สนามแม่เหล็กปรากฏได้อย่างไร? สนามแม่เหล็กและพารามิเตอร์ วงจรแม่เหล็ก

ดูสิ่งนี้ด้วย: พอร์ทัล:ฟิสิกส์

สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้จากกระแสของอนุภาคที่มีประจุ และ/หรือโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอม (และโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคอื่นๆ แม้ว่าจะมีขอบเขตน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม) (แม่เหล็กถาวร)

นอกจากนี้ยังปรากฏต่อหน้าสนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา

ลักษณะความแรงหลักของสนามแม่เหล็กคือ เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (เวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก) จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ มันเป็นสนามเวกเตอร์ที่กำหนดและระบุแนวคิดทางกายภาพของสนามแม่เหล็ก บ่อยครั้ง เพื่อความกระชับ เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กมักเรียกง่ายๆ ว่าสนามแม่เหล็ก (แม้ว่านี่อาจไม่ใช่การใช้คำนี้ที่เข้มงวดที่สุดก็ตาม)

ลักษณะพื้นฐานอีกประการหนึ่งของสนามแม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำแม่เหล็กทางเลือกและเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับมัน เกือบจะเท่ากับมันในแง่ของ ความหมายทางกายภาพ) เป็น ศักยภาพของเวกเตอร์ .

สนามแม่เหล็กสามารถเรียกได้ว่าเป็นสสารชนิดพิเศษซึ่งมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กเป็นผลที่จำเป็น (ในบริบท) ของการมีอยู่ของสนามไฟฟ้า

• จากมุมมอง ทฤษฎีควอนตัมปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็ก - อย่างไร กรณีพิเศษปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้านั้นดำเนินการโดยโบซอนที่ไม่มีมวลพื้นฐาน - โฟตอน (อนุภาคที่สามารถแสดงเป็นการกระตุ้นควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) บ่อยครั้ง (ตัวอย่างเช่นในทุกกรณีของสนามคงที่) - เสมือน

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้น (สร้างขึ้น) โดยกระแสของอนุภาคที่มีประจุ หรือสนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา หรือโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคเอง (อย่างหลัง สามารถลดให้เป็นกระแสไฟฟ้าอย่างเป็นทางการได้ เพื่อความสม่ำเสมอของภาพ ).

การคำนวณ

ในกรณีง่ายๆ สนามแม่เหล็กของตัวนำที่มีกระแส (รวมถึงกรณีของกระแสที่กระจายไปตามปริมาตรหรือช่องว่าง) สามารถพบได้จากกฎ Biot-Savart-Laplace หรือทฤษฎีบทการไหลเวียน (หรือที่เรียกว่ากฎของแอมแปร์) โดยหลักการแล้ว วิธีการนี้จำกัดอยู่ที่กรณี (การประมาณ) ของสนามแม่เหล็ก - นั่นคือกรณีของค่าคงที่ (หากเรากำลังพูดถึงการใช้งานที่เข้มงวด) หรือค่อนข้างเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ (หากเรากำลังพูดถึงการใช้งานโดยประมาณ) สนามแม่เหล็กและไฟฟ้า

มากขึ้น สถานการณ์ที่ยากลำบากเป็นการหาคำตอบของสมการของแมกซ์เวลล์

การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กแสดงออกโดยผลกระทบต่อโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคและวัตถุ ที่มีต่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ (หรือตัวนำที่มีกระแสไหลผ่าน) แรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กเรียกว่าแรงลอเรนซ์ ซึ่งจะตั้งฉากกับเวกเตอร์เสมอ โวลต์และ บี. เป็นสัดส่วนกับประจุของอนุภาค ถาม, ส่วนประกอบความเร็ว โวลต์ตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก บีและขนาดของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก บี. ในระบบหน่วย SI แรงลอเรนซ์แสดงได้ดังนี้

ในระบบหน่วย GHS:

ที่ไหน วงเล็บเหลี่ยมแสดงโดยผลคูณเวกเตอร์

นอกจากนี้ (เนื่องจากการกระทำของแรงลอเรนซ์ต่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ) สนามแม่เหล็กจะกระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า แรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเรียกว่าแรงแอมแปร์ แรงนี้ประกอบด้วยแรงที่กระทำต่อประจุแต่ละประจุที่เคลื่อนที่ภายในตัวนำ

ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กสองตัว

หนึ่งในเรื่องที่พบบ่อยที่สุดใน ชีวิตธรรมดาการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก - ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กสองตัว: เหมือนขั้วผลักกันขั้วตรงข้ามจะดึงดูด เป็นการดึงดูดที่จะอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมโนโพลสองตัว และจากมุมมองที่เป็นทางการ แนวคิดนี้ค่อนข้างเป็นไปได้และมักจะสะดวกมากและดังนั้นจึงมีประโยชน์ในทางปฏิบัติ (ในการคำนวณ) อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์โดยละเอียดแสดงให้เห็นว่าแท้จริงแล้วนี่ไม่ใช่คำอธิบายที่ถูกต้องสมบูรณ์ของปรากฏการณ์ (คำถามที่ชัดเจนที่สุดที่ไม่สามารถอธิบายได้ภายในแบบจำลองดังกล่าวคือคำถามที่ว่าทำไมโมโนโพลจึงไม่สามารถแยกออกจากกันได้ นั่นคือเหตุใดการทดลองจึงแสดงให้เห็นว่าจริงๆ แล้วไม่มีวัตถุที่แยกออกจากกัน ไม่มีประจุแม่เหล็กจริง ๆ นอกจากนี้จุดอ่อนของแบบจำลองคือไม่สามารถใช้ได้กับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสมหภาคดังนั้นหากไม่ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่เป็นทางการเพียงอย่างเดียวก็จะนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนเท่านั้น ของทฤษฎีในความหมายพื้นฐาน)

จะเป็นการถูกต้องมากกว่าหากจะกล่าวว่าไดโพลแม่เหล็กที่วางอยู่ในสนามที่ไม่เหมือนกันนั้นถูกกระทำโดยแรงที่มีแนวโน้มที่จะหมุนเพื่อให้โมเมนต์แม่เหล็กของไดโพลนั้นอยู่ในแนวเดียวกับสนามแม่เหล็ก แต่ไม่มีแม่เหล็กใดสัมผัสกับแรง (ทั้งหมด) ที่กระทำโดยสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ แรงที่กระทำต่อไดโพลแม่เหล็กด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก มแสดงโดยสูตร:

แรงที่กระทำต่อแม่เหล็ก (ซึ่งไม่ใช่ไดโพลจุดเดียว) จากสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอสามารถกำหนดได้โดยการรวมแรงทั้งหมด (กำหนดโดยสูตรนี้) ที่กระทำต่อไดโพลพื้นฐานที่ประกอบเป็นแม่เหล็ก

อย่างไรก็ตาม วิธีการที่เป็นไปได้คือลดอันตรกิริยาของแม่เหล็กกับแรงแอมแปร์ และสูตรข้างต้นสำหรับแรงที่กระทำต่อไดโพลแม่เหล็กก็สามารถหาได้จากแรงแอมแปร์เช่นกัน

ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามเวกเตอร์ ชมวัดเป็นแอมแปร์ต่อเมตร (A/m) ในระบบ SI และหน่วยใน GHS เออร์สเตดและเกาส์เซียนมีปริมาณเท่ากัน การหารของพวกมันเป็นเพียงศัพท์เฉพาะเท่านั้น

พลังงานสนามแม่เหล็ก

การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของพลังงานสนามแม่เหล็กเท่ากับ:

ชม- ความแรงของสนามแม่เหล็ก บี- การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ในการประมาณเทนเซอร์เชิงเส้น การซึมผ่านของแม่เหล็กคือเทนเซอร์ (เราแสดงว่ามัน) และการคูณเวกเตอร์ด้วยมันคือการคูณเทนเซอร์ (เมทริกซ์):

หรือในส่วนประกอบ

ความหนาแน่นของพลังงานในการประมาณนี้เท่ากับ:

- ส่วนประกอบของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก - เทนเซอร์ซึ่งแสดงโดยเมทริกซ์ผกผันกับเมทริกซ์ของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก - ค่าคงที่ของแม่เหล็ก

เมื่อเลือกแกนพิกัดที่ตรงกับแกนหลักของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก สูตรในส่วนประกอบจะง่ายขึ้น:

- ส่วนประกอบในแนวทแยงของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็กในแกนของมันเอง (ส่วนประกอบที่เหลือในพิกัดพิเศษเหล่านี้ - และในนั้นเท่านั้น! - เท่ากับศูนย์)

ในแม่เหล็กเชิงเส้นไอโซโทรปิก:

- การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์

ในสุญญากาศและ:

พลังงานของสนามแม่เหล็กในตัวเหนี่ยวนำสามารถพบได้โดยใช้สูตร:

Ф - ฟลักซ์แม่เหล็ก, I - กระแส, L - ตัวเหนี่ยวนำของขดลวดหรือหมุนด้วยกระแส

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

จากมุมมองพื้นฐานตามที่ระบุไว้ข้างต้น สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้ (และดังนั้น - ในบริบทของย่อหน้านี้ - ทำให้อ่อนลงหรือแข็งแกร่งขึ้น) โดยสนามไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้าในรูปแบบของกระแสของอนุภาคที่มีประจุหรือ โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาค

โครงสร้างจุลทรรศน์จำเพาะและคุณสมบัติของสารต่างๆ (รวมถึงสารผสม, โลหะผสม, สถานะของการรวมตัว, การดัดแปลงคริสตัล ฯลฯ ) นำไปสู่ความจริงที่ว่าในระดับมหภาคพวกเขาสามารถทำงานแตกต่างกันได้ค่อนข้างมากภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำให้อ่อนลงหรือเสริมความแข็งแกร่งให้กับองศาที่แตกต่างกัน)

ในเรื่องนี้ สสาร (และสภาพแวดล้อมโดยทั่วไป) ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มหลักดังต่อไปนี้:

• แอนติเฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารที่มีการกำหนดลำดับแอนติเฟอร์โรแมกเนติกสำหรับโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือไอออน: โมเมนต์แม่เหล็กของสสารนั้นมีทิศทางตรงกันข้ามและมีความแข็งแรงเท่ากัน
• ไดอะแมกเน็ตเป็นสารที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กกับทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก
• สารพาราแมกเนติกคือสารที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก
• เฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารที่มีการสร้างลำดับเฟอร์โรแมกเนติกระยะไกลของโมเมนต์แม่เหล็กที่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤติ (จุดคูรี)
• เฟอร์ริแมกเนตเป็นวัสดุที่โมเมนต์แม่เหล็กของสสารหันไปในทิศทางตรงกันข้ามและมีความแข็งแรงไม่เท่ากัน
• กลุ่มของสารที่ระบุไว้ข้างต้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารที่เป็นของแข็งหรือของเหลว (บางส่วน) ธรรมดา ตลอดจนก๊าซ ปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของตัวนำยิ่งยวดและพลาสมามีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

โทกิ ฟูโกะ

กระแสฟูโกต์ (กระแสไหลวน) เป็นกระแสไฟฟ้าแบบปิดในตัวนำขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเจาะทะลุมีการเปลี่ยนแปลง พวกมันเป็นกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในตัวตัวนำไม่ว่าจะเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเวลาของสนามแม่เหล็กที่มันตั้งอยู่หรือเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของร่างกายในสนามแม่เหล็กซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ไหลผ่านร่างกายหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย ตามกฎของเลนซ์ สนามแม่เหล็กของกระแสฟูโกต์ถูกกำหนดทิศทางเพื่อต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่เหนี่ยวนำกระแสเหล่านี้

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก

แม้ว่าแม่เหล็กและแม่เหล็กจะรู้จักกันมาก่อนหน้านี้มาก แต่การศึกษาสนามแม่เหล็กเริ่มต้นขึ้นในปี 1269 เมื่อชาวฝรั่งเศส นักวิทยาศาสตร์ปีเตอร์เพเรกริน (อัศวินปิแอร์แห่งเมริคอร์ต) ทำเครื่องหมายสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวของแม่เหล็กทรงกลมโดยใช้เข็มเหล็ก และพิจารณาว่าเส้นสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นนั้นตัดกันที่จุดสองจุด ซึ่งเขาเรียกว่า "ขั้ว" ในการเปรียบเทียบกับขั้วของโลก เกือบสามศตวรรษต่อมา วิลเลียม กิลเบิร์ต โคลเชสเตอร์ใช้งานของปีเตอร์ เพเรกรินัส และเป็นครั้งแรกที่ระบุอย่างชัดเจนว่าโลกเป็นแม่เหล็ก ตีพิมพ์ในปี 1600 ผลงานของกิลเบิร์ต “เดอ แมกนีเต้”วางรากฐานของแม่เหล็กเป็นวิทยาศาสตร์

การค้นพบสามครั้งติดต่อกันท้าทาย "พื้นฐานของอำนาจแม่เหล็ก" นี้ ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2362 ฮันส์ คริสเตียน เออร์สเตด ค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวมันเอง จากนั้นในปี ค.ศ. 1820 André-Marie Ampère แสดงให้เห็นว่าสายไฟคู่ขนานที่พากระแสไฟฟ้าไปในทิศทางเดียวกันจะดึงดูดกัน ในที่สุด Jean-Baptiste Biot และ Félix Savart ค้นพบกฎในปี 1820 ที่เรียกว่ากฎ Biot-Savart-Laplace ซึ่งทำนายสนามแม่เหล็กรอบ ๆ สายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง

จากการทดลองเหล่านี้ Ampere ได้ตีพิมพ์ผลงานของเขาเอง โมเดลที่ประสบความสำเร็จแม่เหล็กในปี ค.ศ. 1825 ในนั้นพระองค์ทรงแสดงให้เห็นความเท่าเทียม กระแสไฟฟ้าในแม่เหล็ก และแทนที่จะเป็นไดโพลของประจุแม่เหล็กของแบบจำลองปัวซอง เขาเสนอแนวคิดที่ว่าแม่เหล็กมีความเกี่ยวข้องกับลูปกระแสที่ไหลตลอดเวลา แนวคิดนี้อธิบายว่าทำไมไม่สามารถแยกประจุแม่เหล็กได้ นอกจากนี้ แอมแปร์ยังได้รับกฎที่ตั้งชื่อตามเขา ซึ่งเหมือนกับกฎหมาย Biot-Savart-Laplace ที่อธิบายอย่างถูกต้องเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยกระแสตรง และยังแนะนำทฤษฎีบทการไหลเวียนของสนามแม่เหล็กด้วย นอกจากนี้ ในงานนี้ Ampère ยังได้บัญญัติคำว่า "พลศาสตร์ไฟฟ้า" เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก

แม้ว่าความแรงของสนามแม่เหล็กของประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งบอกเป็นนัยในกฎของแอมแปร์จะไม่ได้ระบุไว้อย่างชัดเจน แต่เฮนดริก ลอเรนซ์ก็ได้มาจากสมการของแมกซ์เวลล์ในปี พ.ศ. 2435 ในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีคลาสสิกของไฟฟ้าพลศาสตร์ก็เสร็จสมบูรณ์โดยพื้นฐานแล้ว

ศตวรรษที่ 20 ได้ขยายมุมมองเกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้า เนื่องจากการเกิดขึ้นของทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในรายงานของเขาเมื่อปี 1905 ที่สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา แสดงให้เห็นว่าไฟฟ้าและ สนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของปรากฏการณ์เดียวกัน ซึ่งพิจารณาในกรอบอ้างอิงที่ต่างกัน (ดูปัญหาแม่เหล็กเคลื่อนที่และตัวนำไฟฟ้า—การทดลองทางความคิดที่ช่วยให้ไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษได้ในที่สุด) สุดท้าย กลศาสตร์ควอนตัมถูกรวมเข้ากับไฟฟ้าพลศาสตร์เพื่อสร้างไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม (QED)

