Īpaša matērijas eksistences forma – Zemes magnētiskais lauks veicināja dzīvības rašanos un saglabāšanos. Šī lauka fragmenti, rūdas gabali, piesaistot dzelzi, led elektrība kalpošanai cilvēcei. Bez elektrības izdzīvošana nebūtu iedomājama.
Saturs
Kas ir magnētiskās indukcijas līnijas
Magnētisko lauku nosaka stiprums katrā tā telpas punktā. Līknes, kas apvieno lauka punktus ar vienādu stiprumu, sauc par magnētiskās indukcijas līnijām. Magnētiskā lauka stiprums noteiktā punktā ir jaudas raksturlielums, un tā novērtēšanai tiek izmantots magnētiskā lauka vektors B. Tā virziens noteiktā magnētiskās indukcijas līnijas punktā ir tam tangenciāli.
Ja kādu telpas punktu ietekmē vairāki magnētiskie lauki, tad intensitāti nosaka, summējot katra darbojošā magnētiskā lauka magnētiskās indukcijas vektorus. Šajā gadījumā intensitāte noteiktā punktā tiek summēta absolūtā vērtībā, un magnētiskās indukcijas vektors tiek definēts kā visu magnētisko lauku vektoru summa.
Neskatoties uz to, ka magnētiskās indukcijas līnijas ir neredzamas, tām ir noteiktas īpašības:
- Ir vispārpieņemts, ka magnētiskā lauka līnijas iziet pie pola (N) un atgriežas no (S).
- Magnētiskās indukcijas vektora virziens ir tangenciāls līnijai.
- Neskatoties uz sarežģīto formu, līkumi nekrustojas un obligāti aizveras.
- Magnētiskais lauks magnēta iekšpusē ir vienmērīgs, un līnijas blīvums ir maksimālais.
- Caur lauka punktu iet tikai viena magnētiskās indukcijas līnija.
Magnētiskās indukcijas līniju virziens pastāvīgā magnēta iekšpusē
Vēsturiski daudzās vietās uz Zemes dažu akmeņu dabiskā kvalitāte dzelzs izstrādājumu piesaistīšanai ir pamanīta jau sen. Laika gaitā senajā Ķīnā no dzelzsrūdas (magnētiskās dzelzsrūdas) gabaliņiem noteiktā veidā izgrebtas bultas pārvērtās par kompasiem, rādot virzienu uz Zemes ziemeļu un dienvidu polu un ļaujot orientēties reljefā.
Šīs dabas parādības pētījumos ir noskaidrots, ka stiprāka magnētiskā īpašība ilgst ilgāk dzelzs sakausējumos. Vājākie dabiskie magnēti ir rūdas, kas satur niķeli vai kobaltu. Elektrības izpētes procesā zinātnieki uzzināja, kā iegūt mākslīgi magnetizētus produktus no sakausējumiem, kas satur dzelzi, niķeli vai kobaltu.Lai to izdarītu, tie tika ievadīti magnētiskajā laukā, ko radīja tiešā elektriskā strāva, un, ja nepieciešams, demagnetizēja ar maiņstrāvu.
Dabiskos apstākļos magnetizētiem vai mākslīgi iegūtiem izstrādājumiem ir divi dažādi stabi – vietas, kur magnētisms ir visvairāk koncentrēts. Magnēti mijiedarbojas viens ar otru ar magnētiskā lauka palīdzību tā, ka līdzīgi stabi atgrūž un atšķirībā no poliem pievelk. Tas rada griezes momentus to orientācijai spēcīgāku lauku telpā, piemēram, Zemes laukā.
Vāji magnetizētu elementu un spēcīga magnēta mijiedarbības vizuālais attēlojums sniedz klasisku pieredzi ar tērauda vītnēm, kas izkaisītas uz kartona un plakanu magnētu zem tā. It īpaši, ja zāģu skaidas ir iegarenas, ir skaidri redzams, kā tās sarindojas gar magnētiskā lauka līnijām. Mainot magnēta pozīciju zem kartona, tiek novērota to attēla konfigurācijas maiņa. Kompasu izmantošana šajā eksperimentā vēl vairāk uzlabo magnētiskā lauka struktūras izpratnes efektu.
