) - материално, но нематериално тяло, обект или дори поле. В самата общ изгледпредставлява затворени потоци от етер с пръстеновидна (проводник с ток) или тороидална (виток с ток, намотка) форма. Магнитното поле се генерира от движещи се заряди като сбор от техните пръстеновидни въртения, разпространяващи се в етера.

В ежедневието концепциите за магнитни и електромагнитно полеТе не си приличат само по това, че електромагнитното има изкуствен електротехнически метод на произход. В съвременната физика понятието електромагнитно поле е по-общо, но няма истинска причина тези понятия да се разграничават едно от друго.

Основни свойства на магнитното поле

• Магнитното поле има етерно-динамичен, вихров характер.
• Магнитното поле на намотката е тороидален или пръстеновиден поток от етер.
• Движението на етера е затворено в себе си, но се разпространява в перпендикулярна посока със скоростта на светлината.
• Съотношението на перпендикулярните скорости (скоростта на етера в потока към скоростта на разпространение) дава стойността на индукцията на магнитното поле:

Вихров модел

Торът като минимален елемент на електромагнитното поле

Електрическите и магнитните полета винаги са взаимосвързани, но не винаги се проявяват, когато се измерват с инструменти; в някои случаи сумата им е нула. Всичко се определя от законите за запазване на енергията и движението. Смята се, че линиите на електрическото поле имат начало и край, докато линиите на магнитното поле са затворени. Ако обаче разгледаме полето като поток от етер (поток от нещо, което носи енергия със себе си и не пренася атоми на материята), тогава в случай на електрическо поле, в началото на потока ще има спонтанно намаляване на количеството етер (енергия), а в края му ще има натрупване, което все още не е наблюдавано в практиката. И така, имайте електрически линииИма два потока етер: от началото към края и от края към началото. Възможно е да се намери съответна илюстрация (фиг. 15) на такъв процес в газ, подобен на вихър в тръба на Ранк (два вихра, вложени един в друг).

По-долу са експерименти в плувен басейн: те загребват вода с чиния, като гребло, и това създава водовъртеж. Багрилата се изсипват в две фунии, образувани на повърхността на водата: червена и синя. Стана ясно, че вихърът не просто се върти, но в същото време се обръща отвътре навън, като чорап (фиг. 16). Любопитен факт е, че причината за образуването на вихъра е вискозитетът на водата. Това също ще причини неговото затихване и разпадане.

Най-краткият вихър, в който цялата енергия е концентрирана в малък обем, ще има най-голяма стабилност и дълголетие. В този случай ще се изразходва по-малко енергия за преодоляване на триенето на вихровите стени със средата. Най-успешната геометрична фигура за такъв вихър е тор. Например, сплескваме тялото на торнадо до височина, равна на неговия диаметър (фиг. 17) или намаляваме дължината на вихрите във водата, като ги компресираме под ъгъл от 180 градуса до 5-10 градуса (фиг. 18) . Ротационното движение в торнадото е начертано условно, а за водните вихри, благодарение на наличието на видео, е посочена реалната посока. (В северното полукълбо въртенето на въздуха в торнадо се случва, като правило, обратно на часовниковата стрелка, в южното полукълбо - по посока на стрелката, но има изключения).

В стабилизиран вихър, особено в неговите краища, се получава преразпределение на скоростите на целия поток, така че общата кинетична енергия остава постоянна. Нека наречем скоростите както в първоизточника: тороидална (транслационна) и пръстеновидна (ротационна). Разлагането на общата скорост на потока в тороид на две взаимно перпендикулярни компоненти е показано на фигура 19. Според теорията на В. А. Ацюковски, „електрическият заряд е циркулацията на плътността на потока на пръстеновидната скорост на етера по цялата повърхността на частицата" и "тъй като ориентацията на частиците се определя от тороидалното движение, тогава магнитният момент на частиците се идентифицира с тороидалното движение на етера върху нейната повърхност." В това твърдение има неточност: имената на полетата са разменени, но идеята за взаимна трансформация на електрически и магнитни полета е правилна.

Факт е, че са ни учили на това: „магнитното поле взаимодейства само с магнитно поле, а електрическото с електрическо“. Но след като се запознахме с теорията за решаване на изобретателски проблеми (TRIZ), научаваме, че е невъзможно да се измисли нещо фундаментално ново, ако мислите в познати категории и не изоставяте общоприетите мнения и преценки. Психологическата инерция ни принуждава да мислим стереотипно и това често води мисленето ни в задънена улица. Гледайки линиите на магнитното поле, наистина искам да припиша магнитното поле на тороидалното движение на етера. Не бива обаче да забравяме, че магнитът е система от частици, а магнитното му поле е проява на взаимодействието на много частици (фиг. 20). Системата е съвкупност от подредени взаимодействащи елементи, която има свойства, които не могат да бъдат сведени до свойствата на отделни елементи (пример: системата „самолет“ може да лети, но всяка от нейните отделни части не може да лети сама.). В противен случай какъв е смисълът да се организира взаимодействието на няколко обекта, за да се получи ново свойство или качество, ако един от съществуващите обекти вече го притежава? Следователно е неправилно да се приписва „системно свойство“ на отделните му части. След това ще бъде показано защо магнитните линии са свързани с кръговото движение.

