Уровень магнитного поля: Магнитное поле. Базовый уровень. Видеоурок. Физика 11 Класс

Содержание

Магнитное поле и его свойства

Магнитное поле это материя, которая возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов. В пространстве магнитное поле отображается как совокупление сил, которые способны оказать воздействие на намагниченные тела. Это действие объясняется наличием движущих разрядов на молекулярном уровне.

Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, которые находятся в движении. Именно поэтому магнитное и электрическое поле являются, неотъемлемыми и вместе формируют электромагнитное поле. Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, изменяя свои свойства.

Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.

4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.
7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.

Размер магнитного поля зависит от скорости изменения магнитного поля. Соответственно этому признаку существуют два вида магнитного поля: динамичное магнитное поле и гравитационное магнитное поле. Гравитационное магнитное поле возникает только вблизи элементарных частиц и формируется в зависимости от особенностей строения этих частиц.

Магнитный момент
возникает в том случае, когда магнитное поле воздействует на токопроводящую раму. Другими словами, магнитный момент это вектор, который расположен на ту линию, которая идет перпендикулярно раме.

Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных силовых линий. Эти линии проводятся в таком направлении, так чтобы направление сил поля совпало с направлением самой силовой линии. Магнитные силовые линии являются непрерывными и замкнутыми одновременно.

Направление магнитного поля определяется с помощью магнитной стрелки. Силовые линии определяют также полярность магнита, конец с выходом силовых линий это северный полюс, а конец, с входом этих линий, это южный полюс.

Очень удобно наглядно оценить магнитное поле с помощью обычных железных опилок и листка бумаги.
Если мы на постоянный магнит положим лист бумаги, а сверху насыпим опилок, то частички железа выстроятся соответственно силовым линиям магнитного поля.

Направление силовых линий для проводника удобно определять по знаменитому правилу буравчика или правилу правой руки. Если мы обхватим проводник рукой так, чтобы большой палец смотрел по направлению тока(от плюса к минусу), то 4 оставшиеся пальцы покажут нам направление силовых линий магнитного поля.


А направление силы Лоренца - силы, с которой действует магнитное поле на заряженную частицу или проводник с током, по правилу левой руки.
Если мы расположим левую руку в магнитном поле так, что 4 пальца смотрели по направлению тока в проводнике , а силовые линии входили в ладонь, то большой палец укажет направление силы Лоренца, силы действующей на проводник помещенный в магнитное поле.

На этом собственно всё. Появившиеся вопросы обязательно задавайте в комментариях.

Заметка: учите инглиш? - рейтинг школ английского языка (http://www.schoolrate.ru/) будет вам полезен при выборе.


Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Геомагнитное поле и его основные свойства



Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — магнитное поле, генерируемое внутри земными источниками. Геомагнитное поле оказывает довольно глубокое воздействие на геофизические, биофизические и экологические процессы на Земле. Оно сыграло выдающуюся роль в эволюции Земли, в происхождении и защите жизни на Земле.

Геомагнитное поле пронизывает все три оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу, воздействует на живую и неживую природу, на все четыре царства природы: растительное, животное, минеральное и, конечно, человеческое. Магнитное поле Земли также оказывает существенное влияние на климат и погоду. Изменения его интенсивности могут привести к значительным колебаниям в температуре, в атмосферном давлении и в частоте выпадения осадков, а также к бурям, ураганам и другим стихийным бедствиям.

Геомагнитное поле намагничивает все минералы и горные породы. Магнитную память о древнем геомагнитном поле сохраняют входящие в состав всех горных пород ферримагнитные минералы. Их естественная остаточная намагниченность появляется во время их образования и сохраняется полностью или частично до нашего времени [1–2].

Геомагнитное поле состоит из главного геомагнитного поля, источники которого находятся во внешнем электропроводящем ядре Земли, аномального, создаваемого намагниченными горными породами, и внешнего геомагнитных полей. В соответствии с общей теорией геомагнетизма Гаусса главное геомагнитное поле состоит из дипольной и недипольной частей. В первом приближении теории геомагнитное поле является полем диполя, наклоненного к оси вращения Земли на угол 10–12 градусов. Аномальное поле составляет около 3 % геомагнитного поля, а внешнее, связанное с солнечно-земными взаимодействиями, — менее 1 %. Измерения магнитного поля Земли выполняются на магнитных обсерваториях, магнитные съемки бывают сухопутными, водными, воздушными и спутниковыми [2].

Силовые линии и напряжённость геомагнитного поля находятся в непрерывном изменении. Изменения (вариации) геомагнитного поля имеют периоды как в сотни и тысячи лет, так и от нескольких месяцев, до долей секунд. Кроме того, имеется тенденция смещения силовых линий геомагнитного поля на запад со скоростью 0. 2 градуса в год (так называемый западный дрейф). Длиннопериодные вариации с периодом от 60 до 1800 и более лет называются «вековыми», короткопериодные (с периодом меньше одного года) очень различны как по своим периодам, так и по своей природе. Источники вековых вариаций, по современным представлениям, находятся в ядре Земли, источники короткопериодных — в верхних слоях атмосферы, в ионосфере и магнитосфере. Интенсивность короткопериодных вариаций зависит от активности солнечно-земных взаимодействий.

На Земной поверхности существуют так называемые магнитные аномалии, напряженность которых существенно превышает среднее аномальное геомагнитное поле. Магнитные аномалии во многих случаях связаны с залежами полезных ископаемых. Таким образом, непосредственные измерения геомагнитного поля прямо связаны с поиском полезных ископаемых (включая алмазы) как на суше, так и на дне мирового океана.

Геомагнитное поле, в первом приближении, можно рассматривать как магнитное поле однородно намагниченного шара — планеты Земля. Такое представление утвердилось в науке с 1600 г. — со времени выхода в свет книги В. Гильберта «О магнитах, магнитных телах и большом магните Земля, новая физиология, доказываемая множеством опытов и рассуждений» и удовлетворительно отражает характер изменения магнитного поля Земли на акватории Мирового океана [3].

Для описания глобальных явлений вблизи земной поверхности и геомагнитного поля, в частности, обычно используется система ортогональных сферических географических координат, несколько отличная от сферической системы координат. В этой системе координат r — расстояние до центра Земли (на земной поверхности r  R0 — радиус Земли), - географическая широта и — географическая долгота, при этом = 0 на экваторе,   на северном полюсе, =-/2 на южном;  на Гринвичском меридиане и   на тихоокеанском меридиане, лежащим в одной плоскости с Гринвичским. Декартова система координат Земли 123, с центром в центре Земли, ось 1 которой направлена вдоль оси вращения Земли к северному полюсу, а ось 2 в точку пересечения Гринвичского меридиана и экватора, связана с системой сферических географических координат следующими соотношениями:

.

В декартовой системе координат Земли скалярный потенциал (

) магнитного поля Земли, рассматриваемой как равномерно намагниченный шар, при , представляет собой потенциал точечного магнитного диполя с магнитным моментом , расположенного в начале координат:

, (1)

где i — направляющие косинусы вектора магнитного момента ;

— его компоненты; .

По современным данным магнитный момент Земли равен M0= 8.25 1022Ам2. Направляющие косинусы определяют декартовы координаты Северного магнитного полюса Земли:

который находится в Антарктиде и определяется условием ортогональности направления геомагнитного поля поверхности Земли, при этом:

,

где — географические координаты Северного магнитного полюса.

В сферической географической системе координат скалярный потенциал будет иметь вид:

(2)

где cos = sin0 sin + cos0coscos ( — 0),

Орты сферической системы координат в каждой точке пространства образуют ортогональную систему и направлены.

В этих ортах напряженность геомагнитного поля, определяемого скалярным потенциалом (2) будет равна:

,

где — элементы длины вдоль направлений , соответственно. Компоненты напряженности:

определяются выражениями:

(3)

Величина радиуса Земли R0 несоизмеримо велика по сравнению с размерами зданий, кораблей и других сооружений и объектов, создаваемых человеком, поэтому для описания координат точек этих объектов обычно пользуются локальной географической системой декартовых координат, начало которой обычно помещают в центр тяжести объекта, ось х направляется на географический север по касательной к меридиану, проходящему через данную точку, ось у — на восток по касательной к широтной линии, ось z — вертикально вниз по направлению к центру Земли. Эта локальная географическая система координат является правой, и ее орты связаны с ортами глобальной сферической системы в точке расположения ее центра следующим образом:

следовательно, в локальной географической системе координат:

Формулы (3) при в локальной географической системе координат удобно представить в виде:

(4)

где коэффициенты определяются следующими выражениями:

(5)

В ряде случаев удобно пользоваться локальной геомагнитной декартовой системой координат, которая получается из локальной географической поворотом на угол D вокруг оси Z, так, что ось Х геомагнитной системы совпадает с направлением горизонтальной проекции вектора , или, как иногда говорят, с направлением магнитного меридиана.

Несмотря на простейшие предположения о геомагнитном поле как о поле равномерно намагниченного шара, на основании которых были написаны формулы (1) — (4), эти формулы позволяют описывать геомагнитное поле на акватории океана и на тех участках суши, на которых нет выходов магнитных руд, с погрешностью порядка 25 %, т. е. вполне удовлетворительно передают характер глобального изменения компонент геомагнитного поля как функции

и . Например, согласно (4), на магнитных полюсах получаем = 49.70 А/м в то время как среднее значение на полюсах составляет 50.9 А/м; на магнитном экваторе , в то время как максимальное значение на магнитном экваторе составляет 32.6 А/м (погрешность 23 %).

Следует отметить, что согласно (4) изменение при перемещении точки на 1 км составляет величину порядка 8·10–3 А/м, таким образом, в пределах рукотворных объектов геомагнитное поле можно считать практически однородным [2–3].

Как уже отмечалось ранее, фундаментальный вклад в описание геомагнитного поля был сделан великим немецким математиком К. Ф. Гауссом, в 1839г. построившим аналитическую модель геомагнитного поля, существенно уточнившую простейшую модель, основанную на представлении магнитного потенциала Земли в виде (4).

Таким образом, Геомагнитное поле является одним из обязательных условий существования и развития жизни на Земле, потому что, как уже было сказано выше, оно, наравне с атмосферой, защищает Землю от пагубного разрушительного воздействия солнечного ветра и космических лучей. Более того, жизнь на Земле могла возникнуть только после дифференциации вещества Земли, возникновения ядра и, соответственно, геомагнитного поля.

Литература:

  1. Дема Р. Р., Молочкова О. С., Нефедьев С. П. «Материаловедение», 2014.
  2. Краснов И. П. «Основы классической теории намагничения тел» намагничения тел» Центральный НИИ им. академика А. Н. Крылова. — СПб., 2008.
  3. Сандомирский С. Г. «Магнитный контроль структуры стальных и чугунных изделий. Современное состояние». Литье и металлургия, 2008.

Основные термины (генерируются автоматически): геомагнитное поле, магнитное поле Земли, локальная географическая система, Земля, земная поверхность, координата, намагниченный шар, скалярный потенциал, центр Земли, Гринвичский меридиан.

Магнитное поле человека

Всем известно, что магниты, повёрнутые друг к другу разными полюсами, будут притягиваться, а с одноимёнными – отталкиваться. Сила взаимодействия одинаковых и различных полюсов будет соответственно зависеть от того, на какой дистанции друг от друга находятся магниты. Таким образом, оба предмета создают вокруг себя магнитное поле, или ореол. Его размер будет зависеть от силы притяжения магнита к другому или любому железному предмету, чем больше сила, тем больше и поле вокруг магнитов. Её обычно изменяют при помощи простых механических весов: на одну чашу кладут кусок металла, а на другой уравновешивают его с помощью небольших гирь.

Магнитное поле обладает определёнными свойствами, в первую очередь, оно происходит от электрического тока и движущихся зарядов, а также способно обнаруживаться с помощью электрического воздействия. Магнитное поле имеют практически все живые организмы, в том числе и человек, независимо от пола.

В 60-х годах физика развивалась, и знания совершенствовались наиболее интенсивно, поэтому учёные разработали специальный прибор, способный измерять магнитную силу, и его действие опирается на квантовых законах физики. Он состоит из сенситивных магнитных элементов, которые предназначены для исследования магнитных полей и электрического тока.

Есть подобное магнитному полю человека, определение биомагнетизма, одно из его разновидностей.

Биомагнетизм

Биомагнетизм – это явление магнитных полей, создаваемое живыми организмами; это одна из разновидностей биоэлектромагнетизма. Использование свойств магнитного поля в мореплавании и изучение влияния магнитных полей на организмы – это магнитобиология.

Происхождение слова «биомагнетизм» неизвестно, но, по данным, появилось несколько сотен лет назад, связанное с выражением «животный магнетизм». Настоящее научное определение сформировалось в 1970-х годах, когда всё большее число исследователей начали измерять магнитные поля, создаваемые организмом человека.

Записи учёных

Первое действительное измерение было фактически сделано в 1963 году , но область исследований начала расширяться только после того, как в 1970 году была разработана технология с низким уровнем шума. Сегодня сообщество исследователей биомагнетиков не имеет официальной организации, но международные конференции проводятся каждые два года, в ней находятся около 600 человек. Большая часть деятельности конференции сосредоточена на МЭГ (магнитоэнцефалограмме), измерении магнитного поля мозга.

МЭГ показывает дополнительные сведения к электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и дает ценную новую информацию о состоянии человеческого мозга. Это также показывает перспективы в клинической диагностике отклонений в головном мозге. Таким образом, биомагнетизм является перспективным новым решением для организма человека в целом и в частности, мозга. Инженерная школа Тайер в Дартмуте на данный момент приобретает систему МЭГ, и ожидаются новые захватывающие разработки.​

Советскую разработку “СКВИД” стали часто применять для измерения магнитных полей, что стало причиной для создания новых исследований в той же области, опираясь на информацию, полученную из созданного прибора.

