영구 자석 정의의 자기장.  자기장과 그 특성 - 강의

영구 자석 정의의 자기장. 자기장과 그 특성 - 강의

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자기장은 하전 입자의 전류 및/또는 원자에 있는 전자의 자기 모멘트에 의해 생성될 수 있습니다(훨씬 적기는 하지만 다른 입자의 자기 모멘트)(영구 자석).

또한 시간에 따라 변하는 전기장의 존재하에 나타납니다.

주전원 특성 자기장~이다 자기 유도 벡터 (자기장 유도 벡터) . 수학적 관점에서 자기장의 물리적 개념을 정의하고 지정하는 벡터 필드입니다. 종종 자기 유도 벡터는 간결함을 위해 단순히 자기장이라고 합니다(이 용어의 가장 엄격한 사용은 아닐지라도).

자기장의 또 다른 기본 특성(대체 자기 유도 및 이와 밀접하게 관련되어 있으며 물리적 가치가 실질적으로 동일함)은 다음과 같습니다. 벡터 전위 .

자기장은 움직이는 하전 입자 또는 자기 모멘트가 있는 물체 사이에 상호 작용이 수행되는 특수한 종류의 물질이라고 할 수 있습니다.

자기장은 전기장의 존재에 대한 필연적인(상황에서) 결과입니다.

  • 양자장 이론의 관점에서, 자기 상호 작용은 다음과 같습니다. 특별한 경우전자기 상호 작용은 기본 질량 없는 보존에 의해 수행됩니다. 즉, 광자(전자기장의 양자 여기로 나타낼 수 있는 입자), 종종(예: 정적 필드의 모든 경우) 가상입니다.

자기장 소스

자기장은 하전 입자의 전류, 시간에 따라 변하는 전기장 또는 입자의 고유 자기 모멘트에 의해 생성(생성)됩니다(후자는 그림의 균일성을 위해 공식적으로 감소될 수 있습니다. 전류).

계산

간단한 경우에 전류가 흐르는 도체의 자기장(전류가 부피나 공간에 임의로 분포되는 경우 포함)은 Biot-Savart-Laplace 법칙 또는 순환 정리(Ampère의 법칙이기도 함)에서 찾을 수 있습니다. 원칙적으로 이 방법은 정자기의 경우(근사치), 즉 일정한 경우(엄격한 적용 가능성에 대해 이야기하는 경우) 또는 다소 천천히 변화하는(대략적인 적용에 대해 이야기하는 경우) 자기장 및 전기장의 경우로 제한됩니다.

더 많은 어려운 상황 Maxwell 방정식의 해로 구합니다.

자기장의 표현

자기장은 입자와 물체의 자기 모멘트, 움직이는 하전 입자(또는 전류 운반 도체)에 미치는 영향으로 나타납니다. 자기장 내에서 움직이는 전하를 띤 입자에 작용하는 힘을 로렌츠 힘이라고 하며, 이 힘은 항상 벡터에 수직입니다. V그리고 . 입자의 전하량에 비례한다. , 속도 성분 V, 자기장 벡터의 방향에 수직 , 그리고 자기장 유도의 크기 . SI 단위계에서 로렌츠 힘은 다음과 같이 표현됩니다.

CGS 단위 시스템:

여기서 대괄호는 벡터 제품을 나타냅니다.

또한 (도체를 따라 움직이는 하전 입자에 대한 로렌츠 힘의 작용으로 인해) 자기장은 전류와 함께 도체에 작용합니다. 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘을 암페어 힘이라고 합니다. 이 힘은 도체 내부에서 움직이는 개별 전하에 작용하는 힘의 합입니다.

