ლექსები ბავშვებისთვის

მაგნიტის ნაკადი. მაგნიტური ველის ინდუქციური ნაკადი. ლენცის წესი მაგნიტური ნაკადისთვის

განმარტება

მაგნიტური ინდუქციის ნაკადის ვექტორი(ან მაგნიტური ნაკადი) (dФ) ზოგადად, ელემენტარული ფართობის გავლით ეწოდება სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის:

სად არის კუთხე მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის () მიმართულებასა და ნორმალური ვექტორის () მიმართულებას შორის dS () ადგილზე.

ფორმულის (1) საფუძველზე, მაგნიტური ნაკადი თვითნებურ ზედაპირზე S გამოითვლება (ზოგად შემთხვევაში) შემდეგნაირად:

ერთიანი მაგნიტური ველის მაგნიტური ნაკადი ბრტყელ ზედაპირზე შეიძლება მოიძებნოს შემდეგნაირად:

ერთიანი ველისთვის, ბრტყელი ზედაპირისთვის, რომელიც მდებარეობს მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის პერპენდიკულარულად, მაგნიტური ნაკადი არის:

მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნაკადი შეიძლება იყოს უარყოფითი და დადებითი. ეს გამოწვეულია დადებითი მიმართულების არჩევით. ძალიან ხშირად მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნაკადი ასოცირდება წრედთან, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება. ამ შემთხვევაში ნორმის დადებითი მიმართულება კონტურისკენ ასოცირდება დენის დინების მიმართულებასთან მარჯვენა გიმბალის წესით. შემდეგ, მაგნიტური ნაკადი, რომელიც წარმოიქმნება მიმდინარე მარყუჟით ამ მარყუჟით შემოსაზღვრული ზედაპირის გავლით, ყოველთვის მეტია ნულზე.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) მაგნიტური ინდუქციის ნაკადის საზომი ერთეულია ვებერი (Wb). ფორმულა (4) შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაგნიტური ნაკადის საზომი ერთეულის დასადგენად. ერთი ვებერი ეწოდება მაგნიტურ ნაკადს, რომელიც გადის ბრტყელ ზედაპირზე 1 კვადრატული მეტრის ფართობზე, რომელიც მოთავსებულია ერთიანი მაგნიტური ველის ძალის ხაზებზე პერპენდიკულურად:

გაუსის თეორემა მაგნიტური ველისთვის

გაუსის თეორემა მაგნიტური ველის ნაკადისთვის ასახავს იმ ფაქტს, რომ არ არსებობს მაგნიტური მუხტები, რის გამოც მაგნიტური ინდუქციის ხაზები ყოველთვის დახურულია ან მიდიან უსასრულობამდე, მათ არ აქვთ დასაწყისი და დასასრული.

გაუსის თეორემა მაგნიტური ნაკადისთვის ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: მაგნიტური ნაკადი ნებისმიერ დახურულ ზედაპირზე (S) არის ნული. მათემატიკური ფორმით, ეს თეორემა დაწერილია შემდეგნაირად:

გამოდის, რომ გაუსის თეორემები მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნაკადებისთვის () და ელექტროსტატიკური ველის სიძლიერეზე (), დახურული ზედაპირის მეშვეობით, ფუნდამენტურად განსხვავდება.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში

გამოთვალეთ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნაკადი სოლენოიდში, რომელსაც აქვს N შემობრუნება, ბირთვის სიგრძე l, განივი კვეთის ფართობი S, ბირთვის მაგნიტური გამტარიანობა. დენი, რომელიც გადის სოლენოიდში არის I.

გამოსავალი

მაგნიტური ველი სოლენოიდის შიგნით შეიძლება ჩაითვალოს ერთგვაროვანი. მაგნიტური ინდუქცია მარტივად შეიძლება მოიძებნოს მაგნიტური ველის ცირკულაციის თეორემის გამოყენებით და დახურულ მარყუჟად (ვექტორის მიმოქცევა, რომლის გასწვრივაც განვიხილავთ (L)) მართკუთხა მარყუჟს (ის დაფარავს ყველა N ბრუნს). შემდეგ ჩვენ ვწერთ (გავითვალისწინებთ, რომ სოლენოიდის გარეთ მაგნიტური ველი არის ნულოვანი, გარდა ამისა, სადაც L კონტური პერპენდიკულარულია B = 0 მაგნიტური ინდუქციის ხაზებზე):