Тяло постоянен магнитсе състои от атоми и елементарни частици, които имат заряд и магнитен момент. Това означава, че трябва да търсим източника на магнитното поле в структурата на електроните и протоните. В модела на Ацюковски протонът изглежда като лук (фиг. 21), тъй като етерният тороид е леко деформиран поради висока скоростпоток от етер в централната дупка.

Смятам, че такъв модел не е достатъчно конкретен, тъй като не обяснява защо и колко завои трябва да има във всяка посока. А това е важно за разпределението на енергията. В предложения алтернативен модел всеки елемент от етера (амер) прави две завъртания: веднъж по малката обиколка на тороида, преминавайки през централния отвор, вторият път се движи навътре перпендикулярна на равнината- в голям кръг, около дупката, след което траекторията на движение се повтаря. Това следва принципа на най-малкото действие. Този път ще бъде най-късият, което съответства на минималната енергия на въртящата се частица. В предложения модел на протона (и електрона) няма деформация поради високата скорост на етерния поток в дупката, симетрията на формата се запазва и поничката си остава поничка или по-скоро кръгло мънисто (например кълбовидна мълния– това е тор, но компресиран от външното налягане на етера почти до формата на топка).

По време на движението си америте трябва да „помитат“ цялата повърхност на тора. За да направят това, както вече беше споменато, те трябва да направят едно завъртане в равнината на торуса и друго завъртане в равнината, перпендикулярна на него. Нека направим моделирането върху хартиена лента (фиг. 22). Нека средната линия на хартиената лента е траекторията на движението на амера. Завъртаме единия край на лентата на 360 градуса - това ще бъде еквивалентът на движението на частицата, докато преминава през отвора (тороидален компонент). Нека свържем краищата на усуканата лента, за да образуваме пръстен (фиг. 22, а) - това ще бъде еквивалентно на обикаляне на частицата около отвора (компонент на пръстена). Завъртането се извършва последователно по голям и след това по малък радиус (фиг. 22, c). Като вземем много от тези тънки хартиени ленти и ги залепим заедно в повече или по-малко кръгла поничка, получаваме модел на електромагнитен торус. Етерните частици ще се движат в него, въртейки се и увивайки се, без да се сблъскват една с друга.

Получената траектория на движение може да бъде представена под формата на нишка, залепена по лента на Мьобиус (фиг. 23), която ще направи два завъртания и няма да се пресича сама със себе си. В същото време, преминавайки през първия завой, той ще се приближи до началото му, но от другата страна на хартията и за да затвори, трябва да направи още един завой.

Конецът образува спирала с две завъртания със същия радиус. Ако сега прехвърлите спиралата върху тора и промените радиусите на завоите (фиг. 22, c), ще получите модел, наподобяващ охлюв, структурата на галактика, спирала на Фибоначи (фиг. 24). Струва си да се спомене, че числата на Фибоначи се появяват в живи форми: подреждането на листа и венчелистчета в растенията, семена в слънчоглед, остриета в борови шишарки. Хармонията на човешкото тяло и лице се крие в пропорцията на златното сечение.

Въз основа на извършеното моделиране са предложени подобрени модели на протона и електрона под формата на вихрови ефирни тороиди (фиг. 25). Магнитното поле на тороида се различава от електрическото поле само по посоката на вектора на скоростта на етера. Математически тези две полета са проекции на общата скорост? завихрен поток във взаимно перпендикулярни посоки B (? х) и E (? г). Максуел предпочита тълкуването на магнитното поле като въртеливо движение поради факта, че Фарадей открива свойството на магнитното поле да върти равнината на поляризация на светлината в някои кристали. Следователно в модела, описан тук, кръговото въртене се идентифицира с магнитното поле, а навътре, тороидалното въртене се идентифицира с електрическото поле.

И така, нека обобщим. Няма голяма разлика между магнитните и електрическите полета - и двете представляват общ поток от етер, който, разложен на транслационни и ротационни компоненти, може да се разглежда като две полета с различна "структура". Понятието „линия на полето“ се използва само за визуален начин за показване на посоките на етерните потоци. Тези въображаеми линии нямат вътрешна структура. Като съберем два компонента на полето, получаваме електромагнитен тор - това ще бъде „елементарна частица“ на електромагнитното поле. Все още не е известно дали има минимален размер за такава частица, но едно е ясно - невъзможно е да накарате едно поле да съществува без другото, можете само да компенсирате ефекта на едно от полетата. Например, на повърхността на заредена проводяща сфера ще бъде като много фонтани от етер. Магнитното поле на сферата се разпространява по повърхността й и не се засича от компас. По същия начин с магнита: етерните потоци отвън ще текат в една посока, взаимодействайки с магнитната игла, а електрическото поле няма да излезе извън магнита.

Магнитно поле на проводник с постоянен ток

В електротехниката електромагнитните полета се създават от електрони. Ако разгледаме отделна частица, тогава почти електронният етер, поради наличието на вискозитет, ще бъде увлечен в движение от въртящата се повърхност на частицата и в близост до електрона ще се създаде вихрова тръба на етера (условно, може да се сравни с цилиндър). Фарадей участва в изследването на етерни електрически тръби. В получената вихрова тръба етерните потоци се движат по пръстените в равнина, перпендикулярна на оста на тръбата (въртяща се в кръг) и се движат напред и назад успоредно на оста на цилиндъра. Това може да си представим като две пружини, поставени една в друга, само навити в различни посоки (по този начин конците за шиене са разположени в съседни слоеве на макара). В посоката, в която електронът “издухва” етера от дупката си, дължината на тръбата е по-голяма. от

От другата страна на електрона вихърът е много по-къс (фиг. 26).

Когато електроните са равномерно разпределени в целия обем на проводника и произволно ориентирани, магнитното поле няма да бъде открито. Стрелката на компаса е твърде голяма за такива измервания: магнитните линии на много електрони ще я тласкат ту надясно, ту наляво, давайки общо нула. Но ако във веригата има електрически ток, причинен от потенциалната разлика в краищата на проводника, тогава електроните в проводника ще се разположат по линиите на електрическото поле (като гевреци на връв, фиг. 27). Някои от етерните потоци са компенсирани (червени линии), а някои, напротив, са обобщени в въздействието си върху компаса (сини линии). Електроните ще започнат да се движат към „плюса“ на източника на енергия поради факта, че са се обърнали по протежение на електрическото поле (поляризирани) и тяхното въртене сега е насочено предимно в една посока. „Предимно“, защото поляризацията не е пълна - тя се „губи“ при сблъсък с други частици.

Експериментът на Ерстед показа, че линиите на магнитното поле в близост до проводника са перпендикулярни на посоката на протичане на тока. Няма "наклонени компоненти" на етерния поток от комбинацията от електрически и магнитни полета в близост до проводника.

Магнитно поле на протони и електрони

Време е да поговорим по какъв начин се върти електронът и по какъв начин протонът. Как да разберете накъде е насочен техният магнитен момент? Фигура 28 показва х-частица, за която е известно само тороидално въртене. Както ще бъде показано по-късно, той ще се подреди в магнитно поле, така че етерът, издухан от дупката от него, ще бъде противонасочен към потоците на външното магнитно поле. Това е стабилна позиция поради минималното налягане в периферията на частицата. Знаейки от експерименти къде положително или отрицателно заредена частица ще се отклони в магнитно поле, можем да начертаем посоката на скоростта на пръстеновидно въртене υ k.

Какво е накарало частицата да се отклони от първоначалната посока на движение? Силата на Лоренц, а ако погледнем по-отблизо, механизмът на действие се описва от силата на Магнус, действаща от газоподобния етер върху въртяща се частица. Нашата частица лети в магнитно поле по инерция - важен момент! Ако лети по инерция, тогава етерът ще го забави и ще осигури съпротива. И ако ускоряващото поле все още е активно, тогава неговият поток, напротив, ще допринесе за движението, а силата на Лоренц в този случай ще бъде насочена в другата посока. Средата ще има спирачен ефект върху частица, летяща по инерция под формата на насрещен насрещен поток, чиято скорост е обозначена с υ cf. Скоростите на движение на средата спрямо частицата υ ср и въртенето на етера в частицата υ к няма да се сумират точно както е показано на фигура 29, но качествено картината ще бъде абсолютно същата. Намаляването на скоростта на газ (етер) е еквивалентно на увеличаване на налягането. Тороидът ще започне да се движи под въздействието на повишено налягане на средата към по-ниско налягане.

Струва си да разгледаме по-отблизо ефекта на Магнус, тъй като на това място в книгата за динамиката на етера има неточност. Цилиндърът се върти на място, не се движи сам и въздухът, който тече върху него, създава силата на Магнус (фиг. 30). Потокът отгоре определено забавя въртенето на цилиндъра; в един от слоевете ще има нулева скорост - там налягането е максимално. Отдолу, в зависимост от съотношението на скоростите υ на потока и υ към, настъпващият поток или забавя въртенето на цилиндъра по-слабо, или дори насърчава размотаването. Но във всеки случай при тази ситуация крайната скорост на долния поток ще бъде по-голяма и налягането там ще намалее. Скицата на графиката на налягането в близост до въртящия се цилиндър ще изглежда както е показано на Фигура 30. В зависимост от съотношението на скоростта на въртене на цилиндъра и скоростта на потока, графиките ще бъдат малко по-различни, но знакът на разликата в налягането ΔP по-горе и отдолу цилиндърът няма да се промени от това и силата ще бъде насочена към същата страна.

Постоянни магнити

Полето на постоянен магнит се създава от поток от електрони, всеки от които има свой собствен малък принос общо поле. Ако, образно казано, издърпате дългото листенце по траекторията, по която се движат америте около електрона, можете да го издърпате. След това ще можете да го снимате - близо до магнита ще има „цвете“, както на фигура 51 (снимката е направена с помощта на магнитооптичния ефект на Кер).

