Назовите часть пространства в котором действуют магнитные силы

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, область около магнита или проводника, по которому протекает ток, в которой могут наблюдаться магнитные эффекты, такие как отклонение стрелки компаса. Магнитное поле можно представить в виде ряда линий действия сил (линий потока), идущих из полюсов магнита или огибающих токоне-сущий проводник. Эти силовые линии можно увидеть, если расположить железные опилки на листе бумаги, а под ним поместить магнит. Опилки будут ориентированы вдоль силовых линий, а плотность линий будет выше там, где поле самое сильное. Направление магнитного поля — это направление, которое принимает магнит, внесенный в поле. Магнитные полюса — это области поля с максимальной концентрацией МАГНЕТИЗМА. Если магнит в виде бруска подвесить так, чтобы он свободно раскачивался в горизонтальной плоскости, один полюс укажет на север; точка, на которую он будет направлен, называется северным полюсом. Другой конец, соответственно, укажет на южный полюс. Противоположные полюса притягивают друг друга, одинаковые отталкиваются друг от друга. Магнитные полюса Земли — это концы огромного магнита, которым является Земля.

Научно-технический энциклопедический словарь .

• МАГНИТНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
• МАГНИТНОЕ СКЛОНЕНИЕ

Смотреть что такое «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ» в других словарях:

• Магнитное поле звёзд — Магнитное поле Солнца производит корональные выбросы массы. Фото NOAA Звёздное магнитное поле магнитное поле, создаваемое движением проводящей плазмы внутри звёзд главно … Википедия
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — силовое поле, действующее на движущиеся электрич. заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (независимо от состояния их движения). М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В. Значение В определяет силу, действующую в данной точке… … Физическая энциклопедия
• магнитное поле — Одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости. [ГОСТ Р 52002 2003] магнитное поле Одна из форм проявления… … Справочник технического переводчика
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — одна из форм электромагнитного поля. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.). Полное описание электрических и магнитных полей и их… … Большой Энциклопедический словарь
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — пространство, в котором может быть обнаружено действие магнитной силы. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ та часть пространства, где проявляется притягивающее или отталкивающее … Словарь иностранных слов русского языка
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — одна из форм электромагнитного (см.). М. п. это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным (см.), независимо от состояния их движения. М. п. существует в межпланетном пространстве, не окружены Земля … Большая политехническая энциклопедия
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами, а также переменным электрическим полем. Действует на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным … Современная энциклопедия
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — (Magnetic field) пространство, в котором действуют магнитные силы данного магнита, в частности земного шара. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
• МАГНИТНОЕ ПОЛЕ — окружающее магнит пространство, в к ром проявляется его действие. Технический железнодорожный словарь. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович … Технический железнодорожный словарь
• Магнитное поле — одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости. Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ… … Официальная терминология

Магнитное поле

силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (См. Магнитный момент), независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В, который определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд (см. Лоренца сила); действие М. п. на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства М. п.

Впервые термин «М. п.» ввёл в 1845 М. Фарадей, считавший, что как электрические так и магнитные взаимодействия осуществляются посредством единого материального поля. Классическая теория электромагнитного поля (См. Электромагнитное поле) была создана Дж. Максвеллом (1873), квантовая теория — в 20-х годах 20 века (см. Квантовая теория поля).

Источниками макроскопического М. п. являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные тела. Природа этих источников едина: М. п. возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента (см. Магнетизм).

М.. п. электрического тока определяется Био — Савара законом: М. п. тел, имеющих магнитный момент, — формулами, описывающими поле магнитного диполя (См. Диполь) (в общем случае — мультиполя (См. Мультиполь)).

Переменное М. п. возникает также при изменении во времени электрического поля (См. Электрическое поле). В свою очередь, при изменении во времени М. п. возникает электрическое поле. Полное описание электрического и магнитного полей в их взаимосвязи дают Максвелла уравнения. Для характеристики М. п. часто вводят силовые линии поля (линии магнитной индукции). Касательная в каждой точке такой линии имеет направление вектора В в этой точке. Числом силовых линий, проходящих через единичную перпендикулярную к ним площадку, количественно определяют индукцию поля. В местах повышенных значений В линии индукции сгущаются, в тех же местах, где поле слабее, линии расходятся (см., например, рис. 1).

Для М. п. наиболее характерны следующие проявления.

1. В постоянном однородном М. п. на магнитный диполь с магнитным моментом p_m действует вращающий момент N = [р_m В] (так, магнитная стрелка в М. п. поворачивается по полю; виток с током I, также обладающий магнитным моментом, стремится занять положение, при котором его плоскость была бы перпендикулярна линиям индукции; атомный диполь прецессирует вокруг силовой линии с характеристической частотой; рис. 1, а).