Viena no M. Faradeja atklātajām magnētisko spēka līniju īpašībām liecina, ka tās ir noslēgtas un nepārtrauktas. Līnijas, kas iziet no pastāvīgā magnēta ziemeļpola, nonāk dienvidu polā. Tomēr magnēta iekšpusē tie neatveras un ieiet no dienvidu pola uz ziemeļiem. Līniju skaits izstrādājuma iekšpusē ir maksimālais, magnētiskais lauks ir vienmērīgs, un indukcija var vājināties demagnetizējot.
Magnētiskās indukcijas vektora virziena noteikšana, izmantojot gimlet likumu
19. gadsimta sākumā zinātnieki atklāja, ka ap vadītāju tiek izveidots magnētiskais lauks, caur kuru plūst strāva. Iegūtās spēka līnijas darbojas saskaņā ar tiem pašiem noteikumiem kā ar dabisko magnētu.Turklāt vadītāja elektriskā lauka mijiedarbība ar strāvu un magnētisko lauku kalpoja par elektromagnētiskās dinamikas pamatu.
Izpratne par spēku orientāciju telpā mijiedarbojošos laukos ļauj aprēķināt aksiālos vektorus:
- magnētiskā indukcija;
- Indukcijas strāvas lielums un virziens;
- Leņķiskais ātrums.
Šāda izpratne tika formulēta gimlet noteikumā.
Apvienojot labās puses karkasa translācijas kustību ar strāvas virzienu vadītājā, iegūstam magnētiskā lauka līniju virzienu, ko norāda roktura griešanās.
Tā kā tas nav fizikas likums, elektrotehnikā spārna noteikums tiek izmantots, lai noteiktu ne tikai magnētiskā lauka līniju virzienu atkarībā no strāvas vektora vadītājā, bet arī otrādi, nosakot strāvas virzienu solenoīda vados. magnētiskās indukcijas līniju rotācijas dēļ.
Izpratne par šīm attiecībām ļāva Ampēram pamatot rotējošo lauku likumu, kā rezultātā tika izveidoti dažādu principu elektromotori. Visas izvelkamas iekārtas, kurās izmanto induktorus, ievēro šarnīra noteikumu.
Labās rokas noteikums
Strāvas virziena noteikšana, kas virzās vadītāja magnētiskajā laukā (viena slēgta vadītāju cilpas puse), skaidri parāda labās rokas likumu.
Tajā teikts, ka labā plauksta, pagriezta pret N polu (lauka līnijas ieiet plaukstā), un īkšķis, kas novirzīts par 90 grādiem, parāda vadītāja kustības virzienu, tad slēgtā ķēdē (spolē) magnētiskais lauks inducē elektrisko strāvu. , kura kustības vektors norāda četri pirksti.
Šis noteikums parāda, kā sākotnēji parādījās līdzstrāvas ģeneratori. Zināms dabas spēks (ūdens, vējš) magnētiskā laukā pagrieza slēgtu vadītāju ķēdi, radot elektrību. Tad motori, saņēmuši elektrisko strāvu pastāvīgā magnētiskajā laukā, pārveidoja to mehāniskā kustībā.
Labās rokas noteikums attiecas arī uz induktoriem. Magnētiskā serdeņa kustība to iekšienē izraisa indukcijas strāvu parādīšanos.
Ja labās rokas četri pirksti ir saskaņoti ar strāvas virzienu spoles pagriezienos, tad īkšķis, kas novirzīts par 90 grādiem, norāda uz ziemeļpolu.
Gimleta un labās rokas noteikumi veiksmīgi demonstrē elektrisko un magnētisko lauku mijiedarbību. Tie ļauj izprast dažādu ierīču darbību elektrotehnikā gandrīz ikvienam, ne tikai zinātniekiem.
Līdzīgi raksti:
