) - materialne, ale niematerialne ciało, przedmiot, a nawet pole. W samym widok ogólny reprezentuje zamknięte przepływy eteru o kształcie pierścieniowym (drut z prądem) lub toroidalnym (zwój z prądem, cewka). Pole magnetyczne generowane jest przez poruszające się ładunki będące sumą ich obrotów pierścieniowych, rozprzestrzeniające się w eterze.

W życiu codziennym pojęcia magnetyczne i pole elektromagnetyczne Nie są one podobne tylko pod tym względem, że elektromagnetyczne mają sztuczną elektrotechniczną metodę pochodzenia. We współczesnej fizyce pojęcie pola elektromagnetycznego jest bardziej ogólne, ale nie ma prawdziwego powodu, aby rozróżniać te pojęcia.

Podstawowe właściwości pola magnetycznego

• Pole magnetyczne ma charakter eterowo-dynamiczny, wirowy.
• Pole magnetyczne cewki jest toroidalnym lub pierścieniowym przepływem eteru.
• Ruch eteru jest zamknięty w sobie, ale rozchodzi się w kierunku prostopadłym z prędkością światła.
• Stosunek prędkości prostopadłych (prędkości eteru w przepływie do prędkości propagacji) daje wartość indukcji pola magnetycznego:

Model wirowy

Torus jako minimalny element pola elektromagnetycznego

Pola elektryczne i magnetyczne są zawsze ze sobą powiązane, ale nie w każdym przypadku objawiają się one, gdy są mierzone przez instrumenty, w niektórych przypadkach sumują się do zera. Wszystko zależy od praw zachowania energii i ruchu. Uważa się, że linie pola elektrycznego mają początek i koniec, natomiast linie pola magnetycznego są zamknięte. Jeśli jednak uznamy to pole za przepływ eteru (przepływ czegoś, co niesie ze sobą energię, a nie przenosi atomów materii), to w przypadku pola elektrycznego na początku przepływu znajdowałby się samoistny spadek ilości eteru (energii), a na jego końcu nastąpi akumulacja, która nie została dotychczas zaobserwowana w praktyce. Więc, miej linie elektryczne Istnieją dwa strumienie eteru: od początku do końca i od końca do początku. Można było znaleźć odpowiednią ilustrację (ryc. 15) takiego procesu w gazie, podobnego do wiru w rurce Ranque'a (dwa wiry zagnieżdżone jeden w drugim).

Poniżej znajdują się eksperymenty na basenie: nabierali wodę talerzem niczym wiosłem i w ten sposób powstał wir. Do dwóch utworzonych na powierzchni wody lejków wlewano barwniki: czerwony i niebieski. Stało się jasne, że wir nie tylko wirował, ale jednocześnie wywracał się na lewą stronę, jak skarpeta (ryc. 16). Ciekawostką jest to, że przyczyną powstania wiru była lepkość wody. Spowoduje to również jego osłabienie i zanik.

Najkrótszy wir, w którym cała energia skupiona jest w małej objętości, będzie miał największą stabilność i trwałość. W takim przypadku mniej energii zostanie wydane na pokonanie tarcia ścian wiru z ośrodkiem. Najbardziej udaną figurą geometryczną takiego wiru jest torus. Przykładowo spłaszczamy korpus tornada do wysokości równej jego średnicy (ryc. 17) lub zmniejszamy długość wirów w wodzie, ściskając je pod kątem od 180 stopni do 5-10 stopni (ryc. 18) . Ruch obrotowy w tornadzie jest narysowany wstępnie, a w przypadku wirów wodnych, dzięki obecności wideo, wskazany jest rzeczywisty kierunek. (Na półkuli północnej rotacja powietrza w tornadach następuje z reguły w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, na półkuli południowej - w kierunku strzałki, ale są wyjątki).

W ustabilizowanym wirze, zwłaszcza na jego końcach, następuje redystrybucja prędkości całego przepływu w taki sposób, że całkowita energia kinetyczna pozostaje stała. Prędkości nazwijmy jak w źródle oryginalnym: toroidalne (translacyjne) i pierścieniowe (obrotowe). Rozkład całkowitej prędkości przepływu w toroidzie na dwie wzajemnie prostopadłe składowe pokazano na rysunku 19. Zgodnie z teorią V. A. Atsyukovsky’ego „ładunek elektryczny to cyrkulacja gęstości przepływu prędkości pierścieniowej eteru w całym obwodzie powierzchni cząstki” oraz „ponieważ orientację cząstek wyznacza ruch toroidalny, to moment magnetyczny cząstek utożsamia się z toroidalnym ruchem eteru na jego powierzchni”. W tym stwierdzeniu jest nieścisłość: nazwy pól są zamienione miejscami, ale idea wzajemnej transformacji pól elektrycznych i magnetycznych jest słuszna.

Faktem jest, że nauczono nas tego: „pole magnetyczne oddziałuje tylko z polem magnetycznym, a pole elektryczne oddziałuje tylko z polem elektrycznym”. Jednak po zapoznaniu się z teorią rozwiązywania problemów wynalazczych (TRIZ) dowiadujemy się, że nie da się wymyślić czegoś zasadniczo nowego, jeśli myśli się w znanych kategoriach i nie porzuca ogólnie przyjętych opinii i sądów. Bezwład psychologiczny zmusza nas do myślenia stereotypowego, a to często prowadzi nasze myślenie w ślepy zaułek. Patrząc na linie pola magnetycznego, naprawdę chcę przypisać pole magnetyczne toroidalnemu ruchowi eteru. Nie powinniśmy jednak zapominać, że magnes jest układem cząstek, a jego pole magnetyczne jest przejawem oddziaływania wielu cząstek (ryc. 20). System to zbiór uporządkowanie oddziałujących na siebie elementów, którego właściwości nie dają się sprowadzić do właściwości poszczególnych elementów (przykład: system „samolot” może latać, ale żadna z jego poszczególnych części nie może latać samodzielnie). W przeciwnym razie jaki sens ma organizowanie interakcji kilku obiektów w celu uzyskania nowej właściwości lub jakości, jeśli jeden z istniejących obiektów już ją posiada? Niewłaściwe jest zatem przypisywanie „właściwości systemowej” poszczególnym jego częściom. Następnie zostanie pokazane, dlaczego linie magnetyczne odnoszą się do ruchu po okręgu.