2. В постоянном однородном М. п. действие силы Лоренца приводит к тому, что траектория движения электрического заряда имеет вид спирали с кривизной, обратно пропорциональной скорости (рис. 1, б). Искривление траектории электрических зарядов под действием силы Лоренца сказывается, например, в перераспределении тока по сечению проводника при внесении его в М. п. Этот эффект лежит в основе гальваномагнитных, термомагнитных и других родственных им явлений.

3. В пространственно неоднородном М. п. на магнитный диполь действует сила F, перемещающая диполь в направлении градиента поля: F = grad (p_mB); так, пучок атомов, содержащий атомы с противоположно ориентированными магнитными моментами, в неоднородном М. п. разделяется на два расходящихся пучка (рис. 1, в).

4. М. п., непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрические заряды и приводит их в движение; возникающий при этом в контуре ток I_инд (рис. 1, г) своим М. п. В_инд противодействует изменению первоначального М. п. (см. Индукция электромагнитная).

Магнитная индукция В определяет среднее макроскопическое М. п., создаваемое в данной точке поля как токами проводимости (движением свободных носителей зарядов), так и имеющимися намагниченными телами (ионами и атомами вещества). М. п., созданное токами проводимости и не зависящее от магнитных свойств вещества, характеризуется вектором напряжённости магнитного поля (См. Напряжённость магнитного поля) Н = В — 4 πJ или Н = (В / μ₀) — J (соответственно в СГС системе единиц (См. СГС система единиц) и Международной системе единиц (См. Международная система единиц)). В этих соотношениях вектор J — Намагниченность вещества (магнитный момент единицы его объёма), μ₀ — Магнитная постоянная.

Отношение m = В / m₀Н, определяющее магнитные свойства вещества, называется его магнитной проницаемостью (См. Магнитная проницаемость). В зависимости от величины m вещества делят на Диамагнетики (m 1), вещества с m >> 1 называются ферромагнетиками (См. Ферромагнетики).

Объёмная плотность энергии М. п. в отсутствии ферромагнетиков: w_M = mH 2 / 8p или w_M = BH / 8p (в единицах СГС); w_M = mm₀H 2 / 2 или BH / 2 (в единицах СИ). В общем случае w_M = 1 /₂ òHdB, где пределы интегрирования определяются начальными и конечными значениями магнитной индукции В, сложным образом зависящей от поля Н.

Для измерения характеристик М. п. и магнитных свойств веществ применяют различного типа Магнитометры. Единицей индукции М. п. в системе единиц СГС является гаусс (гс), в Международной системе единиц — тесла (тл), 1 тл = 10 4 гс. Напряжённость измеряется, соответственно, в эрстедах (э) и амперах на метр (а/м, 1 а/м = 4p/10 3 э » 0,01256 э; энергия М. п. — в эрг/см 2 или дж/м 2 , 1 дж/м 2 = 10 эрг/см 2 .

Магнитные поля в природе чрезвычайно разнообразны как по своим масштабам, так и по вызываемым ими эффектам. М. п. Земли, образующее земную магнитосферу, простирается до расстояния в 70—80 тысяч км в направлении на Солнце и на многие миллионы км в противоположном направлении (см. Земля). У поверхности Земли М. п. равно в среднем 0,5 гс, на границе магнитосферы Магнитное поле 10 -3 гс. Геомагнитное поле экранирует поверхность Земли и биосферу (См. Биосфера) от потока заряженных частиц солнечного ветра (См. Солнечный ветер) и частично космических лучей. (См. Космические лучи) Влияние самого геомагнитного поля на жизнедеятельность организмов изучает Магнитобиология. В околоземном пространстве М. п. образует магнитную ловушку для заряженных частиц высоких энергий — радиационный пояс Земли (См. Радиационные пояса Земли). Содержащиеся в радиационном поясе частицы представляют значительную опасность при полётах в космос. Происхождение М. п. Земли связывают с конвективными движениями проводящего жидкого вещества в земном ядре (см. Земной магнетизм).

Непосредственные измерения при помощи космических аппаратов показали, что ближайшие к Земле космические тела — Луна, планеты Венера и Марс не имеют собственного М. п., подобного земному. Из других планет Солнечной системы лишь Юпитер и, по-видимому, Сатурн обладают собственными М. п., достаточными для создания планетарных магнитных ловушек. На Юпитере обнаружены М. п. до 10 гс и ряд характерных явлений (Магнитные бури, синхротронное радиоизлучение и другие), указывающих на значительную роль М. п. в планетарных процессах.

Межпланетное М. п. — это главным образом поле солнечного ветра (непрерывно расширяющейся плазмы солнечной короны). Вблизи орбиты Земли межпланетное поле Магнитное поле 10 -4 —10 -5 гс. Силовые линии регулярного межпланетного М. п. имеют вид идущих от Солнца раскручивающихся спиралей (их форма обусловлена сложением радиального движения плазмы и вращения Солнца). М. п. межпланетной плазмы имеет секторную структуру: в одних секторах оно направлено от Солнца, в других — к Солнцу. Регулярность межпланетного М. п. может нарушаться из-за развития различных видов плазменной неустойчивости, прохождения ударных волн и распространения потоков быстрых частиц, рожденных солнечными вспышками (см. Космическая магнитогидродинамика).

