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Un champ magnétique peut être créé par le courant de particules chargées et/ou les moments magnétiques des électrons dans les atomes (et les moments magnétiques d'autres particules, bien que dans une moindre mesure) (aimants permanents).

De plus, il apparaît en présence d’un champ électrique variable dans le temps.

Basique caractéristique de puissance le champ magnétique est vecteur d'induction magnétique (vecteur d'induction de champ magnétique). D'un point de vue mathématique, il s'agit d'un champ vectoriel qui définit et précise la notion physique de champ magnétique. Souvent, par souci de concision, le vecteur d'induction magnétique est simplement appelé champ magnétique (bien que ce ne soit probablement pas l'utilisation la plus stricte du terme).

Une autre caractéristique fondamentale du champ magnétique (alternative à l'induction magnétique et étroitement liée à celle-ci, presque égale à celle-ci en valeur physique) est potentiel vectoriel .

Un champ magnétique peut être appelé un type particulier de matière, à travers lequel une interaction se produit entre des particules ou des corps chargés en mouvement avec un moment magnétique.

Les champs magnétiques sont une conséquence nécessaire (dans le contexte) de l'existence de champs électriques.

  • Du point de vue théorie des quanta champs d'interaction magnétique - comment cas particulier l'interaction électromagnétique est portée par un boson fondamental sans masse - un photon (une particule qui peut être représentée comme une excitation quantique d'un champ électromagnétique), souvent (par exemple, dans tous les cas de champs statiques) - virtuel.

Sources de champ magnétique

Un champ magnétique est créé (généré) par un courant de particules chargées, ou un champ électrique variant dans le temps, ou les propres moments magnétiques des particules (ces derniers, par souci d'uniformité de l'image, peuvent être formellement réduits à des courants électriques ).

Calcul

Dans les cas simples, le champ magnétique d'un conducteur avec courant (y compris le cas d'un courant réparti arbitrairement sur un volume ou un espace) peut être trouvé à partir de la loi de Biot-Savart-Laplace ou du théorème de circulation (également connu sous le nom de loi d'Ampère). En principe, cette méthode est limitée au cas (approximation) de la magnétostatique - c'est-à-dire au cas de champs magnétiques et électriques constants (si nous parlons d'applicabilité stricte) ou à évolution plutôt lente (si nous parlons d'application approximative).

En plus situations difficiles est recherchée comme solution aux équations de Maxwell.

Manifestation du champ magnétique

Le champ magnétique se manifeste par l'effet sur les moments magnétiques des particules et des corps, sur les particules chargées en mouvement (ou conducteurs porteurs de courant). La force agissant sur une particule chargée électriquement se déplaçant dans un champ magnétique est appelée force de Lorentz, qui est toujours dirigée perpendiculairement aux vecteurs. v Et B. C'est proportionnel à la charge de la particule q, composante de vitesse v, perpendiculaire à la direction du vecteur champ magnétique B, et l'ampleur de l'induction du champ magnétique B. Dans le système d'unités SI, la force de Lorentz s'exprime comme suit :

dans le système d'unités SGH :

où les crochets désignent le produit vectoriel.

De plus (en raison de l'action de la force de Lorentz sur les particules chargées se déplaçant le long d'un conducteur), un champ magnétique agit sur un conducteur avec du courant. La force agissant sur un conducteur transportant du courant est appelée force ampère. Cette force est la somme des forces agissant sur les charges individuelles se déplaçant à l’intérieur du conducteur.

Interaction de deux aimants

L'un des plus courants dans vie ordinaire manifestations d'un champ magnétique - l'interaction de deux aimants : comme les pôles se repoussent, les pôles opposés s'attirent. Il est tentant de décrire l'interaction entre aimants comme l'interaction entre deux monopôles, et d'un point de vue formel, cette idée est tout à fait réalisable et souvent très pratique, et donc pratiquement utile (dans les calculs) ; cependant, une analyse détaillée montre qu'il ne s'agit en fait pas d'une description tout à fait correcte du phénomène (la question la plus évidente qui ne peut être expliquée dans un tel modèle est la question de savoir pourquoi les monopoles ne peuvent jamais être séparés, c'est-à-dire pourquoi l'expérience montre qu'aucun isolé, le corps n'a pas réellement de charge magnétique ; de plus, la faiblesse du modèle est qu'il n'est pas applicable au champ magnétique créé par un courant macroscopique, et donc, s'il n'est pas considéré comme une technique purement formelle, il ne fait que conduire à une complication de la théorie dans un sens fondamental).

Il serait plus correct de dire qu'un dipôle magnétique placé dans un champ non uniforme est soumis à une force qui tend à le faire tourner de telle sorte que le moment magnétique du dipôle soit aligné avec le champ magnétique. Mais aucun aimant ne subit la force (totale) exercée par un champ magnétique uniforme. Force agissant sur un dipôle magnétique avec un moment magnétique m exprimé par la formule :

La force agissant sur un aimant (qui n'est pas un dipôle ponctuel) à partir d'un champ magnétique non uniforme peut être déterminée en additionnant toutes les forces (déterminées par cette formule) agissant sur les dipôles élémentaires qui composent l'aimant.

Cependant, une approche est possible qui réduit l'interaction des aimants à la force Ampère, et la formule elle-même ci-dessus pour la force agissant sur un dipôle magnétique peut également être obtenue sur la base de la force Ampère.

Le phénomène d'induction électromagnétique

Champ vectoriel H mesuré en ampères par mètre (A/m) dans le système SI et en oersteds dans le SGH. Les Oersted et les Gaussiennes sont des quantités identiques ; leur division est purement terminologique.

Énergie du champ magnétique

L'incrément de densité d'énergie du champ magnétique est égal à :

H- l'intensité du champ magnétique, B- induction magnétique

Dans l'approximation du tenseur linéaire, la perméabilité magnétique est un tenseur (nous la désignons) et la multiplication d'un vecteur par celui-ci est la multiplication du tenseur (matrice) :

ou en composants.

