Магнітне поле.

Магнітні властивості речовин.

Давні вчені помітили, що деякі залізорудні мінерали мають властивість притягувати і утримувати невеликі металеві предмети. Шматки такої руди називають природними магнітами.

Металеві предмети мають властивість намагнічуватись і зберігати тривалий час такий стан. Такі магніти називають постійними штучними магнітами. Але підсилення намагнічуванності до сталі додають (легують) домішки, наприклад кобальт.

Різні частинки штучного та природного магнітів притягують різні предмети по-різному. На кінцях магніту це притягнення максимальне, а в середній його частині воно практично відсутнє. Кінці магніту називають полюсами, а середню частину нейтральною зоною. Коли магніту надати форму стрілки і дати їй можливість вільно обертатись навколо осі, то стрілка завжди займає одне і те ж положення : одним кінцем вона буде спрямована в бік географічного північного полюсу. Протилежним кінцем – в бік географічного південного полюсу. Той полюс магніту, що повертається на північ, називають північним (N-north); той, що звернений на південь – південним (S-south).

Досліди безсумнівно доводять, що північний та південний полюси неможливо відділити, тобто неможливо отримати монопольний магніт.

В 1820 р. Х.Ерстед відкрив магнітне поле електричного струму. При цьому поява магнітного поля супроводжувала будь-який рух заряджених точок : магнітне поле виникає навколо металевого провідника зі струмом (рух електронів у твердому тілі), біля ванни з електролітом, в якій протікає струм (рух іонів) і навіть в вакумі біля пучка катодних променів (рух електронів, що під дією термоелектронної емісії випромінюються катодом. При цьому магнітна стрілка (згадаємо :”пробний заряд” в електриці) завжди розташовується перпендикулярно струмові. Тоді ж А.Ампер встановив основні закони магнітної взаємодії струмів. Він застосував у фізиці новий термін – “молекулярні струми”, що протікають в твердих речовинах. Наявністю таких струмів Ампер пояснив магнітні властивості речовин. Пізніше було встановлено, що роль молекулярних струмів в твердих тілах виконують електрони, які постійно рухаються по кругових орбітах навколо ядер.

Силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукціїВ, який можна визначити за допомогою пробної прямокутної рамки КLNР із струмом І₁ (рис.1). Проведемо через точку А (центр рамки) додатну нормаль п до площини, в якій лежить контур рамки. Додатний напрям нормалі збігається з поступальним рухом свердлика, якщо його рукоятку обертати в напрямі струму І₁ у рамці. Нехай на ділянці КL струм І₁ збігається за напрямом із струмом І, на ділянці NP – протилежний.

Магнітні поля обох струмів І й І₁ взаємодіють, і, якщо дати можливість рамці повертатися відносно вертикальної осі, то вона встановиться так, що площина контуру КLNР суміститься з площиною, в якій лежить прямолінійний провідник із струмом І.

Магнітним моментом Р_т замкнутого струму називається векторна фізична величина в напрямі додатної нормалі, яка вимірюється добутком величини струму в контурі на площу, яку охоплює цей контур, тобто Р_т = І₁ S де, де S —площа контура рамки. На рамку із струмом діє також механічний обертальний момент М пари сил. Вектор М має напрям вертикальної осі рамки і буде максимальний М_max, якщо радіус-вектор rперпендикулярний до площини контура рамки. Усі досліди показують, що при r = const відношення — залишається незмінним.

Рис.1.

Магнітна індукція визначається відношенням максимальної величини обертального механічного моменту рамки із струмом до її магнітного моменту: .

Магнітна індукція є величина векторна. Вектор та Р_т мають напрям додатної нормалі п, якщо рамка перебуває в стані рівноваги М = 0, (Рис.1).

Лініями магнітної індукції називають криві, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямом вектора В в цих точках поля. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті й охоплюють провідник із струмом. Для визначення напряму ліній магнітної індукції можна скористатися правилом свердлика:

якщо свердлик повертати так, щоб його поступальний рух збігався з напрямом струму І, то обертальний рух рукоятки покаже напрям ліній магнітної індукції (рис. 2). Зручне також і правило обхвату правою рукою: якщо великий палець правої руки спрямувати в напрямі струму, а рештою пальців обхопити провідник із струмом, то вони вкажуть напрям ліній магнітної індукції (і вектораВ). Для наочного зображення магнітного поля використовують магнітні стрілки або залізні ошурки (рис. 3).

Рис.2. Рис.3. Рис. 4.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Закон Біо — Савара — Лапласа

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.