Во всех процессах на Солнце — вспышках, появлении пятен и протуберанцев, рождении солнечных космических лучей М. п. играет важнейшую роль (см. Солнечный магнетизм). Измерения, основанные на эффекте Зеемана, показали, что М. п. солнечных пятен достигает нескольких тысяч гс, протуберанцы удерживаются полями Магнитное поле 10—100 гс (при среднем значении общего М. п. Солнца Магнитное поле 1 гс). Удалённость звёзд не позволяет пока наблюдать у них М. п. типа солнечных. В то же время более чем у двухсот так называемых магнитных звёзд (См. Магнитные звёзды) обнаружены аномально большие поля (до 3,4·10 4 гс). Поля Магнитное поле 10 7 гс измерены у нескольких звёзд — белых карликов. (См. Белые карлики) Особенно большие (Магнитное поле 10 10 —10 12 гс) М. п. должны быть, по современным представлениям, у нейтронных звёзд (См. Нейтронные звёзды). С М. п. космических объектов тесно связано ускорение заряженных частиц (электронов протонов, ядер) до релятивистских скоростей (близких к скорости света). При движении таких частиц в космических М. п. возникает электромагнитное Синхротронное излучение. Индукция межзвёздного М. п., определённая по Зеемана эффекту (в радиолинии 21 см спектра водорода) и по Фарадея эффекту (вращению плоскости поляризации электромагнитного излучения в М. п.), составляет всего Магнитное поле 5·10 -6 гс. Однако общая энергия межзвёздного (галактического) М. п. превышает энергию хаотического движения частиц межзвёздного газа и сравнима с энергией космических лучей.

В явлениях микромира роль М. п. столь же существенна, как и в космических масштабах. Это объясняется существованием у всех частиц — структурных элементов вещества (электронов, протонов, нейтронов) магнитного момента, а также действием М. п. на движущиеся электрические заряды. Если суммарный магнитный момент М частиц, образующих атом или молекулу, равен нулю, то такие атомы и молекулы называются диамагнитными. Атомы (ионы, молекулы) с М ¹ 0 называются парамагнитными. У всех атомов (как с М = 0, так и с М ¹ 0) при наложении внешнего М. п. возникает индуцированный магнитный момент, направленный навстречу намагничивающему полю (см. Диамагнетизм). Однако у парамагнитных атомов в М. п. этот эффект маскируется преимущественным поворотом их магнитных моментов по полю (см. Парамагнетизм). У парамагнетиков и ферромагнетиков намагниченность увеличивается с ростом внешнего М. п. (до состояния насыщения). Вид кривых намагничивания (См. Намагничивание) ферромагнетиков (и антиферромагнетиков) в значительной степени определяется магнитным взаимодействием атомных носителей магнетизма. Это взаимодействие обусловливает также большое разнообразие типов атомной магнитной структуры (См. Магнитная структура) у ферримагнетиков (ферритов (См. Ферриты)).

Внутрикристаллическое М. п., измеренное в ферримагнетиках (ферритах-гранатах) на ядрах ионов железа, оказалось Магнитное поле 5·10 5 гс, на ядрах редкоземельного металла диспрозия Магнитное поле 8·10 6 гс. На расстоянии порядка размера атома (Магнитное поле 10 -8 см) М. п. ядра составляет Магнитное поле 50 гс. Внешнее М. п. и внутриатомные М. п., создаваемые электронами атома и его ядром, расщепляют энергетические уровни атома (Зеемана эффект); в результате спектры атомов приобретают сложное строение (см. Тонкая структура и Сверхтонкая структура). Расстояния между зеемановскими подуровнями энергии (и соответствующими спектральными линиями) пропорциональны величине М. п., что позволяет спектральными методами определять значение М. п. С возникновением зеемановских подуровней энергии в М. п. и с квантовыми переходами между ними связано ещё одно важное физическое явление — резонансное поглощение веществом радиоволн (явление магнитного резонанса (См. Магнитный резонанс)). Зависимость положения и формы линий спектра магнитного резонанса от особенностей взаимодействия молекул, атомов, ионов, а также ядер в жидкостях и твёрдых телах даёт возможность исследовать при помощи электронного парамагнитного резонанса (См. Электронный парамагнитный резонанс) (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (См. Ядерный магнитный резонанс) (ЯМР) структуру жидкостей, кристаллов и сложных молекул, кинетику химических и биохимических реакций.

М. п. способно заметно влиять на оптические свойства среды и процессы взаимодействия электромагнитного излучения с веществом (см. Фарадея эффект, Магнитооптика), вызывать Гальваномагнитные явления и Термомагнитные явления в проводниках и полупроводниках. М. п. оказывает влияние на Сверхпроводимость веществ: при достижении определённой величины М. п. разрушает сверхпроводимость (см. Критическое магнитное поле). М. п. при намагничивании ферромагнитных тел изменяет их форму и упругие свойства (см. Магнитострикция). Особые свойства в М. п. приобретает Плазма. М. п. препятствует движению заряженных частиц плазмы поперёк силовых линий поля (см. Магнитная гидродинамика). Этот эффект используется, например, для термоизоляции плазмы и обеспечения её устойчивости в установках для изучения свойств высокотемпературной плазмы.

