วิกิสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็ก ลักษณะเฉพาะของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นในธรรมชาติและสามารถสร้างขึ้นได้เทียม ชายคนนั้นสังเกตเห็นลักษณะที่เป็นประโยชน์ของมันซึ่งเขาเรียนรู้ที่จะใช้ ชีวิตประจำวัน- แหล่งที่มาคืออะไร สนามแม่เหล็ก?

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/1-17-768x560..jpg 795w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

สนามแม่เหล็กโลก

หลักคำสอนของสนามแม่เหล็กพัฒนาขึ้นอย่างไร

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารบางชนิดถูกสังเกตเห็นในสมัยโบราณ แต่การศึกษาของพวกเขาเริ่มต้นขึ้นจริงๆ ยุโรปยุคกลาง- นักวิทยาศาสตร์จากฝรั่งเศส Peregrine ค้นพบจุดตัดของเส้นแรงแม่เหล็กที่จุดใดจุดหนึ่งซึ่งก็คือขั้วโดยใช้เข็มเหล็กขนาดเล็ก เพียงสามศตวรรษต่อมา ตามคำแนะนำของการค้นพบนี้ กิลเบิร์ตยังคงศึกษามันต่อไป และต่อมาได้ปกป้องสมมติฐานของเขาที่ว่าโลกมีสนามแม่เหล็กของตัวเอง

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของทฤษฎีแม่เหล็กเริ่มขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เมื่อแอมแปร์ค้นพบและบรรยายถึงอิทธิพลของแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าเรื่องการเกิดขึ้นของแม่เหล็ก และการค้นพบของฟาราเดย์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าได้สร้างความสัมพันธ์แบบผกผัน

สนามแม่เหล็กคืออะไร

สนามแม่เหล็กแสดงออกในรูปแบบของแรงที่ส่งผลต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่หรือบนวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็ก:

1. ตัวนำที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
2. แม่เหล็กถาวร
3. การเปลี่ยนแปลง สนามไฟฟ้า.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-600x307.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/2-18-768x393..jpg 800w" ขนาด="(ความกว้างสูงสุด: 600px) 100vw, 600px">

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

สาเหตุที่แท้จริงของการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กนั้นเหมือนกันในทุกแหล่งกำเนิด: ไมโครประจุไฟฟ้า - อิเล็กตรอน, ไอออนหรือโปรตอน - มีโมเมนต์แม่เหล็กของตัวเองหรืออยู่ในการเคลื่อนที่ในทิศทาง

สำคัญ!สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสร้างขึ้นซึ่งกันและกันและเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ความสัมพันธ์นี้ถูกกำหนดโดยสมการของแมกซ์เวลล์

ลักษณะของสนามแม่เหล็ก

ลักษณะของสนามแม่เหล็กคือ:

1. ฟลักซ์แม่เหล็ก ซึ่งเป็นปริมาณสเกลาร์ที่กำหนดปริมาณ สายไฟสนามแม่เหล็กผ่านหน้าตัดที่กำหนด เขียนแทนด้วยตัวอักษร F. คำนวณโดยใช้สูตร:

F = B x S x คอส α,

โดยที่ B คือเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก S คือส่วน α คือมุมเอียงของเวกเตอร์กับแนวตั้งฉากที่วาดกับระนาบส่วน หน่วยวัด – ​​เวเบอร์ (Wb);

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17-600x450.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/3-17.jpg 720w" size="(ความกว้างสูงสุด: 600px) 100vw, 600px">

ฟลักซ์แม่เหล็ก

1. เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (B) แสดงแรงที่กระทำต่อตัวพาประจุ มันมุ่งตรงไปยังขั้วโลกเหนือซึ่งมีเข็มแม่เหล็กธรรมดาชี้อยู่ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กวัดในเชิงปริมาณในเทสลา (T);
2. แรงดึง MF (N) กำหนดโดยการซึมผ่านของแม่เหล็กของตัวกลางต่างๆ ในสุญญากาศ การซึมผ่านถือเป็นเอกภาพ ทิศทางของเวกเตอร์แรงดึงเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก หน่วยวัด – A/m

วิธีการเป็นตัวแทนของสนามแม่เหล็ก

ง่ายต่อการมองเห็นการปรากฏของสนามแม่เหล็กโดยใช้ตัวอย่างของแม่เหล็กถาวร มันมีสองขั้วและแม่เหล็กทั้งสองจะดึงดูดหรือผลักกันขึ้นอยู่กับทิศทาง สนามแม่เหล็กแสดงลักษณะกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างนี้:

1. MP ถูกอธิบายทางคณิตศาสตร์ว่าเป็นสนามเวกเตอร์ สามารถสร้างได้โดยใช้เวกเตอร์หลายตัวของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ซึ่งแต่ละเวกเตอร์มีทิศทางไปทางขั้วโลกเหนือของเข็มเข็มทิศ และมีความยาวขึ้นอยู่กับแรงแม่เหล็ก
2. อีกวิธีหนึ่งในการแสดงสิ่งนี้คือการใช้เส้นเขตข้อมูล เส้นเหล่านี้ไม่เคยตัดกัน ไม่เริ่มหรือหยุดที่ใดก็ได้ ก่อให้เกิดวงวนปิด เส้น MF จะรวมกันเป็นพื้นที่ที่มีตำแหน่งถี่กว่า โดยที่สนามแม่เหล็กจะแรงที่สุด

สำคัญ!ความหนาแน่นของเส้นสนามบ่งบอกถึงความแรงของสนามแม่เหล็ก

แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็น MF ได้จริง แต่เส้นสนามก็มองเห็นได้ง่าย โลกแห่งความเป็นจริง,วางตะไบเหล็กใน ส.ส. แต่ละอนุภาคมีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กเล็กๆ ที่มีขั้วเหนือและขั้วใต้ ผลที่ได้คือลวดลายคล้ายเส้นแรง บุคคลไม่สามารถรู้สึกถึงผลกระทบของ MP

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/4-13.jpg 640w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

เส้นสนามแม่เหล็ก

การวัดสนามแม่เหล็ก

เนื่องจากนี่คือปริมาณเวกเตอร์ จึงมีพารามิเตอร์สองตัวสำหรับการวัด MF: แรงและทิศทาง สามารถวัดทิศทางได้อย่างง่ายดายโดยใช้เข็มทิศที่เชื่อมต่อกับสนาม ตัวอย่างคือเข็มทิศที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กโลก

การวัดลักษณะอื่นๆ นั้นยากกว่ามาก แมกนีโตมิเตอร์ที่ใช้งานได้จริงไม่ปรากฏจนกระทั่งศตวรรษที่ 19 ส่วนใหญ่ทำงานโดยใช้แรงที่อิเล็กตรอนรู้สึกขณะเคลื่อนที่ไปตาม MP

Jpg?x15027" alt="Magnetometer" width="414" height="600">!}

แมกนีโตมิเตอร์

การวัดสนามแม่เหล็กขนาดเล็กที่มีความแม่นยำมากนั้นเป็นไปได้ในทางปฏิบัตินับตั้งแต่การค้นพบความต้านทานสนามแม่เหล็กขนาดยักษ์ในวัสดุชั้นต่างๆ ในปี 1988 การค้นพบทางฟิสิกส์พื้นฐานนี้ถูกนำไปใช้กับเทคโนโลยีแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว ฮาร์ดไดรฟ์สำหรับการจัดเก็บข้อมูลบนคอมพิวเตอร์ ส่งผลให้ความจุในการจัดเก็บข้อมูลเพิ่มขึ้นนับพันเท่าในเวลาเพียงไม่กี่ปี

ในระบบการวัดที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป MP จะถูกวัดในการทดสอบ (T) หรือเกาส์ (G) 1 ตัน = 10,000 กรัม เกาส์มักใช้เพราะว่าเทสลามีขนาดใหญ่เกินไป

น่าสนใจ.แม่เหล็กขนาดเล็กบนตู้เย็นสร้างสนามแม่เหล็กเท่ากับ 0.001 เทสลา และสนามแม่เหล็กของโลกโดยเฉลี่ยคือ 0.00005 เทสลา

ลักษณะของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กเป็นสิ่งที่แสดงออก แรงแม่เหล็กไฟฟ้า- มีอยู่สองคน วิธีที่เป็นไปได้วิธีจัดเรียงประจุพลังงานในการเคลื่อนที่และผลที่ตามมาคือสนามแม่เหล็ก

ประการแรกคือการเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับแหล่งจ่ายกระแสไฟ MF จะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ

สำคัญ!เมื่อกระแส (จำนวนประจุที่เคลื่อนที่) เพิ่มขึ้น MP จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน เมื่อคุณเคลื่อนออกจากเส้นลวด สนามจะลดลงตามระยะทาง สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยกฎของแอมแปร์

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/6-9.jpg 720w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

กฎของแอมแปร์

วัสดุบางชนิดที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงกว่าสามารถรวมศูนย์สนามแม่เหล็กได้

เนื่องจากสนามแม่เหล็กเป็นเวกเตอร์ จึงจำเป็นต้องกำหนดทิศทางของมัน สำหรับกระแสธรรมดาที่ไหลผ่านเส้นลวดตรง สามารถหาทิศทางได้โดยใช้กฎมือขวา

หากต้องการใช้กฎ คุณต้องจินตนาการว่ามือขวาพันลวดไว้ และ นิ้วหัวแม่มือบ่งบอกถึงทิศทางของกระแส จากนั้นนิ้วทั้งสี่ที่เหลือจะแสดงทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กรอบตัวนำ

Jpeg?.jpeg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/7.jpeg 612w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

กฎมือขวา

วิธีที่สองในการสร้างสนามแม่เหล็กคือการใช้ความจริงที่ว่าในสารบางชนิดอิเล็กตรอนปรากฏว่ามีโมเมนต์แม่เหล็กของตัวเอง นี่คือการทำงานของแม่เหล็กถาวร:

1. แม้ว่าอะตอมมักจะมีอิเล็กตรอนจำนวนมาก แต่ส่วนใหญ่จะเกิดพันธะกันจนสนามแม่เหล็กรวมของทั้งคู่หักล้างกัน อิเล็กตรอนสองตัวที่จับคู่กันในลักษณะนี้เรียกว่ามีการหมุนตรงกันข้าม ดังนั้นเพื่อที่จะดึงดูดบางสิ่ง คุณต้องมีอะตอมที่มีอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่มีการหมุนเท่ากัน ตัวอย่างเช่น เหล็กมีอิเล็กตรอนสี่ตัวและเหมาะสำหรับทำแม่เหล็ก
2. อิเล็กตรอนนับพันล้านที่พบในอะตอมสามารถถูกสุ่มทิศทางได้ และจะไม่มี MF โดยรวม ไม่ว่าวัสดุจะมีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่จำนวนเท่าใดก็ตาม จะต้องมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำเพื่อให้มีการวางแนวอิเล็กตรอนโดยรวมที่ต้องการ การซึมผ่านของแม่เหล็กสูงทำให้เกิดการดึงดูดของสารดังกล่าวภายใต้เงื่อนไขบางประการนอกอิทธิพลของสนามแม่เหล็ก สิ่งเหล่านี้เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า
3. วัสดุอื่นอาจแสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กเมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอก สนามภายนอกทำหน้าที่จัดแนวการหมุนของอิเล็กตรอนทั้งหมด ซึ่งจะหายไปหลังจากถอด MF ออกแล้ว สารเหล่านี้เป็นพาราแมกเนติก โลหะของประตูตู้เย็นเป็นตัวอย่างหนึ่งของวัสดุพาราแมกเนติก

สนามแม่เหล็กโลก

โลกสามารถแสดงได้ในรูปแบบของแผ่นตัวเก็บประจุซึ่งมีประจุที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม: "ลบ" - ใน พื้นผิวโลกและ “บวก” – ในชั้นบรรยากาศรอบนอก ระหว่างนั้นก็คือ อากาศในชั้นบรรยากาศเป็นปะเก็นฉนวน ตัวเก็บประจุขนาดยักษ์จะรักษาประจุให้คงที่เนื่องจากอิทธิพลของ MF ของโลก การใช้ความรู้นี้ คุณสามารถสร้างรูปแบบการรับพลังงานไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กโลกได้ จริงอยู่ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำ

คุณต้องใช้:

• อุปกรณ์สายดิน
• ลวด;
• หม้อแปลงเทสลาสามารถสร้างการสั่นความถี่สูงและสร้างการปล่อยโคโรนา และทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3-592x600.jpg?.jpg 592w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/02/8-3.jpg 644w" ขนาด="(ความกว้างสูงสุด: 592px) 100vw, 592px">

เทสลาคอยล์

ขดลวดเทสลาจะทำหน้าที่เป็นตัวปล่อยอิเล็กตรอน โครงสร้างทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต่างศักย์เพียงพอ จะต้องยกหม้อแปลงให้สูงขึ้นพอสมควร จึงจะถูกสร้างขึ้นมา วงจรไฟฟ้าโดยจะมีกระแสน้ำเล็กๆ ไหลผ่าน รับ จำนวนมากไม่สามารถใช้ไฟฟ้าได้โดยใช้อุปกรณ์นี้

ไฟฟ้าและแม่เหล็กครอบงำโลกมากมายรอบตัวเรา ตั้งแต่กระบวนการพื้นฐานที่สุดในธรรมชาติไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ล้ำสมัย

วีดีโอ

การหาค่าสนามแม่เหล็ก แหล่งที่มาของเขา

คำนิยาม

สนามแม่เหล็กเป็นรูปแบบหนึ่งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เฉพาะกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ซึ่งมีประจุไฟฟ้าหรือวัตถุที่มีแม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวของพวกมัน

แหล่งที่มาของสนามนี้คือกระแสไฟฟ้าคงที่ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ (วัตถุและอนุภาค) วัตถุที่มีแม่เหล็ก สนามไฟฟ้ากระแสสลับ แหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กคงที่คือกระแสตรง

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก

ในช่วงเวลาแห่งการเรียนรู้ ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กเพิ่งเริ่มต้น นักวิจัยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่ามีขั้วอยู่ในแท่งแม่เหล็ก คุณสมบัติทางแม่เหล็กแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนเป็นพิเศษ ขณะเดียวกันก็เห็นได้ชัดเจนว่าขั้วของแม่เหล็กแตกต่างกัน ขั้วตรงข้ามถูกดึงดูด และเหมือนขั้วถูกผลัก กิลเบิร์ตเสนอแนวคิดเรื่องการมีอยู่ของ "ประจุแม่เหล็ก" แนวคิดเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนและพัฒนาโดยคูลอมบ์ จากการทดลองของคูลอมบ์ ลักษณะแรงของสนามแม่เหล็กกลายเป็นแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุแม่เหล็กเท่ากับความสามัคคี คูลอมบ์ดึงความสนใจไปที่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ความแตกต่างปรากฏชัดอยู่แล้วว่าประจุไฟฟ้าสามารถแยกออกจากกันและรับวัตถุที่มีประจุบวกหรือประจุลบมากเกินไป ในขณะที่ไม่สามารถแยกประจุทางเหนือและ ขั้วโลกใต้แม่เหล็กแล้วได้ตัวเครื่องด้วยเสาเพียงอันเดียว จากความเป็นไปไม่ได้ที่จะแบ่งแม่เหล็กออกเป็น "ภาคเหนือ" หรือ "ภาคใต้" โดยเฉพาะ คูลอมบ์ตัดสินใจว่าประจุทั้งสองประเภทนี้แยกกันไม่ออกในแต่ละอนุภาคมูลฐานของสารแม่เหล็ก ดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับว่าทุกอนุภาคของสสาร ไม่ว่าจะเป็นอะตอม โมเลกุล หรือกลุ่มของพวกมัน ก็เป็นเหมือนแม่เหล็กขนาดเล็กที่มีขั้วสองขั้ว ในกรณีนี้ การดึงดูดของร่างกายเป็นกระบวนการวางแนวของแม่เหล็กพื้นฐานภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก (คล้ายกับโพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริก)

ปฏิสัมพันธ์ของกระแสเกิดขึ้นผ่านสนามแม่เหล็ก เออร์สเตดค้นพบว่าสนามแม่เหล็กถูกกระตุ้นโดยกระแสและมีผลกับเข็มแม่เหล็ก เออร์สเตดมีตัวนำกระแสไฟฟ้าอยู่เหนือเข็มแม่เหล็ก ซึ่งสามารถหมุนได้ เมื่อกระแสไหลเข้าไปในตัวนำ ลูกศรจะหมุนตั้งฉากกับเส้นลวด การเปลี่ยนแปลงทิศทางของกระแสทำให้เข็มเปลี่ยนทิศทาง จากการทดลองของเออร์สเตด พบว่าสนามแม่เหล็กมีทิศทางและควรมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณเวกเตอร์ ปริมาณนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก และเขียนแทนด้วย: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$ คล้ายกับเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ($\overrightarrow(E)$) ความคล้ายคลึงของเวกเตอร์การกระจัด $\overrightarrow(D)\ $ สำหรับสนามแม่เหล็กได้กลายเป็นเวกเตอร์ $\overrightarrow(H)$ - เรียกว่าเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กส่งผลต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กของประจุเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กของขดลวดกับกระแส หลักการซ้อนทับ

สนามแม่เหล็ก ค่าไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่จะมีรูปแบบดังนี้

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1\ขวา),\]

โดยที่ $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(H)(m)(in\SI)$ คือค่าคงที่แม่เหล็ก $\overrightarrow(v)$ คือความเร็ว การเคลื่อนที่ของประจุ, $\overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่กำหนดตำแหน่งของประจุ, q คือขนาดของประจุ, $\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right]$ คือผลคูณเวกเตอร์

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กขององค์ประกอบด้วยกระแสในระบบ SI:

โดยที่ $\ \overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่ดึงจากองค์ประกอบปัจจุบันไปยังจุดที่กำลังพิจารณา $\overrightarrow(dl)$ คือองค์ประกอบของตัวนำที่มีกระแส (ระบุทิศทางของกระแส), $ \vartheta$ คือมุมระหว่าง $ \overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ ทิศทางของเวกเตอร์ $\overrightarrow(dB)$ ตั้งฉากกับระนาบโดยที่ $\overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ อยู่ กำหนดโดยกฎสกรูที่ถูกต้อง

สำหรับสนามแม่เหล็ก หลักการซ้อนทับถือเป็น:

\[\overrightarrow(B)=\sum((\overrightarrow(B))_i\left(3\right),)\]

โดยที่ $(\overrightarrow(B))_i$ คือแต่ละช่องที่สร้างขึ้นจากประจุที่เคลื่อนที่ ส่วน $\overrightarrow(B)$ คือการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กทั้งหมด

ตัวอย่างที่ 1

ภารกิจ: ค้นหาอัตราส่วนของแรงแม่เหล็กและอันตรกิริยาคูลอมบ์ของอิเล็กตรอนสองตัวที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน $v$ ขนานกัน ระยะห่างระหว่างอนุภาคคงที่

\[\overrightarrow(F_m)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\left(1.1\right).\]

สนามที่สร้างอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตัวที่สองมีค่าเท่ากับ:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1.2\ขวา).\]

ให้ระยะห่างระหว่างอิเล็กตรอนเท่ากับ $a=r\ (คงที่)$ เราใช้คุณสมบัติพีชคณิตของผลิตภัณฑ์เวกเตอร์ (เอกลักษณ์ของลากรองจ์ ($\left[\overrightarrow(a)\left[\overrightarrow(b)\overrightarrow(c)\right]\right]=\overrightarrow(b)\left( \overrightarrow(a )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

\[(\overrightarrow(F))_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2)(a^3)\left[\overrightarrow(v)\left[\overrightarrow (v)\overrightarrow(a)\right]\right]=\left(\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)-\overrightarrow(a)\left(\overrightarrow (v)\overrightarrow(v)\right)\right)=-\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2\overrightarrow(a)v^2)(a^3) \ ,\]

$\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)=0$ เนื่องจาก $\overrightarrow(v\bot )\overrightarrow(a)$

โมดูลัสแรง $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $โดยที่ $q=q_e=1.6\cdot 10^( -19 )KL$

โมดูลัสของแรงคูลอมบ์ซึ่งกระทำต่ออิเล็กตรอนในสนามเท่ากับ:

มาหาอัตราส่วนแรง $\frac(F_m)(F_q)$:

\[\frac(F_m)(F_q)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2):\frac(q^2)((4 \pi (\varepsilon )_0a)^2)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.\]

คำตอบ: $\frac(F_m)(F_q)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.$

ตัวอย่างที่ 2

ภารกิจ: แรงกระแสตรงที่ฉันไหลเวียนไปตามขดลวดโดยมีกระแสอยู่ในรูปวงกลมรัศมี R ค้นหาการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของวงกลม

ให้เราเลือกส่วนเบื้องต้นบนตัวนำที่มีกระแสไหลผ่าน (รูปที่ 1) เราใช้สูตรการเหนี่ยวนำสำหรับองค์ประกอบคอยล์ที่มีกระแสไฟฟ้าเป็นพื้นฐาน:

โดยที่ $\ \overrightarrow(r)$ คือเวกเตอร์รัศมีที่ดึงจากองค์ประกอบปัจจุบันไปยังจุดที่กำลังพิจารณา $\overrightarrow(dl)$ คือองค์ประกอบของตัวนำที่มีกระแส (ระบุทิศทางของกระแส), $ \vartheta$ คือมุมระหว่าง $ \overrightarrow(dl)$ และ $\overrightarrow(r)$ ขึ้นอยู่กับรูป 1 $\vartheta=90()^\circ $ ดังนั้น (2.1) จะถูกทำให้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ระยะห่างจากศูนย์กลางของวงกลม (จุดที่เรากำลังมองหาสนามแม่เหล็ก) ขององค์ประกอบตัวนำที่มีกระแส มีค่าคงที่และเท่ากับรัศมีการเลี้ยว (R) ดังนั้นเราจึงได้:

องค์ประกอบปัจจุบันทั้งหมดจะสร้างสนามแม่เหล็กที่พุ่งไปตามแกน x ซึ่งหมายความว่าเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่ได้นั้นสามารถหาได้จากผลรวมของเส้นโครงของเวกเตอร์แต่ละตัว$\ \ \overrightarrow(dB)$ จากนั้น ตามหลักการของการซ้อนทับ สามารถหาสนามแม่เหล็กทั้งหมดได้โดยการส่งผ่าน ถึงอินทิกรัล:

เมื่อแทน (2.2) ลงใน (2.3) เราจะได้:

คำตอบ: $B$=$\frac((\mu )_0)(2)\frac(I)(R).$

ทุกคนคุ้นเคยกับวัตถุเช่นแม่เหล็กมานานแล้ว เราไม่เห็นอะไรพิเศษในตัวเขา เรามักจะเชื่อมโยงมันกับบทเรียนฟิสิกส์หรือการสาธิตในรูปแบบของกลเม็ดคุณสมบัติของแม่เหล็กสำหรับเด็กก่อนวัยเรียน และแทบไม่มีใครคิดว่าในชีวิตประจำวันมีแม่เหล็กล้อมรอบเราอยู่กี่ตัว มีหลายสิบคนในอพาร์ตเมนต์ใดก็ได้ มีแม่เหล็กอยู่ในลำโพง เครื่องบันทึกเทป มีดโกนหนวดไฟฟ้า และนาฬิกาทุกตัว แม้แต่ขวดตะปูก็ยังเป็นเช่นนั้น

อะไรอีก?

คนเราก็ไม่เว้น ต้องขอบคุณกระแสน้ำชีวภาพที่ไหลในร่างกาย ทำให้มีรูปแบบของเส้นพลังที่มองไม่เห็นอยู่รอบตัวเรา Planet Earth เป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ และที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นคือลูกบอลพลาสมาของดวงอาทิตย์ ขนาดของกาแลคซีและเนบิวลาซึ่งจิตใจมนุษย์ไม่อาจเข้าใจได้ แทบจะไม่ยอมให้แนวคิดที่ว่าสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดเป็นแม่เหล็กด้วย

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่จำเป็นต้องมีการสร้างแม่เหล็กขนาดใหญ่และทรงพลังยิ่งยวดใหม่ ขอบเขตการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการหลอมนิวเคลียร์แสนสาหัส การสร้าง พลังงานไฟฟ้า, ความเร่งของอนุภาคที่มีประจุในซินโครตรอน , การยกเรือที่จม การสร้างสนามที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษโดยใช้เป็นหนึ่งในภารกิจของฟิสิกส์ยุคใหม่

มาชี้แจงแนวคิดกัน

สนามแม่เหล็กคือแรงที่กระทำต่อวัตถุที่มีประจุซึ่งกำลังเคลื่อนที่ มัน "ใช้งานไม่ได้" กับวัตถุที่อยู่นิ่ง (หรือวัตถุที่ไม่มีประจุ) และทำหน้าที่เป็นรูปแบบหนึ่งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีอยู่ในแนวคิดทั่วไป

หากร่างกายสามารถสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวเองและตัวเองได้รับอิทธิพลจากอิทธิพลของมัน พวกมันจะเรียกว่าแม่เหล็ก นั่นคือวัตถุเหล่านี้ถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็ก (มีช่วงเวลาที่สอดคล้องกัน)

วัสดุที่แตกต่างกันมีปฏิกิริยาต่างกัน สนามภายนอก- พวกที่ทำให้การกระทำภายในอ่อนแอลงเรียกว่าพาราแมกเนติก และพวกที่ทำให้การกระทำของมันแข็งแกร่งขึ้นเรียกว่าไดอะแมกเนติก วัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติในการขยายสนามแม่เหล็กภายนอกได้เป็นพันเท่า เหล่านี้คือเฟอร์ริกแม่เหล็ก (โคบอลต์, นิกเกิลพร้อมเหล็ก, แกโดลิเนียมรวมถึงสารประกอบและโลหะผสมของโลหะดังกล่าว) สิ่งเหล่านั้นที่เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอกที่รุนแรง ตัวเองได้รับคุณสมบัติทางแม่เหล็กเรียกว่าแม่เหล็กแข็ง แม่เหล็กชนิดอื่นที่มีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็กได้ก็ต่อเมื่อได้รับอิทธิพลโดยตรงของสนามแม่เหล็กและจะไม่เป็นเช่นนั้นเมื่อมันหายไป ถือเป็นแม่เหล็กอ่อน

ประวัติเล็กน้อย

กำลังศึกษาคุณสมบัติ แม่เหล็กถาวรผู้คนทำสิ่งนี้มาเป็นเวลานานมากแล้ว พวกเขาถูกกล่าวถึงในผลงานของนักวิทยาศาสตร์ กรีกโบราณเร็วที่สุดเท่าที่ 600 ปีก่อนคริสตกาล แม่เหล็กธรรมชาติ (เกิดขึ้นตามธรรมชาติ) สามารถพบได้ในแหล่งสะสมแร่แม่เหล็ก แม่เหล็กธรรมชาติขนาดใหญ่ที่มีชื่อเสียงที่สุดถูกเก็บไว้ที่มหาวิทยาลัยทาร์ตู มันมีน้ำหนัก 13 กิโลกรัม และน้ำหนักที่สามารถยกได้ด้วยความช่วยเหลือคือ 40 กิโลกรัม

มนุษยชาติได้เรียนรู้ที่จะสร้างแม่เหล็กประดิษฐ์โดยใช้เฟอร์โรแมกเนติกต่างๆ มูลค่าของผง (ทำจากโคบอลต์ เหล็ก ฯลฯ) อยู่ที่ความสามารถในการรับน้ำหนักที่มีน้ำหนัก 5,000 เท่าของน้ำหนักตัวมันเอง ชิ้นงานประดิษฐ์อาจเป็นแบบถาวร (ได้มาจากหรือแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแกนซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นเหล็กแม่เหล็กอ่อนสนามแรงดันไฟฟ้าในนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากการผ่านของกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟของขดลวดซึ่งล้อมรอบแกนกลาง

หนังสือจริงจังเล่มแรกที่มีความพยายามในการศึกษาคุณสมบัติของแม่เหล็กทางวิทยาศาสตร์คือผลงานของแพทย์ชาวลอนดอน กิลเบิร์ต ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1600 งานนี้ประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ในขณะนั้นเกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้าตลอดจนการทดลองของผู้เขียน

มนุษย์พยายามที่จะปรับปรากฏการณ์ใดๆ ที่มีอยู่ให้เข้ากับชีวิตจริง แน่นอนว่าแม่เหล็กก็ไม่มีข้อยกเว้น

แม่เหล็กใช้งานอย่างไร?

มนุษยชาติได้นำคุณสมบัติใดของแม่เหล็กมาใช้? ขอบเขตการใช้งานนั้นกว้างมากจนเรามีโอกาสที่จะสัมผัสอุปกรณ์หลักที่มีชื่อเสียงที่สุดและขอบเขตการใช้งานของไอเท็มที่ยอดเยี่ยมนี้เพียงชั่วครู่เท่านั้น

เข็มทิศเป็นอุปกรณ์ที่รู้จักกันดีในการระบุทิศทางบนพื้น ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถวางเส้นทางสำหรับเครื่องบินและเรือ การขนส่งทางบก และวัตถุประสงค์ในการสัญจรทางเท้าได้ เครื่องมือเหล่านี้อาจเป็นแม่เหล็ก (ชนิดพอยน์เตอร์) ใช้โดยนักท่องเที่ยวและช่างทำแผนที่ หรือไม่เป็นแม่เหล็ก (วิทยุและไฮโดรคอมพาส)

วงเวียนวงแรกถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 11 และใช้ในการเดินเรือ การกระทำของพวกเขาขึ้นอยู่กับการหมุนอย่างอิสระในระนาบแนวนอนของเข็มยาวที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กซึ่งสมดุลบนแกน ปลายด้านหนึ่งหันหน้าไปทางทิศใต้เสมอ และอีกด้านหนึ่งหันไปทางทิศเหนือ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถค้นหาทิศทางหลักเกี่ยวกับจุดสำคัญได้อย่างแม่นยำเสมอ

พื้นที่หลัก

พื้นที่ที่คุณสมบัติของแม่เหล็กพบว่าการใช้งานหลักคือวิศวกรรมวิทยุและไฟฟ้า การสร้างเครื่องมือ ระบบอัตโนมัติ และเทเลเมคานิกส์ รีเลย์ วงจรแม่เหล็ก ฯลฯ ถูกสร้างขึ้นจากสิ่งนี้ ในปี 1820 คุณสมบัติของตัวนำที่มีกระแสถูกค้นพบว่ามีอิทธิพลต่อเข็มของแม่เหล็กและบังคับให้มันหมุน ในเวลาเดียวกันก็มีการค้นพบอีกครั้ง - ตัวนำคู่ขนานคู่หนึ่งซึ่งกระแสในทิศทางเดียวกันไหลผ่านนั้นมีคุณสมบัติในการดึงดูดซึ่งกันและกัน

ด้วยเหตุนี้ จึงมีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับเหตุผลของคุณสมบัติของแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดเกิดขึ้นจากกระแสน้ำ รวมถึงกระแสน้ำที่ไหลเวียนอยู่ภายในด้วย วัสดุแม่เหล็ก- แนวคิดทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่สอดคล้องกับสมมติฐานนี้อย่างสมบูรณ์

เกี่ยวกับเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จากนั้นจึงมีการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภทนั่นคือเครื่องจักรแบบโรตารี่ซึ่งหลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลง พลังงานกลเกี่ยวกับไฟฟ้า (เรากำลังพูดถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือไฟฟ้าเป็นเครื่องกล (เกี่ยวกับเครื่องยนต์) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ ทำงานบนหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านั่นคือ EMF (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) เกิดขึ้นในเส้นลวดที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์แรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดที่นำกระแสไฟฟ้าวางอยู่ในสนามขวาง

อุปกรณ์ที่เรียกว่าแมกนีโตอิเล็กทริกทำงานโดยใช้แรงปฏิสัมพันธ์ของสนามกับกระแสที่ไหลผ่านการหมุนของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว มิเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับอันทรงพลังตัวใหม่ที่มีขดลวดสองเส้น จานนำไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ระหว่างขดลวดอาจมีการหมุนด้วยแรงบิดซึ่งมีแรงเป็นสัดส่วนกับการใช้พลังงาน

แล้วในชีวิตประจำวันล่ะ?

พร้อมกับแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบไฟฟ้า นาฬิกาข้อมือคุ้นเคยกับทุกคน ต้องขอบคุณการใช้แม่เหล็กคู่ ตัวเหนี่ยวนำหนึ่งคู่ และทรานซิสเตอร์ การออกแบบจึงง่ายกว่ามากในแง่ของจำนวนชิ้นส่วนที่มีอยู่มากกว่านาฬิกากลไกจักรกล

ล็อคแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหรือล็อคกระบอกสูบที่มีองค์ประกอบแม่เหล็กมีการใช้กันมากขึ้น ทั้งกุญแจและตัวล็อคมีปุ่มหมุนแบบผสม เมื่อโดนเข้ารูล็อค คีย์ที่ถูกต้ององค์ประกอบภายในของล็อคแม่เหล็กถูกดึงดูดไปยังตำแหน่งที่ต้องการซึ่งช่วยให้สามารถเปิดได้

การกระทำของแม่เหล็กเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบไดนาโมมิเตอร์และกัลวาโนมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่มีความไวสูงในการวัดกระแสอ่อน) คุณสมบัติของแม่เหล็กถูกนำมาใช้ในการผลิตสารกัดกร่อน นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับอนุภาคที่มีความคม ขนาดเล็ก และแข็งมาก ซึ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลทางกล (การบด การขัด การขูด) ของวัตถุและวัสดุหลากหลายประเภท ในระหว่างการผลิต เฟอร์โรซิลิกอนที่จำเป็นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมจะตกตะกอนบางส่วนที่ด้านล่างของเตาเผา และบางส่วนถูกใส่เข้าไปในองค์ประกอบของสารกัดกร่อน ต้องใช้แม่เหล็กเพื่อถอดออกจากที่นั่น

วิทยาศาสตร์และการสื่อสาร

ด้วยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร วิทยาศาสตร์จึงมีโอกาสศึกษาโครงสร้างของวัตถุที่หลากหลาย เราคงได้แค่พูดถึงแมกนีโตเคมีหรือ (วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องโดยศึกษาการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กในบางพื้นที่ของผลิตภัณฑ์)

นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตอุปกรณ์ช่วงความถี่สูงพิเศษ ระบบสื่อสารทางวิทยุ (เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารและในเชิงพาณิชย์) สำหรับการบำบัดความร้อนทั้งที่บ้านและในอุตสาหกรรมอาหาร (ทุกคนคุ้นเคยกับเตาอบไมโครเวฟ) ภายในกรอบของบทความเดียว แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแสดงรายการอุปกรณ์ทางเทคนิคที่มีความซับซ้อนสูงทั้งหมดและพื้นที่การใช้งานซึ่งคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารถูกนำมาใช้ในปัจจุบัน

สาขาการแพทย์

สาขาวิชาการวินิจฉัยและการบำบัดทางการแพทย์ก็ไม่มีข้อยกเว้น ขอบคุณที่สร้าง การฉายรังสีเอกซ์เครื่องเร่งเชิงเส้นของอิเล็กตรอนดำเนินการบำบัดเนื้องอก ลำแสงโปรตอนถูกสร้างขึ้นในไซโคลตรอนหรือซินโครตรอนซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือรังสีเอกซ์ในทิศทางท้องถิ่นและ เพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาเนื้องอกในดวงตาและสมอง

สำหรับวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ก่อนกลางศตวรรษที่ผ่านมา หน้าที่สำคัญของร่างกายไม่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กแต่อย่างใด วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ได้รับการเติมเต็มเป็นครั้งคราวด้วยรายงานที่แยกออกมาเกี่ยวกับผลทางการแพทย์อย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ตั้งแต่อายุหกสิบเศษสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับ คุณสมบัติทางชีวภาพแม่เหล็ก

เมื่อก่อนและตอนนี้

อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะปฏิบัติต่อผู้คนด้วยมันนั้นเกิดขึ้นโดยนักเล่นแร่แปรธาตุย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 16 มีการบันทึกความพยายามที่ประสบความสำเร็จหลายครั้งในการรักษาอาการปวดฟัน โรคทางประสาท โรคนอนไม่หลับ และปัญหาอื่นๆ มากมาย อวัยวะภายใน- ดูเหมือนว่าแม่เหล็กจะพบว่ามีการใช้ในทางการแพทย์ไม่ช้ากว่าในการนำทาง

ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา กำไลแม่เหล็กถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย และได้รับความนิยมในหมู่คนไข้ที่มีความบกพร่องด้านความดันโลหิต นักวิทยาศาสตร์เชื่ออย่างจริงจังในความสามารถของแม่เหล็กในการเพิ่มความต้านทานของร่างกายมนุษย์ พวกเขาเรียนรู้ที่จะวัดความเร็วของการไหลเวียนของเลือด หยิบตัวอย่าง หรือจ่ายยาที่จำเป็นจากแคปซูลโดยใช้อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กใช้เพื่อขจัดอนุภาคโลหะขนาดเล็กที่เข้าตา งานของเซ็นเซอร์ไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับการกระทำของมัน (พวกเราคนใดคนหนึ่งคุ้นเคยกับขั้นตอนการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ) ปัจจุบันการทำงานร่วมกันระหว่างนักฟิสิกส์และนักชีววิทยาเพื่อศึกษากลไกอันลึกซึ้งของอิทธิพล ร่างกายมนุษย์สนามแม่เหล็กเริ่มเข้มงวดและจำเป็นมากขึ้น

แม่เหล็กนีโอไดเมียม: คุณสมบัติและการใช้งาน

แม่เหล็กนีโอไดเมียมถือว่ามีผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์มากที่สุด ประกอบด้วยนีโอไดเมียม เหล็ก และโบรอน สูตรทางเคมีคือ NdFeB ข้อได้เปรียบหลักของแม่เหล็กดังกล่าวคือการกระแทกที่รุนแรงของสนามแม่เหล็กในขนาดที่ค่อนข้างเล็ก ดังนั้น น้ำหนักของแม่เหล็กที่มีแรง 200 เกาส์จะอยู่ที่ประมาณ 1 กรัม เพื่อการเปรียบเทียบ แม่เหล็กเหล็กที่มีความแข็งแรงเท่ากันจะมีน้ำหนักมากกว่าประมาณ 10 เท่า

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยอีกประการหนึ่งของแม่เหล็กที่กล่าวถึงคือความเสถียรที่ดีและความสามารถในการรักษาคุณสมบัติที่จำเป็นเป็นเวลาหลายร้อยปี ตลอดระยะเวลาหนึ่งศตวรรษ แม่เหล็กจะสูญเสียคุณสมบัติไปเพียง 1% เท่านั้น

แม่เหล็กนีโอไดเมียมได้รับการบำบัดอย่างไร?

ช่วยเพิ่มการไหลเวียนโลหิต รักษาความดันโลหิต และต่อสู้กับไมเกรน

คุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเริ่มถูกนำมาใช้ในการรักษาเมื่อประมาณ 2,000 ปีที่แล้ว การกล่าวถึงการบำบัดประเภทนี้มีอยู่ในต้นฉบับ จีนโบราณ- จากนั้นทำการรักษาโดยการใช้หินที่มีแม่เหล็กติดบนร่างกายมนุษย์

การบำบัดยังมีอยู่ในรูปแบบของการยึดติดกับร่างกาย ตำนานเล่าว่าคลีโอพัตรามีสุขภาพที่ดีเยี่ยมและความงามอันน่าพิศวงด้วยการสวมผ้าพันแผลแม่เหล็กบนศีรษะของเธอตลอดเวลา ในศตวรรษที่ 10 นักวิทยาศาสตร์ชาวเปอร์เซียได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับผลประโยชน์ของคุณสมบัติของแม่เหล็กนีโอไดเมียมในร่างกายมนุษย์ในกรณีที่กำจัดการอักเสบและกล้ามเนื้อกระตุก จากหลักฐานที่ยังมีชีวิตอยู่ในช่วงเวลานั้น เราสามารถตัดสินได้ว่าการใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ ความแข็งแรงของกระดูก และลดอาการปวดข้อ

จากทุกโรคภัยไข้เจ็บ...

หลักฐานของประสิทธิผลของผลกระทบนี้ถูกตีพิมพ์ในปี 1530 โดย Paracelsus แพทย์ชาวสวิสผู้โด่งดัง ในงานเขียนของเขา แพทย์บรรยายไว้ คุณสมบัติมหัศจรรย์แม่เหล็กที่สามารถกระตุ้นพลังของร่างกายและทำให้เกิดการรักษาตนเองได้ โรคจำนวนมากในสมัยนั้นเริ่มที่จะเอาชนะได้โดยใช้แม่เหล็ก

การใช้ยาด้วยตนเองด้วยวิธีการรักษานี้แพร่หลายในสหรัฐอเมริกามา ปีหลังสงคราม(พ.ศ. 2404-2408) เมื่อเกิดการขาดแคลนยาอย่างเด็ดขาด มันถูกใช้เป็นทั้งยาและเป็นยาแก้ปวด

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 สรรพคุณทางยาแม่เหล็กได้รับเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ ในปี 1976 แพทย์ชาวญี่ปุ่น Nikagawa ได้แนะนำแนวคิดเกี่ยวกับกลุ่มอาการสนามแม่เหล็กบกพร่อง การวิจัยได้ระบุอาการที่แน่นอนแล้ว ประกอบด้วยความอ่อนแอ ความเหนื่อยล้า ประสิทธิภาพลดลง และการรบกวนการนอนหลับ นอกจากนี้ยังมีอาการปวดไมเกรน ปวดข้อ กระดูกสันหลัง ปัญหาเกี่ยวกับระบบย่อยอาหารและระบบหัวใจและหลอดเลือดในรูปแบบความดันเลือดต่ำหรือความดันโลหิตสูง กลุ่มอาการนี้เกี่ยวข้องกับทั้งด้านนรีเวชวิทยาและการเปลี่ยนแปลงของผิวหนัง การใช้การบำบัดด้วยแม่เหล็กสามารถทำให้สภาวะเหล่านี้เป็นปกติได้ค่อนข้างสำเร็จ

วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่ง

นักวิทยาศาสตร์ยังคงทดลองกับสนามแม่เหล็กต่อไป การทดลองดำเนินการทั้งกับสัตว์ นก และแบคทีเรีย สภาวะของสนามแม่เหล็กที่อ่อนลงจะลดความสำเร็จของกระบวนการเผาผลาญในนกและหนูทดลอง แบคทีเรียจะหยุดการแพร่พันธุ์ทันที เนื่องจากการขาดสนามเป็นเวลานาน เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร

เป็นการต่อสู้กับปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งหมดและผลเสียมากมายที่เกิดจากการใช้การบำบัดด้วยแม่เหล็กเช่นนี้ ดูเหมือนว่าในปัจจุบันทุกอย่าง คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์แม่เหล็กยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ แพทย์ยังมีอะไรอีกมากรออยู่ข้างหน้า การค้นพบที่น่าสนใจที่สุดและการพัฒนาใหม่

สนามแม่เหล็กคงที่ แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กถาวร (PMF) ในสถานที่ทำงาน ได้แก่ แม่เหล็กถาวร แม่เหล็กไฟฟ้า ระบบไฟฟ้ากระแสตรงสูง (สายส่ง DC อ่างอิเล็กโทรไลต์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ) แม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือ ในเครื่องซักผ้าแม่เหล็กของเครนและอุปกรณ์ยึดอื่นๆ ใน ตัวคั่นแม่เหล็ก, อุปกรณ์สำหรับการบำบัดน้ำด้วยแม่เหล็ก, เครื่องกำเนิดแมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์ (MHD), การติดตั้งด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) และการติดตั้งด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพาราแมกเนติกเรโซแนนซ์ (EPR) ตลอดจนการปฏิบัติกายภาพบำบัด

พารามิเตอร์ทางกายภาพหลักที่แสดงถึงลักษณะของ PMP:

2.0 T (การสัมผัสร่างกายในระยะสั้น);

5.0 T (การสัมผัสมือในระยะสั้น);

สำหรับประชากร -

0.01 T (การสัมผัสต่อเนื่อง)

การควบคุม PMP ในที่ทำงานดำเนินการตามลำดับการกำกับดูแลด้านสุขอนามัยเชิงป้องกันและในปัจจุบันโดยการวัดความแรงของสนามและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (ความหนาแน่น ฟลักซ์แม่เหล็ก- การวัดจะดำเนินการในสถานที่ทำงานถาวรซึ่งอาจมีบุคลากรอยู่ หากไม่มีสถานที่ทำงานถาวรภายในพื้นที่ทำงาน จะมีการเลือกหลายจุดซึ่งอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดต่างกัน เมื่อดำเนินการด้วยตนเองในพื้นที่ที่ครอบคลุมโดย PMF และเมื่อทำงานกับวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก (ผง) และแม่เหล็กถาวร เมื่อการสัมผัสกับ PMF ถูกจำกัดอยู่เฉพาะอิทธิพลในท้องถิ่น (มือ, ผ้าคาดไหล่) ควรทำการวัดที่ระดับของ ช่วงสุดท้ายของนิ้ว, กลางแขน, ไหล่กลาง

การวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรจะดำเนินการโดยการสัมผัสโดยตรงกับเซ็นเซอร์ของอุปกรณ์กับพื้นผิวของแม่เหล็ก ในการปฏิบัติด้านสุขอนามัยจะใช้อุปกรณ์ตามกฎของการเหนี่ยวนำและเอฟเฟกต์ฮอลล์ Fluxmeters (Webermeters) หรือ ballistic galvanometers วัดการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กโดยตรง ซึ่งเชื่อมต่อกับคอยล์วัดที่สอบเทียบแล้ว ที่ใช้กันมากที่สุดคือบัลลิสติกกัลวาโนมิเตอร์ประเภท M-197/1 และ M-197/2, ฟลักซ์มิเตอร์ประเภท M-119 และ M-119t และเทสลามิเตอร์

Oersted เมตรสามารถใช้เพื่อวัดความเข้มของ PMF ตามระดับการโก่งตัวของเข็มแม่เหล็ก เช่น ตามขนาดของโมเมนต์ของแรงที่หมุนเข็ม ณ จุดหนึ่งในอวกาศ

พื้นที่ของพื้นที่การผลิตที่มีระดับเกินขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาตควรมีเครื่องหมายเตือนพิเศษพร้อมคำอธิบายเพิ่มเติมว่า “ข้อควรระวัง! สนามแม่เหล็ก!". จำเป็นต้องลดผลกระทบของ PMF ต่อคนงานโดยเลือกรูปแบบการทำงานและการพักผ่อนอย่างมีเหตุผล ลดเวลาที่ใช้ในสภาพของ PMF และกำหนดเส้นทางที่จำกัดการสัมผัสกับ PMF ในพื้นที่ทำงาน

การป้องกันการสัมผัสกับ PMP เมื่อดำเนินการซ่อมแซมระบบบัสบาร์ ควรจัดเตรียมการแบ่งส่วน บุคคลที่ให้บริการการติดตั้งเทคโนโลยี DC ระบบบัสบาร์ หรือการติดต่อกับแหล่ง PMP จะต้องผ่านการทดสอบเบื้องต้นและเป็นระยะในลักษณะที่กำหนด

ที่สถานประกอบการอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างการประกอบ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พวกเขาใช้เทปเทคโนโลยีแบบ end-to-end ที่จำกัดการสัมผัสของมือกับ PMP ในสถานประกอบการที่ผลิตแม่เหล็กถาวร กระบวนการวัดพารามิเตอร์แม่เหล็กของผลิตภัณฑ์จะเป็นแบบอัตโนมัติโดยใช้อุปกรณ์ที่ไม่รวมการสัมผัสกับ PMP ขอแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ระยะไกล (คีมที่ทำจากวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็ก, แหนบ, กริปเปอร์) ซึ่งป้องกันความเป็นไปได้ที่ PMP จะดำเนินการกับผู้ปฏิบัติงานในท้องถิ่น ต้องใช้อุปกรณ์ปิดกั้นเพื่อปิดการติดตั้งแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อมือเข้าไปในพื้นที่ครอบคลุมของ PMP

ดูเพิ่มเติมที่: พอร์ทัล:ฟิสิกส์

สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้จากกระแสของอนุภาคที่มีประจุ และ/หรือโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอม (และโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคอื่นๆ แม้ว่าจะมีขอบเขตน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม) (แม่เหล็กถาวร)

นอกจากนี้ยังปรากฏต่อหน้าสนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา

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

ลักษณะพื้นฐานอีกประการหนึ่งของสนามแม่เหล็ก (ทางเลือกแทนการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสนามแม่เหล็ก ซึ่งเกือบจะเท่ากับมูลค่าทางกายภาพ) คือ ศักยภาพของเวกเตอร์ .

สนามแม่เหล็กสามารถเรียกได้ว่าเป็นสสารชนิดพิเศษซึ่งมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กเป็นผลที่จำเป็น (ในบริบท) ของการมีอยู่ของสนามไฟฟ้า

• จากมุมมอง ทฤษฎีควอนตัมปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็ก - เนื่องจากเป็นกรณีพิเศษของปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าจะดำเนินการโดยโบซอนที่ไม่มีมวลพื้นฐาน - โฟตอน (อนุภาคที่สามารถแสดงเป็นการกระตุ้นควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) บ่อยครั้ง (ตัวอย่างเช่นในทุกกรณีของสนามคงที่) - เสมือน.

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้น (สร้างขึ้น) โดยกระแสของอนุภาคที่มีประจุ หรือสนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา หรือโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคเอง (อย่างหลังสามารถลดให้เป็นกระแสไฟฟ้าอย่างเป็นทางการได้เพื่อความสม่ำเสมอของภาพ 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 แรงนี้คือผลรวมของแรงที่กระทำต่อประจุแต่ละประจุที่เคลื่อนที่ภายในตัวนำ

ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กสองตัว

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

พลังงานสนามแม่เหล็ก

การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของพลังงานสนามแม่เหล็กเท่ากับ:

ชม- ความแรงของสนามแม่เหล็ก บี- การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ในการประมาณเทนเซอร์เชิงเส้น การซึมผ่านของแม่เหล็กคือเทนเซอร์ (เราแสดงว่ามัน) และการคูณเวกเตอร์ด้วยการคูณเทนเซอร์ (เมทริกซ์):

หรือในส่วนประกอบ.

ความหนาแน่นของพลังงานในการประมาณนี้เท่ากับ:

- ส่วนประกอบของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก - เทนเซอร์ซึ่งแสดงโดยเมทริกซ์ผกผันกับเมทริกซ์ของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก - ค่าคงที่ของแม่เหล็ก

เมื่อเลือกแกนพิกัดที่ตรงกับแกนหลักของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็ก สูตรในส่วนประกอบจะง่ายขึ้น:

- ส่วนประกอบในแนวทแยงของเทนเซอร์การซึมผ่านของแม่เหล็กในแกนของมันเอง (ส่วนประกอบที่เหลือในพิกัดพิเศษเหล่านี้ - และในนั้นเท่านั้น! - เท่ากับศูนย์)

ในแม่เหล็กเชิงเส้นไอโซโทรปิก:

- การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์

ในสุญญากาศและ:

พลังงานของสนามแม่เหล็กในตัวเหนี่ยวนำสามารถพบได้โดยใช้สูตร:

Ф - ฟลักซ์แม่เหล็ก, I - กระแส, L - ตัวเหนี่ยวนำของขดลวดหรือหมุนด้วยกระแส

สมบัติทางแม่เหล็กของสาร

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

โครงสร้างทางจุลทรรศน์จำเพาะและคุณสมบัติของสารต่าง ๆ (รวมถึงสารผสม, โลหะผสม, สถานะของการรวมตัว, การดัดแปลงผลึก ฯลฯ ) นำไปสู่ความจริงที่ว่าในระดับมหภาคพวกมันสามารถทำงานแตกต่างกันมากภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก (โดยเฉพาะการทำให้อ่อนลงหรือเพิ่มขึ้นในระดับที่แตกต่างกัน)

ในเรื่องนี้สาร (และสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไป) ที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กแบ่งออกเป็นกลุ่มหลักๆ ดังนี้

• แอนติเฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารที่มีการสร้างลำดับแอนติเฟอร์โรแมกเนติกของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือไอออน: โมเมนต์แม่เหล็กของสารมีทิศทางตรงกันข้ามและมีความแข็งแรงเท่ากัน
• 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 ในนั้นเขาแสดงให้เห็นความเท่าเทียมกันของกระแสไฟฟ้าในแม่เหล็ก และแทนที่จะแสดงไดโพลของประจุแม่เหล็กของแบบจำลองปัวซอง เขาเสนอแนวคิดที่ว่าแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับลูปกระแสที่ไหลอย่างต่อเนื่อง แนวคิดนี้อธิบายว่าทำไมประจุแม่เหล็กจึงไม่สามารถแยกออกได้ 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 ไอน์สไตน์ในรายงานของเขาเมื่อปี 1905 ที่สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา แสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของปรากฏการณ์เดียวกัน เมื่อมองในกรอบอ้างอิงที่ต่างกัน (ดูปัญหาแม่เหล็กเคลื่อนที่และตัวนำไฟฟ้า—การทดลองทางความคิดที่ช่วยให้ไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษได้ในที่สุด) สุดท้าย กลศาสตร์ควอนตัมถูกรวมเข้ากับไฟฟ้าพลศาสตร์เพื่อสร้างไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม (QED)

ดูเพิ่มเติม

• โปรแกรมสร้างภาพฟิล์มแม่เหล็ก

หมายเหตุ

1. ทีเอสบี. 2516 "สารานุกรมโซเวียต"
2. ในกรณีพิเศษ สนามแม่เหล็กสามารถดำรงอยู่ได้ในกรณีที่ไม่มีสนามไฟฟ้า แต่โดยทั่วไปแล้ว สนามแม่เหล็กนั้นเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับสนามไฟฟ้า ทั้งสองแบบไดนามิก (การสร้างตัวแปรร่วมกันโดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของกันและกัน) และในแง่ที่ว่าในช่วงเปลี่ยนผ่านสู่ ระบบใหม่สำหรับการอ้างอิง สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าจะแสดงผ่านกันและกัน กล่าวคือ โดยทั่วไปจะกล่าวว่าสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าไม่สามารถแยกออกจากกันโดยไม่มีเงื่อนไขได้
3. ยาวอร์สกี้ บี.เอ็ม., เดตลาฟ เอ.เอ.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” ประเภทธรรมดานั้นที่สามารถกำหนดได้ด้วยคำว่า “สาร”
8. ดูทฤษฎีบทของแอมแปร์
9. สำหรับสนามสม่ำเสมอ นิพจน์นี้ให้แรงเป็นศูนย์ 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.