Но ранее учёные не уделяли особого внимания исследованию магнитных полей, так как оно оказалось недостаточно сильным, да и измерение его без разработки было достаточно трудной задачей. Само магнитное поле состоит из множества шумов, исходящих из него в окружающее пространство. Кроме того, магнитное поле имеет энергетические опасности и электромагнитные поля. Это основано на энергии, излучающейся из магнитного поля, она может быть как положительной, так и отрицательной.

Поэтому, чтобы углубиться в познания, необходимо принять специальные защитные меры и приобрести соответствующие приспособления.

Человеческий магнетизм. Существуют ли магнитные люди?

Организм человека является отличной средой для распространения магнитных волн, а также служит их источником. ​Человеческий магнетизм – популярное название предполагаемой способности некоторых людей притягивать разнообразные металлические предметы к своей коже. Люди, которые, как утверждается, обладают такой способностью, часто называют человеческими магнитами. Хотя металлические предметы являются самыми популярными, некоторые из них также могут использовать другие типы материалов, такие как стекло, фарфор, дерево или пластик, а также металлы без ферромагнитных свойств, таких как латунь и алюминий. Фактически ни одно из указанных условий человеческого магнетизма не соответствует реальной физике магнетизма, что указывает на то, что эта «способность» на самом деле представляет собой не что иное, как непонимание физики и смысла этого термина и неправильное применение, что может быть объяснено не более чем необычайно липкой кожей.

Объяснение

​По мнению учёных, если люди могут притягивать различные предметы к своему телу, это может быть не только металл, но и другие материалы, это фактически не имеет никакого отношения к магнетизму. Скептик Бенджамин Рэдфорд использовал компас для проверки магнитного поля человека, и утверждал, что он является человеческим магнитом. Он говорил, что сам фактически не создавал магнитные поля. Это показывает, что человеческий магнетизм использует различные виды физических эффектов и явлений. Многие ученые и сторонники науки, в том числе Джеймс Рэнди, утверждают, что эта способность вызвана исключительно липкостью кожи.​

 

Причины возникновения магнитного поля вокруг человека или любого другого живого организма:

  • Мембраны клеток имеют свою электрическую активность, и вследствие чего появляются новые ионные точки;
  • Также на появление магнитного поля влияет нахождение ферромагнитных крошечных элементов, которые попали в организм или были введены;
  • Положенные сферы искривляются, магнитные поля с внешней стороны накладываются друг на друга, и возникает неоднородная чувствительность некоторых органов.

Кроме того, человек способен принимать информацию магнитным полем, это явление уже ближе не к физическим законам, а к эзотерике. Если у человека высокая и положительная энергетика, он может принимать и обмениваться информацией с другим человеком или любым другим живым организмам. ​Для человека наиболее благоприятна балансировка магнитного поля, то есть его полюсов, так как в дальнейшем это не приведёт к негативным последствиям, а именно головной боли, дискомфорту в области желудка, и ухудшению общего состояния. Магнитное поле влияет на чакры, и именно на ухудшение состояния в их зонах. Стоит отметить, что ​​магниторецепция – это чувство, которое позволяет организму обнаружить магнитное поле и воспринимать направление, высоту или расположение. Эти сенсорные модальности используются различными животными для ориентации и навигации.

[Всего: 2   Средний:  2. 5/5]

Магнитные поля | a2-level-level-revision, физика, поля-0, магнитные поля

Изучив этот раздел, вы должны уметь:

  • описывают магнитные поля внутри соленоида и вокруг провода при прохождении в них тока
  • понять значение напряженности магнитного поля
  • рассчитать величину и направление силы, действующей на ток в магнитном поле

В этом разделе рассматриваются следующие темы

Магнитные поля

Магнитные поля:

  • возникают из-за постоянных магнитов и электрического тока
  • влияют на постоянные магниты и электрические токи.

Как и другие поля, магнитные поля представлены линиями со стрелками. Стрелки показывают направление силы в любой точке поля. При рисовании магнитных полей принято считать, что стрелки показывают направление силы, которая будет действовать на N-ведущий полюс постоянного магнита, размещенного в этой точке.

Хотя силовые линии часто бывают кривыми, сила в любой точке действует по прямой линии.

На схемах показаны структуры поля вокруг стержневого магнита и между двумя различными конфигурациями пар магнитов.Там, где силы равной величины действуют в противоположных направлениях, получается нейтральная точка. В нейтральной точке результирующая магнитная сила равна нулю.

Сколько сил действует на полюс с нейтралью, расположенный в нейтральной точке, показанной на средней диаграмме?

Напряженность магнитного поля

Токоведущий провод, помещенный в магнитное поле, испытывает силу при условии, что он не параллелен полю. Сила имеет максимальное значение, когда ток перпендикулярен полю. Правило левой руки Флеминга показывает направление силы на любой ток, составляющая которого перпендикулярна магнитному полю. На схеме показано правило Флеминга и его применение к простому двигателю .

Сила, действующая на любой электрический ток, параллельный магнитному полю, равна нулю - силы нет.

В электрическом и гравитационном полях напряженность поля определяется как сила, приходящаяся на единицу массы или заряда.Не существует очевидного эквивалента «единицы магнетизма».

Величина силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, зависит от:

  • размер нынешний
  • длина проводника в поле
  • ориентация проводника относительно поля
  • сила магнитного поля.

Эти коэффициенты используются для определения «единицы» магнетизма как длины тока, произведения тока и длины проводника в поле.

КЛЮЧЕВЫЙ МОМЕНТ - Эти коэффициенты используются для определения силы магнитного поля как: сила на единицу (ток × длина), перпендикулярная полю. Напряженность магнитного поля также известна как плотность потока. Его символ - B, а единица - тесла (Т).

При направлениях тока и магнитного поля, показанных на диаграмме ниже, сила действует в бумагу.

КЛЮЧЕВЫЙ ТОЧЕК - Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, определяется выражениями: когда проводник перпендикулярен силовым линиям: F = BIl, когда угол между проводником и силовыми линиями равен θ, F = BIlsinθ

Вы всегда должны указывать направления величин при использовании этих отношений для определения напряженности магнитного поля.

Эти соотношения вместе с диаграммами могут использоваться для определения напряженности магнитного поля.

Сила, действующая на движущийся заряд

Любой движущийся заряд представляет собой электрический ток. В вакуумной лампе, например, в телевизоре или электронно-лучевом осциллографе, магнитные поля используются для приложения сил к электронам, когда они проходят через трубку.

Величина силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, зависит от:

  • заряд на частице
  • скорость частицы
  • сила магнитного поля.

Для заряда Q, движущегося со скоростью v, эквивалент (ток × длина) равен (заряд × скорость) или Qv.

КЛЮЧЕВОЙ МОМЕНТ - Заряд Q, движущийся со скоростью v перпендикулярно магнитному полю, испытывает силу: F = BQv

Направление силы определяется правилом левой руки Флеминга.

ПРОВЕРКА ПРОГРЕССА

магнитных полей - каковы безопасные уровни воздействия в вашем доме?

EMF, что действительно важно?

Это простой вопрос.

Ответ простой - «что безопасно».