Применение магнитных полей в науке и технике. М. п. обычно подразделяют на слабые (до 500 гс), средние (500 гс — 40 кгс), сильные (40 кгс — 1 Мгс) и сверхсильные (свыше 1 Мгс). На использовании слабых и средних М. п. основана практически вся электротехника, радиотехника и электроника. В научных исследованиях средние М. п. нашли применение в ускорителях заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц), в Вильсона камере (См. Вильсона камера), искровой камере (См. Искровая камера), пузырьковой камере (См. Пузырьковая камера) и других трековых детекторах ионизующих частиц, в масс-спектрометра (См. Масс-спектрометры)х, при изучении действия М. п. на живые организмы и т.д. Слабые и средние М. п. получают при помощи магнитов постоянных (См. Магнит постоянный), электромагнитов, неохлаждаемых соленоидов, магнитов сверхпроводящих (См. Магнит сверхпроводящий).

М. п. до Магнитное поле500 кгс широко применяются в научных и прикладных целях: в физике твёрдого тела для изучения энергетических спектров электронов в металлах, полупроводниках и сверхпроводниках; для исследования ферро- и антиферромагнетизма, для удержания плазмы в МГД-генераторах и двигателях, для получения сверхнизких температур (см. Магнитное охлаждение), в электронных микроскопах для фокусировки пучков электронов и т.д. Для получения сильных М. п. применяют сверхпроводящие соленоиды (до 150—200 кгс, рис. 2), соленоиды, охлаждаемые водой (до 250 кгс, рис. 3), импульсные соленоиды (до 1,6 Мгс, рис. 4). Силы, действующие на проводники с током в сильных М. п., могут быть очень велики (так, в полях Магнитное поле 250 кгс механические напряжения достигают 4·10 8 н/м 2 , то есть предела прочности меди). Эффект давления М. п. учитывают при конструировании электромагнитов и соленоидов, его используют для штамповки изделий из металла. Предельное значение поля, которое можно получить без разрушения соленоида, не превышает 0,9 Мгс.

Сверхсильные М. п. используют для получения данных о свойствах веществ в полях свыше 1 Мгс и при сопутствующих им давлениях в десятки млн. атмосфер. Эти исследования позволят, в частности, глубже понять процессы, происходящие в недрах планет и звёзд. Сверхсильные М. п. получают методом направленного взрыва (рис. 5). Медную трубу, внутри которой предварительно создано сильное импульсное М. п., радиально сжимают давлением продуктов взрыва. С уменьшением радиуса R трубы величина М. п. в ней возрастает Магнитное поле 1/R 2 (если магнитный поток через трубу сохраняется). М. п., получаемое в установках подобного типа (так называемых взрывомагнитных генераторах), может достигать нескольких десятков Мгс. К недостаткам этого метода следует отнести кратковременность существования М. п. (несколько мксек), небольшой объём сверхсильного М, п. и разрушение установки при взрыве.

Лит.: Ландау Л. Д. и Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); Тамм И. Е., Основы теории электричества, 8 изд., М., 1966; Парселл Э., Электричество и магнетизм, перевод с английского, М., 1971 (Берклеевский курс физики, т. 2); Карасик В. Р., Физика и техника сильных магнитных полей, М., 1964; Монтгомери Б., Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов, перевод с английского, М., 1971; Кнопфель Г., Сверхсильные импульсные магнитные поля, перевод с английского, М., 1972; Кольм Г., Фриман А., Сильные магнитные поля, «Успехи физических наук», 1966, т. 88, в. 4, с. 703; Сахаров А. Д., Взрывомагнитные генераторы, там же, с. 725; Биттер Ф., Сверхсильные магнитные поля, там же, с. 735; Вайнштейн С. И., Зельдович Я. Б., О происхождении магнитных полей в астрофизике, там же, 1972, т. 106, в. 3.

Л. Г. Асламазов, В. Р. Карасик, С. Б. Пикельнер.

Рис. 1. a — действие однородного постоянного магнитного поля на магнитную стрелку, виток с током I и атомный диполь (е — электрон атома); б — действие однородного постоянного магнитного поля на свободно движущиеся электрические заряды q (их траектория в общем случае имеет вид спирали); в — разделение пучка магнитных диполей в неоднородном магнитном поле; г — возникновение тока индукции в витке при усилении внешнего магнитного поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магнитного поля В_инд). Здесь p_т — магнитный момент, q — электрический заряд, v — скорость заряда.