Естеството на постоянните магнити може да бъде представено чрез етерния вихър (силова тръба на електрическо поле), който генерира поляризацията на електроните и явление, подобно на протичането на ток в свръхпроводник. След отстраняване на външното магнитно поле от металния детайл, поляризираните електрони остават на местата си за известно време. Техните електрически токове се комбинират, за да образуват много големи вихрови тръби, точно както в електрическа верига. Логично е да се предположи, че електроните се движат вътре в тях в свръхпроводящ режим, в противен случай новосъздаденият магнит би се нагрел от отделянето на джаулова топлина, която обикновено съпровожда постоянен електрически ток. Вероятно фактът, че етерните тръби са затворени в магнит, им позволява заедно с електроните да образуват електромагнитно поле, подобно на полето на атомите. Създава съпротивление на осцилиращите атоми на кристалната решетка и не им позволява да пресичат и разрушават етерните тръбопроводи. Трудно е да се каже със сигурност как точно са разположени вихровите тръби в магнита, тъй като това зависи от технологията на производство. Но, вероятно, те са подредени в концентрични кръгове, повтаряйки въображаемите линии на магнитното поле, което е причинило появата на такова разположение на електрони (фиг. 52). Захранващи тръби, минаващи по повърхността на магнита (както когато постоянен ток тече през проводник), най-вероятно липсват. Лишени от енергийно захранване, от множеството водовъртежи скоро остават само тези, които са намерили място между атомите, където съпротивлението на техните ефирни потоци е минимално.

Ако някъде симетрията на магнитното поле е нарушена, това означава, че една от етерните тръби се е затворила преди време. След това се образува локален магнитен полюс и неравномерността на полето може да бъде открита чрез магнитни сензори (най-лесният начин са железни стружки). Поради факта, че електроните имат маса и следователно инерция, не трябва да удряте магнита твърде силно - това ще доведе до изместване на електроните, излитането им извън етерните тръби и частично размагнитване (разрушаване на етерните тръби)

и локално нагряване на магнита. Същото ще се случи и с нагряването на магнит: при високи топлинни скорости ще има много сблъсъци на електрони с атоми и разрушаване на етерните вихри, които държат и поддържат електронните потоци. Също така е възможно вихровите тръби да бъдат притиснати и унищожени, ако два атома, съседни на тръбата по време на вибрации, се доближат толкова много, че блокират вихъра с техните електронни обвивки.

Не може да се изключи наличието на спирална траектория на движение на електрони вместо кръгова (фиг. 53). Тъй като външното поле не може да изчезне моментално, докато намалява до нула, то може да наруши кръговата симетрия. Това няма да наруши симетрията на външното поле на магнита, тъй като половината от електроните на първия оборот ще имат магнитно поле, наклонено в една посока (по спирала надолу), а втората половина (по възходяща спирала) ще има наклон в обратна посока.

Взаимодействието на два магнита е по-лесно да се разглежда като привличане или отблъскване на два пръстеновидни тока с еднакви или различни посоки. Как точно токовете си влияят един на друг се определя от силата на Ампер. Този механизъм на взаимодействие между магнитите е алтернативна версия на предложената от V. A. Atsyukovsky.

Галерия с изображения

Ориз. 15 – Газов вихър в атмосферата.



Ориз. 16 – Водни вихри.



Ориз. 17 – Движение на потоците във вихър.



Ориз. 18 – Завъртане и усукване на основния поток.



Ориз. 19 – Етер тече във вихров тороид (по Ацюковски).



Ориз. 20 – Разлика между система и нейните части.



Ориз. 21 – Ефирен модел на протона (по Ацюковски) в разрез.

През миналия век различни учени изказаха няколко предположения за магнитното поле на Земята. Според една от тях полето се появява в резултат на въртенето на планетата около оста си.

Тя се основава на любопитния ефект на Барнет-Айнщайн, който е, че когато всяко тяло се върти, възниква магнитно поле. Атомите в този ефект имат свой собствен магнитен момент, докато се въртят около оста си. Ето как се появява магнитното поле на Земята. Тази хипотеза обаче не издържа на експериментално тестване. Оказа се, че полученото по такъв нетривиален начин магнитно поле е няколко милиона пъти по-слабо от реалното.

Друга хипотеза се основава на появата на магнитно поле поради кръговото движение на заредени частици (електрони) на повърхността на планетата. Тя също се оказа неплатежоспособна. Движението на електроните може да предизвика появата на много слабо поле и тази хипотеза не обяснява инверсията на магнитното поле на Земята. Известно е, че северният магнитен полюс не съвпада със северния географски полюс.

Слънчев вятър и течения в мантията

Механизмът на образуване на магнитното поле на Земята и други планети слънчева системане е напълно проучен и все още остава загадка за учените. Една предложена хипотеза обаче обяснява доста добре инверсията и големината на индукцията на реалното поле. Тя се основава на работата на вътрешните течения на Земята и слънчевия вятър.

Вътрешните течения на Земята протичат в мантията, която се състои от вещества с много добра проводимост. Източникът на ток е ядрото. Енергията от ядрото към повърхността на земята се пренася чрез конвекция. По този начин в мантията има постоянно движение на материя, която образува магнитно поле според добре известния закон за движение на заредените частици. Ако свържем появата му само с вътрешни течения, се оказва, че всички планети, чиято посока на въртене съвпада с посоката на въртене на Земята, трябва да имат еднакво магнитно поле. Обаче не е така. Северният географски полюс на Юпитер съвпада със северния му магнитен полюс.

Във формирането на магнитното поле на Земята участват не само вътрешни токове. Отдавна е известно, че той реагира на слънчевия вятър, поток от високоенергийни частици, идващи от Слънцето в резултат на реакции, протичащи на повърхността му.

Слънчевият вятър по своята същност е електрически ток (движение на заредени частици). Увлечен от въртенето на Земята, той създава кръгов ток, който води до появата на земното магнитно поле.

Добър ден, днес ще разберете какво е магнитно полеи откъде идва.

Всеки човек на планетата е държал поне веднъж магнитв ръка. Започвайки от сувенирни магнити за хладилник или работещи магнити за събиране на железен прашец и много други. Като дете това беше забавна играчка, която се залепваше за черни метали, но не и за други метали. И така, каква е тайната на магнита и неговата магнитно поле.

Какво е магнитно поле

В кой момент магнитът започва да привлича? Около всеки магнит има магнитно поле, влизайки в което обектите започват да се привличат към него. Размерът на такова поле може да варира в зависимост от размера на магнита и собствените му свойства.

Термин на Уикипедия:

Магнитното поле е силово поле, действащо върху движещи се електрически заряди и върху тела с магнитен момент, независимо от състоянието на тяхното движение, магнитната компонента на електромагнитното поле.

Откъде идва магнитното поле?

Магнитно поле може да бъде създадено от тока на заредени частици или от магнитните моменти на електроните в атомите, както и от магнитните моменти на други частици, макар и в значително по-малка степен.

Проява на магнитно поле

Магнитното поле се проявява в ефекта върху магнитните моменти на частици и тела, върху движещи се заредени частици или проводници с. Силата, действаща върху електрически заредена частица, движеща се в магнитно поле, е наречена сила на Лоренц, който винаги е насочен перпендикулярно на векторите v и B. Той е пропорционален на заряда на частицата q, компонента на скоростта v, перпендикулярен на посоката на вектора на магнитното поле B, и големината на индукцията на магнитното поле B.

Какви обекти имат магнитно поле

Често не мислим за това, но много (ако не и всички) обекти около нас са магнити. Свикнали сме, че магнитът е камъче с подчертана сила на привличане към себе си, но всъщност почти всичко има сила на привличане, просто е много по-ниска. Да вземем например нашата планета - ние не летим в космоса, въпреки че не се държим на повърхността с нищо. Полето на Земята е много по-слабо от полето на камъчен магнит, така че ни задържа само поради огромните си размери - ако някога сте виждали как хората ходят по Луната (диаметърът на която е четири пъти по-малък), ясно ще разберете за какво говорим. Гравитацията на Земята се основава до голяма степен на металните компоненти на нейната кора и ядро ​​- те имат мощно магнитно поле. Може би сте чували, че в близост до големи находища на желязна руда компасите вече не сочат правилно на север - това е така, защото принципът на компаса се основава на взаимодействието на магнитните полета, а желязната руда привлича своята игла.

Вижте също: Портал: Физика

Магнитно поле може да бъде създадено от тока на заредени частици и/или магнитните моменти на електроните в атомите (и магнитните моменти на други частици, макар и в значително по-малка степен) (постоянни магнити).

Освен това се появява в присъствието на променящо се във времето електрическо поле.

Основната якостна характеристика на магнитното поле е вектор на магнитна индукция (вектор на индукция на магнитно поле). От математическа гледна точка това е векторно поле, което определя и уточнява физическата концепция на магнитното поле. Често за краткост векторът на магнитната индукция се нарича просто магнитно поле (въпреки че това вероятно не е най-стриктната употреба на термина).

Друга фундаментална характеристика на магнитното поле (алтернативна на магнитната индукция и тясно свързана с нея, почти равна на нея по физическа стойност) е векторен потенциал .

Магнитното поле може да се нарече специален видматерия, чрез която се осъществява взаимодействие между движещи се заредени частици или тела с магнитен момент.

Магнитните полета са необходимо (в контекста) следствие от съществуването на електрически полета.

• От гледна точка на квантовата теория на полето, магнитното взаимодействие - като специален случай на електромагнитно взаимодействие - се извършва от фундаментален безмасов бозон - фотон (частица, която може да бъде представена като квантово възбуждане на електромагнитно поле), често ( например във всички случаи на статични полета) – виртуални.

Източници на магнитно поле

Магнитното поле се създава (генерира) от ток на заредени частици, или променящо се във времето електрическо поле, или от собствените магнитни моменти на частиците (последните, в името на еднаквостта на картината, могат формално да бъдат намалени до електрически токове ).

Изчисляване

В прости случаи магнитното поле на проводник с ток (включително случай на ток, произволно разпределен в обем или пространство) може да се намери от закона на Био-Савар-Лаплас или теоремата за циркулацията (известна също като закон на Ампер). По принцип този метод е ограничен до случая (апроксимацията) на магнитостатика - тоест случаят на постоянни (ако говорим за стриктна приложимост) или по-скоро бавно променящи се (ако говорим за приблизително приложение) магнитни и електрически полета.

В по-сложни ситуации се търси като решение на уравненията на Максуел.

Проява на магнитно поле

Магнитното поле се проявява в въздействието върху магнитните моменти на частици и тела, върху движещи се заредени частици (или проводници с ток). Силата, действаща върху електрически заредена частица, движеща се в магнитно поле, се нарича сила на Лоренц, която винаги е насочена перпендикулярно на векторите vИ б. Той е пропорционален на заряда на частицата р, компонент на скоростта v, перпендикулярно на посоката на вектора на магнитното поле б, и големината на индукцията на магнитното поле б. В системата от единици SI силата на Лоренц се изразява по следния начин:

в системата единици GHS:

където квадратните скоби означават векторното произведение.

Също така (поради действието на силата на Лоренц върху заредени частици, движещи се по протежение на проводник), магнитно поле действа върху проводник с ток. Силата, действаща върху проводник с ток, се нарича сила на Ампер. Тази сила е сумата от силите, действащи върху отделните заряди, движещи се вътре в проводника.

Взаимодействие на два магнита

Една от най-честите прояви на магнитно поле в ежедневието е взаимодействието на два магнита: като полюсите се отблъскват, противоположните полюси се привличат. Изкушаващо е да се опише взаимодействието между магнитите като взаимодействие между два монопола и от формална гледна точка тази идея е доста осъществима и често много удобна, и следователно практически полезна (при изчисления); въпреки това подробен анализпоказва, че всъщност не е напълно правилно описаниеявления (най-очевидният въпрос, който не може да бъде обяснен в рамките на такъв модел, е въпросът защо монополите никога не могат да бъдат разделени, т.е. защо експериментът показва, че нито едно изолирано тяло всъщност няма магнитен заряд; в допълнение, слабостта на моделът е, че е неприложим към магнитното поле, създадено от макроскопичен ток, и следователно, ако не се разглежда като чисто формална техника, той води само до усложняване на теорията във фундаментален смисъл).

Би било по-правилно да се каже, че върху магнитен дипол, поставен в нееднородно поле, действа сила, която се стреми да го завърти, така че магнитният момент на дипола да е подравнен с магнитното поле. Но никой магнит не изпитва (общата) сила, упражнявана от еднородно магнитно поле. Сила, действаща върху магнитен дипол с магнитен момент мизразено с формулата:

Силата, действаща върху магнит (който не е дипол с една точка) от нееднородно магнитно поле, може да се определи чрез сумиране на всички сили (определени от тази формула), действащи върху елементарните диполи, които изграждат магнита.

Въпреки това е възможен подход, който намалява взаимодействието на магнитите до силата на Ампер, а самата формула по-горе за силата, действаща върху магнитен дипол, също може да бъде получена въз основа на силата на Ампер.

Феноменът на електромагнитната индукция

Векторно поле зизмерено в ампери на метър (A/m) в системата SI и в ерстеди в GHS. Ерстед и Гаус са идентични величини; разделянето им е чисто терминологично.

Енергия на магнитното поле

Увеличението на плътността на енергията на магнитното поле е равно на:

з- сила на магнитното поле, б- магнитна индукция

В приближението на линейния тензор магнитната проницаемост е тензор (означаваме го) и умножението на вектор по него е тензорно (матрично) умножение:

или в компоненти.

Енергийната плътност в това приближение е равна на:

- компоненти на тензора на магнитната проницаемост, - тензор, представен от матрица, обратна на матрицата на тензора на магнитната проницаемост, - магнитна константа

При избора на координатни оси, които съвпадат с главните оси на тензора на магнитната проницаемост, формулите в компонентите са опростени:

- диагонални компоненти на тензора на магнитната проницаемост по собствените му оси (останалите компоненти в тези специални координати - и само в тях! - са равни на нула).

В изотропен линеен магнит:

- относителна магнитна проницаемост

Във вакуум и:

Енергията на магнитното поле в индуктора може да се намери по формулата:

Ф - магнитен поток, I - ток, L - индуктивност на намотка или намотка с ток.

Магнитни свойства на веществата

От фундаментална гледна точка, както е посочено по-горе, магнитно поле може да бъде създадено (и следователно - в контекста на този параграф - отслабено или усилено) от променливо електрическо поле, електрически токове под формата на потоци от заредени частици или магнитни моменти на частиците.

Специфичната микроскопична структура и свойства на различни вещества (както и техните смеси, сплави, агрегатни състояния, кристални модификации и т.н.) водят до факта, че на макроскопично ниво те могат да се държат съвсем различно под въздействието на външно магнитно поле (по-специално, отслабването или засилването му в различна степен).