ЭМП невидимы, поэтому мы нуждаемся в защите.

Так что же безопасно?

Или, если быть более точным, «каковы безопасные уровни воздействия?»

Возьмем, к примеру, магнитные поля.

Магнитные поля

Много говорят об опасностях беспроводного или радиочастотного излучения, но о воздействии магнитного поля часто забывают.

Это может заставить вас думать, что магнитные поля в какой-то мере менее актуальны, менее опасны, «менее вредны», чем другие формы воздействия ЭМП.

Магнитные поля очень важны, потому что они есть в каждом доме. Их называют «магнитными полями промышленной частоты», потому что они создаются электрическим током, который проходит через домашнюю проводку.

Любой электрический прибор генерирует магнитное поле, а если у него есть электродвигатель (например, холодильник, кондиционер), скорее всего, он генерирует значительное магнитное поле.

Не заблуждайтесь, магнитные поля занимают первое место в списке с точки зрения «потенциальной опасности».

Есть большой кусок науки, указывающий на опасность магнитных полей.

Конечно, есть правила техники безопасности.

Правила техники безопасности

Большинство руководств по безопасности магнитного поля во всем мире основаны на рекомендациях ICNIRP и / или IEEE, но наиболее строгими руководящими принципами являются директивы ICNIRP. Они рекомендуют максимальный предел воздействия 2000 миллигаусс (мГ) для населения.

Проблема в том, что эти правила слишком мягкие.

Насколько снисходительны?

Слишком снисходительно.

В отчете BioInitiative рекомендуется верхний предел всего в 1 мГ для жилого пространства.

Дело в том, что недавние исследования, проведенные группой исследователей из Университета Макгилла в Канаде, показывают, что побочные биологические реакции возникают при уровнях ниже 1 мг.

Это исследование также показало, что:

  1. После воздействия магнитных полей клетки нашего тела становятся очень чувствительными. После воздействия всего 0,1 мГ создается биоэффект
  2. экспозиций с очень разной интенсивностью создали одинаковые биоэффекты. То есть воздействие 1 мГ имело примерно такой же эффект, как воздействие 5 мГс.

Это заставляет вас чесать голову?

Залив

Первое, на что вам нужно обратить внимание, - это огромная пропасть между тем, что говорят ICNIRP, и тем, что говорят эти исследования.

Если ваш электрик следует рекомендациям ICNIRP, без вашего ведома вы можете столкнуться с воздействием в вашем доме 2000 мГ, тем не менее, это исследование показывает, что есть неблагоприятные биологические эффекты всего при нулевом уровне.1 мГ.

Это в 20 000 раз ниже стандарта.

Это огромный залив .

Второй момент заключается в том, что до сих пор предполагалось, что эти биоэффекты основывались на соотношении доза-реакция. Другими словами, чем выше магнитное поле, тем больше отклик, биоэффект. Это не тот случай.

А если это не так, это совсем другая игра с мячом.

Почему это важно для вас?

Полагаю, вы уже знали об опасности магнитных полей.Я сделал. Я ставил этот флажок в течение долгого времени.

Но были ли у вас какие-нибудь подозрения, что воздействие магнитного поля в эту минуту может повлиять на ваше здоровье?

Возможно, нет. Это не совсем общеизвестный факт.

Причина, по которой это не общеизвестно, заключается в том, что, когда это исследование вышло 2 года назад, не было ни одного научного журнала, который согласился бы опубликовать результаты.

И все же это исследование чрезвычайно важно.

Рак и чувствительность к электричеству

Автор исследования, д-р.Поль Эру считает, что его исследования, возможно, выявили способ контролировать рост рака, диабета и других метаболических заболеваний. Связь его исследования с электрической чувствительностью также очевидна.

Название исследования: Сверхнизкочастотные магнитные поля изменяют раковые клетки посредством ограничения метаболизма.

Это исследование показало, что магнитные поля вызывают изменения в воде, которые, в свою очередь, влияют на то, как ферменты (которые являются белками) работают в наших клетках.Эти магнитные поля могут изменять легкость, с которой ионизированный водород может перескакивать от одной молекулы к другой, и этот скачок зависит от явления, называемого туннелированием.

Этот эффект начинается с таких низких уровней, что практически каждый в повседневной жизни подвергается достаточно сильному воздействию магнитных полей на свои раковые клетки, если они присутствуют в организме.

Об этом вкратце говорится в исследовании. Вы можете прочитать исследование полностью здесь.

Как уменьшить воздействие магнитных полей

Вот несколько вещей, которые вам следует знать о магнитных полях:

  • Расстояние - ваш друг. Это не линейная зависимость. Магнитные поля уменьшаются в логарифмическом масштабе. Если вы находитесь на расстоянии двух футов от источника питания, вы ожидаете, что это будет определенное количество, а если вы находитесь на расстоянии 20 футов, то экспозиция будет примерно в 100 раз меньше.
  • Часто резкое уменьшение магнитного поля может быть достигнуто, просто перемещая мебель , перемещая кровать, перемещая диван.
  • Самое важное место для ослабления магнитных полей - это место, где вы спите. - это когда вы восстанавливаетесь, вы производите мелатонин, все ваши гормоны уравновешиваются.
  • Вторым по важности местом обычно является то, где вы отдыхаете. Если у вас есть диван и вы смотрите телевизор, убедитесь, что он находится на хорошем месте. Иногда можно просто переставить мебель и разобраться с этим.
  • Магнитные поля - это не то, что можно защитить по очень доступной цене , от магнитных полей защитить труднее, чем что-либо еще. Для материалов, экранирующих магнитное поле, щелкните здесь.

Чтобы эффективно работать с магнитными полями, вам необходимо снимать показания с помощью измерителя ЭДС, чтобы убедиться, что вы не проводите длительные периоды времени в областях с сильными магнитными полями.

Напряженность магнитного поля

Магнитные поля, создаваемые токами и рассчитываемые по закону Ампера или закону Био-Савара, характеризуются магнитным полем B, измеряемым в теслах. Но когда генерируемые поля проходят через магнитные материалы, которые сами вносят вклад во внутренние магнитные поля, могут возникнуть неоднозначности относительно того, какая часть поля исходит от внешних токов, а что исходит от самого материала. Обычной практикой было определение другой величины магнитного поля, обычно называемой «силой магнитного поля», обозначенной Х.Его можно определить соотношением

H = B / μ м = B / μ 0 - M

и имеет значение однозначного определения управляющего магнитного воздействия от внешних токов в материале, независимо от магнитного отклика материала. Отношение для B можно записать в эквивалентной форме

B = μ 0 (H + M)

H и M будут иметь одинаковые единицы измерения, ампер / метр. Чтобы еще больше отличить B от H, B иногда называют плотностью магнитного потока или магнитной индукцией. Величина M в этих соотношениях называется намагниченностью материала.

Другая часто используемая форма отношения между B и H -

B = μ м H

где

μ = μ м = K м μ 0

μ 0 - магнитная проницаемость пространства, а K м - относительная проницаемость материала. Если материал не реагирует на внешнее магнитное поле, создавая какую-либо намагниченность, то K m = 1.Другой часто используемой магнитной величиной является магнитная восприимчивость, которая указывает, насколько относительная проницаемость отличается от единицы.

Магнитная восприимчивость χ м = K м - 1

Для парамагнитных и диамагнитных материалов относительная проницаемость очень близка к 1, а магнитная восприимчивость очень близка к нулю. Для ферромагнитных материалов эти количества могут быть очень большими.

Единица измерения напряженности магнитного поля H может быть получена из ее отношения к магнитному полю B, B = мкГн. Так как единица магнитной проницаемости μ - N / A 2 , то единица измерения напряженности магнитного поля:

T / (Н / Д 2 ) = (Н / Д) / (Н / Д 2 ) = А / м

Старой единицей измерения напряженности магнитного поля является эрстед: 1 А / м = 0,01257 эрстед

Датчики магнитного поля для измерения магнитных полей 15 Гц

Эти калиброванные одноосные катушечные датчики представляют собой экономичные инструменты для измерения магнитных полей от 5 Гц до 1 МГц.Они реагируют на переменное или высокочастотное магнитное поле, параллельное оси катушки, и вырабатывают аналоговое выходное напряжение, калиброванное по напряженности магнитного поля. Вы отображаете выходное напряжение на собственном приборе (вольтметр переменного или радиочастотного тока, мультиметр, осциллограф или анализатор спектра с высоким входным сопротивлением).

Прослеживаемые данные калибровки NIST распечатываются и отправляются с каждым датчиком. Для этих датчиков не требуется аккумулятор или источник питания. Это простые, точные и доступные по цене датчики для измерения магнитного поля, тестирования EMC / EMI / RFI и устранения неисправностей.Частота выходного напряжения датчика такая же, как частота магнитного поля. Диапазон частот, указанный в таблице ниже, имеет выходное напряжение датчика не менее 0,7 мВ на мГс. Датчики можно использовать на других частотах, но выходное напряжение будет ниже, как показано на графике ниже. Эти датчики не измеряют статические или постоянные магнитные поля от магнитов, намагниченного металла или магнитного поля Земли.

Модель датчика Диапазон частот Пиковая частота и характеристика частоты диапазоны ITU Цена руб. Наличие Размер, форма *
MC910 5 Гц - 400 Гц Высокий пик 60 Гц покрывает 20-200 Гц ELF / SLF 190 $. На складе C4
MC858 10 Гц - 300 Гц Пик 58 Гц покрывает 30-100 Гц ELF / SLF 95. На складе B2 или C3
MC876 10 Гц - 400 Гц Пик 76 Гц покрывает 30-200 Гц ELF / SLF 95. На складе B2 или C3
MC95A 20 Гц - 5 кГц , плоская широкополосная, 50-1000 Гц, 1 мГ = 1 мВ SLF / ULF 150 долларов. На складе B2 или C3
MC95R 20 Гц - 50 кГц 1,4 кГц (приблизительно) высокий резкий пик SLF / ULF / VLF 125 долларов США На складе B2 или C3
MC95RW ** 20 Гц - 50 кГц 1,6 кГц (приблизительно) высокий резкий пик SLF / ULF / VLF 75 долларов. На складе B2 или C3
MC95-220 20 Гц - 50 кГц 1,8 кГц округленный пик: широкополосный SLF / ULF / VLF 125 долларов США На складе B2 или C3
MC90R 15 Гц - 20 кГц 1.8 кГц (приблизительно) высокий резкий пик SLF / ULF / VLF 240 долларов США На складе C4
MC90-110 15 Гц - 20 кГц 1,8 кГц округленный пик: широкополосный SLF / ULF / VLF 240 долларов США На складе C4
MC90-022 15 Гц - 20 кГц 0.2-20 кГц плоский широкополосный 1 мГ = 5 мВ ULF / VLF 190 долл. США На складе C4
MC110R 5 кГц - 1 МГц 120 кГц (приблизительно) высокий резкий пик LF 125 долларов США На складе B1
MC110A 5 кГц - 1 МГц 120 кГц округленный пик: широкополосный LF 125 долларов. На складе B1
MC190-205 1 кГц - 100 кГц 8 кГц (приблизительно) высокий пик VLF 125 долларов США На складе C5
MC162 2 кГц - 700 кГц 5-700 кГц плоская широкополосная 1 мГ = 1 мВ VLF / LF 190 $. На складе C5
MC165 2 кГц - 1 МГц 5-1000 кГц плоский широкополосный 1 мГ = 1 мВ VLF / LF 240 долларов США На складе C5

* Датчики имеют длину от 1 до 5 дюймов, разъем BNC: Щелкните здесь , чтобы узнать размер, форму и таблицу разъемов

** MC95RW имеет 3-проводный выход, а не коаксиальный или BNC.Фото внизу страницы.

График показывает типичное выходное напряжение датчика (вольт на гаусс или мВ на мГс) на каждой частоте, возникающей в результате непрерывного магнитного поля. Используйте этот график (или напечатанные калибровочные данные) и выходное напряжение датчика для определения поля в гауссах. Частота отдельных датчиков может варьироваться, поэтому данные калибровки распечатываются и отправляются с каждым датчиком.

  • Примеры: на вашей частоте, если вольт на гаусс = 1 (по вертикальной оси), и вы измеряете 80 мВ, то поле = 80 мГс.
  • Или, на вашей частоте: если вольт на гаусс = 8 (по вертикальной оси), и вы измеряете 80 мВ, то поле = 10 мГс.
  • Если ваш дисплей измеряет среднеквадратичное значение вольт, значит, вы измеряете среднеквадратичную напряженность магнитного поля.
  • Если ваш дисплей измеряет пиковое напряжение, значит, вы измеряете пиковую напряженность магнитного поля.
  • Преобразование единиц: 10G = 1 мТл, 1 мГс = 0,1 мкТл.

Использование датчика : Подключите датчик к вашему устройству отображения (мультиметр, вольтметр переменного или высокочастотного тока, анализатор спектра или осциллограф и т. Д.).Поместите датчик в то место, где вы хотите измерить напряженность магнитного поля.

Датчик является одноосным и реагирует на магнитное поле, параллельное оси датчика, которое проходит по самому длинному измерению датчика (параллельно надписи на этикетке датчика). Чтобы увидеть максимальное поле, поверните датчик в разные стороны, чтобы найти наибольшее показание, тогда ось датчика параллельна направлению поляризации магнитного поля. Направление поляризации поля (максимальное значение) часто перпендикулярно направлению к источнику поля.

Показание также будет увеличиваться по мере приближения к источнику поля, хотя многолучевые отражения могут вызывать изменения. Иногда вы не увидите точно такое же показание, когда снова проверите то же место, обычно это происходит потому, что датчик находится не в том же месте и в том же направлении. Держите датчик неподвижно. Для датчиков с очень низкой частотой (ELF) рывки или тряски вызывают ложные показания, вызванные движением датчика через статическое магнитное поле земли.