두 자석의 상호 작용

에서 가장 흔한 것 중 하나 평범한 인생자기장의 표현 - 두 자석의 상호 작용 : 동일한 극은 반발하고 반대는 끌어 당깁니다. 자석 사이의 상호작용을 두 개의 모노폴 사이의 상호작용으로 설명하고 싶은 유혹이 있는 것 같습니다. 그리고 형식적 관점에서 이 아이디어는 상당히 실현 가능하고 종종 매우 편리하므로 (계산에서) 실질적으로 유용합니다. 그러나 상세한 분석은 사실 이것이 완전히 정확한 설명현상(이러한 모델의 틀 내에서 설명할 수 없는 가장 분명한 질문은 왜 모노폴이 결코 분리될 수 없는지, 즉 실험에서 고립된 물체가 실제로 자기 전하를 가지고 있지 않음을 보여주는 이유입니다. 이 모델의 약점은 거시적 전류에 의해 생성되는 자기장에는 적용할 수 없기 때문에 순수한 형식적 기법으로 간주되지 않으면 근본적인 의미에서 이론의 복잡성을 초래할 뿐이라는 점입니다.

힘이 불균일한 필드에 배치된 자기 쌍극자에 작용한다고 말하는 것이 더 정확할 것입니다. 그러나 자석은 균일한 자기장에서 (총) 힘을 받지 않습니다. 자기 모멘트가 있는 자기 쌍극자에 작용하는 힘 는 다음 공식으로 표현됩니다.

불균일한 자기장에서 자석(단일점 쌍극자가 아님)에 작용하는 힘은 자석을 구성하는 기본 쌍극자에 작용하는 모든 힘(이 공식으로 정의됨)을 합산하여 결정할 수 있습니다.

그러나 암페어력에 대한 자석의 상호작용을 줄이는 접근이 가능하며, 자기 쌍극자에 작용하는 힘에 대한 위의 공식 자체도 암페어력을 기반으로 얻을 수 있습니다.

전자기 유도 현상

벡터 필드 시간 SI 시스템에서는 미터당 암페어(A/m)로, CGS에서는 에르스테드로 측정됩니다. 외르스테드와 가우스는 동일한 양이며 이들의 분리는 순전히 전문용어입니다.

자기장 에너지

자기장의 에너지 밀도 증가분은 다음과 같습니다.

시간- 자기장 강도, - 자기 유도

선형 텐서 근사에서 자기 투자율은 텐서(우리는 표시)이고 벡터에 대한 곱셈은 텐서(행렬) 곱셈입니다.

또는 구성 요소에서.

이 근사값의 에너지 밀도는 다음과 같습니다.

투자율 텐서의 구성 요소는 텐서 행렬의 역행렬로 표현되는 텐서입니다. 투자율, - 자기 상수

투자율 텐서의 주축과 일치하도록 좌표축을 선택하면 구성 요소의 공식이 단순화됩니다.

자체 축에서 투자율 텐서의 대각선 구성 요소입니다(이러한 특수 좌표의 다른 구성 요소는 해당 좌표에만 있습니다! - 0과 같습니다).

등방성 선형 자석:

- 상대 투자율

진공 및:

인덕터의 자기장 에너지는 다음 공식으로 찾을 수 있습니다.

Ф - 자속, I - 전류, L - 전류가 있는 코일 또는 코일의 인덕턴스.

물질의 자기적 성질

기본적인 관점에서 위에서 언급한 바와 같이 자기장은 교류 전기장, 하전 입자의 흐름 형태의 전류 또는 입자의 자기 모멘트.

다양한 물질(및 이들의 혼합물, 합금, 집계 상태, 결정 수정 등)은 거시적 수준에서 외부 자기장의 작용(특히 다양한 정도로 약화 또는 강화)에 따라 매우 다르게 행동할 수 있다는 사실로 이어집니다.

이와 관련하여 자기 특성과 관련하여 물질(및 일반적으로 매체)은 다음과 같은 주요 그룹으로 나뉩니다.

  • 반강자성체는 원자 또는 이온의 자기 모멘트의 반강자성 순서가 설정된 물질입니다. 물질의 자기 모멘트는 반대 방향으로 향하고 강도는 동일합니다.
  • 반자성체는 외부 자기장의 방향에 대해 자화되는 물질입니다.
  • 상자성 자석은 외부 자기장에서 외부 자기장의 방향으로 자화되는 물질입니다.
  • 강자성체는 특정 임계 온도(퀴리점) 이하에서 자기 모멘트의 장거리 강자성 질서가 확립되는 물질입니다.
  • Ferrimagnets - 물질의 자기 모멘트가 반대 방향으로 향하고 강도가 같지 않은 재료.
  • 위의 물질 그룹에는 주로 일반 고체 또는 (일부에는) 액체 물질과 기체가 포함됩니다. 초전도체와 플라즈마의 자기장과의 상호 작용은 크게 다릅니다.

토키 푸코

푸코 전류 (와전류) - 거대한 도체의 폐쇄 전류그것을 관통하는 자속의 변화로 인해 발생합니다. 그것들은 도체가 위치한 자기장의 시간 변화로 인해 또는 자기장 내에서 몸의 움직임의 결과로 도체에 형성된 유도 전류로, 자기장을 통한 자속의 변화 신체 또는 그 일부. 렌츠의 법칙에 따르면 푸코 전류의 자기장은 이러한 전류를 유도하는 자속의 변화에 ​​반대 방향으로 향하게 됩니다.

자기장에 대한 아이디어 개발의 역사

자석과 자기는 훨씬 더 일찍 알려져 있었지만 자기장에 대한 연구는 1269년 프랑스 과학자 Peter Peregrine(Méricourt의 기사 Pierre)이 강철 바늘을 사용하여 구형 자석 표면의 자기장을 주목하고 다음과 같이 결정했을 때 시작되었습니다. 그 결과 자기장 라인이 두 지점에서 교차했으며, 그는 지구의 극과 유추하여 "극"이라고 불렀습니다. 거의 3세기 후, William Gilbert Colchester는 Peter Peregrinus의 작업을 사용하고 처음으로 지구 자체가 자석이라고 확실하게 말했습니다. 1600년에 출판된 Gilbert의 작품 드 마그네트, 과학으로서의 자기의 기초를 놓았다.

연속 3개의 발견은 이 "자기의 기초"에 도전했습니다. 첫째, 1819년 Hans Christian Oersted는 전류가 자기 주위에 자기장을 생성한다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 1820년 André-Marie Ampère는 같은 방향으로 전류를 전달하는 평행한 도선이 서로를 끌어당기는 것을 보여주었습니다. 마지막으로 Jean-Baptiste Biot와 Félix Savard는 1820년에 Biot-Savart-Laplace 법칙이라고 하는 법칙을 발견했습니다. 이 법칙은 활선 주위의 자기장을 정확하게 예측했습니다.

이러한 실험을 확장하여 Ampère는 1825년 자신의 성공적인 자기 모델을 발표했습니다. 그것에서 그는 자석의 전류의 등가를 보여 주었고 Poisson 모델의 자기 전하 쌍극자 대신 자기가 끊임없이 흐르는 전류 루프와 관련이 있다는 아이디어를 제안했습니다. 이 아이디어는 자기 전하를 분리할 수 없는 이유를 설명했습니다. 또한 Ampère는 Biot-Savart-Laplace 법칙과 마찬가지로 그의 이름을 딴 법칙을 추론했습니다. 직류, 자기장 순환 정리도 도입되었습니다. 또한 이 연구에서 Ampère는 전기와 자기 사이의 관계를 설명하기 위해 "전기역학"이라는 용어를 만들었습니다.

Ampère의 법칙에 내포된 움직이는 전하의 자기장 세기가 명시적으로 언급되지 않았지만 1892년 Hendrik Lorentz는 Maxwell의 방정식에서 이를 유도했습니다. 동시에 고전적인 전기역학 이론이 기본적으로 완성되었습니다.

20세기는 상대성 이론과 양자 역학의 출현 덕분에 전기 역학에 대한 관점이 확대되었습니다. 알버트 아인슈타인(Albert Einstein)은 상대성 이론이 입증된 1905년 논문에서 전기장과 자기장이 서로 다른 기준 틀에서 고려되는 동일한 현상의 일부임을 보여주었습니다. (움직이는 자석과 도체 문제 참조 - 결국 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 개발하는 데 도움이 된 사고 실험). 마지막으로 양자 역학은 전기 역학과 결합하여 양자 전기 역학(QED)을 형성했습니다.

또한보십시오

  • 자기 필름 시각화 장치

메모

  1. TSB. 1973, "소비에트 백과사전".
  2. 특정한 경우에 자기장은 전기장이 없는 상태에서도 존재할 수 있지만 일반적으로 자기장은 전기장과 역학적으로(전기장과 자기장을 교대로 생성하여 상호 생성) 전기장과 깊이 연결되어 있습니다. 로 전환할 때 새로운 시스템참고로 자기장과 전기장은 서로를 통해 표현되는데 일반적으로 무조건 분리될 수 없다.
  3. Yavorsky B.M., Detlaf A.A.물리학 핸드북: 2nd ed., Revised. - M .: 과학, 물리 및 수학 문학의 주요 판, 1985, - 512 p.
  4. SI에서 자기 유도는 가우스 단위의 cgs 시스템에서 테슬라(T)로 측정됩니다.
  5. CGS 단위 시스템에서 정확히 일치하며 SI에서는 다릅니다. 상수 계수, 물론 그들의 실제적인 물리적 정체성의 사실은 변하지 않습니다.
  6. 여기서 가장 중요하고 피상적인 차이점은 움직이는 입자(또는 자기 쌍극자)에 작용하는 힘이 의 관점에서 계산되는 것이 아니라 의 관점에서 계산된다는 것입니다. 다른 물리적으로 정확하고 의미 있는 측정 방법도 측정을 가능하게 만들지만 때로는 공식 계산에 더 편리한 것으로 판명되기도 합니다. 전혀 없이 만 사용하여
  7. 그러나 이 "물질"의 여러 기본 속성은 "물질"이라는 용어로 지정될 수 있는 일반적인 유형의 "물질"의 속성과 근본적으로 다르다는 것을 잘 이해해야 합니다.
  8. Ampère의 정리를 참조하십시오.
  9. 균질 필드의 경우 이 식은 모든 도함수가 0과 같기 때문에 0의 힘을 제공합니다. 좌표로.
  10. 시부킨 D.V.물리학의 일반 과정. - 에드. 넷째, 고정관념이다. - M .: Fizmatlit; MIPT 출판사, 2004. - 3권. 전기. - 656쪽 - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

우리는 여전히 학교의 자기장에 대해 기억합니다. 모든 사람의 기억에 "떠오른" 것은 바로 그 것입니다. 우리가 겪은 일을 새로 고침하고 새롭고 유용하고 흥미로운 것을 알려 드리겠습니다.

자기장의 결정

자기장은 움직이는 전하(입자)에 작용하는 힘장입니다. 이 힘의 장으로 인해 물체는 서로 끌어당깁니다. 자기장에는 두 가지 유형이 있습니다.

  1. 중력 - 독점적으로 근처에서 형성됩니다. 소립자이러한 입자의 특성과 구조를 기반으로 한 강도의 viruetsya.
  2. 움직이는 전하(전류 송신기, 자화 물질)가 있는 물체에서 생성되는 동적.

처음으로 자기장의 지정은 1845년 M. Faraday에 의해 도입되었지만 그 의미는 약간 잘못되었지만 전기 및 자기 효과와 상호 작용이 모두 동일한 재료 필드를 기반으로 한다고 믿었기 때문입니다. 1873년 후반에 D. Maxwell은 “발표” 양자 이론, 이러한 개념이 분리되기 시작했으며 이전에 파생된 힘장은 전자기장이라고 했습니다.

자기장은 어떻게 나타납니까?

자기장은 인간의 눈으로 감지되지 않습니다. 다양한 아이템, 그리고 특별한 센서만이 그것을 고칠 수 있습니다. 미시적 규모의 자기장이 나타나는 원인은 다음과 같은 자화된(하전된) 미세 입자의 움직임입니다.

  • 이온;
  • 전자;
  • 양성자.

이들의 움직임은 각 미립자에 존재하는 스핀 자기 모멘트로 인해 발생합니다.


자기장, 어디에서 찾을 수 있습니까?

아무리 이상하게 들릴지 모르지만 우리 주변의 거의 모든 물체에는 자체 자기장이 있습니다. 많은 개념에서 자석이라는 조약돌 만 자기장이있어 철 물체를 끌어 당깁니다. 사실 끌어당김의 힘은 모든 물체에 있으며 낮은 원자가에서만 나타납니다.

또한 자기라고 하는 힘장은 전하 또는 물체가 움직이는 조건에서만 나타납니다.


움직일 수 없는 전하는 전기장을 가지고 있습니다(이동 전하에도 존재할 수 있음). 자기장의 소스는 다음과 같습니다.

  • 영구 자석;
  • 모바일 요금.

자기장

자기장은 특별한 종류사람에게 보이지 않는 무형의 물질,
우리의 의식과 독립적으로 존재합니다.
고대에도 과학자-사상가들은 자석 주위에 무언가가 존재한다고 추측했습니다.

자기 바늘.

자기 바늘은 전류의 자기 작용을 연구하는 데 필요한 장치입니다.
그것은 바늘 끝에 장착 된 작은 자석으로 북쪽과 남쪽의 두 극이 있습니다.자성 바늘은 바늘 끝에서 자유롭게 회전 할 수 있습니다.
자기 바늘의 북쪽 끝은 항상 북쪽을 가리킵니다.
자침의 극을 연결하는 선을 자침의 축이라고 합니다.
비슷한 자기 바늘이 모든 나침반에 있습니다 - 지상에서 오리엔티어링을위한 장치.

자기장은 어디에서 발생합니까?

외르스테드의 실험(1820) - 전류가 흐르는 도체와 자기 바늘이 어떻게 상호 작용하는지 보여줍니다.

전기 회로가 닫히면 자기 바늘이 원래 위치에서 벗어나고 회로가 열리면 자기 바늘이 원래 위치로 돌아갑니다.

전류가 흐르는 도체 주변의 공간(및 일반적인 경우움직이는 전하 주위에) 자기장이 있습니다.
이 필드의 자기력은 바늘에 작용하여 바늘을 돌립니다.

일반적으로 말할 수 있는
움직이는 전하 주위에 자기장이 발생한다는 것.
전류와 자기장은 서로 떼려야 뗄 수 없는 관계입니다.

흥미로운 건...

많은 천체(행성과 별)에는 자체 자기장이 있습니다.
그러나 우리의 가장 가까운 이웃인 달, 금성, 화성에는 자기장이 없으며,
지구와 비슷합니다.
___

Gilbert는 철 조각을 자석의 한 극에 가까이 가져가면 다른 극이 더 강하게 끌어당기기 시작한다는 것을 발견했습니다. 이 아이디어는 Hilbert가 죽은 지 250년 만에 특허를 받았습니다.

90 년대 전반기에 새로운 그루지야 동전이 등장했을 때-라리,
현지 소매치기는 자석을 가지고,
왜냐하면 이 동전이 만들어진 금속은 자석에 잘 끌렸습니다!

모퉁이를 돌면 1달러 지폐를 강력한 자석에 가져다 대면
(예: 편자), 불균일한 자기장 생성, 종이 조각
극 중 하나를 향해 벗어납니다. 1달러 지폐의 색깔에 철염이 들어 있다는 것이 밝혀졌습니다.
자기적 성질을 가지므로 달러는 자석의 한쪽 극에 끌린다.

목수의 거품 높이에 큰 자석을 가져 가면 거품이 움직입니다.
사실은 기포 수준이 반자성 액체로 채워져 있다는 것입니다. 이러한 액체를 자기장에 넣으면 내부에 반대 방향의 자기장이 생성되어 자기장 밖으로 밀려납니다. 따라서 액체의 기포는 자석에 접근합니다.

당신은 그들에 대해 알아야합니다!

러시아 해군의 자기 나침반 사업의 주최자는 잘 알려진 편차 과학자였으며,
1등 대장, 작가 과학 논문나침반 이론에 따르면 I.P. 벨라반.
호위함 팔라다호를 타고 세계일주하는 참가자와 참가자 크림 전쟁 1853-56 그는 세계 최초로 배의 자기를 없앤 사람(1863)
철 잠수함 내부에 나침반을 설치하는 문제를 해결했습니다.
1865년에 그는 크론슈타트에 있는 국가 최초의 나침반 천문대의 소장으로 임명되었습니다.

아마도 자기장이 무엇인지에 대한 질문을 적어도 한 번 생각하지 않은 사람은 없을 것입니다. 역사를 통틀어 그들은 미묘한 회오리 바람, 기이함, 자기 독점 및 기타 많은 것으로 설명하려고했습니다.

같은 극이 서로 마주보고 있는 자석은 서로 밀어내고 반대 자석은 끌어당긴다는 사실을 우리 모두 알고 있습니다. 이 힘은

두 부분이 서로 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 다릅니다. 설명 된 물체는 자기 주위에 자기 후광을 생성하는 것으로 나타났습니다. 동시에, 동일한 주파수를 갖는 두 개의 교류 필드가 중첩될 때, 하나가 다른 필드에 대해 공간적으로 이동될 때 일반적으로 "회전 자기장"이라고 불리는 효과가 얻어진다.

연구 중인 물체의 크기는 자석이 다른 물체나 철에 끌리는 힘에 의해 결정됩니다. 따라서 매력이 클수록 필드가 커집니다. 힘은 일반적인 것을 사용하여 측정할 수 있습니다. 한쪽에는 작은 쇠 조각을 놓고 다른 한쪽에는 무게를 올려놓아 금속과 자석의 균형을 맞추도록 설계되었습니다.

주제의 주제를 보다 정확하게 이해하려면 다음 분야를 공부해야 합니다.


자기장이 무엇인지에 대한 질문에 대답하면 사람에게도 자기장이 있다고 말할 가치가 있습니다. 1960년 말, 물리학의 집중적인 발전 덕분에 SQUID 측정 장치가 만들어졌습니다. 그 작용은 양자 현상의 법칙으로 설명됩니다. 자기장 등을 연구하는 데 사용되는 자력계의 민감한 요소입니다.

다음과 같은 값

"SQUID"는 살아있는 유기체와 물론 인간이 생성하는 필드를 측정하는 데 빠르게 사용되기 시작했습니다. 이것은 그러한 도구가 제공하는 정보의 해석을 기반으로 한 새로운 연구 분야의 발전에 자극을 주었습니다. 이 방향을 "생체자기"라고 합니다.

이전에 자기장이 무엇인지 결정할 때 왜 이 분야에 대한 연구가 수행되지 않았습니까? 그것은 유기체에서 매우 약하고 그 측정은 어려운 물리적 작업이라는 것이 밝혀졌습니다. 이것은 주변 공간에 엄청난 양의 자기 노이즈가 존재하기 때문입니다. 따라서 인간 자기장이 무엇인지에 대한 질문에 답하고 전문적인 보호 조치를 사용하지 않고 연구하는 것은 불가능합니다.

살아있는 유기체 주변에서 이러한 "후광"은 세 가지 주요 이유로 발생합니다. 첫째, 세포막의 전기적 활동의 결과로 나타나는 이온 도트 때문입니다. 둘째, 페리자성체의 존재로 인해 가장 작은 입자실수로 섭취하거나 체내로 유입됩니다. 셋째, 외부 자기장이 중첩될 때, 중첩된 구체를 왜곡시키는 다양한 기관의 불균일한 감수성이 있다.

자기장은 자연적으로 발생하며 인위적으로 생성될 수 있습니다. 남자는 그들을 눈치 챘다. 유용한 기능에 적용하는 방법을 배웠습니다. 일상 생활. 자기장의 근원은 무엇입니까?

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지구의 자기장

자기장의 교리가 어떻게 발전했는지

일부 물질의 자기적 특성은 고대에 발견되었지만 실제 연구는 고대에 시작되었습니다. 중세 유럽. 작은 강철 바늘을 사용하여 프랑스의 과학자 Peregrine은 특정 지점, 즉 극에서 자기력선의 교차점을 발견했습니다. 불과 3세기 후, 이 발견에 따라 길버트는 계속해서 그것을 연구했고 지구에는 자체 자기장이 있다는 자신의 가설을 옹호했습니다.

자기장 이론의 급속한 발전은 Ampère가 자기장의 발생에 대한 전기장의 영향을 발견하고 기술한 19세기 초에 시작되었으며, Faraday의 전자기 유도 발견은 역의 관계를 확립했습니다.

자기장이란 무엇인가

자기장은 운동 중인 전하 또는 자기 모멘트가 있는 물체에 대한 힘 효과로 나타납니다.

