Magnetno polje je nevidljivo fizičko polje stvoreno pokretnim električnim nabojem, magnetskim materijalima ili promjenom električnih polja, koji mogu iznijeti silu na magnetske materijale ili pokretne električne troškove. To je vektorsko polje sa veličinom i smjerom, a često se mjeri u pogledu magnetske indukcije. Magnetno polje oko magneta privlači gvožđe, dok magnetno polje oko žice za nošenje struje može odbiti iglu kompasa. Magnetno polje je povezano sa električnim poljem, a promjenjivo električno polje može stvoriti magnetno polje (Maxwells jednadžbe) i obrnuto, što je jedno od osnovnih temelja elektromagnetskih pojava.
Porijeklo magnetskog polja
Magnetno polje je fizički fenomen uzrokovan kretanjem električnih troškova ili električnim poljem koji se s vremenom mijenja. Podrijetlo magnetnog polja uvijek je bilo važna tema istraživanja naučnika. Povezano je s naše razumijevanjem fizičkog svijeta i može se shvatiti i na mikroskopskim i makroskopskim nivoima.
Mikro nivo
Magnetna polja potječu iz prijedloga naplaćenih čestica i kvantna mehanička svojstva na mikroskopskom nivou. Kvantna elektrodinamika pokazuje da se zavrtanje napunjenih čestica stvara mikroskopske magnetne trenutke. Kada se ti magnetski trenuci naručuju u materijalu, materijal izloži makroskopski magnetizam. Pored toga, usmjereni prijedlog besplatnih elektrona u dirigentima stvara okruženje magnetskog polja prema Zakonu o biot-savart. Na dubljem nivou magnetsko polje dio je elektromagnetskog polja i, zajedno s električnim poljem, formira opis tenzora elektromagnetskog polja.
Makro nivo
Magnetno polje je vektorsko polje sa smjerom i velikom, a njegova distribucija može se opisati magnetskim flux linijama. Zemljino magnetno polje tipično je makroskopsko magnetno polje, podrijetlom iz konvekcije tečnog željeznog nikla u Zemljinoj jezgri. U astrofiziku, složena magnetna polja formiraju se odvajanjem i rotacijom plazmatskih troškova. U inženjerstvu, specifična magnetska polja mogu se izgraditi uređivanjem magnetnih zavojnica ili trajnih magneta. Ove makroskopske magnetne polje sadrže klasične elektromagnetske zakone Maxwellovih jednadžbi.
Šta je magnetno polje?
Postoji nevidljiva, ali stvarna sila skrivena u svijetu oko nas - može zadržati kompas koji pokazuje sjever, napravi električni motor brzo, pa čak i zaštiti život na zemlji iz kosmičkog zračenja. Ova magična moć dolazi iz magnetskog polja.
Definicija magnetnog polja
Magnetno polje je posebno fizičko polje koje postoji oko magneta ili se generira kada električna struja prođe kroz dirigent. Može izvesti silu na druge magnete ili pokretne električne troškove.
Osnovna svojstva magnetskog polja
1. Snažni učinak na magnete i električne struje
Najistaknutija karakteristika magnetskog polja je u tome što može izvršiti silu. Dva magneta će se međusobno privući ili odbiti kada su blizu zajedno, na ovom principu bit će djeluje žica za nošenje struje u magnetskom polju i elektromotorima i generatorima i generatori rade na ovom principu.
2. DirektivnostMagneticFIELD
Magnetna polja su usmjerena i obično su opisane magnetskim fluksnim linijama. Tangentni smjer magnetskih fluksnih linija u tom trenutku označava smjer magnetnog polja, dok gustoća magnetskih fluksnih linija odražava snagu magnetnog polja. Linije magnetske tokove trake magneta počinju sa n pol i vraća se na s pol.
3. SuperpozicijaMagneticFfeelds
Ako u prostoru ima višestrukim izvorima magnetskog polja, magnetna polja koja generiraju će se jedna na drugu nadmašiti da bi se formirali kombinirano magnetno polje. Ova nekretnina omogućava nam izračunavanje distribucije magnetske polje složenih elektromagnetskih sistema.
Kako se generiraju magnetska polja?
Generacija magnetskog polja važan je fenomen u fizici, koji je usko povezan sa kretanjem električnih troškova. Podrijetlo magnetskog polja može se pratiti na kretanje električnih troškova. Da li je to kretanje mikroskopskih čestica ili protok makroskopske struje, može potaknuti magnetno polje.
Električna struja stvara magnetno polje
Magnetski polje linearne struje: Magnetno polje se generiše oko tekućeg provodnika. Njegov smjer slijedi pravilo desne vijake. Magnetne linije sile su koncentrični krugovi. Što je bliže vodiču, jače magnetsko polje. Formula intenziteta je b =2 πrμ 0 i.
MagnetniPodručje kružne struje: Slično abar magnet, Središnja osovina magnetsko polje je duž smjera osi, a intenzitet se može riješiti integriranjem Zakona o biot-savart, koji se često koristi za fokusiranje elektrona.
Magnetno polje solenoidne struje: Kad se solenoid napaja, unutrašnje magnetno polje je snažno i jednoliko, a smjer je uz osovinu. Formula snage je b {0}} μ0ni. Široko se koristi u elektromagnetima i drugoj opremi za privlačenje feromagnetskih materijala za kontrolu mehaničkih uređaja.
Magnetni materijali generiraju magnetna polja
PrirodanmagneticmAterials:Zemlja je ogroman magnet, a njeno magnetno polje uglavnom generira tekuće vanjsku tekuću tekuću, koja igra važnu ulogu u biološkoj migraciji i zaštiti od kosmičkih zraka. Magnetit je prirodni magnetni materijal sa spontanim fenomenom magnetizacije, koji se koristio za navigaciju kompasa u davnim vremenima.
UmjetanmagneticmAterials: Stalni magneti poputMagneti za boron neodimijum gvozde, koji su izrađeni sintranje visokim temperaturama i drugim procesima za poravnavanje magnetnih trenutaka i generirati stabilno magnetno polje.
Promjena električnih polja generiraju magnetna polja
Maxwell-faradaylAW:Promjena magnetskog fluksa u zatvorenom krugu stvara induciranu elektromotornu silu i struju. Transformator koristi naizmjeničnu struju primarnog zavojnica za generiranje promjenjive magnetskog polja, a sekundarni zavojnica inducira elektromotornu silu i struju za postizanje konverzije napona.
RazmnožavanjeeLectroMagneticwAves: Elektromagnetski valovi šire u prostoru interakcijom vremenskih električnih i magnetnih polja, a šire u vakuumu brzinom svjetlosti. Radio talasi se generiraju na brzo mijenjanju struje u anteni koja se formira promjena električnih i magnetskih polja koja komuniciraju i šire na udaljena mjesta.
Kako mjerimo magnetna polja?
Postoji mnogo načina za mjerenje magnetnih polja. Slijede uobičajene tehnike mjerenja magnetnih polja.
Pomoću magnetometra
Magnetometar je instrument posebno korišten za mjerenje čvrstoće magnetske polje. Otkriva učinak magnetskog polja na prevoznike naboja u provodljivom struje ili poluvodiču, generira napon hole proporcionalan sa čvrstoćom magnetske polje i tako izračunava čvrstoću magnetske polje. Instrument je jednostavan za rukovanje i ima visoku tačnost mjerenja.
Koristeći fluks mjerača
Fluxmeter se zasniva na Faradayovom zakonu elektromagnetske indukcije. Indirektno mjeri magnetni tok otkrivanjem indukovane elektromotorne sile zavojnice, a zatim određuje distribuciju magnetske polje. Često se koristi za mjerenje uniformnosti magnetnog polja, otkrijte distribuciju magnetske polje i proučite karakteristike magnetnih materijala.
ElektronBeamDeffekcijaMethod (SUsmjestitiSobilježnENvironmentsSuch kaoLABORATORIES)
Otklon elektronskih greda je visoko preciznu metodu mjerenja magnetskog polja u laboratoriji. Njegov princip je korištenje lorentz sile magnetnog polja na elektronima da bi se uklonilo elektronski snop. Snaga magnetske polje izračunava se mjerenjem ugla odstupanja i poznatih parametara kao što su brzina elektrona.
ŠtaSuČimbenici koji utiču na magnetno polje?
Čimbenici koji utječu na magnetsko polje uglavnom uključuju sljedeće:
Trenutni faktor
Veličina struje proporcionalna je čvrstoćom magnetskog polja. Kada se struja u magnetoidu poveća, magnetsko polje i adsorpcijski kapacitet povećavaju se. Kada se trenutni smjer promijeni, smjer magnetnog polja također se mijenja, što može promijeniti smjer elektromagnetske magnetnih stupova. Trenutni put utječe na distribuciju magnetskog polja. Ravna struja proizvodi koncentrična magnetna polja, a kružna struja proizvodi magnetno polje duž osi na osi. Njegova snaga je povezana sa trenutnim i radijusom.
Magnetni materijali
Vrsta, oblik i stupanj magnetizacije magnetskih materijala utječe na njihove magnetne karakteristike polja. Meki magnetni materijali lako su magnetiziraju i demagnetiziraju i često se koriste u transformatorima; Tvrdi magnetni materijali imaju visoku prirubljivost i teško ih je demagnetizirati, a uglavnom se koriste u trajnim magnetima. Oblik materijala također će utjecati na raspodjelu magnetskog polja. Magnetno polje šipke koncentrirano je na oba kraja, dok se magnetno polje magneta prstena distribuira unutar i izvana. Što je veći stepen magnetizacije, veća snaga magnetske polje. Snaga magnetske polje može se podesiti promjenom broja okretaja i struje elektromagnet zavojnice kako bi udovoljili različitim potrebama.
Vanjski faktori
Raspon temperature oslabit će magnetni materijal, a trajni magneti će izgubiti magnetizam na visokim temperaturama. Vanjska magnetska polja miješat će se u originalno magnetno polje, povećavajući je u istom smjeru i smanjujući ga u suprotnom smjeru. Elektromagnetska zaštitna tehnologija koristi ovaj princip. Mehanički stres takođe može promeniti magnetne karakteristike magnetnih materijala.
Kako vidimo snage u magnetskim poljima?
Magnetno polje je nevidljiva fizička pojava koja postoji oko magneta i provodnika koji nose električnu energiju. Iako ne možemo direktno vidjeti magnetsko polje s našim golim očima, kroz neke pametne eksperimentalne metode, možemo indirektno "vidjeti" snage u magnetskom polju i istražiti njene zakone.
Korištenje magneta i gvožđa (vizualizacija magnetnih polja)
Linije magnetnih polja su alat za opis distribucije magnetnih polja i može intuitivno pokazati smjer i čvrstoću magnetnog polja. Kada se gvožđe nasušeni oko šipke, bit će raspoređeni duž magnetnih polja linija, što pokazuju sa N pol na s pol pol na vanjsku i sa S pola natrag na unutarnje strane, formirajući zatvorenu petlju. Vlališta su gusta u blizini magnetnih stupova, a magnetno polje je jak, dok su gvožđe podneske rijetke u srednjem dijelu, a magnetno polje je slabo. Ovaj fenomen živopisno pokazuje zakon o distribuciji magnetskog polja.
Pridržavajte se interakcije između magneta
Sila između magneta manifestira se kao pol. Kroz proljetni dinamometar može se primijetiti da se čitanje povećava kada su pol i pol bliski, a čitanje se smanjuje kada su za razliku od poljaka zajedno. Magnetna terenska sila je vektor, a njegov smjer je uz liniju koja povezuje stupove. Veličina ovisi o čvrstoći magnetizma i udaljenosti.
Koristeći kretanje električne struje u magnetskom polju
Kada je električna struja u magnetskom polju, postupila ga je amperska sila koja je okomita na smjer trenutnog i magnetnog polja i može se odrediti desnim pravilom. Veličina amperske sile proporcionalna je trenutnom, čvrstoćom magnetskog polja i dužinu žice. Koristeći ovaj princip, uređaji poput motora mogu se proizvesti za pretvaranje električne energije u mehaničku energiju.
Praktične primjene magnetnih polja
U Elektroprivrednoj industriji:Generatori i transformatori koriste princip elektromagnetske indukcije kako bi se postigla međusobna pretvorba električne energije i mehaničke energije.
MedicinskifIELD:Magnetna rezonantna slika (MRI) koristi snažna magnetna polja za dobivanje slika visoko definiranih slika ljudskog tijela, što ga čini važnim alatom za dijagnozu bolesti.
Uterms odtRasPortaštvo:Vozovi Maglev oslanjaju se na odbojnu silu koju generira magnetsko polje za postizanje beskontaktne radne brzine, uvelike smanjujući gubitke od trenja.
Sažeti
Kao jedna od osnovnih snaga prirode, magnetno polje igra važnu ulogu mikroskopskih čestica do kosmičke skale. Razumijevanje magnetskih polja ne pomaže samo da savladamo principe moderne nauke i tehnologije, ali takođe nam pomaže da će biti širi fizički svijet. Uz razvoj materijala za magnetska polja u energetici, medicini, informacijskoj tehnologiji i drugim poljima bit će širi.