Јакост магнетног поља, њене основне карактеристике. Примери задатака

Вероватно смо се сви у детињству суочили са дивним својствима обичних магнета. Мали комад метала привукао је неке комаде гвожђа и одбацио друге. Невероватна својства магнета нису ограничена само овим. На пример, магнет који је суспендован са конопца увек се на одређени начин налази у простору - ово својство чини основу проналаска компаса. Крајње тачке магнета су најјаче. Зову се полови. Специфична својства магнета су због његових магнетних поља, која нису супстанца, већ се понашају врло опипљиво. Једна од најважнијих карактеристика је јачина магнетног поља.

Карактеристике магнетног поља

Свако магнетно поље има енергију која се манифестује у интеракцији са другим телима. Под дејством магнетских сила, покретне честице мењају правац њиховог тока. Магнетско поље се појављује само око њих електрични набој који су у покрету. Свака промена електричног поља подразумева појаву магнетних поља. Обрнуто је и тачно: промена магнетног поља је предуслов за појаву електричног поља. Оваква блиска интеракција довела је до стварања теорије електромагнетних сила, помоћу које се данас успјешно објашњавају различите физичке појаве.

Слика магнетног поља

Магнетно поље се може нацртати на листу папира уз помоћ сила. Они су нацртани на такав начин да се прави правац поља силе у свакој тачки подудара са извученим. Правци поља сила могу се одредити помоћу игле компаса, чији је северни пол увек тангенцијално на линију силе. Сјеверни пол обично означава мјесто одакле долазе линије магнетног поља, а јужни пол према мјесту уласка. Треба имати на уму да је ово одвајање веома условно и да се узима у обзир само због његове јасноће.

Шта је магнетни интензитет

Гвоздене шипке поред магнетних поља доказују да магнетно поље има два важна индикатора - магнитуда и правац. У било којој тачки у простору, магнетно поље се шири брзином која је једнака брзини свјетлости у вакууму - 300.000 километара у секунди. Да би дефинисали карактеристике магнетног поља, научници су увели вредност "интензитета". Ово је векторска количина која указује на смер магнетног поља и број његових сила. По својим карактеристикама, магнетно поље је слично концепту "силе" у механици. Овај индикатор не зависи од параметара окружења у којем се изводе експерименти, већ само од јачине магнетног флукса и удаљености од извора који производи поље. У различитим случајевима, такав извор може бити један магнет, магнетна завојница, електрична жица. У сваком од ових случајева појављује се магнетно поље са одређеним карактеристикама.

Јачина електромагнетског поља у експериментима

Размотрите једну жицу која се креће електрична струја. Када се ова жица креће око ње, настаје магнетно поље. Његове карактеристике могу се изразити интензитетом, који се одређује мјерењем ефекта магнетног поља на испитивано тијело.

Можете истражити магнетно поље унутар завојнице. У овом случају, интензитет ће директно зависити од броја завоја завојнице и удаљености између ње и испитиваног тела. Комбинујући ова два закључка, можемо сумирати: магнетно поље у било којој тачки у простору је обрнуто пропорционално дужини магнетне линије и директно пропорционално производу броја завоја завојнице и струје.

Магнетна индукција

Одређивање јакости магнетног поља било би непотпуно без концепта "магнетне индукције". Ова вредност објашњава какав рад може дати одређено магнетно поље. Што је јаче магнетно поље, то више посла може произвести, већа је и његова магнетна индукција.

У физици, магнетна индукција се означава са. Може се визуелно представити у облику густине линија магнетног поља по јединичној површини, која је окомита на измерено магнетно поље. Тренутно магнетна индукција мерено у теслаху.

Магнетни флукс

Друга вредност, капацитивно карактерише магнетно поље. Магнетски ток одређује колико линија силе прожима одређену јединицу површине. У униформном магнетном пољу, вредност магнетног флукса ће се израчунати по формули:

Ф = С / С, где:

Ф - магнетни ток;

Б - вредност магнетне индукције;

С је подручје кроз које пролазе линије магнетног поља.

У систему СИ јединица, магнетни флукс се мери у Веберу.

Формула напетости

Физичко значење ове количине може се изразити формулом: Х = И × ω / Л, где:

Х је јачина магнетног поља;

Л је растојање између тела и извора магнетног поља;

ω је број завоја завојнице;

И је струја у електричном кругу.

Из ове једначине може се закључити да се интензитет мери у [А / м], јер је завојница у количини.

Магнетизинг форце

Производ Х × И у овој формули није ништа друго него аналогија напона електричног поља. Ако се овај параметар примени на целу дужину линије магнетне индукције, онда ће се резултујући производ назвати магнетизирајућа сила (нс). Ова физичка величина се мери у амперима, али стручњаци преферирају термин "ампер-скретање", наглашавајући директну зависност силе од броја завоја.

Гимлет Руле

Да би се одредио правац магнетног поља намотаја или жице, стручњаци примењују правило гимлета. Ако је „увртање“ кретања имагинарног гимлета паралелно са правцем струје у кругу, онда „хватање“ гимлета показује како ће бити смјештене линије магнетног поља.

Примери одређивања магнетног поља

Пример 1. Постоји завојница са бројем окрета 100 и дужином од 10 цм Потребно је обезбедити специфицирану вредност јачине магнетног поља у 5000А / м. Колика је снага струје која тече кроз завојницу?

Решење: према дефиницији, магнетизирајућа сила завојнице је Х = И × ω / Л. А производ Х × И даје силу магнетизирања. Одавде можете извести вредност јачине струје, која је једнака: 5000А / м * 0.1м = јачина струје * број завоја. Решавајући просту пропорцију, налазимо да јачина струје у овом проблему треба да буде једнака 5А.

Пример 2. У завојници 2000 окрета, кроз њега протиче струја од 5 Амп. Која је сила магнетизирања завојнице?

Решење: једноставна формула даје одговор: нс = И × ω. Дакле, нс = 2000 × 5 = 10.000 ампера.

Пример 3

Како одредити магнетно поље директне електричне жице на удаљености од 5 цм? Струја која тече кроз жицу је 30 А.

У овом примеру, потребна нам је и формула

Х = л = И ∙ ω.

У случају директне жице, број завоја завојнице ће бити 1, а дужина л = 2 π р.

Одавде можемо то закључити

Х = 30 / (2 * 3,14 * 0,02) = 238,85 А / м.

Ови и слични проблеми могу се лако решити уз помоћ основног курса школске физике. Рјешење таквих једноставних примјера помоћи ће у разумијевању квалитативне суштине електромагнетних процеса у природи око нас.