خطوط القای مغناطیسی در یک صفحه قرار دارند. القای میدان مغناطیسی خطوط القای مغناطیسی میدان مغناطیسی زمین. ببینید "خطوط القایی مغناطیسی" در فرهنگ های دیگر چیست

قبلاً در قرن ششم. قبل از میلاد مسیح. در چین شناخته شده بود که برخی از سنگ ها توانایی جذب یکدیگر و جذب اجسام آهنی را دارند. قطعاتی از چنین سنگ معدنی در نزدیکی شهر Magnesia در آسیای صغیر یافت شد، بنابراین آنها نام را دریافت کردند آهنرباها.

چگونه آهنرباها و اجسام آهنی با هم تعامل دارند؟ به یاد بیاوریم که چرا اجسام برق دار جذب می شوند؟ زیرا شکل عجیبی از ماده در نزدیکی یک بار الکتریکی تشکیل می شود - یک میدان الکتریکی. شکل مشابهی از ماده در اطراف آهنربا وجود دارد، اما منشأ متفاوتی دارد (در نهایت، سنگ معدن از نظر الکتریکی خنثی است)، به آن می گویند. میدان مغناطیسی.

برای مطالعه میدان مغناطیسی از آهنرباهای مستقیم یا نعل اسبی استفاده می شود. مکان های خاصی روی آهنربا بیشترین اثر جذاب را دارند که به آنها گفته می شود قطب ها(شمال و جنوب). قطب های مغناطیسی مخالف جذب می شوند و مانند قطب های مغناطیسی دفع می شوند.

برای ویژگی های قدرت میدان مغناطیسی، استفاده کنید بردار القای میدان مغناطیسی B. میدان مغناطیسی به صورت گرافیکی با استفاده از خطوط نیرو ( خطوط القای مغناطیسی). خطوط بسته اند، نه آغاز دارند و نه پایان. محلی که خطوط مغناطیسی از آن بیرون می آیند، قطب شمال است؛ خطوط مغناطیسی وارد قطب جنوب می شوند.

میدان مغناطیسی را می توان با استفاده از براده های آهن "مرئی" کرد.

میدان مغناطیسی یک هادی حامل جریان

و اکنون در مورد آنچه ما پیدا کردیم هانس کریستین اورستدو آندره ماری آمپردر سال 1820. معلوم شد که میدان مغناطیسی نه تنها در اطراف آهنربا، بلکه در اطراف هر رسانای حامل جریان نیز وجود دارد. هر سیمی مانند سیم لامپ که جریان الکتریکی از آن عبور کند آهنربا است! یک سیم با جریان با یک آهنربا تعامل دارد (سعی کنید قطب نما را نزدیک آن نگه دارید)، دو سیم با جریان با یکدیگر تعامل دارند.

خطوط میدان مغناطیسی جریان مستقیم، دایره هایی در اطراف یک هادی هستند.

جهت بردار القای مغناطیسی

جهت میدان مغناطیسی در یک نقطه معین را می توان به عنوان جهتی که توسط قطب شمال یک سوزن قطب نما در آن نقطه نشان داده شده است، تعریف کرد.

جهت خطوط القای مغناطیسی به جهت جریان در هادی بستگی دارد.

جهت بردار القایی طبق قاعده تعیین می شود گیملتیا حکومت کن دست راست.

بردار القای مغناطیسی

این یک کمیت برداری است که عملکرد نیروی میدان را مشخص می کند.

القای میدان مغناطیسی یک هادی مستقیم بی نهایت با جریان در فاصله r از آن:

القای میدان مغناطیسی در مرکز یک سیم پیچ دایره ای نازک به شعاع r:

القای میدان مغناطیسی شیر برقی(سیم پیچی که چرخش آن به طور متوالی جریان در یک جهت عبور می کند):

اصل برهم نهی

اگر یک میدان مغناطیسی در یک نقطه معین از فضا توسط چندین منبع میدان ایجاد شود، القای مغناطیسی مجموع بردار القاء هر میدان جداگانه است.