ดูสิ่งนี้ด้วย

• โปรแกรมสร้างภาพฟิล์มแม่เหล็ก

หมายเหตุ

1. ทีเอสบี. 2516 "สารานุกรมโซเวียต"
2. ในบางกรณี สนามแม่เหล็กอาจมีอยู่ในกรณีที่ไม่มีอยู่ สนามไฟฟ้าแต่โดยทั่วไปแล้ว สนามแม่เหล็กนั้นเชื่อมโยงกันอย่างลึกซึ้งกับสนามไฟฟ้า ทั้งแบบไดนามิก (การสร้างตัวแปรร่วมกันโดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของกันและกัน) และในแง่ที่ว่าในระหว่างการเปลี่ยนผ่านเป็น ระบบใหม่แม่เหล็กอ้างอิงและ สนามไฟฟ้าแสดงออกผ่านกันและกัน กล่าวคือ พูดโดยทั่วไปว่าไม่สามารถแยกจากกันโดยไม่มีเงื่อนไขได้
3. Yavorsky B. M. , Detlaf A. A.คู่มือฟิสิกส์: ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2 ปรับปรุงใหม่ - M.: Nauka กองบรรณาธิการหลักของวรรณคดีกายภาพและคณิตศาสตร์ พ.ศ. 2528 - 512 หน้า
4. ใน SI การเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะวัดเป็นเทสลา (T) ในระบบ CGS ในหน่วยเกาส์
5. พวกมันตรงกันทุกประการในระบบหน่วย CGS ใน SI พวกมันต่างกันด้วยค่าสัมประสิทธิ์คงที่ซึ่งแน่นอนว่าไม่ได้เปลี่ยนความเป็นจริงของอัตลักษณ์ทางกายภาพในทางปฏิบัติ
6. ความแตกต่างที่สำคัญและชัดเจนที่สุดในที่นี้คือแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่ (หรือบนไดโพลแม่เหล็ก) จะถูกคำนวณอย่างแม่นยำผ่านและไม่ผ่าน วิธีการวัดที่ถูกต้องและมีความหมายทางกายภาพอื่น ๆ จะทำให้สามารถวัดได้อย่างแม่นยำแม้ว่าบางครั้งการคำนวณอย่างเป็นทางการจะสะดวกกว่า - ซึ่งอันที่จริงคือจุดสำคัญของการแนะนำปริมาณเสริมนี้ (ไม่เช่นนั้นก็สามารถทำได้หากไม่มีมัน ทั้งหมดใช้เพียงเท่านั้น
7. อย่างไรก็ตาม เราต้องเข้าใจดีว่าคุณสมบัติพื้นฐานหลายประการของ “สสาร” นี้โดยพื้นฐานแล้วแตกต่างไปจากคุณสมบัติของ “สสาร” ประเภทธรรมดานั้น ซึ่งสามารถกำหนดได้ด้วยคำว่า “สาร”
8. ดูทฤษฎีบทของแอมแปร์
9. สำหรับ สนามเครื่องแบบนิพจน์นี้ให้แรงเป็นศูนย์ เนื่องจากอนุพันธ์ทั้งหมดมีค่าเท่ากับศูนย์ บีตามพิกัด.
10. ศิวะคิน ดี.วี.วิชาฟิสิกส์ทั่วไป - เอ็ด ประการที่ 4 โปรเฟสเซอร์ - ม.: ฟิซแมทลิต; สำนักพิมพ์ MIPT, 2547. - T. III. ไฟฟ้า. - 656 ส. - ไอ 5-9221-0227-3; ไอ 5-89155-086-5.

คำว่า "สนามแม่เหล็ก" มักจะหมายถึงปริภูมิพลังงานที่แน่นอนซึ่งแรงแห่งปฏิกิริยาแม่เหล็กปรากฏออกมา พวกเขาส่งผลกระทบต่อ:

สารแต่ละชนิด: เฟอร์ริแมกเนต (โลหะ - ส่วนใหญ่เป็นเหล็กหล่อ เหล็ก และโลหะผสม) และประเภทของเฟอร์ไรต์ โดยไม่คำนึงถึงสถานะ

การเคลื่อนย้ายค่าไฟฟ้า

วัตถุทางกายภาพที่มีโมเมนต์แม่เหล็กรวมของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคอื่นเรียกว่า แม่เหล็กถาวร. ปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาแสดงอยู่ในภาพ เส้นแรงแม่เหล็ก.

พวกมันถูกสร้างขึ้นหลังจากนำแม่เหล็กถาวรไปที่ด้านหลังของแผ่นกระดาษแข็งโดยมีตะไบเหล็กเป็นชั้นคู่กัน ภาพแสดงเครื่องหมายที่ชัดเจนของขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) พร้อมทิศทาง สายไฟเกี่ยวกับการปฐมนิเทศ: ออกจากขั้วโลกเหนือและเข้าสู่ทิศใต้

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นได้อย่างไร?

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กคือ:

แม่เหล็กถาวร

ค่าขนย้าย;

สนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา

เด็กอนุบาลทุกคนคุ้นเคยกับการทำงานของแม่เหล็กถาวร ท้ายที่สุดเขาต้องปั้นรูปแม่เหล็กบนตู้เย็นซึ่งนำมาจากบรรจุภัณฑ์ที่มีอาหารรสเลิศทุกประเภทอยู่แล้ว

ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่มักจะมีพลังงานสนามแม่เหล็กมากกว่า มันยังถูกกำหนดโดยเส้นแรงด้วย เรามาดูกฎในการวาดพวกมันสำหรับตัวนำตรงที่มีกระแส I

เส้นสนามแม่เหล็กถูกลากในระนาบตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของกระแส เพื่อให้แรงที่กระทำต่อขั้วเหนือของเข็มแม่เหล็กที่แต่ละจุดมีทิศทางสัมผัสกับเส้นนี้ สิ่งนี้จะสร้างวงกลมศูนย์กลางรอบประจุที่กำลังเคลื่อนที่

ทิศทางของแรงเหล่านี้ถูกกำหนดโดยกฎที่รู้จักกันดีของสกรูหรือสว่านที่มีการพันเกลียวทางขวา

กฎ Gimlet

จำเป็นต้องวางตำแหน่งสว่านในแนวโคแอกเชียลกับเวกเตอร์ปัจจุบัน และหมุนที่จับในลักษณะนั้น การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าวงแหวนนั้นตรงกับทิศทางของมัน จากนั้นการวางแนวของเส้นสนามแม่เหล็กจะแสดงโดยการหมุนที่จับ

ในตัวนำแบบวงแหวน การเคลื่อนที่แบบหมุนของด้ามจับจะเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของกระแส และการเคลื่อนที่แบบแปลนจะระบุทิศทางของการเหนี่ยวนำ

เส้นแรงแม่เหล็กออกจากขั้วเหนือและเข้าสู่ขั้วใต้เสมอ พวกเขายังคงอยู่ในแม่เหล็กและไม่เคยเปิด

กฎการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กจากแหล่งต่างๆ จะรวมกันเป็นสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น

ในกรณีนี้ แม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้าม (N - S) จะดึงดูดกัน และมีขั้วที่คล้ายกัน (N - N, S - S) แม่เหล็กจะผลักกัน แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างขั้วขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างขั้วทั้งสอง ยิ่งขยับขั้วเข้าใกล้มากเท่าไร แรงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ลักษณะพื้นฐานของสนามแม่เหล็ก

ซึ่งรวมถึง:

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (B);

ฟลักซ์แม่เหล็ก (F);

การเชื่อมโยงฟลักซ์ (Ψ)

ความรุนแรงหรือความแรงของการกระแทกของสนามประเมินตามค่า เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก. ถูกกำหนดโดยค่าของแรง "F" ที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่าน "I" ผ่านตัวนำที่มีความยาว "l" В =F/(I∙l)

หน่วยวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในระบบ SI คือเทสลา (ในความทรงจำของนักฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้และอธิบายโดยใช้วิธีทางคณิตศาสตร์) ในเอกสารทางเทคนิคของรัสเซีย กำหนดให้เป็น "Tl" และในเอกสารระหว่างประเทศจะใช้สัญลักษณ์ "T"

1 T คือการเหนี่ยวนำของฟลักซ์แม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งทำหน้าที่ด้วยแรง 1 นิวตันต่อความยาวแต่ละเมตรของตัวนำตรงที่ตั้งฉากกับทิศทางของสนามเมื่อมีกระแส 1 แอมแปร์ไหลผ่านตัวนำนี้

1T=1∙N/(A∙m)

ทิศทางของเวกเตอร์ B ถูกกำหนดโดย กฎมือซ้าย

หากคุณวางฝ่ามือซ้ายไว้ในสนามแม่เหล็กเพื่อให้เส้นแรงจากขั้วโลกเหนือเข้าสู่ฝ่ามือเป็นมุมฉาก และวางนิ้วทั้งสี่ในทิศทางของกระแสในตัวนำ จากนั้นส่วนที่ยื่นออกมา นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของแรงที่กระทำต่อตัวนำนี้

ในกรณีที่ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไม่อยู่ในมุมฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก แรงที่กระทำต่อตัวนำนั้นจะเป็นสัดส่วนกับขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลและส่วนประกอบของเส้นโครงความยาวของตัวนำด้วย กระแสไฟเข้าสู่ระนาบที่อยู่ในทิศทางตั้งฉาก

แรงที่กระทำต่อกระแสไฟฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สร้างตัวนำและพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ แม้ว่าตัวนำนี้จะไม่มีอยู่เลย และประจุที่เคลื่อนที่เริ่มเคลื่อนที่ในตัวกลางอื่นระหว่างขั้วแม่เหล็ก แรงนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงในทางใดทางหนึ่ง

หากภายในสนามแม่เหล็กทุกจุด เวกเตอร์ B มีทิศทางและขนาดเท่ากัน สนามดังกล่าวจะถือว่าสม่ำเสมอ

สภาพแวดล้อมใดๆ ที่มี ส่งผลต่อค่าของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ B

สนามแม่เหล็ก(ฉ)

หากเราพิจารณาการผ่านของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นที่ S การเหนี่ยวนำที่ถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดของมันจะเรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็ก

เมื่อพื้นที่เอียงที่มุม α ถึงทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลงตามปริมาณโคไซน์ของมุมเอียงของพื้นที่ ค่าสูงสุดจะถูกสร้างขึ้นเมื่อพื้นที่ตั้งฉากกับการเหนี่ยวนำการเจาะทะลุ Ф=В·S

หน่วยวัดของฟลักซ์แม่เหล็กคือ 1 เวเบอร์ ซึ่งกำหนดโดยการเหนี่ยวนำ 1 เทสลาผ่านพื้นที่ 1 ตารางเมตร

การเชื่อมโยงฟลักซ์

คำนี้ใช้เพื่อให้ได้จำนวนฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดที่สร้างขึ้นจากตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งซึ่งอยู่ระหว่างขั้วของแม่เหล็ก

สำหรับกรณีที่กระแสเดียวกันที่ฉันไหลผ่านขดลวดของขดลวดด้วยจำนวนรอบ n ดังนั้นฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด (เชื่อมโยง) จากทุกรอบเรียกว่า การเชื่อมโยงฟลักซ์ Ψ

Ψ=n·Ф . หน่วยของการเชื่อมต่อฟลักซ์คือ 1 เวเบอร์

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากไฟฟ้ากระแสสลับได้อย่างไร

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยากับประจุไฟฟ้าและวัตถุด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก เป็นการรวมกันของสองสนาม:

ไฟฟ้า;

แม่เหล็ก

พวกมันเชื่อมโยงถึงกัน เป็นตัวแทนของการรวมกันของกันและกัน และเมื่อสิ่งใดสิ่งหนึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ความเบี่ยงเบนบางอย่างจะเกิดขึ้นในสิ่งอื่น ตัวอย่างเช่น เมื่อสนามไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ถูกสร้างขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส สนามแม่เหล็กเดียวกันกับลักษณะของฮาร์โมนิกสลับที่คล้ายกันจะถูกสร้างขึ้นพร้อมกัน

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

ในการสัมพันธ์กับอันตรกิริยากับสนามแม่เหล็กภายนอก สารจะถูกแบ่งออกเป็น:

สารต้านเฟอร์โรแมกเนติกด้วยช่วงเวลาแม่เหล็กที่สมดุลเนื่องจากการสร้างสนามแม่เหล็กของร่างกายในระดับที่ต่ำมาก

ไดอะแมกเน็ตที่มีคุณสมบัติในการดึงดูดสนามแม่เหล็กภายในกับการกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอก เมื่อไร สนามภายนอกขาดหายไปคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกเขาจะไม่แสดงออกมา

วัสดุพาราแมกเนติกที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กของสนามภายในในทิศทางของสนามภายนอกซึ่งมีระดับต่ำ

แม่เหล็กเฟอร์ริกซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กโดยไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกใช้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดกูรี

เฟอร์ริแมกเนตที่มีโมเมนต์แม่เหล็กไม่สมดุลทั้งขนาดและทิศทาง

คุณสมบัติของสารทั้งหมดนี้พบการใช้งานที่หลากหลายในเทคโนโลยีสมัยใหม่

วงจรแม่เหล็ก

หม้อแปลงไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำ ทั้งหมด รถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมาย

ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานได้ ฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านแกนแม่เหล็กที่ทำจากเหล็กเฟอร์โรแมกเนติกและอากาศที่มีคุณสมบัติเด่นชัดที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก การรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นวงจรแม่เหล็ก

อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีวงจรแม่เหล็กในการออกแบบ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความนี้ -

แม่เหล็กถาวรคืออะไร? แม่เหล็กถาวรคือตัวที่สามารถ เป็นเวลานานรักษาความเป็นแม่เหล็ก จากการวิจัยซ้ำและการทดลองจำนวนมาก เราสามารถพูดได้ว่ามีเพียงสามสสารบนโลกเท่านั้นที่สามารถเป็นแม่เหล็กถาวรได้ (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. แม่เหล็กถาวร ()

มีเพียงสารทั้งสามนี้และโลหะผสมเท่านั้นที่สามารถเป็นแม่เหล็กถาวรได้ มีเพียงสารเหล่านี้เท่านั้นที่สามารถดึงดูดและรักษาสถานะนี้ได้เป็นเวลานาน

แม่เหล็กถาวรถูกนำมาใช้เป็นเวลานานมากและประการแรกคืออุปกรณ์สำหรับการวางแนวในอวกาศ - เข็มทิศตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในประเทศจีนเพื่อนำทางในทะเลทราย ทุกวันนี้ ไม่มีใครโต้แย้งเกี่ยวกับเข็มแม่เหล็กหรือแม่เหล็กถาวร พวกมันถูกใช้ทุกที่ในโทรศัพท์และเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ และในผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ อาจแตกต่างกันได้: มีแถบแม่เหล็ก (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. แถบแม่เหล็ก ()

และมีแม่เหล็กที่เรียกว่ารูปโค้งหรือรูปเกือกม้า (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. แม่เหล็กส่วนโค้ง ()