ამ შემთხვევაში, მაგნიტური ნაკადი სოლენოიდის ერთი ბრუნის გავლით არის ():

მაგნიტური ინდუქციის მთლიანი ნაკადი, რომელიც გადის ყველა შემობრუნებას:

უპასუხე

მაგალითი 2

ვარჯიში

როგორი იქნება მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი კვადრატულ ჩარჩოში, რომელიც ვაკუუმშია იმავე სიბრტყეში უსასრულოდ გრძელი სწორი გამტარი დენით (ნახ. 1). ჩარჩოს ორი მხარე მავთულის პარალელურია. ჩარჩოს გვერდის სიგრძე არის b, მანძილი ჩარჩოს ერთ-ერთი მხრიდან არის c.

გამოსავალი

გამოთქმა, რომლითაც შეგიძლიათ მაგნიტური ინდუქციის დადგენა, ჩაითვლება ცნობილი (იხ. მაგალითი 1 ნაწილის "მაგნიტური ინდუქციის საზომი ერთეული"):

რა არის მაგნიტური ნაკადი?

სურათზე ნაჩვენებია ერთიანი მაგნიტური ველი. ჰომოგენური ნიშნავს იგივეს მოცემული მოცულობის ყველა წერტილში. ველში მოთავსებულია ზედაპირი S ფართობით. ველის ხაზები კვეთს ზედაპირს.

მაგნიტური ნაკადის განმარტება

მაგნიტური ნაკადის განსაზღვრა:

მაგნიტური ნაკადი Ф ზედაპირზე S არის მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის B ხაზების რაოდენობა, რომელიც გადის ზედაპირზე S.

მაგნიტური ნაკადის ფორმულა

მაგნიტური ნაკადის ფორმულა:

აქ α არის კუთხე მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის B მიმართულებასა და ზედაპირის S ნორმალურს შორის.

მაგნიტური ნაკადის ფორმულიდან ჩანს, რომ მაქსიმალური მაგნიტური ნაკადი იქნება cos α = 1-ზე და ეს მოხდება მაშინ, როდესაც B ვექტორი პარალელურია ნორმალური ზედაპირის S. მინიმალური მაგნიტური ნაკადი იქნება cos α = 0, ეს იქნება მაშინ, როდესაც B ვექტორი S ზედაპირის ნორმალურის პერპენდიკულარულია, რადგან ამ შემთხვევაში B ვექტორის ხაზები S ზედაპირის გასწვრივ სრიალებს მისი გადაკვეთის გარეშე.

ხოლო მაგნიტური ნაკადის განმარტების მიხედვით, მხედველობაში მიიღება მხოლოდ მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ის ხაზები, რომლებიც კვეთენ მოცემულ ზედაპირს.

მაგნიტური ნაკადი არის სკალარული სიდიდე.

მაგნიტური ნაკადი იზომება

მაგნიტური ნაკადი იზომება ვებერში (ვოლტ-წამში): 1 wb = 1 w * s.

გარდა ამისა, მაქსველი გამოიყენება მაგნიტური ნაკადის გასაზომად: 1 wb = 10 8 μs. შესაბამისად, 1 μs = 10 -8 wb.

მაგნიტური ნაკადის განსაზღვრა:

მაგნიტური ნაკადის ფორმულა:

მაგნიტური ნაკადი იზომება ვებერში (ვოლტ-წამში): 1 wb = 1 w * s. გარდა ამისა, მაქსველი გამოიყენება მაგნიტური ნაკადის გასაზომად: 1 wb = 10 8 μs. შესაბამისად, 1 μs = 10 -8 wb.

მაგნიტური ნაკადი არის სკალარული სიდიდე.

მაგნიტური დენის ველის ენერგია

დირიჟორის გარშემო არის მაგნიტური ველი, რომელსაც აქვს ენერგია. Საიდან მოდის? ელექტრულ წრეში შემავალ დენის წყაროს აქვს ენერგიის რეზერვი. ელექტრული წრედის დახურვის მომენტში, დენის წყარო ხარჯავს ენერგიის ნაწილს თვითინდუქციის წარმოქმნილი EMF-ის მოქმედების დასაძლევად. ენერგიის ეს ნაწილი, რომელსაც დენის თვითენერგია ეწოდება, გამოიყენება მაგნიტური ველის შესაქმნელად. მაგნიტური ველის ენერგია უდრის დენის თვითენერგიას. დენის თვითენერგია რიცხობრივად უდრის სამუშაოს, რომელიც დენის წყარომ უნდა შეასრულოს თვითინდუქციის EMF-ის დასაძლევად, რათა შეიქმნას დენი წრეში.

დენის მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის ენერგია პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერის კვადრატისა. სად ქრება მაგნიტური ველის ენერგია დენის გათიშვის შემდეგ? - გამოირჩევა (როდესაც წრე იხსნება საკმარისად მაღალი დენის სიძლიერით, შეიძლება წარმოიშვას ნაპერწკალი ან რკალი)

4.1. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი. თვითინდუქცია. ინდუქციურობა

ძირითადი ფორმულები

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი (ფარადეის კანონი):

, (39)

სად არის ინდუქციური emf; არის მთლიანი მაგნიტური ნაკადი (ნაკადის კავშირი).

წრეში დენის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადი,

სად არის წრედის ინდუქციურობა; არის დენის სიძლიერე.

ფარადეის კანონი, რომელიც გამოიყენება თვითინდუქციისთვის

ინდუქციის EMF, რომელიც წარმოიქმნება ჩარჩოს ბრუნვის შედეგად მაგნიტურ ველში დენით,

სად არის მაგნიტური ველის ინდუქცია; არის ჩარჩოს ფართობი; არის ბრუნვის კუთხური სიჩქარე.

სოლენოიდის ინდუქციურობა

, (43)

სად არის მაგნიტური მუდმივი; არის ნივთიერების მაგნიტური გამტარიანობა; არის სოლენოიდის შემობრუნების რაოდენობა; არის მარყუჟის კვეთის ფართობი; არის სოლენოიდის სიგრძე.

ამპერამენტი მიკროსქემის გახსნისას

სად არის წრედში მდგრადი დენი; არის წრედის ინდუქციურობა; არის წრედის წინააღმდეგობა; არის გახსნის დრო.

ამპერაჟი მიკროსქემის დახურვისას

. (45)

დასვენების დრო

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1.

მაგნიტური ველი იცვლება კანონის მიხედვით , სადაც = 15 მტ ,. წრიული გამტარი მარყუჟი = 20 სმ რადიუსით მოთავსებულია მაგნიტურ ველში ველის მიმართულების კუთხით (დროის საწყის მომენტში). იპოვეთ მარყუჟში წარმოქმნილი ინდუქციის emf დრო = 5 წმ.

გამოსავალი

ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის თანახმად, ინდუქციური emf წარმოიქმნება მარყუჟში, სადაც არის მაგნიტური ნაკადი დაწყვილებული მარყუჟში.

სად არის მარყუჟის ფართობი, არის კუთხე მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მიმართულებასა და კონტურის ნორმალურს შორის.

შევცვალოთ რიცხვითი მნიშვნელობები: = 15 მტ ,, = 20 სმ = = 0,2 მ ,.

გამოთვლები იძლევა .

მაგალითი 2

ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით = 0,2 T არის მართკუთხა ჩარჩო, რომლის მოძრავი მხარე 0,2 მ სიგრძისაა და მოძრაობს 25 მ/წმ სიჩქარით ველის ინდუქციური ხაზების პერპენდიკულარულად (ნახ. 42). განსაზღვრეთ წრედში წარმოქმნილი ინდუქციის ემფ.

გამოსავალი

როდესაც დირიჟორი AB მოძრაობს მაგნიტურ ველში, ჩარჩოს ფართობი იზრდება, შესაბამისად, ჩარჩოში მაგნიტური ნაკადი იზრდება და ხდება ინდუქციური ემფ.

ფარადეის კანონის მიხედვით, სად, მაშინ, მაგრამ, ამიტომ.

"-" ნიშანი მიუთითებს, რომ ინდუქციური emf და ინდუქციური დენი მიმართულია საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.

თვითინდუქცია

თითოეული გამტარი, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება, თავის მაგნიტურ ველშია.