Для определения магнитного поля: посмотрите измеренное выходное напряжение вашего датчика и таблицу данных калибровки, поставляемую с каждым датчиком (или график выше), чтобы определить поле на вашей частоте.

Если ваш прибор может отображать частоту, вы можете прочитать преобладающую частоту магнитного поля. Вы также можете использовать датчик с регистратором данных, который принимает напряжение на вашей частоте.

Длина используемого коаксиального кабеля может существенно повлиять на показания выше 50 кГц из-за емкости коаксиального кабеля.Для получения дополнительной информации о входном сопротивлении и длине кабеля см. Ссылку на сопротивление ниже. Резкий изгиб или рывки коаксиального кабеля могут привести к поломке проводов внутри коаксиального кабеля, что обычно считается ошибочными показаниями.

Минимальное измеряемое поле и разрешение : они определяются разрешением и уровнем шума вашего устройства отображения, датчик вносит незначительный шум.

Максимальное измеряемое поле : датчик может быть поврежден магнитными полями, производящими выходное напряжение датчика более 50 вольт.Если не уверены, лучше постепенно увеличивать и уменьшать поле. Поскольку это датчики с B-точкой, внезапное включение или выключение поля, быстрое нарастание или спад или другие резкие скачки в поле, такие как некоторые изменения частоты, могут вызвать скачок переходного напряжения на выходе этих B-точек. датчики, которые могут повредить датчик (особенно толстые цилиндрические резонансные датчики MC90R и MC90-110). Насыщение активной зоны может вызвать погрешности окружающего поля более 50 Гаусс (5 мТл) в воздухе. Датчик размеров C4 и C5 может начать насыщаться при 25 Гаусс (2.5 мТл), потому что эти сенсорные жилы длиннее: около 4 дюймов.

Диапазон температур : Датчики могут работать от -30 C до + 55 C (от -20 F до +130 F) или, в некоторых случаях, в более широком диапазоне температур.

Калибровка : калибровочные стандарты и инструменты отслеживаются NIST. Каждый датчик индивидуально калибруется с использованием непрерывного (синусоидального) магнитного поля на нескольких частотах, а данные калибровки распечатываются и отправляются с каждым датчиком. Поскольку это пассивные датчики, точность калибровки обычно сохраняется в течение многих лет.

Дисплей Полное сопротивление прибора : Для получения калиброванного результата мы рекомендуем высокое входное сопротивление и короткую длину коаксиального кабеля. Для получения дополнительной информации см .: Импеданс

.

Технические примечания : Эти поисковые катушки также известны как индуктивные или B-точечные датчики: выходное напряжение является производной по времени от магнитного поля. На осциллографе, если магнитное поле непрерывное (синусоидальное), вы увидите косинусоидальное выходное напряжение на осциллографе. На анализаторе спектра вы обычно можете увидеть частотные компоненты Фурье магнитного поля, если они находятся в пределах полосы пропускания датчика.При воздействии резкого повышения или понижения магнитного поля (например, импульса, пика или прямоугольного импульса поля «прямоугольный вагон») выходное напряжение датчика покажет всплеск из-за внезапного изменения поля, а также датчика. выходной сигнал может продолжать «звонить» в течение нескольких миллисекунд на собственных резонансных частотах цепи датчика и более высоких частотных паразитах. Эти датчики также могут использоваться для мониторинга вибрации для измерения механических колебаний с помощью магнитного поля Земли.

Если датчик сломан, это обычно происходит из-за прерывистого коаксиального разъема, или поломки центрального коаксиального проводника из-за резкого изгиба, или повреждения датчика из-за быстрого изменения магнитного поля, которое вызвало скачок напряжения в катушке датчика.

В эллиптически поляризованных полях максимальное показание датчика будет параллельно главной оси эллипса поляризации, поэтому эти одноосные датчики позволяют избежать некоторых ошибок, наблюдаемых для большинства трехосевых гауссметров переменного тока в полях с эллиптической или круговой поляризацией и около 3- фазовые линии электропередач за счет последовательной выборки поляризаций поля X, Y, Z большинством трехосевых измерителей.

Напряженность магнитного поля [Энциклопедия электромагнетизма]

Напряженность магнитного поля $ H $ - физическая величина, используемая как одна из основных мер напряженности магнитного поля. Единица измерения напряженности магнитного поля - ампер на метр или А / м .

Напряженность магнитного поля $ H $ можно рассматривать как возбуждение, а плотность магнитного потока $ B $ - как реакцию среды.


Поддержите us с всего за 1 доллар США через PayPal или кредитную карту:
Рис. 1. Электрический ток $ I $ порождает напряженность магнитного поля $ $ H $, величина которого не зависит от типа однородной изотропной окружающей среды (магнитная или немагнитная).

С.Зурек, Магнитная энциклопедия, CC-BY-3.0

Магнитное поле является векторным полем в пространстве и представляет собой вид энергии, полное количественное определение которой требует знания векторных полей как напряженности магнитного поля $ H $, так и плотности потока $ B $ (или других значений, связанных с ними, таких как намагничивание или поляризация). В вакууме в каждой точке векторы $ H $ и $ B $ ориентированы в одном направлении и прямо пропорциональны проницаемости свободного пространства, но в других средах они могут быть несовмещены (особенно в неоднородных или анизотропных материалах).

Требование двух величин аналогично, например, электричеству. И электрическое напряжение $ V $, и электрический ток $ I $ требуются для полной количественной оценки воздействия электричества, например количество переданной энергии.

Имя напряженность магнитного поля и символ $ H $ определены Международным бюро мер и весов (BIPM) как одна из когерентных производных физических единиц. Следовательно, строго говоря, другие названия, такие как напряженность магнитного поля или магнитное поле (или даже просто поле ), которые можно встретить на бытовом техническом жаргоне , неверны.

Затруднение с определением

Трудно дать краткое определение такой базовой величины, как магнитное поле, но различные авторы дают хотя бы описательную версию. То же относится и к напряженности магнитного поля , а также к другой базовой величине - плотности магнитного потока .

В таблице ниже приведены некоторые примеры определений $ H $, приведенные в литературе (приведены точные цитаты).

Публикация Определение магнитного поля Определение напряженности магнитного поля $ H $ Определение плотности магнитного потока $ B $
Ричард М.Бозорт
Ферромагнетизм
Магнит будет притягивать кусок железа, даже если они не находятся в контакте, и это действие на расстоянии, как говорят, вызвано магнитным полем или силовым полем. Напряженность силового поля, напряженность магнитного поля или намагничивающая сила H может быть определена в терминах магнитных полюсов: в одном сантиметре от единичного полюса напряженность поля равна одному эрстеду. Фарадей показал, что некоторые свойства магнетизма можно уподобить потоку, и задумал бесконечные линии индукции , которые представляют направление и, по их концентрации, поток в любой точке.[…] Общее количество линий, пересекающих данную область под прямым углом, и есть поток в этой области. Поток на единицу ara - это плотность потока, или магнитная индукция , , и обозначается символом B.
Дэвид К. Джайлс
Введение в магнетизм и магнитные материалы
Одна из самых фундаментальных идей в магнетизме - это концепция магнитного поля. Когда поле создается в объеме пространства, это означает, что происходит изменение энергии этого объема, и, кроме того, что существует градиент энергии, так что создается сила, которую можно обнаружить по ускорению электрического заряда, движущегося в поле за счет силы, действующей на проводник с током, крутящего момента на магнитном диполе, такого как стержневой магнит, или даже путем переориентации спинов электронов в определенных типах атомов. Существует несколько способов определения напряженности магнитного поля H. В соответствии с развитыми здесь идеями мы хотим подчеркнуть связь между магнитным полем H и генерирующим электрическим током. Поэтому мы определим единицу напряженности магнитного поля, ампер на метр, через генерирующий ток. Самое простое определение выглядит следующим образом. Ампер на метр - это напряженность поля, создаваемая бесконечно длинным соленоидом, содержащим n витков на метр катушки и проводящим ток 1 / n ампер. Когда магнитное поле H создается в среде током, в соответствии с законом Ампера, реакция среды - это ее магнитная индукция B, также иногда называемая плотностью потока.
Магнитное поле , Британская энциклопедия Магнитное поле, область вблизи магнитного, электрического или изменяющегося электрического поля, в которой наблюдаются магнитные силы. Магнитное поле H можно представить как магнитное поле, создаваемое током в проводах […] […] магнитное поле B [можно рассматривать] как полное магнитное поле включая также вклад магнитных свойств материалов в поле.
В.А. Бакши, А.В. Бакши
Теория электромагнитного поля
Область вокруг магнита, внутри которой может ощущаться влияние магнита, называется магнитным полем. Количественная мера силы или слабости магнитного поля дается напряженностью магнитного поля или силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля в любой точке магнитного поля определяется как сила, испытываемая единичным северным полюсом одной силы Вебера, помещенным в эту точку. Суммарные магнитные силовые линии, то есть магнитный поток, пересекающий единицу площади в плоскости под прямым углом к ​​направлению потока, называется плотностью магнитного потока.Обозначается буквой B и является векторной величиной.

Аналогия с электрическими цепями

Электросхема

Электрическое напряжение $ V $ и электрический ток $ I $ требуются для полной количественной оценки воздействия электричества в электрических цепях. В цепях постоянного тока пропорциональность между $ V $ и $ I $ определяется электрической проводимостью $ G $ (или сопротивлением $ R $) данной среды.

Произведение $ V $ и $ I $ является мерой мощности и может быть выражено в ваттах (Вт), что с течением времени $ t $ дает энергию $ E $ в джоулях, рассеянную или преобразованную в цепи.

Если к однородной электрической цепи применяется фиксированное значение $ V $, то результирующая амплитуда $ I $ определяется проводимостью цепи. Для того же напряжения более высокие значения проводимости приведут к более высокому току.

Если через проводник проталкивается ток фиксированной амплитуды, падение напряжения будет пропорционально сопротивлению проводника. Для сверхпроводника сопротивление равно нулю, падения напряжения нет, поэтому $ V · I = 0 $.И наоборот, если на электрический изолятор подается напряжение, то течет очень небольшой ток и, следовательно, рассеивается только небольшое количество энергии, так что $ V · I \ приблизительно 0 $.

Магнитная цепь

По аналогии и напряженность магнитного поля $ H $, и плотность магнитного потока $ B $ (или их представление другими связанными переменными) необходимы для количественной оценки эффектов магнетизма в магнитных цепях. Пропорциональность между $ H $ и $ B $ диктуется магнитной проницаемостью $ μ $ данной среды.

В стационарных условиях произведение $ H $ и $ B $ является мерой удельной энергии в Дж / м 3 , накопленной в магнитном поле, содержащемся в данной среде. Произведение $ B · H $ (количество накопленной энергии) используется, например, для классификации постоянных магнитов.

Если к магнитной цепи применяется фиксированное значение $ H $, то результирующая амплитуда $ B $ определяется проницаемостью $ μ $ цепи. При той же напряженности магнитного поля более высокие значения проницаемости приведут к более высокой плотности потока.

Мягкие ферромагнетики имеют большие значения магнитной проницаемости, и поэтому применение малых $ H $ приводит к большим значениям $ B $ без сохранения большого количества энергии в магнитном поле, так что $ B · H \ приблизительно 0 $ (например, по сравнению с постоянными магнитами, которые может хранить много энергии).

Однако сверхпроводники могут полностью вытеснять магнитное поле из своего объема, так что они ведут себя как «магнитные изоляторы», а значит, и $ B · H \ приблизительно 0 $.

H около электрического тока

Инжир.2. Амплитуда магнитного поля $ $ H $ уменьшается с удалением от проводника с электрическим током $ I $.

С. Зурек, Encyclopedia Magnetica, CC-BY-3.0

Рис. 3. Ориентация вектора напряженности магнитного поля $ H $ относительно тока $ I $ подчиняется правилу правой руки.

С. Зурек, Encyclopedia Magnetica, CC-BY-3.0

$ H $ всегда генерируется вокруг электрического тока $ I $, который может быть твердым проводником с током или просто движущимся электрическим зарядом (также в свободном пространстве). Направление вектора $ H $ перпендикулярно направлению порождающего его тока $ I $, и предполагается, что значения векторов подчиняются правилу правой руки.

Без других источников магнитного поля и в однородной и изотропной среде генерируемая напряженность магнитного поля $ H $ зависит только от величины и направления электрического тока $ I $ и задействованных физических размеров (т.е.г. длина и диаметр проводника и т. д.), поэтому в соответствии с законом Ампера пропорциональность определяется длиной магнитного пути $ l $:

(1) $$ H = \ frac {I} {l} $$ (А / м)

Для простейшего случая круглого, прямого и бесконечно длинного проводника с током (рис.2) значение $ H $ для данной окружности с радиусом $ r $ может быть вычислено по длине магнитного пути круга:

(2) $$ H = \ frac {I} {2⋅π⋅r} $$ (А / м)

В линейной изотропной среде значения из различных источников объединяются и могут быть рассчитаны на основе суперпозиции источников.Для простых геометрических случаев значение $ H $ можно вычислить аналитически, но для очень сложных систем можно выполнить вычисление, например, с помощью конечно-элементного моделирования.

Связь между $ H $ и $ I $ часто показывают с помощью закона Био-Савара. или закон Ампера Часто (но не всегда ) оба из них указываются с переменной плотностью потока $ B $, так что проницаемость среды автоматически принимается во внимание.

Во многих примерах, приведенных в литературе, есть неявное предположение (обычно не указываемое), что вывод выполняется для вакуума, а не для произвольной среды с другой проницаемостью .Когда проницаемость $ μ_0 $ уменьшается в уравнениях с обеих сторон, тогда $ H $ пропорционально только $ I $, и это верно для любой однородной изотропной среды с любой проницаемостью, даже нелинейной (и если другие источники магнитного поля отсутствуют).

Ситуация несколько иная для анизотропной или прерывистой среды. Они могут вызвать дополнительные источники магнитного поля, поскольку возбужденная среда может генерировать новые магнитные полюса, и эти полюса необходимо учитывать для точного описания распределения $ H $.Например, полюсные наконечники в электромагните влияют на $ H $, распределение которого больше не определяется только катушками с электрическим током.

Определение H с силой

В литературе показано, что напряженность магнитного поля в данной точке пространства можно определить как механическую силу, действующую на единичный полюс в данной точке. Однако для расчета силы требуется $ B $, что зависит от свойств среды. Действительно, в первоначальном эксперименте, проведенном Био и Саваром, на провода действовали физические силы.

Следовательно, силы, действующие на два намагниченных тела, будут разными, если они помещены в кислород (который является парамагнитным) или в воде (который является диамагнитным). Эта разница будет прямо пропорциональна относительной проницаемости задействованных сред. Однако $ H $, образующийся вокруг проволоки (рис. 2), будет таким же (пока среда однородна и изотропна).

См. Также

Список литературы

Что такое магнетизм? | Магнитные поля и магнитная сила

Магнетизм - это один из аспектов комбинированной электромагнитной силы.Это относится к физическим явлениям, возникающим из-за силы, вызванной магнитами, объектами, которые создают поля, которые притягивают или отталкивают другие объекты.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, магнитное поле воздействует на частицы в поле за счет силы Лоренца. Движение электрически заряженных частиц порождает магнетизм. Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и силы магнитного поля.

Все материалы обладают магнетизмом, некоторые сильнее других. Постоянные магниты, сделанные из таких материалов, как железо, испытывают сильнейшее воздействие, известное как ферромагнетизм. За редким исключением, это единственная форма магнетизма, достаточно сильная, чтобы ее могли почувствовать люди.

Противоположности притягиваются

Магнитные поля генерируются вращающимися электрическими зарядами, согласно HyperPhysics. Все электроны обладают свойством углового момента или спина. Большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой - «спин вниз», в соответствии с принципом исключения Паули, который гласит, что два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии одновременно.В этом случае их магнитные поля направлены в противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, спин которых может создавать направленное магнитное поле. Направление их вращения определяет направление магнитного поля, согласно Ресурсному центру неразрушающего контроля (NDT). Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены своими спинами в одном направлении, они объединяются, чтобы создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было почувствовать в макроскопическом масштабе.

Источники магнитного поля биполярные, с северным и южным магнитными полюсами. По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а подобные полюса (северный и северный, или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.

Земля сама по себе является гигантским магнитом. Согласно HyperPhysics, планета получает свое магнитное поле от циркулирующих электрических токов внутри расплавленного металлического ядра.Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена, так что он может свободно вращаться внутри своего корпуса, выравниваясь с магнитным полем планеты. Парадоксально, но то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.

Ферромагнетизм

Если выравнивание неспаренных электронов продолжается без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, образуется постоянный магнит.Постоянные магниты - результат ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдался в форме природной железной руды, называемой магнетитом, Fe 3 O 4 . Кусочки магнетита можно найти разбросанными на поверхности земли или рядом с ней, и иногда они намагничиваются. Эти встречающиеся в природе магниты называются магнитными камнями. «Мы до сих пор не уверены в их происхождении, но большинство ученых считают, что магнитный камень - это магнетит, в который попала молния», - говорится в сообщении Университета Аризоны.

Вскоре люди узнали, что они могут намагнитить железную иглу, поглаживая ее магнитным камнем, в результате чего большинство неспаренных электронов в игле выстраиваются в одном направлении. По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивался в направлении север-юг. Таким образом, магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем ​​и ночью, когда звезды были скрыты облаками.

Другие металлы, помимо железа, обладают ферромагнитными свойствами.К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для создания сверхпрочных постоянных магнитов.

Другие формы магнетизма

Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать за исключением чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах. Диамагнетизм был впервые открыт в 1778 году Антоном Бругнамсом, который использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо.По словам Джеральда Кюстлера, широко опубликованного независимого немецкого исследователя и изобретателя, в своей статье «Диамагнитная левитация - исторические вехи», опубликованной в Румынском журнале технических наук, Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетовый висмут проявлял конкретное явление в исследовании; потому что, когда я положил его кусок на круглый лист бумаги, плавающий на воде, он оттолкнулся обоими полюсами магнита ».

Было установлено, что висмут обладает самым сильным диамагнетизмом среди всех элементов, но, как обнаружил Майкл Фарадей в 1845 году, это свойство всей материи отталкиваться магнитным полем.

Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов, создающих крошечные токовые петли, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда к материалу прикладывается внешнее магнитное поле, эти токовые петли имеют тенденцию выравниваться таким образом, чтобы противостоять приложенному полю. Это заставляет все материалы отталкиваться постоянным магнитом; однако результирующая сила обычно слишком мала, чтобы быть заметной. Однако есть некоторые заметные исключения.

Пиролитический углерод, вещество, похожее на графит, демонстрирует даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может подниматься над сверхсильным редкоземельным магнитом.Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют даже более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры, поэтому над ними можно левитировать редкоземельные магниты. (Теоретически, из-за их взаимного отталкивания один может левитировать над другим.)

Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным, когда помещен в магнитное поле, и возвращается в немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. При приложении магнитного поля некоторые из неспаренных электронных спинов выравниваются с полем и подавляют противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом.Однако, по словам Дэниела Марша, профессора физики Южного государственного университета штата Миссури, эффект заметен только при очень низких температурах.

Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул выстраиваются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, в котором участвуют как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за многих общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, он все же имеет свою уникальность.

Электромагнетизм

Когда провод перемещается в магнитном поле, поле индуцирует в проводе ток. И наоборот, магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Это соответствует закону индукции Фарадея, который лежит в основе электромагнитов, электродвигателей и генераторов. Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое вращается вокруг провода по спирали. Когда этот провод превращается в петлю, поле приобретает форму пончика или тора.Согласно Руководству по магнитной записи (Springer, 1998) Marvin Cameras, это магнитное поле можно значительно усилить, поместив ферромагнитный металлический сердечник внутрь катушки.

В некоторых приложениях постоянный ток используется для создания постоянного поля в одном направлении, которое можно включать и выключать вместе с током. Это поле может затем отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. Это основа для телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морзе, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности.Импульсы посылались опытными операторами, которые быстро включали и выключали ток с помощью подпружиненного переключателя с мгновенным контактом или ключа. Другой оператор на принимающей стороне затем переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.

Катушку вокруг магнита также можно заставить двигаться по шаблону с изменяющейся частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу с волнами переменного давления.Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитопровода, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам. Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные магниты из редкоземельных металлов теперь используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сообщил Марш Live Science.

Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку двигаться внутрь и наружу по магнитному сердечнику по той же схеме.Затем катушка прикрепляется к подвижному диффузору динамика, чтобы он мог воспроизводить звуковые волны в воздухе. Первым практическим применением микрофона и динамика был телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была усовершенствована и усовершенствована, она все еще является основой для записи и воспроизведения звука.

Применение электромагнитов практически бесчисленное множество.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *