thuis Blokhutten Basisconcepten en eigenschappen van het magnetisch veld. Wat is een magnetisch veld

Basisconcepten en eigenschappen van het magnetisch veld. Wat is een magnetisch veld

Een magnetisch veld- dit is het materiële medium waardoor interactie plaatsvindt tussen geleiders met stroom of bewegende ladingen.

Eigenschappen magnetisch veld :

Kenmerken van het magnetische veld:

Om het magnetische veld te bestuderen, wordt een testcircuit met stroom gebruikt. Het is klein van formaat en de stroom erin is veel minder dan de stroom in de geleider die het magnetische veld creëert. Aan weerszijden van het stroomvoerende circuit werken krachten uit het magnetische veld die even groot zijn, maar in tegengestelde richtingen gericht, omdat de richting van de kracht afhangt van de richting van de stroom. De aangrijpingspunten van deze krachten liggen niet op dezelfde rechte lijn. Dergelijke krachten worden genoemd een paar krachten. Als gevolg van de werking van een paar krachten kan het circuit niet translerend bewegen; het roteert om zijn as. Kenmerkend is de roterende actie koppel.

, Waar l–paar krachten inzetten(afstand tussen punten waarop krachten worden uitgeoefend).

Naarmate de stroom in het testcircuit of het gebied van het circuit toeneemt, zal het koppel van het krachtenpaar proportioneel toenemen. De verhouding van het maximale krachtmoment dat op het circuit inwerkt met stroom tot de grootte van de stroom in het circuit en de oppervlakte van het circuit is een constante waarde voor een bepaald punt in het veld. Het heet magnetische inductie.

, Waar
-magnetisch moment circuit met stroom.

Eenheid magnetische inductie - Tesla [T].

Magnetisch moment van het circuit– vectorgrootheid, waarvan de richting afhangt van de richting van de stroom in het circuit en wordt bepaald door regel voor de rechterschroef: bal uw rechterhand tot een vuist, wijs vervolgens met vier vingers in de richting van de stroom in het circuit duim geeft de richting van de magnetische momentvector aan. De magnetische momentvector staat altijd loodrecht op het contourvlak.

Achter richting van de magnetische inductievector neem de richting van de vector van het magnetische moment van het circuit, georiënteerd in het magnetische veld.

Magnetische inductielijn– een lijn waarvan de raaklijn in elk punt samenvalt met de richting van de magnetische inductievector. Magnetische inductielijnen zijn altijd gesloten en kruisen elkaar nooit. Magnetische inductielijnen van een rechte geleider met stroom de vorm hebben van cirkels in een vlak loodrecht op de geleider. De richting van de magnetische inductielijnen wordt bepaald door de rechtse schroefregel. Magnetische inductielijnen van cirkelvormige stroom(beurten met stroom) hebben ook de vorm van cirkels. Elk spoelelement heeft een lengte
kan worden voorgesteld als een rechte geleider die zijn eigen magnetisch veld creëert. Voor magnetische velden geldt het principe van superpositie (onafhankelijke optelling). De totale vector van magnetische inductie van de cirkelvormige stroom wordt bepaald als het resultaat van de optelling van deze velden in het midden van de winding volgens de rechtse schroefregel.

Als de grootte en richting van de magnetische inductievector op elk punt in de ruimte hetzelfde zijn, wordt het magnetische veld opgeroepen homogeen. Als de grootte en richting van de magnetische inductievector op elk punt in de loop van de tijd niet veranderen, wordt een dergelijk veld genoemd permanent.

Grootte magnetische inductie op elk punt in het veld is direct evenredig met de stroomsterkte in de geleider die het veld creëert, omgekeerd evenredig met de afstand van de geleider tot een bepaald punt in het veld, hangt af van de eigenschappen van het medium en de vorm van de geleider die het veld creëert het veld.

, Waar
AAN 2; Gn/m – magnetische vacuümconstante,

-relatieve magnetische permeabiliteit van het medium,

-absolute magnetische permeabiliteit van het medium.

Afhankelijk van de waarde van de magnetische permeabiliteit zijn alle stoffen onderverdeeld in drie klassen:

Naarmate de absolute permeabiliteit van het medium toeneemt, neemt ook de magnetische inductie op een bepaald punt in het veld toe. De verhouding van magnetische inductie tot de absolute magnetische permeabiliteit van het medium is een constante waarde voor een bepaald polypunt, e wordt genoemd spanning.

De vectoren van spanning en magnetische inductie vallen in richting samen. De magnetische veldsterkte is niet afhankelijk van de eigenschappen van het medium.

Ampère vermogen– de kracht waarmee het magnetische veld op een stroomvoerende geleider inwerkt.

Waar l– lengte van de geleider, - de hoek tussen de magnetische inductievector en de richting van de stroom.

De richting van de Ampèrekracht wordt bepaald door linkerhand regel: de linkerhand is zo geplaatst dat de component van de magnetische inductievector, loodrecht op de geleider, de handpalm binnengaat, vier uitgestrekte vingers direct langs de stroom, dan geeft de 90 0 gebogen duim de richting van de Ampere-kracht aan.

Het resultaat van de Ampere-kracht is de beweging van de geleider in een bepaalde richting.

E als = 90 0 , dan F=max, als = 0 0 , dan F = 0.

Lorentz-kracht– de kracht van het magnetische veld op een bewegende lading.

, waarbij q de lading is, v de snelheid van zijn beweging, - de hoek tussen de vectoren van spanning en snelheid.

De Lorentzkracht staat altijd loodrecht op de magnetische inductie- en snelheidsvectoren. De richting wordt bepaald door linkerhand regel(vingers volgen de beweging van de positieve lading). Als de richting van de snelheid van het deeltje loodrecht staat op de magnetische inductielijnen van een uniform magnetisch veld, beweegt het deeltje in een cirkel zonder zijn kinetische energie te veranderen.

Omdat de richting van de Lorentzkracht afhangt van het teken van de lading, wordt deze gebruikt om ladingen te scheiden.

Magnetische flux– een waarde die gelijk is aan het aantal magnetische inductielijnen dat door een gebied gaat dat loodrecht op de magnetische inductielijnen ligt.

, Waar - de hoek tussen de magnetische inductie en de normaal (loodrecht) op het gebied S.

Eenheid– Weber [Wb].

Meetmethoden voor magnetische flux:

De oriëntatie van de locatie in een magnetisch veld veranderen (de hoek veranderen)

Het gebied veranderen van een circuit dat in een magnetisch veld is geplaatst

Verandering in stroomsterkte waardoor een magnetisch veld ontstaat

De afstand van het circuit tot de magnetische veldbron wijzigen

Veranderingen in de magnetische eigenschappen van het medium.

F Araday heeft zich geregistreerd elektriciteit in een circuit dat geen bron bevat, maar zich naast een ander circuit bevindt dat wel een bron bevat. Bovendien ontstond de stroom in het eerste circuit in de volgende gevallen: bij elke verandering in de stroom in circuit A, bij relatieve beweging van de circuits, bij de introductie van een ijzeren staaf in circuit A, bij beweging ten opzichte van circuit B permanente magneet. Gerichte beweging van vrije ladingen (stroom) vindt alleen plaats in een elektrisch veld. Dit betekent dat er een veranderend magnetisch veld ontstaat elektrisch veld, die de vrije ladingen van de dirigent in beweging zet. Dit elektrische veld wordt genoemd geïnduceerd of draaikolk.

Verschillen tussen een elektrisch wervelveld en een elektrostatisch veld:

De bron van het wervelveld is een veranderend magnetisch veld.

De vortexveldintensiteitslijnen zijn gesloten.

De arbeid die door dit veld wordt verricht om een lading langs een gesloten circuit te verplaatsen, is niet nul.

De energiekarakteristiek van een vortexveld is niet het potentieel, maar geïnduceerde emf– een waarde gelijk aan de arbeid van externe krachten (krachten van niet-elektrostatische oorsprong) om een ladingseenheid voort te bewegen gesloten kring.

.Gemeten in Volt[IN].

Een elektrisch wervelveld treedt op bij elke verandering in het magnetische veld, ongeacht of er een geleidend gesloten circuit is of niet. Het circuit maakt het alleen mogelijk om het elektrische veld van de wervel te detecteren.

Elektromagnetische inductie- dit is het optreden van geïnduceerde emf in een gesloten circuit met elke verandering in de magnetische flux door het oppervlak.

De geïnduceerde emf in een gesloten circuit genereert een geïnduceerde stroom.

Richting van inductiestroom bepaald door De regel van Lenz: de geïnduceerde stroom is in een zodanige richting dat het daardoor gecreëerde magnetische veld elke verandering in de magnetische flux die deze stroom opwekte, tegenwerkt.

De wet van Faraday voor elektromagnetische inductie: De geïnduceerde emf in een gesloten lus is recht evenredig met de snelheid waarmee de magnetische flux verandert door het oppervlak dat wordt begrensd door de lus.

T oké fuko– wervelinductiestromen die ontstaan in grote geleiders die in een veranderend magnetisch veld zijn geplaatst. De weerstand van een dergelijke geleider is laag, omdat deze een grote doorsnede S heeft, waardoor de Foucault-stromen groot van waarde kunnen zijn, waardoor de geleider opwarmt.

Zelfinductie- dit is het optreden van geïnduceerde emf in een geleider wanneer de stroomsterkte daarin verandert.

Een geleider die stroom geleidt, creëert een magnetisch veld. Magnetische inductie hangt af van de stroomsterkte, daarom hangt de intrinsieke magnetische flux ook af van de stroomsterkte.

, waarbij L de evenredigheidscoëfficiënt is, inductie.

Eenheid inductie – Henry [H].

Inductie geleider hangt af van de grootte, vorm en magnetische permeabiliteit van het medium.

Inductie neemt toe met toenemende lengte van de geleider, de inductantie van een winding is groter dan de inductantie van een rechte geleider van dezelfde lengte, de inductantie van een spoel (een geleider met een groot aantal windingen) is groter dan de inductantie van één winding , de inductie van een spoel neemt toe als er een ijzeren staaf in wordt gestoken.

De wet van Faraday voor zelfinductie:
.

Zelf-geïnduceerde emf is recht evenredig met de snelheid waarmee de stroom verandert.

Zelf-geïnduceerde emf genereert een zelfinductiestroom, die altijd elke verandering in de stroom in het circuit verhindert, dat wil zeggen, als de stroom toeneemt, wordt de zelfinductiestroom in de tegenovergestelde richting gericht; wanneer de stroom in het circuit afneemt, wordt de zelfinductiestroom inductiestroom wordt in dezelfde richting gericht. Hoe groter de inductie van de spoel, hoe groter de zelfinductieve emf die daarin optreedt.

Magnetische veldenergie is gelijk aan het werk dat de stroom doet om de zelfgeïnduceerde emf te overwinnen gedurende de tijd dat de stroom toeneemt van nul naar de maximale waarde.

Elektromagnetische trillingen– dit zijn periodieke veranderingen in lading, stroomsterkte en alle kenmerken van elektrische en magnetische velden.

Elektrisch oscillerend systeem(oscillerend circuit) bestaat uit een condensator en een inductor.

Voorwaarden voor het optreden van oscillaties:

Het systeem moet uit evenwicht worden gebracht; laad hiervoor de condensator op. Elektrische veldenergie van een geladen condensator:

Het systeem moet terugkeren naar een evenwichtstoestand. Onder invloed van een elektrisch veld wordt lading overgedragen van de ene plaat van de condensator naar de andere, dat wil zeggen dat er een elektrische stroom in het circuit verschijnt die door de spoel stroomt. Naarmate de stroom in de inductor toeneemt, ontstaat er een zelfinductie-emf; de zelfinductiestroom wordt in de tegenovergestelde richting gericht. Wanneer de stroom in de spoel afneemt, wordt de zelfinductiestroom in dezelfde richting gericht. De zelfinductiestroom heeft dus de neiging het systeem terug te brengen naar een evenwichtstoestand.

De elektrische weerstand van het circuit moet laag zijn.

Ideaal oscillerend circuit kent geen weerstand. De trillingen daarin worden genoemd vrij.

Voor elk elektrisch circuit wordt voldaan aan de wet van Ohm, volgens welke de emf die in het circuit werkt gelijk is aan de som van de spanningen in alle secties van het circuit. Er is geen stroombron in het oscillerende circuit, maar er verschijnt een zelfinductieve emf in de inductor, die gelijk is aan de spanning over de condensator.

Conclusie: de lading van de condensator verandert volgens een harmonische wet.

Condensator spanning:
.

Stroomsterkte in het circuit:
.

Grootte
- huidige amplitude.

Het verschil vanaf de lading
.

Periode van vrije oscillaties in het circuit:

Elektrische veldenergie van een condensator:

Spoel magnetische veldenergie:

De energieën van het elektrische en magnetische veld variëren volgens een harmonische wet, maar de fasen van hun oscillaties zijn verschillend: wanneer de energie van het elektrische veld maximaal is, is de energie van het magnetische veld nul.

Totale energie van het oscillerende systeem:
.

IN ideale contour de totale energie verandert niet.

Tijdens het oscillatieproces wordt de energie van het elektrische veld volledig omgezet in de energie van het magnetische veld en omgekeerd. Dit betekent dat de energie op elk moment gelijk is aan de maximale energie van het elektrische veld of aan de maximale energie van het magnetische veld.

Echt oscillerend circuit bevat weerstand. De trillingen daarin worden genoemd vervagen.

De wet van Ohm zal de vorm aannemen:

Op voorwaarde dat de demping klein is (het kwadraat van de eigenfrequentie van trillingen is veel groter dan het kwadraat van de dempingscoëfficiënt), is de logaritmische dempingsafname:

Bij sterke demping (het kwadraat van de eigen trillingsfrequentie is kleiner dan het kwadraat van de trillingscoëfficiënt):

Deze vergelijking beschrijft het proces van het ontladen van een condensator in een weerstand. Bij afwezigheid van inductie zullen er geen oscillaties optreden. Volgens deze wet verandert ook de spanning op de condensatorplaten.

Totale energie in een echt circuit neemt af, omdat tijdens het passeren van stroom warmte vrijkomt in de weerstand R.

Overgangsproces- een proces dat plaatsvindt elektrische circuits bij de overgang van de ene bedrijfsmodus naar de andere. Geschat op tijd ( ), waarbij de parameter die het transitieproces karakteriseert, e keer zal veranderen.

Voor circuit met condensator en weerstand:
.

Maxwells theorie van het elektromagnetische veld:

1 positie:

Elk wisselend elektrisch veld genereert een magnetisch wervelveld. Een elektrisch wisselveld werd door Maxwell een verplaatsingsstroom genoemd, omdat het, net als een gewone stroom, een magnetisch veld veroorzaakt.

Om de verplaatsingsstroom te detecteren, moet u rekening houden met de stroomdoorgang door een systeem waarin een condensator met een diëlektricum is aangesloten.

Biasstroomdichtheid:
. De stroomdichtheid is gericht in de richting van de spanningsverandering.

Maxwells eerste vergelijking:
- het magnetische wervelveld wordt gegenereerd door zowel geleidingsstromen (bewegende elektrische ladingen) als verplaatsingsstromen (elektrisch wisselveld E).

2 positie:

Elk wisselend magnetisch veld genereert een elektrisch wervelveld - de basiswet van elektromagnetische inductie.

De tweede vergelijking van Maxwell:
- verbindt de snelheid waarmee de magnetische flux door elk oppervlak verandert en de circulatie van de elektrische veldsterktevector die tegelijkertijd ontstaat.

Elke geleider die stroom voert, creëert een magnetisch veld in de ruimte. Als de stroom constant is (verandert niet in de loop van de tijd), dan is het bijbehorende magnetische veld ook constant. Een veranderende stroom creëert een veranderend magnetisch veld. Er is een elektrisch veld in een geleider die stroom voert. Daarom creëert een veranderend elektrisch veld een veranderend magnetisch veld.

Het magnetische veld is een vortex, omdat de magnetische inductielijnen altijd gesloten zijn. De grootte van de magnetische veldsterkte H is evenredig met de snelheid waarmee de elektrische veldsterkte verandert . Richting van de magnetische veldsterktevector geassocieerd met veranderingen in de elektrische veldsterkte rechterschroefregel: bal uw rechterhand tot een vuist, wijs uw duim in de richting van de verandering in elektrische veldsterkte, dan geven de gebogen 4 vingers de richting van de magnetische veldsterktelijnen aan.

Elk veranderend magnetisch veld creëert een elektrisch wervelveld, waarvan de spanningslijnen gesloten zijn en zich in een vlak loodrecht op de magnetische veldsterkte bevinden.

De grootte van de intensiteit E van het elektrische veld van de wervel hangt af van de snelheid waarmee het magnetische veld verandert . De richting van vector E is gerelateerd aan de richting van de verandering in het magnetische veld H door de linkerschroefregel: bal je linkerhand in een vuist, wijs je duim in de richting van de verandering in het magnetische veld, gebogen vier vingers geven aan de richting van de intensiteitslijnen van het elektrische veld van de wervel.

De reeks onderling verbonden vortex-elektrische en magnetische velden vertegenwoordigt elektromagnetisch veld. Het elektromagnetische veld blijft niet op het punt van oorsprong, maar plant zich voort in de ruimte in de vorm van een transversale elektromagnetische golf.

Elektromagnetische golf– dit is de voortplanting in de ruimte van elektrische en magnetische velden die met elkaar verbonden zijn.

Voorwaarde voor het optreden van een elektromagnetische golf– beweging van de lading met versnelling.

Elektromagnetische golfvergelijking:

- cyclische frequentie van elektromagnetische trillingen

t – tijd vanaf het begin van oscillaties

l – afstand van de golfbron tot een bepaald punt in de ruimte

- voortplantingssnelheid van de golven

De tijd die een golf nodig heeft om van de bron naar een bepaald punt te reizen.

De vectoren E en H in een elektromagnetische golf staan loodrecht op elkaar en op de voortplantingssnelheid van de golf.

Bron van elektromagnetische golven– geleiders waar snel wisselende stromen doorheen stromen (macromitters), evenals aangeslagen atomen en moleculen (microemitters). Hoe hoger de oscillatiefrequentie, hoe beter elektromagnetische golven in de ruimte worden uitgezonden.

Eigenschappen van elektromagnetische golven:

Alle elektromagnetische golven zijn dat dwars

In een homogeen medium, elektromagnetische golven zich met een constante snelheid voortplanten, die afhangt van de eigenschappen van de omgeving:

- relatieve diëlektrische constante van het medium

- diëlektrische constante van vacuüm,
F/m, Cl2/nm2

- relatieve magnetische permeabiliteit van het medium

- magnetische vacuümconstante,
AAN 2; Gn/m

Elektromagnetische golven gereflecteerd door obstakels, geabsorbeerd, verspreid, gebroken, gepolariseerd, afgebogen, verstoord.

Volumetrische energiedichtheid Het elektromagnetische veld bestaat uit de volumetrische energiedichtheden van de elektrische en magnetische velden:

Golfenergiefluxdichtheid - golfintensiteit:

-Umov-Poynting-vector.

Alle elektromagnetische golven zijn gerangschikt in een reeks frequenties of golflengten (
). Deze rij is elektromagnetische golfschaal.

Laagfrequente trillingen. 0 – 10 4 Hz. Verkregen van generatoren. Ze stralen slecht uit

Radio golven. 10 4 – 10 13 Hz. Ze worden uitgezonden door massieve geleiders die snel wisselstromen transporteren.

Infrarood straling– golven die door alle lichamen worden uitgezonden bij temperaturen boven 0 K, als gevolg van intra-atomaire en intra-moleculaire processen.

Zichtbaar licht– golven die op het oog inwerken en visuele sensaties veroorzaken. 380-760 nm

Ultraviolette straling. 10 – 380 nm. Zichtbaar licht en UV ontstaan wanneer de beweging van elektronen in de buitenste schillen van een atoom verandert.

Röntgenstraling. 80 – 10-5 nm. Treedt op wanneer de beweging van elektronen in de binnenste schillen van een atoom verandert.

Gammastraling. Vindt plaats tijdens het verval van atoomkernen.

Magnetisch veld en zijn kenmerken

Lezing overzicht:

Magnetisch veld, zijn eigenschappen en karakteristieken.

Een magnetisch veld- de bestaansvorm van materie rond bewegende elektrische ladingen (stroomvoerende geleiders, permanente magneten).

Deze naam is te danken aan het feit dat het, zoals de Deense natuurkundige Hans Oersted in 1820 ontdekte, een oriënterende werking heeft op de magnetische naald. Het experiment van Oersted: een magnetische naald werd onder een stroomvoerende draad geplaatst, die op een naald draaide. Toen de stroom werd ingeschakeld, werd deze loodrecht op de draad geïnstalleerd; toen de richting van de stroom veranderde, draaide deze in de tegenovergestelde richting.

Basiseigenschappen van het magnetische veld:

gegenereerd door bewegende elektrische ladingen, stroomvoerende geleiders, permanente magneten en een wisselend elektrisch veld;

werkt met kracht op bewegende elektrische ladingen, stroomvoerende geleiders en gemagnetiseerde lichamen;

een magnetisch wisselveld genereert een elektrisch wisselveld.

Uit de ervaring van Oersted volgt dat het magnetische veld directioneel is en een vectorkrachtkarakteristiek moet hebben. Het wordt magnetische inductie genoemd en genoemd.

Het magnetische veld wordt grafisch weergegeven met behulp van magnetische krachtlijnen of magnetische inductielijnen. Magnetische kracht lijnen Dit zijn de lijnen waarlangs ijzervijlsel of de assen van kleine magneetnaalden zich in een magnetisch veld bevinden. Op elk punt van zo'n lijn is de vector langs een raaklijn gericht.

Magnetische inductielijnen zijn altijd gesloten, wat duidt op de afwezigheid van magnetische ladingen in de natuur en de wervelende aard van het magnetische veld.

Conventioneel verlaten ze de noordpool van de magneet en komen ze in het zuiden terecht. De dichtheid van de lijnen wordt zo gekozen dat het aantal lijnen per oppervlakte-eenheid loodrecht op het magnetische veld evenredig is met de grootte van de magnetische inductie.

Magnetische solenoïde met stroom

De richting van de lijnen wordt bepaald door de rechterschroefregel. Een solenoïde is een spoel met stroom, waarvan de windingen zich dicht bij elkaar bevinden, en de diameter van de winding is veel kleiner dan de lengte van de spoel.

Het magnetische veld in de solenoïde is uniform. Een magnetisch veld wordt uniform genoemd als de vector op enig punt constant is.

Het magnetische veld van een solenoïde is vergelijkbaar met het magnetische veld van een staafmagneet.

MET
Een stroomvoerende solenoïde is een elektromagneet.

De ervaring leert dat voor een magnetisch veld, net als voor een elektrisch veld, superpositieprincipe: de inductie van een magnetisch veld gecreëerd door verschillende stromen of bewegende ladingen is gelijk aan de vectorsom van de inductie van magnetische velden gecreëerd door elke stroom of lading:

De vector wordt op een van de volgende drie manieren ingevoerd:

a) uit de wet van Ampere;

b) door het effect van een magnetisch veld op een stroomvoerend frame;

c) uit de uitdrukking voor de Lorentzkracht.

A mpper heeft experimenteel vastgesteld dat de kracht waarmee een magnetisch veld inwerkt op een element van een geleider met stroom I die zich in een magnetisch veld bevindt, recht evenredig is met de kracht

stroom I en het vectorproduct van het lengte-element en magnetische inductie:

- De wet van Ampere

N
De richting van de vector kan worden gevonden volgens de algemene regels van het vectorproduct, waaruit de regel van de linkerhand volgt: als de palm van de linkerhand zo is geplaatst dat de magnetische krachtlijnen erin binnenkomen, en de 4 uitgestrekte vingers zijn langs de stroming gericht, waarna de gebogen duim de richting van de kracht zal laten zien.

De kracht die op een draad met een eindige lengte inwerkt, kan worden gevonden door over de gehele lengte te integreren.

Wanneer I = const, B=const, F = BIlsin

Als  =90 0, F = BIl

Inductie van magnetisch veld- fysieke vectorgrootheid, numeriek gelijk aan de kracht die in een uniform magnetisch veld inwerkt op een geleider van lengte-eenheid met eenheidsstroom, loodrecht op de magnetische krachtlijnen.

1T is de inductie van een uniform magnetisch veld, waarbij een kracht van 1N inwerkt op een geleider van 1 m lang met een stroom van 1A, loodrecht op de magnetische krachtlijnen.

Tot nu toe hebben we gekeken naar macrostromen die in geleiders vloeien. Volgens de veronderstelling van Ampere zijn er echter in elk lichaam microscopische stromen veroorzaakt door de beweging van elektronen in atomen. Deze microscopisch kleine moleculaire stromen creëren hun eigen magnetisch veld en kunnen roteren in de velden van macrostromen, waardoor een extra magnetisch veld in het lichaam ontstaat. De vector karakteriseert het resulterende magnetische veld dat wordt gecreëerd door alle macro- en microstromen, d.w.z. bij dezelfde macrostroom heeft de vector in verschillende omgevingen verschillende waarden.

Het magnetische veld van macrostromen wordt beschreven door de magnetische intensiteitsvector.

Voor een homogeen isotroop medium

 0 = 410 -7 H/m - magnetische constante,  0 = 410 -7 N.v.t. 2,

 is de magnetische permeabiliteit van het medium, die aangeeft hoe vaak het magnetische veld van macrostromen verandert als gevolg van het veld van microstromen van het medium.

Magnetische flux. De stelling van Gauss voor magnetische flux.

Vectorstroom(magnetische flux) door de locatie dS genaamd scalaire kwantiteit, gelijkwaardig

waar is de projectie in de richting van de normaal op de locatie;

 is de hoek tussen de vectoren en.

Directioneel oppervlakte-element,

Vectorflux is een algebraïsche grootheid,

Als - bij het verlaten van het oppervlak;

Als - bij het betreden van het oppervlak.

De flux van de magnetische inductievector door een willekeurig oppervlak S is gelijk aan

Voor een uniform magnetisch veld =const,

1 Wb - magnetische flux die door een vlak oppervlak gaat met een oppervlakte van 1 m 2 loodrecht op een uniform magnetisch veld, waarvan de inductie 1 T is.

De magnetische flux door het oppervlak S is numeriek gelijk aan het aantal magnetische veldlijnen dat dit oppervlak kruist.

Omdat magnetische inductielijnen altijd gesloten zijn, is voor een gesloten oppervlak het aantal lijnen dat het oppervlak binnenkomt (Ф 0). Daarom is de totale flux van magnetische inductie door een gesloten oppervlak nul.

- De stelling van Gauss: De flux van de magnetische inductievector door een gesloten oppervlak is nul.

Deze stelling is een wiskundige uitdrukking van het feit dat er in de natuur geen magnetische ladingen zijn waarop magnetische inductielijnen beginnen of eindigen.

De Biot-Savart-Laplace-wet en de toepassing ervan op de berekening van magnetische velden.

Het magnetische veld van gelijkstromen van verschillende vormen werd in detail bestudeerd door Fr. wetenschappers Biot en Savard. Ze ontdekten dat magnetische inductie op een willekeurig punt in alle gevallen evenredig is met de stroomsterkte en afhangt van de vorm, de grootte van de geleider, de locatie van dit punt ten opzichte van de geleider en van de omgeving.

De resultaten van deze experimenten werden samengevat door Fr. wiskundige Laplace, die rekening hield met de vectoraard van magnetische inductie en veronderstelde dat de inductie op elk punt, volgens het principe van superpositie, de vectorsom is van de inducties van elementaire magnetische velden die door elke sectie van deze geleider worden gecreëerd.

Laplace formuleerde in 1820 een wet, die de wet van Biot-Savart-Laplace werd genoemd: elk element van een stroomvoerende geleider creëert een magnetisch veld, waarvan de inductievector op een willekeurig punt K wordt bepaald door de formule:

- Biot-Savart-Laplace-wet.

Uit de wet van Biot-Sauvar-Laplace volgt dat de richting van de vector samenvalt met de richting van het vectorproduct. Dezelfde richting wordt gegeven door de regel van de rechterschroef (gimlet).

Gezien dat,

Geleiderelement medegestuurd met stroom;

Straalvector die aansluit op punt K;

De wet Biot-Savart-Laplace is van praktisch belang omdat Hiermee kun je op een bepaald punt in de ruimte de inductie vinden van het magnetische veld van een stroom die door een geleider met eindige afmetingen en willekeurige vorm vloeit.

Voor een stroom met een willekeurige vorm is een dergelijke berekening een complex wiskundig probleem. Als de stroomverdeling echter een bepaalde symmetrie heeft, maakt de toepassing van het superpositieprincipe samen met de wet van Biot-Savart-Laplace het mogelijk om specifieke magnetische velden relatief eenvoudig te berekenen.

Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden.

A. Magnetisch veld van een rechte geleider die stroom voert.

voor een geleider met een eindige lengte:

voor een geleider met oneindige lengte:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetisch veld in het midden van de cirkelvormige stroom:

=90 0 , zonde=1,

Oersted ontdekte in 1820 experimenteel dat de circulatie in een gesloten lus rond een systeem van macrostromen evenredig is met de algebraïsche som van deze stromen. De evenredigheidscoëfficiënt is afhankelijk van de keuze van het eenhedensysteem en is in SI gelijk aan 1.

C
De circulatie van een vector wordt een integraal met gesloten lus genoemd.

Deze formule heet circulatiestelling of totale huidige wet:

de circulatie van de magnetische veldsterktevector langs een willekeurig gesloten circuit is gelijk aan de algebraïsche som van de macrostromen (of totale stroom) die door dit circuit worden gedekt. zijn kenmerken In de ruimte rondom stromingen en permanente magneten ontstaat een kracht veld, genaamd magnetisch. Beschikbaarheid magnetisch velden is onthuld...

Over de echte structuur van het elektromagnetische velden En zijn kenmerken voortplanting in de vorm van vlakke golven.

Artikel >> Natuurkunde

OVER DE ECHTE STRUCTUUR VAN ELEKTROMAGNETISCH VELDEN EN ZIJN KENMERKEN VOORTPLANTING IN DE VORM VAN VLIEGGOLVEN... andere componenten van een single velden: elektromagnetisch veld met vectorcomponenten en elektrisch veld met componenten en magnetisch veld met componenten...

Magnetisch veld, circuits en inductie

Samenvatting >> Natuurkunde

... velden). Basis karakteristiek magnetisch velden is zijn kracht bepaald door vector magnetisch inductie (inductievector magnetisch velden). In SI magnetisch... hebben magnetisch moment. Magnetisch veld En zijn Parameters Richting magnetisch lijnen en...

Magnetisch veld (2)

Samenvatting >> Natuurkunde

Doorsnede van geleider AB met stroom in magnetisch veld loodrecht zijn magnetisch lijnen. Wanneer weergegeven in de afbeelding... hangt de waarde er alleen van af magnetisch velden en kan dienen zijn kwantitatief karakteristiek. Deze waarde wordt geaccepteerd...

Magnetisch materialen (2)

Samenvatting >> Economie

Materialen waarmee in contact komt magnetisch veld, uitgedrukt in zijn verandering, evenals bij anderen... en na het stoppen van de blootstelling magnetisch velden.1. Basis kenmerken magnetisch materialenMagnetische eigenschappen van materialen worden gekenmerkt...

Het magnetische veld van de aarde

Een magnetisch veld is een krachtveld dat inwerkt op bewegende elektrische ladingen en op lichamen die een magnetisch moment hebben, ongeacht hun bewegingstoestand.

De bronnen van het macroscopische magnetische veld zijn gemagnetiseerde lichamen, stroomvoerende geleiders en bewegende elektrisch geladen lichamen. De aard van deze bronnen is hetzelfde: het magnetische veld ontstaat als gevolg van de beweging van geladen microdeeltjes (elektronen, protonen, ionen), maar ook door de aanwezigheid van het eigen (spin) magnetische moment van de microdeeltjes.

Een wisselend magnetisch veld ontstaat ook wanneer het elektrische veld in de loop van de tijd verandert. Wanneer het magnetische veld op zijn beurt in de loop van de tijd verandert, ontstaat er een elektrisch veld. Volledige beschrijving elektrische en magnetische velden in hun relatie geven de vergelijkingen van Maxwell. Om het magnetische veld te karakteriseren wordt vaak het concept van veldlijnen (magnetische inductielijnen) geïntroduceerd.

Om de kenmerken van het magnetische veld en de magnetische eigenschappen van stoffen te meten, gebruiken ze verschillende types magnetometers. De eenheid van magnetische veldinductie in het CGS-eenhedenstelsel is Gauss (G), in Internationaal systeem eenheden (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 Gs. De intensiteit wordt respectievelijk gemeten in oersteds (Oe) en ampère per meter (A/m, 1 A/m = 0,01256 Oe; magnetische veldenergie - in Erg/cm2 of J/m2, 1 J/m2 = 10 erg/ cm2.

Kompas reageert
aan het magnetische veld van de aarde

Magnetische velden in de natuur zijn zeer divers, zowel qua schaal als qua effecten. Het magnetische veld van de aarde, dat de magnetosfeer van de aarde vormt, strekt zich uit tot een afstand van 70-80 duizend km in de richting van de zon en vele miljoenen km in de tegenovergestelde richting. Aan het aardoppervlak is het magnetische veld gemiddeld 50 μT, aan de grens van de magnetosfeer ~ 10 -3 G. Het geomagnetische veld beschermt het aardoppervlak en de biosfeer tegen de stroom geladen deeltjes van de zonnewind en gedeeltelijk kosmische straling. Magnetobiologie bestudeert de invloed van het aardmagnetische veld zelf op de levensactiviteit van organismen. In de ruimte nabij de aarde vormt het magnetische veld een magnetische val voor geladen deeltjes met hoge energie: de stralingsgordel van de aarde. De deeltjes in de stralingsgordel vormen een aanzienlijk gevaar wanneer ze de ruimte in vliegen. De oorsprong van het magnetische veld van de aarde houdt verband met convectieve bewegingen van geleidende vloeibare materie in de kern van de aarde.

Directe metingen met behulp van ruimtevaartuig toonde aan dat het dichtst bij de aarde kosmische lichamen- De maan, de planeten Venus en Mars hebben geen eigen magnetisch veld dat vergelijkbaar is met dat van de aarde. Van andere planeten zonnestelsel alleen Jupiter en blijkbaar Saturnus hebben hun eigen magnetische velden die voldoende zijn om planetaire magnetische vallen te creëren. Op Jupiter zijn magnetische velden tot 10 G en een aantal karakteristieke verschijnselen (magnetische stormen, synchrotronradio-emissie en andere) ontdekt, wat wijst op een belangrijke rol van het magnetische veld in planetaire processen.

Het interplanetaire magnetische veld is voornamelijk het veld van de zonnewind (het voortdurend uitdijende plasma van de zonnecorona). Dichtbij de baan van de aarde is het interplanetaire veld ~ 10 -4 -10 -5 Gs. De regelmaat van het interplanetaire magnetische veld kan door de ontwikkeling worden verstoord verschillende types plasma-instabiliteit, het passeren van schokgolven en de voortplanting van stromen snelle deeltjes die worden gegenereerd door zonnevlammen.

Bij alle processen op de zon – zonnevlammen, het verschijnen van vlekken en protuberansen, de geboorte van kosmische zonnestraling – speelt het magnetische veld een cruciale rol. Metingen op basis van het Zeemaneffect hebben aangetoond dat het magnetische veld van zonnevlekken enkele duizenden Gauss bereikt, de protuberansen worden vastgehouden door velden van ~10-100 Gauss (met een gemiddelde waarde van het totale magnetische veld van de zon ~1 Gauss).

Magnetische stormen

Magnetische stormen zijn sterke verstoringen in het magnetische veld van de aarde, waardoor de soepele dagelijkse cyclus van de elementen van het aardmagnetisme scherp wordt verstoord. Magnetische stormen duren enkele uren tot meerdere dagen en worden gelijktijdig over de hele aarde waargenomen.

In de regel bestaan magnetische stormen uit voorbereidende, initiële en hoofdfasen, evenals een herstelfase. In de voorbereidende fase worden kleine veranderingen in het geomagnetische veld waargenomen (voornamelijk op hoge breedtegraden), evenals de excitatie van karakteristieke veldoscillaties van korte duur. De beginfase wordt gekenmerkt door een plotselinge verandering in individuele veldcomponenten over de hele aarde, en de hoofdfase wordt gekenmerkt door grote veldfluctuaties en een sterke afname van de horizontale component. Tijdens de herstelfase van de magnetische storm keert het veld terug naar zijn normale waarde.

Invloed van zonnewind
naar de magnetosfeer van de aarde

Magnetische stormen worden veroorzaakt door stromen zonneplasma uit actieve delen van de zon, bovenop de kalme zonnewind. Daarom worden magnetische stormen vaker waargenomen in de buurt van de maxima van de 11-jarige cyclus van zonneactiviteit. Bij het bereiken van de aarde vergroten zonneplasmastromen de compressie van de magnetosfeer, veroorzaken de eerste fase van een magnetische storm, en dringen gedeeltelijk door in de magnetosfeer van de aarde. Het binnendringen van hoogenergetische deeltjes in de bovenste atmosfeer van de aarde en hun impact op de magnetosfeer leidt tot de opwekking en intensivering van elektrische stromen daarin, die hun grootste intensiteit bereiken in de poolgebieden van de ionosfeer, wat verband houdt met de aanwezigheid van een zone met magnetische activiteit op hoge breedtegraad. Veranderingen in magnetosferisch-ionosferische stroomsystemen manifesteren zich op het aardoppervlak in de vorm van onregelmatige magnetische verstoringen.

In de verschijnselen van de microwereld is de rol van het magnetische veld net zo belangrijk als op kosmische schaal. Dit wordt verklaard door het bestaan van een magnetisch moment in alle deeltjes - structurele elementen van materie (elektronen, protonen, neutronen), evenals het effect van een magnetisch veld op bewegende elektrische ladingen.

Toepassing van magnetische velden in wetenschap en technologie. Magnetische velden worden gewoonlijk onderverdeeld in zwak (tot 500 Gs), gemiddeld (500 Gs - 40 kGs), sterk (40 kGs - 1 MGs) en ultrasterk (meer dan 1 MGs). Bijna alle elektrotechniek, radiotechniek en elektronica zijn gebaseerd op het gebruik van zwakke en middelmatige magnetische velden. Zwakke en middelmatige magnetische velden worden verkregen met behulp van permanente magneten, elektromagneten, ongekoelde solenoïden en supergeleidende magneten.

Magnetische veldbronnen

Alle bronnen van magnetische velden kunnen worden onderverdeeld in kunstmatig en natuurlijk. De belangrijkste natuurlijke bronnen van het magnetische veld zijn het magnetische veld van de planeet Aarde en de zonnewind. Kunstmatige bronnen omvatten alles elektromagnetische velden, waar de onze zo overvloedig in is moderne wereld, en onze huizen in het bijzonder. Lees meer over en lees over de onze.

Elektrisch aangedreven voertuigen zijn een krachtige bron van magnetische velden in het bereik van 0 tot 1000 Hz. Spoorwegvervoer maakt gebruik van wisselstroom. Het stadsvervoer is constant. De maximale waarden van magnetische veldinductie in elektrisch vervoer in de voorsteden bereiken 75 μT, de gemiddelde waarden zijn ongeveer 20 μT. Gemiddelde waarden voor voertuigen gereden door Gelijkstroom opgenomen bij 29 µT. In trams, waar de retourdraad de rails is, heffen de magnetische velden elkaar grotendeels op grotere afstand dan de draden van een trolleybus, en binnen de trolleybus zijn de fluctuaties in het magnetische veld klein, zelfs tijdens het accelereren. Maar de grootste fluctuaties in het magnetische veld vinden plaats in de metro. Wanneer de trein vertrekt, is het magnetische veld op het perron 50-100 µT of meer en overschrijdt het aardmagnetische veld. Zelfs als de trein al lang in de tunnel is verdwenen, keert het magnetische veld niet terug naar zijn vorige waarde. Pas nadat de trein het volgende aansluitpunt op de contactrail is gepasseerd, keert het magneetveld terug naar zijn oude waarde. Toegegeven, soms heeft hij geen tijd: de volgende trein nadert het perron al en als hij langzamer gaat, verandert het magnetische veld weer. In de wagon zelf is het magnetische veld zelfs nog sterker: 150-200 µT, dat wil zeggen tien keer meer dan in een gewone trein.

De inductiewaarden van magnetische velden die we het vaakst tegenkomen Alledaagse leven worden weergegeven in het onderstaande diagram. Als we naar dit diagram kijken, is het duidelijk dat we altijd en overal aan magnetische velden worden blootgesteld. Volgens sommige wetenschappers worden magnetische velden met inductie boven de 0,2 µT als schadelijk beschouwd. Het is normaal dat bepaalde voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen om onszelf te beschermen tegen de schadelijke gevolgen van de velden om ons heen. Door eenvoudigweg een paar eenvoudige regels te volgen, kunt u de impact van magnetische velden op uw lichaam aanzienlijk verminderen.

De huidige SanPiN 2.1.2.2801-10 “Wijzigingen en toevoegingen nr. 1 aan SanPiN 2.1.2.2645-10 “Sanitaire en epidemiologische eisen voor de levensomstandigheden in woongebouwen en gebouwen” zegt het volgende: “Het maximaal toegestane niveau van verzwakking van de geomagnetische veld in de gebouwen van woongebouwen is gelijk aan 1,5". Ook zijn de maximaal toegestane waarden van de intensiteit en sterkte van een magnetisch veld met een frequentie van 50 Hz vastgesteld:

in woongebouwen - 5 µT of 4 uur per minuut;
in niet-residentiële gebouwen van woongebouwen, in woonwijken, ook op het grondgebied tuin percelen —10 µT of 8 uur 's ochtends.

Op basis van deze normen kan iedereen berekenen hoeveel elektrische apparaten kan in elke specifieke kamer aan en in stand-by staan, of op basis waarvan aanbevelingen worden gedaan voor het normaliseren van de woonruimte.

Gerelateerde video's

Een korte wetenschappelijke film over het magnetische veld van de aarde

Referenties

1. Grote Sovjet-encyclopedie.

Een magnetisch veld- dit is het materiële medium waardoor interactie plaatsvindt tussen geleiders met stroom of bewegende ladingen.

Eigenschappen van magnetisch veld:

Kenmerken van het magnetische veld:

, Waar l–paar krachten inzetten(afstand tussen punten waarop krachten worden uitgeoefend).

, Waar
-magnetisch moment circuit met stroom.

Eenheid magnetische inductie - Tesla [T].

Magnetisch moment van het circuit– vectorgrootheid, waarvan de richting afhangt van de richting van de stroom in het circuit en wordt bepaald door regel voor de rechterschroef: bal je rechterhand tot een vuist, wijs met vier vingers in de richting van de stroom in het circuit, dan geeft de duim de richting van de magnetische momentvector aan. De magnetische momentvector staat altijd loodrecht op het contourvlak.

Achter richting van de magnetische inductievector neem de richting van de vector van het magnetische moment van het circuit, georiënteerd in het magnetische veld.

, Waar
AAN 2; Gn/m – magnetische vacuümconstante,

-relatieve magnetische permeabiliteit van het medium,

-absolute magnetische permeabiliteit van het medium.

Afhankelijk van de waarde van de magnetische permeabiliteit zijn alle stoffen onderverdeeld in drie klassen:

De vectoren van spanning en magnetische inductie vallen in richting samen. De magnetische veldsterkte is niet afhankelijk van de eigenschappen van het medium.

Ampère vermogen– de kracht waarmee het magnetische veld op een stroomvoerende geleider inwerkt.

Waar l– lengte van de geleider, - de hoek tussen de magnetische inductievector en de richting van de stroom.

De richting van de Ampèrekracht wordt bepaald door linkerhand regel: de linkerhand is zo geplaatst dat de component van de magnetische inductievector, loodrecht op de geleider, de handpalm binnengaat, vier uitgestrekte vingers zijn langs de stroom gericht, vervolgens geeft de duim die 90 0 is gebogen de richting van de Ampere-kracht aan.

Het resultaat van de Ampere-kracht is de beweging van de geleider in een bepaalde richting.

E als = 90 0 , dan F=max, als = 0 0 , dan F = 0.

Lorentz-kracht– de kracht van het magnetische veld op een bewegende lading.

, waarbij q de lading is, v de snelheid van zijn beweging, - de hoek tussen de vectoren van spanning en snelheid.

Omdat de richting van de Lorentzkracht afhangt van het teken van de lading, wordt deze gebruikt om ladingen te scheiden.

Magnetische flux– een waarde die gelijk is aan het aantal magnetische inductielijnen dat door een gebied gaat dat loodrecht op de magnetische inductielijnen ligt.

, Waar - de hoek tussen de magnetische inductie en de normaal (loodrecht) op het gebied S.

Eenheid– Weber [Wb].

Meetmethoden voor magnetische flux:

De oriëntatie van de locatie in een magnetisch veld veranderen (de hoek veranderen)

Het gebied veranderen van een circuit dat in een magnetisch veld is geplaatst

Verandering in stroomsterkte waardoor een magnetisch veld ontstaat

De afstand van het circuit tot de magnetische veldbron wijzigen

Veranderingen in de magnetische eigenschappen van het medium.

F Araday registreerde een elektrische stroom in een circuit dat geen bron bevatte, maar zich naast een ander circuit bevond dat wel een bron bevatte. Bovendien ontstond de stroom in het eerste circuit in de volgende gevallen: bij elke verandering in de stroom in circuit A, bij relatieve beweging van de circuits, bij de introductie van een ijzeren staaf in circuit A, bij de beweging van een permanente magneet ten opzichte van naar circuit B. Gerichte beweging van vrije ladingen (stroom) vindt alleen plaats in een elektrisch veld. Dit betekent dat een veranderend magnetisch veld een elektrisch veld opwekt, dat de vrije ladingen van de geleider in beweging brengt. Dit elektrische veld wordt genoemd geïnduceerd of draaikolk.

Verschillen tussen een elektrisch wervelveld en een elektrostatisch veld:

De bron van het wervelveld is een veranderend magnetisch veld.

De vortexveldintensiteitslijnen zijn gesloten.

De arbeid die door dit veld wordt verricht om een lading langs een gesloten circuit te verplaatsen, is niet nul.

De energiekarakteristiek van een vortexveld is niet het potentieel, maar geïnduceerde emf– een waarde die gelijk is aan de arbeid van externe krachten (krachten van niet-elektrostatische oorsprong) om een ladingseenheid langs een gesloten circuit te verplaatsen.

.Gemeten in Volt[IN].

Elektromagnetische inductie- dit is het optreden van geïnduceerde emf in een gesloten circuit met elke verandering in de magnetische flux door het oppervlak.

De geïnduceerde emf in een gesloten circuit genereert een geïnduceerde stroom.

Zelfinductie- dit is het optreden van geïnduceerde emf in een geleider wanneer de stroomsterkte daarin verandert.

Een geleider die stroom geleidt, creëert een magnetisch veld. Magnetische inductie hangt af van de stroomsterkte, daarom hangt de intrinsieke magnetische flux ook af van de stroomsterkte.

, waarbij L de evenredigheidscoëfficiënt is, inductie.

Eenheid inductie – Henry [H].

Inductie geleider hangt af van de grootte, vorm en magnetische permeabiliteit van het medium.

De wet van Faraday voor zelfinductie:
.

Zelf-geïnduceerde emf is recht evenredig met de snelheid waarmee de stroom verandert.

Magnetische veldenergie is gelijk aan het werk dat de stroom doet om de zelfgeïnduceerde emf te overwinnen gedurende de tijd dat de stroom toeneemt van nul naar de maximale waarde.

Elektromagnetische trillingen– dit zijn periodieke veranderingen in lading, stroomsterkte en alle kenmerken van elektrische en magnetische velden.

Elektrisch oscillerend systeem(oscillerend circuit) bestaat uit een condensator en een inductor.

Voorwaarden voor het optreden van oscillaties:

Het systeem moet uit evenwicht worden gebracht; laad hiervoor de condensator op. Elektrische veldenergie van een geladen condensator:

De elektrische weerstand van het circuit moet laag zijn.

Ideaal oscillerend circuit kent geen weerstand. De trillingen daarin worden genoemd vrij.

Conclusie: de lading van de condensator verandert volgens een harmonische wet.

Condensator spanning:
.

Stroomsterkte in het circuit:
.

Grootte
- huidige amplitude.

Het verschil vanaf de lading
.

Periode van vrije oscillaties in het circuit:

Elektrische veldenergie van een condensator:

Spoel magnetische veldenergie:

Totale energie van het oscillerende systeem:
.

IN ideale contour de totale energie verandert niet.

Echt oscillerend circuit bevat weerstand. De trillingen daarin worden genoemd vervagen.

De wet van Ohm zal de vorm aannemen:

Op voorwaarde dat de demping klein is (het kwadraat van de eigenfrequentie van trillingen is veel groter dan het kwadraat van de dempingscoëfficiënt), is de logaritmische dempingsafname:

Bij sterke demping (het kwadraat van de eigen trillingsfrequentie is kleiner dan het kwadraat van de trillingscoëfficiënt):

Totale energie in een echt circuit neemt af, omdat tijdens het passeren van stroom warmte vrijkomt in de weerstand R.

Overgangsproces– een proces dat plaatsvindt in elektrische circuits tijdens de overgang van de ene bedrijfsmodus naar de andere. Geschat op tijd ( ), waarbij de parameter die het transitieproces karakteriseert, e keer zal veranderen.

Voor circuit met condensator en weerstand:
.

Maxwells theorie van het elektromagnetische veld:

1 positie:

Om de verplaatsingsstroom te detecteren, moet u rekening houden met de stroomdoorgang door een systeem waarin een condensator met een diëlektricum is aangesloten.

Biasstroomdichtheid:
. De stroomdichtheid is gericht in de richting van de spanningsverandering.

Maxwells eerste vergelijking:
- het magnetische wervelveld wordt gegenereerd door zowel geleidingsstromen (bewegende elektrische ladingen) als verplaatsingsstromen (elektrisch wisselveld E).

2 positie:

Elk wisselend magnetisch veld genereert een elektrisch wervelveld - de basiswet van elektromagnetische inductie.

Elk veranderend magnetisch veld creëert een elektrisch wervelveld, waarvan de spanningslijnen gesloten zijn en zich in een vlak loodrecht op de magnetische veldsterkte bevinden.

Elektromagnetische golf– dit is de voortplanting in de ruimte van elektrische en magnetische velden die met elkaar verbonden zijn.

Voorwaarde voor het optreden van een elektromagnetische golf– beweging van de lading met versnelling.

Elektromagnetische golfvergelijking:

- cyclische frequentie van elektromagnetische trillingen

t – tijd vanaf het begin van oscillaties

l – afstand van de golfbron tot een bepaald punt in de ruimte

- voortplantingssnelheid van de golven

De tijd die een golf nodig heeft om van de bron naar een bepaald punt te reizen.

De vectoren E en H in een elektromagnetische golf staan loodrecht op elkaar en op de voortplantingssnelheid van de golf.

Eigenschappen van elektromagnetische golven:

Alle elektromagnetische golven zijn dat dwars

In een homogeen medium, elektromagnetische golven zich met een constante snelheid voortplanten, die afhangt van de eigenschappen van de omgeving:

- relatieve diëlektrische constante van het medium

- diëlektrische constante van vacuüm,
F/m, Cl2/nm2

- relatieve magnetische permeabiliteit van het medium

- magnetische vacuümconstante,
AAN 2; Gn/m

Elektromagnetische golven gereflecteerd door obstakels, geabsorbeerd, verspreid, gebroken, gepolariseerd, afgebogen, verstoord.

Volumetrische energiedichtheid Het elektromagnetische veld bestaat uit de volumetrische energiedichtheden van de elektrische en magnetische velden:

Golfenergiefluxdichtheid - golfintensiteit:

-Umov-Poynting-vector.

Alle elektromagnetische golven zijn gerangschikt in een reeks frequenties of golflengten (
). Deze rij is elektromagnetische golfschaal.

Laagfrequente trillingen. 0 – 10 4 Hz. Verkregen van generatoren. Ze stralen slecht uit

Radio golven. 10 4 – 10 13 Hz. Ze worden uitgezonden door massieve geleiders die snel wisselstromen transporteren.

Infrarood straling– golven die door alle lichamen worden uitgezonden bij temperaturen boven 0 K, als gevolg van intra-atomaire en intra-moleculaire processen.

Zichtbaar licht– golven die op het oog inwerken en visuele sensaties veroorzaken. 380-760 nm

Ultraviolette straling. 10 – 380 nm. Zichtbaar licht en UV ontstaan wanneer de beweging van elektronen in de buitenste schillen van een atoom verandert.

Röntgenstraling. 80 – 10-5 nm. Treedt op wanneer de beweging van elektronen in de binnenste schillen van een atoom verandert.

Gammastraling. Vindt plaats tijdens het verval van atoomkernen.

Bekend brede toepassing magnetisch veld in het dagelijks leven, op het werk en binnenshuis wetenschappelijk onderzoek. Het is voldoende om dergelijke apparaten als generatoren te noemen wisselstroom, elektromotoren, relais, deeltjesversnellers en diverse sensoren. Laten we eens nader bekijken wat een magnetisch veld is en hoe het wordt gevormd.

Wat is een magnetisch veld - definitie

Een magnetisch veld is een krachtveld dat inwerkt op bewegende geladen deeltjes. De grootte van het magnetische veld hangt af van de snelheid waarmee het verandert. Volgens dit kenmerk worden twee soorten magnetische velden onderscheiden: dynamisch en zwaartekracht.

Het magnetische zwaartekrachtveld ontstaat alleen in de buurt van elementaire deeltjes en wordt gevormd afhankelijk van de kenmerken van hun structuur. De bronnen van een dynamisch magnetisch veld zijn bewegende elektrische ladingen of geladen lichamen, stroomvoerende geleiders en gemagnetiseerde stoffen.

Eigenschappen van magnetisch veld

De grote Franse wetenschapper Andre Ampère slaagde erin twee fundamentele eigenschappen van het magnetische veld te achterhalen:

Het belangrijkste verschil tussen een magnetisch veld en een elektrisch veld en de belangrijkste eigenschap ervan is dat het relatief is. Als je een geladen lichaam neemt, het roerloos in een referentiekader laat staan en een magnetische naald in de buurt plaatst, dan zal het, zoals gewoonlijk, naar het noorden wijzen. Dat wil zeggen dat het geen ander veld zal detecteren dan dat van de aarde. Als je dit geladen lichaam ten opzichte van de pijl begint te bewegen, begint het te draaien - dit geeft aan dat wanneer het geladen lichaam beweegt, naast het elektrische ook een magnetisch veld ontstaat. Er verschijnt dus een magnetisch veld als en slechts als er een bewegende lading is.
Een magnetisch veld werkt in op een andere elektrische stroom. Het kan dus worden gedetecteerd door de beweging van geladen deeltjes te volgen - in een magnetisch veld zullen ze afwijken, geleiders met stroom zullen bewegen, het frame met stroom zal roteren, gemagnetiseerde stoffen zullen verschuiven. Hier moeten we ons de magnetische kompasnaald herinneren, meestal gekleurd Blauwe kleur,- het is tenslotte maar een stuk gemagnetiseerd ijzer. Het is altijd naar het noorden gericht omdat de aarde een magnetisch veld heeft. Onze hele planeet is een enorme magneet: op de Noordpool is er een zuidelijke magnetische gordel, en op de Zuidpool geografische pool de magnetische noordpool bevindt zich.

Bovendien omvatten de eigenschappen van het magnetische veld de volgende kenmerken:

De sterkte van een magnetisch veld wordt beschreven door magnetische inductie - dit is een vectorgrootheid die de sterkte bepaalt waarmee het magnetische veld bewegende ladingen beïnvloedt.
Het magnetische veld kan van een constant en variabel type zijn. De eerste wordt gegenereerd door een elektrisch veld dat niet in de tijd verandert; de inductie van zo’n veld is ook constant. De tweede wordt meestal gegenereerd met behulp van inductoren die worden aangedreven door wisselstroom.
Het magnetische veld kan niet door menselijke zintuigen worden waargenomen en wordt alleen geregistreerd door speciale sensoren.

Wij bouwen een houten huis. Informatief portaal

Basisconcepten en eigenschappen van het magnetisch veld. Wat is een magnetisch veld

Over de echte structuur van het elektromagnetische velden En zijn kenmerken voortplanting in de vorm van vlakke golven.

Magnetisch veld, circuits en inductie

Magnetisch veld (2)

Magnetisch materialen (2)

Magnetische stormen

Magnetische veldbronnen

Gerelateerde video's

Wat is een magnetisch veld - definitie

Eigenschappen van magnetisch veld