Ypatinga materijos egzistavimo forma – Žemės magnetinis laukas prisidėjo prie gyvybės atsiradimo ir išsaugojimo. Šio lauko fragmentai, rūdos gabaliukai, traukiantys geležį, led elektros tarnauti žmonijai. Be elektros išgyvenimas būtų neįsivaizduojamas.
Turinys
Kas yra magnetinės indukcijos linijos
Magnetinį lauką lemia stiprumas kiekviename jo erdvės taške. Kreivės, jungiančios vienodo stiprumo lauko taškus, vadinamos magnetinės indukcijos linijomis. Magnetinio lauko stiprumas tam tikrame taške yra galios charakteristika, o jai įvertinti naudojamas magnetinio lauko vektorius B. Jo kryptis tam tikrame magnetinės indukcijos linijos taške yra jam liestinė.
Jei erdvės tašką veikia keli magnetiniai laukai, tai intensyvumas nustatomas susumavus kiekvieno veikiančio magnetinio lauko magnetinės indukcijos vektorius. Šiuo atveju intensyvumas tam tikrame taške susumuojamas absoliučia verte, o magnetinės indukcijos vektorius apibrėžiamas kaip visų magnetinių laukų vektorių suma.
Nepaisant to, kad magnetinės indukcijos linijos yra nematomos, jos turi tam tikrų savybių:
- Visuotinai pripažįstama, kad magnetinio lauko linijos išeina ties ašigaliu (N) ir grįžta iš (S).
- Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis yra liestinė linijai.
- Nepaisant sudėtingos formos, kreivės nesikerta ir būtinai užsidaro.
- Magnetinis laukas magneto viduje yra vienodas, o linijos tankis yra didžiausias.
- Per lauko tašką eina tik viena magnetinės indukcijos linija.
Magnetinės indukcijos linijų kryptis nuolatinio magneto viduje
Istoriškai daugelyje Žemės vietų jau seniai buvo pastebėta natūrali kai kurių akmenų savybė pritraukti geležies gaminius. Laikui bėgant, senovės Kinijoje iš geležies rūdos (magnetinės geležies rūdos) gabalėlių tam tikru būdu iškaltos strėlės virto kompasais, rodančiais kryptį į šiaurės ir pietų Žemės ašigalius ir leidžiančius naršyti reljefą.
Šio gamtos reiškinio tyrimais nustatyta, kad stipresnė magnetinė savybė geležies lydiniuose išlieka ilgiau. Silpnesni natūralūs magnetai yra rūdos, kuriose yra nikelio arba kobalto. Tirdami elektros energiją, mokslininkai išmoko gauti dirbtinai įmagnetintus gaminius iš lydinių, kuriuose yra geležies, nikelio ar kobalto.Norėdami tai padaryti, jie buvo įvesti į nuolatinės elektros srovės sukurtą magnetinį lauką ir, jei reikia, išmagnetinami kintamąja srove.
Gaminiai, įmagnetinti natūraliomis sąlygomis arba gauti dirbtiniu būdu, turi du skirtingus polius – vietas, kuriose magnetizmas yra labiausiai susikaupęs. Magnetai sąveikauja vienas su kitu magnetinio lauko pagalba, todėl panašūs poliai atstumia, o skirtingai traukia. Tai sukuria sukimo momentus jų orientacijai stipresnių laukų erdvėje, pavyzdžiui, Žemės lauke.
Vaizdinis silpnai įmagnetintų elementų ir stipraus magneto sąveikos vaizdas suteikia klasikinį potyrį su plieninėmis drožlėmis, išsibarsčiusiomis ant kartono, ir plokščiu magnetu po ja. Ypač jei pjuvenos yra pailgos, aiškiai matyti, kaip jos išsirikiuoja išilgai magnetinio lauko linijų. Keičiant magneto padėtį po kartonu, stebimas jų vaizdo konfigūracijos pasikeitimas. Kompasų naudojimas šiame eksperimente dar labiau sustiprina magnetinio lauko struktūros supratimo efektą.
Viena iš M. Faradėjaus atrastų magnetinių jėgos linijų savybių leidžia manyti, kad jos yra uždaros ir ištisinės. Linijos, išeinančios iš nuolatinio magneto šiaurinio poliaus, patenka į pietų ašigalį. Tačiau magneto viduje jie neatsidaro ir patenka iš pietų ašigalio į šiaurę. Gaminio viduje yra maksimalus linijų skaičius, magnetinis laukas vienodas, o išmagnetinant indukcija gali susilpnėti.
Magnetinės indukcijos vektoriaus krypties nustatymas naudojant gimleto taisyklę
XIX amžiaus pradžioje mokslininkai atrado, kad aplink laidininką sukuriamas magnetinis laukas, kuriuo teka srovė. Gautos jėgos linijos elgiasi pagal tas pačias taisykles kaip ir naudojant natūralų magnetą.Be to, laidininko elektrinio lauko sąveika su srove ir magnetiniu lauku buvo elektromagnetinės dinamikos pagrindas.
Suprasdami sąveikaujančių laukų jėgų orientaciją erdvėje, galime apskaičiuoti ašinius vektorius:
- magnetinė indukcija;
- Indukcinės srovės dydis ir kryptis;
- Kampinis greitis.
Toks supratimas buvo suformuluotas gimlet taisyklėje.
Dešiniosios rankenos judesį sujungus su srovės kryptimi laidininke, gauname magnetinio lauko linijų kryptį, kurią rodo rankenos sukimasis.
Nebūdama fizikos dėsnio, elektros inžinerijos gimlet taisyklė naudojama ne tik magnetinio lauko linijų krypčiai nustatyti, priklausomai nuo srovės vektoriaus laidininke, bet ir atvirkščiai, nustatant srovės kryptį solenoidiniuose laiduose. dėl magnetinės indukcijos linijų sukimosi.
Šio ryšio supratimas leido Ampère'ui pagrįsti besisukančių laukų dėsnį, dėl kurio buvo sukurti įvairių principų elektros varikliai. Visa ištraukiama įranga, kurioje naudojami induktoriai, atitinka įstrižainės taisyklę.
Dešinės rankos taisyklė
Nustačius srovės kryptį, judančios laidininko magnetiniame lauke (vienoje uždaros laidų kilpos pusėje), aiškiai parodoma dešinės rankos taisyklė.
Jame rašoma, kad dešinysis delnas, pasuktas į N polių (lauko linijos patenka į delną), o nykštis, nukreiptas 90 laipsnių, rodo laidininko judėjimo kryptį, tada uždaroje grandinėje (ritėje) magnetinis laukas indukuoja elektros srovę. , kurio judesio vektorius rodo keturi pirštai.
Ši taisyklė parodo, kaip iš pradžių atsirado nuolatinės srovės generatoriai. Tam tikra gamtos jėga (vanduo, vėjas) suko uždarą laidininkų grandinę magnetiniame lauke, generuodama elektrą. Tada varikliai, gavę elektros srovę pastoviame magnetiniame lauke, pavertė ją mechaniniu judesiu.
Dešinės rankos taisyklė galioja ir induktoriams. Magnetinės šerdies judėjimas jų viduje sukelia indukcijos srovių atsiradimą.
Jei keturi dešinės rankos pirštai yra sulygiuoti su srovės kryptimi ritės posūkiuose, tada 90 laipsnių nukrypęs nykštys bus nukreiptas į šiaurės ašigalį.
Gimleto ir dešinės rankos taisyklės sėkmingai demonstruoja elektrinių ir magnetinių laukų sąveiką. Jie leidžia suprasti įvairių prietaisų veikimą elektrotechnikoje beveik kiekvienam, ne tik mokslininkams.
Panašūs straipsniai:
