Постоянният магнит е мястото на магнитното поле. Магнитно поле

Все още помним за магнитното поле от училище, но това, което представлява, не е нещо, което „изскача“ в спомените на всеки. Нека опресним това, което покрихме, и може би да ви кажем нещо ново, полезно и интересно.

Определяне на магнитно поле

Магнитното поле е силово поле, което влияе върху движещи се електрически заряди (частици). Благодарение на това силово поле обектите се привличат един към друг. Има два вида магнитни полета:

Гравитационен - образува се изключително в близост до елементарни частици и варира в силата си въз основа на характеристиките и структурата на тези частици.
Динамични, произведени в обекти с движещи се електрически заряди (предаватели на ток, магнетизирани вещества).

Наименованието за магнитно поле е въведено за първи път от М. Фарадей през 1845 г., въпреки че значението му е малко погрешно, тъй като се смяташе, че както електрическото, така и магнитното влияние и взаимодействие се осъществяват на базата на едно и също материално поле. По-късно през 1873 г. Д. Максуел „представя” квантовата теория, в която тези понятия започват да се разделят, а полученото по-рано силово поле се нарича електромагнитно поле.

Как се появява магнитното поле?

Магнитните полета на различни обекти не се възприемат от човешкото око и само специални сензори могат да го засекат. Източникът на появата на магнитно силово поле в микроскопичен мащаб е движението на магнетизирани (заредени) микрочастици, които са:

йони;
електрони;
протони.

Тяхното движение се дължи на спиновия магнитен момент, който присъства във всяка микрочастица.

Магнитно поле, къде може да се намери?

Колкото и странно да звучи, почти всички обекти около нас имат собствено магнитно поле. Въпреки че в концепцията на мнозина само камъче, наречено магнит, има магнитно поле, което привлича железни предмети към себе си. Всъщност силата на привличане съществува във всички обекти, но се проявява в по-малка валентност.

Трябва също така да се изясни, че силово поле, наречено магнитно, се появява само когато се движат електрически заряди или тела.

Стационарните заряди имат електрично силово поле (може да присъства и в движещи се заряди). Оказва се, че източниците на магнитното поле са:

постоянни магнити;
движещи се заряди.

Точно както неподвижен електрически заряд действа върху друг заряд чрез електрическо поле, електрическият ток действа върху друг ток през магнитно поле. Ефектът на магнитното поле върху постоянните магнити се свежда до неговия ефект върху зарядите, движещи се в атомите на веществото и създаващи микроскопични кръгови токове.

Учението за електромагнетизъмвъз основа на две разпоредби:

магнитното поле действа върху движещи се заряди и токове;
възниква магнитно поле около токове и движещи се заряди.

Магнитно взаимодействие

Постоянен магнит(или магнитна стрелка) е ориентирана по магнитния меридиан на Земята. Краят, който сочи на север, се нарича Северен полюс(N), а противоположният край е Южен полюс(С). Приближавайки два магнита един до друг, отбелязваме, че техните еднакви полюси се отблъскват, а техните различни полюси се привличат ( ориз. 1 ).

Ако разделим полюсите, като разрежем постоянен магнит на две части, ще открием, че всеки от тях също ще има два полюса, т.е. ще бъде постоянен магнит ( ориз. 2 ). И двата полюса - северният и южният - са неотделими един от друг и имат равни права.

Магнитното поле, създадено от Земята или постоянните магнити, е представено, подобно на електрическо поле, от магнитни силови линии. Картина на линиите на магнитното поле на магнит може да се получи, като върху него се постави лист хартия, върху който са поръсени на равномерен слой железни стружки. Когато са изложени на магнитно поле, стърготините се магнетизират - всеки от тях има северен и южен полюс. Противоположните полюси са склонни да се приближат един до друг, но това се предотвратява от триенето на дървените стърготини върху хартията. Ако потупате хартията с пръст, триенето ще намалее и стърготини ще се привличат една към друга, образувайки вериги, изобразяващи линии на магнитното поле.

На ориз. 3 показва местоположението на дървени стърготини и малки магнитни стрелки в полето на директен магнит, което показва посоката на линиите на магнитното поле. Тази посока се приема за посока на северния полюс на магнитната стрелка.

Опитът на Ерстед. Магнитно поле на тока

В началото на 19в. датски учен Ørstedнаправи важно откритие, когато откри действие на електрически ток върху постоянни магнити . Той постави дълга жица близо до магнитна стрелка. Когато токът премина през проводника, стрелката се завъртя, опитвайки се да се позиционира перпендикулярно на него ( ориз. 4 ). Това може да се обясни с появата на магнитно поле около проводника.

Линиите на магнитното поле, създадени от прав проводник, по който протича ток, са концентрични кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на него, с центрове в точката, през която преминава токът ( ориз. 5 ). Посоката на линиите се определя от правилото за десния винт:

Ако винтът се завърти по посока на силовите линии, той ще се движи по посока на тока в проводника .

Силовата характеристика на магнитното поле е вектор на магнитна индукция B . Във всяка точка тя е насочена тангенциално към линията на полето. Силовите линии на електрическото поле започват от положителни заряди и завършват с отрицателни, а силата, действаща върху заряда в това поле, е насочена тангенциално към линията във всяка точка. За разлика от електрическото поле, линиите на магнитното поле са затворени, което се дължи на липсата на „магнитни заряди“ в природата.

Магнитното поле на тока по същество не се различава от полето, създадено от постоянен магнит. В този смисъл аналог на плосък магнит е дълъг соленоид - намотка от тел, чиято дължина е значително по-голяма от диаметъра. Диаграмата на линиите на създаденото от него магнитно поле, показана в ориз. 6 , е подобно на това за плосък магнит ( ориз. 3 ). Кръговете показват напречните сечения на проводника, образуващ намотката на соленоида. Токове, протичащи през проводника встрани от наблюдателя, са обозначени с кръстове, а токовете в обратна посока - към наблюдателя - са обозначени с точки. Същите обозначения се приемат за линиите на магнитното поле, когато те са перпендикулярни на чертожната равнина ( ориз. 7 а, б).

Посоката на тока в намотката на соленоида и посоката на линиите на магнитното поле вътре в нея също са свързани с правилото на десния винт, което в този случай се формулира, както следва:

Ако погледнете по оста на соленоида, токът, протичащ по посока на часовниковата стрелка, създава в него магнитно поле, чиято посока съвпада с посоката на движение на десния винт ( ориз. 8 )

Въз основа на това правило е лесно да се разбере, че соленоидът, показан в ориз. 6 , северният полюс е десният му край, а южният полюс е левият.

Магнитното поле вътре в соленоида е равномерно - векторът на магнитната индукция има постоянна стойност там (B = const). В това отношение соленоидът е подобен на кондензатор с паралелни пластини, в който се създава равномерно електрическо поле.

Сила, действаща в магнитно поле върху проводник с ток

Експериментално е установено, че върху проводник с ток в магнитно поле действа сила. В еднородно поле прав проводник с дължина l, през който протича ток I, разположен перпендикулярно на вектора на полето B, изпитва сила: F = I l B .

Определя се посоката на силата правило на лявата ръка:

Ако четирите протегнати пръста на лявата ръка са поставени по посока на тока в проводника и дланта е перпендикулярна на вектор B, тогава изпънатият палец ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника (ориз. 9 ).

Трябва да се отбележи, че силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, не е насочена тангенциално към неговите силови линии, като електрическа сила, а перпендикулярна на тях. Проводник, разположен по протежение на силовите линии, не се влияе от магнитна сила.

Уравнението F = IlBви позволява да дадете количествена характеристика на индукцията на магнитното поле.

Поведение не зависи от свойствата на проводника и характеризира самото магнитно поле.

Големината на вектора на магнитната индукция B е числено равна на силата, действаща върху проводник с единична дължина, разположен перпендикулярно на него, през който протича ток от един ампер.

В системата SI единицата за индукция на магнитно поле е тесла (T):

Магнитно поле. Таблици, диаграми, формули

(Взаимодействие на магнити, експеримент на Ерстед, вектор на магнитна индукция, посока на вектора, принцип на суперпозиция. Графично представяне на магнитни полета, линии на магнитна индукция. Магнитен поток, енергийна характеристика на полето. Магнитни сили, сила на Ампер, сила на Лоренц. Движение на заредени частици в магнитно поле. Магнитни свойства на материята, хипотеза на Ампер)

Магнитните полета се срещат в природата и могат да бъдат създадени изкуствено. Човекът забеляза техните полезни свойства, които се научи да прилага в ежедневието. Какъв е източникът на магнитното поле?

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Земното магнитно поле

Как се развива учението за магнитното поле

Магнитните свойства на някои вещества са забелязани още в древността, но тяхното изучаване наистина започва в средновековна Европа. Използвайки малки стоманени игли, учен от Франция, Перегрин, откри пресичането на линиите на магнитната сила в определени точки - полюсите. Само три века по-късно, воден от това откритие, Гилбърт продължава да го изучава и впоследствие защитава хипотезата си, че Земята има собствено магнитно поле.

Бързото развитие на теорията за магнетизма започва в началото на 19 век, когато Ампер открива и описва влиянието на електрическото поле върху възникването на магнитно поле, а откритието на Фарадей за електромагнитната индукция установява обратна връзка.

Какво е магнитно поле

Магнитното поле се проявява чрез силов ефект върху електрически заряди, които са в движение, или върху тела, които имат магнитен момент.

Източници на магнитно поле:

Проводници, през които преминава електрически ток;
Постоянни магнити;
Променящо се електрическо поле.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Източници на магнитно поле

Основната причина за появата на магнитно поле е еднаква за всички източници: електрическите микрозаряди - електрони, йони или протони - имат свой собствен магнитен момент или са в насочено движение.

важно!Електрическите и магнитните полета се генерират взаимно, променяйки се с времето. Тази зависимост се определя от уравненията на Максуел.

Характеристики на магнитното поле

Характеристиките на магнитното поле са:

Магнитен поток, скаларна величина, която определя колко линии на магнитното поле преминават през дадено напречно сечение. Означава се с буквата F. Изчислява се по формулата:

F = B x S x cos α,

където B е векторът на магнитната индукция, S е сечението, α е ъгълът на наклон на вектора спрямо перпендикуляра, начертан към равнината на сечението. Мерна единица – weber (Wb);

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Магнитен поток

Векторът на магнитната индукция (B) показва силата, действаща върху носителите на заряд. Тя е насочена към северния полюс, където сочи обичайната магнитна стрелка. Магнитната индукция се измерва количествено в тесла (T);
MF напрежение (N). Определя се от магнитната проницаемост на различни среди. Във вакуум пропускливостта се приема за единица. Посоката на вектора на напрежението съвпада с посоката на магнитната индукция. Мерна единица – A/m.

Как да представим магнитно поле

Лесно е да се видят проявите на магнитно поле на примера на постоянен магнит. Има два полюса и в зависимост от ориентацията двата магнита се привличат или отблъскват. Магнитното поле характеризира процесите, протичащи по време на това:

MP се описва математически като векторно поле. Тя може да бъде конструирана с помощта на множество вектори на магнитна индукция B, всеки от които е насочен към северния полюс на стрелката на компаса и има дължина в зависимост от магнитната сила;
Алтернативен начин за представяне на това е използването на полеви линии. Тези линии никога не се пресичат, не започват или спират никъде, образувайки затворени контури. MF линиите се комбинират в области с по-често разположение, където магнитното поле е най-силно.

важно!Плътността на силовите линии показва силата на магнитното поле.

Въпреки че MP не може да се види в реалността, линиите на полето могат лесно да бъдат визуализирани в реалния свят чрез поставяне на железни стружки в MP. Всяка частица се държи като малък магнит със северен и южен полюс. Резултатът е модел, подобен на силови линии. Човек не е в състояние да усети въздействието на MP.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Линии на магнитното поле

Измерване на магнитно поле

Тъй като това е векторно количество, има два параметъра за измерване на MF: сила и посока. Посоката може лесно да се измери с помощта на компас, свързан към полето. Пример е компас, поставен в магнитното поле на Земята.

Измерването на други характеристики е много по-трудно. Практическите магнитометри се появяват едва през 19 век. Повечето от тях работят, като използват силата, която електронът усеща, докато се движи по MP.

Jpg?x15027" alt="Магнитометър" width="414" height="600">!}

Магнитометър

Много прецизното измерване на малки магнитни полета стана практически осъществимо след откриването през 1988 г. на гигантско магнитосъпротивление в слоести материали. Това откритие във фундаменталната физика бързо беше приложено към технологията на магнитния твърд диск за съхранение на данни в компютри, което доведе до хилядократно увеличение на капацитета за съхранение само за няколко години.

В общоприетите системи за измерване MP се измерва в тестове (T) или гаус (G). 1 T = 10000 Gs. Често се използва Гаус, защото Тесла е твърде голямо поле.

интересноМалък магнит върху хладилника създава магнитно поле, равно на 0,001 тесла, а средното магнитно поле на Земята е 0,00005 тесла.

Природата на магнитното поле

Магнетизмът и магнитните полета са прояви на електромагнитна сила. Има два възможни начина за организиране на енергиен заряд в движение и, следователно, магнитно поле.

Първият е да свържете проводника към източник на ток, около него се образува MF.

важно!Тъй като токът (броят на зарядите в движение) се увеличава, MP нараства пропорционално. Когато се отдалечите от жицата, полето намалява в зависимост от разстоянието. Това се описва от закона на Ампер.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Закон на Ампер

Някои материали, които имат по-висока магнитна проницаемост, са способни да концентрират магнитни полета.

Тъй като магнитното поле е вектор, е необходимо да се определи неговата посока. За обикновен ток, протичащ през прав проводник, посоката може да се намери с помощта на правилото на дясната ръка.

За да използвате правилото, трябва да си представите, че жицата се хваща с дясната ви ръка, а палецът показва посоката на тока. След това четирите останали пръста ще покажат посоката на вектора на магнитната индукция около проводника.

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Правило на дясната ръка

Вторият начин за създаване на магнитно поле е да се използва фактът, че в някои вещества се появяват електрони, които имат свой собствен магнитен момент. Ето как работят постоянните магнити:

Въпреки че атомите често имат много електрони, те се свързват най-вече така, че общото магнитно поле на двойката се анулира. Два електрона, сдвоени по този начин, се казва, че имат противоположен спин. Следователно, за да магнетизирате нещо, имате нужда от атоми, които имат един или повече електрони с еднакъв спин. Например желязото има четири такива електрона и е подходящо за направата на магнити;
Милиардите електрони, които се намират в атомите, могат да бъдат произволно ориентирани и няма да има общо MF, без значение колко несдвоени електрони има материалът. Той трябва да бъде стабилен при ниски температури, за да осигури обща предпочитана ориентация на електроните. Високата магнитна проницаемост причинява намагнитването на такива вещества при определени условия извън влиянието на магнитните полета. Те са феромагнитни;
Други материали могат да проявяват магнитни свойства в присъствието на външно магнитно поле. Външното поле служи за подравняване на всички завъртания на електрони, което изчезва след отстраняване на МФ. Тези вещества са парамагнитни. Металът на вратата на хладилника е пример за парамагнитен материал.

Земното магнитно поле

Земята може да бъде представена под формата на кондензаторни пластини, чийто заряд има обратен знак: "минус" на земната повърхност и "плюс" в йоносферата. Между тях има атмосферен въздух като изолиращ дистанционер. Гигантският кондензатор поддържа постоянен заряд поради влиянието на земното МП. Използвайки тези знания, можете да създадете схема за получаване на електрическа енергия от магнитното поле на Земята. Вярно е, че резултатът ще бъдат ниски стойности на напрежението.

Трябва да вземете:

заземително устройство;
жицата;
Трансформатор на Тесла, способен да генерира високочестотни трептения и да създава коронен разряд, йонизиращ въздуха.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" sizes="(max-width: 592px) 100vw, 592px">

Намотка на Тесла

Намотката на Tesla ще действа като емитер на електрони. Цялата конструкция е свързана заедно и за да се осигури достатъчна потенциална разлика, трансформаторът трябва да бъде повдигнат на значителна височина. Така ще се създаде електрическа верига, през която ще тече малък ток. Невъзможно е да се получи голямо количество електроенергия с помощта на това устройство.

Електричеството и магнетизмът доминират в много от световете около нас, от най-фундаменталните процеси в природата до авангардни електронни устройства.

Видео

Какво е постоянен магнит? Постоянният магнит е тяло, което може да поддържа магнетизация за дълго време. В резултат на многократни изследвания и многобройни експерименти можем да кажем, че само три вещества на Земята могат да бъдат постоянни магнити (фиг. 1).

Ориз. 1. Постоянни магнити. ()

Само тези три вещества и техните сплави могат да бъдат постоянни магнити, само те могат да бъдат намагнетизирани и да поддържат това състояние за дълго време.

Постоянните магнити се използват от много дълго време и преди всичко те са устройства за ориентация в пространството - първият компас е изобретен в Китай, за да се ориентирате в пустинята. Днес никой не спори за магнитни игли или постоянни магнити, те се използват навсякъде в телефони и радиопредаватели и просто в различни електрически продукти. Те могат да бъдат различни: има лентови магнити (фиг. 2)

Ориз. 2. Магнитна лента ()

И има магнити, които се наричат дъгообразни или подковообразни (фиг. 3)

Ориз. 3. Дъгов магнит ()

Изследването на постоянните магнити е свързано изключително с тяхното взаимодействие. Магнитно поле може да се създаде от електрически ток и постоянен магнит, така че първото нещо, което беше направено, беше изследване с магнитни игли. Ако доближим магнит до стрелката, ще видим взаимодействие – еднаквите полюси ще се отблъскват, а разнополюсните ще се привличат. Това взаимодействие се наблюдава при всички магнити.

Нека поставим малки магнитни стрелки по лентовия магнит (фиг. 4), южният полюс ще взаимодейства със северния, а северният ще привлече южния. Магнитните стрелки ще бъдат разположени по линията на магнитното поле. Общоприето е, че магнитните линии са насочени извън постоянен магнит от северния полюс към юг и вътре в магнита от южния полюс към север. Така магнитните линии са затворени точно по същия начин като тези на електрическия ток, това са концентрични кръгове, те са затворени вътре в самия магнит. Оказва се, че извън магнита магнитното поле е насочено от север на юг, а вътре в магнита от юг на север.

Ориз. 4. Линии на магнитно поле на лентов магнит ()

За да наблюдаваме формата на магнитното поле на лентовия магнит, формата на магнитното поле на дъгообразния магнит, ще използваме следните устройства или части. Нека вземем прозрачна чиния, железни стружки и проведем експеримент. Нека поръсим железни стърготини върху плочата, разположена на магнитната лента (фиг. 5):

Ориз. 5. Форма на магнитното поле на лентов магнит ()

Виждаме, че линиите на магнитното поле напускат северния полюс и навлизат в южния полюс; по плътността на линиите можем да преценим полюсите на магнита; където линиите са по-дебели, там се намират полюсите на магнита (фиг. 6).

Ориз. 6. Форма на магнитното поле на дъгообразен магнит ()

Ще проведем подобен експеримент с дъгообразен магнит. Виждаме, че магнитните линии започват на север и завършват на южния полюс в целия магнит.

Вече знаем, че магнитно поле се образува само около магнити и електрически токове. Как можем да определим магнитното поле на Земята? Всяка стрелка, всеки компас в магнитното поле на Земята е строго ориентиран. Тъй като магнитната стрелка е строго ориентирана в пространството, следователно тя се влияе от магнитно поле, а това е магнитното поле на Земята. Можем да заключим, че нашата Земя е голям магнит (фиг. 7) и съответно този магнит създава доста мощно магнитно поле в космоса. Когато погледнем стрелката на магнитен компас, знаем, че червената стрелка сочи юг, а синята стрелка сочи север. Как са разположени магнитните полюси на Земята? В този случай е необходимо да се помни, че южният магнитен полюс се намира на северния географски полюс на Земята, а северният магнитен полюс на Земята е разположен на южния географски полюс. Ако разглеждаме Земята като тяло, разположено в космоса, тогава можем да кажем, че когато вървим на север по компаса, ще стигнем до южния магнитен полюс, а когато вървим на юг, ще се окажем на северния магнитен полюс. На екватора иглата на компаса ще бъде разположена почти хоризонтално спрямо повърхността на Земята и колкото по-близо сме до полюсите, толкова по-вертикална ще бъде иглата. Магнитното поле на Земята можеше да се промени; имаше моменти, когато полюсите се променяха един спрямо друг, тоест югът беше там, където беше северът, и обратно. Според учените това е било предвестник на големи бедствия на Земята. Това не е наблюдавано през последните няколко десетки хилядолетия.

Ориз. 7. Магнитното поле на Земята ()

Магнитните и географските полюси не съвпадат. Вътре в самата Земя също има магнитно поле и, подобно на постоянен магнит, то е насочено от южния магнитен полюс към севера.

Откъде идва магнитното поле в постоянните магнити? Отговорът на този въпрос е даден от френския учен Андре-Мари Ампер. Той изрази идеята, че магнитното поле на постоянните магнити се обяснява с елементарни, най-прости токове, протичащи вътре в постоянните магнити. Тези най-прости елементарни токове се подсилват взаимно по определен начин и създават магнитно поле. Отрицателно заредена частица - електрон - се движи около ядрото на атома; това движение може да се счита за насочено и съответно около такъв движещ се заряд се създава магнитно поле. Във всяко тяло броят на атомите и електроните е просто огромен; съответно всички тези елементарни токове приемат подредена посока и получаваме доста значително магнитно поле. Можем да кажем същото за Земята, тоест магнитното поле на Земята е много подобно на магнитното поле на постоянен магнит. Постоянният магнит е доста ярка характеристика на всяко проявление на магнитно поле.

Освен наличието на магнитни бури има и магнитни аномалии. Те са свързани със слънчевото магнитно поле. Когато на Слънцето възникнат достатъчно мощни експлозии или изхвърляния, те не се случват без помощта на проявлението на магнитното поле на Слънцето. Това ехо достига до Земята и въздейства на нейното магнитно поле, в резултат на което наблюдаваме магнитни бури. Магнитните аномалии са свързани с находищата на желязна руда в Земята, огромните находища се магнетизират от магнитното поле на Земята за дълго време и всички тела наоколо ще изпитат магнитното поле от тази аномалия, стрелките на компаса ще покажат грешната посока.

В следващия урок ще разгледаме други явления, свързани с магнитните действия.

Библиография

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Физика 8 / Ред. Орлова V.A., Roizena I.I. - М.: Мнемозина.
Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

Class-fizika.narod.ru ().
Class-fizika.narod.ru ().
Files.school-collection.edu.ru ().

Домашна работа

Кой край на стрелката на компаса е привлечен от северния полюс на Земята?
На кое място на Земята не можете да се доверите на магнитната стрелка?
Какво показва плътността на линиите върху магнит?

Магнитът е тяло, което образува около себе си магнитно поле.

Силата, създадена от магнит, ще действа върху определени метали: желязо, никел и кобалт. Предметите, направени от тези метали, се привличат от магнит.
(кибрит и тапа не се привличат, пирон само в дясната половина на магнита, кламер на всяко място)

Има две области, където силата на привличане е максимална. Те се наричат полюси. Ако закачите магнит на тънка нишка, той ще се разгъне по определен начин. Единият край винаги ще сочи на север, а другият край на юг. Следователно единият полюс се нарича север, а другият - юг.

Можете ясно да видите ефекта от магнитното поле, образувано около магнит. Нека поставим магнита върху повърхност, върху която предварително са изсипани метални стружки. Под въздействието на магнитно поле дървените стърготини ще бъдат подредени под формата на елипсовидни криви. По външния вид на тези криви можете да си представите как линиите на магнитното поле са разположени в пространството. Посоката им обикновено се обозначава от север на юг.

Ако вземем два еднакви магнита и се опитаме да сближим полюсите им, ще разберем, че различните полюси се привличат, а сходните се отблъскват.

Нашата Земя също има магнитно поле, наречено магнитно поле на Земята. Северният край на стрелката винаги сочи на север. Следователно северният географски полюс на Земята е южният магнитен полюс, защото противоположните магнитни полюси се привличат. По същия начин географският южен полюс е магнитният северен полюс.

Северният край на стрелката на компаса винаги сочи на север, тъй като е привлечен от южния магнитен полюс на Земята.

Ако поставим компас под проводник, който е опънат в посока от север на юг и през който тече ток, ще видим, че магнитната стрелка ще се отклони. Това доказва, че електрическият ток създава магнитно поле около себе си.

Ако поставим няколко компаса под проводник, през който тече електрически ток, ще видим, че всички стрелки ще се отклоняват под един и същи ъгъл. Това означава, че магнитното поле, създадено от жицата, е еднакво в различни области. Следователно можем да заключим, че линиите на магнитното поле за всеки проводник имат формата на концентрични кръгове.

Посоката на линиите на магнитното поле може да се определи с помощта на правилото на дясната ръка. За да направите това, трябва мислено да захванете проводника с електрически ток с дясната си ръка, така че удълженият палец на дясната ви ръка да показва посоката на електрическия ток, след което огънатите пръсти ще показват посоката на линиите на магнитното поле.

Ако усучем метална жица в спирала и пуснем електрически ток през нея, тогава магнитните полета на всеки отделен оборот се сумират в общото поле на спиралата.

Действието на магнитното поле на спиралата е подобно на действието на магнитното поле на постоянен магнит. Този принцип е в основата на създаването на електромагнит. Той, подобно на постоянен магнит, има южен и северен полюс. Северният полюс е мястото, откъдето идват линиите на магнитното поле.

Силата на постоянния магнит не се променя с времето. С електромагнита е различно. Има три начина за промяна на силата на електромагнита.

Първи начин. Нека поставим метална сърцевина вътре в спиралата. В този случай действията на магнитното поле на сърцевината и магнитното поле на спиралата се сумират.

Втори начин. Нека увеличим броя на завъртанията на спиралата. Колкото повече завъртания има спиралата, толкова по-голям е ефектът от силата на магнитното поле.

Трети начин. Нека увеличим силата на електрическия ток, който тече в спиралата. Магнитните полета на отделните завои ще се увеличат, следователно общото магнитно поле на спиралата също ще се увеличи.

Говорител

Устройството на високоговорителя включва електромагнит и постоянен магнит. Електромагнитът, който е свързан към мембраната на високоговорителя, е поставен върху твърдо фиксиран постоянен магнит. В същото време мембраната остава подвижна. Нека пропуснем променлив електрически ток през електромагнит, чийто вид зависи от звуковите вибрации. С промяната на електрическия ток действието на магнитното поле в електромагнита се променя.

В резултат на това електромагнитът ще бъде привлечен или отблъснат от постоянния магнит с различна сила. Освен това, мембраната на високоговорителя ще изпълнява точно същите вибрации като електромагнита. Така казаното в микрофона ще се чуе през високоговорителя.

Обадете се

Електрическият звънец може да се класифицира като електрическо реле. Причината за прекъсващия звуков сигнал са периодични къси съединения и прекъсвания.

При натискане на звънеца електрическата верига се затваря. Езикът на камбаната се привлича от електромагнит и удря камбаната. В този случай езикът отваря електрическата верига. Токът спира да тече, електромагнитът не действа и езикът се връща в първоначалното си положение. Електрическата верига отново се затваря, езикът отново се привлича от електромагнита и удря камбаната. Този процес ще продължи, докато натискаме бутона за повикване.

Електрически мотор

Нека инсталираме свободно въртяща се магнитна стрелка пред електромагнита и да я завъртим. Можем да поддържаме това движение, ако включим електромагнита в момента, когато магнитната стрелка обърне същия полюс към електромагнита.

Силата на привличане на електромагнита е достатъчна, за да гарантира, че въртеливото движение на иглата не спира.

