Ver también: Portal: Física

El campo magnético puede ser creado por la corriente de partículas cargadas y / o los momentos magnéticos de los electrones en los átomos (y los momentos magnéticos de otras partículas, aunque en mucha menor medida) (imanes permanentes).

Además, aparece en presencia de un campo eléctrico variable en el tiempo.

La principal característica de fuerza del campo magnético es vector de inducción magnética (vector de inducción de campo magnético). Desde un punto de vista matemático, es un campo vectorial que define y concretiza el concepto físico de campo magnético. A menudo, el vector de inducción magnética se denomina simplemente campo magnético por brevedad (aunque, probablemente, este no es el uso más estricto del término).

Otra característica fundamental del campo magnético (inducción magnética alternativa y estrechamente interrelacionada con él, prácticamente igual en valor físico) es potencial vectorial .

Un campo magnético se puede llamar un tipo especial de materia, a través del cual se lleva a cabo la interacción entre partículas cargadas en movimiento o cuerpos con un momento magnético.

Los campos magnéticos son una consecuencia necesaria (en contexto) de la existencia de campos eléctricos.

  • Desde el punto de vista de la teoría cuántica del campo, la interacción magnética, como un caso especial de interacción electromagnética, es transferida por un bosón fundamental sin masa: un fotón (una partícula que puede representarse como una excitación cuántica de un campo electromagnético), a menudo ( por ejemplo, en todos los casos de campos estáticos) - virtual.

Fuentes de campo magnético

El campo magnético es creado (generado) por una corriente de partículas cargadas, o un campo eléctrico variable en el tiempo, o los momentos magnéticos intrínsecos de las partículas (estos últimos, para uniformidad de la imagen, pueden reducirse formalmente a corrientes eléctricas).

Cálculo

En casos simples, el campo magnético de un conductor con una corriente (incluso para el caso de una corriente distribuida arbitrariamente sobre el volumen o el espacio) se puede encontrar a partir de la ley de Biot-Savard-Laplace o el teorema de la circulación (también conocido como ley de Ampere). En principio, este método se limita al caso (aproximación) de la magnetostática, es decir, al caso de constante (si hablamos de aplicabilidad estricta) o de variación bastante lenta (si hablamos de una aplicación aproximada) magnética y eléctrica. los campos.

En situaciones más complejas, se busca como solución a las ecuaciones de Maxwell.

Manifestación del campo magnético

El campo magnético se manifiesta en la acción sobre los momentos magnéticos de partículas y cuerpos, sobre partículas cargadas en movimiento (o conductores con corriente). La fuerza que actúa sobre una partícula cargada eléctricamente que se mueve en un campo magnético se llama fuerza de Lorentz, que siempre se dirige perpendicular a los vectores. v y B... Es proporcional a la carga de partículas. q componente de velocidad v perpendicular a la dirección del vector del campo magnético B, y la magnitud de la inducción del campo magnético B... En el sistema SI de unidades, la fuerza de Lorentz se expresa de la siguiente manera:

en el sistema de unidades CGS:

donde los corchetes denotan el producto cruzado.

Además (debido a la acción de la fuerza de Lorentz sobre las partículas cargadas que se mueven a lo largo del conductor), el campo magnético actúa sobre el conductor con corriente. La fuerza que actúa sobre un conductor con corriente se llama fuerza en amperios. Esta fuerza consiste en fuerzas que actúan sobre cargas individuales que se mueven dentro del conductor.

Interacción de dos imanes

Una de las manifestaciones más comunes de un campo magnético en la vida cotidiana es la interacción de dos imanes: los mismos polos se repelen, los opuestos se atraen. Parece tentador describir la interacción entre imanes como una interacción entre dos monopolos y, desde un punto de vista formal, esta idea es bastante realizable y, a menudo, muy conveniente y, por lo tanto, prácticamente útil (en los cálculos); Sin embargo, un análisis detallado muestra que esta no es en realidad una descripción completamente correcta del fenómeno (la pregunta más obvia que no se puede explicar en el marco de dicho modelo es la pregunta de por qué los monopolos nunca pueden separarse, es decir, por qué un El experimento demuestra que no aislado el cuerpo no tiene realmente una carga magnética; además, la debilidad del modelo es que es inaplicable al campo magnético creado por una corriente macroscópica, lo que significa que si no lo consideras como una pura dispositivo formal, solo conduce a la complejidad de la teoría en un sentido fundamental).

Sería más correcto decir que un dipolo magnético colocado en un campo no homogéneo recibe la acción de una fuerza que tiende a rotarlo, de modo que el momento magnético del dipolo se alinea con el campo magnético. Pero ningún imán experimenta la acción de una fuerza (total) de un campo magnético uniforme. Fuerza que actúa sobre un dipolo magnético con momento magnético metro expresado por la fórmula:

La fuerza que actúa sobre un imán (que no es un dipolo de un solo punto) desde el lado de un campo magnético no homogéneo se puede determinar sumando todas las fuerzas (determinadas por esta fórmula) que actúan sobre los dipolos elementales que componen el imán.

Sin embargo, es posible un enfoque que reduzca la interacción de los imanes a la fuerza en amperios, y la fórmula en sí misma anterior para la fuerza que actúa sobre un dipolo magnético también se puede obtener basándose en la fuerza en amperios.

El fenómeno de la inducción electromagnética.

Campo vectorial H medido en amperios por metro (A / m) en SI y en oersteds en CGS. Oersteds y Gauss son cantidades idénticas, su separación es puramente terminológica.

Energía de campo magnético

El incremento en la densidad de energía del campo magnético es igual a:

H- intensidad del campo magnético, B- inducción magnética

En la aproximación del tensor lineal, la permeabilidad magnética es un tensor (lo denotamos) y la multiplicación de un vector por él es la multiplicación del tensor (matriz):

o en componentes.

La densidad de energía en esta aproximación es:

- los componentes del tensor de permeabilidad magnética, - el tensor representado por la matriz inversa a la matriz del tensor de permeabilidad magnética, - la constante magnética

Al elegir los ejes de coordenadas coincidentes con los ejes principales del tensor de permeabilidad magnética, se simplifican las fórmulas en las componentes:

- las componentes diagonales del tensor de permeabilidad magnética en sus propios ejes (el resto de componentes en estas coordenadas especiales - ¡y solo en ellas! - son iguales a cero).

En un imán lineal isotrópico:

- permeabilidad magnética relativa

Al vacío y:

La energía del campo magnético en el inductor se puede encontrar mediante la fórmula:

Ф - flujo magnético, I - corriente, L - inductancia de una bobina o bobina con corriente.

Propiedades magnéticas de sustancias.

Desde un punto de vista fundamental, como se indicó anteriormente, un campo magnético puede ser creado (y por lo tanto - en el contexto de este párrafo - y debilitado o fortalecido) por un campo eléctrico alterno, corrientes eléctricas en forma de corrientes de partículas cargadas o momentos magnéticos de partículas.

La estructura microscópica específica y las propiedades de diversas sustancias (así como sus mezclas, aleaciones, estados de agregación, modificaciones cristalinas, etc.) llevan al hecho de que a nivel macroscópico pueden comportarse de manera bastante diversa bajo la acción de un campo magnético externo. (en particular, debilitándolo o incrementándolo en diversos grados).

En este sentido, las sustancias (y los medios en general) con respecto a sus propiedades magnéticas se dividen en los siguientes grupos principales:

  • Los antiferromagnetos son sustancias en las que se ha establecido el orden antiferromagnético de los momentos magnéticos de los átomos o iones: los momentos magnéticos de las sustancias se dirigen de forma opuesta y tienen la misma fuerza.
  • Los diamagnetos son sustancias que se magnetizan contra la dirección de un campo magnético externo.
  • Los paramagnetos son sustancias que se magnetizan en un campo magnético externo en la dirección de un campo magnético externo.
  • Los ferromagnetos son sustancias en las que se establece un orden ferromagnético de momentos magnéticos de largo alcance por debajo de una determinada temperatura crítica (punto de Curie).
  • Los ferrimagnetos son materiales en los que los momentos magnéticos de una sustancia se dirigen de manera opuesta y no tienen la misma fuerza.
  • Los grupos de sustancias enumerados anteriormente incluyen principalmente sustancias sólidas ordinarias o (para algunas) sustancias líquidas, así como gases. La interacción con el campo magnético de los superconductores y el plasma es significativamente diferente.

Toki Foucault

Las corrientes de Foucault (corrientes parásitas) son corrientes eléctricas cerradas en un conductor masivo que se producen cuando cambia el flujo magnético que lo penetra. Son corrientes de inducción generadas en un cuerpo conductor ya sea como resultado de un cambio en el tiempo del campo magnético en el que se encuentra, o como resultado del movimiento de un cuerpo en un campo magnético, lo que lleva a un cambio en el campo magnético. flujo a través del cuerpo o cualquier parte de él. Según la regla de Lenz, el campo magnético de las corrientes de Foucault se dirige para contrarrestar el cambio en el flujo magnético que induce estas corrientes.

La historia del desarrollo de ideas sobre el campo magnético.

Aunque los imanes y el magnetismo se conocían mucho antes, el estudio del campo magnético comenzó en 1269, cuando el científico francés Peter Peregrine (caballero Pierre de Mericourt) observó el campo magnético en la superficie de un imán esférico utilizando agujas de acero y determinó que el resultado Las líneas del campo magnético se cruzaban en dos puntos, a los que llamó "polos" por analogía con los polos de la Tierra. Casi tres siglos después, William Gilbert Colchester utilizó el trabajo de Peter Peregrin y por primera vez declaró definitivamente que la Tierra misma es un imán. Publicado en 1600, obra de Gilbert "De Magnete", sentó las bases del magnetismo como ciencia.

Tres descubrimientos consecutivos han desafiado esta "base del magnetismo". Primero, en 1819, Hans Christian Oersted descubrió que una corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor. Luego, en 1820, André-Marie Ampere demostró que los cables paralelos que transportan corriente en la misma dirección se atraen entre sí. Finalmente, Jean-Baptiste Biot y Felix Savard en 1820 descubrieron una ley llamada ley de Biot-Savard-Laplace, que predijo correctamente el campo magnético alrededor de cualquier cable energizado.

Ampliando estos experimentos, Ampere publicó su propio modelo exitoso de magnetismo en 1825. En él, mostró la equivalencia de la corriente eléctrica en los imanes, y en lugar de los dipolos de carga magnética del modelo de Poisson, propuso la idea de que el magnetismo está asociado con bucles de corriente que fluyen constantemente. Esta idea explicaba por qué no se podía aislar una carga magnética. Además, Ampere derivó una ley que lleva su nombre, que, al igual que la ley de Bio-Savart-Laplace, describía correctamente el campo magnético creado por la corriente continua y también introducía el teorema sobre la circulación del campo magnético. También en este trabajo, Ampere introdujo el término "electrodinámica" para describir la relación entre la electricidad y el magnetismo.

Aunque la fuerza del campo magnético de una carga eléctrica en movimiento implícita en la ley de Ampere no se estableció explícitamente, en 1892 Hendrik Lorentz la derivó de las ecuaciones de Maxwell. En este caso, se completó básicamente la teoría clásica de la electrodinámica.

El siglo XX amplió las opiniones sobre la electrodinámica, gracias al surgimiento de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Albert Einstein, en su artículo de 1905, donde se fundamentó su teoría de la relatividad, mostró que los campos eléctricos y magnéticos son parte de un mismo fenómeno, considerado en diferentes marcos de referencia. (Ver Imán móvil y el problema del conductor: el experimento mental que, en última instancia, ayudó a Einstein a desarrollar la relatividad especial). Finalmente, la mecánica cuántica se combinó con la electrodinámica para formar la electrodinámica cuántica (QED).

ver también

  • Visualizador de película magnética

Notas (editar)

  1. TSB. 1973, "Enciclopedia soviética".
  2. En casos particulares, un campo magnético puede existir en ausencia de un campo eléctrico, pero en general, el campo magnético está profundamente interconectado con el eléctrico tanto de forma dinámica (generación mutua de campos eléctricos y magnéticos alternos entre sí) como en el sentido que al pasar a un nuevo marco de referencia, el campo magnético y el eléctrico se expresan entre sí, es decir, en general, no pueden separarse incondicionalmente.
  3. Yavorskiy B.M., Detlaf A.A. Manual de física: 2a ed., Rev. - M.: Nauka, Edición principal de literatura física y matemática, 1985, - 512 p.
  4. En SI, la inducción magnética se mide en teslas (T), en el sistema CGS en gauss.
  5. Coinciden exactamente en el sistema de unidades CGS, en SI; difieren en un coeficiente constante, que, por supuesto, no cambia el hecho de su identidad física práctica.
  6. La diferencia más importante y en la superficie aquí es que la fuerza que actúa sobre una partícula en movimiento (o sobre un dipolo magnético) se calcula exactamente a través y no a través. Cualquier otro método de medición físicamente correcto y significativo también permitirá medir, aunque para un cálculo formal a veces resulta más conveniente - cuál, de hecho, es el punto de introducir esta cantidad auxiliar (de lo contrario sería posible prescindir de él en absoluto, usando solo
  7. Sin embargo, debe entenderse bien que una serie de propiedades fundamentales de esta "materia" son fundamentalmente diferentes de las propiedades de ese tipo habitual de "materia", que podría designarse con el término "sustancia".
  8. Consulte el teorema de Ampere.
  9. Para un campo homogéneo, esta expresión da fuerza cero, ya que todas las derivadas son iguales a cero B por coordenadas.
  10. Sivukhin D.V. Curso general de física. - Ed. 4º, estereotipado. - M.: Fizmatlit; Editorial del MIPT, 2004. - T. III. Electricidad. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

Un campo magnético es una forma especial de materia que es creada por imanes, conductores con corriente (partículas cargadas en movimiento) y que puede ser detectado por la interacción de imanes, conductores con corriente (partículas cargadas en movimiento).

La experiencia de Oersted

Los primeros experimentos (realizados en 1820), que demostraron que existe una profunda conexión entre los fenómenos eléctricos y magnéticos, fueron los experimentos del físico danés H. Oersted.

La aguja magnética ubicada cerca del conductor gira en un cierto ángulo cuando se enciende la corriente en el conductor. Cuando se abre el circuito, la flecha vuelve a su posición original.

De la experiencia de G. Oersted se deduce que hay un campo magnético alrededor de este conductor.

La experiencia de Ampere
Dos conductores paralelos, a través de los cuales fluye una corriente eléctrica, interactúan entre sí: se atraen si las corrientes están codirigidas y se repelen si las corrientes se dirigen en sentido contrario. Esto se debe a la interacción de los campos magnéticos que surgen alrededor de los conductores.

Propiedades del campo magnético

1. Materialmente, es decir existe independientemente de nosotros y de nuestro conocimiento de ella.

2. Creado por imanes, conductores con corriente (partículas cargadas en movimiento)

3. Detectado por la interacción de imanes, conductores con corriente (partículas cargadas en movimiento)

4. Actúa sobre imanes, conductores con corriente (partículas cargadas en movimiento) con cierta fuerza

5. No existen cargas magnéticas en la naturaleza. No se pueden separar los polos norte y sur y obtener un cuerpo con un solo polo.

6. El científico francés Ampere descubrió la razón por la que los cuerpos son magnéticos. Ampere presentó una conclusión: las propiedades magnéticas de cualquier cuerpo están determinadas por corrientes eléctricas cerradas en su interior.

Estas corrientes representan el movimiento de electrones en las órbitas de un átomo.

Si los planos en los que circulan estas corrientes están dispuestos aleatoriamente entre sí debido al movimiento térmico de las moléculas que componen el cuerpo, entonces sus interacciones se compensan mutuamente y el cuerpo no presenta propiedades magnéticas.

Y viceversa: si los planos en los que giran los electrones son paralelos entre sí y las direcciones de las normales a estos planos coinciden, estas sustancias potencian el campo magnético externo.


7. Las fuerzas magnéticas actúan en un campo magnético en ciertas direcciones, que se denominan líneas de fuerza magnéticas. Con su ayuda, puede mostrar de manera conveniente y clara el campo magnético en un caso particular.

Para representar con mayor precisión el campo magnético, acordamos en aquellos lugares donde el campo es más fuerte, para mostrar las líneas de fuerza ubicadas más densas, es decir. más cerca el uno del otro. Y viceversa, en lugares donde el campo es más débil, las líneas de fuerza se muestran en cantidades más pequeñas, es decir, ubicado con menos frecuencia.

8. El campo magnético caracteriza al vector de inducción magnética.

El vector de inducción magnética es una cantidad vectorial que caracteriza al campo magnético.

La dirección del vector de inducción magnética coincide con la dirección del polo norte de la aguja magnética libre en este punto.

La dirección del vector de inducción de campo y la intensidad de la corriente I están conectadas por la "regla del tornillo derecho (barrena)":

si el tornillo se atornilla en la dirección de la corriente en el conductor, entonces la dirección de la velocidad de movimiento del extremo de su mango en este punto coincidirá con la dirección del vector de inducción magnética en este punto.

/ un campo magnético

Tema: campo magnético

Preparado por: D.M. Baygarashev

Controlado por: A.T. Gabdullina

Un campo magnetico

Si dos conductores paralelos están conectados a una fuente de corriente de modo que una corriente eléctrica pase a través de ellos, entonces, dependiendo de la dirección de la corriente en ellos, los conductores son repelidos o atraídos.

La explicación de este fenómeno es posible desde el punto de vista de la aparición alrededor de los conductores de un tipo especial de materia: un campo magnético.

Las fuerzas con las que interactúan los conductores con corriente se denominan magnético.

Un campo magnetico- este es un tipo especial de materia, una característica específica de la cual es la acción sobre una carga eléctrica en movimiento, conductores con corriente, cuerpos con un momento magnético, con una fuerza que depende del vector de velocidad de carga, la dirección de la corriente en el conductor y en la dirección del momento magnético del cuerpo.

La historia del magnetismo se remonta a la antigüedad profunda, a las antiguas civilizaciones de Asia Menor. Fue en el territorio de Asia Menor, en Magnesia, donde se encontró la roca, cuyas muestras se atrajeron entre sí. Según el nombre de la zona, estas muestras empezaron a llamarse "imanes". Cualquier imán en forma de varilla o herradura tiene dos extremos, que se llaman polos; es en este lugar donde sus propiedades magnéticas son más pronunciadas. Si cuelga el imán de una cuerda, un polo siempre apuntará al norte. La brújula se basa en este principio. El polo norte de un imán que cuelga libremente se llama polo norte de un imán (N). El polo opuesto se llama polo sur (S).

Los polos magnéticos interactúan entre sí: los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen. De manera similar al concepto de campo eléctrico que rodea una carga eléctrica, se introduce el concepto de campo magnético alrededor de un imán.

En 1820, Oersted (1777-1851) descubrió que una aguja magnética ubicada al lado de un conductor eléctrico se desvía cuando una corriente fluye a través del conductor, es decir, se crea un campo magnético alrededor del conductor con corriente. Si tomamos un marco con una corriente, entonces el campo magnético externo interactúa con el campo magnético del marco y ejerce un efecto de orientación sobre él, es decir, hay una posición del marco en la que el campo magnético externo tiene un máximo de rotación. efecto sobre él, y hay una posición donde la fuerza de torsión es cero.

El campo magnético en cualquier punto se puede caracterizar por un vector B, que se llama vector de inducción magnética o inducción magnética en el punto.

La inducción magnética B es una magnitud física vectorial que es la característica de fuerza del campo magnético en un punto. Es igual a la relación entre el momento mecánico máximo de fuerzas que actúan sobre un marco con corriente, colocado en un campo uniforme, al producto de la corriente en el marco por su área:

Para la dirección del vector de inducción magnética B, se toma la dirección de la normal positiva al marco, que se asocia con la corriente en el marco por la regla del tornillo derecho, con un momento mecánico igual a cero.

De la misma manera que se representan las líneas de la intensidad del campo eléctrico, se representan las líneas del campo magnético. La línea de inducción de un campo magnético es una línea imaginaria, cuya tangente coincide con la dirección B en el punto.

La dirección del campo magnético en un punto dado también se puede definir como la dirección que indica

el polo norte de la aguja de la brújula colocado en este punto. Se cree que las líneas de inducción del campo magnético se dirigen desde el polo norte hacia el sur.

La dirección de las líneas de inducción magnética del campo magnético creado por la corriente eléctrica que fluye a través del conductor recto está determinada por la regla del cardán o el tornillo derecho. Para la dirección de las líneas de inducción magnética se toma la dirección de rotación de la cabeza del tornillo, lo que aseguraría su movimiento de traslación en la dirección de la corriente eléctrica (Fig. 59).

donde n 01 = 4 Pi 10-7 V s / (Am). - constante magnética, R - distancia, I - corriente en el conductor.

A diferencia de las líneas de intensidad del campo electrostático, que comienzan con una carga positiva y terminan con una negativa, las líneas de inducción del campo magnético siempre están cerradas. No se encontró ninguna carga magnética similar a la carga eléctrica.

Un tesla (1 T) se toma como una unidad de inducción: la inducción de un campo magnético tan uniforme, en el que un momento mecánico de rotación máximo de fuerzas igual a 1 N m actúa sobre un marco con un área de 1 m2, a través del cual fluye una corriente de 1 A.

La inducción de un campo magnético también se puede determinar por la fuerza que actúa sobre un conductor con una corriente en un campo magnético.

Un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético es actuado por la fuerza de amperios, cuya magnitud está determinada por la siguiente expresión:

donde yo es la corriente en el conductor, l - longitud del conductor, V es el módulo del vector de inducción magnética y es el ángulo entre el vector y la dirección de la corriente.

La dirección de la fuerza del amperio se puede determinar de acuerdo con la regla de la mano izquierda: la palma de la mano izquierda se coloca de modo que las líneas de inducción magnética entren en la palma, cuatro dedos se colocan en la dirección de la corriente en el conductor, luego el pulgar doblado muestra la dirección de la fuerza del amperio.

Teniendo en cuenta que I = q 0 nSv, y ​​sustituyendo esta expresión en (3.21), obtenemos F = q 0 nSh / B sin a... El número de partículas (N) en un volumen dado del conductor es igual a N = nSl, entonces F = q 0 NvB sin a.

Determinemos la fuerza que actúa desde el lado del campo magnético sobre una partícula cargada individual que se mueve en un campo magnético:

Esta fuerza se llama fuerza de Lorentz (1853-1928). La dirección de la fuerza de Lorentz se puede determinar de acuerdo con la regla de la mano izquierda: colocamos la palma de la mano izquierda para que las líneas de inducción magnética entren en la palma, cuatro dedos muestran la dirección del movimiento de la carga positiva, el gran doblado El dedo mostrará la dirección de la fuerza de Lorentz.

La fuerza de interacción entre dos conductores paralelos a través de los cuales fluyen las corrientes I 1 e I 2 es igual a:

dónde l - parte de un conductor en un campo magnético. Si las corrientes son de una dirección, entonces los conductores son atraídos (Fig. 60), si están en la dirección opuesta, son repelidos. Las fuerzas que actúan sobre cada conductor son iguales en magnitud, opuestas en dirección. La fórmula (3.22) es la base para determinar la unidad de intensidad de corriente 1 amperio (1 A).

Las propiedades magnéticas de una sustancia se caracterizan por una cantidad física escalar: la permeabilidad magnética, que muestra cuántas veces la inducción B del campo magnético en una sustancia que llena completamente el campo difiere en magnitud de la inducción B 0 del campo magnético en aspiradora:

Según sus propiedades magnéticas, todas las sustancias se dividen en diamagnético, paramagnético y ferromagnético.

Considere la naturaleza de las propiedades magnéticas de las sustancias.

Los electrones en la capa de átomos de materia se mueven en diferentes órbitas. Para simplificar, consideramos que estas órbitas son circulares, y cada electrón que gira alrededor de un núcleo atómico puede considerarse como una corriente eléctrica circular. Cada electrón, como una corriente circular, crea un campo magnético, al que llamaremos orbital. Además, el electrón en el átomo tiene su propio campo magnético, llamado espín.

Si, cuando se introduce en un campo magnético externo con inducción B 0, se crea inducción B dentro de la sustancia< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).

En los materiales diamagnéticos, en ausencia de un campo magnético externo, los campos magnéticos de los electrones se compensan, y cuando se introducen en un campo magnético, la inducción del campo magnético del átomo se dirige contra el campo externo. El diamagnet se expulsa del campo magnético externo.

Tengo paramagnético materiales, la inducción magnética de electrones en los átomos no se compensa completamente y el átomo en su conjunto resulta ser como un pequeño imán permanente. Por lo general, en una sustancia, todos estos pequeños imanes están orientados arbitrariamente y la inducción magnética total de todos sus campos es cero. Si coloca un paramagnet en un campo magnético externo, entonces todos los pequeños imanes: los átomos girarán en el campo magnético externo como las flechas de una brújula y el campo magnético en la sustancia se amplifica ( norte >= 1).

Ferromagnético tales materiales se llaman en los que norte"1. Los denominados dominios, regiones macroscópicas de magnetización espontánea, se crean en materiales ferromagnéticos.

En diferentes dominios, las inducciones de campos magnéticos tienen diferentes direcciones (Fig.61) y en un gran cristal

compensarse mutuamente. Cuando se introduce una muestra ferromagnética en un campo magnético externo, los límites de los dominios individuales se desplazan de modo que aumenta el volumen de los dominios orientados a lo largo del campo externo.

Con un aumento en la inducción del campo externo B 0, aumenta la inducción magnética de la sustancia magnetizada. En algunos valores de B 0, la inducción deja de aumentar bruscamente. Este fenómeno se llama saturación magnética.

Un rasgo característico de los materiales ferromagnéticos es el fenómeno de histéresis, que consiste en la dependencia ambigua de la inducción en el material de la inducción del campo magnético externo cuando cambia.

El bucle de histéresis magnética es una curva cerrada (cdc`d`c), que expresa la dependencia de la inducción en el material de la amplitud de la inducción del campo externo con un cambio periódico bastante lento en este último (Fig.62) .

El bucle de histéresis se caracteriza por los siguientes valores B s, B r, B c. B s - el valor máximo de la inducción del material en B 0s; En r - inducción residual, igual al valor de inducción en el material con una disminución en la inducción del campo magnético externo de B 0s a cero; -B c y B c - fuerza coercitiva - un valor igual a la inducción del campo magnético externo requerido para cambiar la inducción en el material de residual a cero.

Para cada ferromagnet existe una temperatura (punto de Curie (J. Curie, 1859-1906), por encima de la cual el ferromagnet pierde sus propiedades ferromagnéticas.

Hay dos formas de llevar un ferromagnet magnetizado a un estado desmagnetizado: a) calentar por encima del punto de Curie y enfriar; b) magnetizar el material con un campo magnético alterno con una amplitud que disminuye lentamente.

Los ferroimanes con baja inducción residual y fuerza coercitiva se denominan magnéticos blandos. Encuentran aplicación en dispositivos donde los ferroimanes a menudo tienen que ser remagnetizados (núcleos de transformadores, generadores, etc.).

Los ferroimanes magnéticos duros con una alta fuerza coercitiva se utilizan para la fabricación de imanes permanentes.

DETERMINACIÓN DE LA INDUCCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO EN EL EJE DE UNA CORRIENTE CIRCULAR

propósito del trabajo : estudiar las propiedades del campo magnético, familiarizarse con el concepto de inducción magnética. Determine la inducción del campo magnético en el eje de la corriente circular.

Introducción teórica. Un campo magnético. La existencia de un campo magnético en la naturaleza se manifiesta en numerosos fenómenos, los más simples de los cuales son la interacción de cargas en movimiento (corrientes), corriente e imán permanente, dos imanes permanentes. Un campo magnetico vector ... Esto significa que para su descripción cuantitativa en cada punto del espacio, es necesario configurar el vector de inducción magnética. A veces, este valor simplemente se llama inducción magnética ... La dirección del vector de inducción magnética coincide con la dirección de la flecha magnética ubicada en el punto considerado en el espacio y libre de otras influencias.

Dado que el campo magnético es fuerza, se representa usando líneas de inducción magnética - líneas, tangentes a las que en cada punto coinciden con la dirección del vector de inducción magnética en estos puntos del campo. Se acepta a través de una unidad de área perpendicular trazar el número de líneas de inducción magnética igual al valor de la inducción magnética. Por tanto, la densidad de la línea corresponde al valor V ... Los experimentos muestran que no existen cargas magnéticas en la naturaleza. La consecuencia de esto es que las líneas de inducción magnética se cierran. El campo magnético se llama homogéneo, si los vectores de inducción en todos los puntos de este campo son iguales, es decir, son iguales en magnitud y tienen las mismas direcciones.

Para el campo magnético, es cierto. principio de superposición: la inducción magnética del campo resultante creado por varias corrientes o cargas en movimiento es igual a suma vectorial inducciones magnéticas de campos creados por cada corriente o carga en movimiento.

En un campo magnético uniforme, un conductor recto actúa amperios de fuerza:

donde es un vector igual en valor absoluto a la longitud del conductor l y coincidiendo con la dirección de la corriente I en este explorador.

La dirección de la fuerza en amperios se determina regla del tornillo correcto(vectores, y forman un sistema de tornillos a la derecha): si se coloca un tornillo con una rosca a la derecha perpendicular al plano formado por los vectores y, y se gira de a en el ángulo más pequeño, entonces el movimiento de traslación del El tornillo indicará la dirección de la fuerza. En forma escalar, la relación (1) se puede escribir de la siguiente manera:

F = yo× l× B× pecado a o (2).

La última relación implica significado físico de la inducción magnética : la inducción magnética de un campo uniforme es numéricamente igual a la fuerza que actúa sobre un conductor con una corriente de 1 A, 1 m de longitud, ubicado perpendicular a la dirección del campo.

La unidad de medida de la inducción magnética en SI es Tesla (T): .

Campo magnético de corriente circular. La corriente eléctrica no solo interactúa con el campo magnético, sino que también lo crea. La experiencia muestra que en el vacío, un elemento de corriente crea en un punto del espacio un campo magnético con inducción.

(3) ,

donde es el coeficiente de proporcionalidad, m 0 = 4p × 10-7 H / m- constante magnética, - vector numéricamente igual a la longitud del elemento conductor y coincidente en dirección con la corriente elemental, - vector de radio dibujado desde el elemento conductor hasta el punto de campo considerado, r - el módulo del vector de radio. La relación (3) fue establecida experimentalmente por Biot y Savard, analizada por Laplace, y por lo tanto se llama Ley de Bio-Savart-Laplace... De acuerdo con la regla del tornillo derecho, el vector de inducción magnética en el punto en consideración resulta ser perpendicular al elemento actual y al vector de radio.

Basado en la ley de Bio-Savart-Laplace y el principio de superposición, el cálculo de los campos magnéticos de las corrientes eléctricas que fluyen en conductores de configuración arbitraria se realiza integrando a lo largo de toda la longitud del conductor. Por ejemplo, la inducción magnética de un campo magnético en el centro de un bucle circular con un radio R por donde fluye la corriente I , es igual a:

Las líneas de inducción magnética de corrientes circulares y directas se muestran en la Figura 1. En el eje de la corriente circular, la línea de inducción magnética es recta. La dirección de la inducción magnética está relacionada con la dirección de la corriente en el circuito. regla del tornillo correcto... Aplicado a la corriente circular, se puede formular de la siguiente manera: si un tornillo con rosca a la derecha se gira en la dirección de la corriente circular, entonces el movimiento de traslación del tornillo indicará la dirección de las líneas de inducción magnética, el tangentes a las que en cada punto coinciden con el vector de inducción magnética.

, (5)

dónde R - el radio del anillo, NS - la distancia desde el centro del anillo hasta el punto del eje en el que se determina la inducción magnética.

¿Cuál es la definición, campo magnético .. ??

Roger

En la física moderna, el "campo magnético" se considera como uno de los campos de fuerza, que conduce a la acción de una fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento. El campo magnético se crea mediante el movimiento de cargas eléctricas, generalmente corrientes eléctricas, así como un campo eléctrico alterno. Existe una hipótesis sobre la posibilidad de la existencia de cargas magnéticas, que, en principio, no está prohibida por la electrodinámica, pero hasta el momento no se han encontrado tales cargas (monopolos magnéticos). En el marco de la electrodinámica de Maxwell, el campo magnético resultó estar estrechamente relacionado con el campo eléctrico, lo que llevó a la aparición de un concepto único de campo electromagnético.
La física de campo cambia algo la actitud hacia el campo magnético. Primero, prueba que las cargas magnéticas, en principio, no pueden existir. En segundo lugar, el campo magnético resulta no ser un campo independiente igual al eléctrico, sino una de las tres correcciones dinámicas que surgen del movimiento de cargas eléctricas. Por lo tanto, la física de campos considera solo el campo eléctrico como fundamental, y la fuerza magnética se convierte en una de las derivadas de la interacción eléctrica.
PD el profesor, por supuesto, es una bardana, pero el equipo con él ...

Marie

El campo magnético es un componente del campo electromagnético que aparece en presencia de un campo eléctrico variable en el tiempo. Además, un campo magnético puede ser creado por una corriente de partículas cargadas o por los momentos magnéticos de los electrones en los átomos (imanes permanentes). La característica principal de un campo magnético es su fuerza, determinada por el vector de inducción magnética \ vec (\ mathbf (B)). En SI, la inducción magnética se mide en Tesla (T).
Propiedades físicas
El campo magnético está formado por un campo eléctrico variable en el tiempo o los momentos magnéticos intrínsecos de las partículas. Además, se puede crear un campo magnético mediante una corriente de partículas cargadas. En casos simples, se puede encontrar en la ley de Biot-Savard-Laplace o en el teorema de la circulación (también conocida como ley de Ampere). En situaciones más complejas, se busca como solución a las ecuaciones de Maxwell.
El campo magnético se manifiesta en la acción sobre los momentos magnéticos de partículas y cuerpos, sobre partículas cargadas en movimiento (o conductores con corriente). La fuerza que actúa sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético se llama fuerza de Lorentz. Es proporcional a la carga de la partícula y el producto vectorial del campo y la velocidad de la partícula.
Representación matemática
Una cantidad vectorial que forma un campo con divergencia cero en el espacio.

Probablemente, no hay persona que no haya pensado al menos una vez en la cuestión de qué es un campo magnético. A lo largo de la historia, se ha intentado explicarlo mediante vórtices etéricos, caprichos, monopolios magnéticos y muchos otros.

Todos sabemos que los imanes, volcados entre sí por los polos del mismo nombre, son repelidos y atraídos por los opuestos. Este poder

Difieren según la distancia entre las dos partes. Resulta que el objeto descrito crea un halo magnético a su alrededor. Al mismo tiempo, cuando se superponen dos campos alternos con la misma frecuencia, cuando uno se desplaza en el espacio con respecto al otro, se obtiene un efecto, que comúnmente se denomina "campo magnético giratorio".

El tamaño del objeto en estudio está determinado por la fuerza con la que un imán es atraído hacia otro o hacia un hierro. En consecuencia, cuanto mayor sea la atracción, mayor será el campo. La fuerza se puede medir usando la habitual, se coloca una pequeña pieza de hierro en un lado y en el otro, pesos diseñados para equilibrar el metal contra el imán.

Para una comprensión más precisa del tema del tema, debe estudiar los campos:


Respondiendo a la pregunta de qué es un campo magnético, vale la pena decir que una persona también lo tiene. A finales de 1960, gracias al intenso desarrollo de la física, se creó el dispositivo de medición SQUID. Su acción se explica por las leyes de los fenómenos cuánticos. Es un elemento sensible de los magnetómetros que se utilizan para estudiar campos magnéticos y tales

cantidades, por ejemplo, como

"CALAMAR" rápidamente comenzó a usarse para medir campos que son generados por organismos vivos y, por supuesto, por humanos. Esto dio impulso al desarrollo de nuevas áreas de investigación basadas en la interpretación de la información proporcionada por dicho dispositivo. Esta dirección ha recibido el nombre de "biomagnetismo".

¿Por qué, antes, a la hora de determinar qué es un campo magnético, no se realizaba investigación en esta área? Resultó que es muy débil en organismos y su medición no es una tarea física fácil. Esto se debe a la presencia de una gran cantidad de ruido magnético en el espacio circundante. Por lo tanto, simplemente no es posible responder a la pregunta de qué es el campo magnético humano y estudiarlo sin el uso de medidas de protección especializadas.

Alrededor de un organismo vivo, tal "halo" surge por tres razones principales. Primero, por los puntos iónicos que aparecen como consecuencia de la actividad eléctrica de las membranas celulares. En segundo lugar, debido a la presencia de las partículas ferrimagnéticas más pequeñas, accidentalmente o introducidas en el cuerpo. En tercer lugar, cuando se superponen campos magnéticos externos, existe una susceptibilidad no homogénea de diferentes órganos, lo que distorsiona las esferas superpuestas.

Durante mucho tiempo, el campo magnético ha planteado muchas preguntas en los humanos, pero incluso ahora sigue siendo un fenómeno poco conocido. Muchos científicos intentaron investigar sus características y propiedades, porque los beneficios y el potencial del uso del campo eran hechos indiscutibles.

Pongamos todo en orden. Entonces, ¿cómo funciona y se forma cualquier campo magnético? Eso es correcto, de una corriente eléctrica. Y la corriente, según los libros de texto de física, es un flujo direccional de partículas cargadas, ¿no es así? Entonces, cuando la corriente pasa a través de cualquier conductor, una especie de materia comienza a actuar a su alrededor: un campo magnético. Un campo magnético puede ser creado por una corriente de partículas cargadas o por los momentos magnéticos de los electrones en los átomos. Ahora este campo y la materia tienen energía, lo vemos en fuerzas electromagnéticas que pueden afectar la corriente y sus cargas. El campo magnético comienza a afectar el flujo de partículas cargadas y cambian la dirección inicial de movimiento perpendicular al campo mismo.

El campo magnético también se puede llamar electrodinámico, porque se forma cerca de los que se mueven y afecta solo a las partículas en movimiento. Bueno, es dinámico debido al hecho de que tiene una estructura especial en la rotación de biones en una región del espacio. Una carga eléctrica en movimiento ordinaria puede hacer que giren y se muevan. Los biones transmiten cualquier posible interacción en esta área del espacio. Por lo tanto, la carga en movimiento atrae un polo de todos los biones y los hace girar. Solo él puede sacarlos de su estado latente, nada más, porque otras fuerzas no pueden influir en ellos.

El campo eléctrico contiene partículas cargadas que se mueven muy rápidamente y pueden viajar 300.000 km en solo un segundo. La luz tiene la misma velocidad. No hay campo magnético sin carga eléctrica. Esto significa que las partículas están increíblemente relacionadas entre sí y existen en un campo electromagnético común. Es decir, si hay algún cambio en el campo magnético, habrá cambios en el eléctrico. Esta ley también se invierte.

Hablamos mucho aquí sobre el campo magnético, pero ¿cómo te lo imaginas? No podemos verlo con nuestro ojo humano desnudo. Además, debido a la expansión increíblemente rápida del campo, no tenemos tiempo para arreglarlo usando varios dispositivos. Pero para estudiar algo, uno debe tener al menos alguna idea de ello. También suele ser necesario representar un campo magnético en los diagramas. Para facilitar su comprensión, se dibujan líneas de fuerza condicionales del campo. ¿De dónde los sacaron? Fueron inventados por una razón.

Intentemos ver el campo magnético usando pequeñas limaduras de metal y un imán ordinario. Rociaremos estos aserrín sobre una superficie plana y los introduciremos en la acción de un campo magnético. Luego veremos que se moverán, rotarán y alinearán en un patrón o diagrama. La imagen resultante mostrará el efecto aproximado de las fuerzas en un campo magnético. Todas las fuerzas y, en consecuencia, las líneas de fuerza son continuas y cerradas en este lugar.

Una aguja magnética tiene características y propiedades similares a una brújula y se utiliza para determinar la dirección de las líneas de fuerza. Si cae en la zona de acción de un campo magnético, podemos ver la dirección de acción de las fuerzas por su polo norte. Entonces, extraigamos varias conclusiones de esto: la parte superior de un imán permanente ordinario, de la que emanan las líneas de fuerza, está designada por el polo norte del imán. Mientras que el polo sur denota el punto donde las fuerzas se cierran. Bueno, las líneas de fuerza dentro del imán no están resaltadas en el diagrama.

El campo magnético, sus propiedades y características tienen una aplicación bastante amplia, pues en muchos problemas hay que tenerlo en cuenta y estudiarlo. Este es el fenómeno más importante de la ciencia de la física. Cosas más complejas, como la permeabilidad magnética y la inducción, están indisolublemente ligadas a ella. Para explicar todas las razones de la aparición de un campo magnético, uno debe confiar en hechos y pruebas científicas reales. De lo contrario, en problemas más complejos, el enfoque incorrecto puede violar la integridad de la teoría.

Ahora demos algunos ejemplos. Todos conocemos nuestro planeta. ¿Dices que no tiene campo magnético? Puede que tengas razón, pero los científicos dicen que los procesos y las interacciones dentro del núcleo de la Tierra generan un enorme campo magnético que se extiende por miles de kilómetros. Pero cualquier campo magnético debe tener sus polos. Y existen, un poco alejados del polo geográfico. ¿Cómo lo sentimos? Por ejemplo, las aves han desarrollado la capacidad de navegar y son guiadas, en particular, por el campo magnético. Entonces, con su ayuda, los gansos llegan sanos y salvos a Laponia. Los dispositivos de navegación especiales también aprovechan este fenómeno.

Un campo magnetico es materia que surge alrededor de fuentes de corriente eléctrica, así como alrededor de imanes permanentes. En el espacio, un campo magnético se muestra como una combinación de fuerzas que pueden afectar a los cuerpos magnetizados. Esta acción se debe a la presencia de descargas motrices a nivel molecular.

Un campo magnético se forma solo alrededor de cargas eléctricas que están en movimiento. Es por eso que los campos magnético y eléctrico son integrales y juntos forman campo electromagnetico... Los componentes del campo magnético están interconectados y se afectan entre sí, cambiando sus propiedades.

Propiedades del campo magnético:
1. El campo magnético surge bajo la influencia de cargas impulsoras de corriente eléctrica.
2. En cualquier punto, el campo magnético se caracteriza por un vector de una cantidad física llamado inducción magnética, que es la fuerza característica del campo magnético.
3. El campo magnético solo puede actuar sobre imanes, conductores conductores y cargas en movimiento.
4. El campo magnético puede ser de tipo constante y variable.
5. El campo magnético se mide únicamente con dispositivos especiales y no puede ser percibido por los sentidos humanos.
6. El campo magnético es electrodinámico, ya que se genera solo cuando las partículas cargadas se mueven y afecta solo a las cargas que están en movimiento.
7. Las partículas cargadas se mueven a lo largo de una trayectoria perpendicular.

El tamaño del campo magnético depende de la tasa de cambio del campo magnético. Según esta característica, existen dos tipos de campo magnético: campo magnético dinámico y campo magnético gravitacional. Campo magnético gravitacional surge solo cerca de partículas elementales y se forma dependiendo de las características estructurales de estas partículas.

Momento magnético ocurre cuando un campo magnético actúa sobre un marco conductor. En otras palabras, el momento magnético es un vector que se ubica en la línea que corre perpendicular al marco.

El campo magnético se puede mostrar gráficamente con la ayuda de líneas de fuerza magnéticas. Estas líneas se trazan en una dirección tal que la dirección de las fuerzas de campo coincida con la dirección de la propia línea de fuerza. Las líneas magnéticas de fuerza son continuas y cerradas al mismo tiempo.

La dirección del campo magnético se determina mediante una aguja magnética. Las líneas de fuerza también determinan la polaridad del imán, el extremo con la salida de las líneas de fuerza es el polo norte y el extremo con la entrada de estas líneas es el polo sur.

Es muy conveniente evaluar visualmente el campo magnético utilizando limaduras de hierro ordinarias y un trozo de papel.
Si colocamos una hoja de papel en un imán permanente y vertimos aserrín encima, las partículas de hierro se alinearán de acuerdo con las líneas de fuerza del campo magnético.

La dirección de las líneas de fuerza para el conductor está convenientemente determinada por el famoso regla de gimlet o regla de la mano derecha... Si agarramos el conductor con nuestra mano de modo que el pulgar mire en la dirección de la corriente (de menos a más), entonces los 4 dedos restantes nos mostrarán la dirección de las líneas del campo magnético.

Y la dirección de la fuerza de Lorentz: la fuerza con la que el campo magnético actúa sobre una partícula cargada o un conductor con corriente, a lo largo de regla de la mano izquierda.
Si colocamos la mano izquierda en un campo magnético de modo que 4 dedos miran en la dirección de la corriente en el conductor, y las líneas de fuerza entran en la palma, entonces el pulgar indicará la dirección de la fuerza de Lorentz, la fuerza que actúa sobre el conductor colocado en el campo magnético.

Eso es todo al respecto. Asegúrese de hacer sus preguntas en los comentarios.