле возле магнита.

• Рис. 52 – Упрощённая модель постоянного магнита.

• Рис. 53 – Спиральная модель постоянного магнита.

Литература

1. Ацюковский В.А. — Эфиродинамическая картина мира. Цикл лекций 2000–2001 гг. – М.: Петит, 2010. – 540 с.
2. Ацюковский В.А. — Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире, 2008. – 584 с.
11. Uncovering the Missing Secrets of Magnetism — 15 August 2015.
12. Вихревой эффект — 21 августа 2015.
13. Fun with Vortex Rings in the Pool — 17 August 2015.
14. Ацюковский В.А.— Эфиродинамические основы электромагнетизма – М.: Энергоатомиздат, 2011. – 188 с.
16. Фарадей М. — Экспериментальные исследования по электричеству: Пер. с англ. – М.: Издательство академии наук СССР, 1947. – Т. 1. – 848 с.
17. Опыт Эрстеда – 11 августа 2015
22. Сверхпроводимость – 11 августа 2015.

Анонимные отзывы

Вырази своё мнение! Это бесплатно, безопасно, без регистрации и рекламы.
См. Популярные статьи
См. Журнал комментариев (всего 20)
См. Журнал форума

Упорядочить по датеУпорядочить по числу баллов

1. ↑ Жужа М.М. — Эфиродинамика: от элементарных частиц до вихревой модели атома, 2017 г.

etherdynamics.wiki