(на снимката магнитът получава импулс, когато червената стрелка е близо и бутонът е натиснат. Ако натиснете бутона, когато зелената стрелка е близо, електромагнитът спира)

Този принцип е в основата на електродвигателя. Само че в него не се върти магнитна игла, а електромагнит, наречен арматура, в статично фиксиран подковообразен магнит, който се нарича статор. Поради многократното затваряне и отваряне на веригата, електромагнитът, т.е. котвата ще се върти непрекъснато.

Електрическият ток влиза в арматурата през два контакта, които са два изолирани половин пръстена. Това кара електромагнита постоянно да променя полярността. Когато противоположните полюси са един срещу друг, двигателят започва да се забавя. Но в този момент електромагнитът променя полярността си и сега има еднакви полюси един срещу друг. Те се отблъскват и моторът продължава да се върти.

Генератор

Нека свържем волтметър към краищата на спиралата и да започнем да люлеем постоянен магнит пред нейните завои. В този случай волтметърът ще покаже наличието на напрежение. От това можем да заключим, че електрическият проводник се влияе от променящо се магнитно поле.

От това следва законът на електрическата индукция: в краищата на индукционната намотка ще съществува напрежение, докато намотката е в променящо се магнитно поле.

Колкото повече навивки има една индукционна бобина, толкова повече напрежение се появява в нейните краища. Напрежението може да се увеличи, като магнитното поле стане по-силно или като се накара да се промени по-бързо. Метална сърцевина, поставена вътре в индукционната намотка, увеличава индукционното напрежение, тъй като магнитното поле се засилва поради намагнитването на сърцевината.
(магнитът започва да се размахва по-силно пред намотката, в резултат на което стрелката на волтметъра се отклонява много повече)

Генераторът е обратното на електрическия мотор. Котва, т.е. Електромагнитът се върти в магнитното поле на постоянен магнит. Поради въртенето на арматурата, магнитното поле, което действа върху нея, непрекъснато се променя. В резултат на това полученото индукционно напрежение се променя. По време на пълно завъртане на арматурата, напрежението ще бъде положително половината от времето и отрицателно половината време. Пример за това е вятърен генератор, който произвежда променливо напрежение.

Трансформатор

Според закона за индукцията напрежението възниква, когато магнитното поле в индукционната намотка се промени. Но магнитното поле на намотката ще се промени само ако в него се появи променливо напрежение.

Магнитното поле се променя от нула до крайна стойност. Ако свържете намотката към източник на напрежение, полученото променливо магнитно поле ще създаде краткотрайно индукционно напрежение, което ще противодейства на основното напрежение. За да се наблюдава появата на индуцирано напрежение, не е необходимо да се използват две бобини. Това може да стане с една намотка, но тогава този процес се нарича самоиндукция. Напрежението в бобината достига своя максимум след известно време, когато магнитното поле спре да се променя и стане постоянно.

Магнитното поле се променя по същия начин, ако изключим намотката от източника на напрежение. В този случай се получава и явлението самоиндукция, което противодейства на падащото напрежение. Следователно напрежението не пада до нула моментално, а с известно закъснение.

Ако постоянно свързваме и изключваме източник на напрежение към намотката, тогава магнитното поле около нея постоянно ще се променя. В същото време възниква и променливо индукционно напрежение. Сега вместо това нека свържем намотката към източник на променливо напрежение. След известно време се появява променливо индукционно напрежение.

Нека свържем първата намотка към източник на променливо напрежение. Благодарение на металната сърцевина, полученото променливо магнитно поле ще действа и върху втората намотка. Това означава, че променливото напрежение може да се прехвърля от една електрическа токова верига към друга, дори ако тези вериги не са свързани една с друга.

Ако вземем две намотки с еднакви параметри, тогава във втората можем да получим същото напрежение, което действа върху първата намотка. Това явление се използва в трансформаторите. Единственото предназначение на трансформатора е да създаде различно напрежение във втората намотка, различно от първото. За да направите това, втората намотка трябва да има по-голям или по-малък брой навивки.

Ако първата намотка е имала 1000 оборота, а втората - 10, тогава напрежението във втората верига ще бъде само една стотна от напрежението в първата. Но силата на тока се увеличава почти сто пъти. Следователно, за генериране на висок ток са необходими трансформатори с високо напрежение.