Величина характеризующая магнитное поле: Основные величины, характеризующие магнитное поле

Термины и определения параметров магнитных материалов

Система единых терминов и определений обеспечивается на основе действующих ведомственных и государственных стандартов, которые включают в свой состав изделия, изготавливаемые из ферритов различных марок (магниты и магнитные системы), электротехнические изделия, а также магниты и средства электропитания радиоэлектронной аппаратуры и др. В связи с возросшим интересом читателей к справочной литературе в последнее время в практику работы ведущих предприятий страны вводятся новые технические термины с соответствующими определениями, обусловленные внедрением государственных стандартов серии ИСО. В первую очередь это относится к таким стандартам, как ГОСТ РВ 15.002, ГОСТ Р ИСО 9000, ГОСТ Р ИСО 9001 и ГОСТ Р ИСО 9004. В частности, ГОСТ Р ИСО 9000 устанавливает основные элементы управления качеством, являющиеся объектом стандартов семейства ИСО 9000. Абсолютная магнитная проницаемость величина, характеризующая магнитные свойства вещества, скалярная для изотропного вещества, равная отношению модуля магнитной индукции к модулю напряженности магнитного поля, и тензорная для анизотропного вещества. Активное электрическое сопротивление параметр цепи, равный отношению активной мощности цепи к квадрату действующего тока на входе этой цепи. Активное электрическое сопротивление намагничивающей цепи параметр намагничивающей цепи, равный отношению активной мощности намагничивающей цепи к квадрату действующего тока на входе этой цепи. Амплитудное значение напряженности переменного магнитного поля амплитудное значение напряженности магнитного поля, вызванного переменным током. Валидация подтверждение (представление объективных свидетельств) того, что требования, предназначенные для конкретного использования или применения, выполнены (ГОСТ Р ИСО 9000-2001). Верификация подтверждение (представление объективных свидетельств) того, что установленные требования были выполнены. Взаимная индукция электромагнитная индукция, вызванная изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного электрическими токами в других контурах. Диапазон частот полоса частот, которой присвоено условное наименование. Диэлектрик вещество, основным свойством которого является способность поляризоваться в электрическом поле. Длительность импульса интервал времени, в течение которого импульс напряжения не меньше 0,1 его максимального значения. Добротность параметр, характеризующий электромагнитные свойства материала сердечника катушки индуктивности в условиях резонанса колебательной системы. Домены замкнутые области в магнитном материале, имеющие пространственно однородное упорядочение магнитных моментов атомов или ионов. Импульсная магнитная проницаемость отношение приращения индукции к приращению напряженности магнитного поля в материале при намагничивании импульсом тока определенной формы, амплитуды и длительности, деленное на магнитную постоянную (ГОСТ 19693). Индуктивное сопротивление реактивное сопротивление, обусловленное индуктивностью цепи и равное произведению индуктивности и угловой частоты. Индуктивность намагничивающей цепи с сердечником индуктивность катушки, имеющей определенные формы и размеры, вместе с проводом и сердечником. Кажущаяся плотность физическая характеристика, равная отношению массы сердечника к его объему. Качество степень соответствия характеристик предъявляемым требованиям. Комплексная магнитная проницаемость отношение комплекса магнитной индукции к комплексу напряженности магнитного поля в материале, деленное на магнитную постоянную (ГОСТ 19693). Коэрцитивная сила по индукции величина, равная напряженности магнитного поля, необходимого для изменения магнитной индукции от остаточной индукции до нуля (ГОСТ 19693). Коэффициент амплитудной нелинейности магнитной проницаемости отношение приращения магнитной проницаемости к начальному ее значению и разности напряженности переменного магнитного поля, вызвавшего изменение магнитной проницаемости. Коэффициент дезаккомодации начальной магнитной проницаемости отношение относительной дезаккомодации к начальной магнитной проницаемости, измеренной через заданный интервал времени после динамического размагничивания. Критическая частота частота, при которой тангенс угла магнитных потерь материала равен 0,1 (ГОСТ 19693). Магнитная индукция векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля (ГОСТ 52002). Магнитный поток поток магнитной индукции. Магнитотвердые материалы в соответствии с ГОСТ 19693 так называются магнитные материалы с коэрцитивной силой по индукции не менее 4 кА/м, которые используются для изготовления постоянных магнитов. Максимальная магнитная проницаемость максимальное значение магнитной проницаемости как функции напряженности магнитного поля на основной кривой намагничивания по индукции (ГОСТ 19693). Напряженность магнитного поля векторная величина, равная геометрической разности магнитной индукции, деленной на магнитную постоянную, и намагниченности (ГОСТ 52002). Напряженность переменного магнитного поля напряженность магнитного поля, вызванного переменным током, соответствующая максимальной магнитной проницаемости. Напряженность порогового магнитного поля напряженность магнитного поля, вызывающая необратимые изменения свойств материала, переводя его в состояние с низкой добротностью (ГОСТ 19693). Напряженность постоянного магнитного поля напряженность магнитного поля, вызванного постоянным током. Начальная магнитная проницаемость значение магнитной проницаемости на начальной или основной кривой намагничивания по индукции при стремлении напряженности магнитного поля к нулю, деленное на магнитную постоянную (ГОСТ 19693). Начальный коэффициент индуктивности отношение начальной индуктивности катушки к квадрату числа витков. Обратимая магнитная проницаемость предел отношения изменения магнитной индукции к удвоенной амплитуде изменения напряженности магнитного поля в данной точке начальной кривой намагничивания по индукции (петли магнитного гистерезиса), деленный на магнитную постоянную (ГОСТ 19693). Общее число пор число пор на площади фотоотпечатка. Оптимальная напряженность импульсного намагничивающего поля напряженность импульсного намагничивающего поля для определения импульсной магнитной проницаемости при заданной длительности импульса на заданной частоте следования импульса (ГОСТ 19693). Остаточная магнитная индукция индукция, сохраняющаяся в магнитном материале после намагничивания его до технического насыщения и уменьшения магнитного поля в нем до нуля (ГОСТ 19693). Относительная диэлектрическая проницаемость отношение абсолютной диэлектрической проницаемости к электрической постоянной (ГОСТ 52002). Относительная добротность отношение добротности катушки индуктивности с сердечником к добротности катушки индуктивности без сердечника. Относительное изменение импульсной магнитной проницаемости отношение приращения импульсной магнитной проницаемости, вызванного изменением температуры, к начальному значению импульсной магнитной проницаемости. Относительный тангенс угла магнитных потерь отношение тангенса угла магнитных потерь к начальной магнитной проницаемости (ГОСТ 19693). Относительный температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости отношение температурного коэффициента магнитной проницаемости к значению начальной магнитной проницаемости при нормальной температуре (ГОСТ 19693). Плотность феррита отношение массы тела к его объему. Площадь пор сумма площадей поверхностей всех пор, находящихся на площади поверхности фотоотпечатка. Площадь поверхности фотоотпечатка площадь фотографии аншлифа, равная 1 см². Поверхностная пористость пористость, выраженная отношением площади сечения всех пор к общей площади сечения, в любом сечении тела (феррита). Полное электрическое сопротивление намагничивающей цепи с сердечником параметр намагничивающей цепи, равный отношению действующего напряжения на зажимах намагничивающей цепи к действующему току на входе этой цепи, измеренных на частоте основной гармоники. Полупроводник вещество, основным свойством которого является сильная зависимость его электропроводимости от воздействия внешних факторов. Постоянная гистерезиса отношение коэффициента потерь на гистерезис к квадрату начальной магнитной проницаемости (ГОСТ 19693). Постоянный электрический ток электрический ток, не изменяющийся во времени. Рабочее напряжение питания номинальное напряжение, не выходящее за пределы допускаемых отклонений. Радиоэлектронная аппаратура совокупность технических средств, используемых для передачи, приема и (или) преобразования информации с помощью электромагнитной энергии. Сильные поля поля, при которых значение магнитной индукции составляет не менее 0,05-0,1 Тл. Слабые поля область магнитных полей, напряженность которых на порядок меньше коэрцитивной силы магнитомягкого материала, в котором процессы его намагничивания и перемагничивания приближенно могут быть описаны уравнениями Рэлея. Соленоид однослойная обмотка, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с остальными размерами. Средний диаметр пор среднеарифметическое значение диаметров всех пор на площади поверхности фотоотпечатка. Тангенс угла магнитных потерь отношение мнимой части к действительной части комплексной магнитной проницаемости (ГОСТ 19693). Температура нормальная температура, равная 20±5°С. Температура точки Кюри критическая температура, выше которой ферромагнетик (ферримагнетик) становится парамагнетиком (ГОСТ 19693). Удельное электрическое сопротивление отношение модуля напряженности электрического поля к модулю плотности тока Удельные объемные магнитные потери мощность, поглощаемая в единице объема магнитного материала и рассеиваемая в виде теплоты при воздействии на материал меняющегося во времени магнитного поля (ГОСТ 19693). Частота следования импульса число импульсов в единицу времени. Частота электрического тока величина, обратная периоду электрического тока. Электрическая цепь совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. Электрическое напряжение скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля. Электрическое сопротивление обмотки постоянному току скалярная величина, равная отношению постоянного напряжения на участке пассивной электрической цепи к постоянному току в нем при отсутствии на участке ЭДС (ГОСТ 52002). Электродвижущая сила скалярная величина, характеризующая способность стороннего поля и индуктированного электрического поля вызывать электрический ток. Эффективная длина пути магнитной линии величина, равная отношению квадрата первой постоянной ко второй постоянной сердечника, где первая постоянная — сумма отношений длин однородных по сечению участков цепи к площади своего сечения в направлении магнитного потока, а вторая — сумма отношений длин однородных по сечению участков цепи к квадрату площади своего сечения в направлении магнитного потока. Эффективная магнитная проницаемость магнитная проницаемость магнитной цепи, составленной из различных или неоднородных материалов или тех и других, которая равна проницаемости некоторой эквивалентной магнитной цепи из однородного материала, имеющей те же самые формы, размеры и полное магнитное сопротивление. Эффективная площадь поперечного сечения отношение первой постоянной сердечника ко второй (см. термин эффективная длина пути магнитной линии).

ФЕРРИТ-ХОЛДИНГ: Новости   10.09 21  Уважаемые коллеги, приглашаем Вас посетить стенд нашей компании на выставке ChipEXPO 2021, которая пройдет с 14 по 16 сентября 2021 года в Москве, в Технопарке «Сколково» по адресу Большой бульвар, 42 стр. 1 , стенд В38. 03.09 21  Уважаемые коллеги! Обращаем Ваше внимание на серьезное ухудшение сроков изготовления на продукцию “ферритовые сердечники”. По сердечникам производства Epcos увеличение сроков составляет до 1 года и 8 месяцев, по продукции Ferroxcube – до 46 недель. Просим учитывать данную информацию при планировании Ваших заказов! 10.06 21  Уважаемые коллеги! Поздравляем Вас с наступающим Днем России! Сообщаем наш режим работы: 11 июня – отгрузка продукции производится до 15.00; офис работает до 15.30 12-14 июня – ВЫХОДНЫЕ ДНИ 29.04 21  Уважаемые коллеги! Поздравляем Вас с наступающими 1 Мая – праздником весны и труда и с великим праздником – Днем Победы 9 Мая! Сообщаем режим работы компании ЛЭПКОС в майские праздники: 30 апреля – предпраздничный день, отгрузка продукции производится до 15-00; 1 – 10 мая – ВЫХОДНЫЕ ДНИ. 30.12 20  Уважаемые коллеги, обращаем Ваше внимание, что 31.12.2020 склад и офис компании Лэпкос будут работать до 13.00. 01.01.2021-10.01.2021 – выходные дни. С 11 января интернет-магазин, офис и склад продолжат работу в обычном режиме.

Магнитное поле. Магнитный поток.Свойства магнитного поля.

Магнитное поле

Уже в VI в. до н.э. в Китае было известно, что некоторые руды обладают способностью притягиваться друг к другу и притягивать железные предметы. Куски таких руд были найдены возле города Магнесии в Малой Азии, поэтому они получили название магнитов.

Для изучения магнитного поля используют прямой или подковообразный магниты. Определенные места магнита обладают наибольшим притягивающим действием, их называют полюсами (северный и южный). Разноименные магнитные полюса притягиваются, а одноименные – отталкиваются.

Для силовой характеристики магнитного поля используют вектор индукции магнитного поля B. Магнитное поле графически изображают при помощи силовых линий (линии магнитной индукции). Линии являются замкнутыми, не имеют ни начала, ни конца. Место, из которого выходят магнитные линии – северный полюс (North), входят магнитные линии в южный полюс (South).

Магнитное поле можно сделать “видимым” с помощью железных опилок.

Магнитное поле проводника с током

Силовые линии магнитного поля прямого тока – это окружности вокруг проводника.

Направление вектора магнитной индукции

Направление магнитного поля в данной точке можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенного в эту точку.

Направление линий магнитной индукции зависит от направления тока в проводнике.

Определяется направление вектора индукции по правилу буравчика или правилу правой руки.

Вектор магнитной индукции

Индукция магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током на расстоянии r от него:

Индукция магнитного поля в центре тонкого кругового витка радиуса r:

Индукция магнитного поля соленоида (катушка, витки которой последовательно обходятся током в одном направлении):

Принцип суперпозиции

Если магнитное поле в данной точке пространства создается несколькими источниками поля, то магнитная индукция – векторная сумма индукций каждого из полей в отдельности

Магнитный поток

Нормаль – перпендикуляр к плоскости контура.

Анализ формулы позволяет заключить, что магнитный поток изменится, если изменить угол наклона контура, площадь контура, интенсивность магнитного поля.

Контур – замкнутый провод. При изучении магнитного поля контур “усиливают”, используя катушку.