В това отношение веществата (и околната среда като цяло) по отношение на техните магнитни свойствасе разделят на следните основни групи:

• Антиферомагнитите са вещества, в които е установен антиферомагнитен ред на магнитните моменти на атоми или йони: магнитните моменти на веществата са насочени противоположно и са еднакви по сила.
• Диамагнитите са вещества, които са намагнетизирани срещу посоката на външно магнитно поле.
• Парамагнитните вещества са вещества, които са намагнетизирани във външно магнитно поле по посока на външното магнитно поле.
• Феромагнетиците са вещества, в които под определена критична температура (точка на Кюри) се установява далечен феромагнитен ред на магнитните моменти
• Феримагнетиците са материали, в които магнитните моменти на веществото са насочени в противоположни посоки и не са еднакви по сила.
• Групите вещества, изброени по-горе, включват главно обикновени твърди или (някои) течни вещества, както и газове. Взаимодействието с магнитното поле на свръхпроводниците и плазмата е значително различно.

Токи Фуко

Токовете на Фуко (вихрови токове) са затворени електрически токове в масивен проводник, които възникват при промяна на магнитния поток, преминаващ през него. Те са индуцирани токове, образувани в проводящо тяло или в резултат на промяна във времето на магнитното поле, в което то се намира, или в резултат на движение на тялото в магнитно поле, което води до промяна на магнитното поле. поток през тялото или която и да е част от него. Съгласно правилото на Ленц, магнитното поле на токовете на Фуко е насочено така, че да противодейства на промяната в магнитния поток, която индуцира тези токове.

История на развитието на идеите за магнитното поле

Въпреки че магнитите и магнетизмът са били известни много по-рано, изследването на магнитното поле започва през 1269 г., когато френският учен Питър Перегрин (рицар Пиер от Мерикур) маркира магнитното поле върху повърхността на сферичен магнит с помощта на стоманени игли и установява, че полученото линиите на магнитното поле се пресичат в две точки, които той нарича "полюси" по аналогия с полюсите на Земята. Близо три века по-късно Уилям Гилбърт Колчестър използва работата на Питър Перегринус и за първи път категорично заявява, че самата Земя е магнит. Публикувана през 1600 г., дело на Гилбърт "Де Магнете", поставил основите на магнетизма като наука.

Три последователни открития оспорват тази „основа на магнетизма“. Първо, през 1819 г. Ханс Кристиан Ерстед открива, че електрическият ток създава магнитно поле около себе си. След това, през 1820 г., Андре-Мари Ампер показа, че успоредни проводници, протичащи в една и съща посока, се привличат един друг. И накрая, Жан-Батист Био и Феликс Савар откриват закон през 1820 г., наречен закон на Био-Савар-Лаплас, който правилно предсказва магнитното поле около всеки проводник под напрежение.

Разширявайки тези експерименти, Ампер публикува свой собствен успешен модел на магнетизма през 1825 г. В него той показа еквивалентността на електрическия ток в магнитите и вместо диполите на магнитните заряди на модела на Поасон предложи идеята, че магнетизмът е свързан с постоянно протичащи токови вериги. Тази идея обяснява защо магнитният заряд не може да бъде изолиран. Освен това Ампер извежда закона, наречен на негово име, който, подобно на закона на Био-Савар-Лаплас, описва правилно създаденото магнитно поле DC, а също така е въведена теоремата за циркулацията на магнитното поле. Също в тази работа Ампер въвежда термина "електродинамика", за да опише връзката между електричеството и магнетизма.

Въпреки че силата на магнитното поле на движещ се електрически заряд, заложена в закона на Ампер, не е изрично посочена, Хендрик Лоренц я извежда от уравненията на Максуел през 1892 г. При което класическа теорияелектродинамиката е основно завършена.

Двадесети век разширява възгледите за електродинамиката, благодарение на появата на теорията на относителността и квантовата механика. Алберт Айнщайн в своята статия от 1905 г., установяваща неговата теория на относителността, показа, че електрическите и магнитните полета са част от едно и също явление, разглеждано в различни системиобратно броене. (Вижте Движещия се магнит и проблема с проводника – мисловен експеримент, който в крайна сметка помогна на Айнщайн да развие специална теория на относителността). И накрая, квантовата механика се комбинира с електродинамиката, за да се образува квантовата електродинамика (QED).

Вижте също

• Визуализатор с магнитен филм

Бележки

1. TSB. 1973 г., "Съветска енциклопедия".
2. В конкретни случаи магнитно поле може да съществува в отсъствието на електрическо поле, но най-общо казано, магнитното поле е дълбоко свързано с електрическото, както динамично (взаимното генериране на променливи от електрическите и магнитните полета едно на друго), така и , и в смисъл, че при прехода към нова системаот отправна точка, магнитното и електрическото поле се изразяват едно през друго, т.е. най-общо казано не могат да бъдат безусловно разделени.
3. Яворски Б. М., Детлаф А. А.Наръчник по физика: 2-ро издание, преработено. - М.: Наука, Главна редакция на физико-математическата литература, 1985 г., - 512 с.
4. В SI магнитната индукция се измерва в тесла (T), в системата CGS в гаус.
5. Те съвпадат точно в системата от единици CGS, в SI се различават с постоянен коефициент, което, разбира се, не променя факта на тяхната практическа физическа идентичност.
6. Най-важната и очевидна разлика тук е, че силата, действаща върху движеща се частица (или върху магнитен дипол), се изчислява точно през, а не през . Всеки друг физически коректен и смислен метод на измерване също ще даде възможност за прецизно измерване, въпреки че за формални изчисления понякога се оказва по-удобен - което всъщност е смисълът от въвеждането на тази спомагателна величина (иначе човек би минал без нея общо, използвайки само
7. Трябва обаче да разберем добре, че редица фундаментални свойства на тази „материя“ са фундаментално различни от свойствата на това нормално изглеждащ„материя“, която би могла да се обозначи с термина „субстанция“.
8. Вижте теоремата на Ампер.
9. За равномерно поле този израз дава нулева сила, тъй като всички производни са равни на нула бпо координати.
10. Сивухин Д.В.Общ курс по физика. - Ед. 4-то, стереотипно. - М.: Физматлит; Издателство MIPT, 2004. - T. III. Електричество. - 656 с. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

