สนามแม่เหล็ก แหล่งที่มาและคุณสมบัติ

คำว่า "สนามแม่เหล็ก" มักจะหมายถึงปริภูมิพลังงานที่แน่นอนซึ่งแรงแห่งปฏิกิริยาแม่เหล็กปรากฏออกมา พวกเขาส่งผลกระทบต่อ:

สารแต่ละชนิด: เฟอร์ริแมกเนต (โลหะ - ส่วนใหญ่เป็นเหล็กหล่อ เหล็ก และโลหะผสม) และประเภทของเฟอร์ไรต์ โดยไม่คำนึงถึงสถานะ

การเคลื่อนย้ายค่าไฟฟ้า

วัตถุทางกายภาพที่มีโมเมนต์แม่เหล็กรวมของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคอื่นเรียกว่า แม่เหล็กถาวร- ปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาแสดงอยู่ในภาพ เส้นแรงแม่เหล็ก.

พวกมันถูกสร้างขึ้นหลังจากนำแม่เหล็กถาวรเข้าไป ด้านหลังแผ่นกระดาษแข็งที่มีตะไบเหล็กเป็นชั้นคู่ ภาพแสดงเครื่องหมายที่ชัดเจนของเสาเหนือ (N) และเสาใต้ (S) โดยมีทิศทางของเส้นสนามสัมพันธ์กับการวางแนว: ออกจากขั้วโลกเหนือและทางเข้าทิศใต้

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นได้อย่างไร?

แหล่งที่มา สนามแม่เหล็กเป็น:

แม่เหล็กถาวร

ค่าขนย้าย;

สนามไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลา

เด็กอนุบาลทุกคนคุ้นเคยกับการทำงานของแม่เหล็กถาวร ท้ายที่สุดเขาต้องปั้นรูปแม่เหล็กบนตู้เย็นซึ่งนำมาจากบรรจุภัณฑ์ที่มีอาหารรสเลิศทุกประเภทอยู่แล้ว

ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่มักจะมีพลังงานสนามแม่เหล็กมากกว่า มันยังถูกกำหนดโดยเส้นแรงด้วย เรามาดูกฎในการวาดพวกมันสำหรับตัวนำตรงที่มีกระแส I

เส้นสนามแม่เหล็กถูกลากในระนาบตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของกระแส เพื่อให้แรงที่กระทำต่อขั้วเหนือของเข็มแม่เหล็กที่แต่ละจุดพุ่งตรงไปยังเส้นนี้ในแนวสัมผัส สิ่งนี้จะสร้างวงกลมศูนย์กลางรอบประจุที่กำลังเคลื่อนที่

ทิศทางของแรงเหล่านี้ถูกกำหนดโดยกฎที่รู้จักกันดีของสกรูหรือสว่านที่มีการพันเกลียวทางขวา

กฎ Gimlet

จำเป็นต้องวางตำแหน่งสว่านในแนวโคแอกเชียลกับเวกเตอร์ปัจจุบัน และหมุนที่จับในลักษณะนั้น การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าวงแหวนนั้นตรงกับทิศทางของมัน จากนั้นการวางแนวของเส้นสนามแม่เหล็กจะแสดงโดยการหมุนที่จับ

ในตัวนำแบบวงแหวน การเคลื่อนที่แบบหมุนของด้ามจับจะเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของกระแส และการเคลื่อนที่แบบแปลนจะระบุทิศทางของการเหนี่ยวนำ

เส้นแรงแม่เหล็กออกจากขั้วเหนือและเข้าสู่ขั้วใต้เสมอ พวกเขายังคงอยู่ในแม่เหล็กและไม่เคยเปิด

กฎการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กจาก แหล่งที่มาที่แตกต่างกันจะถูกเพิ่มเข้าด้วยกันเพื่อสร้างฟิลด์ผลลัพธ์

ในกรณีนี้ แม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้าม (N - S) จะดึงดูดกัน และมีขั้วที่คล้ายกัน (N - N, S - S) แม่เหล็กจะผลักกัน แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างขั้วขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างขั้วทั้งสอง ยิ่งขยับขั้วเข้าใกล้มากเท่าไร แรงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ลักษณะพื้นฐานของสนามแม่เหล็ก

ซึ่งรวมถึง:

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (B);

ฟลักซ์แม่เหล็ก(ฉ);

การเชื่อมโยงฟลักซ์ (Ψ)

ความรุนแรงหรือความแรงของการกระแทกของสนามประเมินตามค่า เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก- ถูกกำหนดโดยค่าของแรง "F" ที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่าน "I" ผ่านตัวนำที่มีความยาว "l" В =F/(I∙l)

หน่วยวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในระบบ SI คือเทสลา (ในความทรงจำของนักฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้และอธิบายไว้ วิธีการทางคณิตศาสตร์- ในเอกสารทางเทคนิคของรัสเซีย กำหนดให้เป็น "Tl" และในเอกสารระหว่างประเทศจะใช้สัญลักษณ์ "T"

1 T คือการเหนี่ยวนำของฟลักซ์แม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งทำหน้าที่ด้วยแรง 1 นิวตันต่อความยาวแต่ละเมตรของตัวนำตรงที่ตั้งฉากกับทิศทางของสนามเมื่อมีกระแส 1 แอมแปร์ไหลผ่านตัวนำนี้

1T=1∙N/(A∙m)

ทิศทางของเวกเตอร์ B ถูกกำหนดโดย กฎมือซ้าย

หากคุณวางฝ่ามือซ้ายไว้ในสนามแม่เหล็กเพื่อให้เส้นแรงจากขั้วโลกเหนือเข้าสู่ฝ่ามือเป็นมุมฉาก และวางนิ้วทั้งสี่ในทิศทางของกระแสในตัวนำ จากนั้นส่วนที่ยื่นออกมา นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของแรงที่กระทำต่อตัวนำนี้

ในกรณีที่ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไม่อยู่ในมุมฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก แรงที่กระทำต่อตัวนำนั้นจะเป็นสัดส่วนกับขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลและส่วนประกอบของเส้นโครงความยาวของตัวนำด้วย กระแสไฟเข้าสู่ระนาบที่อยู่ในทิศทางตั้งฉาก

แรงที่กระทำต่อกระแสไฟฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สร้างตัวนำและพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ แม้ว่าตัวนำนี้จะไม่มีอยู่เลย และประจุที่เคลื่อนที่จะเริ่มเคลื่อนที่ในตัวกลางอื่นระหว่างขั้วแม่เหล็ก แรงนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงในทางใดทางหนึ่ง

หากภายในสนามแม่เหล็กทุกจุด เวกเตอร์ B มีทิศทางและขนาดเท่ากัน สนามดังกล่าวจะถือว่าสม่ำเสมอ

สภาพแวดล้อมใดๆ ที่มี ส่งผลต่อค่าของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ B

ฟลักซ์แม่เหล็ก (F)

หากเราพิจารณาการผ่านของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นที่ S การเหนี่ยวนำที่ถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดของมันจะเรียกว่าฟลักซ์แม่เหล็ก

เมื่อพื้นที่เอียงที่มุม α ถึงทิศทางของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลงตามปริมาณโคไซน์ของมุมเอียงของพื้นที่ ค่าสูงสุดจะถูกสร้างขึ้นเมื่อพื้นที่ตั้งฉากกับการเหนี่ยวนำการเจาะทะลุ Ф=В·S

หน่วยวัดของฟลักซ์แม่เหล็กคือ 1 เวเบอร์ ซึ่งกำหนดโดยการเหนี่ยวนำ 1 เทสลาผ่านพื้นที่ 1 ตารางเมตร

การเชื่อมโยงฟลักซ์

คำนี้ใช้เพื่อให้ได้จำนวนฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดที่สร้างขึ้นจากตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งซึ่งอยู่ระหว่างขั้วของแม่เหล็ก

สำหรับกรณีที่กระแสเดียวกันที่ฉันไหลผ่านขดลวดของขดลวดด้วยจำนวนรอบ n ดังนั้นฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด (เชื่อมโยง) จากทุกรอบเรียกว่า การเชื่อมโยงฟลักซ์ Ψ

Ψ=n·Ф - หน่วยของการเชื่อมต่อฟลักซ์คือ 1 เวเบอร์

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากไฟฟ้ากระแสสลับได้อย่างไร

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยากับประจุไฟฟ้าและวัตถุด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก เป็นการรวมกันของสองสนาม:

ไฟฟ้า;

แม่เหล็ก

พวกมันเชื่อมโยงถึงกัน เป็นตัวแทนของการรวมกันของกันและกัน และเมื่อสิ่งใดสิ่งหนึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ความเบี่ยงเบนบางอย่างจะเกิดขึ้นในสิ่งอื่น ตัวอย่างเช่น เมื่อสนามไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ถูกสร้างขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส สนามแม่เหล็กเดียวกันกับลักษณะของฮาร์โมนิกสลับที่คล้ายกันจะถูกสร้างขึ้นพร้อมกัน

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

ในการสัมพันธ์กับอันตรกิริยากับสนามแม่เหล็กภายนอก สารจะถูกแบ่งออกเป็น:

สารต้านเฟอร์โรแมกเนติกด้วยช่วงเวลาแม่เหล็กที่สมดุลเนื่องจากการสร้างสนามแม่เหล็กของร่างกายในระดับที่ต่ำมาก

ไดอะแมกเน็ตที่มีคุณสมบัติในการดึงดูดสนามแม่เหล็กภายในกับการกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอก เมื่อไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก คุณสมบัติทางแม่เหล็กจะไม่ปรากฏ

วัสดุพาราแมกเนติกที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กของสนามภายในในทิศทางของสนามภายนอกซึ่งมีระดับต่ำ

แม่เหล็กเฟอร์ริกซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กโดยไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกใช้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดกูรี

เฟอร์ริแมกเนตที่มีโมเมนต์แม่เหล็กไม่สมดุลทั้งขนาดและทิศทาง

คุณสมบัติของสารทั้งหมดนี้พบการใช้งานที่หลากหลายในเทคโนโลยีสมัยใหม่

วงจรแม่เหล็ก

หม้อแปลง ตัวเหนี่ยวนำ เครื่องจักรไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่นๆ ทั้งหมดทำงานบนพื้นฐานนี้

ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานได้ ฟลักซ์แม่เหล็กจะผ่านแกนแม่เหล็กที่ทำจากเหล็กเฟอร์โรแมกเนติกและอากาศที่มีคุณสมบัติเด่นชัดที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก การรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นวงจรแม่เหล็ก

อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีวงจรแม่เหล็กในการออกแบบ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความนี้ -

หัวข้อ: สนามแม่เหล็ก

จัดทำโดย: Baygarashev D.M.

ตรวจสอบโดย: Gabdullina A.T.

สนามแม่เหล็ก

หากตัวนำไฟฟ้าคู่ขนานสองตัวเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำเหล่านั้น ขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสในตัวนำนั้น ตัวนำจะผลักหรือดึงดูด

คำอธิบายปรากฏการณ์นี้เป็นไปได้จากตำแหน่งของการเกิดขึ้นของสสารชนิดพิเศษรอบตัวนำ - สนามแม่เหล็ก

เรียกว่าแรงที่ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าโต้ตอบกัน แม่เหล็ก.

สนามแม่เหล็ก- เป็นสสารชนิดพิเศษ โดยมีลักษณะเฉพาะคือมีผลต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน วัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก โดยมีแรงขึ้นอยู่กับเวกเตอร์ความเร็วประจุ ทิศทางของกระแสใน ตัวนำและทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กของร่างกาย

ประวัติศาสตร์ของแม่เหล็กย้อนกลับไปในสมัยโบราณ สู่อารยธรรมโบราณของเอเชียไมเนอร์ มันอยู่ในดินแดนของเอเชียไมเนอร์ในแมกนีเซียที่พบหินซึ่งตัวอย่างเหล่านี้ถูกดึงดูดเข้าหากัน ตามชื่อของพื้นที่ ตัวอย่างดังกล่าวเริ่มถูกเรียกว่า "แม่เหล็ก" แม่เหล็กแท่งหรือรูปเกือกม้ามีปลายสองข้างเรียกว่าขั้ว ในสถานที่นี้มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กเด่นชัดที่สุด หากคุณแขวนแม่เหล็กไว้บนเชือก ขั้วหนึ่งจะชี้ไปทางทิศเหนือเสมอ เข็มทิศเป็นไปตามหลักการนี้ ขั้วที่หันหน้าไปทางทิศเหนือของแม่เหล็กแขวนอิสระเรียกว่าขั้วเหนือของแม่เหล็ก (N) ขั้วตรงข้ามเรียกว่าขั้วใต้ (S)

ขั้วแม่เหล็กมีปฏิกิริยาต่อกัน เหมือนขั้วผลักกัน และขั้วแม่เหล็กต่างแม่เหล็กดูดกัน คล้ายกับแนวคิดของสนามไฟฟ้าที่ล้อมรอบประจุไฟฟ้า จึงมีการนำแนวคิดของสนามแม่เหล็กรอบแม่เหล็กมาใช้

ในปี ค.ศ. 1820 เออร์สเตด (ค.ศ. 1777-1851) ค้นพบว่าเข็มแม่เหล็กที่อยู่ติดกับตัวนำไฟฟ้าจะเบี่ยงเบนไปเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ กล่าวคือ สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นรอบๆ ตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่ หากเราใช้เฟรมที่มีกระแส สนามแม่เหล็กภายนอกจะมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของเฟรมและมีผลต่อการวางแนว เช่น มีตำแหน่งของเฟรมที่สนามแม่เหล็กภายนอกมีเอฟเฟกต์การหมุนสูงสุด และมีตำแหน่งเมื่อแรงบิดเป็นศูนย์

สนามแม่เหล็ก ณ จุดใดๆ สามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยเวกเตอร์ B ซึ่งเรียกว่า เวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กหรือ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กตรงจุด

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B คือปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ ซึ่งเป็นลักษณะแรงของสนามแม่เหล็กที่จุดหนึ่ง เท่ากับอัตราส่วนของโมเมนต์เชิงกลสูงสุดของแรงที่กระทำต่อเฟรมโดยกระแสที่วางอยู่ในสนามสม่ำเสมอต่อผลคูณของความแรงกระแสในเฟรมและพื้นที่:

ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ถือเป็นทิศทางของค่าปกติบวกกับเฟรม ซึ่งสัมพันธ์กับกระแสในเฟรมตามกฎของสกรูด้านขวา โดยมีแรงบิดเชิงกลเท่ากับศูนย์

เช่นเดียวกับเส้นความแรงของสนามไฟฟ้าที่แสดงให้เห็น เส้นเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กก็ถูกแสดงให้เห็นเช่นกัน เส้นสนามแม่เหล็กเป็นเส้นจินตภาพ ซึ่งเป็นเส้นสัมผัสกันซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทาง B ที่จุดหนึ่ง

ทิศทางของสนามแม่เหล็ก ณ จุดที่กำหนดสามารถกำหนดเป็นทิศทางที่ระบุได้เช่นกัน

ขั้วเหนือของเข็มทิศที่วาง ณ จุดนี้ เชื่อกันว่าเส้นสนามแม่เหล็กมีทิศทางจากขั้วโลกเหนือไปทางทิศใต้

ทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำตรงจะถูกกำหนดโดยสว่านหรือกฎสกรูมือขวา ทิศทางของเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กถือเป็นทิศทางการหมุนของหัวสกรู ซึ่งจะทำให้มั่นใจว่ามีการเคลื่อนที่ไปในทิศทางของกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 59)

โดยที่ n01 = 4 พาย 10 -7 V วินาที/(ม.) - ค่าคงที่แม่เหล็ก, R - ระยะทาง, I - ความแรงของกระแสในตัวนำ

ต่างจากเส้นสนามไฟฟ้าสถิตซึ่งเริ่มต้นที่ประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ เส้นสนามแม่เหล็กจะปิดอยู่เสมอ ตรวจไม่พบประจุแม่เหล็กที่คล้ายกับประจุไฟฟ้า

หนึ่งเทสลา (1 T) ถูกนำมาใช้เป็นหน่วยของการเหนี่ยวนำ - การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งแรงบิดเชิงกลสูงสุด 1 N m กระทำบนเฟรมที่มีพื้นที่ 1 m2 ซึ่งกระแสไฟฟ้า 1 กระแส

การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กสามารถกำหนดได้จากแรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก

ตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่ในสนามแม่เหล็กจะถูกกระทำโดยแรงแอมแปร์ ซึ่งขนาดจะถูกกำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้:

โดยที่ฉันคือความแรงของกระแสในตัวนำ ล -ความยาวของตัวนำ B คือขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก และเป็นมุมระหว่างเวกเตอร์กับทิศทางของกระแส

ทิศทางของแรงแอมแปร์สามารถกำหนดได้ตามกฎของมือซ้าย: เราวางฝ่ามือของมือซ้ายเพื่อให้เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือเราวางนิ้วสี่นิ้วในทิศทางของกระแสในตัวนำจากนั้น นิ้วโป้งงอแสดงทิศทางของแรงแอมแปร์

เมื่อพิจารณาว่า I = q 0 nSv และแทนที่นิพจน์นี้ลงใน (3.21) เราจะได้ F = q 0 nSh/B sin ก- จำนวนอนุภาค (N) ในปริมาตรที่กำหนดของตัวนำคือ N = nSl จากนั้น F = q 0 NvB sin ก.

ให้เราพิจารณาแรงที่กระทำโดยสนามแม่เหล็กต่ออนุภาคที่มีประจุแต่ละตัวซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก:

แรงนี้เรียกว่าแรงลอเรนซ์ (พ.ศ. 2396-2471) ทิศทางของแรงลอเรนซ์สามารถกำหนดได้ตามกฎของมือซ้าย: เราวางฝ่ามือของมือซ้ายเพื่อให้เส้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือ นิ้วทั้งสี่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวก ขนาดใหญ่ นิ้วที่งอแสดงทิศทางของแรงลอเรนซ์

แรงอันตรกิริยาระหว่างตัวนำไฟฟ้าขนานสองตัวที่มีกระแส I 1 และ I 2 เท่ากับ:

ที่ไหน ล -ส่วนหนึ่งของตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก หากกระแสอยู่ในทิศทางเดียวกันตัวนำจะดึงดูด (รูปที่ 60) หากอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามก็จะผลักกัน แรงที่กระทำต่อตัวนำแต่ละตัวมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม สูตร (3.22) เป็นพื้นฐานในการกำหนดหน่วยของกระแส 1 แอมแปร์ (1 A)

คุณสมบัติของแม่เหล็กของสารนั้นมีลักษณะเป็นปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ - การซึมผ่านของแม่เหล็กซึ่งแสดงจำนวนครั้งที่การเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็กในสารที่เติมเต็มสนามแม่เหล็กนั้นมีขนาดที่แตกต่างกันจากการเหนี่ยวนำ B 0 ของสนามแม่เหล็กใน สูญญากาศ:

ตามคุณสมบัติทางแม่เหล็ก สารทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็น ไดอะแมกเนติก, พาราแมกเนติกและ แม่เหล็กไฟฟ้า.

ให้เราพิจารณาธรรมชาติของคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร

อิเล็กตรอนในเปลือกอะตอมของสารเคลื่อนที่ในวงโคจรที่ต่างกัน เพื่อให้ง่ายขึ้น เราถือว่าวงโคจรเหล่านี้เป็นวงกลม และอิเล็กตรอนแต่ละตัวที่โคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมก็ถือได้ว่าเป็นกระแสไฟฟ้าแบบวงกลม อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งเราเรียกว่าออร์บิทัลเช่นเดียวกับกระแสวงกลม นอกจากนี้ อิเล็กตรอนในอะตอมยังมีสนามแม่เหล็กของตัวเองเรียกว่าสนามสปิน

หากเมื่อนำเข้าสู่สนามแม่เหล็กภายนอกที่มีการเหนี่ยวนำ B 0 จะเกิดการเหนี่ยวนำ B ขึ้นภายในสาร< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (น< 1).

ใน แม่เหล็กในวัสดุ หากไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก สนามแม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะถูกชดเชย และเมื่อพวกมันถูกนำเข้าไปในสนามแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กของอะตอมจะพุ่งตรงไปที่สนามแม่เหล็กภายนอก วัสดุไดแมกเนติกถูกผลักออกจากสนามแม่เหล็กภายนอก

คุณ พาราแมกเนติกวัสดุการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอมไม่ได้รับการชดเชยอย่างสมบูรณ์และอะตอมโดยรวมกลายเป็นเหมือนแม่เหล็กถาวรขนาดเล็ก โดยปกติแล้วแม่เหล็กขนาดเล็กเหล่านี้ในสสารทั้งหมดจะถูกวางทิศทางแบบสุ่ม และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กรวมของสนามแม่เหล็กทั้งหมดจะเป็นศูนย์ หากคุณวางพาราแมกเน็ตไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอก แม่เหล็กขนาดเล็กทั้งหมด - อะตอมจะเปลี่ยนในสนามแม่เหล็กภายนอกเหมือนเข็มเข็มทิศ และสนามแม่เหล็กในสารจะเพิ่มขึ้น ( n >= 1).

เฟอร์โรแมกเนติกเป็นวัสดุเหล่านั้นซึ่ง n 1. ในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก สิ่งที่เรียกว่าโดเมนจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งเป็นบริเวณที่มองเห็นด้วยตาเปล่าของการดึงดูดโดยธรรมชาติ

ในโดเมนที่ต่างกัน การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กมีทิศทางที่แตกต่างกัน (รูปที่ 61) และในผลึกขนาดใหญ่

ตอบแทนซึ่งกันและกัน เมื่อนำตัวอย่างเฟอร์โรแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก ขอบเขตของแต่ละโดเมนจะเปลี่ยนไปเพื่อให้ปริมาตรของโดเมนที่วางตามแนวสนามแม่เหล็กภายนอกเพิ่มขึ้น

ด้วยการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กภายนอก B 0 เพิ่มขึ้น การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสารแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้น ที่ค่า B 0 บางค่า การเหนี่ยวนำจะหยุดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความอิ่มตัวของแม่เหล็ก

คุณลักษณะเฉพาะของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกคือปรากฏการณ์ฮิสเทรีซิสซึ่งประกอบด้วยการพึ่งพาการเหนี่ยวนำที่ไม่ชัดเจนในวัสดุในการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กภายนอกเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง

วงแม่เหล็กฮิสเทรีซีสเป็นเส้นโค้งปิด (cdc`d`c) ซึ่งแสดงถึงการพึ่งพาของการเหนี่ยวนำในวัสดุกับความกว้างของการเหนี่ยวนำของสนามภายนอกโดยมีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างช้าเป็นระยะในช่วงหลัง (รูปที่ 62)

ลูปฮิสเทรีซิสมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าต่อไปนี้: B s, Br, B c B s - ค่าสูงสุดของการเหนี่ยวนำวัสดุที่ B 0s; ใน r คือการเหนี่ยวนำที่เหลือซึ่งเท่ากับค่าการเหนี่ยวนำในวัสดุเมื่อการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กภายนอกลดลงจาก B 0s เป็นศูนย์ -B c และ B c - แรงบีบบังคับ - ค่าเท่ากับการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กภายนอกที่จำเป็นในการเปลี่ยนการเหนี่ยวนำในวัสดุจากที่เหลือเป็นศูนย์

สำหรับเฟอร์โรแมกเนติกแต่ละตัวจะมีอุณหภูมิ (จุด Curie (J. Curie, 1859-1906) ซึ่งสูงกว่านั้นเฟอร์โรแมกเนติกจะสูญเสียคุณสมบัติของเฟอร์โรแมกเนติกไป

มีสองวิธีในการทำให้แม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กเข้าสู่สถานะล้างอำนาจแม่เหล็ก: ก) ความร้อนเหนือจุดกูรีและเย็น; b) ทำให้วัสดุเป็นแม่เหล็กด้วยสนามแม่เหล็กสลับที่มีแอมพลิจูดลดลงอย่างช้าๆ

แม่เหล็กเฟอร์ริกที่มีการเหนี่ยวนำตกค้างและแรงบีบบังคับต่ำเรียกว่าแม่เหล็กอ่อน โดยพบการใช้งานในอุปกรณ์ที่มักจะต้องทำให้แม่เหล็กเป็นแม่เหล็กใหม่ (แกนของหม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ)

แม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กชนิดแข็งซึ่งมีแรงบีบบังคับสูงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กถาวร

เมื่อเชื่อมต่อตัวนำไฟฟ้าแบบขนานสองตัวเข้ากับกระแสไฟฟ้า ตัวนำทั้งสองจะดึงดูดหรือผลักกัน ขึ้นอยู่กับทิศทาง (ขั้ว) ของกระแสไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ สิ่งนี้อธิบายได้จากปรากฏการณ์การเกิดขึ้นของสสารชนิดพิเศษรอบตัวนำเหล่านี้ สสารนี้เรียกว่าสนามแม่เหล็ก (MF) แรงแม่เหล็กคือแรงที่ตัวนำกระทำต่อกัน

ทฤษฎีแม่เหล็กเกิดขึ้นในสมัยโบราณในอารยธรรมโบราณของเอเชีย ในภูเขาแมกนีเซียพวกเขาพบหินพิเศษชิ้นหนึ่งซึ่งสามารถดึงดูดซึ่งกันและกันได้ ตามชื่อของสถานที่ หินก้อนนี้ถูกเรียกว่า "แม่เหล็ก" แม่เหล็กแท่งประกอบด้วยขั้วสองขั้ว คุณสมบัติทางแม่เหล็กจะเด่นชัดเป็นพิเศษที่ขั้ว

แม่เหล็กที่แขวนอยู่บนด้ายจะแสดงด้านข้างของขอบฟ้าด้วยเสาของมัน เสาของมันจะถูกหันไปทางเหนือและใต้ อุปกรณ์เข็มทิศทำงานบนหลักการนี้ ขั้วตรงข้ามของแม่เหล็ก 2 อันจะดึงดูด และเหมือนขั้วจะผลักกัน

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าเข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ตัวนำจะเบนเข็มเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน นี่แสดงว่ามี MP เกิดขึ้นรอบๆ

สนามแม่เหล็กส่งผลต่อ:

การเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้า
สารที่เรียกว่าเฟอร์โรแม่เหล็ก ได้แก่ เหล็ก เหล็กหล่อ และโลหะผสม

แม่เหล็กถาวรคือวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็กร่วมของอนุภาคมีประจุ (อิเล็กตรอน)

1 - ขั้วใต้ของแม่เหล็ก
2 - ขั้วเหนือของแม่เหล็ก
3 - MP โดยใช้ตัวอย่างตะไบโลหะ
4 - ทิศทางของสนามแม่เหล็ก

เส้นแรงจะปรากฏขึ้นเมื่อแม่เหล็กถาวรเข้าใกล้แผ่นกระดาษซึ่งมีตะไบเหล็กเทอยู่ รูปนี้แสดงตำแหน่งของเสาอย่างชัดเจนโดยมีเส้นแรงกำหนดทิศทาง

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก

• สนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามเวลา
• ค่าโทรศัพท์มือถือ
• แม่เหล็กถาวร

เราคุ้นเคยกับแม่เหล็กถาวรมาตั้งแต่เด็ก พวกมันถูกใช้เป็นของเล่นที่ดึงดูดชิ้นส่วนโลหะต่างๆ ติดไว้กับตู้เย็น สร้างเป็นของเล่นต่างๆ

ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ส่วนใหญ่มักจะมีพลังงานแม่เหล็กมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแม่เหล็กถาวร

คุณสมบัติ

• หลัก จุดเด่นและคุณสมบัติของสนามแม่เหล็กคือสัมพัทธภาพ หากคุณปล่อยให้วัตถุที่มีประจุไม่นิ่งอยู่ในกรอบอ้างอิงที่กำหนดและวางเข็มแม่เหล็กไว้ใกล้ ๆ มันจะชี้ไปทางทิศเหนือและในเวลาเดียวกันจะไม่ "รู้สึก" ถึงสนามแม่เหล็กภายนอกยกเว้นสนามโลก . และหากคุณเริ่มเคลื่อนย้ายร่างที่มีประจุใกล้กับลูกศร MP จะปรากฏขึ้นรอบตัว เป็นผลให้เป็นที่ชัดเจนว่า MF จะเกิดขึ้นเมื่อมีประจุจำนวนหนึ่งเคลื่อนที่เท่านั้น
• สนามแม่เหล็กสามารถมีอิทธิพลและมีอิทธิพลต่อกระแสไฟฟ้าได้ สามารถตรวจจับได้โดยการติดตามการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่มีประจุ ในสนามแม่เหล็ก อนุภาคที่มีประจุจะถูกเบี่ยงเบนไป ตัวนำที่มีกระแสไหลจะเคลื่อนที่ เฟรมที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟในปัจจุบันจะเริ่มหมุน และวัสดุที่เป็นแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ไปในระยะทางหนึ่ง เข็มเข็มทิศมักมีสีบ่อยที่สุด สีฟ้า- มันเป็นแถบเหล็กแม่เหล็ก เข็มทิศจะชี้ไปทางทิศเหนือเสมอ เนื่องจากโลกมีสนามแม่เหล็ก โลกทั้งใบเปรียบเสมือนแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่มีขั้วของมันเอง

อวัยวะของมนุษย์ไม่สามารถรับรู้สนามแม่เหล็กและสามารถตรวจจับได้โดยอุปกรณ์และเซ็นเซอร์พิเศษเท่านั้น มีทั้งแบบแปรผันและแบบถาวร สนามไฟฟ้ากระแสสลับมักจะถูกสร้างขึ้นโดยตัวเหนี่ยวนำพิเศษที่ทำงานจาก เครื่องปรับอากาศ- สนามคงที่เกิดจากสนามไฟฟ้าคงที่

กฎ

พิจารณากฎพื้นฐานสำหรับการแสดงภาพสนามแม่เหล็กของตัวนำต่างๆ

กฎ Gimlet

เส้นแรงแสดงให้เห็นในระนาบ ซึ่งตั้งอยู่ที่มุม 90 0 กับเส้นทางการเคลื่อนที่ของกระแส ดังนั้นที่แต่ละจุดแรงจะพุ่งเข้าหาเส้นสัมผัสในแนวสัมผัส

ในการกำหนดทิศทางของแรงแม่เหล็ก คุณต้องจำกฎของสว่านด้วยด้ายขวา

สว่านจะต้องอยู่ในตำแหน่งตามแนวแกนเดียวกันกับเวกเตอร์ปัจจุบัน โดยจะต้องหมุนที่จับเพื่อให้สว่านเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนด ในกรณีนี้ การวางแนวของเส้นจะถูกกำหนดโดยการหมุนที่จับของสว่าน

กฎของแหวนเพชร

การเคลื่อนที่แบบแปลนของสว่านในตัวนำที่ทำในรูปแบบของวงแหวนแสดงให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำมีการวางแนวอย่างไร การหมุนเกิดขึ้นพร้อมกับการไหลของกระแส

เส้นแรงมีความต่อเนื่องภายในแม่เหล็กและไม่สามารถเปิดได้

สนามแม่เหล็กของแหล่งกำเนิดต่างๆ จะถูกรวมเข้าด้วยกัน ในการทำเช่นนั้น พวกเขาจะสร้างสนามข้อมูลร่วมกัน

แม่เหล็กที่มีขั้วเดียวกันจะผลักกัน และแม่เหล็กที่มีขั้วต่างกันจะดึงดูดกัน ค่าของความแรงของการโต้ตอบขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างสิ่งเหล่านั้น เมื่อเสาเข้าใกล้ แรงจะเพิ่มขึ้น

พารามิเตอร์สนามแม่เหล็ก

• ข้อต่อการไหล ( Ψ ).
• เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ( ใน).
• ฟลักซ์แม่เหล็ก ( เอฟ).

ความเข้มของสนามแม่เหล็กคำนวณโดยขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งขึ้นอยู่กับแรง F และถูกสร้างขึ้นโดยกระแส I ตามแนวตัวนำที่มีความยาว ล.: B = F / (ฉัน * ล.).

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กวัดใน Tesla (T) เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กและทำงานเกี่ยวกับวิธีการคำนวณ 1 T เท่ากับแรงเหนี่ยวนำฟลักซ์แม่เหล็ก 1 นที่ความยาว 1 มตัวนำตรงที่ทำมุม 90 0 ไปทางทิศทางของสนามโดยมีกระแสไหลหนึ่งแอมแปร์:

1 ตัน = 1 x สูง / (ก x ม.)

กฎมือซ้าย

กฎจะค้นหาทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

หากวางฝ่ามือซ้ายไว้ในสนามจนเส้นสนามแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือจากขั้วเหนือที่ 90 0 และมีนิ้ว 4 นิ้ววางตามแนวการไหลของกระแส นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของแรงแม่เหล็ก

หากตัวนำอยู่ในมุมที่แตกต่างกัน แรงจะขึ้นอยู่กับกระแสและการฉายภาพของตัวนำโดยตรงไปยังระนาบในมุมฉาก

แรงไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุตัวนำและหน้าตัดของวัสดุ หากไม่มีตัวนำและประจุเคลื่อนที่ไปในตัวกลางอื่น แรงจะไม่เปลี่ยนแปลง

เมื่อเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กถูกชี้ไปในทิศทางเดียวที่มีขนาดหนึ่ง สนามจะเรียกว่าสม่ำเสมอ สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันส่งผลต่อขนาดของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ

ฟลักซ์แม่เหล็ก

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ S และถูกจำกัดโดยบริเวณนี้คือฟลักซ์แม่เหล็ก

หากพื้นที่เอียงที่มุม α ถึงเส้นเหนี่ยวนำ ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลงตามขนาดของโคไซน์ของมุมนี้ ค่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อพื้นที่อยู่ในมุมฉากกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก:

ฉ = ข * ส

ฟลักซ์แม่เหล็กมีหน่วยวัดเช่น "เวเบอร์"ซึ่งเท่ากับการไหลของความเหนี่ยวนำของขนาด 1 ตตามพื้นที่ใน 1 ตร.ม.

การเชื่อมโยงฟลักซ์

แนวคิดนี้ใช้ในการสร้าง ความหมายทั่วไปฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งสร้างขึ้นจากตัวนำจำนวนหนึ่งที่อยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็ก

ในกรณีที่กระแสเดียวกัน ฉันไหลผ่านขดลวดจำนวนรอบ n ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากการหมุนทั้งหมดคือส่วนต่อฟลักซ์

การเชื่อมโยงฟลักซ์ Ψ วัดเป็น Webers และเท่ากับ: Ψ = n * Ф.

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก

การซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นตัวกำหนดว่าสนามแม่เหล็กในตัวกลางบางชนิดจะต่ำกว่าหรือสูงกว่าการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในสุญญากาศมากน้อยเพียงใด สารจะเรียกว่าเป็นแม่เหล็กหากสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเอง เมื่อสารถูกวางลงในสนามแม่เหล็ก สารนั้นจะกลายเป็นแม่เหล็ก

นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุเหตุผลว่าทำไมร่างกายถึงได้รับคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ตามสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์ มีกระแสไฟฟ้าระดับจุลภาคอยู่ภายในสาร อิเล็กตรอนมีโมเมนต์แม่เหล็กในตัวเอง ซึ่งมีลักษณะเป็นควอนตัม และเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรของอะตอม มันเป็นกระแสเล็ก ๆ เหล่านี้ที่กำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็ก

หากกระแสน้ำเคลื่อนที่แบบสุ่ม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสน้ำจะชดเชยตัวเอง สนามภายนอกทำให้กระแสเรียงลำดับ ดังนั้นจึงเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น นี่คือการดึงดูดของสสาร

สารต่างๆ สามารถแบ่งได้ตามคุณสมบัติของปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็ก

พวกเขาแบ่งออกเป็นกลุ่ม:

พาราแมกเนติก– สารที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอกและมีศักยภาพในการเป็นแม่เหล็กต่ำ พวกมันมีความแรงของสนามบวก สารดังกล่าวได้แก่ เฟอร์ริกคลอไรด์, แมงกานีส, แพลทินัม เป็นต้น
เฟอร์ริแมกเนต– สารที่มีโมเมนต์แม่เหล็กไม่สมดุลทั้งทิศทางและค่า มีลักษณะพิเศษคือการมีสารต้านแม่เหล็กที่ไม่ได้รับการชดเชย ความแรงของสนามแม่เหล็กและอุณหภูมิส่งผลต่อความไวต่อสนามแม่เหล็ก (ออกไซด์ต่างๆ)
เฟอร์โรแมกเนติกส์– สารที่มีความไวเชิงบวกเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับแรงดึงและอุณหภูมิ (ผลึกโคบอลต์ นิกเกิล ฯลฯ)
ไดอะแมกเนติกส์– มีคุณสมบัติเป็นสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามภายนอก กล่าวคือ ค่าลบความไวต่อสนามแม่เหล็ก โดยไม่ขึ้นกับแรงตึง หากไม่มีสนามแม่เหล็ก สารนี้จะไม่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก สารเหล่านี้ได้แก่: เงิน บิสมัท ไนโตรเจน สังกะสี ไฮโดรเจน และสารอื่นๆ
สารต้านเฟอร์โรแมกเนติก – มีโมเมนต์แม่เหล็กที่สมดุล ส่งผลให้การดึงดูดของสารมีระดับต่ำ เมื่อถูกความร้อนจะเกิดการเปลี่ยนเฟสของสารในระหว่างที่คุณสมบัติพาราแมกเนติกปรากฏขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดคุณสมบัติดังกล่าวจะไม่ปรากฏ (โครเมียม, แมงกานีส)

แม่เหล็กที่พิจารณานั้นยังแบ่งออกเป็นสองประเภทเพิ่มเติม:

วัสดุแม่เหล็กอ่อน - พวกเขามีความกดดันต่ำ ในสนามแม่เหล็กกำลังต่ำ พวกมันอาจอิ่มตัวได้ ในระหว่างกระบวนการกลับตัวของสนามแม่เหล็ก พวกเขาประสบกับการสูญเสียเล็กน้อย เป็นผลให้วัสดุดังกล่าวถูกนำมาใช้ในการผลิตแกน อุปกรณ์ไฟฟ้า, ทำงานบนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า,)
แม่เหล็กแข็งวัสดุ. พวกเขามีพลังบีบบังคับเพิ่มขึ้น ในการดึงดูดพวกมันใหม่ จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กแรงสูง วัสดุดังกล่าวใช้ในการผลิตแม่เหล็กถาวร

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก สารต่างๆค้นหาการใช้งานในโครงการด้านเทคนิคและการประดิษฐ์

วงจรแม่เหล็ก

การรวมกันของสารแม่เหล็กหลายชนิดเรียกว่าวงจรแม่เหล็ก มีความคล้ายคลึงกันและถูกกำหนดโดยกฎทางคณิตศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน

ทำงานบนพื้นฐานของวงจรแม่เหล็ก เครื่องใช้ไฟฟ้า, ตัวเหนี่ยวนำ, . ในแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานได้ ฟลักซ์จะไหลผ่านวงจรแม่เหล็กที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกและอากาศ ซึ่งไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก การรวมกันของส่วนประกอบเหล่านี้เป็นวงจรแม่เหล็ก อุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากมีวงจรแม่เหล็กในการออกแบบ

สนามแม่เหล็กนี่เป็นเรื่องที่เกิดขึ้นรอบๆ แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า เช่นเดียวกับรอบๆ แม่เหล็กถาวร ในอวกาศ สนามแม่เหล็กจะแสดงเป็นการรวมกันของแรงที่สามารถส่งผลต่อวัตถุที่ถูกแม่เหล็กได้ การกระทำนี้อธิบายได้จากการมีอยู่ของการปล่อยประจุในระดับโมเลกุล

สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นรอบๆ ประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น นั่นคือสาเหตุที่สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบและก่อตัวรวมกัน สนามแม่เหล็กไฟฟ้า- ส่วนประกอบของสนามแม่เหล็กเชื่อมต่อกันและมีอิทธิพลต่อกัน ส่งผลให้คุณสมบัติเปลี่ยนแปลงไป

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก:
1. สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการขับประจุกระแสไฟฟ้า
2. ณ จุดใดก็ตาม สนามแม่เหล็กจะมีลักษณะเป็นเวกเตอร์ ปริมาณทางกายภาพเรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งเป็นลักษณะความแรงของสนามแม่เหล็ก
3. สนามแม่เหล็กสามารถส่งผลต่อแม่เหล็ก ตัวนำกระแสไฟ และประจุเคลื่อนที่เท่านั้น
4. สนามแม่เหล็กอาจเป็นแบบคงที่หรือแบบสลับก็ได้
5. สนามแม่เหล็กวัดได้ด้วยเครื่องมือพิเศษเท่านั้นและไม่สามารถรับรู้ได้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์
6. สนามแม่เหล็กเป็นแบบไฟฟ้าไดนามิก เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุเท่านั้น และส่งผลต่อประจุที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น
7. อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปตามวิถีตั้งฉาก

ขนาดของสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ตามคุณลักษณะนี้ มีสนามแม่เหล็กอยู่ 2 ประเภท: สนามแม่เหล็กแบบไดนามิกและ สนามแม่เหล็กโน้มถ่วง. สนามแม่เหล็กโน้มถ่วงเกิดขึ้นเพียงใกล้ตัวเท่านั้น อนุภาคมูลฐานและเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างของอนุภาคเหล่านี้

ช่วงเวลาแม่เหล็กเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กกระทำต่อกรอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเมนต์แม่เหล็กคือเวกเตอร์ที่อยู่บนเส้นที่ตั้งฉากกับเฟรม

สนามแม่เหล็กสามารถแสดงเป็นกราฟิกได้โดยใช้เส้นแรงแม่เหล็ก เส้นเหล่านี้ถูกลากไปในทิศทางที่ทิศทางของแรงสนามเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเส้นสนามนั่นเอง เส้นแรงแม่เหล็กมีความต่อเนื่องและปิดในเวลาเดียวกัน

ทิศทางของสนามแม่เหล็กถูกกำหนดโดยใช้เข็มแม่เหล็ก เส้นแรงยังกำหนดขั้วของแม่เหล็กด้วย โดยปลายด้านออกของเส้นแรงคือขั้วเหนือ และปลายด้านเข้าของเส้นเหล่านี้คือขั้วใต้

สะดวกมากในการประเมินสนามแม่เหล็กด้วยสายตาโดยใช้ตะไบเหล็กธรรมดาและกระดาษแผ่นหนึ่ง
หากเราวางกระดาษแผ่นหนึ่งบนแม่เหล็กถาวรและโรยขี้เลื่อยด้านบน อนุภาคเหล็กจะเรียงตัวกันตามเส้นสนามแม่เหล็ก

ทิศทางของสายไฟสำหรับตัวนำนั้นถูกกำหนดโดยผู้มีชื่อเสียงอย่างสะดวก กฎของ gimletหรือ กฎ มือขวา - หากเราพันมือรอบตัวนำโดยให้นิ้วหัวแม่มือชี้ไปในทิศทางของกระแส (จากลบถึงบวก) นิ้วที่เหลือทั้ง 4 นิ้วจะแสดงทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กให้เราทราบ

และทิศทางของแรงลอเรนซ์คือแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุหรือตัวนำที่มีกระแสตาม กฎมือซ้าย.
หากเราวาง มือซ้ายในสนามแม่เหล็ก โดยให้ 4 นิ้วมองไปในทิศทางของกระแสในตัวนำแล้วเส้นแรงเข้าสู่ฝ่ามือจากนั้นนิ้วโป้งจะระบุทิศทางของแรงลอเรนซ์ซึ่งเป็นแรงที่กระทำต่อตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก สนาม.

นั่นคือทั้งหมดที่ อย่าลืมถามคำถามที่คุณมีในความคิดเห็น

สนามแม่เหล็กก็คือ รูปร่างพิเศษสสารที่ถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็ก ตัวนำที่มีกระแส (อนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่) และสามารถตรวจจับได้โดยอันตรกิริยาของแม่เหล็ก ตัวนำที่มีกระแส (อนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่)

ประสบการณ์ของเออร์สเตด

การทดลองครั้งแรก (ดำเนินการในปี 1820) ที่แสดงให้เห็นว่ามีความเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กคือการทดลองของนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก เอช. เออร์สเตด

เข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ตัวนำจะหมุนไปในมุมหนึ่งเมื่อกระแสในตัวนำเปิดอยู่ เมื่อวงจรเปิดขึ้น ลูกศรจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม

จากประสบการณ์ของ G. Oersted ตามมาว่ามีสนามแม่เหล็กรอบตัวนำนี้

ประสบการณ์ของแอมแปร์
ตัวนำคู่ขนานสองตัวที่กระแสไฟฟ้าไหลโต้ตอบกัน โดยจะดึงดูดหากกระแสอยู่ในทิศทางเดียวกัน และจะผลักกันหากกระแสอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นรอบตัวนำ

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก

1. สาระสำคัญ เช่น ดำรงอยู่โดยเป็นอิสระจากเราและความรู้ของเราเกี่ยวกับเรื่องนี้

2. สร้างด้วยแม่เหล็ก ตัวนำที่มีกระแส (อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่)

3. ตรวจพบโดยปฏิกิริยาระหว่างแม่เหล็ก ตัวนำกับกระแสไฟฟ้า (อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่)

4. ออกฤทธิ์กับแม่เหล็ก ตัวนำกระแสไฟ (อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่) ด้วยแรงบางอย่าง

5. ไม่มีประจุแม่เหล็กในธรรมชาติ คุณไม่สามารถแยกขั้วเหนือและขั้วใต้และรวมร่างไว้ด้วยเสาอันเดียวได้

6. สาเหตุที่วัตถุมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Ampere แอมแปร์หยิบยกข้อสรุปว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุใด ๆ ถูกกำหนดโดยการปิด กระแสไฟฟ้าข้างในนั้น

กระแสน้ำเหล่านี้แสดงถึงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบวงโคจรในอะตอม

หากระนาบที่กระแสเหล่านี้ไหลเวียนอยู่ในตำแหน่งแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กันเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลที่ประกอบเป็นร่างกาย ปฏิกิริยาของพวกมันจะได้รับการชดเชยร่วมกัน และร่างกายจะไม่แสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กใด ๆ

และในทางกลับกัน: หากระนาบที่อิเล็กตรอนหมุนขนานกันและทิศทางของเส้นปกติกับระนาบเหล่านี้ตรงกัน สารดังกล่าวจะช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กภายนอก

7. แรงแม่เหล็กกระทำต่อสนามแม่เหล็กในทิศทางหนึ่งซึ่งเรียกว่าเส้นแรงแม่เหล็ก ด้วยความช่วยเหลือเหล่านี้ คุณสามารถแสดงสนามแม่เหล็กได้อย่างสะดวกและชัดเจนในบางกรณี

เพื่อให้แสดงภาพสนามแม่เหล็กได้แม่นยำยิ่งขึ้น เราได้ตกลงกันในสถานที่ที่สนามแม่เหล็กแรงกว่าเพื่อแสดงเส้นแรงที่มีความหนาแน่นมากขึ้น เช่น ใกล้ชิดกันมากขึ้น และในทางกลับกัน ในจุดที่สนามอ่อนกว่า เส้นสนามจะแสดงด้วย ปริมาณน้อยลง, เช่น. ตั้งอยู่ไม่บ่อยนัก

8. สนามแม่เหล็กมีลักษณะเป็นเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก - ปริมาณเวกเตอร์ซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะของสนามแม่เหล็ก

ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของขั้วโลกเหนือของเข็มแม่เหล็กอิสระที่จุดที่กำหนด

ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามและความแรงของกระแส I สัมพันธ์กันตามกฎ "กฎสกรู (วงแหวน) ด้านขวา":

หากคุณขันสกรูสว่านตามทิศทางของกระแสในตัวนำทิศทางของความเร็วของการเคลื่อนที่ของปลายด้ามจับ ณ จุดที่กำหนดจะตรงกับทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่จุดนี้