Ciało magnes trwały składa się z atomów i cząstek elementarnych, które mają ładunek i moment magnetyczny. Oznacza to, że źródła pola magnetycznego musimy szukać w strukturze elektronów i protonów. W modelu Atsyukovsky'ego proton wygląda jak cebula (ryc. 21), ponieważ eteryczny toroid jest lekko zdeformowany pod wpływem duża prędkość przepływ eteru w jego centralnym otworze.

Uważam, że taki model nie jest wystarczająco szczegółowy, gdyż nie wyjaśnia, dlaczego i ile powinno być zakrętów w każdą stronę. A to jest ważne dla dystrybucji energii. W proponowanym modelu alternatywnym każdy element eteru (ameru) wykonuje dwa obroty: raz wzdłuż małego obwodu toroidu, przechodząc przez centralny otwór, drugi raz porusza się prostopadle do płaszczyzny- w dużym kole, wokół dziury, następnie trajektoria ruchu jest powtarzana. Jest to zgodne z zasadą najmniejszego działania. Ta droga będzie najkrótsza, co odpowiada minimalnej energii wirującej cząstki. W proponowanym modelu protonu (i elektronu) nie dochodzi do deformacji ze względu na dużą prędkość przepływu eteru w dziurze, zachowana jest symetria kształtu, a pączek pozostaje pączkiem, a raczej okrągłym koralikiem (np. błyskawica kulowa- jest to torus, ale ściśnięty pod wpływem zewnętrznego ciśnienia eteru prawie do kształtu kuli).

Amers podczas swojego ruchu muszą „omiatać” całą powierzchnię torusa. Aby to zrobić, jak już wspomniano, muszą wykonać jeden obrót w płaszczyźnie torusa i kolejny obrót w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Wykonajmy modelowanie na taśmie papierowej (ryc. 22). Niech środkowa linia paska papieru będzie trajektorią ruchu amera. Skręcamy jeden koniec taśmy o 360 stopni – będzie to równoznaczne z ruchem cząstki przechodzącej przez otwór (element toroidalny). Połączmy końce skręconego paska, tworząc pierścień (ryc. 22, a) - będzie to równoznaczne z okrążeniem cząstki wokół otworu (składnik pierścienia). Obrót następuje naprzemiennie wzdłuż dużego, a następnie małego promienia (ryc. 22, c). Biorąc wiele takich cienkich pasków papieru i sklejając je ze sobą w mniej więcej okrągły pączek, otrzymujemy model torusa elektromagnetycznego. Cząsteczki eteru będą się w nim poruszać, obracając się i owijając, nie zderzając się ze sobą.

Powstałą trajektorię ruchu można przedstawić w postaci nici naklejonej na wstęgę Mobiusa (ryc. 23), która wykona dwa zwoje i nie przetnie się ze sobą. W tym samym czasie, przechodząc przez pierwszy zakręt, zbliży się do swojego początku, ale po drugiej stronie kartki i aby się zamknąć, musi wykonać jeszcze jeden zakręt.

Gwint tworzy spiralę z dwoma zwojami o tym samym promieniu. Jeśli teraz przeniesiesz spiralę na torus i zmienisz promienie zwojów (ryc. 22, c), otrzymasz model przypominający ślimaka, strukturę galaktyki, spiralę Fibonacciego (ryc. 24). Warto wspomnieć, że liczby Fibonacciego pojawiają się w formach żywych: ułożeniu liści i płatków roślin, nasion w słoneczniku, źdźbeł w szyszkach. Harmonia ludzkiego ciała i twarzy leży w proporcji złotego podziału.

Na podstawie przeprowadzonego modelowania zaproponowano ulepszone modele protonu i elektronu w postaci wirowych eterycznych toroidów (rys. 25). Pole magnetyczne toroidu różni się od pola elektrycznego jedynie kierunkiem wektora prędkości eteru. Matematycznie te dwa pola są prognozami całkowitej prędkości? przepływ wirowy we wzajemnie prostopadłych kierunkach B (? X) i E (? y). Maxwell preferował interpretację pola magnetycznego jako ruchu obrotowego ze względu na fakt, że Faradaya odkrył właściwość pola magnetycznego do obracania płaszczyzny polaryzacji światła w niektórych kryształach. Dlatego w opisywanym modelu obrót kołowy utożsamiany jest z polem magnetycznym, a obrót do wewnątrz, toroidalny, z polem elektrycznym.

Podsumujmy więc. Nie ma dużej różnicy pomiędzy polem magnetycznym i elektrycznym - oba reprezentują wspólny przepływ eteru, który rozkładając się na składową translacyjną i rotacyjną, można uznać za dwa pola o różnej „strukturze”. Pojęcie „linii pola” służy wyłącznie do wizualnego przedstawienia kierunków przepływów eteru. Te wyimaginowane linie nie mają wewnętrznej struktury. Dodając do siebie dwie składowe pola, otrzymamy torus elektromagnetyczny – będzie to „cząstka elementarna” pola elektromagnetycznego. Nie wiadomo jeszcze, czy istnieje minimalny rozmiar takiej cząstki, ale jedno jest jasne – nie da się sprawić, by jedno pole istniało bez drugiego, można jedynie skompensować działanie jednego z pól. Na przykład na powierzchni naładowanej przewodzącej kuli będzie ona przypominała wiele fontann eteru. Pole magnetyczne kuli rozprzestrzenia się po jej powierzchni i nie jest wykrywane przez kompas. Podobnie z magnesem: eter wypływający z zewnątrz będzie płynął w jednym kierunku, oddziałując z igłą magnetyczną, a pole elektryczne nie wyjdzie poza magnes.

Pole magnetyczne przewodnika z prądem stałym

W elektrotechnice pola elektromagnetyczne są tworzone przez elektrony. Jeśli weźmiemy pod uwagę oddzielną cząstkę, to eter niemal elektronowy, ze względu na obecność lepkości, zostanie wprawiony w ruch przez wirującą powierzchnię cząstki, a w pobliżu elektronu utworzy się rurka wirowa eteru (konwencjonalnie, można go porównać do cylindra). Faraday zajmował się badaniami lamp eterowych. W powstałej rurce wirowej strumienie eteru poruszają się wzdłuż pierścieni w płaszczyźnie prostopadłej do osi rurki (wirując po okręgu) i poruszają się tam i z powrotem równolegle do osi cylindra. Można to sobie wyobrazić jako dwie sprężyny włożone w siebie, tylko nawinięte w różnych kierunkach (tak układają się nici w sąsiednich warstwach szpuli). W kierunku, w którym elektron „wydmuchuje” eter ze swojej dziury, długość rurki jest większa. Przez

Po drugiej stronie elektronu wir jest znacznie krótszy (ryc. 26).

Gdy elektrony są równomiernie rozmieszczone w całej objętości przewodnika i losowo zorientowane, pole magnetyczne nie zostanie wykryte. Igła kompasu jest za duża na takie pomiary: linie magnetyczne wielu elektronów popchną ją to raz w prawo, raz w lewo, dając w sumie zero. Jeśli jednak w obwodzie pojawi się prąd elektryczny, spowodowany różnicą potencjałów na końcach przewodnika, wówczas elektrony w przewodniku zostaną rozmieszczone wzdłuż linii pola elektrycznego (jak bajgle na sznurku, ryc. 27). Niektóre przepływy eteru są kompensowane (czerwone linie), a niektóre, wręcz przeciwnie, sumują się w ich wpływie na kompas (niebieskie linie). Elektrony zaczną przesuwać się w stronę „plusa” źródła zasilania, ponieważ obróciły się wzdłuż pola elektrycznego (spolaryzowanego), a ich obrót jest teraz skierowany głównie w jednym kierunku. „Przeważnie”, ponieważ polaryzacja nie jest pełna – „gubi się” podczas zderzeń z innymi cząstkami.

Doświadczenie Oersteda wykazało, że linie pola magnetycznego w pobliżu przewodnika są prostopadłe do kierunku przepływu prądu. Nie ma „skośnych składników” przepływu eteru z połączenia pól elektrycznych i magnetycznych w pobliżu przewodnika.

Pole magnetyczne protonów i elektronów

Czas porozmawiać o tym, w którą stronę wiruje elektron i w którą stronę wiruje proton. Skąd wiesz, gdzie skierowany jest ich moment magnetyczny? Rysunek 28 pokazuje X- cząstka, dla której znana jest tylko rotacja toroidalna. Jak zostanie pokazane później, ustawi się on w polu magnetycznym w taki sposób, że wydmuchany przez niego z otworu eter będzie skierowany przeciwnie do przepływów zewnętrznego pola magnetycznego. Jest to pozycja stabilna ze względu na minimalne ciśnienie na obwodzie cząstki. Wiedząc z eksperymentów, gdzie dodatnio lub ujemnie naładowana cząstka będzie odchylać się w polu magnetycznym, możemy wyznaczyć kierunek prędkości obrotu pierścienia υ k.

Co spowodowało, że cząstka odeszła od pierwotnego kierunku ruchu? Siła Lorentza, a jeśli przyjrzymy się bliżej, mechanizm działania opisuje siła Magnusa działająca z gazopodobnego eteru na wirującą cząstkę. Nasza cząstka wlatuje w pole magnetyczne na skutek bezwładności - ważny punkt! Jeśli leci na zasadzie bezwładności, eter go spowolni i zapewni opór. A jeśli pole przyspieszające jest nadal aktywne, wówczas jego przepływ, wręcz przeciwnie, przyczyni się do ruchu, a siła Lorentza w tym przypadku będzie skierowana w przeciwnym kierunku. Ośrodek będzie hamował cząstkę lecącą na skutek bezwładności w postaci nadchodzącego przeciwprądu, którego prędkość jest oznaczona υ por. Prędkości ruchu ośrodka względem cząstki υ ср i obrotu eteru w cząstce υ к nie będą się sumować dokładnie tak, jak pokazano na rysunku 29, ale jakościowo obraz będzie dokładnie taki sam. Spadek prędkości w gazie (eterze) jest równoznaczny ze wzrostem ciśnienia. Toroid zacznie się poruszać pod wpływem zwiększonego ciśnienia ośrodka w stronę niższego ciśnienia.

Warto przyjrzeć się bliżej efektowi Magnusa, gdyż w książce o dynamice eteru w tym miejscu znajduje się nieścisłość. Cylinder obraca się w miejscu, sam się nie porusza, a przepływające na niego powietrze wytwarza siłę Magnusa (ryc. 30). Przepływ z góry zdecydowanie spowalnia obrót cylindra, w jednej z warstw prędkość będzie zerowa – tam ciśnienie będzie maksymalne. Od dołu, w zależności od stosunku prędkości υ przepływu i υ t, nadchodzący przepływ albo słabiej spowalnia obrót cylindra, albo nawet sprzyja odwijaniu. Ale w każdym razie w tej sytuacji końcowa prędkość dolnego przepływu będzie większa, a ciśnienie tam spadnie. Szkic wykresu ciśnienia w pobliżu obracającego się cylindra będzie wyglądał jak pokazano na rysunku 30. W zależności od stosunku prędkości obrotowej cylindra do natężenia przepływu wykresy będą się nieznacznie różnić, ale znak różnicy ciśnień ΔP powyżej i poniżej cylindra nie zmienią się od tego, a siła będzie skierowana w tę samą stronę.

Magnesy trwałe

Pole magnesu trwałego jest tworzone przez przepływ elektronów, z których każdy wnosi swój niewielki wkład wspólne pole. Jeśli, mówiąc obrazowo, pociągniesz długi płatek wzdłuż trajektorii, po której amery poruszają się w pobliżu elektronu, możesz go wyciągnąć. Wtedy będziesz mógł go sfotografować - w pobliżu magnesu pojawi się „kwiatek”, jak na rycinie 51 (zdjęcie zostało wykonane z wykorzystaniem magnetooptycznego efektu Kerra).

Naturę magnesów trwałych można przedstawić poprzez wir eterowy (rurkę sił pola elektrycznego), który generuje polaryzację elektronów i zjawisko podobne do przepływu prądu w nadprzewodniku. Po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego z metalowego przedmiotu spolaryzowane elektrony pozostają przez pewien czas na swoich miejscach. Ich prądy elektryczne łączą się, tworząc wiele dużych rur wirowych, zupełnie jak w obwodzie elektrycznym. Logiczne jest założenie, że elektrony poruszają się w nich w trybie nadprzewodzącym, w przeciwnym razie nowo wykonany magnes nagrzałby się w wyniku uwolnienia ciepła Joule'a, które zwykle towarzyszy prądowi elektrycznemu. Prawdopodobnie to, że rurki eteryczne są zamknięte w magnesie, pozwala im wraz z elektronami tworzyć pole elektromagnetyczne podobne do pola atomów. Tworzy opór dla oscylujących atomów sieci krystalicznej i nie pozwala im przekroczyć i zniszczyć rurociągów eterycznych. Trudno dokładnie określić, w jaki sposób rurki wirowe są umieszczone w magnesie, ponieważ zależy to od technologii produkcji. Ale prawdopodobnie są one ułożone w koncentryczne okręgi, powtarzając wyimaginowane linie pola magnetycznego, które spowodowały pojawienie się takiego układu elektronów (ryc. 52). Najprawdopodobniej brakuje lamp zasilających biegnących wzdłuż powierzchni magnesu (jak wtedy, gdy prąd przepływa przez przewodnik). Pozbawieni dopływu energii, wielu wirów, wkrótce pozostają tylko te, które znalazły miejsce pomiędzy atomami, gdzie opór stawiany ich przepływom eterycznym jest minimalny.

Jeśli symetria pola magnetycznego zostanie gdzieś naruszona, oznacza to, że jedna z rur eterycznych zamknęła się przed czasem. Tworzy się wtedy lokalny biegun magnetyczny i nierówność pola można wykryć za pomocą czujników magnetycznych (najłatwiej jest to zrobić opiłkami żelaza). Ze względu na to, że elektrony mają masę, a co za tym idzie bezwładność, nie należy uderzać magnesu zbyt mocno – doprowadzi to do przemieszczenia elektronów, ich ucieczki poza rurki eterowe i częściowego rozmagnesowania (zniszczenia rurek eterowych).

i lokalne nagrzewanie magnesu. To samo stanie się z nagrzaniem magnesu: przy dużych prędkościach cieplnych nastąpi wiele zderzeń elektronów z atomami i zniszczenie eterycznych wirów, które utrzymywały i podtrzymywały przepływ elektronów. Możliwe jest również ściśnięcie i zniszczenie rurek wirowych, jeśli dwa atomy sąsiadujące z rurką podczas wibracji zbliżą się do siebie tak bardzo, że blokują wir swoimi powłokami elektronowymi.

Nie można wykluczyć obecności spiralnej trajektorii ruchu elektronów zamiast kołowej (ryc. 53). Ponieważ pole zewnętrzne nie może zniknąć natychmiast, w czasie jego zmniejszania się do zera może złamać symetrię kołową. Nie złamie to symetrii pola zewnętrznego magnesu, gdyż połowa elektronów pierwszego zwoju będzie miała pole magnetyczne pochylone w jednym kierunku (spiralą w dół), a druga połowa (wzdłuż spirali wznoszącej) będzie mieć przechylenie w przeciwnym kierunku.

Oddziaływanie dwóch magnesów łatwiej jest uznać za przyciąganie lub odpychanie dwóch prądów pierścieniowych o tych samych lub różnych kierunkach. To, jak dokładnie prądy na siebie wpływają, zależy od siły Ampera. Ten mechanizm interakcji między magnesami jest wersją alternatywną w stosunku do zaproponowanej przez V. A. Atsyukovsky'ego.

Galeria zdjęć

Ryż. 15 – Wir gazowy w atmosferze.



Ryż. 16 – Wiry w wodzie.



Ryż. 17 – Ruch przepływów w wirze.



Ryż. 18 – Zakręcanie i skręcanie głównego strumienia.



Ryż. 19 – Eter płynie w toroidzie wirowym (wg Atsyukovsky'ego).



Ryż. 20 – Różnica między systemem a jego częściami.



Ryż. 21 – Eteryczny model protonu (wg Atsyukovsky'ego) w przekroju.

W ubiegłym stuleciu różni naukowcy wysunęli kilka założeń na temat ziemskiego pola magnetycznego. Według jednego z nich pole pojawia się w wyniku obrotu planety wokół własnej osi.

Opiera się na ciekawym efekcie Barnetta-Einsteina, który polega na tym, że gdy dowolne ciało się obraca, powstaje pole magnetyczne. Atomy wykazujące ten efekt mają swój własny moment magnetyczny, gdy obracają się wokół własnej osi. Tak wygląda pole magnetyczne Ziemi. Jednak hipoteza ta nie wytrzymał testów eksperymentalnych. Okazało się, że uzyskane w tak nietrywialny sposób pole magnetyczne jest kilka milionów razy słabsze od rzeczywistego.

Inna hipoteza opiera się na pojawieniu się pola magnetycznego w wyniku ruchu kołowego naładowanych cząstek (elektronów) na powierzchni planety. Okazała się także niewypłacalna. Ruch elektronów może powodować pojawienie się bardzo słabego pola, a hipoteza ta nie wyjaśnia inwersji pola magnetycznego Ziemi. Wiadomo, że północny biegun magnetyczny nie pokrywa się z północnym biegunem geograficznym.

Wiatr słoneczny i prądy płaszczowe

Mechanizm powstawania pola magnetycznego Ziemi i innych planet układ słoneczny nie zostało w pełni zbadane i nadal pozostaje dla naukowców tajemnicą. Jednak jedna z zaproponowanych hipotez całkiem dobrze wyjaśnia inwersję i wielkość rzeczywistej indukcji pola. Opiera się na działaniu wewnętrznych prądów Ziemi i wiatru słonecznego.

Wewnętrzne prądy Ziemi płyną w płaszczu, który składa się z substancji o bardzo dobrym przewodnictwie. Źródłem prądu jest rdzeń. Energia z jądra na powierzchnię ziemi przenoszona jest na drodze konwekcji. Zatem w płaszczu następuje ciągły ruch materii, która tworzy pole magnetyczne zgodnie ze znanym prawem ruchu naładowanych cząstek. Jeśli kojarzymy jego pojawienie się jedynie z prądami wewnętrznymi, okazuje się, że wszystkie planety, których kierunek obrotu pokrywa się z kierunkiem obrotu Ziemi, powinny mieć identyczne pole magnetyczne. Jednak nie jest to prawdą. Północny biegun geograficzny Jowisza pokrywa się z jego północnym biegunem magnetycznym.

W powstawaniu ziemskiego pola magnetycznego biorą udział nie tylko prądy wewnętrzne. Od dawna wiadomo, że reaguje na wiatr słoneczny, czyli strumień wysokoenergetycznych cząstek pochodzących ze Słońca w wyniku reakcji zachodzących na jego powierzchni.

Wiatr słoneczny jest ze swej natury prądem elektrycznym (ruchem naładowanych cząstek). Porywany przez obrót Ziemi, tworzy prąd kołowy, który prowadzi do pojawienia się ziemskiego pola magnetycznego.

Dzień dobry, dzisiaj się dowiecie co to jest pole magnetyczne i skąd to pochodzi.

Każda osoba na planecie trzymała rękę przynajmniej raz magnes w rękach. Począwszy od pamiątkowych magnesów na lodówkę, po magnesy robocze do zbierania pyłków żelaza i wiele więcej. W dzieciństwie była to zabawna zabawka, która przyklejała się do metali żelaznych, ale nie do innych metali. Jaki jest więc sekret magnesu i jego pole magnetyczne.

Co to jest pole magnetyczne

W którym momencie magnes zaczyna przyciągać? Wokół każdego magnesu istnieje pole magnetyczne, a kiedy do niego dotrze, przedmioty zaczynają być do niego przyciągane. Wielkość takiego pola może się różnić w zależności od wielkości magnesu i jego własnych właściwości.

Termin w Wikipedii:

Pole magnetyczne to pole sił działające na poruszające się ładunki elektryczne i na ciała posiadające moment magnetyczny, niezależnie od stanu ich ruchu, składowa magnetyczna pola elektromagnetycznego.

Skąd bierze się pole magnetyczne?

Pole magnetyczne może być wytworzone przez prąd naładowanych cząstek lub momenty magnetyczne elektronów w atomach, a także momenty magnetyczne innych cząstek, choć w zauważalnie mniejszym stopniu.

Manifestacja pola magnetycznego

Pole magnetyczne objawia się wpływem na momenty magnetyczne cząstek i ciał, na poruszające się naładowane cząstki lub przewodniki. Siła działająca na cząstkę naładowaną elektrycznie poruszającą się w polu magnetycznym wynosi: zwane siłą Lorentza, który jest zawsze skierowany prostopadle do wektorów v i B. Jest proporcjonalny do ładunku cząstki q, składowej prędkości v prostopadłej do kierunku wektora pola magnetycznego B oraz wielkości indukcji pola magnetycznego B.

Jakie obiekty mają pole magnetyczne

Często o tym nie myślimy, ale wiele (jeśli nie wszystkie) obiektów wokół nas to magnesy. Przyzwyczailiśmy się do tego, że magnes to kamyk, który ma wyraźną siłę przyciągania do siebie, ale tak naprawdę prawie wszystko ma siłę przyciągania, jest ona tylko znacznie mniejsza. Weźmy na przykład naszą planetę – nie lecimy w kosmos, choć niczym nie trzymamy się powierzchni. Pole ziemskie jest znacznie słabsze niż pole magnesu kamykowego, dlatego trzyma nas tylko ze względu na swoje ogromne rozmiary – jeśli kiedykolwiek widziałeś, jak ludzie chodzą po Księżycu (którego średnica jest czterokrotnie mniejsza), to z pewnością zrozumieć o czym mówimy. Grawitacja Ziemi opiera się w dużej mierze na metalowych składnikach jej skorupy i jądra - mają one silne pole magnetyczne. Być może słyszałeś, że w pobliżu dużych złóż rudy żelaza kompasy nie wskazują już prawidłowego kierunku na północ - dzieje się tak, ponieważ zasada działania kompasu opiera się na oddziaływaniu pól magnetycznych, a ruda żelaza przyciąga swoją igłę.

Zobacz także: Portal:Fizyka

Pole magnetyczne może być wytworzone przez prąd naładowanych cząstek i/lub momenty magnetyczne elektronów w atomach (oraz momenty magnetyczne innych cząstek, chociaż w zauważalnie mniejszym stopniu) (magnesy trwałe).

Ponadto pojawia się w obecności zmiennego w czasie pola elektrycznego.

Główną cechą siły pola magnetycznego jest wektor indukcji magnetycznej (wektor indukcji pola magnetycznego). Z matematycznego punktu widzenia jest to pole wektorowe, które definiuje i precyzuje fizyczne pojęcie pola magnetycznego. Często dla zwięzłości wektor indukcji magnetycznej nazywany jest po prostu polem magnetycznym (chociaż prawdopodobnie nie jest to najściślejsze użycie tego terminu).

Inną podstawową cechą pola magnetycznego (alternatywną dla indukcji magnetycznej i ściśle z nią związaną, prawie równą jej wartością fizyczną) jest potencjał wektorowy .

Pole magnetyczne można nazwać specjalny rodzaj materia, poprzez którą zachodzi oddziaływanie pomiędzy poruszającymi się naładowanymi cząstkami lub ciałami z momentem magnetycznym.

Pola magnetyczne są konieczną (w kontekście) konsekwencją istnienia pól elektrycznych.

• Z punktu widzenia kwantowej teorii pola oddziaływanie magnetyczne – jako szczególny przypadek oddziaływania elektromagnetycznego – przenoszone jest przez podstawowy bozon bez masy – foton (cząstkę, którą można przedstawić jako kwantowe wzbudzenie pola elektromagnetycznego), często ( np. we wszystkich przypadkach pól statycznych) – wirtualne.

Źródła pola magnetycznego

Pole magnetyczne powstaje (generuje) przez prąd naładowanych cząstek, zmienne w czasie pole elektryczne lub własne momenty magnetyczne cząstek (ten ostatni, dla ujednolicenia obrazu, można formalnie sprowadzić do prądów elektrycznych ).

Obliczenie

W prostych przypadkach pole magnetyczne przewodnika z prądem (w tym także w przypadku prądu dowolnie rozłożonego w objętości lub przestrzeni) można wyznaczyć z prawa Biota-Savarta-Laplace'a lub twierdzenia o cyrkulacji (znanego również jako prawo Ampera). W zasadzie metoda ta ogranicza się do przypadku (przybliżenia) magnetostatyki - czyli przypadku stałego (jeśli mówimy o ścisłym zastosowaniu) lub raczej wolno zmieniającego się (jeśli mówimy o przybliżonym zastosowaniu) pola magnetycznego i elektrycznego.

W bardziej złożonych sytuacjach poszukuje się rozwiązania równań Maxwella.

Manifestacja pola magnetycznego

Pole magnetyczne objawia się wpływem na momenty magnetyczne cząstek i ciał, na poruszające się naładowane cząstki (lub przewodniki przewodzące prąd). Siła działająca na elektrycznie naładowaną cząstkę poruszającą się w polu magnetycznym nazywa się siłą Lorentza i jest ona zawsze skierowana prostopadle do wektorów w I B. Jest proporcjonalny do ładunku cząstki Q, składnik prędkości w, prostopadle do kierunku wektora pola magnetycznego B oraz wielkość indukcji pola magnetycznego B. W układzie jednostek SI siłę Lorentza wyraża się w następujący sposób:

w systemie jednostek GHS:

gdzie nawiasy kwadratowe oznaczają iloczyn wektorowy.

Ponadto (w wyniku działania siły Lorentza na naładowane cząstki poruszające się wzdłuż przewodnika) pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem. Siła działająca na przewodnik z prądem nazywana jest siłą amperową. Siła ta jest sumą sił działających na poszczególne ładunki poruszające się wewnątrz przewodnika.

Oddziaływanie dwóch magnesów

Jednym z najczęstszych przejawów pola magnetycznego w życiu codziennym jest oddziaływanie dwóch magnesów: podobnie jak bieguny odpychają się, przeciwne bieguny przyciągają. Kuszące jest opisanie oddziaływania magnesów jako oddziaływania dwóch monopoli, a z formalnego punktu widzenia pomysł ten jest całkiem wykonalny i często bardzo wygodny, a przez to przydatny praktycznie (w obliczeniach); Jednakże szczegółowa analiza pokazuje, że faktycznie tak nie jest poprawny opis zjawisk (najbardziej oczywistym pytaniem, którego nie da się wyjaśnić w ramach takiego modelu, jest pytanie, dlaczego monopoli nigdy nie da się rozdzielić, czyli dlaczego eksperyment pokazuje, że żadne izolowane ciało w rzeczywistości nie ma ładunku magnetycznego; ponadto słabość model jest taki, że nie ma on zastosowania do pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd makroskopowy, a zatem, jeśli nie zostanie potraktowany jako technika czysto formalna, prowadzi to jedynie do komplikacji teorii w sensie fundamentalnym).

Bardziej poprawne byłoby stwierdzenie, że na dipol magnetyczny umieszczony w niejednorodnym polu działa siła, która ma tendencję do obracania go w taki sposób, że moment magnetyczny dipola zrówna się z polem magnetycznym. Jednak żaden magnes nie działa na (całkowitą) siłę wywieraną przez jednolite pole magnetyczne. Siła działająca na dipol magnetyczny wraz z momentem magnetycznym M wyrażone wzorem:

Siłę działającą na magnes (który nie jest dipolem jednopunktowym) z nierównomiernego pola magnetycznego można wyznaczyć poprzez zsumowanie wszystkich sił (określonych tym wzorem) działających na elementarne dipole tworzące magnes.

Możliwe jest jednak podejście, które redukuje oddziaływanie magnesów do siły Ampera, a sam powyższy wzór na siłę działającą na dipola magnetycznego można również otrzymać w oparciu o siłę Ampera.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej

Pole wektorowe H mierzone w amperach na metr (A/m) w układzie SI i w oerstedach w GHS. Oersted i Gauss są wielkościami identycznymi; ich podział ma charakter czysto terminologiczny.

Energia pola magnetycznego

Przyrost gęstości energii pola magnetycznego jest równy:

H- natężenie pola magnetycznego, B- indukcja magnetyczna

W przybliżeniu tensora liniowego przenikalność magnetyczna jest tensorem (oznaczamy to), a mnożenie wektora przez niego jest mnożeniem tensora (macierzy):

lub w komponentach.

Gęstość energii w tym przybliżeniu jest równa:

- składowe tensora przenikalności magnetycznej, - tensor reprezentowany przez macierz odwrotną do macierzy tensora przenikalności magnetycznej, - stałą magnetyczną

Wybierając osie współrzędnych pokrywające się z głównymi osiami tensora przenikalności magnetycznej, wzory w składowych są uproszczone:

- składowe diagonalne tensora przenikalności magnetycznej w jego własnych osiach (pozostałe składowe w tych specjalnych współrzędnych - i tylko w nich! - są równe zeru).

W izotropowym magnesie liniowym:

- względna przenikalność magnetyczna

W próżni i:

Energię pola magnetycznego w cewce można obliczyć ze wzoru:

Ф - strumień magnetyczny, I - prąd, L - indukcyjność cewki lub zwoju z prądem.

Właściwości magnetyczne substancji

Z zasadniczego punktu widzenia, jak stwierdzono powyżej, pole magnetyczne może zostać wytworzone (a zatem – w kontekście tego akapitu – osłabione lub wzmocnione) przez zmienne pole elektryczne, prąd elektryczny w postaci strumieni naładowanych cząstek lub momenty magnetyczne cząstek.

Specyficzna budowa mikroskopowa i właściwości różnych substancji (a także ich mieszanin, stopów, stanów skupienia, modyfikacji krystalicznych itp.) powodują, że na poziomie makroskopowym mogą one zachowywać się zupełnie inaczej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego (w szczególności jego osłabienie lub wzmocnienie w różnym stopniu).

W związku z tym substancje (i ogólnie środowisko) w odniesieniu do ich właściwości magnetyczne dzielą się na następujące główne grupy:

• Antyferromagnetyki to substancje, w których ustalono antyferromagnetyczny porządek momentów magnetycznych atomów lub jonów: momenty magnetyczne substancji są skierowane przeciwnie i mają jednakową siłę.
• Diamagnetyki to substancje namagnesowane przeciwnie do kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.
• Substancje paramagnetyczne to substancje, które są namagnesowane w zewnętrznym polu magnetycznym w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.
• Ferromagnetyki to substancje, w których poniżej pewnej temperatury krytycznej (punktu Curie) ustala się ferromagnetyczny porządek momentów magnetycznych dalekiego zasięgu
• Ferrimagnetyki to materiały, w których momenty magnetyczne substancji są skierowane w przeciwnych kierunkach i nie mają równej siły.
• Wymienione powyżej grupy substancji obejmują głównie zwykłe substancje stałe lub (niektóre) ciekłe, a także gazy. Oddziaływanie z polem magnetycznym nadprzewodników i plazmy jest znacząco różne.

Toki Fuko

Prądy Foucaulta (prądy wirowe) to zamknięte prądy elektryczne w masywnym przewodniku, które powstają, gdy zmienia się przenikający przez niego strumień magnetyczny. Są to prądy indukowane powstające w ciele przewodzącym albo w wyniku zmiany czasu pola magnetycznego, w którym się ono znajduje, albo w wyniku ruchu ciała w polu magnetycznym, prowadzące do zmiany natężenia pola magnetycznego. przepływ przez ciało lub jakąkolwiek jego część. Zgodnie z regułą Lenza pole magnetyczne prądów Foucaulta jest skierowane tak, aby przeciwdziałać zmianie strumienia magnetycznego indukującego te prądy.

Historia rozwoju idei dotyczących pola magnetycznego

Chociaż magnesy i magnetyzm były znane znacznie wcześniej, badania pola magnetycznego rozpoczęły się w 1269 roku, kiedy francuski naukowiec Peter Peregrine (rycerz Pierre z Mericourt) oznaczył pole magnetyczne na powierzchni sferycznego magnesu za pomocą stalowych igieł i ustalił, że powstałe w ten sposób pole magnetyczne linie pola magnetycznego przecinały się w dwóch punktach, które nazwał „biegunami” przez analogię z biegunami Ziemi. Prawie trzy wieki później William Gilbert Colchester, korzystając z prac Petera Peregrinusa, po raz pierwszy definitywnie stwierdził, że sama Ziemia jest magnesem. Opublikowane w 1600 roku dzieło Gilberta „De Magnete”, położył podwaliny pod magnetyzm jako naukę.

Trzy odkrycia z rzędu podważyły ​​​​tę „podstawę magnetyzmu”. Najpierw w 1819 roku Hans Christian Oersted odkrył, że prąd elektryczny wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Następnie w 1820 roku André-Marie Ampère wykazał, że równoległe przewody, w których płynie prąd w tym samym kierunku, przyciągają się. Wreszcie Jean-Baptiste Biot i Félix Savart odkryli w 1820 r. prawo zwane prawem Biota-Savarta-Laplace'a, które poprawnie przewidywało pole magnetyczne wokół dowolnego przewodu pod napięciem.

Rozwijając te eksperymenty, Ampère opublikował w 1825 roku swój własny, udany model magnetyzmu. Pokazał w nim równoważność prądu elektrycznego w magnesach i zamiast dipoli ładunków magnetycznych modelu Poissona zaproponował tezę, że magnetyzm jest związany ze stale płynącymi pętlami prądowymi. Pomysł ten wyjaśniał, dlaczego nie można wyizolować ładunku magnetycznego. Ponadto Ampère wyprowadził nazwane jego imieniem prawo, które podobnie jak prawo Biota-Savarta-Laplace'a poprawnie opisywało wytworzone pole magnetyczne DC, a także wprowadzono twierdzenie o obiegu pola magnetycznego. Również w tej pracy Ampère ukuł termin „elektrodynamika”, aby opisać związek między elektrycznością i magnetyzmem.

Chociaż siła pola magnetycznego poruszającego się ładunku elektrycznego wynikająca z prawa Ampera nie została wyraźnie określona, ​​Hendrik Lorentz wyprowadził ją z równań Maxwella w 1892 roku. Naraz teoria klasyczna Elektrodynamika została w zasadzie ukończona.

Wiek XX poszerzył poglądy na elektrodynamikę, dzięki pojawieniu się teorii względności i mechaniki kwantowej. Albert Einstein w swoim artykule z 1905 roku ustanawiającym teorię względności wykazał, że pola elektryczne i magnetyczne są częścią tego samego zjawiska, rozważanego w różne systemy odliczanie. (Zobacz Problem ruchomego magnesu i przewodnika — eksperyment myślowy, który ostatecznie pomógł Einsteinowi rozwinąć szczególną teorię względności). Wreszcie mechanikę kwantową połączono z elektrodynamiką, tworząc elektrodynamikę kwantową (QED).

Zobacz także

• Wizualizator folii magnetycznej

Notatki

1. TSB. 1973, „Encyklopedia radziecka”.
2. W szczególnych przypadkach pole magnetyczne może istnieć przy braku pola elektrycznego, ale ogólnie rzecz biorąc, pole magnetyczne jest głęboko powiązane z polem elektrycznym, zarówno dynamicznie (wzajemne generowanie zmiennych przez wzajemne pola elektryczne i magnetyczne) , i w tym sensie, że podczas przejścia do nowy system odniesienia, pola magnetyczne i elektryczne wyrażają się przez siebie, to znaczy, ogólnie rzecz biorąc, nie można ich bezwarunkowo oddzielić.
3. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Podręcznik fizyki: wydanie 2, poprawione. - M.: Nauka, Redakcja Główna Literatury Fizycznej i Matematycznej, 1985, - 512 s.
4. W SI indukcję magnetyczną mierzy się w teslach (T), w układzie CGS w gausach.
5. Zbiegają się one dokładnie w układzie jednostek CGS, w SI różnią się stałym współczynnikiem, co oczywiście nie zmienia faktu ich praktycznej tożsamości fizycznej.
6. Najważniejszą i oczywistą różnicą jest to, że siła działająca na poruszającą się cząstkę (lub na dipol magnetyczny) jest obliczana dokładnie przez, a nie przez. Każda inna fizycznie poprawna i sensowna metoda pomiaru również umożliwi dokładny pomiar, chociaż dla formalnych obliczeń czasami okazuje się to wygodniejsze - i o to w istocie chodzi w wprowadzaniu tej wielkości pomocniczej (w przeciwnym razie obyłoby się bez niej w sumie, tylko używając
7. Musimy jednak dobrze zrozumieć, że szereg podstawowych właściwości tej „materii” zasadniczo różni się od właściwości tamtej normalnie wyglądający„materia”, którą można określić mianem „substancji”.
8. Zobacz twierdzenie Ampere'a.
9. W przypadku pola jednorodnego wyrażenie to daje siłę zerową, ponieważ wszystkie pochodne są równe zero B według współrzędnych.
10. Sivukhin D.V. Ogólny kurs fizyki. - Wyd. Po czwarte, stereotypowe. - M.: Fizmatlit; Wydawnictwo MIPT, 2004. - T. III. Elektryczność. - 656 s. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

Pole magnetyczne od dawna budzi u człowieka wiele pytań, jednak nawet obecnie pozostaje zjawiskiem mało znanym. Wielu naukowców próbowało zbadać jego cechy i właściwości, ponieważ korzyści i potencjał wykorzystania pola były niezaprzeczalnymi faktami.

Spójrzmy na wszystko w porządku. Jak zatem działa i powstaje pole magnetyczne? Zgadza się, od prądu elektrycznego. A prąd, według podręczników fizyki, jest kierunkowym przepływem naładowanych cząstek, prawda? Tak więc, gdy prąd przepływa przez dowolny przewodnik, wokół niego zaczyna działać pewien rodzaj materii - pole magnetyczne. Pole magnetyczne może być wytworzone przez prąd naładowanych cząstek lub momenty magnetyczne elektronów w atomach. Teraz to pole i materia mają energię, widzimy ją w siłach elektromagnetycznych, które mogą wpływać na prąd i jego ładunki. Pole magnetyczne zaczyna wpływać na przepływ naładowanych cząstek, które zmieniają początkowy kierunek ruchu prostopadły do ​​samego pola.

Pole magnetyczne można również nazwać elektrodynamicznym, ponieważ powstaje w pobliżu poruszających się cząstek i oddziałuje tylko na poruszające się cząstki. Otóż ​​jest dynamiczny ze względu na to, że ma specjalną strukturę w postaci rotujących bionów w obszarze przestrzeni. Zwykły poruszający się ładunek elektryczny może sprawić, że będą się obracać i poruszać. Biony przekazują wszelkie możliwe interakcje w tym obszarze przestrzeni. Dlatego poruszający się ładunek przyciąga jeden biegun wszystkich bionów i powoduje ich obrót. Tylko On może ich wyprowadzić ze stanu spoczynku i nic więcej, gdyż inne siły nie będą mogły na nie wpłynąć.

W pole elektryczne Istnieją naładowane cząstki, które poruszają się bardzo szybko i mogą przebyć 300 000 km w ciągu sekundy. Światło ma tę samą prędkość. Pole magnetyczne nie może istnieć bez ładunku elektrycznego. Oznacza to, że cząstki są ze sobą niezwykle blisko powiązane i istnieją we wspólnym polu elektromagnetycznym. Oznacza to, że jeśli wystąpią jakiekolwiek zmiany w polu magnetycznym, nastąpią zmiany w polu elektrycznym. To prawo jest również odwrotne.

Dużo mówimy tutaj o polu magnetycznym, ale jak możemy je sobie wyobrazić? Nie jesteśmy w stanie tego dostrzec gołym okiem człowieka. Co więcej, ze względu na niesamowicie szybką propagację pola, nie mamy czasu na jego wykrycie za pomocą różne urządzenia. Ale żeby się czegoś uczyć, trzeba mieć o tym chociaż pojęcie. Często konieczne jest również przedstawienie pola magnetycznego na diagramach. Aby ułatwić zrozumienie, rysowane są linie pola warunkowego. Skąd je wzięli? Zostały wymyślone nie bez powodu.

Spróbujmy zobaczyć pole magnetyczne za pomocą małych opiłków metalu i zwykłego magnesu. Nalejmy to płaska powierzchnia te trociny i wprowadzić je w działanie pola magnetycznego. Wtedy zobaczymy, że będą się poruszać, obracać i ustawiać według wzoru lub wzoru. Powstały obraz pokaże przybliżony wpływ sił w polu magnetycznym. Wszystkie siły i odpowiednio linie sił są w tym miejscu ciągłe i zamknięte.

Igła magnetyczna ma podobne cechy i właściwości jak kompas i służy do określania kierunku linii siły. Jeśli wpadnie w strefę działania pola magnetycznego, możemy zobaczyć kierunek działania sił z jego bieguna północnego. Następnie podkreślmy kilka wniosków z tego miejsca: wierzchołek zwykłego magnesu trwałego, z którego wychodzą linie siły, jest wyznaczony biegun północny magnes. Natomiast biegun południowy oznacza punkt, w którym siły są zamknięte. Cóż, linie siły wewnątrz magnesu nie są zaznaczone na schemacie.

Pole magnetyczne, jego właściwości i charakterystyka mają dość szerokie zastosowanie, ponieważ w wielu zagadnieniach trzeba je brać pod uwagę i badać. Jest to najważniejsze zjawisko w nauce fizyki. Bardziej złożone rzeczy, takie jak przenikalność magnetyczna i indukcja, są z tym nierozerwalnie powiązane. Aby wyjaśnić wszystkie przyczyny pojawienia się pola magnetycznego, musimy polegać na rzeczywistości fakty naukowe i potwierdzenia. W przeciwnym razie w bardziej złożonych problemach nieprawidłowe podejście może naruszyć integralność teorii.

Teraz podamy przykłady. Wszyscy znamy naszą planetę. Czy powiesz, że nie ma pola magnetycznego? Być może masz rację, ale naukowcy twierdzą, że procesy i interakcje wewnątrz jądra Ziemi powodują powstanie ogromnego pola magnetycznego, które rozciąga się na tysiące kilometrów. Ale w każdym polu magnetycznym muszą być jego bieguny. I istnieją, są po prostu położone trochę dalej od bieguna geograficznego. Jak to czujemy? Na przykład ptaki rozwinęły zdolności nawigacyjne i nawigują w szczególności za pomocą pola magnetycznego. Dzięki jego pomocy gęsi bezpiecznie docierają do Laponii. Specjalne urządzenia nawigacyjne również wykorzystują to zjawisko.