Рис. 2. Сверхпроводяший соленоид с обмоткой из сплава Nb — Zr на 30 кгс (рабочий объём диаметром 32 мм находится при комнатной температуре): 1 — соленоид; 2 — жидкий гелий; 3 — жидкий азот; 4 — азотный экран; 5 — кожух; 6 — заливная горловина.

Рис. 3. Схематический разрез водоохлаждаемого соленоида на 250 кгс (движение воды показано стрелками), 1-я секция имеет массу 2 кг, потребляет мощность 0,4 Мвт и создаёт поле Bmax Магнитное поле 45 кгс, 2-я секция — 16 кг, 2 Мвт и 65 кгс, 3-я секция — 1250 кг, 12 Мвт и 140 кгс.

Рис. 4. Модель импульсного одновиткового соленоида (длина 10 мм, диаметр отверстия 2 мм). Источник питания — батарея конденсаторов на 2,4 кдж. Получаемые поля — до 1,6 Мгс.

Рис. 5. Взрывомагнитный генератор. Первичное импульсное поле создаётся разрядом батареи конденсаторов. Когда поле достигает максимальной величины, осуществляется взрыв (ВВ — взрывчатое вещество), приводящий к резкому возрастанию поля в медной трубе («ловушке» магнитного поля). Тригер применялся для синхронизации первичного импульсного магнитного поля и детонации взрывчатого вещества.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

• Магнитное охлаждение
• Магнитное поле Земли

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

силовое поле, действующее на движущиеся электрич. заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (независимо от состояния их движения). М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В. Значение В определяет силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрич. заряд (см. ЛОРЕНЦА СИЛА) и на тела, имеющие магн. момент.

Термин «М. п.» ввёл в 1845 англ. физик М. Фарадей, считавший, что как электрич., так и магн. вз-ствия осуществляются посредством единого материального поля. Классич. теория эл.-магн. поля была создана англ. физиком Дж. Максвеллом (1873), квант. теория — в 20-х гг. 20 в. (см. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ).

Источниками макроскопич. М. п. явл. намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряж. тела. Природа этих источников едина: М. п. возникает в результате движения заряж. микрочастиц (эл-нов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магн. момента (см. МАГНЕТИЗМ).

Перем. М. п. возникает также при изменении во времени электрич. поля. В свою очередь, при изменении во времени М. п. возникает электрич. поле. Полное описание электрич. и магн. полей в их взаимосвязи дают Максвелла уравнения. Для хар-ки М. п. часто вводят силовые линии поля (линии магн. индукции). В каждой точке такой линии вектор В расположен вдоль касательной. В местах повышенных значений В линии индукции сгущаются, в тех же местах, где поле слабее, линии расходятся (рис.).

Для М. п. наиболее характерны след. проявления.

1. В пост. однородном М. п. на магн. диполь с магн. моментом рm действует вращающий момент N=(pmB) (так, магн. стрелка в М. п. поворачивается по полю; виток с током I, также обладающий магн. моментом, стремится занять положение, при к-ром его плоскость была бы перпендикулярна линиям индукции; ат. диполь процессирует вдоль силовой линии с характеристич. частотой; рис., а).

действие однородного пост. магн. поля на магн. стрелку, виток с током I и ат. диполь (е — эл-н атома); б — действие однородного пост. магн. поля на свободно движущиеся электрич. заряды +q (их траектория в общем случае имеет вид спирали); в — разделение пучка магн. диполей в неоднородном магн. поле; г — возникновение тока индукции в витке при усилении внеш. магн. поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магн. поля В ). Pm — магн. момент, q — электрич. заряд, v — скорость заряда.

2. В пост. однородном М. п. действие силы Лоренца приводит к тому, что траектория движения электрич. заряда имеет вид спирали с кривизной, обратно пропорц. скорости (рис., б). Искривление траектории электрич. зарядов под действием силы Лоренца сказывается, напр., в перераспределении тока по сечению проводника при внесении его в М. п. Этот эффект лежит в основе гальваномагн., термомагн. и др. родственных им явлений.

3. В пространственно неоднородном М. п. на магн. диполь рm действует сила F, перемещающая диполь, ориентированный по полю, в направлении градиента поля: F=grad (рmВ); так, пучок атомов, содержащий атомы с противоположно ориентированными магн. моментами, в неоднородном М. п. разделяется на два расходящихся пучка (рис., в).

4. М. п., непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрич. заряды и приводит их в движение; возникающий при этом в контуре ток Iинд (рис., г) своим М. п. противодействует изменению первоначального М. п. (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ).

Магн. индукция В определяет ср. макроскопич. М. п., создаваемое в данной точке пр-ва как токами проводимости (движением свободных носителей зарядов), так и имеющимися намагниченными телами. М. п., созданное токами проводимости и независящее от магн. св-в присутствующего в-ва, характеризуется вектором напряжённости магнитного поля Н=B-4pJ или Н=(B/m0)-J (соответственно в СГС системе единиц и Международной системе единиц). В этих соотношениях вектор J — намагниченность в-ва, m0 — магнитная постоянная.

Отношение m=В1m0Н наз. магнитной проницаемостью. В зависимости от величины m в-ва делят на диамагнетики (m 1), в-ва с m->1 наз. ферромагнетиками.

Объёмная плотность энергии М. п. в отсутствии ферромагнетиков: wм=mH2/8p или wм=BH/8p (в ед. СГС); wм=mm0H2/2 или ВН/2 (в ед. СИ).

В общем случае wм=1/2?HdB, где пределы интегрирования определяются начальными и конечными значениями магн. индукции В, сложным образом зависящей от поля Н.

Для измерения хар-к М. п. применяют различного типа магнитометры.

Магнитные поля в природе разнообразны по масштабам и по вызываемым эффектам. М. п. Земли, образующее земную магнитосферу, простирается до расстояния в 70—80 тыс. км в направлении на Солнце и на многие миллионы км в противоположном направлении. У поверхности Земли М. п. Н равно в среднем 0,5 Э, на границе магнитосферы =10-3 Э. В околоземном пр-ве М. п. образует магнитную ловушку для заряж. ч-ц высоких энергий — радиационный пояс. Происхождение М. п. Земли связывают с конвективными движениями проводящего жидкого в-ва в земном ядре (см. ДИНАМО-ЭФФЕКТ).

Из других планет Солнечной системы лишь Юпитер и Сатурн обладают собственными М. п., достаточными для создания устойчивых планетарных магн. ловушек. На Юпитере обнаружены М. п. до 10 Э и ряд характерных явлений (магн. бури, синхротронное излучение в радиодиапазоне и др.), указывающих на значит. роль М. п. в планетарных процессах.

Межпланетное М. п.— это гл. обр. поле солнечного ветра (непрерывно расширяющейся плазмы солн. короны). Вблизи орбиты Земли межпланетное поле =10-4—10-5 Э. Силовые линии регулярного межпланетного М. п. имеют вид идущих от Солнца раскручивающихся спиралей (их форма обусловлена сложением радиального движения плазмы и вращения Солнца). М. п. межпланетной плазмы имеет секторную структуру: в одних секторах оно направлено от Солнца, в других — к Солнцу. Регулярность межпланетного М. п. может нарушаться из-за развития разл. видов плазменной неустойчивости, прохождения ударных волн и распространения потоков быстрых ч-ц, рождённых солн. вспышками.

Во всех процессах на Солнце — вспышках, появлении пятен и протуберанцев, рождении солн. космич. лучей — М. п. играет важнейшую роль. Измерения, основанные на Зеемана эффекте, показали, что М. п. солн. пятен достигает неск. тыс. Э, протуберанцы удерживаются полями =10—100 Э (при ср. значении общего М. п. Солнца = 1 Э). Удалённость звёзд не позволяет пока наблюдать у них М. п. типа солнечных. В то же время более чем у двухсот т. н. магнитных звёзд обнаружены аномально большие поля (до 3,4•104 Э). Поля =107 Э измерены у неск. звёзд — белых карликов. Особенно большие (=1010—1012 Э) М. п. должны быть, по совр. представлениям, у нейтронных звёзд.

В явлениях микромира роль М. п. столь же существенна, как и в косм, масштабах. Это объясняется существованием у всех ч-ц — структурных элементов в-ва (эл-нов, протонов, нейтронов) магн. момента, а также действием М. п. на движущиеся электрич. заряды.

На расстоянии порядка размера атома (=10-8 см) М. п. ядра составляет =50 Э. В ферримагнетиках (ферритах-гранатах) на ядрах ионов железа М. п. оказалось =5•105 Э, на ядрах редкоземельного металла диспрозия =8•106 Э. Внеш. М. п. и внутриатомные М. п., создаваемые эл-нами атома и его ядром, расщепляют энергетич. уровни атома, в результате спектры атомов приобретают сложное строение (см. ТОНКАЯ СТРУКТУРА, СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА). Расстояния между зеемановскими подуровнями энергии (и соответствующими спектр. линиями) пропорц. величине М. п., что позволяет спектр. методами определять значение М. п.

Получение магнитных полей. М. п. обычно подразделяют на слабые (до 500 Э), средние (500 Э — 40 кЭ), сильные (40 кЭ — 1 МЭ) и сверхсильные (св. 1 МЭ). На использовании слабых и средних М. п. основана практически вся электротехника, радиотехника и электроника. Слабые и средние М. п. получают при помощи магнитов постоянных, электромагнитов, неохлаждаемых соленоидов, магнитов сверхпроводящих.

Для получения сильных М. п. применяют сверхпроводящие соленоиды (до 150—200 кЭ), соленоиды, охлаждаемые водой (до 250 кЭ), импульсные соленоиды (до 1,6 МЭ). Сверхсильные М. п. получают методом направленного взрыва. Медную трубу, внутри к-рой предварительно создано сильное импульсное М. п., радиально сжимают давлением продуктов взрыва. С уменьшением радиуса R трубы величина М. п. в ней возрастает =1/R2 (если магн. поток через трубу сохраняется). М. п., получаемое в установках подобного типа (т. н. взрывомагнитных генераторах), может достигать неск. десятков МЭ.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

— силовое поле, действующее на движущиеся (в системе, в к-рой рассматривается поле) электрич. заряды (токи) и на тела, обладающие магнитным моментом. Вместе с электрич. полем образует единое электромагнитное поле. Термин «М. п.» введён в 1845 М. фарадеем (М. Faraday).

Согласно Максвелла уравнениям, источниками М. п. являются электрич. токи, магн. моменты и переменные электрич. поля (о природе источников М. п. в разл. средах см. в ст. Магнетизм, Магнетизм микрочастиц). М. п. в среде обычно характеризуется двумя аксиальными векторами: магнитной индукцией В и напряжённостью магнитного поля Н. Эти векторы не независимы, а связаны между собой т. н. материальным ур-ннем , различным для различных сред. О более общей зависимости ( Т — темн-ра, — давление, . . .) говорят как о магн. ур-нии состояния вещества. В вакууме В=Н (в СГС) или (в СИ), где — магнитная постоянная. Различие между векторами B и H в среде связано с наличием в ней микроскопич. магн. моментов. В СИ

где вектор М равен магн. моменту единицы объёма и наз. вектором намагниченности. В большинстве неферромагн. сред намагниченность (по крайней мере в слабых полях) пропорциональна напряжённости М. п.:

Коэф. у. наз. магнитной восприимчивостью. С учётом (2) ур-ние (1) можно записать в виде:

где коэф. наз. магнитной проницаемостью. В переменных полях величины m и c зависят от частоты и волнового вектора (т. н. временная и пространств. дисперсии, см. Диспергирующая среда). Плотность энергии w макроскопич. статич. М. п. в среде можно записать в виде:

В общем случае пределы интегрирования являются ф-цией H и значение w зависит от вида связи между B и H. Для вакуума, пара- и диамагн. сред, т. е. в случае линейной связи между В и Н,Это справедливо и для переменного М. п. в случае стационарной линейной среды и в отсутствие дисперсии (об энергии переменного М. п. в диспергирующих средах см. в ст. Энергия электромагнитного поля).

К осн. физ. проявлениям М. п. относятся магн. часть Лоренца силы

(q,— заряд и скорость частицы), сила, действующая на магн. момент т и соответствующая потенциальной энергии , а также явление электромагнитной индукции.

В лабораторных условиях слабые (до 0,5 кЭ) и средние (до 40 кЭ) стационарные М. п. получают с помощью постоянных магнитов и электромагнитов. Сильные стационарные М. п. (до 250 кЭ) получают с помощью охлаждаемых и сверхпроводящих соленоидов. Поля до 1,6 МЭ получаются в импульсных соленоидах, сверхсильные импульсные поля (десятки МЭ) — методом направленной взрыва (см. Сверхсильные магнитные поля). Для измерения характеристик М. п. используют разл. магнитометры. В космич. условиях М. п. достигают 10 12 -10 13 Э (см. Магнитные поля звёзд).

Технич. применения М. п. лежат в основе практически всей электротехники, радиотехники и электроники. М. п. применяются в дефектоскопии, для удержания горячей плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза, для каналирования пучков заряж. частиц в ускорителях заряженных частиц, в генераторах мощного микроволнового излучения и т. п.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Ахиезер А. И., Ахиезер И. А., Электромагнетизм и электромагнитные волны, М., 1985. И. А. Ахиезер.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Понятное объяснение правила левой и правой руки в магнитном поле

Статья рассказывает о применении правила левой и правой руки в физике, особенно в контексте магнитного поля, и объясняет, как эти правила помогают определить направление силы и магнитного поля.

Понятное объяснение правила левой и правой руки в магнитном поле обновлено: 30 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

Добро пожаловать на лекцию по физике! Сегодня мы будем говорить о магнитном поле и его свойствах. Магнитное поле – это область пространства, в которой действуют магнитные силы. Оно возникает вокруг магнитов и электрических токов. Магнитное поле имеет множество применений в нашей повседневной жизни, от компасов и электромагнитов до магнитных резонансных томографов. Чтобы лучше понять магнитное поле, мы будем использовать правило левой и правой руки, которые помогут нам определить направление силы и поля. Давайте начнем!

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Магнитное поле

Магнитное поле – это область пространства, в которой действуют магнитные силы. Оно возникает вокруг магнитов или электрических токов.

Магнитное поле можно представить себе как невидимую сетку, заполняющую пространство вокруг магнита или провода с током. Эта сетка состоит из линий, называемых магнитными линиями силы.

Магнитные линии силы имеют свойства, которые помогают нам понять, как магнитное поле взаимодействует с другими объектами. Например, они всегда образуют замкнутые петли, не пересекаются и направлены от севера к югу внутри магнита.

Магнитное поле обладает несколькими важными свойствами:

1. Направление: Магнитные линии силы всегда направлены от севера к югу внутри магнита.
2. Сила: Магнитное поле может оказывать силу на другие магниты или провода с током. Эта сила зависит от величины магнитного поля и свойств объекта, на который она действует.
3. Взаимодействие: Магнитное поле может взаимодействовать с другими магнитами или проводами с током. Оно может притягивать или отталкивать эти объекты в зависимости от их положения и полярности.

Магнитное поле имеет широкий спектр применений, от создания электромагнитов и генераторов до использования в медицинской диагностике и технологии хранения данных.

Правило левой руки

Правило левой руки – это правило, которое помогает определить направление силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.

Чтобы использовать правило левой руки, нужно выполнить следующие шаги:

1. Вытяните левую руку и разведите пальцы так, чтобы они были перпендикулярны друг другу.
2. Представьте, что большой палец указывает в направлении скорости движения заряженной частицы.
3. Укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля.
4. Средний палец будет указывать направление силы, действующей на заряженную частицу.

Важно помнить, что направление силы будет перпендикулярно и как бы “выпадать” из плоскости, образованной большим и указательным пальцами.

Правило левой руки особенно полезно при рассмотрении движения заряженных частиц в магнитных полях, таких как электромагниты или частицы в магнитных ловушках. Оно позволяет определить направление силы и предсказать, как будет изменяться движение частицы в магнитном поле.

Правило правой руки

Правило правой руки – это правило, которое помогает определить направление магнитного поля, создаваемого током, или направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Чтобы использовать правило правой руки, нужно выполнить следующие шаги:

1. Вытяните правую руку и разведите пальцы так, чтобы они были перпендикулярны друг другу.
2. Укажите большим пальцем в направлении тока (от положительного к отрицательному).
3. Укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля.
4. Средний палец будет указывать направление силы, действующей на проводник с током или направление магнитного поля, создаваемого током.

Важно помнить, что направление магнитного поля будет перпендикулярно и как бы “выпадать” из плоскости, образованной большим и указательным пальцами.

Правило правой руки особенно полезно при рассмотрении электромагнитных явлений, таких как электромагнитные катушки, электромоторы или генераторы. Оно позволяет определить направление магнитного поля, создаваемого током, или направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Применение правила левой и правой руки

Правило левой и правой руки широко применяется в физике для определения направления магнитного поля, создаваемого током, или направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Это правило основано на взаимодействии магнитного поля и электрического тока.

Применение правила левой руки

Правило левой руки используется для определения направления магнитного поля, создаваемого током в проводнике. Чтобы использовать это правило, нужно выполнить следующие шаги:

1. Вытяните левую руку и разведите пальцы так, чтобы они были перпендикулярны друг другу.
2. Укажите большим пальцем в направлении тока (от положительного к отрицательному).
3. Укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля.
4. Средний палец будет указывать направление магнитного поля, создаваемого током.

Применение правила левой руки особенно полезно при рассмотрении соленоидов, электромагнитных катушек или проводников с током, где необходимо определить направление магнитного поля.

Применение правила правой руки

Правило правой руки используется для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Чтобы использовать это правило, нужно выполнить следующие шаги:

1. Вытяните правую руку и разведите пальцы так, чтобы они были перпендикулярны друг другу.
2. Укажите большим пальцем в направлении тока (от положительного к отрицательному).
3. Укажите указательным пальцем в направлении магнитного поля.
4. Средний палец будет указывать направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Применение правила правой руки особенно полезно при рассмотрении электромагнитных явлений, таких как электромагнитные катушки, электромоторы или генераторы. Оно позволяет определить направление силы, действующей на проводник с током или направление магнитного поля, создаваемого током.

Таблица сравнения магнитного поля и электрического поля

Свойство	Магнитное поле	Электрическое поле
Источник	Магниты, электрический ток	Заряды
Направление	От севера к югу	От положительного к отрицательному
Взаимодействие	Притяжение или отталкивание между магнитами или магнитом и проводником с током	Притяжение или отталкивание между зарядами
Сила	Определяется силой Лоренца	Определяется законом Кулона
Единица измерения	Тесла (Т)	Вольт на метр (В/м)

Заключение

Магнитное поле – это область пространства, в которой действуют магнитные силы. Оно создается движущимися электрическими зарядами и магнитными материалами. Магнитное поле можно представить себе как невидимую силовую сетку, которая оказывает воздействие на другие заряды и магниты.

Правило левой руки и правило правой руки – это методы, которые помогают определить направление магнитного поля и силы, действующей на заряд или проводник. Правило левой руки используется для определения направления магнитного поля вокруг проводника с током, а правило правой руки – для определения направления силы, действующей на заряд, движущийся в магнитном поле.

Применение правила левой и правой руки позволяет легче понять и объяснить различные явления, связанные с магнитным полем, такие как электромагнитная индукция, движение заряженных частиц в магнитном поле и другие.

Понятное объяснение правила левой и правой руки в магнитном поле обновлено: 30 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру