Магнитное поле для чего нужно: Магнитное поле Земли. Зачем нужно магнитное поле планетам

• Жёсткие диски переживают тяжёлые времена

• Разбор носителей данных: преимущества резервного копирования на ленту по сравнению с резервным копированием на диск

• Использование резервного копирования на магнитную ленту для уменьшения емкости хранилища

• Руководство по архитектуре, типам и продуктам флэш-памяти

• Вероятный выбор технологии MRAM в качестве твердотельного хранилища после флэш-памяти

экономика замкнутого цикла

Экономика замкнутого цикла — это модель производства и потребления, в которой предметы и продукты по возможности используются повторно, а не выбрасываются.

Сеть

• WAN (глобальная сеть)

  Глобальная вычислительная сеть (WAN) — это географически распределенная частная телекоммуникационная сеть, которая соединяет между собой несколько локальных . ..

• сетевой протокол

  Сетевой протокол — это набор установленных правил, которые определяют, как форматировать, отправлять и получать данные, чтобы компьютерная сеть …

• SD-ветка

  SD-филиал — это единая автоматизированная централизованно управляемая программно-ориентированная платформа, которая заменяет или дополняет существующий филиал …

Безопасность

• квантовое превосходство

  Квантовое превосходство — это экспериментальная демонстрация доминирования и преимущества квантового компьютера над классическими компьютерами с помощью …

• антивирусное программное обеспечение (антивирусная программа)

  Антивирусное программное обеспечение (антивирусная программа) — программа обеспечения безопасности, предназначенная для предотвращения, обнаружения, поиска и удаления вирусов и других. ..

• ЮбиКей

  YubiKey — это токен безопасности, который позволяет пользователям добавлять второй фактор аутентификации к онлайн-сервисам от поставщика уровня 1 …

ИТ-директор

• сделка

  В вычислениях транзакция представляет собой набор связанных задач, рассматриваемых как одно действие.

• бережливое управление

  Бережливое управление — это подход к управлению организацией, который поддерживает концепцию постоянного совершенствования, долгосрочного …

• идентификатор устройства (идентификация устройства)

  Идентификатор устройства (идентификация устройства) — это анонимная строка цифр и букв, которая однозначно идентифицирует мобильное устройство, такое как …

HRSoftware

• разнообразие, равенство и инклюзивность (DEI)

  Разнообразие, равенство и инклюзивность — термин, используемый для описания политики и программ, которые способствуют представительству и . ..

• пассивный кандидат

  Пассивный кандидат (пассивный кандидат на работу) — это любой работник, который не ищет работу активно.

• проверка сотрудников

  Проверка сотрудников — это процесс проверки, проводимый работодателями для проверки биографических данных и проверки информации о новом…

Служба поддержки клиентов

• квалифицированный маркетолог лид (MQL)

  Квалифицированный маркетолог (MQL) — это посетитель веб-сайта, уровень вовлеченности которого указывает на то, что он может стать клиентом.

• успех клиента

  Успех клиента — это стратегия, направленная на то, чтобы продукция компании соответствовала потребностям клиента.

• автоматизация маркетинга

  Автоматизация маркетинга — это тип программного обеспечения, которое позволяет компаниям эффективно ориентироваться на клиентов с помощью автоматизированного маркетинга . ..

Магнитное поле — ВикиЛекции

Содержание

• 1 Магнитное поле
• 2 Стационарное магнитное поле
  • 2.1 Линии магнитной индукции
  • 2.2 Магнитная сила
  • 2.3 Магнитная индукция
  • 2.4 Магнитное поле токонесущих проводников
  • 2.5 Магнитное поле катушки
  • 2.6 Частицы с зарядом в магнитном поле
  • 2,7 сила Лоренца
  • 2.8 Индуктивность катушки
  • 2.9 Интенсивность
  • 2.10 Проницаемость окружающей среды
• 3 Нестационарное магнитное поле
  • 3.1 Электромагнитная индукция
  • 3.2 Поток магнитной индукции
  • 3.3 Вихревые токи Фуко
  • 3.4 Самоиндукция
  • 3.5 Переходное агентство
• 4 Магнитные свойства веществ
  • 4.1 Свойства ферромагнитных веществ
• 5 Использование
  • 5.1 Жирным шрифтом фМРТ
  • 5.2 Физиологический принцип BOLD фМРТ
• 6 ссылок
  • 6. 1 Связанные статьи
  • 6.2 Ресурсы
  • 6.3 Ссылки

Магнит

Ампер правило большого пальца правой руки

Магниты — это общее название природных железных руд, которые обладают способностью притягивать железные предметы и другие вещества с такой же способностью. Название произошло от греческого города Магнезия, недалеко от которого были найдены эти минералы.

Эти вещества создают магнитное поле , однако это физическое поле может быть создано и другими способами – в целом источники магнитного поля делятся на:

• Постоянные магниты – вещества, создающие магнитное поле, не требующие внешнего воздействия. Магнитные магниты — это магниты, не требующие какого-либо внешнего воздействия. Они могут быть изготовлены из ферромагнитных материалов.

• Электромагниты – нужен электрический ток для создания магнитного поля. Это электропроводящие материалы. Например, в качестве электромагнита используется катушка с ферромагнитным сердечником.

Раньше магнетизм не ассоциировался с электричеством. Первым, кто заметил эту связь, был H. Ch. Эрстед, который, работая с электрической цепью, заметил, что стрелка компаса двигается при включении цепи. Сегодня мы знаем, что магнитное поле тесно связано с электрическим полем, что выражается уравнениями Максвелла. Их тесная связь также демонстрируется электромагнитной индукцией. Но есть еще и электромагнитное поле, которое не следует путать с вышеупомянутыми типами полей.

Магнитные поля в основном делятся на стационарные и нестационарные поля.

Стационарное магнитное поле — это магнитное поле, свойства которого не меняются со временем. Вектор В магнитной индукции постоянен по величине и направлению в данной точке поля. Источником этого поля могут быть постоянные магниты или неподвижный проводник, в котором течет постоянный электрический ток.

Правило левой руки Флеминга

Линии магнитной индукции[edit | изменить источник]

Мы можем использовать линии магнитной индукции для представления магнитного поля. Линия магнитной индукции всегда представляет собой замкнутую кривую, касательная которой в данной точке имеет направление оси маленького магнита, помещенного в эту точку. Таким образом, для прямого проводника мы наблюдаем концентрические окружности с центром в точке пересечения проводника с перпендикулярной ему плоскостью, в которой лежит окружность.

Внутри катушки линии магнитной индукции параллельны друг другу с осью катушки. Снаружи катушки магнитное поле похоже на поле стержневого магнита. Здесь линии магнитной индукции образуют замкнутые кривые, выходящие из одного конца катушки (соответствующего северному полюсу магнита) и входящие в противоположный конец (южный полюс).

В связи с тем, что линии магнитной индукции представляют собой замкнутые кривые, мы также можем использовать термин вихревое поле для магнитных полей – нет магнитных зарядов, от которых начинаются и заканчиваются силовые линии (т. е. линии магнитной индукции). Эта особенность применима к электрическому полю, которое мы также называем разреженным полем.

Для определения ориентации линий индукции вокруг электрического проводника нам помогает правило правой руки Ампера для прямого проводника, где пальцы правой руки показывают нужную ориентацию линий магнитной индукции, а большой палец указывает в том же направлении, что и ток в проводнике. В модифицированном варианте правило можно применить и к катушке ( Правило правой руки Ампера для катушки ), где согнутые пальцы указывают направление тока в катушках, а большой палец указывает ориентацию линий магнитной индукции.

Магнитная сила[править | править источник]

Магнитная сила Fm является основным проявлением силового действия магнитного поля. Определяется по формуле Fm = B-I-l-sin α .

Направление силы, действующей со стороны внешнего магнитного поля на проводник, находящийся в этом поле, определяется по Правило левой руки Флеминга : Если мы приложим открытую левую руку к прямому проводнику с пальцами, указывающими в направлении тока и линий индукции, входящих в ладонь, отведенный большой палец будет указывать в направлении силы, действующей на магнитное поле. поле на проводнике с током.

Магнитная индукция[править | править исходный текст]

Это векторная величина (с направлением, определяемым касательной к данной линии индукции) B с единицей Т (Тесла), где Т = Н-А-1-м-1, характеризующая силу магнитного поля на проводнике с током. Она всегда постоянна для данного однородного поля.

Магнитное поле проводников с током[править | править источник]

Из общих знаний мы знаем, что магнитное поле создается вблизи проводника, по которому течет ток. Мы также знаем, что магнитное поле действует на проводник с током. Если мы поместим два прямых параллельных проводника близко друг к другу, по которым будет проходить ток, они будут действовать друг на друга, и могут возникнуть два варианта.

Токи одного направления будут проходить по проводникам, и два проводника будут притягиваться друг к другу.

По проводникам будут проходить токи противоположного направления, и два проводника будут отталкиваться друг от друга.

Мы пришли к этому, используя правило правой руки Ампера для определения ориентации линий индукции. Мы использовали это знание, чтобы определить направление силы, которая будет действовать между проводниками по правилу левой руки Флеминга.

Формула F= (μ/2π)-(I1-I2-l)/d используется для определения величины приложенной силы.

Магнитное поле катушки[править | править код]

Под катушкой мы подразумеваем намотанную проволоку. На практике мы используем катушки различных форм и конструкций (например, с сердечником или без него). Величина магнитной индукции зависит от числа витков катушки и электрического тока, проходящего через катушку. Проблема возникает с созданием однородного магнитного поля. Существует три основных типа катушек в зависимости от их формы и размеров. Почти однородные магнитные поля обнаружены в Катушки Гемгольца . Катушки Гемгольца представляют собой узкие круглые катушки с общей осью, взаимное расстояние которых равно радиусу катушек. Они используются в трубке Венельта. Это позволяет наблюдать движение электронов в магнитном поле. Соленоид представляет собой длинную цилиндрическую катушку с большим количеством витков, диаметр которой намного меньше длины катушки. Тороид получается путем скручивания соленоида в кольцо.

Частицы с зарядом в магнитном поле[править | изменить источник]

Мы знаем формулу для расчета напряженности магнитного поля для прямого проводника Fm = B-I-l-sin α, а также знаем, что в металлическом проводнике электрический ток состоит из электронов с зарядом Q=-eN, где N – количество электронов. Итоговая формула для расчета силы, действующей на частицу с зарядом в магнитном поле, будет Fm = B-Q-v-sin α .

Сила Лоренца[править | править источник]

В электромагнитном поле движется частица с зарядом, на эту частицу действуют одновременно электрическая сила Fe и магнитная сила Fm. Следовательно, результирующая сила, действующая на частицу, будет равна F=Fe + Fm .

Индуктивность катушки[править | править код]

Индуктивность катушки л [Гн] — величина, характеризующая магнитные свойства катушки. Это, помимо прочего, важный параметр электрической цепи (как сопротивление R и емкость C ). Применяя закон электромагнитной индукции Фарадея, получаем соотношение Ui=- ΔΦ/Δt= -ΔI/Δt выражающее, что в катушке индуцируется напряжение 1В, если она имеет индуктивность 1Гн и изменение тока 1А происходит за 1с. Энергия магнитного поля выражается через Эм=1/2LI2 .

Интенсивность[править | править источник]

Напряженность магнитного поля H [А/м] может быть выражена как H=Fm/I =IN/l .

Проницаемость среды[править | править источник]

Проницаемость среды μ — величина, характеризующая среду, в которой магнитное поле создается электрическим током. В вакууме при наличии магнитного поля говорят о проницаемости вакуума μ0 – μ0=4π∙ 10^-7 Н∙A-2 .

Нестационарное магнитное поле[править | править источник]

Напротив, свойства нестационарного магнитного поля меняются со временем, поэтому изменяется магнитная индукция. К источникам этого поля относятся неподвижный проводник с переменным во времени током, движущийся проводник с током (как переменным во времени, так и постоянным) или движущийся постоянный магнит или электромагнит.

Электромагнитная индукция[править | править код]

Из-за нестационарного магнитного поля создается индуцированное электрическое поле, и это явление называется электромагнитная индукция . При этом на концах катушки создается индуцированное электрическое напряжение Ui и по всей замкнутой цепи протекает индуцированный электрический ток Ii. Индукционная пластина – Прямо под пластиной находится катушка, питаемая переменным током высокой частоты. Этот периодический переменный ток используется для индикации тока в проводящей сковороде, и, поскольку сковорода имеет ненулевое сопротивление, он выделяет тепло, необходимое для приготовления пищи. Важно, чтобы индукционная посуда оставалась ненагретой. Звукосниматель электрогитары – Колеблющаяся металлическая струна, действующая как магнит, указывает на нестационарное магнитное поле в ее окружении, и это, в свою очередь, изменяет направление потока магнитной индукции в катушке с той же частотой, что и колебания струна и передает эти колебания на усилитель, динамик.

Поток магнитной индукции[править | править источник]

Магнитный поток — это скалярная величина Φ с единицей Wb (вебер), которая используется для количественного описания электромагнитной индукции. Нам потребуются однородное магнитное поле, плоская поверхность содержимого S, нормаль n к поверхности S, вектор магнитной индукции B и угол α, который нормаль n образует с вектором B – получаем формулу Φ= B-S-cos α .

В связи с электромагнитной индукцией необходимо упомянуть Закон электромагнитной индукции Фарадея , выраженный уравнением Ui=-dΦ/dt , где Ui обозначает мгновенное значение напряжения. Знак минус символически представляет закон Ленца направления индуцируемого электрического тока, который своим магнитным полем противодействует вызывающему его изменению магнитного потока.

Вихревые токи Фуко[править | изменить источник]

Наведенные токи, возникающие в массивных проводниках (например, из листового металла), движущихся в магнитном поле, или в проводниках, помещенных в изменяющееся во времени магнитное поле, противодействующее вызвавшему его изменению. Применение – индукционный тормоз в локомотивах, автобусах, трамваях, лифтах …

Самоиндукция[править | править источник]

В связи с катушкой мы также сталкиваемся с явлением, называемым самоиндукцией (обозначается буквой L), при котором в проводнике создается индуцированное электрическое поле за счет изменения магнитного поля. Эти изменения вызывают ток через проводник. Использование: 9Катушка индуктивности 0053 – это катушка, имеющая замкнутый ферромагнитный сердечник и высокую индуктивность. Он имеет множество применений в электротехнике.

Переходное агентство[править | править код]

Возникает в случае, когда электрическая цепь, в которой находилась катушка с большой индуктивностью L, была отключена или подключена. Когда соединение выполнено, создается индуцированное напряжение, которое имеет полярность, противоположную полярности напряжения источника (согласно закону Ленца). Когда цепь отключена, создается индуцированное напряжение, которое имеет ту же полярность, что и источник, но значительно большую величину.

Магнитные свойства веществ[править | править код]

Величина магнитной индукции зависит от проницаемости среды, образующей их ядро. Магнитная индукция катушки, намотанной на стальной сердечник, выше, чем без сердечника. Относительная проницаемость определяется свойствами атомов, из которых состоит вещество.

Электроны в атомах создают элементарное магнитное поле, которое создает результирующее магнитное поле атома. По расположению электронов в атоме вещества делятся на 3 группы:

1) Диамагнетики

Диамагнетики состоят из диамагнитных атомов и имеют относительную магнитную проницаемость чуть меньше единицы. Следовательно, эти вещества немного ослабляют магнитное поле и отталкиваются от магнита. Примеры включают инертные газы, золото, медь, ртуть и т. д.

2) Парамагнитные вещества

Это вещества, состоящие из парамагнитных атомов, относительная проницаемость которых немного больше 1. Они немного усиливают магнитное поле. Парамагнитный атом (молекула) обладает постоянным магнитным моментом даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Обычно это связано с наличием неспаренного электрона в электронной оболочке. Диполи в парамагнетиках не взаимодействуют и в отсутствие внешнего поля ориентированы хаотично, поэтому магнитный момент равен нулю. Если вещество находится в магнитном поле, диполь вращается в направлении магнитного поля, создавая таким образом магнитный момент. Эти вещества не могут быть постоянно намагничены. Примеры включают калий, натрий или голубую породу (медь и голубая порода относятся сюда из-за их химической связи).

3) Ферромагнитные вещества

Это вещества, состоящие из парамагнитных атомов, образующих магнитные домены. В отличие от парамагнетиков ферромагнетизм объясняется наличием магнитных доменов. Их относительная проницаемость намного выше 1 (порядка 102–105). Даже вблизи слабого магнитного поля магнитное поле будет усиливаться и вещество намагничиваться.

Причиной намагничивания вещества является действие обменных сил между соседними атомами. Благодаря их влиянию даже без магнитного поля происходит согласованное расположение магнитных полей в небольшой области вещества. При этом самопроизвольном намагничивании образуются микроскопические домены – магнитные домены (объем 10-3-10 мм3) – это собственно атомы, расположенные в одном направлении. Магнитные домены представляют собой магнитонасыщенные области ферромагнитного вещества и ориентированы случайным образом. Под действием магнитного поля эти домены конформно ориентируются, и вещество приобретает свойства магнита. При намагничивании объем доменов постепенно увеличивается до тех пор, пока вещество не станет магнитно-насыщенным (т. е. когда домены будут располагаться консенсуально и доменная структура исчезнет). Напротив, в парамагнетиках невозможно параллельное расположение магнитных моментов, т. е. магнитное насыщение (согласованному расположению атомов и, следовательно, согласованной ориентации магнитных полей препятствует их тепловое движение).

Ферромагнитные вещества представляют собой, например, Fe, Co, Ni или их сплавы. К ферромагнитным веществам относятся также ферримагнитные вещества (иными словами, ферриты), которые отличаются от ферромагнитных веществ большим сопротивлением. Это соединения оксида железа или других металлов (Mn, Ba).

Ферромагнитные вещества имеют большое значение при изготовлении трансформаторов и электромагнитов (они образуют сердечники катушек). Ферромагнетики применяют в слаботочной электротехнике или в качестве постоянных магнитов.

Свойства ферромагнитных веществ[править | править источник]

Ферромагнетизм возникает, когда вещество находится в кристаллическом состоянии (в жидком или газообразном состоянии они ведут себя как парамагнетики).

Для каждого ферромагнитного вещества существует температура Кюри, выше которой оно становится парамагнетиком. Образовавшиеся магнитные домены снова распадаются на отдельные атомы, и образованию доменов препятствует тепловое движение частиц.

NPH МРТ 272 GILD

Благодаря магнитным свойствам Земли мы можем, например, использовать магнит в качестве компаса для ориентации. Но это не единственное применение знаний о явлениях магнитного поля в инженерной практике. Известна также магнитная запись сигналов звука или изображения – носителем может быть, например, гибкий диск. Одним из наиболее важных медицинских приложений является магнитно-резонансная томография (МРТ).

ЖИРНЫЙ ФМРТ[править | изменить источник]

Активация fMRI BOLD из неконгруэнтных блоков по сравнению с конгруэнтными блоками в условиях инструкции Expression и Word

Функциональная магнитно-резонансная томография, зависящая от уровня кислорода в крови, является одним из инструментов визуализации анатомических структур головного мозга. В отличие от стандартной МРТ, она выявляет динамические изменения. Эти динамические изменения вызваны вариациями оксигемоглобина и карбаминогемоглобина в зависимости от их различных свойств. Деоксигемоглобин обладает парамагнитными свойствами, т.е. магнитные неоднородности создаются в областях с большей концентрацией, что приводит к более быстрой потере энергии возбужденными протонами, что приводит к большей локальной потере радиочастотного сигнала. Обнаружение сигнала обрабатывается с помощью Echo Planar Imaging (EPI). Метод позволяет декодировать сигнал всего среза или объема после одного или нескольких радиочастотных импульсов с помощью быстрых изменений магнитного поля. Обнаруженный сигнал делится на конечное число отсчетов. В отличие от дезоксигемоглобина оксигемоглобин обладает слабыми диамагнитными свойствами и очень небольшим эффектом.

Физиологический принцип BOLD фМРТ[править | править код]

Мозг не хранит сахар в качестве основного источника энергии. Когда нейроны проявляют активность, они активно перекачивают ионы через мембрану. Эта деятельность требует энергии, которая поступает из глюкозы. Более высокий кровоток приносит больше глюкозы и, следовательно, больше кислорода через оксигемоглобин. Изменение кровотока локализуется в 2-3 мм от места нервной активности.

Статьи по теме[править | править код]

• Магнитный диполь
• сила Лоренца
• Наведенные токи
• Магнитный резонанс
• Правило левой руки Флеминга

Ресурсы[edit | править код]

• ЛЕПИЛ, ШЕДИВЫ,. Fyzika pro gymnázia – Электрина и магнетизм. 5. выданы. Прометей, 2007. 342 с. ISBN 978-80-7196-202-1.

• АМЛЕР, Евжен. Электрина и магнетизм [переднашка к предшествующей биофизике, обор Всеобъемлющих лекарств, 2.LF Карлова университета]. Прага. 15. 10. 2013. Доступно на .

• JANDORA,R.. Электромагнитная индукция. [цит. 2013-11-21]. http://radek.jandora.sweb.cz/f16.htm
• REICHL, J.