การศึกษาแม่เหล็กถาวรนั้นเกี่ยวข้องกับการโต้ตอบของพวกมันโดยเฉพาะ สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยกระแสไฟฟ้าและ แม่เหล็กถาวรดังนั้นสิ่งแรกที่ทำคือการวิจัยด้วยเข็มแม่เหล็ก ถ้าเรานำแม่เหล็กเข้าใกล้ลูกศร เราจะเห็นปฏิสัมพันธ์ - เหมือนขั้วจะผลักกัน และขั้วจะต่างจากขั้วที่จะดึงดูด ปฏิกิริยานี้สังเกตได้จากแม่เหล็กทั้งหมด

ลองวางลูกศรแม่เหล็กเล็กๆ ไว้ตามแนวแถบแม่เหล็ก (รูปที่ 4) ขั้วใต้จะโต้ตอบกับทิศเหนือ และทิศเหนือจะดึงดูดทิศใต้ เข็มแม่เหล็กจะตั้งอยู่ตามแนวเส้นสนามแม่เหล็ก เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า เส้นแม่เหล็กจะถูกส่งออกไปนอกแม่เหล็กถาวรจากขั้วเหนือไปทางทิศใต้ และภายในแม่เหล็กจากขั้วใต้ไปทางทิศเหนือ ดังนั้นเส้นแม่เหล็กจึงถูกปิดในลักษณะเดียวกับของกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางร่วมกัน และถูกปิดภายในตัวแม่เหล็กเอง ปรากฎว่าภายนอกแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กถูกพุ่งจากเหนือไปใต้ และภายในแม่เหล็กจากใต้ไปเหนือ

ข้าว. 4. เส้นสนามแม่เหล็กของแถบแม่เหล็ก ()

ในการสังเกตรูปร่างของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กแบบแถบ รูปร่างของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กรูปโค้ง เราจะใช้อุปกรณ์หรือชิ้นส่วนดังต่อไปนี้ ลองใช้แผ่นใส ตะไบเหล็ก และทำการทดลองกัน มาโรยตะไบเหล็กบนจานที่อยู่บนแถบแม่เหล็ก (รูปที่ 5):

ข้าว. 5. รูปร่างของสนามแม่เหล็กของแถบแม่เหล็ก ()

เราจะเห็นว่าเส้นสนามแม่เหล็กออกจากขั้วเหนือแล้วเข้าสู่ขั้วใต้ ด้วยความหนาแน่นของเส้น เราสามารถตัดสินขั้วของแม่เหล็กได้ ในกรณีที่เส้นหนากว่า ขั้วแม่เหล็กก็จะอยู่ที่นั่น (รูปที่ 6)

ข้าว. 6. รูปร่างของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กรูปโค้ง ()

เราจะทำการทดลองที่คล้ายกันกับแม่เหล็กรูปโค้ง เราจะเห็นว่าเส้นแม่เหล็กเริ่มต้นที่ขั้วเหนือและสิ้นสุดที่ขั้วใต้ตลอดทั้งแม่เหล็ก

เรารู้อยู่แล้วว่าสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบๆ แม่เหล็กและกระแสไฟฟ้าเท่านั้น เราจะระบุสนามแม่เหล็กของโลกได้อย่างไร? เข็มใดๆ เข็มทิศใดๆ ในสนามแม่เหล็กโลกจะต้องถูกวางอย่างเคร่งครัด เนื่องจากเข็มแม่เหล็กมีการวางทิศทางอย่างเคร่งครัดในอวกาศ ดังนั้น สนามแม่เหล็กจึงได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก และนี่คือสนามแม่เหล็กของโลก เราสามารถสรุปได้ว่าโลกของเราเป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ (รูปที่ 7) ดังนั้นแม่เหล็กนี้จึงสร้างสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างทรงพลังในอวกาศ เมื่อเราดูเข็มของเข็มทิศแม่เหล็ก เราจะรู้ว่าลูกศรสีแดงชี้ไปทางทิศใต้และลูกศรสีน้ำเงินชี้ไปทางทิศเหนือ ขั้วแม่เหล็กของโลกตั้งอยู่ได้อย่างไร? ในกรณีนี้ จำเป็นต้องจำไว้ว่าขั้วแม่เหล็กทิศใต้ตั้งอยู่ที่ขั้วโลกเหนือของโลก และขั้วแม่เหล็กทิศเหนือของโลกตั้งอยู่ที่ขั้วโลกใต้ ถ้าเราถือว่าโลกเป็นวัตถุที่อยู่ในอวกาศ เราก็สามารถพูดได้ว่าเมื่อเราไปทางทิศเหนือตามเข็มทิศ เราจะมาถึงขั้วแม่เหล็กใต้ และเมื่อเราไปทางใต้ เราจะไปสิ้นสุดที่ขั้วแม่เหล็กทิศเหนือ ที่เส้นศูนย์สูตร เข็มของเข็มทิศจะอยู่ในแนวนอนเกือบสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก และยิ่งเราอยู่ใกล้ขั้วมากเท่าไร เข็มก็จะยิ่งอยู่ในแนวตั้งมากขึ้นเท่านั้น สนามแม่เหล็กของโลกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ มีหลายครั้งที่ขั้วเปลี่ยนสัมพันธ์กัน กล่าวคือ ทิศใต้คือตำแหน่งที่ทิศเหนืออยู่ และในทางกลับกัน ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่เป็นลางสังหรณ์ของภัยพิบัติครั้งใหญ่บนโลก สิ่งนี้ไม่ได้รับการสังเกตในช่วงสองสามหมื่นปีที่ผ่านมา

ข้าว. 7. สนามแม่เหล็กโลก ()

เสาแม่เหล็กและเสาทางภูมิศาสตร์ไม่ตรงกัน นอกจากนี้ยังมีสนามแม่เหล็กอยู่ภายในโลกด้วย และเช่นเดียวกับในแม่เหล็กถาวร สนามแม่เหล็กนั้นพุ่งจากขั้วแม่เหล็กใต้ไปทางทิศเหนือ

สนามแม่เหล็กในแม่เหล็กถาวรมาจากไหน? คำตอบสำหรับคำถามนี้ได้รับจากนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Andre-Marie Ampère เขาแสดงความคิดเห็นว่าสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรอธิบายได้ด้วยกระแสเบื้องต้นและง่ายที่สุดที่ไหลภายในแม่เหล็กถาวร กระแสเบื้องต้นที่ง่ายที่สุดเหล่านี้จะเสริมกำลังซึ่งกันและกันในลักษณะใดลักษณะหนึ่งและสร้างสนามแม่เหล็ก อนุภาคที่มีประจุลบ - อิเล็กตรอน - เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสของอะตอม การเคลื่อนไหวนี้ถือได้ว่ามีทิศทางโดยตรงและด้วยเหตุนี้ สนามแม่เหล็กจึงถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ ประจุที่เคลื่อนที่ดังกล่าว ภายในร่างกายใด ๆ จำนวนอะตอมและอิเล็กตรอนนั้นมหาศาลมาก ดังนั้น กระแสเบื้องต้นทั้งหมดนี้จึงมีทิศทางที่สั่งการ และเราได้สนามแม่เหล็กที่มีนัยสำคัญพอสมควร เราสามารถพูดแบบเดียวกันเกี่ยวกับโลกได้นั่นคือสนามแม่เหล็กของโลกมีความคล้ายคลึงกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรมาก แม่เหล็กถาวรเป็นลักษณะที่ค่อนข้างสว่างในการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก

นอกจากการมีอยู่ของพายุแม่เหล็กแล้ว ยังมีความผิดปกติของสนามแม่เหล็กอีกด้วย มีความเกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็กแสงอาทิตย์ เมื่อมากพอเกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ การระเบิดอันทรงพลังหรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจก สิ่งเหล่านี้จะเกิดขึ้นไม่ได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากการสำแดงของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ เสียงสะท้อนนี้มาถึงโลกและส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นผลมาจากสิ่งที่เราสังเกต พายุแม่เหล็ก. ความผิดปกติของแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับเงินฝาก แร่เหล็กในโลกมีเงินฝากจำนวนมหาศาลถูกดึงดูดด้วยสนามแม่เหล็กของโลกเป็นเวลานาน และวัตถุทั้งหมดที่อยู่รอบๆ จะสัมผัสกับสนามแม่เหล็กจากความผิดปกตินี้ ลูกศรของเข็มทิศจะแสดงทิศทางที่ผิด

ในบทต่อไป เราจะดูปรากฏการณ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการกระทำของแม่เหล็ก

บรรณานุกรม

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. ฟิสิกส์ 8 / เอ็ด ออร์โลวา วี.เอ., รอยเซนา ไอ. - ม.: นีโมซิน.
2. Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8. - ม.: อีแร้ง, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. ฟิสิกส์ 8. - ม.: การตรัสรู้.

1. Class-fizika.narod.ru ()
2. Class-fizika.narod.ru ()
3. Files.school-collection.edu.ru ()

การบ้าน

1. ปลายเข็มทิศใดถูกดึงดูดไปยังขั้วโลกเหนือของโลก?
2. ในสถานที่ใดบนโลกที่คุณไม่สามารถเชื่อถือเข็มแม่เหล็กได้?
3. ความหนาแน่นของเส้นบนแม่เหล็กบ่งบอกอะไร?

แม่เหล็กถาวรคืออะไร

ผลิตภัณฑ์เฟอร์โรแมกเนติกที่สามารถรักษาแรงแม่เหล็กที่ตกค้างได้อย่างมีนัยสำคัญหลังจากถอดสนามแม่เหล็กภายนอกออกแล้วเรียกว่าแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กถาวรทำจากโลหะหลายชนิด เช่น โคบอลต์ เหล็ก นิกเกิล โลหะผสมของธาตุหายาก (สำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียม) รวมถึงจากแร่ธาตุธรรมชาติ เช่น แมกนีไทต์

ขอบเขตของการใช้แม่เหล็กถาวรในปัจจุบันนั้นกว้างมาก แต่จุดประสงค์ของพวกมันก็เหมือนกันทุกที่โดยพื้นฐานแล้ว - เป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กคงที่โดยไม่ต้องจ่ายไฟฟ้า ดังนั้นแม่เหล็กจึงเป็นวัตถุที่มีตัวมันเอง

คำว่า "แม่เหล็ก" มาจากวลีภาษากรีก ซึ่งแปลว่า "หินจากแมกนีเซีย" ตามชื่อเมืองในเอเชียซึ่งมีการค้นพบแหล่งแร่แมกนีไทต์ - แร่เหล็กแม่เหล็ก - ถูกค้นพบในสมัยโบราณ จากมุมมองทางกายภาพ แม่เหล็กเบื้องต้นคืออิเล็กตรอน และโดยทั่วไปคุณสมบัติแม่เหล็กของแม่เหล็กจะถูกกำหนดโดยโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุแม่เหล็ก

ลักษณะของส่วนล้างอำนาจแม่เหล็กของวัสดุที่ใช้สร้างแม่เหล็กถาวรจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวรชนิดใดชนิดหนึ่ง: ยิ่งแรงบีบบังคับ Hc สูงเท่าไร และค่า Br การเหนี่ยวนำแม่เหล็กตกค้างยิ่งสูง แม่เหล็กก็จะยิ่งแข็งแกร่งและมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น

แรงบีบบังคับ (แปลตามตัวอักษรจากภาษาละติน - "แรงยึด") เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการล้างอำนาจแม่เหล็กของสารเฟอร์โรหรือเฟอร์ริแมกเนติกอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น ยิ่งแม่เหล็กมีแรงบีบบังคับมากเท่าใด ก็ยิ่งทนทานต่อปัจจัยล้างอำนาจแม่เหล็กมากขึ้นเท่านั้น

หน่วยของแรงบีบบังคับคือ แอมแปร์/เมตร A ดังที่ทราบกันดีว่าคือปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งเป็นลักษณะแรงของสนามแม่เหล็ก ค่าคุณลักษณะของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กตกค้างของแม่เหล็กถาวรคือประมาณ 1 เทสลา

ประเภทและคุณสมบัติของแม่เหล็กถาวร

เฟอร์ไรต์

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์แม้จะเปราะบาง แต่ก็มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ราคาถูกทำให้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด แม่เหล็กดังกล่าวทำจากโลหะผสมของเหล็กออกไซด์กับแบเรียมหรือสตรอนเซียมเฟอร์ไรต์ องค์ประกอบนี้ช่วยให้วัสดุสามารถรักษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กไว้ได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง - ตั้งแต่ -30°C ถึง +270°C

ผลิตภัณฑ์แม่เหล็กในรูปแบบของวงแหวนเฟอร์ไรต์ แท่ง และเกือกม้ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวันในด้านเทคโนโลยีและอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ในระบบเสียง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ถูกนำมาใช้ในสตาร์ทเตอร์ ตัวควบคุมหน้าต่าง ระบบทำความเย็น และพัดลม

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์มีแรงบีบบังคับประมาณ 200 kA/m และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กตกค้างประมาณ 0.4 เทสลา โดยเฉลี่ยแล้ว แม่เหล็กเฟอร์ไรต์สามารถมีอายุการใช้งานได้ตั้งแต่ 10 ถึง 30 ปี

Alnico (อะลูมิเนียม-นิกเกิล-โคบอลต์)

แม่เหล็กถาวรที่ทำจากโลหะผสมของอะลูมิเนียม นิกเกิล และโคบอลต์ มีคุณสมบัติต้านทานอุณหภูมิและความเสถียรที่ไม่มีใครเทียบได้ โดยสามารถรักษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กไว้ที่อุณหภูมิสูงถึง +550°C แม้ว่าลักษณะการบีบบังคับของแม่เหล็กจะค่อนข้างต่ำก็ตาม ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก แม่เหล็กดังกล่าวจะสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กดั้งเดิมไป

ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: แรงบีบบังคับโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 50 kA/m โดยมีสนามแม่เหล็กตกค้างประมาณ 0.7 เทสลา อย่างไรก็ตาม แม้จะมีคุณสมบัตินี้ แม่เหล็กอัลนิโกก็เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์บางอย่าง

ปริมาณโลหะผสมอัลนิโกที่มีแม่เหล็กสูงโดยทั่วไปมีตั้งแต่อะลูมิเนียม 7 ถึง 10% นิกเกิล 12 ถึง 15% โคบอลต์ 18 ถึง 40% และทองแดง 3 ถึง 4%

ยิ่งโคบอลต์มากเท่าใด การเหนี่ยวนำความอิ่มตัวและพลังงานแม่เหล็กของโลหะผสมก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น สารเติมแต่งในรูปของไทเทเนียม 2 ถึง 8% และไนโอเบียมเพียง 1% เท่านั้นที่ช่วยให้ได้รับแรงบีบบังคับที่สูงขึ้น - สูงถึง 145 kA/m การเติมซิลิคอน 0.5 ถึง 1% ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณสมบัติแม่เหล็กไอโซโทรปิก

สะมาเรีย

หากคุณต้องการความต้านทานเป็นพิเศษต่อการกัดกร่อน ออกซิเดชัน และอุณหภูมิสูงถึง +350°C ดังนั้นโลหะผสมแม่เหล็กของซาแมเรียมกับโคบอลต์คือสิ่งที่คุณต้องการ

ในแง่ของราคา แม่เหล็กซาแมเรียม-โคบอลต์มีราคาแพงกว่าแม่เหล็กนีโอไดเมียม เนื่องจากโคบอลต์เป็นโลหะที่หายากและมีราคาแพงกว่า อย่างไรก็ตามขอแนะนำให้ใช้หากจำเป็น ขนาดขั้นต่ำและน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เหมาะสมที่สุดในนี้ ยานอวกาศอุปกรณ์การบินและคอมพิวเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก และข้อต่อแม่เหล็ก ในเครื่องมือและอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ (นาฬิกา หูฟัง โทรศัพท์มือถือฯลฯ)

เนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ แม่เหล็กซาแมเรียมจึงถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเชิงกลยุทธ์และการใช้งานทางการทหาร มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบยก รถจักรยานยนต์ - แม่เหล็กแรงสูงที่ทำจากโลหะผสมซาแมเรียมโคบอลต์ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและสภาพการทำงานที่ยากลำบาก แรงบีบบังคับอยู่ที่ประมาณ 700 kA/m โดยมีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กตกค้างประมาณ 1 เทสลา

นีโอไดเมียม

แม่เหล็กนีโอไดเมียมเป็นที่ต้องการอย่างมากในปัจจุบันและดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มมากที่สุด โลหะผสมนีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอนทำให้สามารถสร้างซูเปอร์แม่เหล็กได้ สาขาต่างๆตั้งแต่สลักและของเล่นไปจนถึงเครื่องยกอันทรงพลัง

แรงบีบบังคับสูงที่ระดับ 1,000 kA/m และการดึงดูดแม่เหล็กตกค้างที่ระดับ 1.1 เทสลา ทำให้แม่เหล็กสามารถคงอยู่ได้เป็นเวลาหลายปี เมื่อเวลาผ่านไป 10 ปี แม่เหล็กนีโอไดเมียมจะสูญเสียการดึงดูดแม่เหล็กเพียง 1% หากอุณหภูมิต่ำกว่า สภาพการใช้งานไม่เกิน +80°C (สำหรับบางยี่ห้อสูงถึง +200°C) ดังนั้นแม่เหล็กนีโอไดเมียมจึงมีข้อเสียเพียงสองประการเท่านั้น - ความเปราะบางและอุณหภูมิในการทำงานต่ำ

ผงแม่เหล็กพร้อมกับส่วนประกอบที่ยึดเกาะทำให้เกิดแม่เหล็กที่อ่อนนุ่ม ยืดหยุ่น และมีน้ำหนักเบา การยึดติดส่วนประกอบต่างๆ เช่น ไวนิล ยาง พลาสติก หรืออะคริลิก ทำให้สามารถรับแม่เหล็กได้ รูปแบบต่างๆและขนาด

แน่นอนว่าพลังแม่เหล็กนั้นด้อยกว่าความบริสุทธิ์ วัสดุแม่เหล็กแต่บางครั้งการแก้ปัญหาดังกล่าวมีความจำเป็นเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์บางอย่างที่ผิดปกติสำหรับแม่เหล็ก: ในการผลิตผลิตภัณฑ์โฆษณา ในการผลิตสติกเกอร์แบบถอดได้บนรถยนต์ รวมถึงในการผลิตผลิตภัณฑ์เครื่องเขียนและของที่ระลึกต่างๆ

เช่นเดียวกับขั้วแม่เหล็กที่ผลักกัน และขั้วต่างแม่เหล็กจะดึงดูดกัน ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแม่เหล็กใดๆ มีสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น อะไรคือสาเหตุที่ทำให้เกิดแม่เหล็กของเหล็ก?

ตามสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส แอมแปร์ มีกระแสไฟฟ้าเบื้องต้น (กระแสแอมแปร์) ภายในสสารซึ่งเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอมและรอบแกนของมันเอง

เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กพื้นฐานจะเกิดขึ้น และถ้านำชิ้นเหล็กเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก สนามแม่เหล็กปฐมภูมิทั้งหมดในเหล็กนี้จะถูกวางตัวเท่ากันในสนามแม่เหล็กภายนอก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กของชิ้นเหล็กขึ้นมาเอง ดังนั้นหากสนามแม่เหล็กภายนอกที่ใช้นั้นแรงพอ หลังจากปิดแล้ว เหล็กชิ้นหนึ่งก็จะกลายเป็นแม่เหล็กถาวร

การทราบรูปร่างและการดึงดูดของแม่เหล็กถาวรช่วยให้เราสามารถแทนที่มันเพื่อการคำนวณด้วยระบบกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กที่เทียบเท่ากัน การเปลี่ยนดังกล่าวเป็นไปได้ทั้งเมื่อคำนวณลักษณะของสนามแม่เหล็กและเมื่อคำนวณแรงที่กระทำต่อแม่เหล็กจากสนามภายนอก ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กถาวรสองตัว

ปล่อยให้แม่เหล็กมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกบาง ๆ รัศมีของพวกมันจะแสดงด้วย r1 และ r2 ความหนาของพวกมันจะเป็น h1, h2 แกนของแม่เหล็กตรงกันระยะห่างระหว่างแม่เหล็กจะแสดงด้วย z เราจะถือว่า มันเป็นสิ่งสำคัญ ขนาดเพิ่มเติมแม่เหล็ก

การเกิดขึ้นของแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กอธิบายได้ด้วยวิธีดั้งเดิม: แม่เหล็กตัวหนึ่งสร้างสนามแม่เหล็กที่ส่งผลต่อแม่เหล็กตัวที่สอง

ในการคำนวณแรงอันตรกิริยา ให้เราแทนที่แม่เหล็กด้วยแรงแม่เหล็กสม่ำเสมอ J1 และ J2 ด้วยกระแสวงกลมที่ไหลไปตามพื้นผิวด้านข้างของกระบอกสูบ เราจะแสดงความแข็งแกร่งของกระแสเหล่านี้ผ่านการทำให้เป็นแม่เหล็กของแม่เหล็ก และรัศมีของมันจะถือว่าเท่ากับรัศมีของแม่เหล็ก

ให้เราแยกเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กตัวแรกที่ตำแหน่งของวินาทีออกเป็นสององค์ประกอบ: แนวแกนกำกับไปตามแกนของแม่เหล็กและรัศมีตั้งฉากกับมัน

ในการคำนวณแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวงแหวน จำเป็นต้องแบ่งมันออกเป็นองค์ประกอบเล็ก ๆ IΔl ทางจิตใจ และสรุปแรงที่กระทำต่อแต่ละองค์ประกอบดังกล่าว

เมื่อใช้กฎมือซ้าย จะแสดงให้เห็นได้ง่ายว่าองค์ประกอบตามแนวแกนของสนามแม่เหล็กทำให้เกิดแรงแอมแปร์ที่มีแนวโน้มที่จะยืด (หรือบีบอัด) วงแหวน - ผลรวมเวกเตอร์ของแรงเหล่านี้เป็นศูนย์

การปรากฏตัวขององค์ประกอบรัศมีของสนามนำไปสู่การเกิดขึ้นของแรงแอมแปร์ที่พุ่งไปตามแกนของแม่เหล็กนั่นคือแรงดึงดูดหรือแรงผลัก ยังคงต้องคำนวณแรงของแอมแปร์ซึ่งจะเป็นแรงปฏิกิริยาระหว่างแม่เหล็กสองตัว

เช่นเดียวกับคนที่เหลือ ค่าไฟฟ้ากระทำต่อประจุอื่นผ่านสนามไฟฟ้า กระแสไฟฟ้ากระทำกับกระแสอื่นที่ผ่าน สนามแม่เหล็ก. ผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อแม่เหล็กถาวรจะลดลงจนส่งผลต่อประจุที่เคลื่อนที่ในอะตอมของสารและสร้างกระแสวงกลมขนาดเล็กมาก

หลักคำสอนของ แม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับบทบัญญัติสองประการ:

• สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุและกระแสที่กำลังเคลื่อนที่
• สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบกระแสและประจุเคลื่อนที่

ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวร(หรือเข็มแม่เหล็ก) วางตัวตามแนวเส้นลมแม่เหล็กของโลก ปลายที่ชี้ไปทางทิศเหนือเรียกว่า ขั้วโลกเหนือ (N) และด้านตรงข้ามคือ ขั้วโลกใต้(ส) เมื่อนำแม่เหล็กสองตัวเข้ามาใกล้กัน เราสังเกตว่าขั้วที่เหมือนกันของพวกมันจะผลักกัน และขั้วที่ไม่เหมือนของพวกมันจะดึงดูด ( ข้าว. 1 ).

ถ้าเราแยกขั้วโดยการตัดแม่เหล็กถาวรออกเป็นสองส่วน เราจะพบว่าแต่ละขั้วก็จะมีเช่นกัน สองเสากล่าวคือ จะเป็นแม่เหล็กถาวร ( ข้าว. 2 ). เสาทั้งสองขั้วเหนือและใต้แยกออกจากกันและมีสิทธิเท่าเทียมกัน

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยโลกหรือแม่เหล็กถาวรจะแสดงด้วยเส้นแรงแม่เหล็ก เช่นเดียวกับสนามไฟฟ้า ภาพของเส้นสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กสามารถรับได้โดยการวางแผ่นกระดาษไว้เหนือมัน โดยโรยตะไบเหล็กให้เป็นชั้นคู่กัน เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก ขี้เลื่อยจะกลายเป็นแม่เหล็ก โดยแต่ละอันมีขั้วเหนือและขั้วใต้ ขั้วตรงข้ามมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนเข้าใกล้กันมากขึ้น แต่สิ่งนี้จะป้องกันได้ด้วยการเสียดสีของขี้เลื่อยบนกระดาษ หากคุณใช้นิ้วแตะกระดาษ แรงเสียดทานจะลดลง และตะไบจะถูกดึงดูดเข้าหากัน ทำให้เกิดเป็นเส้นโซ่ที่วาดเส้นสนามแม่เหล็ก

บน ข้าว. 3 แสดงตำแหน่งของขี้เลื่อยและลูกศรแม่เหล็กขนาดเล็กในสนามแม่เหล็กตรงซึ่งระบุทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก ทิศทางนี้ถือเป็นทิศทางของขั้วเหนือของเข็มแม่เหล็ก

ประสบการณ์ของเออร์สเตด สนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า

ใน ต้น XIXวี. นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก เออร์สเตดได้ทำการค้นพบครั้งสำคัญเมื่อเขาค้นพบ การกระทำของกระแสไฟฟ้าบนแม่เหล็กถาวร . เขาวางลวดยาวไว้ใกล้เข็มแม่เหล็ก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวด ลูกศรจะหมุนโดยพยายามวางตำแหน่งตัวเองให้ตั้งฉากกับกระแสไฟฟ้า ( ข้าว. 4 ). สิ่งนี้สามารถอธิบายได้โดยการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กรอบตัวนำ

เส้นสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยตัวนำตรงที่พากระแสไฟฟ้าเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางซึ่งอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกับตัวนำ โดยมีจุดศูนย์กลางที่จุดที่กระแสไหลผ่าน ( ข้าว. 5 ). ทิศทางของเส้นถูกกำหนดโดยกฎสกรูด้านขวา:

หากหมุนสกรูในทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก สกรูจะเคลื่อนที่ในทิศทางของกระแสในตัวนำ .

ลักษณะความแรงของสนามแม่เหล็กคือ เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B . ในแต่ละจุดจะมีทิศทางสัมผัสกับเส้นสนาม เส้นสนามไฟฟ้าเริ่มต้นที่ประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ และแรงที่กระทำต่อประจุในสนามนี้จะพุ่งตรงในแนวสัมผัสไปยังเส้นตรงที่แต่ละจุด ต่างจากสนามไฟฟ้า เส้นสนามแม่เหล็กจะปิด ซึ่งเกิดจากการไม่มี "ประจุแม่เหล็ก" ในธรรมชาติ

โดยพื้นฐานแล้วสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้าไม่แตกต่างจากสนามแม่เหล็กถาวร ในแง่นี้อะนาล็อกของแม่เหล็กแบนคือโซลินอยด์ยาว - ขดลวดซึ่งมีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของมันอย่างมาก แผนภาพของเส้นสนามแม่เหล็กที่เขาสร้างขึ้นแสดงไว้ ข้าว. 6 คล้ายกับแม่เหล็กแบน ( ข้าว. 3 ). วงกลมแสดงถึงส่วนตัดขวางของเส้นลวดที่ประกอบเป็นขดลวดโซลินอยด์ กระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดออกจากผู้สังเกตจะถูกระบุด้วยเครื่องหมายกากบาท และกระแสในทิศทางตรงกันข้าม - ไปยังผู้สังเกต - จะถูกระบุด้วยจุด สัญกรณ์เดียวกันนี้เป็นที่ยอมรับสำหรับเส้นสนามแม่เหล็กเมื่อตั้งฉากกับระนาบการวาด ( ข้าว. 7 ก, ข)

ทิศทางของกระแสในขดลวดโซลินอยด์และทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กภายในนั้นสัมพันธ์กันตามกฎของสกรูด้านขวาซึ่งในกรณีนี้มีสูตรดังนี้:

หากคุณมองไปตามแกนของโซลินอยด์กระแสที่ไหลในทิศทางตามเข็มนาฬิกาจะสร้างสนามแม่เหล็กในนั้นซึ่งทิศทางนั้นเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของสกรูด้านขวา ( ข้าว. 8 )

ตามกฎนี้จะเข้าใจได้ง่ายว่าโซลินอยด์แสดงอยู่ ข้าว. 6 ขั้วเหนือเป็นขั้วขวา และขั้วใต้อยู่ทางซ้าย

สนามแม่เหล็กภายในโซลินอยด์มีความสม่ำเสมอ - เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กมีค่าคงที่ตรงนั้น (B = const) ในแง่นี้ โซลินอยด์จะคล้ายกับตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน ซึ่งภายในสนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นสม่ำเสมอ

แรงที่กระทำในสนามแม่เหล็กบนตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

เป็นที่ยอมรับจากการทดลองว่าแรงกระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่ในสนามแม่เหล็ก ในสนามที่สม่ำเสมอ ตัวนำตรงที่มีความยาว l ซึ่งกระแส I ไหลผ่านซึ่งตั้งฉากกับเวกเตอร์สนาม B จะประสบกับแรง: F = ฉัน ล .

ทิศทางของแรงจะถูกกำหนด กฎมือซ้าย:

ถ้านิ้วที่ยื่นออกมาทั้งสี่นิ้วของมือซ้ายวางอยู่ในทิศทางของกระแสในตัวนำ และฝ่ามือตั้งฉากกับเวกเตอร์ B จากนั้นนิ้วโป้งที่ยื่นออกมาจะระบุทิศทางของแรงที่กระทำต่อตัวนำ (ข้าว. 9 ).

ควรสังเกตว่าแรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสในสนามแม่เหล็กไม่ได้ถูกชี้นำในแนวสัมผัสกับเส้นแรงของมันเหมือนกับแรงไฟฟ้า แต่ตั้งฉากกับพวกมัน ตัวนำที่อยู่ตามแนวแรงจะไม่ได้รับผลกระทบจากแรงแม่เหล็ก

สมการ F = อิลบีช่วยให้คุณสามารถกำหนดลักษณะเชิงปริมาณของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กได้

ทัศนคติ ไม่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวนำและกำหนดลักษณะของสนามแม่เหล็กเอง

ขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B นั้นเป็นตัวเลขเท่ากับแรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีความยาวหน่วยซึ่งตั้งฉากกับมันซึ่งมีกระแสหนึ่งแอมแปร์ไหลผ่าน

ในระบบ SI หน่วยของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กคือเทสลา (T):

สนามแม่เหล็ก ตาราง ไดอะแกรม สูตร

(อันตรกิริยาของแม่เหล็ก การทดลองของเออร์สเตด เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ทิศทางเวกเตอร์ หลักการซ้อน การแสดงภาพกราฟิกของสนามแม่เหล็ก เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็ก ลักษณะพลังงานของสนาม แรงแม่เหล็ก แรงแอมแปร์ แรงลอเรนซ์ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ ในสนามแม่เหล็ก สมบัติแม่เหล็กของสสาร สมมติฐานของแอมแปร์)