Физическая величина, характеризующая силовое поле в данной точке 9 букв

Ad

Ответы на сканворды и кроссворды

Потенциал

Физическая величина, характеризующая силовое поле в данной точке 9 букв

НАЙТИ

Похожие вопросы в сканвордах

• Физическая величина, характеризующая силовое поле в данной точке 9 букв
• Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля 9 букв
• Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля (электрического, магнитного и т. п.) 9 букв

Похожие ответы в сканвордах

• Потенциал – Степень мощности в каком-нибудь отношении, совокупность средств, возможностей необходимых для чего-нибудь 9 букв
• Потенциал – Физическая величина, характеризующая силовое поле в данной точке 9 букв
• Потенциал – Возможности отдельного лица, общества, государства 9 букв
• Потенциал – Физическая характеристика электромагнитного поля 9 букв
• Потенциал – В физике- характеристика поля; источники, возможности, средства для решения задачи 9 букв
• Потенциал – Доступные средства, ресурсы в какой-либо области, напр. , военный п., научный п 9 букв
• Потенциал – Характеристика силового поля 9 букв
• Потенциал – Энергетическая характеристика величины силового поля в конкретной точке (физ.) 9 букв
• Потенциал – В физике- характеристика поля 9 букв
• Потенциал – Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля (электрического, магнитного и т. п.) 9 букв
• Потенциал – Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля 9 букв
• Потенциал – Совокупность имеющихся средств, возможностей в какой-либо области, например, военный потенциал какой-либо страны – совокупность ее экономических, морально-политических и военных ресурсов для ведения войны 9 букв

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 какая – от самого материала. Обычной практикой было определение другой величины магнитного поля, обычно называемой «силой магнитного поля», обозначенной Х.Его можно определить соотношением

и имеет значение однозначного определения управляющего магнитного воздействия от внешних токов в материале, независимо от магнитного отклика материала. Связь для B может быть записана в эквивалентной форме

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 –

где

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

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.Поскольку единица магнитной проницаемости μ – N / A ² , то единица измерения напряженности магнитного поля:

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

Магнитное поле, напряженность поля и плотность потока

В физике есть два различных атрибута магнитного поля:

• «Сила магнитного поля». Обычно обозначается символом H.Измеряется в амперах на метр (А / м).
• «Плотность магнитного потока». Обычно обозначается символом B. Измеряется в теслах (микротеслах или гауссах).

В теории электромагнетизма совершенно очевидно, что это разные величины, и вам нужно точно указать, какие измерения вы измеряете.

Но для многих практических целей они связаны простым числовым соотношением:

B = μ ₀ H

, где μ ₀ – постоянная величина – она ​​называется проницаемостью свободного пространства и имеет значение ( в СИ) 4π.10 ^-7

Чтобы быть более точным, мы можем записать полное соотношение:

B = μ _r μ ₀ H

Эта вторая константа, которую мы ввели, μ _r , называется относительная проницаемость. Для немагнитных материалов – воздуха, большинства строительных материалов, человеческого тела и т. Д. – он имеет значение почти 1. Вот почему обычно достаточно правильно просто сказать B = μ ₀ H. Только рядом с железом или стали или других магнитных материалов, мы должны углубиться в физику, потому что именно тогда μ _r начинает принимать другие значения.

Итак, в большинстве случаев не имеет большого значения, измеряем ли мы B, плотность магнитного потока в микротеслах, или H, напряженность магнитного поля в амперах на метр. Вы можете просто преобразовать одно в другое, как мы это делаем в нашей таблице единиц.

Иногда люди очень точны и говорят либо о плотности магнитного потока, либо о напряженности магнитного поля. Но на самом деле «магнитное поле» прекрасно подходит для описания любого из них – и плотность магнитного потока, и напряженность магнитного поля являются примерами магнитного поля.И просто использовать «магнитное поле» намного проще … так что мы делаем это большую часть времени на этом сайте.

Если вы думаете, что мы немного поработали над этим вопросом, то это потому, что иногда люди видели, как мы использовали «магнитное поле», и предполагали, что мы действительно имели в виду «напряженность магнитного поля», а затем поняли, что на самом деле мы говорим о «магнитном поле». плотность магнитного потока », поэтому критиковали нас за то, что мы запутали эти две величины. Но это немного ложный педантизм – то, что мы делаем, совершенно правильно с точки зрения университетского физика, а также с точки зрения попыток сделать наши коммуникации как можно более простыми.

Запутались? Суть в том, что большую часть времени, когда вы видите «магнитное поле», это все, о чем вам нужно беспокоиться.

Разница между электрическим и магнитным полем с таблицей сравнения

Одно из основных различий между магнитным и электрическим полями состоит в том, что электрическое поле индуцирует вокруг частицы статического заряда, которое является либо отрицательным, либо положительным, тогда как магнитное поле создает вокруг полюсов (т. Е. Северного и южного полюсов) магнит.Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в виде сравнительной таблицы

Содержание: электрическое поле против магнитного поля

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Запомните

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Электрическое поле	Магнитное поле
Определение	Это сила, действующая вокруг частицы электрического заряда.	Область вокруг магнита, где полюса проявляют силу притяжения или отталкивания.
Единица	Вольт / метр или Ньютон / кулон	Тесла, (Ньютон × секунда) / (Кулон × метр)
Символ	E	B
Формула
Измерительный прибор	Магнитометр	Электрометр
Полюс	Моно полюс	Диполь
Электромагнитное поле	Оно перпендикулярно магнитному полю.	Он перпендикулярен электрическому полю.
Поле	Вектор	Вектор
Линия поля	Индуцирует положительный заряд и завершает отрицательный заряд	Генерируется на северном полюсе и заканчивается на южном полюсе.
Контур	Линии электрического поля не образуют замкнутый контур.	Магнитная линия образует замкнутый контур.
Тип заряда	Отрицательный или положительный заряд.	Северный или южный полюс.
Сила	Сила отталкивания для одинаковых зарядов и сила притяжения для разнородных зарядов.	Сила отталкивания на одинаковых полюсах и сила притяжения на противоположных полюсах.
Размер	Имеется в двух измерениях	Остается в трех измерениях
Работа	Поле может выполнять работу (скорость и направление частиц меняются)	Магнитное поле не может выполнять работу (скорость частиц остается постоянной)

Определение магнитного поля

Область вокруг магнита, где его полюса проявляют силу притяжения или отталкивания, называется магнитным полем.Магнитное поле также индуцирует, когда электрические заряды движутся в пространстве или электрический проводник.

Движущийся носитель заряда и магнит создают линии магнитного потока, которые называются линиями магнитного поля. Это векторная величина, потому что она имеет как величину, так и направление. Символ B обозначает магнитное поле и измеряется в Тесла или Ньютон на метр.

Определение электрического поля

Сила, действующая вокруг частицы с электрическим зарядом, называется электрическим полем или напряженностью электрического поля.Другими словами, это область вокруг электрического поля, где существует силовая линия. У него есть величина и направление. Следовательно, это векторная величина. Символ E обозначает электрическое поле и измеряется в ньютонах / кулонах.

Ключевые различия между электрическим полем и магнитным полем

1. Область вокруг электрического заряда, где существует электрическая сила, называется электрическим полем. Область вокруг магнита, где полюс магнита проявляет силу притяжения или отталкивания, называется магнитным полем.
2. Единицей измерения электрического поля в системе СИ является ньютон / кулон, а единицей измерения магнитного поля в системе СИ является тесла.
3. Направление и величина определяют магнитное поле. Таким образом, это векторная величина. Электрическое поле также называют векторным полем.
4. Напряженность электрического поля измеряется электрометром, тогда как магнитометр измеряет напряженность магнитного поля.
5. В электромагнитном поле электрическое поле перпендикулярно магнитному полю, тогда как магнитное поле перпендикулярно электрическому полю.
6. Электрическое поле создается единичным полюсным зарядом, то есть либо положительным, либо отрицательным зарядом, тогда как магнитное поле создается диполем магнита (то есть северным и южным полюсами).
7. Линия электрического поля индуцируется при положительном заряде и гаснет при отрицательном заряде, тогда как силовая линия магнитного поля возникает от северного полюса и заканчивается к южному полюсу магнита.
8. Силовые линии электрического поля не образуют петли, в то время как силовые линии магнитного поля образуют замкнутую петлю.
9. Электрическое поле прямо пропорционально потоку, тогда как напряженность магнитного поля зависит от количества силовых линий, создаваемых магнитом.
10. В электрическом поле одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные заряды притягиваются друг к другу, тогда как в магнитном поле одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, а разные полюса притягиваются друг к другу.
11. Электрические поля, индуцированные одним зарядом (положительным или отрицательным), тогда как магнитные поля, индуцированные северным и южным полюсами магнита.
12. Напряженность электрического поля обозначается символом E, тогда как напряженность магнитного поля обозначается буквой B.
13. Силовые линии электрического поля измеряются в двух измерениях, а силовые линии магнитного поля – в трех измерениях.
14. Линия электрического поля может выполнять работу, то есть скорость и направление заряда изменяются, тогда как магнитное поле не может выполнять работу, то есть направление заряда изменяется, но скорость частиц остается постоянной.

Заключение

Заряд индуцирует электрическое поле, а магнитное поле индуцирует из-за северного и южного полюсов магнита.

Магнитное поле | Инжиниринг | Fandom

Ток, протекающий по проводу, создает вокруг него магнитное поле (M). Поле ориентировано по правилу правой руки.

В физике магнитное поле – это сущность, созданная движущимися электрическими зарядами (электрическими токами), которая оказывает силу на другие движущиеся заряды.

Разъяснение []

(Квантовая механика | квантово-механический [1] спин [2] частицы создает магнитные поля, и они действуют на него, как если бы это был ток; это объясняет поля, создаваемые «постоянным» ферромагнетизмом [3]. ) Магнитное поле – это векторное поле [4]: ​​оно связывает с каждой точкой в ​​пространстве (псевдовектор [5] -) вектор (пространственный) [6], который может изменяться во времени. Направление поля – это направление равновесия стрелки компаса, помещенной в поле.

Символы и терминология []

Магнитное поле обычно обозначается символом. Исторически называлось плотностью магнитного потока [7] или магнитной индукцией . Отдельная величина, была названа магнитным полем , и эта терминология до сих пор часто используется для различения двух в контексте магнитных материалов (нетривиальная магнитная проницаемость μ). В противном случае, однако, это различие часто игнорируется, и обе величины часто упоминаются как «магнитное поле».”(Некоторые авторы вместо этого называют H вспомогательным полем ). В линейных материалах, таких как воздух или свободное пространство, эти две величины линейно связаны:

где – магнитная проницаемость (в генри на метр) среды.

В единицах СИ и измеряются в теслах (Т) и амперах на метр (А / м), соответственно; или, в единицах cgs, в гауссах (G) и эрстедах (эрстедах), соответственно. Два параллельных провода, по которым проходит электрический ток в одном и том же смысле, будут генерировать магнитное поле, которое вызовет силу притяжения друг к другу. Этот факт используется для получения значения в амперах электрического тока. Обратите внимание, что в то время как одинаковые заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются, для токов справедливо обратное: если ток в одном из двух параллельных проводов меняется на противоположный, два будут отталкиваться.

Определение []

Подобно электрическому полю, магнитное поле может быть определено силой, которую оно производит. В единицах СИ это:

где

F – создаваемая сила, измеренная в ньютонах

– векторное произведение

– электрический заряд, на который действует магнитное поле, измеренный в кулонах

– скорость электрического заряда , измеряется в метрах в секунду

B – плотность магнитного потока, измеряемая в теслах

Этот закон называется законом силы Лоренца [8] .(Точнее, это частный случай этого закона, когда нет электрического поля. Он выполняется в любой системе отсчета [9], хотя сила, создаваемая магнитным полем, может быть разной в разных системах отсчета, потому что магнитные поля преобразуются в электрические поля при преобразованиях Лоренца [10]. Полная сила, создаваемая электрическими магнитными полями и , определяется преобразованием Лоренца.)

Токовая петля []

Более простая форма уравнения силы в проводной токовой петле:

где

F = сила (ньютон)

B = плотность потока (тесла)

L = длина провода (метр)

i = ток в проводе (амперы)

Более сложное объяснение заключается в том, что если движущийся заряд является частью тока в проводе, то эквивалентная форма закона будет

На словах это уравнение говорит, что сила, приходящаяся на единицу длины провода, является произведением вектора тока и магнитного поля.В приведенном выше уравнении вектор тока, является вектором с величиной, равной обычному скалярному току, и направлением, указывающим вдоль провода, по которому течет ток.

Магнитное поле, генерирующее точечный заряд []

Поле можно вычислить как сумму вкладов отдельных заряженных частиц. Плотность магнитного потока точечного заряда составляет:

который для постоянных скоростей может быть расширен до закона Био-Савара [11]:

– электрический заряд, генерирующий магнитное поле, измеренный в кулонах

– скорость генерируемого электрического заряда B , измеренная в метрах в секунду

B – плотность магнитного потока , измеряется в теслах

Свойства []

Изменяющиеся магнитные поля, согласно закону индукции Фарадея [12], могут индуцировать электрическое поле и, следовательно, электрический ток; подобные токи могут быть вызваны проводниками, движущимися в фиксированном магнитном поле.Эти явления лежат в основе многих электрогенераторов и электродвигателей. См. Также [13]

Силовые линии магнитного поля []

Силовые линии магнитного поля исходят в основном от северного полюса магнита и изгибаются к южному полюсу. Их можно выявить, рассыпав железные опилки на листе бумаги над магнитом.

Неправильная маркировка полюсов []

Необходимо отметить, что обозначение севера и юга на компасе противоположно обозначению северного и южного полюсов Земли.

Если у вас есть два помеченных магнита, ясно, что одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются. Однако это явно неверно при использовании компаса для поиска Северного полюса Земли, потому что «северный» конец компаса указывает на «северный» полюс.

По соглашению полюс магнита обозначается в соответствии с направлением, которое он указывает, поэтому, когда мы говорим о «северном полюсе» магнита, мы на самом деле имеем в виду «полюс, направленный на север». Линии магнитного поля направлены с севера на юг от магнита, и, следовательно, линии естественного магнитного поля проходят с юга на север вдоль поверхности Земли.Этот выбор, наряду с выбором соглашения о знаке в законе Био-Савара, эквивалентен выбору соглашения о знаке для электрического заряда.

Вращающиеся магнитные поля []

A Вращающееся магнитное поле – это магнитное поле, полярность которого вращается с нерелятивистскими скоростями. Это ключевой принцип работы двигателя переменного тока. Постоянный магнит в таком поле будет вращаться, чтобы поддерживать свое выравнивание с внешним полем. Этот эффект используется в электродвигателях переменного тока.Хорошее вращающееся магнитное поле можно создать, используя трехфазные переменные токи (или даже многофазные системы более высокого порядка). Синхронные двигатели и асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля статора для вращения роторов.

См. Также []

Магнитное поле [14]

Классическая физика

Электрические и магнитные поля

Поле – математическая функция, которая присваивает количество каждой точке пространства. Скалярные поля присваивают скалярные величины каждой точке пространства; векторных полей присваивают векторы каждой точке в пространстве. В физике векторные поля используются для представления поведения сил. Например, поведение гравитационных сил может быть представлено путем присвоения векторов точкам в пространстве, где каждый вектор представляет величину и направление гравитационной силы, которая будет действовать на объект, расположенный в этой точке.

Электрические и магнитные силы также могут быть представлены векторными полями. Каждый заряженный объект окружен электрическим полем . Сила и направление электрического поля в каждой точке определяется как сила, которая действовала бы на частицу с положительным зарядом в 1 кулон, если бы частица находилась в этой точке (независимо от того, находится ли такая частица там на самом деле).

Перетащите несколько положительных и / или отрицательных зарядов (красные и синие круги) в пространство. Затем добавьте датчики электрического поля (желтые кружки), чтобы увидеть векторы силы в любой заданной точке. Также попробуйте установить флажок «Электрическое поле», чтобы визуализировать силовые линии электрического поля.

Поведение сил также может быть удобно представлено с использованием линий поля .Линии поля – это линии (или кривые) в пространстве, которые следуют направлениям векторов силы в каждой точке. Другими словами, это пути, по которым объекты будут двигаться с небольшими приращениями, следуя направлению вектора силы в одной точке к ближайшей точке (не проходя всю длину вектора), а затем следуя направлению вектора силы. вектор второй точки для небольшого расстояния до третьей точки и т. д. Линии поля не показывают величин (силы) сил в каждой точке, но они позволяют легко визуализировать, как направлений векторов изменяются в области пространства.

Магнитное поле – это еще один вид векторного поля, связанного с электрическими зарядами. Направление векторов магнитной силы в каждой точке соответствует направлению, в котором северный полюс магнита был бы сдвинут, если бы он был расположен в этой точке. Магнитные поля возникают всякий раз, когда заряженный объект движется. Когда заряженный объект движется по прямой линии, силовые линии магнитного поля образуют концентрические окружности, перпендикулярные направлению движения объекта.Например, когда электрический ток движется по прямому проводу, силовые линии магнитного поля образуют круги вокруг провода. (Электрический ток представляет собой поток заряженных частиц, обычно электронов.)

Физики представляют направление электрического тока как , противоположное направлению потока электронов. Например, если электроны движутся вправо, электрический ток считается текущим влево.

А теперь представьте, что произойдет, если мы возьмем этот провод и согнем его в петлю, так что ток будет двигаться по кругу. Силовые линии магнитного поля проходят через петлю, охватывая каждый сегмент провода. Все эти силовые линии магнитного поля проходят через петлю в одном направлении. Результатом такой компоновки является магнитное поле с двумя магнитными полюсами : выходящая сторона петли называется северным полюсом , а втекающая сторона называется южным полюсом .

Нечто подобное происходит на микроскопическом уровне, когда электроны вращаются вокруг ядра атома. Когда каждый электрон вращается вокруг ядра, он создает (очень слабое) магнитное поле с северным и южным полюсами. В некоторых атомах электроны вращаются в противоположных направлениях, поэтому их магнитные поля нейтрализуют друг друга. Однако магнитные поля, создаваемые вращающимися электронами атома, не всегда компенсируются, и многие атомы действуют как миниатюрные магниты. Если достаточное количество этих атомов выровнено в одном направлении, их магнитные поля работают вместе, создавая гораздо более сильное магнитное поле, которое можно почувствовать в макроскопическом масштабе. Магниты – это просто материалы, атомы которых выровнены таким образом.

У некоторых минералов, таких как магнетит, атомы выровнены естественным образом. Магниты также можно создавать искусственно, помещая определенные металлы (например, железо) в магнитное поле, заставляя атомы выравниваться (временно или постоянно, в зависимости от процесса) с этим магнитным полем.Например, простой временный магнит можно сделать, намотав проволоку на гвоздь, а затем пропустив электрический ток через проволоку. Круговые электрические заряды в проводе создают слабое магнитное поле, и атомы железа в гвозде выравниваются с этим полем, так что их собственные магнитные поля работают вместе, создавая гораздо более сильное поле. Такие временные магниты называются электромагнитами . Материалы, атомы которых постоянно выровнены, называются постоянными магнитами .

Если разорвать постоянный магнит пополам, у каждой половины будут свои северный и южный полюса. Повторите этот процесс столько раз, сколько захотите; вы никогда не получите северный или южный полюс сами по себе. Поскольку у каждого атома есть как северный, так и южный магнитный полюс, невозможно получить только северный или южный полюс. Другими словами, магнитных «монополей» в природе не существует. И в лаборатории магнитный монополь тоже не создать. Магнитных монополей просто не существует.

единиц СИ

В таблицах ниже перечислены системы электрических и магнитных единиц.Они включают только единицы интереса в области радио.
Старыми системами были CGS и гауссова система. основан на сочетании электростатических устройств (ESU) и электромагнитных устройств. (ЭМУ).

Действующим стандартом является Международная система единиц (СИ), иногда их называют рационализированными агрегатами МКС.
Преобразования из одной системы в другую выполняются двумя способами. в первую очередь численно путем умножения множителей.Обратите внимание, что c обозначает скорость света в космосе и его значение составляет ровно 299792458 метров в секунду. (по определению метра).

Другой метод преобразования позволяет изменять формулы, указанные в старые книги в современную форму СИ. Это будет особенно полезно для если у вас, как и у меня, есть книги Термана, Скрогги и т. д. или Адмиралтейства Справочник по беспроводной телеграфии. Было много полезных формул в эти старые книги, которым теперь можно дать новую жизнь.

Я постарался сделать таблицы максимально полными и точными. и проверили множество разных источников. Тем не менее могут быть ошибки и буду благодарен за исправления и дополнения. Пожалуйста, напишите мне на электронную почту по адресу, указанному на домашней странице.

Единицы СИ

Примечания:
c (скорость света) = 299792458 метров в секунду точно (по определению метра)
= 1 / (4 10 ^-7 c ² ) = 8.85418781762039 x 10 ^-12 фарад / метр (приблизительно)
= 4 10 ^-7 = 1,25663706143592 x 10 ^-6 Генри / метр (приблизительно)

Единицы CGS

Примечания:
В первом столбце «Размеры» I используется как базовая единица.
Во втором выражается в единицах длины, массы и времени.

Гауссовы единицы

Преобразование гауссовых формул в SI

Пример преобразования формулы

Уравнения Максвелла

При преобразовании в единицы СИ они становятся:

Об упрощении

Тогда с помощью получаем:

Приблизительные единицы ESU / EMU в единицах СИ

Физика для науки и техники II

из отдела академических технологий на Vimeo.

Пример – Магнитное поле токовой петли

Давайте рассмотрим другой пример, связанный с применением закона Био-Савара, и в этом случае попробуем вычислить магнитное поле круговой токовой петли вдоль ее оси.

Магнитное поле круговой токовой петли вдоль ее оси:

В этом случае давайте рассмотрим круглый провод, что-то вроде этого, по которому течет ток, скажем, против часовой стрелки, и допустим, радиус этого провода равен R, и нас интересует магнитное поле, которое генерирует эта токовая петля. вдоль оси этого круглого провода, скажем, на некотором расстоянии Z от его центра в этой точке.Чтобы вычислить это поле, мы применяем закон Био-Савара, и он задается как ноль Mu над 4 Pi, интеграл от i dl cross r по r кубу. Здесь i dl – элемент приращения тока, который мы выбрали в направлении потока тока, поэтому, если мы выберем такой элемент тока, давайте выберем что-то прямо здесь, и этот элемент тока будет генерировать магнитное поле в интересующей точке, позиции вектор r – это вектор, нарисованный от этого элемента до интересующей точки, следовательно, это вектор что-то вроде, и снова это расстояние, естественно, равно большому R, радиусу этого кольца, и поэтому этот инкрементный текущий элемент будет генерировать связанный инкрементное магнитное поле в этой точке.Мы определим направление этого магнитного поля по этому перекрестному произведению здесь и, следовательно, переместим пальцы правой руки в направлении первого вектора, которым в данном случае является i dl. Если вы визуализируете эту картину с точки зрения поперечного сечения, то мы увидим, что этот ток выходит из плоскости в этой точке, течет по проводам и переходит в плоскость в этой точке, поэтому, если i dl выходит из плоскости плоскость здесь, а r – вот так, затем, сначала удерживая пальцы правой руки в направлении i dl вне плоскости и отрегулировав их так, чтобы мы могли скручиваться по направлению ко второму вектору, который находится на плоскости, тогда мы получим и вектор магнитного поля, который будет перпендикулярен всем этим векторам.И, опять же, вы также можете визуализировать, что линия магнитного поля, генерируемая этим i dl на этой плоскости, будет иметь форму круга с радиусом маленького r здесь, и магнитное поле будет касаться этой силовой линии в точке достопримечательность. Поскольку ток выходит из плоскости и удерживая большой палец правой руки в направлении тока вне плоскости, а затем сгибая пальцы правой руки вокруг большого пальца, мы получим, что силовая линия, проходящая через эту точку, будет иметь форму круг и вращение против часовой стрелки, поэтому магнитное поле будет касаться этой силовой линии и, следовательно, будет указывать в этом направлении d B.Таким образом, в этой точке он касается силовой линии, которая представляет собой круг, идущий против часовой стрелки, а магнитное поле касается этой силовой линии, проходящей через эту интересующую точку P.

Что ж, когда мы смотрим на геометрию нашего тока, мы видим, что он естественным образом симметричен относительно оси здесь, поэтому мы также можем найти еще один элемент инкрементного тока, который будет прямо напротив этого, и этот будет идти в плоскость с точки зрения поперечного сечения, и связанный вектор положения будет нарисован отсюда к интересующей точке, что-то вроде этого, и если мы посмотрим на магнитное поле, которое этот элемент инкрементного тока генерирует в этой точке, и Применяя Правило правой руки, он будет генерировать магнитное поле, i dl cross B, которое будет указывать так, что перпендикулярно этому вектору положения r, и поэтому оно будет примерно таким.И, опять же, здесь мы можем применить Правило правой руки, поскольку удерживая большой палец правой руки в плоскости и вращая или вращая пальцы правой руки вокруг большого пальца, мы увидим, что магнитное поле этого тока здесь , который только что входит в плоскость, будет иметь форму концентрических кругов, силовых линий магнитного поля, а тот, который проходит через эту точку, будет кругом, похожим на этот, и в этом случае он будет вращаться в по часовой стрелке, чтобы магнитное поле касалось этой силовой линии в интересующей точке P, которая находится прямо здесь.

Теперь, если вы проведете аналогичный тип анализа для всех элементов инкрементного тока вдоль этого контура, мы увидим, что соответствующие силовые линии магнитного поля будут падать по поверхности конуса примерно так, поэтому эти поля будут лежащий по поверхности конуса. Ну, конечно, векторная сумма всех этих векторов возрастающего магнитного поля в конечном итоге даст нам чистое магнитное поле в этой точке.

Если вы просто рассматриваете эти две пары, и если вы добавляете векторно, и для этого, конечно, мы сначала вводим систему координат, скажем, что-то вроде этой, и разрешаем эти векторы на их компоненты, беря их проекции вдоль горизонтальная ось, как это, а также вдоль вертикальной оси, мы увидим, что вертикальные компоненты будут в одном направлении, но горизонтальные компоненты d Bh, давайте обозначим, что с d B из h будут выравниваться в противоположных направлениях.

Что ж, поскольку i dl будут иметь одинаковую величину, и эти токи источника находятся на одинаковом расстоянии от интересующей точки вдоль оси этой токовой петли, тогда величины генерируемых децибел или инкрементного магнитного поля, генерируемого этими инкрементными токами, будут быть таким же. Это также означает, что их компоненты будут иметь одинаковую величину, и в результате этого будут горизонтальные компоненты, поскольку они выровнены вдоль оси в противоположных направлениях с одинаковыми величинами, когда мы добавляем их векторно, они отменяются.Поэтому мы можем сделать заметку, сказав, что горизонтальные линии дБ сокращаются из-за симметрии. Следовательно, у нас остались только вертикальные компоненты всех этих векторов приращения магнитного поля, и если мы их сложим, то в итоге мы получим общие магнитные поля вдоль оси этой токовой петли. Процесс сложения здесь представляет собой интегрирование, поэтому сумма всех этих вертикальных составляющих в конечном итоге даст нам общее магнитное поле, создаваемое этой токовой петлей.

Хорошо, давайте попробуем выразить эти вертикальные компоненты в явной форме.Конечно, для этого мы воспользуемся преимуществами этих прямоугольных треугольников, сформированных, когда мы разложим эти инкрементные векторы магнитного поля на их компоненты по отношению к этой системе координат. Давайте рассмотрим этот угол или определим этот угол и назовем его Тета. В этом случае, рассматривая этот прямоугольный треугольник здесь и применяя здесь тригонометрические тождества, косинус этого угла будет равен отношению соседних сторон к гипотенузе этого треугольника. Следовательно, мы можем выразить дБ по вертикали как времена гипотенузы косинуса теты.Другими словами, сторона треугольника будет той стороной, за которой мы идем, то есть вертикальной составляющей возрастающих магнитных полей.

Итак, в этом выражении мы вычислим величину магнитного поля в дБ по закону Био-Савара, и нам нужно выразить косинус теты через величины, которые указаны в нашей задаче. Если мы посмотрим на этот угол вот здесь, угол Тета, мы увидим, что эта сторона этого угла перпендикулярна этой стороне, маленькой стороне r, а также другая сторона того же угла Тета, которая является этой, перпендикулярной этому. сторона, Большой Р.Следовательно, этот угол, угол Тета и этот угол являются конгруэнтными углами. Другими словами, у них есть взаимно перпендикулярные стороны, поэтому они должны быть равны. Тогда этот угол тоже Тета.

Теперь мы можем использовать этот большой треугольник, который формируется из расстояний, это прямоугольный треугольник с этим углом, равным 90 градусов, и если мы выразим косинус тета для этого треугольника, который станет равным отношению соседней стороны, которая является большой R к гипотенузе, и это немного r. Опять же, в том же треугольнике, если мы применим теорему Пифагора, маленькая r – гипотенуза этого треугольника, поэтому квадрат r будет равен сумме квадратов двух других сторон, которые составляют Z-квадрат, плюс большой R-квадрат. .Тогда мы можем выразить косинус теты как маленькое r над квадратным корнем из квадрата Z плюс большой квадрат R.

Хорошо, и дБ по закону Био-Савара будет равен нулю Mu на протяжении 4 Пи, величине инкрементного магнитного поля, величине первого вектора, которая равна величине i dl, умноженной на величину нашего вектора, и что r , и синус угла между этими двумя векторами, поэтому мы ищем угол между вектором i dl и r. Если мы рассмотрим любой из них, здесь вектор i dl идет в плоскость, а здесь вектор i dl выходит из плоскости.Принимая во внимание, что вектор положения r находится на плоскости, что указывает на то, что угол между этими двумя векторами i dl и вектором положения r равен 90 градусам, разделенным на квадрат r, r в числителе отменяет квадрат r в знаменателе, а синус 90 равен 1. , следовательно, величины дополнительного магнитного поля, создаваемого элементом добавочного тока i dl, становятся равными Mu zero i dl на протяжении 4 Pi r.

Хорошо, полное магнитное поле – это сумма всех этих вертикальных компонентов, а суммирование – это интегрирование, поэтому, если мы выразим их в явной форме, магнитное поле будет равно интегралу Mu zero i dl по 4 Pi, для небольшого r мы можем уменьшить квадратный корень из – на самом деле эта величина здесь равна r кубу, поэтому после отмены мы получим r в квадрате обратно в знаменателе – и r квадрат равен Z квадрату плюс большой R в квадрате, и поэтому эта часть равна величина дополнительного магнитного поля в дБ, а затем у нас есть косинус теты, поэтому мы не будем применять эту величину через косинус тета, который равен большому R над квадратным корнем из Z в квадрате плюс R в квадрате.

Хорошо, если мы продолжим, магнитное поле будет равно – когда мы смотрим на это выражение здесь, Mu zero – проницаемость свободного пространства, которая постоянна, ток постоянен. 4 Pi Z – это постоянное расстояние между началом координат или центром и интересующей точкой, а большое R – это радиус токовой петли, который также постоянен. Следовательно, все эти величины здесь, они все константы, мы можем вынести это за пределы интеграла. Тогда магнитное поле становится равным Mu ноль i R, деленное на 4 Пи, Z в квадрате плюс R в квадрате, умноженном на квадратный корень из Z в квадрате плюс R в квадрате, даст нам Z в квадрате плюс R в квадрате в степени три с половиной.А внутри интеграла будет dl.

Теперь интеграл будет взят по длине этого токового контура, и если вы посмотрите сюда, i dl – это в основном длина дуги, я имею в виду, что dl – это длина дуги, поэтому она охватывает определенный угол, и если мы смотрим под этим углом, это будет примерно так. Обозначим этот угол как d Phi. Итак, если я перерисую этот сегмент здесь, на большом изображении он будет выглядеть примерно так. Это элемент i dl, он образует определенный угол d Phi, а радиус здесь, радиус дуги, большой R.Как вы помните, используя определение радиана, мы можем выразить эту длину дуги dl как, давайте просто рассмотрим ее часть расстояния dl как радиус, умноженный на угол, который она образует, то есть d Phi. Следовательно, магнитное поле становится равным M нулю i R на протяжении 4 Pi, Z в квадрате плюс R в квадрате в степени три с половиной, интеграле от dl, который равен R d Phi. Мы будем интегрировать это количество по всему циклу, и когда мы это сделаем, мы увидим, что соответствующая Phi будет начинаться с нуля и будет идти до 2 Пи радиан, чтобы завершить цикл, поэтому границы будут идти от нуля до 2. Пи радианы.

Магнитное поле тогда будет равно – здесь снова R является постоянным, мы можем взять его за пределы интеграла, что даст нам Mu ноль i R в числителе, а в знаменателе у нас будет 4 Пи, Z в квадрате плюс R в квадрате степени трех с половиной. Интеграл от d Phi даст нам Phi, и если мы заменим границы, он даст нам 2 Pi для первой и ноль для второй границы. Наконец, следовательно, B будет равно M ноль i, R в квадрате на 4 Пи, Z в квадрате плюс большой R в квадрате в степени три с половиной, умноженной на 2 Пи.Здесь мы можем отменить 2 и 4, оставив в знаменателе 2, а также отменить числа Пи.

Итак, магнитное поле становится равным M нулю i, R в квадрате больше 2, Z в квадрате плюс большой R в квадрате в степени три с половиной. Мы можем выразить это в векторной форме, если мы определим или введем систему координат x, y и z и вспомним единичные векторы вдоль этих направлений как i, j и k. Поскольку магнитное поле будет направлено вертикально наружу, соответствующий единичный вектор в этом направлении равен k, поэтому мы можем умножить это на единичный вектор, указывающий наружу, и выразить результирующее магнитное поле в векторной форме, как это.

Здесь, если мы запишем это выражение, умножив числитель и знаменатель Pi, мы получим Mu ноль i Pi R в квадрате над 2 Pi, Z в квадрате плюс R в квадрате в степени три с половиной. Этот квадрат Pi R даст нам область, окруженную этой токовой петлей. Итак, здесь A – это область, окруженная текущим контуром. В терминах этой величины магнитное поле может быть выражено как Mu, умноженное на i, умноженное на A, деленное на 2 Pi, Z в квадрате плюс R в квадрате в степени три с половиной.

Что ж, когда мы смотрим на нашу токовую петлю, она несет ток i и также окружает определенную область A.Эти две величины являются уникальными характеристиками этой токовой петли, области, которую она окружает, а также тока, протекающего по этой петле. Следовательно, произведение этих двух величин также будет уникальной особенностью этого цикла.

Кроме того, если мы просто визуализируем, вместо того, чтобы иметь одну петлю, у нас есть, скажем, n витков или n петель, когда ток проходит по этой петле, он идет вдоль этих витков. В этом случае магнитное поле, создаваемое каждым витком, добавляется к следующему. Другими словами, если бы у меня было n витков, то общее магнитное поле будет в n раз больше магнитного поля, создаваемого одним витком.Предположим, что для числа n витков – что также эквивалентно описанию петель – магнитное поле будет равно, B будет равно M нулю на 2 Pi, умноженное на N умноженное на i умноженное на A, разделенное на Z в квадрате плюс большой R в квадрате в степени трех с половиной.

Теперь, когда мы рассматриваем число N витков, это число витков, ток, который они переносят, а также площадь, которую они окружают, будут уникальными свойствами этой конкретной катушки. Таким образом, произведение этих трех величин также будет уникальным свойством этой катушки, этих витков или этих петель, токовых петель.У нас есть специальное название для этого продукта, которое мы будем обозначать как Mu и назовем это количество величиной вектора магнитного дипольного момента.

Ладно, ладно. Следовательно, Mu по определению будет равно как N умноженное на i умноженное на A; количество витков катушки, умноженное на ток, протекающий через катушку, умноженное на площадь, окруженную катушкой. Как мы видим, здесь N – скалярная величина, ток – это скалярная величина, но A – векторная величина, поэтому этот вектор магнитного поля или вектор магнитного дипольного момента этой токовой петли будет находиться в том же направлении, что и вектор площади, вектор площади поверхности, который окружает текущий контур.

Теперь, когда мы определяли направление вектора площади, мы сказали, что он всегда перпендикулярен поверхности, и как только поверхность открыта, другими словами, она не занимает определенный объем, тогда направление вектора площади может быть в любом направлении. направление, пока оно перпендикулярно поверхности. Например, когда мы рассматриваем поверхность, окруженную таким кругом, мы сказали, что она может быть как вверх, так и вниз, и то, и другое в порядке, и величина прямо пропорциональна или равна площади поверхности, окруженной этим кругом.

Что ж, когда у нас есть поверхности, которые формируются или окружены токовыми петлями, в случае, если у нас нет этой свободы, чтобы назначать направление вектора площади, каждое из этих направлений. Фактически, в этом случае мы должны следовать Правилу правой руки. Если вы заметите это здесь, сказав, что направление вектора площади поверхности для поверхности, окруженной токовой петлей, таково, что: сначала держите пальцы правой руки в направлении потока тока и скручивайте их вдоль токовой петли. .Когда вы сгибаете пальцы правой руки вокруг текущей петли в направлении потока тока, большой палец правой руки в открытом положении или, скажем так, в верхнем положении определяет направление вектора площади, связанного с поверхностью, окруженной током. петля.

Следовательно, если у меня есть токоведущая петля, похожая на эту, и если ток течет по этой петле против часовой стрелки, то связанный вектор площадей этой поверхности, поверхность, окруженная этой токовой петлей, будет, удерживая пальцы правой руки в направлении потока тока и сгибая их вдоль петли, и удерживая большой палец правой руки в верхнем положении, это покажет нам, что A будет, в данном случае вектором площади, будет указывать вверх относительно этой поверхности, окруженной током.

Точно так же, если ток течет по часовой стрелке вдоль этой петли, тогда соответствующий вектор площади будет направлен вниз, вот так, потому что удерживая пальцы правой руки в направлении потока тока и закручивая их вдоль петли, большой палец правой руки будет направлен вниз для этой поверхности. И все мы знаем, что этот вектор площади всегда перпендикулярен поверхности.

Из определения вектора магнитного дипольного момента, который равен N количеству витков, умноженному на ток, умноженный на вектор площади, Mu находится в том же направлении, что и этот вектор площади поверхности, поэтому для токовой петли, что-то вроде этого, поскольку ток равен при движении против часовой стрелки вектор магнитного дипольного момента этой токовой петли будет указывать в том же направлении, что и вектор площади, поэтому он будет примерно таким.Для круговой петли, в которой ток течет по часовой стрелке, вектор площади указывает вниз, и соответствующий вектор магнитного дипольного момента также будет указывать вниз.

Конечно, это векторы магнитного поля вдоль оси этой токовой петли, и если вы проведете аналогичный тип анализа и посмотрите, как силовые линии магнитного поля распределены по региону из-за этой токовой петли, мы увидим, что они идут выравнивать что-то вроде этого.Если я попытаюсь нарисовать несколько из них, такая токовая петля будет генерировать силовые линии магнитного поля такой формы. . . и так далее, и так далее, вдоль оси магнитные поля будут касаться силовой линии, проходящей через эту точку, и будут направлены вверх. Если ток течет против часовой стрелки, то эти силовые линии будут ориентированы таким образом. Опять же, связанный вектор магнитного дипольного момента для такой системы будет в том же направлении, что и вектор площади, связанный с этой поверхностью или областью, окруженной токовой петлей.

После того, как мы введем магнитные дипольные моменты токовой петли, которая направлена ​​вверх, для круговой токовой петли, переносящей ток против часовой стрелки, как на этой диаграмме, или указывающей вниз, как здесь, для круговой токовой петли проводящий ток по часовой стрелке.

Рассмотрим особый случай. Величина магнитного поля такой токовой петли, которую мы нашли, применив закон Био-Савара, равна нулю Mu над 2 Пи [вместо него 44:45] N i A – количество витков, умноженное на ток, и величина окружающей области. с помощью петли с величиной вектора магнитного дипольного момента, деленной в знаменателе, мы получили Z в квадрате плюс R в квадрате в степени три с половиной.И здесь это общие обозначения, которые используются в большинстве учебников, поэтому будьте осторожны, чтобы не путать вектор магнитного дипольного момента Mu с проницаемостью свободного пространства Mu zero.

Хорошо, это был тот случай, когда – вот наша токовая петля, и мы вычислили магнитное поле на некотором расстоянии z от центра петли, которое имеет радиус R и несет ток в направлении против часовой стрелки. Мы обнаружили, что магнитные поля в этом месте направлены вверх, а вектор магнитного дипольного момента, связанный с токовой петлей, также направлен вверх.Мы называем местоположение этой точки интереса относительно начала координат или центра расстоянием Z от центра.

Что ж, теперь давайте рассмотрим особый случай, когда наша точка интереса находится на большом расстоянии от петли, на оси, так что Z намного, намного больше, чем радиус текущей петли. В том случае, когда Z намного больше, чем R, R над Z будет намного, намного меньше 1, это позволит нам сделать определенное приближение для величины магнитного поля.Если мы возьмем количество, чтобы получить это соотношение, если мы возьмем Z за пределы этой скобки, мы получим, что Z в квадрате выйдет в скобку мощности 3 на 2 в виде куба Z, а внутри скобки мы будем 1 плюс R в квадрате над Z в квадрате в степени трех с половиной. Теперь, поскольку R над Z намного меньше 1, то R в квадрате над Z в квадрате будет еще меньше, когда мы сравним его с 1. Таким образом, можно легко пренебречь этой величиной по сравнению с 1, тогда уравнение сводится к этой упрощенной форме, используя преимущество этого отношения Mu ноль над 2 Pi, умноженное на Mu над Z кубом.Таким образом, мы можем получить приблизительное выражение для условия, при котором интересующая нас точка находится на большом расстоянии относительно радиуса токовой петли, тогда магнитное поле, которое токовая петля будет генерировать вдоль своей оси, будет равно этому величина, снова в векторной форме, мы можем умножить этот магнитный единичный вектор k, направленный вверх.

Эта токовая петля также представляет собой очень хорошую модель, позволяющую объяснить, о чем я расскажу чуть позже, магнитное поведение материи.Мы видим, что из атомной структуры вещества, из планетарной модели атома, электроны вращаются вокруг ядра атома. Для некоторых материалов, когда они вращаются вокруг ядра, поскольку электроны, отрицательно заряженные частицы, которые они представляют, когда они вращаются, они представляют движущиеся заряды. Следовательно, они генерируют эти крошечные токовые петли, а поскольку некоторые из атомов вращаются вокруг электронов, они вращаются в унисон, создавая эти крошечные маленькие токовые петли и связанные с ними векторы магнитного дипольного момента.Как мы видим, векторы магнитного дипольного момента находятся в одном направлении с соответствующими магнитными полями, и позже мы увидим, что в некоторых случаях они могут быть выровнены в одном направлении, поэтому все эти крошечные векторы магнитного поля складываются друг с другом. путем создания чистого магнитного поля. Это в конечном итоге приведет нас к магнитному поведению материи, как некоторые объекты могут быть намагничены, в то время как некоторые другие типы объектов не могут быть намагничены.