გამტარში დენი იცვლება, მ.ველი იცვლება, ე.ი. ამ დენით შექმნილი მაგნიტური ნაკადი იცვლება. მაგნიტური ნაკადის ცვლილება იწვევს მორევის ელექტრული ველის გაჩენას და წრეში ჩნდება ინდუქციის EMF. ამ მოვლენას თვითინდუქცია ეწოდება.თვითინდუქცია არის ინდუქციური EMF-ის ფენომენი ელექტრულ წრეში დენის სიძლიერის ცვლილების შედეგად. მიღებულ EMF-ს ეწოდება თვითინდუქციის EMF

თვითინდუქციის ფენომენის გამოვლინება

წრედის დახურვა ელექტრულ წრეში დახურვისას იზრდება დენი, რაც იწვევს კოჭში მაგნიტური ნაკადის ზრდას, ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, მიმართული დენის წინააღმდეგ, ე.ი. თვითინდუქციის EMF წარმოიქმნება კოჭში, რაც ხელს უშლის დენის ზრდას წრეში (მორევის ველი ანელებს ელექტრონებს). Როგორც შედეგი L1 ანათებს მოგვიანებითვიდრე L2.

Გახსნილი წრე როდესაც ელექტრული წრე იხსნება, დენი მცირდება, ხვეულში ნაკადის სიჩქარის დაქვეითება ხდება, ჩნდება მორევის ელექტრული ველი, მიმართული დენივით (მიდრეკილია იგივე დენის სიძლიერის შენარჩუნებაზე), ე.ი. თვითინდუქციის EMF ჩნდება კოჭაში, რომელიც ინარჩუნებს დენს წრედში. შედეგად, გამორთვისას კაშკაშა ციმციმებს.დასკვნა ელექტროტექნიკაში, თვითინდუქციის ფენომენი ვლინდება წრედის დახურვისას (ელექტრული დენი თანდათან იზრდება) და წრედის გახსნისას (ელექტრული დენი დაუყოვნებლივ არ ქრება).

ინდუქტანცია

რაზეა დამოკიდებული თვითინდუქციის EMF? ელექტრული დენი ქმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს. მაგნიტური ნაკადი წრედში პროპორციულია მაგნიტური ველის ინდუქციის (Ф ~ B), ინდუქცია პროპორციულია დირიჟორში დენის (B ~ I), ამიტომ მაგნიტური ნაკადი პროპორციულია დენის სიძლიერისა (Ф ~ I) . თვითინდუქციის EMF დამოკიდებულია ელექტრული წრეში დენის ცვლილების სიჩქარეზე, გამტარის თვისებებზე (ზომა და ფორმა) და იმ საშუალების შედარებით მაგნიტურ გამტარიანობაზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი. ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც აჩვენებს თვითინდუქციის EMF-ის დამოკიდებულებას გამტარის ზომასა და ფორმაზე და იმ გარემოზე, რომელშიც მდებარეობს გამტარი, ეწოდება თვითინდუქციური კოეფიციენტი ან ინდუქცია. ინდუქციურობა - ფიზიკური მნიშვნელობა რიცხობრივად უდრის თვითინდუქციის EMF-ს, რომელიც წარმოიქმნება წრედში, როდესაც დენის სიძლიერე იცვლება 1 ამპერით 1 წამში. ასევე ინდუქციურობა შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით:

სადაც Ф არის მაგნიტური ნაკადი წრედში, I არის დენი წრეში.

SI ინდუქციურობის ერთეულები:

კოჭის ინდუქციურობა დამოკიდებულია: შემობრუნების რაოდენობაზე, ხვეულის ზომასა და ფორმაზე და საშუალო (შესაძლოა ბირთვის) შედარებით მაგნიტურ გამტარიანობაზე.

EMF თვითინდუქციური

თვითინდუქციური EMF ხელს უშლის დენის მატებას წრედის ჩართვისას და დენის შემცირებას წრედის გახსნისას.

მაგნიტურ ველში ნივთიერების დამაგნიტიზაციის დასახასიათებლად გამოიყენება მაგნიტური მომენტი (პ მ ). ის რიცხობრივად უდრის მექანიკურ მომენტს, რომელსაც განიცდის ნივთიერება მაგნიტურ ველში 1 ტ ინდუქციით.

ნივთიერების ერთეული მოცულობის მაგნიტური მომენტი ახასიათებს მას მაგნიტიზაცია - ი , განისაზღვრება ფორმულით:

მე=რ მ / ვ , (2.4)

სადაც ვ - ნივთიერების მოცულობა.

მაგნიტიზაცია SI სისტემაში იზომება, ისევე როგორც დაძაბულობა, in Ვარ, რაოდენობა ვექტორულია.

ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები ხასიათდება ნაყარი მაგნიტური მგრძნობელობა - გ ო , განზომილებიანი რაოდენობა.

თუ რომელიმე სხეული მოთავსებულია მაგნიტურ ველში ინდუქციით ვ 0 , შემდეგ ის მაგნიტიზებულია. შედეგად, სხეული ინდუქციით ქმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს ვ " , რომელიც ურთიერთქმედებს მაგნიტიზატორ ველთან.

ამ შემთხვევაში, ინდუქციური ვექტორი საშუალო (V)შედგენილი იქნება ვექტორებისგან:

B = B 0 + B " (ვექტორის ნიშანი გამოტოვებულია), (2.5)

სადაც ვ " - მაგნიტიზებული ნივთიერების შინაგანი მაგნიტური ველის ინდუქცია.

შინაგანი ველის ინდუქცია განისაზღვრება ნივთიერების მაგნიტური თვისებებით, რომლებიც ხასიათდება მოცულობითი მაგნიტური მგრძნობელობით - გ ო , გამოთქმა მართალია: ვ " = გ ო ვ 0 (2.6)

დაყავით მ 0 გამოხატულება (2.6):

ვ " / მ ო = გ ო ვ 0 / მ 0

ჩვენ ვიღებთ: ნ " = გ ო ნ 0 , (2.7)

მაგრამ ნ " განსაზღვრავს ნივთიერების მაგნიტიზაციას მე , ე.ი. ნ " = მე , შემდეგ (2.7):

მე = გ ო ნ 0 . (2.8)

ამრიგად, თუ ნივთიერება იმყოფება გარე მაგნიტურ ველში ინტენსივობით ნ 0 , მაშინ მის შიგნით ინდუქცია განისაზღვრება გამონათქვამით:

B = B 0 + B " = მ 0 ნ 0 + მ 0 ნ " = მ 0 (ჰ 0 + მე)(2.9)

ბოლო გამოთქმა მკაცრად მართალია, როდესაც ბირთვი (ნივთიერება) მთლიანად არის გარე ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში (დახურული ტორსი, უსასრულოდ გრძელი სოლენოიდი და ა.შ.).

ამპერის კანონი გამოიყენება დენის სიძლიერის ერთეულის - ამპერის დასადგენად.

ამპერი - მუდმივი სიდიდის დენის სიძლიერე, რომელიც გადის უსასრულო სიგრძისა და უმნიშვნელო განივი კვეთის ორ პარალელურ სწორხაზოვან გამტარში, რომელიც მდებარეობს ერთი მეტრის მანძილზე, ვაკუუმში, იწვევს ძალას ამ გამტარებს შორის.

(2.4.1)

Აქ ; ; ;

მოდით განვსაზღვროთ აქედან განზომილება და მნიშვნელობა SI-ში.

, აქედან გამომდინარე

, ან .

ბიო-სავარდ-ლაპლასის კანონიდან, სწორი გამტარისთვის დენით , ძალიან შეგიძლიათ იპოვოთ მაგნიტური ველის ინდუქციის განზომილება:

Tesla არის SI საზომი ერთეული ინდუქციისთვის. ...

გაუსი- საზომი ერთეული გაუსის ერთეულთა სისტემაში (CGS).

1 ტ უდრის ერთიანი მაგნიტური ველის მაგნიტურ ინდუქციას, რომელშიც ბრტყელ წრეზე დენი აქვს მაგნიტური მომენტის,ბრუნვის მოქმედება.

ტესლა ნიკოლა(1856-1943) - სერბი მეცნიერი ელექტრო და რადიოინჟინერიის დარგში. მას უამრავი გამოგონება ჰქონდა. მან გამოიგონა ელექტრული მრიცხველი, სიხშირის მრიცხველი და ა.შ. მან შეიმუშავა მრავალფაზიანი გენერატორების, ელექტროძრავების და ტრანსფორმატორების მრავალი დიზაინი. შეიმუშავა არაერთი თვითმავალი რადიომართვადი მექანიზმი. შეისწავლა მაღალი სიხშირის დენების ფიზიოლოგიური ეფექტი. აშენდა 1899 წელს 200 კვტ სიმძლავრის რადიოსადგური კოლორადოში და 57,6 მ სიმაღლის რადიო ანტენა ლონგ აილენდში (Wordcliff Tower). აინშტაინთან და ოპენჰაიმერთან ერთად 1943 წელს მან მონაწილეობა მიიღო საიდუმლო პროექტში ამერიკული გემების უხილავობის მისაღწევად (ფილადელფიის ექსპერიმენტი). თანამედროვეები საუბრობდნენ ტესლაზე, როგორც მისტიკოსზე, ნათელმხილველზე, წინასწარმეტყველზე, რომელსაც შეუძლია ინტელექტუალურ სივრცეში და მიცვალებულთა სამყაროში ჩახედვა. მას სჯეროდა, რომ ელექტრომაგნიტური ველის დახმარებით შეიძლება სივრცეში გადაადგილება და დროის კონტროლი.

სხვა განმარტება: 1 ტ უდრის მაგნიტურ ინდუქციას, რომლის დროსაც მაგნიტური ნაკადი გადის ფართობზე 1 მ 2, ველის მიმართულების პერპენდიკულარული,უდრის 1 ვბ .

მაგნიტური ნაკადის გაზომვის ერთეულმა Wb მიიღო სახელი გერმანელი ფიზიკოსის ვილჰელმ ვებერის (1804–1891) პატივსაცემად, ჰალეს, გოტინგენისა და ლაიფციგის უნივერსიტეტების პროფესორის.

როგორც ვთქვით, მაგნიტური ნაკადი Ф ზედაპირის S მეშვეობით - მაგნიტური ველის ერთ-ერთი მახასიათებელი(ნახ. 2.5):

მაგნიტური ნაკადის საზომი ერთეული SI-ში:

. , და მას შემდეგ.

Აქ მაქსველი(Ms) არის მაგნიტური ნაკადის საზომი ერთეული CGS-ში, სახელწოდებით ცნობილი ინგლისელი მეცნიერის ჯეიმს მაქსველის (1831–1879), ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის შემქმნელის.

მაგნიტური ველის სიძლიერე ნიზომება.

, .

მოდით შევაჯამოთ მაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლები ერთ ცხრილში.

ცხრილი 2.1

სახელი

მაგნიტური მასალები არის ის, ვინც ექვემდებარება სპეციალური ძალის ველების გავლენას, თავის მხრივ, არამაგნიტური მასალები არ ექვემდებარება ან სუსტად ექვემდებარება მაგნიტური ველის ძალებს, რომელიც ჩვეულებრივ წარმოდგენილია ძალის ხაზების გამოყენებით (მაგნიტური ნაკადი) გარკვეული თვისებები. გარდა იმისა, რომ ისინი ყოველთვის ქმნიან დახურულ მარყუჟებს, ისინი ისე იქცევიან, თითქოს ელასტიურები არიან, ანუ დამახინჯების დროს ცდილობენ დაუბრუნდნენ წინა მანძილს და ბუნებრივ ფორმას.

უხილავი ძალა

მაგნიტები იზიდავს გარკვეულ ლითონებს, განსაკუთრებით რკინას და ფოლადს, ასევე ნიკელს, ნიკელს, ქრომს და კობალტის შენადნობებს. მასალები, რომლებიც ქმნიან გრავიტაციულ ძალებს, არის მაგნიტები. მათი სხვადასხვა სახეობაა. მასალებს, რომლებიც ადვილად მაგნიტირდება, ეწოდება ფერომაგნიტური. ისინი შეიძლება იყოს მყარი ან რბილი. რბილი ფერომაგნიტური მასალები, როგორიცაა რკინა, სწრაფად კარგავს თავის თვისებებს. ამ მასალებისგან დამზადებულ მაგნიტებს დროებითი მაგნიტები ეწოდება. ხისტი მასალები, როგორიცაა ფოლადი, უფრო დიდხანს ძლებს და მუდმივად გამოიყენება.

მაგნიტური ნაკადი: განმარტება და მახასიათებლები

მაგნიტის გარშემო არის გარკვეული ძალის ველი და ეს ქმნის ენერგიის წარმოქმნის შესაძლებლობას. მაგნიტური ნაკადი ტოლია პერპენდიკულარული ზედაპირის საშუალო ძალის ველების ნამრავლის, რომელშიც ის აღწევს. იგი გამოსახულია სიმბოლოს "Φ" გამოყენებით, იგი იზომება ერთეულებში, რომელსაც ეწოდება ვებერები (WB). მოცემულ არეალში გამავალი ნაკადის რაოდენობა შეიცვლება ობიექტის გარშემო ერთი წერტილიდან მეორეზე. ამრიგად, მაგნიტური ნაკადი არის მაგნიტური ველის ან ელექტრული დენის სიძლიერის ე.წ.

მაგნიტური ნაკადების საიდუმლოს აღმოჩენა

ყველა მაგნიტს, განურჩევლად მათი ფორმისა, აქვს ორი რეგიონი, რომელსაც ეწოდება პოლუსი, რომელსაც შეუძლია წარმოქმნას უხილავი ძალის ხაზების ორგანიზებული და დაბალანსებული სისტემების კონკრეტული ჯაჭვი. ნაკადიდან ეს ხაზები ქმნიან სპეციალურ ველს, რომლის ფორმა ზოგიერთ ნაწილში უფრო ინტენსიურად ჩნდება, ვიდრე ზოგიერთში. ყველაზე დიდი მიზიდულობის მქონე უბნებს პოლუსები ეწოდება. ვექტორული ველის ხაზების აღმოჩენა შეუიარაღებელი თვალით შეუძლებელია. ვიზუალურად, ისინი ყოველთვის ნაჩვენებია, როგორც საველე ხაზები, ცალსახა პოლუსებით მასალის თითოეულ ბოლოში, სადაც ხაზები უფრო მკვრივი და კონცენტრირებულია. მაგნიტური ნაკადი არის ხაზები, რომლებიც ქმნიან მიზიდულობის ან მოგერიების ვიბრაციას, აჩვენებს მათ მიმართულებას და ინტენსივობას.

მაგნიტური ნაკადის ხაზები

ძალის მაგნიტური ხაზები განისაზღვრება, როგორც მოსახვევები, რომლებიც მოძრაობენ მაგნიტური ველის სპეციფიკურ გზაზე. ამ მრუდების ტანგენსი ნებისმიერ წერტილში აჩვენებს მაგნიტური ველის მიმართულებას იქ. სპეციფიკაციები:

თითოეული ნაკადის ხაზი ქმნის დახურულ მარყუჟს.

ეს ინდუქციური ხაზები არასოდეს იკვეთება, მაგრამ იკუმშება ან იჭიმება, ცვლის მათ ზომას ამა თუ იმ მიმართულებით.

როგორც წესი, ძალის ხაზები იწყება და მთავრდება ზედაპირზე.

ასევე არის გარკვეული მიმართულება ჩრდილოეთიდან სამხრეთისაკენ.

ძალის ხაზები, რომლებიც ერთმანეთთან ახლოს არის ძლიერი მაგნიტური ველის შესაქმნელად.

როდესაც მიმდებარე პოლუსები ერთნაირია (ჩრდილოეთ-ჩრდილოეთი ან სამხრეთ-სამხრეთი), ისინი ერთმანეთს უკუაგდებენ. როცა მეზობელი პოლუსები ერთმანეთს არ ემთხვევა (ჩრდილოეთ-სამხრეთი ან სამხრეთ-ჩრდილოეთი), ისინი იზიდავენ ერთმანეთს. ეს ეფექტი მოგვაგონებს ცნობილ გამონათქვამს, რომ საპირისპიროები იზიდავენ.

მაგნიტური მოლეკულები და ვებერის თეორია

ვებერის თეორია ეყრდნობა იმ ფაქტს, რომ ყველა ატომს აქვს მაგნიტური თვისებები ატომებში ელექტრონებს შორის კავშირის გამო. ატომების ჯგუფები ისე უერთდებიან ერთმანეთს, რომ მათ გარშემო მყოფი ველები ერთი მიმართულებით ბრუნავენ. ამ ტიპის მასალები შედგება პაწაწინა მაგნიტების ჯგუფებისგან (როდესაც მოლეკულურ დონეზე შევხედავთ) ატომების გარშემო, რაც ნიშნავს, რომ ფერომაგნიტური მასალა შედგება მოლეკულებისგან, რომლებსაც აქვთ მიმზიდველი ძალები. ისინი ცნობილია როგორც დიპოლები და დაჯგუფებულია დომენებად. როდესაც მასალა მაგნიტიზებულია, ყველა დომენი ხდება ერთი. მასალა კარგავს მიზიდვისა და მოგერიების უნარს, თუ მისი დომენები გათიშულია. დიპოლები ერთად ქმნიან მაგნიტს, მაგრამ თითოეული მათგანი ცალ-ცალკე ცდილობს ცალპოლარულისგან განდევნას, რითაც საპირისპირო პოლუსები იზიდავს.

მინდვრები და ბოძები

მაგნიტური ველის სიძლიერე და მიმართულება განისაზღვრება მაგნიტური ნაკადის ხაზებით. მიზიდულობის არე უფრო ძლიერია იქ, სადაც ხაზები ერთმანეთთან ახლოსაა. ხაზები ყველაზე ახლოს არის ბირთვის ბაზის პოლუსთან, სადაც მიზიდულობა ყველაზე ძლიერია. თავად პლანეტა დედამიწა ამ მძლავრ ძალოვან ველშია. ის მოქმედებს ისე, თითქოს გიგანტური ზოლიანი მაგნიტიზებული ფირფიტა გადის პლანეტის შუაგულში. კომპასის ისრის ჩრდილოეთ პოლუსი მიუთითებს წერტილისკენ, რომელსაც ეწოდება მაგნიტური ჩრდილოეთ პოლუსი, ხოლო სამხრეთ პოლუსი მიუთითებს მაგნიტურ სამხრეთზე. თუმცა, ეს მიმართულებები განსხვავდება გეოგრაფიული ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებისგან.

მაგნეტიზმის ბუნება

მაგნიტიზმი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ელექტრო და ელექტრონულ ინჟინერიაში, რადგან მისი კომპონენტების გარეშე, როგორიცაა რელეები, სოლენოიდები, ინდუქტორები, ჩოკები, კოჭები, დინამიკები, ელექტროძრავები, გენერატორები, ტრანსფორმატორები, ელექტრო მრიცხველები და ა.შ. არ იმუშავებს. მაგნიტები გვხვდება ბუნებრივში. მდგომარეობა მაგნიტური მადნების სახით. არსებობს ორი ძირითადი ტიპი, მაგნეტიტი (ასევე უწოდებენ რკინის ოქსიდს) და მაგნიტური რკინის საბადო. ამ მასალის მოლეკულური სტრუქტურა არამაგნიტურ მდგომარეობაში წარმოდგენილია თავისუფალი მაგნიტური წრის ან ცალკეული პაწაწინა ნაწილაკების სახით, რომლებიც თავისუფლად რანდომიზებულია. როდესაც მასალა მაგნიტიზებულია, მოლეკულების ეს შემთხვევითი განლაგება იცვლება და პაწაწინა შემთხვევითი მოლეკულური ნაწილაკები ისე რიგდებიან, რომ წარმოქმნიან განლაგების მთელ სერიას. ფერომაგნიტური მასალების მოლეკულური განლაგების ამ იდეას ვებერის თეორია ეწოდება.

გაზომვა და პრაქტიკული გამოყენება

ყველაზე გავრცელებული გენერატორები იყენებენ მაგნიტურ ნაკადს ელექტროენერგიის შესაქმნელად. მისი სიმძლავრე ფართოდ გამოიყენება ელექტრო გენერატორებში. მოწყობილობას, რომელიც ემსახურება ამ საინტერესო ფენომენის გაზომვას, ეწოდება ფლუქსმეტრი, იგი შედგება კოჭისა და ელექტრონული მოწყობილობისგან, რომელიც აფასებს ძაბვის ცვლილებას კოჭში. ფიზიკაში ნაკადი არის საზომი ძალის ხაზების რაოდენობის, რომლებიც გადის გარკვეულ არეალში. მაგნიტური ნაკადი არის ძალა მაგნიტური ხაზების რაოდენობის საზომი.

ზოგჯერ არამაგნიტურ მასალასაც კი შეიძლება ჰქონდეს დიამაგნიტური და პარამაგნიტური თვისებები. საინტერესო ფაქტია, რომ გრავიტაციის ძალები შეიძლება განადგურდეს იმავე მასალის გახურებით ან ჩაქუჩით დარტყმით, მაგრამ მათი განადგურება ან იზოლირება შეუძლებელია დიდი ნიმუშის ორად გატეხვით. თითოეულ გატეხილ ნაწილს ექნება თავისი ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსი, რაც არ უნდა პატარა იყოს ნაჭრები.