Характеристикой магнитного поля является: Магнитные поля расскажут о Вселенной

Магнитные поля расскажут о Вселенной

Известно, что магнитные поля присутствуют практически во всех типах космических структур во Вселенной — от небольших планет до галактик и крупнейших скоплений галактик. Есть основания полагать, что и на самых больших, космологических масштабах Вселенная пронизана магнитными полями, пусть и меньшей величины. Определение характеристик таких космологических полей имеет важное значение для космологии и физики космических частиц. Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция — именно она определяет силу поля, действующую на движущиеся заряды.

Российские ученые из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга и Института ядерных исследований Российской академии наук вместе с зарубежными коллегами

получили самую точную на сегодняшний день оценку максимальной величины космологических магнитных полей.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters и попали в рубрику Editor’s Suggestion — «Выбор редакции». Работу удалось осуществить благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ). Авторы статьи использовали большой обзор далеких радиоисточников. Данные обзора позволили поставить сильные верхние ограничения на индукцию космологических полей. 

Максим Пширков с коллегами применили метод изучения космологических магнитных полей с помощью явления фарадеевского вращения плоскости поляризации радиоизлучения: при распространении поляризованного излучения от далекого источника его плоскость поляризации поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от величины космических магнитных полей. Таким образом, изучая величины поворотов, можно оценивать эти магнитные поля.

Максим Пширков и соавторы использовали уже имевшиеся результаты измерений для примерно 3 тыс. радиоисточников, распределенных по большей части небесной сферы. При анализе данных был учтен локальный вклад в эффект Фарадея, возникающий внутри Млечного Пути.

Сравнивая данные наблюдений с предсказаниями модели с дополнительным вкладом от космологических полей, исследователи смогли получить строгие ограничения сверху на величину этих полей — около 1 нГс.

«До последнего времени было известно очень мало о космологических полях, — говорит Максим Пширков. — Около шести лет назад наблюдения спутника «Ферми» дали косвенные указания на существование очень слабых внегалактических магнитных полей (10–17 Гс), то есть была сделана оценка снизу для силы этих полей. Для сравнения, на поверхности Земли сила поля составляет примерно 0,5 Гс.

Оценку сверху на максимальную силу космологических полей делали и ранее, но полученные тогда ограничения были в пять раз больше, чем полученные нами сейчас.

Совсем недавно с использованием данных со спутника Planck была дана оценка максимальной величины космологических полей, которую теперь нам удалось улучшить в два раза. Однако Planck изучал реликтовое излучение, то есть полученные им данные могут ограничить только магнитные поля, существовавшие на ранних стадиях эволюции Вселенной».

Среди ученых пока нет единого мнения о природе космологического магнитного поля. Существует две гипотезы. В соответствие с первой, это поле первично, оно образовалось на ранних стадиях эволюции Вселенной. По другой гипотезе, это поле образовалось позже, в первый миллиард лет существования галактик. В этих ранних галактиках образовывалось магнитное поле, которое затем было вынесено из них и «загрязнило» окружающую межгалактическую среду.

Полученные учеными данные важны для изучения космических лучей сверхвысоких энергий — они помогут решить задачу отождествления источников космических лучей, которая остается нерешенной уже более полувека.

«Если бы космологическое магнитное поле оказалось больше, скажем, 3 нГс, то космические лучи от далеких источников испытывали бы сильное отклонение, и мы не смогли бы отождествить их с источниками, — объясняет Максим Пширков. — Полученное нами ограничение сверху означает, что лучи в межгалактическом пространстве отклоняются не очень значительно.

Также возможно, что полученные нами ограничения помогут ученым-теоретикам в выборе правильной модели эволюции ранней Вселенной».

Работа ученых была выполнена в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) «За пределами возможностей земных ускорителей: происхождение космических лучей, нейтрино и фотонов с энергиями (1015–1020) эВ» под руководством Сергея Троицкого из Института ядерных исследований Российской академии наук. Этот грант нацелен на исследования в области астрофизики частиц — новой области науки, в которой астрономические исследования используются для целей фундаментальной физики, многие из которых просто не могут быть проверены экспериментально в земных лабораториях. Для примера, энергии космолучей доходят до 1020 эВ, что в 10 млн раз больше энергий частиц на Большом адронном коллайдере.

Теги

СМИ о Фонде, Физика и космос

Количественная характеристика – магнитное поле

Cтраница 1

Количественная характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции В, изменяющийся, вообще говоря, от точки к точке внутри поля. Магнитное поле создается токами ( движущимися зарядами) и всегда является, в отличие от электрического поля, вихревым. Если элемент тока / А / поместить в точку поля, характеризующуюся магнитной индукцией В, то на этот элемент тока будет действовать сила, определяемая законом Ампера.  [1]

Рассмотрим количественные характеристики магнитного поля.  [2]

Схема разложения вектора напряженности магнитного поля на составляющие.  [3]

Для количественной характеристики магнитного поля Земли вводится понятие о его напряженности. При точных магнитных съемках приходится оперировать с величинами, значительно меньшими одного эрстеда. Поэтому для практических целей принимается величина, равная одной стотысячной эрстеда, названная гаммой.  [4]

Поэтому величина dH может служить количественной характеристикой магнитного поля; ее называют напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля – векторная величина, направленная по касательной к силовым линиям поля.  [5]

Поэтому величина dH может служить количественной характеристикой магнитного поля; ее называют напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля есть векторная величина, направленная по касательной к силовым линиям поля.

 [6]

Напряженность магнитного поля – векторная величина, являющаяся количественной характеристикой магнитного поля.  [7]

Поскольку электрические токи взаимодействуют друг с другом посредством своих магнитных полей, количественную характеристику магнитного поля можно установить на основе закона этого взаимодействия – закона Ампера.  [8]

Поскольку электрические токи взаимодей-ствуют друг с другом посредством своих магнитных полей, количественную характеристику магнитного поля можно установить на основе закона этого взаимодействия – закона Ампера.  [9]

Таким образом, картина поля не только наглядна, но и дает исчерпывающую количественную характеристику магнитного поля.  [10]

В формуле (5.1) k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц; q – величина заряда; В – магнитная индукция, количественная характеристика магнитного поля, аналогичная напряженности электрического поля в том смысле, что как напряженность Е, так и магнитная индукция определяют силу, действующую на s заряд.  [11]

Как мы уже видели, свободно вращающаяся магнитная стрелка устанавливается в магнитном поле своим северным концом в определенном направлении, которое мы и принимаем за направение магнитного поля. Кроме того, можно составить ясное представление о способе

количественной характеристики магнитного поля: когда магнитная стрелка расположена вблизи большого магнита, требуется большее усилие, чтобы отклонить стрелку от направления поля, чем в случае, когда она находится в слабом поле, как, например, магнитном поле. Если магнитное поле можно характеризовать как направлением, так и величиной, то естественно предположить, что два совместно действующих магнитных поля должны складываться векторно.  [12]

Страницы:      1

Магнитное поле: узнать определение, характеристики, применение

Магнитное поле магнита — это магнитное влияние, которое он оказывает на окружающую среду. Это векторная величина, которая описывает влияние магнитной силы на магнит. В качестве альтернативы его можно определить как поле, которое перемещает электрические поля и магнитные диполи в пространстве и обладает для этого магнитной силой. Магнитное поле магнита объясняет, как далеко можно ощутить притяжение.

В этой статье мы узнаем о концепциях магнитного поля и его формуле, свойствах и использовании.

Магнитное поле

Магнитный материал или движущиеся заряды создают магнитное поле. Когда магнит помещают в магнитное поле (например, рядом с магнитом), он будет притягиваться или отталкиваться. Магниты также можно использовать для притяжения или отталкивания движущихся зарядов.

Магнит называется диполем, потому что он имеет два полюса: северный (N) и южный (S). Когда 2 магнита удерживаются близко друг к другу, полярные шапки будут притягиваться друг к другу и вращаться. Магнит окружен магнитным полем, которое является невидимым полем силы притяжения. Они создаются или генерируются всякий раз, когда электрический заряд/ток течет рядом с магнитом. Всякий раз, когда субатомная частица с таким отрицательным зарядом, например электрон, движется, она создает магнитное поле. Эти поля могут создаваться атомами и ядрами магнитных объектов, электрических проводников и кабелей.

Формула магнитного поля

Предположим, что магнитное поле создается вокруг провода электрическим током. Вокруг проволоки поля образуют концентрические круги. Направление поля определяется текущим направлением. Чтобы определить его, можно использовать «правило большого пальца правой руки», указывая большим пальцем правой руки в направлении течения. Линии магнитного поля идут в том же направлении, что и ваши согнутые пальцы. Величина определяется током, а также расстоянием от несущего заряд провода. Формула магнитного поля выводится как

\( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

Где

\(\mu_o\) – проницаемость свободного пространства, B – магнитное поле (Тесла), а r — расстояние в метрах. Проницаемость свободного пространства, часто называемая проницаемостью открытого пространства, имеет значение 4×10 -7 Гн/м. {-1}] \) — это размерная формула.

Диаграмма

Магнитное поле также можно изображать различными способами. Математически это можно понимать как просто векторное поле, которое можно изобразить в виде различных наборов на сетке. Другой вариант — использовать линии поля. Набор векторов соединен линиями. Здесь линии магнитного поля никогда не пересекаются и не останавливаются.

Вектор магнитного поля

Это векторное поле может быть отображено непосредственно на сетке в виде набора многочисленных векторов. Каждый вектор имеет длину, пропорциональную силе магнитного притяжения, и указывает в том же направлении, что и компас. Этот метод демонстрируется путем размещения множества миниатюрных компасов в виде сетки и помещения сетки в магнитное поле. Единственным отличием было то, что компас не показывает силу поля.

Линии магнитного поля

Линии — еще один способ выражения информации, представленной в векторном поле. Здесь мы не используем шаблоны сетки, вместо этого связываем векторы плавными линиями. Мы вольны создавать столько линий, сколько захотим.

Свойства магнитного поля

Ниже приведены некоторые свойства материалов, таких как линии магнитного поля:

• Линии магнитного поля являются векторными величинами, поскольку они имеют направление и величину.
• Вне магнита эти линии всегда направлены от северного полюса к южному.
• Однако внутри магнита силовые линии всегда ориентированы с юга на северный полюс.
• Эти линии замкнутые, изогнутые и непрерывные.
• Магнитное поле сильнее вблизи полюсов, в которых эти линии плотно упакованы, и слабее в центре магнита, где линии раздвинуты.
• Параллельные, а также эквидистантные силовые линии указывают на однородное магнитное поле.

Как создается магнитное поле?

Может генерироваться либо движущимися зарядами, либо электрическими токами в дополнение к магниту. Обычно мы знаем, что материя состоит из атомов, а частиц очень мало. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов и окружено электронами. Это поле формируется протонами и нейтронами, или ядром атома, вращающимся и кружащимся. Направления орбиты и вращения определяют направление магнитного поля.

Магнитное поле, создаваемое проводником с током

Оно создается по всей длине проводника всякий раз, когда по нему проходит электрический ток. Эти же линии вокруг проводника будут в виде концентрических кругов. Это направление линий определяется текущим направлением. Направление, окружающее проводящую цепь, можно найти с помощью:

Правило правой руки Флеминга

Большой, средний и указательный пальцы правой руки вытянуты так, чтобы образовать 9под углом 0 градусов друг к другу. Затем большой палец обозначает направление силы, средний палец — направление тока, а указательный палец — направление магнитного поля.

Правило штопора Максвелла

Правило правого винта, иногда называемое правилом штопора, связывает направление электрического тока с изменениями в магнитных силовых линиях, окружающих его. Если штопор провести вдоль проводника и повернуть его в направлении тока, то он будет вращаться в том же направлении, что и винт.

Работа постоянных магнитов

Принцип работы постоянного магнита определяется его атомной структурой. Большинство материалов состоят из молекул, которые состоят из атомов, которые состоят из ядер и электронов. Электроны продолжают вращаться и вращаться вокруг ядра внутри атома.

Оба эти движения электронов могут привести к магнетизму. Однако направление потока электронов в большинстве материалов разнообразно и хаотично, поскольку электромагнитные эффекты уравновешивают друг друга. В результате большинство материалов действительно не магнитятся при нормальных условиях.

Магнитное поле Земли

Как известно, стрелка компаса всегда указывает на север. В каждом компасе есть магнит, и если магнит движется сам по себе, то это потому, что на него влияет магнитное поле. Это означает, что люди постоянно окружены магнитным полем. Земля является источником этого поля. Причины магнитного поля Земли:

• Ядро Земли очень сильно нагрето, поэтому многие минералы и сплавы находятся в расплавленном состоянии. Примерами таких минералов являются расплавленное железо и никель. Ядро Земли очень горячее, и эти минералы постоянно кипятятся. Этот постоянный нагрев вызывает конвекцию в минералах, что приводит к конвекционным потокам. Заряженные частицы переносятся этими токами, образующими магнитное поле.
• Солнечный ветер, состоящий из ионизированных заряженных частиц, отклоняется магнитным полем. Эти ветры могут вторгнуться в нашу атмосферу и постепенно разрушить ее. Эти поля удерживают их от попадания в атмосферу и позволяют жизни существовать на планете. Поскольку на Марсе отсутствует магнитное воздействие электрического тока, жизнь там невозможна.
• Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами. Канада является домом для Южного магнитного полюса, а Антарктида — Северным магнитным полюсом. Магнитные полюса смещены на 10 градусов относительно оси вращения Земли.

Использование магнитного поля

• Электрические генераторы, электрические трансформаторы
• Мотор
• Электромагниты
• Динамики
• Магнитная левитация
• . Оставайтесь с Testbook, чтобы получать все последние новости о различных экзаменах. Свяжитесь с Testbook сейчас, чтобы сдать желаемый конкурсный экзамен с их исчерпывающими и надежными учебными материалами под руководством экспертов из Testbook. Загрузите бесплатное приложение Testbook прямо сейчас и воспользуйтесь интересными предложениями.

   

  Часто задаваемые вопросы

  В.1 Как нарисовать силовые линии магнитного поля?

  Ответ 1 Что нужно помнить при рисовании линий магнитного поля
  В любой точке пространства направление магнитного поля касается линии поля.
  Маленький компас укажет направление линии поля.
  Сила поля зависит от расстояния между линиями.

  Q.2 Как работает магнитное поле?

  Ответ 2 Помогает описать магнитную силу, распространяющуюся на магнитный материал.

  Q.3 Какова формула магнитного поля?

  Ответ 3 Формула получается из
  \( B=\frac{{{\mu }_{o}}}{2\pi r} \)

  Q.4 Что такое единица магнитного поля в СИ?

  Ответ 4 Единицей магнитного поля в системе СИ является Тесла (Тл)

  Q.5 Что создает магнитное поле?

  Ответ 5 Все движущиеся заряженные частицы создают магнитные поля.

  Скачать публикацию в формате PDF

  Подробнее с testbook.com

  Ферромагнетизм: свойства, причины, применение и различия
  Циклотрон: определение, формула, принцип, частота и ограничения и использование
  Двигатель переменного тока: типы, конструкция, принцип работы и применение
  Системы электронной связи: термин, определение, типы

  СВОЙСТВА ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

  Линии магнитного поля представляют собой воображаемые линии между двумя полюсами. Для рисования магнитных линий используются разные способы. Использование компаса было еще одним ярким примером экспериментов с существованием магнитного поля. Магнетизм и магнитные поля характерны для электромагнитной энергии; это также одна из абсолютных сил природы. Использование потока электромагнитного тока влияет на линию магнитного поля. Железные гвозди могут быть преобразованы в магниты для измерения магнитных полей, поскольку в них включена электромагнитная энергия. Буква «B» обозначает магнитное поле в математике и также называется «линия B».

  Свойства линий магнитного поля:

  • Линии магнитного поля представляют собой изогнутые линии, которые начинаются с северного полюса и заканчиваются на южном полюсе.
  • Более сильные линии поля должны быть замкнутыми, и наоборот.
  • Линии магнитного поля никогда не пересекаются между собой.
  • Вблизи Южного и Северного полюсов линии магнитного поля сгущены и широко расставлены.

  Описание силовых линий магнитного поля

  Объем пространства имеет жизненно важное значение при изучении силовых линий магнитного поля и их энергии на разных полюсах. Среди двух полюсов на Земле магнитные поля помогают открывать разные места. Различные типы форм магнитов имеют жизненно важное значение для заявлений об одобрении линии магнитного поля. Аспекты магнетизма в земле действуют в пределах магнитного поля, охватывающего материалы магнита. Линия магнитного поля иллюстрирует магнитную область. Для обнаружения линий полезен визуальный инструмент, который предоставляет подробную информацию о направлении и стабильности магнитного поля.

  Способы измерения магнитных линий

  Для измерения магнитных линий между двумя полюсами земного шара применяются различные способы. Некоторые полезные прикладные способы проиллюстрированы ниже.

  • Прямая медная проволока, по которой течет электрический ток, может быть прикреплена к железному гвоздю и служить инструментом для измерения магнитного потока.
  • Магнитные компасы доступны для измерения силовых линий магнитного поля. В транспортных системах, таких как военно-морской флот, авиация использует магнитный компас для измерения магнитных линий, что помогает определить правильное направление.
  • С течением времени есть эффективные пути развития. Существуют различные доступные пути развития измерения магнитного поля.

  Происхождение магнитного поля

  На Земле магнитные поля присутствуют повсюду, значение силовых линий магнитного поля можно найти из-за приближения его сил. Солнце имеет источник магнитного поля, основываясь на других предыдущих терминах, есть законные способы, которые охватывают это, Земля была оценена как часть Солнца, и поэтому она включила в себя магнитную энергию. Магнетизм возникает из двух разновидностей движений электронов в атомах, движения электронов по орбите, а также в солнечной системе.

  Способы рисования линий магнитного поля

  Сила магнетизма за счет приложения электронов внутри атомов, создаваемая линиями магнитного поля. Следовательно, напряженность магнитного поля определяется числом линий энергии на единицу измерения пространства. Поля линий в магнитных стержнях можно использовать для выравнивания областей, в различных обстоятельствах магнитные стержни могут рисовать линии, и для транспортировки может быть полезно включить магнитный компас, который автоматически притягивается магнитными полюсами, помещенными в Северный полюс. Не размещая поблизости никаких магнитных материалов; с помощью стрелки компаса можно провести прямую линию на бумаге, предварительно закрепленной стабильностью.

  Что такое циклотрон?

  Циклотрон представляет собой компактный материал, который может ускорять производимые радиоактивные волны, чтобы представить силовые линии магнитного поля. Между атомами-мишенями возникает ядерный ответ, и протоны могут создавать некоторые изотопы. Радиоизотопы используются в разных областях для разработки ядерных исследовательских целей в разных лабораториях. Радиоизотопы, полученные из материалов в разных местах, и оценка использования циклотрона в ускоренных магнитных силах.