La densité énergétique dans cette approximation est égale à :

- composantes du tenseur de perméabilité magnétique, - tenseur, représenté par une matrice inverse de la matrice du tenseur de perméabilité magnétique, - constante magnétique

Lors du choix des axes de coordonnées qui coïncident avec les axes principaux du tenseur de perméabilité magnétique, les formules dans les composants sont simplifiées :

- les composantes diagonales du tenseur de perméabilité magnétique dans ses propres axes (les composantes restantes dans ces coordonnées spéciales - et seulement en elles ! - sont égales à zéro).

Dans un aimant linéaire isotrope :

- perméabilité magnétique relative

Dans le vide et :

L'énergie du champ magnétique dans l'inducteur peut être trouvée à l'aide de la formule :

Ф - flux magnétique, I - courant, L - inductance d'une bobine ou d'une spire avec courant.

Propriétés magnétiques des substances

D'un point de vue fondamental, comme indiqué ci-dessus, un champ magnétique peut être créé (et donc - dans le cadre de ce paragraphe - et affaibli ou renforcé) par une valeur variable champ électrique, courants électriques sous forme de flux de particules chargées ou de moments magnétiques de particules.

Structure microscopique spécifique et propriétés de diverses substances (ainsi que leurs mélanges, alliages, états d'agrégation, modifications cristallines, etc.) conduisent au fait qu'au niveau macroscopique ils peuvent se comporter tout à fait différemment sous l'influence d'un champ magnétique externe (notamment en l'affaiblissant ou en le renforçant à des degrés divers).

À cet égard, les substances (et l'environnement en général) par rapport à leur propriétés magnétiques sont répartis dans les groupes principaux suivants :

  • Les antiferromagnétiques sont des substances dans lesquelles un ordre antiferromagnétique des moments magnétiques des atomes ou des ions a été établi : les moments magnétiques des substances sont dirigés de manière opposée et sont de force égale.
  • Les dia-aimants sont des substances magnétisées dans le sens inverse d'un champ magnétique externe.
  • Les substances paramagnétiques sont des substances magnétisées dans un champ magnétique externe dans la direction du champ magnétique externe.
  • Les ferromagnétiques sont des substances dans lesquelles, en dessous d'une certaine température critique (point de Curie), un ordre ferromagnétique à longue portée des moments magnétiques s'établit.
  • Les fermagnétiques sont des matériaux dans lesquels les moments magnétiques de la substance sont dirigés dans des directions opposées et ne sont pas égaux en force.
  • Les groupes de substances énumérés ci-dessus comprennent principalement des substances solides ordinaires ou (certaines) liquides, ainsi que des gaz. L'interaction avec le champ magnétique des supraconducteurs et du plasma est très différente.

Toki Fuko

Les courants de Foucault (courants de Foucault) sont des courants électriques fermés dans un conducteur massif qui apparaissent lorsque le flux magnétique qui le pénètre change. Ce sont des courants induits formés dans un corps conducteur soit à la suite d'un changement temporel du champ magnétique dans lequel il se trouve, soit à la suite du mouvement du corps dans un champ magnétique, entraînant un changement flux magnétiqueà travers le corps ou n’importe quelle partie de celui-ci. Selon la règle de Lenz, le champ magnétique des courants de Foucault est dirigé de manière à contrecarrer le changement de flux magnétique qui induit ces courants.

Histoire du développement des idées sur le champ magnétique

Bien que les aimants et le magnétisme soient connus bien plus tôt, l'étude du champ magnétique a commencé en 1269, lorsque le scientifique français Pierre Pérégrin (Chevalier Pierre de Méricourt) a marqué le champ magnétique sur la surface d'un aimant sphérique à l'aide d'aiguilles en acier et a déterminé que le champ magnétique résultant les lignes de champ magnétique se coupent en deux points, qu'il appelle « pôles » par analogie avec les pôles de la Terre. Près de trois siècles plus tard, William Gilbert Colchester utilisa les travaux de Peter Peregrinus et affirma pour la première fois de manière définitive que la Terre elle-même était un aimant. Publiée en 1600, l'œuvre de Gilbert "De Magnétique", a jeté les bases du magnétisme en tant que science.

Trois découvertes consécutives ont remis en question cette « base du magnétisme ». Tout d’abord, en 1819, Hans Christian Oersted découvre que le courant électrique crée un champ magnétique autour de lui. Puis, en 1820, André-Marie Ampère montra que les fils parallèles transportant du courant dans le même sens s'attirent. Enfin, Jean-Baptiste Biot et Félix Savart découvrent en 1820 une loi, appelée loi de Biot-Savart-Laplace, qui prédit correctement le champ magnétique autour de tout fil sous tension.

Développant ces expériences, Ampère publia son propre modèle réussi de magnétisme en 1825. Il y montre l'équivalence courant électrique dans les aimants, et au lieu des dipôles de charges magnétiques du modèle de Poisson, il a proposé l'idée que le magnétisme est associé à des boucles de courant circulant constamment. Cette idée expliquait pourquoi la charge magnétique ne pouvait pas être isolée. De plus, Ampère a dérivé la loi qui porte son nom, qui, comme la loi de Biot-Savart-Laplace, décrit correctement le champ magnétique créé CC, et le théorème sur la circulation du champ magnétique a également été introduit. Toujours dans cet ouvrage, Ampère a inventé le terme « électrodynamique » pour décrire la relation entre l'électricité et le magnétisme.

Bien que la force du champ magnétique d'une charge électrique en mouvement impliquée dans la loi d'Ampère n'ait pas été explicitement indiquée, Hendrik Lorentz l'a dérivée des équations de Maxwell en 1892. Dans le même temps, la théorie classique de l’électrodynamique était pratiquement achevée.

Le XXe siècle a élargi les perspectives sur l’électrodynamique, grâce à l’émergence de la théorie de la relativité et de la mécanique quantique. Albert Einstein, dans son article de 1905 établissant sa théorie de la relativité, montrait que les champs électriques et magnétiques font partie du même phénomène, considéré dans différents systèmes compte à rebours. (Voir Moving Magnet and the Conductor Problem – une expérience de pensée qui a finalement aidé Einstein à développer la relativité restreinte). Enfin, la mécanique quantique a été combinée à l’électrodynamique pour former l’électrodynamique quantique (QED).

Voir aussi

  • Visualiseur de film magnétique

Remarques

  1. BST. 1973, "Encyclopédie soviétique".
  2. Dans des cas particuliers, un champ magnétique peut exister en l'absence de champ électrique, mais d'une manière générale, un champ magnétique est profondément interconnecté avec un champ électrique, à la fois dynamiquement (la génération mutuelle de variables par les champs électriques et magnétiques des uns et des autres) , et dans le sens où lors de la transition vers nouveau système référence magnétique et champ électrique s'expriment les uns à travers les autres, c'est-à-dire qu'en général, ils ne peuvent être séparés de manière inconditionnelle.
  3. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Manuel de physique : 2e éd., révisé. - M. : Nauka, Rédaction principale de littérature physique et mathématique, 1985, - 512 p.
  4. Dans le SI, l'induction magnétique est mesurée en tesla (T), dans le système CGS en gauss.
  5. Ils coïncident exactement dans le système d'unités CGS, en SI ils diffèrent par un coefficient constant, ce qui, bien entendu, ne change rien au fait de leur identité physique pratique.
  6. La différence la plus importante et la plus évidente ici est que la force agissant sur une particule en mouvement (ou sur un dipôle magnétique) est calculée précisément à travers et non à travers . Toute autre méthode de mesure physiquement correcte et significative permettra également de mesurer avec précision, même si pour des calculs formels cela s'avère parfois plus pratique - ce qui est d'ailleurs l'intérêt d'introduire cette grandeur auxiliaire (sinon on s'en passerait). au total, en utilisant uniquement
  7. Cependant, il faut bien comprendre qu'un certain nombre de propriétés fondamentales de cette « matière » sont fondamentalement différentes des propriétés de ce type ordinaire de « matière », que l'on pourrait désigner par le terme « substance ».
  8. Voir le théorème d'Ampère.
  9. Pour un champ uniforme, cette expression donne une force nulle, puisque toutes les dérivées sont égales à zéro B par coordonnées.
  10. Sivukhin D.V. Cours de physique générale. - Éd. 4ème, stéréotypé. - M. : Fizmatlit ; Maison d'édition MIPT, 2004. - T. III. Électricité. - 656 s. - ISBN5-9221-0227-3 ; ISBN5-89155-086-5.

Un champ magnétique est une forme particulière de matière créée par des aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement) et qui peut être détectée par l'interaction d'aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement).

L'expérience d'Oersted

Les premières expériences (réalisées en 1820) qui ont montré qu'il existe un lien profond entre les phénomènes électriques et magnétiques ont été celles du physicien danois H. Oersted.

Une aiguille magnétique située à proximité d'un conducteur tourne d'un certain angle lorsque le courant dans le conducteur est activé. Lorsque le circuit est ouvert, la flèche revient à sa position initiale.

De l'expérience de G. Oersted il résulte qu'il existe un champ magnétique autour de ce conducteur.

L'expérience d'Ampère
Deux conducteurs parallèles parcourus par le courant électrique interagissent entre eux : ils s'attirent si les courants vont dans le même sens, et se repoussent si les courants vont dans le sens opposé. Cela se produit en raison de l'interaction des champs magnétiques générés autour des conducteurs.

Propriétés du champ magnétique

1. Matériellement, c'est-à-dire existe indépendamment de nous et de nos connaissances à son sujet.

2. Créé par des aimants, conducteurs de courant (particules chargées en mouvement)

3. Détecté par l'interaction des aimants, des conducteurs avec le courant (particules chargées en mouvement)

4. Agit sur les aimants, les conducteurs porteurs de courant (particules chargées en mouvement) avec une certaine force

5. Il n’y a pas de charges magnétiques dans la nature. Vous ne pouvez pas séparer les pôles nord et sud et obtenir un corps avec un seul pôle.

6. La raison pour laquelle les corps ont des propriétés magnétiques a été découverte par le scientifique français Ampère. Ampère a avancé la conclusion que les propriétés magnétiques de tout corps sont déterminées par des courants électriques fermés à l'intérieur de celui-ci.

Ces courants représentent le mouvement des électrons autour des orbites d’un atome.

Si les plans dans lesquels circulent ces courants sont situés de manière aléatoire les uns par rapport aux autres en raison du mouvement thermique des molécules qui composent le corps, alors leurs interactions se compensent mutuellement et le corps ne présente aucune propriété magnétique.

Et vice versa : si les plans dans lesquels tournent les électrons sont parallèles les uns aux autres et que les directions des normales à ces plans coïncident, alors ces substances renforcent le champ magnétique externe.


7. Les forces magnétiques agissent dans un champ magnétique dans certaines directions, appelées lignes de force magnétiques. Avec leur aide, vous pouvez afficher facilement et clairement le champ magnétique dans un cas particulier.

Afin de représenter plus précisément le champ magnétique, nous avons convenu, aux endroits où le champ est plus fort, de montrer les lignes de force situées plus denses, c'est-à-dire ami plus procheà un ami. Et vice versa, aux endroits où le champ est plus faible, moins de lignes de champ sont affichées, c'est-à-dire moins fréquemment localisés.

8. Le champ magnétique est caractérisé par le vecteur induction magnétique.

Le vecteur induction magnétique est une grandeur vectorielle caractérisant le champ magnétique.

La direction du vecteur induction magnétique coïncide avec la direction du pôle nord de l'aiguille magnétique libre en un point donné.

La direction du vecteur d'induction de champ et l'intensité du courant I sont liées par la « règle de la vis droite (vrille) » :

si vous vissez une vrille dans le sens du courant dans le conducteur, alors la direction de la vitesse de déplacement de l'extrémité de son manche en un point donné coïncidera avec la direction du vecteur induction magnétique en ce point.

/ champ magnétique

Sujet : Champ magnétique

Préparé par : Baygarashev D.M.

Vérifié par : Gabdullina A.T.

Champ magnétique

Si deux conducteurs parallèles sont connectés à une source de courant de manière à ce qu'un courant électrique les traverse, alors, selon la direction du courant qui les traverse, les conducteurs se repoussent ou s'attirent.

Une explication de ce phénomène est possible à partir de la position de l'émergence d'un type particulier de matière autour des conducteurs - un champ magnétique.

Les forces avec lesquelles interagissent les conducteurs porteurs de courant sont appelées magnétique.

Champ magnétique- Ce genre spécial matière, particularité qui est l'action sur une charge électrique en mouvement, des conducteurs porteurs de courant, des corps avec un moment magnétique, avec une force dépendant du vecteur vitesse de charge, de la direction du courant dans le conducteur et de la direction du moment magnétique du corps.

L'histoire du magnétisme remonte à l'Antiquité, à civilisations anciennes Asie Mineure. C'est sur le territoire de l'Asie Mineure, en Magnésie, qu'ils trouvèrent rocher, dont les échantillons étaient attirés les uns vers les autres. En fonction du nom de la zone, ces échantillons ont commencé à être appelés « aimants ». Tout aimant en forme de barre ou de fer à cheval a deux extrémités appelées pôles ; C'est à cet endroit que ses propriétés magnétiques sont les plus prononcées. Si vous accrochez un aimant à une ficelle, un pôle pointera toujours vers le nord. La boussole est basée sur ce principe. Le pôle nord d’un aimant suspendu est appelé pôle nord (N) de l’aimant. Le pôle opposé s’appelle pôle Sud(S).

Les pôles magnétiques interagissent les uns avec les autres : des pôles semblables se repoussent et des pôles différents s'attirent. Semblable au concept de champ électrique entourant une charge électrique, le concept de champ magnétique autour d’un aimant est introduit.

En 1820, Oersted (1777-1851) découvrit que l'aiguille magnétique située à côté conducteur électrique, se déforme lorsque le courant circule à travers le conducteur, c'est-à-dire qu'un champ magnétique est créé autour du conducteur porteur de courant. Si nous prenons un cadre avec du courant, alors le champ magnétique externe interagit avec le champ magnétique du cadre et a un effet d'orientation sur celui-ci, c'est-à-dire il existe une position du cadre dans laquelle le champ magnétique externe a un effet de rotation maximal sur lui , et il existe une position où la force de couple est nulle.

Le champ magnétique en tout point peut être caractérisé par le vecteur B, appelé vecteur d'induction magnétique ou induction magnétique au point.

L'induction magnétique B est une grandeur physique vectorielle, qui est une force caractéristique du champ magnétique en un point. Il est égal au rapport du moment mécanique maximum des forces agissant sur un cadre avec un courant placé dans un champ uniforme au produit de l'intensité du courant dans le cadre et sa surface :

La direction du vecteur induction magnétique B est considérée comme la direction de la normale positive au cadre, qui est liée au courant dans le cadre par la règle de la vis droite, avec un couple mécanique égal à zéro.

De la même manière que les lignes d’intensité du champ électrique ont été représentées, les lignes d’induction du champ magnétique sont représentées. La ligne de champ magnétique est une ligne imaginaire dont la tangente coïncide avec la direction B en un point.

Les directions du champ magnétique en un point donné peuvent également être définies comme la direction qui indique

pôle Nord aiguilles de boussole placées à cet endroit. On pense que les lignes de champ magnétique sont dirigées du pôle nord vers le sud.

La direction des lignes d'induction magnétique du champ magnétique créé par un courant électrique qui traverse un conducteur droit est déterminée par la règle de la vrille ou de la vis à droite. La direction des lignes d'induction magnétique est considérée comme le sens de rotation de la tête de vis, ce qui assurerait son mouvement de translation dans le sens du courant électrique (Fig. 59).

où n01 = 4 Pi 10-7 Vs/(A·m). - constante magnétique, R - distance, I - intensité du courant dans le conducteur.

Contrairement aux lignes de champ électrostatique, qui commencent par une charge positive et se terminent par une charge négative, les lignes de champ magnétique sont toujours fermées. Aucune charge magnétique similaire à une charge électrique n’a été détectée.

Un tesla (1 T) est considéré comme unité d'induction - l'induction d'un champ magnétique aussi uniforme dans lequel un couple mécanique maximum de 1 N m agit sur un cadre d'une superficie de 1 m2, à travers lequel un courant de 1 A coule.

L'induction du champ magnétique peut également être déterminée par la force agissant sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique.

Un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique est soumis à l'action d'une force ampère dont l'amplitude est déterminée par l'expression suivante :

où I est l'intensité du courant dans le conducteur, je - la longueur du conducteur, B est la grandeur du vecteur d'induction magnétique et est l'angle entre le vecteur et la direction du courant.

La direction de la force Ampère peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique entrent dans la paume, on place quatre doigts dans le sens du courant dans le conducteur, puis le plié pouce montre la direction de la force Ampère.

En tenant compte du fait que I = q 0 nSv, et en substituant cette expression dans (3.21), nous obtenons F = q 0 nSh/B sin un. Le nombre de particules (N) dans un volume donné d'un conducteur est N = nSl, alors F = q 0 NvB sin un.

Déterminons la force exercée par le champ magnétique sur une particule chargée individuelle se déplaçant dans un champ magnétique :

Cette force est appelée force de Lorentz (1853-1928). La direction de la force de Lorentz peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la paume, quatre doigts montrent la direction de déplacement de la charge positive, le grand le doigt plié montre la direction de la force de Lorentz.

La force d'interaction entre deux conducteurs parallèles transportant des courants I 1 et I 2 est égale à :

Où je - partie d'un conducteur située dans un champ magnétique. Si les courants sont dans le même sens, alors les conducteurs s'attirent (Fig. 60), s'ils sont dans le sens opposé, ils se repoussent. Les forces agissant sur chaque conducteur sont de même ampleur et de direction opposée. La formule (3.22) constitue la base pour déterminer l'unité de courant 1 ampère (1 A).

Les propriétés magnétiques d'une substance sont caractérisées par une grandeur physique scalaire - la perméabilité magnétique, qui montre combien de fois l'induction B du champ magnétique dans une substance qui remplit complètement le champ diffère en amplitude de l'induction B 0 du champ magnétique dans un vide :

Selon leurs propriétés magnétiques, toutes les substances sont divisées en diamagnétique, paramagnétique Et ferromagnétique.

Considérons la nature des propriétés magnétiques des substances.

Les électrons dans la coquille des atomes d’une substance se déplacent sur différentes orbites. Pour simplifier, on considère que ces orbites sont circulaires, et chaque électron en orbite autour d’un noyau atomique peut être considéré comme un courant électrique circulaire. Chaque électron, comme un courant circulaire, crée un champ magnétique, que nous appelons orbital. De plus, un électron dans un atome possède son propre champ magnétique, appelé champ de spin.

Si, lorsqu'il est introduit dans un champ magnétique externe avec induction B 0, une induction B est créée à l'intérieur de la substance< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n°1).

Dans les matériaux diamagnétiques, en l'absence de champ magnétique externe, les champs magnétiques des électrons sont compensés, et lorsqu'ils sont introduits dans un champ magnétique, l'induction du champ magnétique de l'atome devient dirigée contre le champ externe. Le matériau diamagnétique est poussé hors du champ magnétique externe.

U paramagnétique matériaux, l'induction magnétique des électrons dans les atomes n'est pas complètement compensée et l'atome dans son ensemble s'avère être comme un petit aimant permanent. Habituellement, dans une substance, tous ces petits aimants sont orientés de manière aléatoire et l'induction magnétique totale de tous leurs champs est nulle. Si vous placez un para-aimant dans un champ magnétique externe, alors tous les petits aimants - les atomes tourneront dans le champ magnétique externe comme les aiguilles d'une boussole et le champ magnétique dans la substance augmentera ( n >= 1).

Ferromagnétique sont les matériaux dans lesquels n" 1. Dans les matériaux ferromagnétiques, ce qu'on appelle des domaines sont créés, des régions macroscopiques d'aimantation spontanée.

Dans différents domaines, les inductions de champ magnétique ont des directions différentes (Fig. 61) et dans un grand cristal

se compensent mutuellement. Lorsqu'un échantillon ferromagnétique est introduit dans un champ magnétique externe, les limites des domaines individuels se déplacent de sorte que le volume des domaines orientés le long du champ externe augmente.

Avec une augmentation de l'induction du champ externe B 0, l'induction magnétique de la substance magnétisée augmente. A certaines valeurs de B 0, l'induction cesse d'augmenter fortement. Ce phénomène est appelé saturation magnétique.

Un trait caractéristique des matériaux ferromagnétiques est le phénomène d'hystérésis, qui consiste en la dépendance ambiguë de l'induction dans le matériau à l'induction du champ magnétique externe lorsqu'il change.

La boucle d'hystérésis magnétique est une courbe fermée (cdc`d`c), exprimant la dépendance de l'induction dans le matériau sur l'amplitude de l'induction du champ extérieur avec une évolution périodique assez lente de ce dernier (Fig. 62).

La boucle d'hystérésis est caractérisée par les valeurs suivantes : B s, Br, B c. B s - valeur maximale de l'induction matérielle à B 0s ; In r est l'induction résiduelle, égale à la valeur d'induction dans le matériau lorsque l'induction du champ magnétique externe diminue de B 0s à zéro ; -B c et B c - force coercitive - une valeur égale à l'induction du champ magnétique externe nécessaire pour faire passer l'induction dans le matériau de résiduelle à zéro.

Pour chaque ferromagnétique il existe une température (point de Curie (J. Curie, 1859-1906), au-dessus de laquelle le ferromagnétique perd ses propriétés ferromagnétiques.

Il existe deux manières d'amener un ferromagnétique magnétisé dans un état démagnétisé : a) chauffer au-dessus du point de Curie et refroidir ; b) magnétiser le matériau avec un champ magnétique alternatif d'amplitude lentement décroissante.

Les ferromagnétiques à faible induction résiduelle et force coercitive sont appelés magnétiques doux. Ils trouvent une application dans les appareils où les ferromagnétiques doivent souvent être remagnétisés (noyaux de transformateurs, générateurs, etc.).

Des ferromagnétiques magnétiquement durs, dotés d’une force coercitive élevée, sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents.

DÉTERMINATION DE L'INDUCTION DE CHAMP MAGNÉTIQUE SUR L'AXE DU COURANT CIRCULAIRE

But du travail : étudier les propriétés du champ magnétique, se familiariser avec la notion d'induction magnétique. Déterminez l’induction du champ magnétique sur l’axe du courant circulaire.

Introduction théorique. Champ magnétique. L'existence d'un champ magnétique dans la nature se manifeste par de nombreux phénomènes dont les plus simples sont l'interaction de charges en mouvement (courants), de courant et d'un aimant permanent, deux aimants permanents. Champ magnétique vecteur . Cela signifie que pour sa description quantitative en chaque point de l'espace, il est nécessaire de définir le vecteur induction magnétique. Parfois cette quantité est simplement appelée induction magnétique . La direction du vecteur induction magnétique coïncide avec la direction de l'aiguille magnétique située au point de l'espace considéré et libre de toute autre influence.

Puisque le champ magnétique est un champ de force, il est représenté par lignes d'induction magnétique – lignes dont les tangentes en chaque point coïncident avec la direction du vecteur induction magnétique en ces points du champ. Il est d'usage de tracer à travers une seule zone perpendiculaire à , un nombre de lignes d'induction magnétique égal à l'amplitude de l'induction magnétique. Ainsi, la densité des lignes correspond à la valeur DANS . Les expériences montrent qu’il n’existe pas de charges magnétiques dans la nature. La conséquence est que les lignes d'induction magnétique sont fermées. Le champ magnétique s'appelle homogène, si les vecteurs d'induction en tous points de ce champ sont les mêmes, c'est-à-dire égaux en amplitude et ont les mêmes directions.

Pour le champ magnétique c'est vrai principe de superposition: l'induction magnétique du champ résultant créé par plusieurs courants ou charges en mouvement est égale à somme vectorielle champs d'induction magnétique créés par chaque courant ou charge en mouvement.

Dans un champ magnétique uniforme, un conducteur droit est soumis à l'action de Puissance en ampères:

où est un vecteur égal en amplitude à la longueur du conducteur je et coïncidant avec la direction du courant je dans ce guide.

La direction de la force Ampère est déterminée règle de vis droite(vecteurs , et forment un système de vis à droite) : si une vis avec un filetage à droite est placée perpendiculairement au plan formé par les vecteurs et , et tournée de à au plus petit angle, alors mouvement vers l'avant la vis indiquera la direction de la force. Sous forme scalaire, la relation (1) peut s'écrire comme suit :

F = je× je× B× péché une ou (2).

De la dernière relation il résulte signification physique induction magnétique : l'induction magnétique d'un champ uniforme est numériquement égale à la force agissant sur un conducteur avec un courant de 1 A, de 1 m de long, situé perpendiculairement à la direction du champ.

L'unité SI d'induction magnétique est Tesla (T): .

Champ magnétique de courant circulaire. Le courant électrique non seulement interagit avec un champ magnétique, mais il le crée également. L'expérience montre que dans le vide, un élément de courant crée un champ magnétique avec induction en un point de l'espace.

(3) ,

où est le coefficient de proportionnalité, m 0 =4p×10-7 H/m– constante magnétique, – vecteur numériquement égal à la longueur de l'élément conducteur et coïncidant en direction avec le courant élémentaire, – rayon vecteur tiré de l'élément conducteur jusqu'au point de champ considéré, r – module du rayon vecteur. La relation (3) a été établie expérimentalement par Biot et Savart, analysée par Laplace et est donc appelée Loi Biot-Savart-Laplace. Selon la règle de la vis de droite, le vecteur induction magnétique au point considéré s'avère perpendiculaire à l'élément courant et au rayon vecteur.

Basé sur la loi de Biot-Savart-Laplace et le principe de superposition, les champs magnétiques des courants électriques circulant dans des conducteurs de configuration arbitraire sont calculés par intégration sur toute la longueur du conducteur. Par exemple, l'induction magnétique d'un champ magnétique au centre d'une bobine circulaire de rayon R. , à travers lequel circule le courant je , est égal à :

Les lignes d'induction magnétique des courants circulaires et directs sont représentées sur la figure 1. Sur l'axe du courant circulaire, la ligne d'induction magnétique est droite. Le sens de l’induction magnétique est lié au sens du courant dans le circuit règle de vis droite. Appliqué au courant circulaire, il peut être formulé ainsi : si l'on fait tourner une vis à filetage à droite dans le sens du courant circulaire, alors le mouvement de translation de la vis indiquera le sens des lignes d'induction magnétique, le tangentes auxquelles en chaque point coïncident avec le vecteur induction magnétique.

, (5)

Où R. – rayon de l'anneau, X – la distance entre le centre de l'anneau et le point de l'axe auquel l'induction magnétique est déterminée.

Quelle est la définition, champ magnétique.. ??

Roger

DANS physique moderne Un « champ magnétique » est considéré comme l’un des champs de force qui entraîne l’action d’une force magnétique sur des charges électriques en mouvement. Un champ magnétique est créé par le déplacement de charges électriques, généralement des courants électriques, ainsi que par un champ électrique alternatif. Il existe une hypothèse sur la possibilité de l'existence de charges magnétiques, qui en principe n'est pas interdite par l'électrodynamique, mais jusqu'à présent, de telles charges (monopoles magnétiques) n'ont pas été découvertes. Dans le cadre de l'électrodynamique de Maxwell, le champ magnétique s'est avéré être étroitement lié au champ électrique, ce qui a conduit à l'émergence d'un concept unifié de champ électromagnétique.
La physique des champs modifie quelque peu l'attitude envers le champ magnétique. Premièrement, cela prouve que les charges magnétiques ne peuvent en principe pas exister. Deuxièmement, le champ magnétique s'avère n'être pas un champ indépendant égal au champ électrique, mais l'une des trois corrections dynamiques qui surviennent lors du mouvement des charges électriques. Par conséquent, la physique des champs considère uniquement le champ électrique comme fondamental et la force magnétique devient l’une des dérivées de l’interaction électrique.
P.S. Le professeur, bien sûr, est une gueule, mais il a le matériel....

Marie

Le champ magnétique est une composante du champ électromagnétique qui apparaît en présence d'un champ électrique variable dans le temps. De plus, un champ magnétique peut être créé par un courant de particules chargées ou par les moments magnétiques des électrons dans les atomes (aimants permanents). La principale caractéristique d'un champ magnétique est sa force, déterminée par le vecteur d'induction magnétique \vec(\mathbf(B)). En SI, l'induction magnétique se mesure en Tesla (T).
Propriétés physiques
Le champ magnétique est formé par un champ électrique variable dans le temps ou par les propres moments magnétiques des particules. De plus, un champ magnétique peut être créé par un courant de particules chargées. Dans les cas simples, on peut la retrouver à partir de la loi de Biot-Savart-Laplace ou du théorème de circulation (également connu sous le nom de loi d'Ampère). Dans des situations plus complexes, il est recherché comme solution aux équations de Maxwell
Le champ magnétique se manifeste par l'effet sur les moments magnétiques des particules et des corps, sur les particules chargées en mouvement (ou conducteurs porteurs de courant). La force agissant sur une particule chargée se déplaçant dans un champ magnétique est appelée force de Lorentz. Elle est proportionnelle à la charge de la particule et produit vectoriel champs et vitesse des particules.
Représentation mathématique
Une quantité vectorielle qui forme un champ dans l'espace avec une divergence nulle.

Il n’y a probablement personne qui n’ait pas réfléchi au moins une fois à ce qu’est un champ magnétique. Tout au long de l’histoire, ils ont tenté de l’expliquer par des vortex éthérés, des bizarreries, des monopoles magnétiques et bien plus encore.

Nous savons tous que les aimants qui se font face et dont les pôles sont identiques se repoussent, tandis que ceux dont les pôles sont opposés s’attirent. Ce pouvoir

Varie en fonction de la distance entre les deux parties. Il s'avère que l'objet décrit crée un halo magnétique autour de lui. En même temps, lorsque deux champs alternatifs de même fréquence se superposent, lorsque l'un est décalé dans l'espace par rapport à l'autre, on obtient un effet communément appelé « champ magnétique tournant ».

La taille de l'objet étudié est déterminée par la force avec laquelle un aimant est attiré vers un autre ou vers le fer. En conséquence, plus l’attraction est grande, plus le champ est grand. La force peut être mesurée en utilisant les moyens habituels consistant à placer un petit morceau de fer d'un côté et des poids de l'autre, conçus pour équilibrer le métal contre l'aimant.

Pour une compréhension plus précise du sujet, vous devez étudier les domaines :


En répondant à la question de savoir ce qu'est un champ magnétique, il convient de dire que les humains en possèdent également. Fin 1960, grâce au développement intensif de la physique, l'appareil de mesure SQUID est créé. Son action s'explique par les lois des phénomènes quantiques. C'est un élément sensible des magnétomètres utilisés pour étudier le champ magnétique et autres

quantités, par exemple, comme

« SQUID » a rapidement commencé à être utilisé pour mesurer les champs générés par les organismes vivants et, bien sûr, par les humains. Cela a donné une impulsion au développement de nouveaux domaines de recherche basés sur l'interprétation des informations fournies par un tel dispositif. Cette direction est appelée « biomagnétisme ».

Pourquoi, lors de la détermination de ce qu'est un champ magnétique, aucune étude n'a-t-elle été menée auparavant dans ce domaine ? Il s'est avéré qu'il est très faible dans les organismes et que sa mesure est difficile tâche physique. Cela est dû à la présence quantité énorme bruit magnétique dans l'espace environnant. Par conséquent, il n'est tout simplement pas possible de répondre à la question de savoir ce qu'est le champ magnétique humain et de l'étudier sans recourir à des mesures de protection spécialisées.

Un tel « halo » apparaît autour d’un organisme vivant pour trois raisons principales. Tout d’abord, grâce aux points ioniques qui apparaissent suite à l’activité électrique des membranes cellulaires. Deuxièmement, en raison de la présence de minuscules particules ferrimagnétiques qui pénètrent accidentellement ou sont introduites dans le corps. Troisièmement, lorsque des champs magnétiques externes se superposent, il en résulte une susceptibilité hétérogène des différents organes, ce qui déforme les sphères superposées.

Le champ magnétique a longtemps suscité de nombreuses questions chez l’homme, mais il reste encore aujourd’hui un phénomène peu connu. De nombreux scientifiques ont tenté d’étudier ses caractéristiques et ses propriétés, car les avantages et le potentiel de l’utilisation de ce champ étaient des faits indéniables.

Regardons tout dans l'ordre. Alors, comment fonctionne et se forme un champ magnétique ? C'est vrai, du courant électrique. Et le courant, selon les manuels de physique, est un flux directionnel de particules chargées, n’est-ce pas ? Ainsi, lorsqu'un courant traverse un conducteur, un certain type de matière commence à agir autour de lui : un champ magnétique. Un champ magnétique peut être créé par un courant de particules chargées ou par les moments magnétiques des électrons dans les atomes. Or, ce champ et cette matière ont de l'énergie, nous la voyons dans les forces électromagnétiques qui peuvent affecter le courant et ses charges. Le champ magnétique commence à influencer le flux de particules chargées et celles-ci modifient la direction initiale du mouvement perpendiculairement au champ lui-même.

Un champ magnétique peut également être appelé électrodynamique, car il se forme à proximité de particules en mouvement et n’affecte que les particules en mouvement. Eh bien, il est dynamique en raison du fait qu’il a une structure spéciale de biones en rotation dans une région de l’espace. Une charge électrique ordinaire en mouvement peut les faire tourner et se déplacer. Les Bions transmettent toutes les interactions possibles dans cette région de l'espace. Par conséquent, une charge en mouvement attire un pôle de tous les biones et les fait tourner. Lui seul peut les sortir de leur état de repos, rien d'autre, car d'autres forces ne pourront pas les influencer.

Dans un champ électrique se trouvent des particules chargées qui se déplacent très rapidement et peuvent parcourir 300 000 km en une seconde seulement. La lumière a la même vitesse. Un champ magnétique ne peut exister sans charge électrique. Cela signifie que les particules sont incroyablement étroitement liées les unes aux autres et existent dans un champ électromagnétique commun. Autrement dit, s’il y a des changements dans le champ magnétique, il y aura des changements dans le champ électrique. Cette loi est également inversée.

On parle beaucoup ici du champ magnétique, mais comment l’imaginer ? Nous ne pouvons pas le voir à l’œil nu. De plus, en raison de la propagation incroyablement rapide du champ, nous n'avons pas le temps de le détecter à l'aide de divers appareils. Mais pour étudier quelque chose, il faut au moins en avoir une idée. Il est également souvent nécessaire de représenter un champ magnétique dans des diagrammes. Pour faciliter la compréhension, des lignes de champ conditionnelles sont tracées. D'où les ont-ils obtenus ? Ils ont été inventés pour une raison.

Essayons de voir le champ magnétique à l'aide de petites limailles de métal et d'un aimant ordinaire. Versons cette sciure de bois sur une surface plane et exposons-la à un champ magnétique. Ensuite, nous verrons qu’ils se déplaceront, tourneront et s’aligneront selon un motif ou un motif. L'image résultante montrera l'effet approximatif des forces dans le champ magnétique. Toutes les forces et, par conséquent, les lignes de force sont continues et fermées à cet endroit.

Une aiguille magnétique a des caractéristiques et des propriétés similaires à celles d’une boussole et est utilisée pour déterminer la direction des lignes de force. S'il tombe dans la zone d'action d'un champ magnétique, on peut voir la direction d'action des forces provenant de son pôle nord. Soulignons ensuite plusieurs conclusions de là : le sommet d'un aimant permanent ordinaire, d'où émanent les lignes de force, est désigné par le pôle nord de l'aimant. Alors que le pôle sud désigne le point où les forces sont fermées. Eh bien, les lignes de force à l’intérieur de l’aimant ne sont pas mises en évidence dans le diagramme.

Le champ magnétique, ses propriétés et ses caractéristiques ont une application assez large, car dans de nombreux problèmes, il doit être pris en compte et étudié. C’est le phénomène le plus important de la science physique. Des éléments plus complexes tels que la perméabilité magnétique et l’induction y sont inextricablement liés. Pour expliquer toutes les raisons de l'apparition d'un champ magnétique, il faut s'appuyer sur des données réelles faits scientifiques et confirmations. Sinon en plus tâches complexes une mauvaise approche peut détruire l’intégrité de la théorie.

Donnons maintenant des exemples. Nous connaissons tous notre planète. Direz-vous qu’il n’a pas de champ magnétique ? Vous avez peut-être raison, mais les scientifiques affirment que les processus et les interactions à l'intérieur du noyau terrestre donnent naissance à un immense champ magnétique qui s'étend sur des milliers de kilomètres. Mais dans tout champ magnétique, il doit y avoir des pôles. Et ils existent, ils sont juste situés un peu à l'écart du pôle géographique. Comment le ressentons-nous ? Par exemple, les oiseaux ont développé des capacités de navigation, et ils naviguent notamment grâce au champ magnétique. Ainsi, avec son aide, les oies arrivent saines et sauves en Laponie. Les appareils de navigation spéciaux utilisent également ce phénomène.

Champ magnétique C'est le problème qui se pose autour des sources de courant électrique, ainsi qu'autour des aimants permanents. Dans l’espace, le champ magnétique se présente comme une combinaison de forces pouvant influencer les corps magnétisés. Cette action s'explique par la présence de décharges motrices au niveau moléculaire.

Un champ magnétique se forme uniquement autour de charges électriques en mouvement. C'est pourquoi les champs magnétiques et électriques font partie intégrante et forment ensemble champ électromagnétique. Les composants du champ magnétique sont interconnectés et s’influencent mutuellement, modifiant ainsi leurs propriétés.

Propriétés du champ magnétique :
1. Un champ magnétique apparaît sous l’influence de charges motrices de courant électrique.
2. En tout point, le champ magnétique est caractérisé par un vecteur d'une grandeur physique appelée induction magnétique, qui est la force caractéristique du champ magnétique.
3. Un champ magnétique ne peut affecter que les aimants, les conducteurs porteurs de courant et les charges en mouvement.
4. Le champ magnétique peut être de type constant ou alternatif
5. Le champ magnétique est mesuré uniquement par des instruments spéciaux et ne peut pas être perçu par les sens humains.
6. Le champ magnétique est électrodynamique, car il est généré uniquement par le mouvement de particules chargées et n'affecte que les charges en mouvement.
7. Les particules chargées se déplacent le long d’une trajectoire perpendiculaire.

La taille du champ magnétique dépend de la vitesse de variation du champ magnétique. Selon cette caractéristique, il existe deux types de champs magnétiques : champ magnétique dynamique Et champ magnétique gravitationnel. Champ magnétique gravitationnel n'apparaît qu'à proximité des particules élémentaires et se forme en fonction des caractéristiques structurelles de ces particules.

Moment magnétique se produit lorsqu'un champ magnétique agit sur un cadre conducteur. En d’autres termes, le moment magnétique est un vecteur situé sur la ligne perpendiculaire au repère.

Le champ magnétique peut être représenté graphiquement utilisant des lignes de force magnétiques. Ces lignes sont tracées dans une direction telle que la direction des forces de champ coïncide avec la direction de la ligne de champ elle-même. Les lignes de force magnétiques sont à la fois continues et fermées.

La direction du champ magnétique est déterminée à l'aide d'une aiguille magnétique. Les lignes de force déterminent également la polarité de l'aimant, la fin avec la sortie des lignes de force est le pôle nord et la fin avec l'entrée de ces lignes est le pôle sud.

Il est très pratique d'évaluer visuellement le champ magnétique à l'aide de limaille de fer ordinaire et d'un morceau de papier.
Si nous plaçons une feuille de papier sur un aimant permanent et saupoudrons de sciure de bois dessus, les particules de fer s'aligneront selon les lignes du champ magnétique.

La direction des lignes électriques d'un conducteur est commodément déterminée par le fameux règle de la vrille ou règle main droite . Si nous enroulons notre main autour du conducteur de manière à ce que le pouce pointe dans la direction du courant (du moins au plus), alors les 4 doigts restants nous montreront la direction des lignes de champ magnétique.

Et la direction de la force de Lorentz est la force avec laquelle le champ magnétique agit sur une particule chargée ou un conducteur avec du courant, selon règle de la main gauche.
Si on place main gauche dans un champ magnétique pour que 4 doigts regardent dans le sens du courant dans le conducteur, et que les lignes de force entrent dans la paume, alors le pouce indiquera la direction de la force de Lorentz, la force agissant sur un conducteur placé dans un champ magnétique champ.

C'est tout. Assurez-vous de poser toutes vos questions dans les commentaires.