Магнитното поле отдавна повдига много въпроси у хората, но дори и сега остава малко познат феномен. Много учени се опитаха да проучат неговите характеристики и свойства, тъй като ползите и потенциалът от използването на полето бяха неоспорими факти.

Нека да разгледаме всичко в ред. И така, как действа и се формира всяко магнитно поле? Точно така, от електрически ток. А токът, според учебниците по физика, е насочен поток от заредени частици, нали? Така че, когато ток преминава през който и да е проводник, около него започва да действа определен вид материя - магнитно поле. Магнитното поле може да бъде създадено от ток от заредени частици или от магнитните моменти на електроните в атомите. Сега това поле и материя имат енергия, ние я виждаме в електромагнитни сили, които могат да повлияят на тока и неговите заряди. Магнитното поле започва да влияе на потока от заредени частици и те променят първоначалната посока на движение, перпендикулярна на самото поле.

Магнитното поле може да се нарече и електродинамично, защото се образува в близост до движещи се частици и засяга само движещите се частици. Е, той е динамичен поради факта, че има специална структура при въртящи се биони в област от пространството. Един обикновен движещ се електрически заряд може да ги накара да се въртят и движат. Бионите предават всички възможни взаимодействия в този регион на пространството. Следователно движещ се заряд привлича единия полюс на всички биони и ги кара да се въртят. Само той може да ги изведе от състоянието им на покой, нищо друго, защото други сили няма да могат да им въздействат.

IN електрическо полеИма заредени частици, които се движат много бързо и могат да изминат 300 000 км само за секунда. Светлината има същата скорост. Магнитното поле не може да съществува без електрически заряд. Това означава, че частиците са невероятно тясно свързани една с друга и съществуват в общо електромагнитно поле. Тоест, ако има някакви промени в магнитното поле, тогава ще има промени в електрическото. Този закон също е обратен.

Тук говорим много за магнитното поле, но как можем да си го представим? Не можем да го видим с нашето човешко просто око. Освен това, поради невероятно бързото разпространение на полето, ние нямаме време да го открием с помощта на различни устройства. Но за да изучавате нещо, трябва да имате поне някаква представа за него. Също така често е необходимо да се изобрази магнитно поле в диаграми. За по-лесно разбиране са начертани условни полеви линии. Откъде са ги взели? Те са измислени с причина.

Нека се опитаме да видим магнитното поле с помощта на малки метални стружки и обикновен магнит. Нека го излеем плоска повърхносттези стърготини и ги въвеждат в действието на магнитно поле. Тогава ще видим, че те ще се движат, въртят и подреждат в модел или модел. Полученото изображение ще покаже приблизителния ефект на силите в магнитното поле. Всички сили и съответно силови линии са непрекъснати и затворени на това място.

Магнитната стрелка има сходни характеристики и свойства с компаса и се използва за определяне на посоката на силовите линии. Ако попадне в зоната на действие на магнитно поле, от северния му полюс можем да видим посоката на действие на силите. Тогава нека подчертаем няколко заключения от тук: върхът на обикновен постоянен магнит, от който произтичат силовите линии, е обозначен Северен полюсмагнит Докато южният полюс обозначава точката, в която силите са затворени. Е, силовите линии вътре в магнита не са подчертани на диаграмата.

Магнитното поле, неговите свойства и характеристики имат доста широко приложение, тъй като в много проблеми трябва да се вземат предвид и изучават. Това е най-важното явление в науката физика. По-сложни неща като магнитна проницаемост и индукция са неразривно свързани с него. За да обясним всички причини за появата на магнитно поле, трябва да разчитаме на реални научни фактии потвърждение. В противен случай при по-сложни проблеми неправилният подход може да наруши целостта на теорията.

Сега нека дадем примери. Всички познаваме нашата планета. Ще кажете ли, че няма магнитно поле? Може да сте прави, но учените казват, че процесите и взаимодействията в ядрото на Земята пораждат огромно магнитно поле, което се простира на хиляди километри. Но във всяко магнитно поле трябва да има своите полюси. И те съществуват, просто се намират малко встрани от географския полюс. Как го чувстваме? Например птиците са развили навигационни способности и се ориентират по-специално чрез магнитното поле. И така, с негова помощ гъските пристигат благополучно в Лапландия. Специалните навигационни устройства също използват този феномен.