자기장 소스:

  1. 전류가 통과하는 도체;
  2. 영구 자석;
  3. 변화하는 전기장.

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자기장 소스

자기장의 근본 원인은 모든 소스에 대해 동일합니다. 전자, 이온 또는 양성자 등의 전기 미세전하에는 자체 자기 모멘트가 있거나 방향 운동을 하고 있습니다.

중요한!시간이 지남에 따라 변하는 전기장과 자기장을 서로 생성합니다. 이 관계는 Maxwell의 방정식에 의해 결정됩니다.

자기장 특성

자기장의 특성은 다음과 같습니다.

  1. 자속, 주어진 섹션을 통과하는 자기장 라인의 수를 결정하는 스칼라 양. 문자 F로 지정됩니다. 공식에 따라 계산:

F = B x S x 코스 α,

여기서 B는 자기 유도 벡터, S는 단면, α는 단면 평면에 그려진 수직선에 대한 벡터의 경사각입니다. 측정 단위 - 웨버(Wb);

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자속

  1. 자기 유도 벡터(B)는 전하 캐리어에 작용하는 힘을 보여줍니다. 를 향하고 있다 북극일반 자침이 가리키는 곳. 양적으로, 자기 유도는 테슬라(T1)로 측정됩니다.
  2. MP 장력(N). 그것은 다양한 매체의 투자율에 의해 결정됩니다. 진공에서 투과성은 1로 간주됩니다. 강도 벡터의 방향은 자기 유도의 방향과 일치합니다. 측정 단위 - A / m.

자기장을 표현하는 방법

영구 자석의 예에서 자기장의 표현을 쉽게 볼 수 있습니다. 그것은 두 개의 극을 가지고 있으며 방향에 따라 두 개의 자석이 끌어 당기거나 밀어냅니다. 자기장은 이 경우에 발생하는 프로세스를 특성화합니다.

  1. MP는 수학적으로 벡터 필드로 설명됩니다. 그것은 자기 유도 B의 많은 벡터에 의해 구성될 수 있으며, 각각은 나침반 바늘의 북극을 향하고 자기력에 따라 길이를 갖는다.
  2. 다른 표현 방법은 힘의 선을 사용하는 것입니다. 이 선은 절대 교차하지 않으며, 어디에서나 시작하거나 중지하지 않고 닫힌 루프를 형성합니다. MF 라인은 자기장이 가장 강한 더 빈번한 영역에서 결합됩니다.

중요한!자기장 선의 밀도는 자기장의 강도를 나타냅니다.

MF는 실제로는 볼 수 없지만 MF에 쇠가루를 넣어 힘의 선을 현실 세계에서 쉽게 시각화할 수 있습니다. 각 입자는 북쪽과 북쪽을 가진 작은 자석처럼 행동합니다. 남극. 결과는 힘의 선과 유사한 패턴입니다. 사람은 MP의 영향을 느낄 수 없습니다.

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자기장 라인

자기장 측정

이것은 벡터 양이므로 MF를 측정하기 위한 두 가지 매개변수가 있습니다: 힘과 방향. 방향은 필드에 연결된 나침반으로 쉽게 측정할 수 있습니다. 예를 들어 지구 자기장에 배치된 나침반이 있습니다.

다른 특성의 측정은 훨씬 더 어렵습니다. 실용적인 자력계는 19세기에만 등장했습니다. 그들 대부분은 자기장을 통해 이동할 때 전자가 느끼는 힘을 사용하여 작동합니다.

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자력계

작은 자기장의 매우 정확한 측정은 1988년 적층 재료에서 거대한 자기 저항이 발견된 이후로 실용적이 되었습니다. 기초 물리학의 이러한 발견은 컴퓨터의 데이터 저장을 위한 자기 하드 드라이브 기술에 빠르게 적용되어 불과 몇 년 만에 저장 용량이 천 배 증가했습니다.

일반적으로 허용되는 측정 시스템에서 MF는 테스트(T) 또는 가우스(G)로 측정됩니다. 1T = 10000가우스. Tesla는 필드가 너무 커서 가우스를 자주 사용합니다.

흥미로운.작은 냉장고 자석은 0.001T에 해당하는 MF를 생성하고 평균적으로 지구의 자기장은 0.00005T입니다.

자기장의 성질

자기와 자기장은 전자기력의 표현입니다. 두 가지가있다 가능한 방법움직이는 에너지 전하와 결과적으로 자기장을 구성하는 방법.

첫 번째는 와이어를 전류 소스에 연결하는 것이며, 그 주위에 MF가 형성됩니다.

중요한!전류(움직이는 전하의 수)가 증가함에 따라 MP는 비례하여 증가합니다. 와이어에서 멀어질수록 필드는 거리에 따라 감소합니다. 이것은 Ampère의 법칙으로 설명됩니다.

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암페어의 법칙

투자율이 더 높은 일부 재료는 자기장을 집중시킬 수 있습니다.

자기장은 벡터이므로 방향을 결정해야 합니다. 직선 도선에 흐르는 일반적인 전류의 경우 오른손 법칙으로 방향을 찾을 수 있습니다.

규칙을 사용하려면 와이어가 감겨 있다고 상상해야 합니다. 오른손, ㅏ 무지전류의 방향을 나타냅니다. 그런 다음 다른 네 손가락은 도체 주위의 자기 유도 벡터의 방향을 표시합니다.

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오른손 법칙

MF를 생성하는 두 번째 방법은 전자가 고유한 자기 모멘트를 갖는 일부 물질에 나타난다는 사실을 사용하는 것입니다. 영구 자석이 작동하는 방식은 다음과 같습니다.

  1. 원자는 종종 많은 전자를 가지고 있지만 대부분은 쌍의 전체 자기장이 상쇄되는 방식으로 연결됩니다. 이러한 방식으로 쌍을 이루는 두 개의 전자는 반대 스핀을 갖는다고 합니다. 따라서 무언가를 자화하려면 동일한 스핀을 가진 하나 이상의 전자를 가진 원자가 필요합니다. 예를 들어, 철에는 4개의 전자가 있으며 자석을 만드는 데 적합합니다.
  2. 원자에 있는 수십억 개의 전자는 무작위로 배향될 수 있으며 물질에 짝을 이루지 않은 전자가 아무리 많이 있더라도 공통 자기장은 없습니다. 전반적으로 선호되는 전자 배향을 제공하려면 낮은 온도에서 안정해야 합니다. 높은 투자율은 자기장의 영향을 받지 않는 특정 조건에서 이러한 물질의 자화를 유발합니다. 이들은 강자성체입니다.
  3. 다른 재료는 외부 자기장이 있을 때 자기 특성을 나타낼 수 있습니다. 외부 필드자기장이 제거된 후 사라지는 모든 전자 스핀을 균등화하는 역할을 합니다. 이러한 물질은 상자성입니다. 냉장고 문 금속은 상자성 자석의 한 예입니다.

지구의 자기장

지구는 커패시터 판의 형태로 나타낼 수 있으며, 그 전하 반대 기호: "빼기" - ~에서 지구의 표면그리고 "플러스" - 전리층에서. 그들 사이는 대기절연 패드로. 거대한 커패시터는 지구 자기장의 영향으로 일정한 전하를 유지합니다. 이 지식을 사용하여 지구의 자기장에서 전기 에너지를 얻는 체계를 만드는 것이 가능합니다. 사실, 결과는 낮은 전압 값이 될 것입니다.

취해야 할 것:

  • 접지 장치;
  • 와이어;
  • 고주파 진동을 생성하고 코로나 방전을 생성하여 공기를 이온화할 수 있는 Tesla 변압기.

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테슬라 코일

Tesla 코일은 전자 방출기 역할을 합니다. 전체 구조가 서로 연결되어 있으며 충분한 전위차를 확보하려면 변압기를 상당한 높이까지 올려야 합니다. 따라서 작은 전류가 흐르는 전기 회로가 생성됩니다. 얻다 많은 수의이 장치를 사용하여 전기를 사용할 수 없습니다.

전기와 자기는 자연의 가장 기본적인 과정에서 최첨단 전자 장치에 이르기까지 인간을 둘러싼 많은 세계를 지배합니다.

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