زمین نه تنها یک بار منفی بزرگ و منبع میدان الکتریکی است، بلکه در عین حال میدان مغناطیسی سیاره ما شبیه به میدان آهنربای مستقیم با نسبت های غول پیکر است.

جنوب جغرافیایی به شمال مغناطیسی نزدیک است و شمال جغرافیایی نزدیک به جنوب مغناطیسی است. اگر قطب نما در میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد، فلش شمال آن در امتداد خطوط القای مغناطیسی در جهت قطب مغناطیسی جنوب قرار می گیرد، یعنی به ما نشان می دهد که شمال جغرافیایی در کجا قرار دارد.

عناصر مشخصه مغناطیس زمینی در طول زمان بسیار آهسته تغییر می کنند - تغییرات سکولار. با این حال، هر از گاهی طوفان های مغناطیسی رخ می دهند، زمانی که میدان مغناطیسی زمین برای چندین ساعت به شدت تغییر می کند و سپس به تدریج به مقادیر قبلی خود باز می گردد. چنین تغییر شدیدی بر رفاه مردم تأثیر می گذارد.

میدان مغناطیسی زمین یک "سپر" است که از سیاره ما در برابر ذرات نفوذ شده از فضا ("باد خورشیدی") محافظت می کند. در نزدیکی قطب های مغناطیسی، جریان های ذرات بسیار به سطح زمین نزدیک تر می شوند. در طی شعله‌های قوی خورشیدی، مگنتوسفر تغییر شکل می‌دهد و این ذرات می‌توانند به لایه‌های بالایی جو حرکت کنند، جایی که با مولکول‌های گاز برخورد می‌کنند و شفق‌های قطبی را تشکیل می‌دهند.

ذرات دی اکسید آهن روی فیلم مغناطیسی در طول فرآیند ضبط به شدت مغناطیسی می شوند.

قطارهای شناور مغناطیسی بدون هیچ اصطکاک بر روی سطوح سر می خورند. این قطار قادر است به سرعت 650 کیلومتر در ساعت برسد.

کار مغز، ضربان قلب با تکانه های الکتریکی همراه است. در این حالت یک میدان مغناطیسی ضعیف در اندام ها ظاهر می شود.

میدان مغناطیسی جزئی از میدان الکترومغناطیسی است که در حضور میدان الکتریکی متغیر با زمان ظاهر می شود. علاوه بر این، یک میدان مغناطیسی می تواند توسط جریان ذرات باردار، یا توسط گشتاورهای مغناطیسی الکترون ها در اتم ها (آهنربای دائمی) ایجاد شود.

القای مغناطیسیکمیت برداری، که مشخصه نیروی میدان مغناطیسی در یک نقطه معین از فضا است. نیرویی را نشان می دهد که میدان مغناطیسی بر روی باری که با سرعت حرکت می کند، عمل می کند.

خطوط القای مغناطیسی(خطوط میدان مغناطیسی) خطوطی هستند که در میدان مغناطیسی کشیده می شوند به طوری که در هر نقطه از میدان مماس بر خط القاء مغناطیسی با جهت بردار منطبق است. که دردر این نقطه از میدان

خطوط القای مغناطیسی به راحتی با استفاده از خطوط کوچک مشاهده می شوند

براده های آهنی سوزنی شکل که در میدان مورد مطالعه مغناطیسی می شوند و مانند سوزن های مغناطیسی کوچک عمل می کنند (سوزن مغناطیسی آزاد در میدان مغناطیسی می چرخد ​​به طوری که محور سوزن که قطب جنوب آن را به شمال متصل می کند با جهت منطبق است. که در).

نوع خطوط القای مغناطیسی ساده ترین میدان های مغناطیسی نشان داده شده است

در شکل از شکل ب- جیمشاهده می شود که این خطوط یک هادی حامل جریان را در بر می گیرند که یک میدان ایجاد می کند. در نزدیکی هادی در صفحات عمود بر هادی قرار دارند.

ن
جهت خطوط القایی توسط قانون گیملت: اگر گیره ای را در جهت بردار چگالی جریان در یک هادی پیچ کنید، جهت حرکت دسته گیره نشان دهنده جهت خطوط القای مغناطیسی خواهد بود.

خطوط میدان مغناطیسی

جریان در هیچ نقطه ای نمی تواند قطع شود، یعنی نه شروع می شود و نه پایان: آنها یا بسته هستند (شکل 2). ب، ج، د)،یا بی‌پایان دور یک سطح خاص می‌پیچند و همه جا را به شدت پر می‌کنند، اما هرگز برای بار دوم به هیچ نقطه‌ای از سطح برنمی‌گردند.

قضیه گاوس برای القای مغناطیسی

شار بردار القای مغناطیسی از طریق هر سطح بسته صفر است:

این معادل این واقعیت است که در طبیعت هیچ "بارهای مغناطیسی" (تک قطبی) وجود ندارد که میدان مغناطیسی ایجاد کند، همانطور که بارهای الکتریکی یک میدان الکتریکی ایجاد می کنند. به عبارت دیگر، قضیه گاوس برای القای مغناطیسی نشان می دهد که میدان مغناطیسی است گرداب.

2 قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس

اجازه دهید یک جریان مستقیم در امتداد یک کانتور γ واقع در خلاء جریان یابد - نقطه ای که میدان در آن جستجو می شود، سپس القای میدان مغناطیسی در این نقطه توسط انتگرال بیان می شود (در سیستم SI)

جهت عمود است، یعنی عمود بر صفحه ای که در آن قرار دارند، و منطبق بر مماس بر خط القای مغناطیسی است. این جهت را می توان با قانون یافتن خطوط القای مغناطیسی (قانون پیچ سمت راست) پیدا کرد: جهت چرخش سر پیچ در صورتی جهت می دهد که حرکت انتقالی گیملت با جهت جریان در عنصر مطابقت داشته باشد. مدول بردار با عبارت (در سیستم SI) تعیین می شود.

پتانسیل برداری توسط انتگرال داده می شود (در سیستم SI)

قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس را می توان از معادلات ماکسول برای یک میدان ساکن به دست آورد. در این حالت، مشتقات زمانی برابر با 0 هستند، بنابراین معادلات میدان در خلاء به شکل (در سیستم SGS) است.

چگالی جریان در فضا کجاست در این حالت میدان های الکتریکی و مغناطیسی مستقل هستند. بیایید از پتانسیل برداری برای میدان مغناطیسی (در سیستم SGS) استفاده کنیم:

عدم تغییر گیج معادلات به ما امکان می دهد یک شرط اضافی را بر پتانسیل برداری اعمال کنیم:

با گسترش روتور دوتایی با استفاده از فرمول تحلیل برداری، برای پتانسیل برداری معادله ای مانند معادله پواسون به دست می آوریم:

راه حل خاص آن توسط یک انتگرال مشابه با پتانسیل نیوتنی ارائه می شود:

سپس میدان مغناطیسی توسط انتگرال تعیین می شود (در سیستم SGS)

از نظر شکل شبیه به قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس است. اگر از توابع تعمیم یافته استفاده کنیم و چگالی جریان فضایی متناظر با سیم پیچ با جریان در فضای خالی را بنویسیم، این مطابقت را می توان دقیق ساخت. در نظر بگیرید که

قانون Biot - Savart - Laplace را برای میدان یک سیم پیچ با جریان بدست می آوریم.

درست مانند خطوط الکتریکی، آنها را می توان به صورت گرافیکی با استفاده از خطوط القای مغناطیسی نشان داد. در هر نقطه از میدان مغناطیسی می توان یک خط القایی رسم کرد. از آنجایی که القای میدان در هر نقطه دارای جهت مشخصی است، جهت خط القاء در هر نقطه از یک میدان معین تنها می تواند منحصر به فرد باشد، به این معنی که خطوط میدان مغناطیسی، و همچنین میدان الکتریکی، خطوط القای میدان مغناطیسی با چنان چگالی رسم می شوند که تعداد خطوطی که از یک واحد سطح عمود بر آنها عبور می کنند برابر (یا متناسب با) القای میدان مغناطیسی در یک مکان معین باشد. بنابراین، با به تصویر کشیدن خطوط القایی، می توانید به وضوح تصور کنید که القاء چگونه در فضا تغییر می کند، و در نتیجه، شدت میدان مغناطیسی را در قدر و جهت تغییر می دهد.

پیوندها

• تجسم خطوط میدان مغناطیسی با استفاده از ذرات فلزی (فیلم).

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «خطوط القایی مغناطیسی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

خطوطی به صورت ذهنی در یک میدان مغناطیسی رسم می شوند به طوری که در هر نقطه از میدان بردار القای مغناطیسی مماس بر میدان مغناطیسی عبوری از این نقطه هدایت می شود. L. m و. فیلدهای پست برقی هادی های حامل جریان را می پوشاند و یا بسته هستند،... ...

لوله القایی مغناطیسی- ناحیه ای از میدان مغناطیسی محدود به یک سطح پیوسته که اجزای تشکیل دهنده آن خطوط القای مغناطیسی هستند... فرهنگ لغت توضیحی اصطلاحات پلی تکنیک

میدان های الکتریکی و مغناطیسی، خطوطی که مماس آنها در هر نقطه از میدان به ترتیب با جهت شدت میدان الکتریکی یا مغناطیسی منطبق است. توصیف کیفی توزیع میدان الکترومغناطیسی در... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

این مقاله یا بخش نیاز به بازبینی دارد. لطفا مقاله را مطابق با قوانین مقاله نویسی بهبود ببخشید... ویکی پدیا

خطوطی که در هر میدان نیرویی (الکتریکی، مغناطیسی، گرانشی) رسم می‌شوند، مماس‌هایی که در هر نقطه از فضا با بردار مشخص‌کننده این میدان (الکتریک یا...

خطوطی که به صورت ذهنی در k.l. میدان نیرو (الکتریک.. مغناطیسی، گرانش) به طوری که در هر نقطه از میدان جهت مماس به خط با جهت شدت میدان منطبق باشد (القای مغناطیسی در مورد میدان مغناطیسی). از طریق… … فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی پلی تکنیک

مسیر خط میدان مغناطیسی- خط القایی مغناطیسی - [Ya.N.Luginsky، M.S.Fezi Zhilinskaya، Yu.S.Kabirov. فرهنگ لغت انگلیسی-روسی مهندسی برق و مهندسی قدرت، مسکو، 1999] موضوعات مهندسی برق، مفاهیم اساسی مترادف خط القایی مغناطیسی EN... ... راهنمای مترجم فنی

میانگین طول خط میدان مغناطیسی نمونه- طول یک نمونه مغناطیسی یکنواخت ساخته شده از مواد مغناطیسی مشابه نمونه آزمایش، مغناطیسی شده با همان قدرت میدان مغناطیسی دومی در مقادیر مشابه القای مغناطیسی، نیروی محرکه مغناطیسی و... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

1) خواص آهنربا. مشخصه ترین پدیده مغناطیسی، جذب قطعات آهن توسط آهنربا، از زمان های قدیم شناخته شده است. اما در اروپا تا قرن دوازدهم این پدیده فقط با آهنرباهای طبیعی مشاهده می شد، یعنی با قطعات... ... فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

میدان نیرویی که بر روی بارهای الکتریکی متحرک و اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی هستند (نگاه کنید به گشتاور مغناطیسی)، بدون توجه به وضعیت حرکت آنها، تأثیر می گذارد. میدان مغناطیسی با بردار القای مغناطیسی B مشخص می شود که تعیین می کند: ... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

29. نیروی کوریولیس

وحشتناک ترین نیرویی که به گراویتون نیاز ندارد

اول، دنیای علمی در مورد نیروی کوریولیس چه می داند؟

هنگامی که دیسک می چرخد، نقاط دورتر از مرکز با سرعت مماسی بالاتری نسبت به نقاطی که فاصله کمتری دارند (گروهی از فلش های سیاه در امتداد شعاع) حرکت می کنند. شما می توانید با افزایش سرعت جسم، یعنی شتاب دادن، جسمی را در امتداد شعاع حرکت دهید تا روی شعاع باقی بماند (فلش آبی از موقعیت A به موقعیت B). اگرچارچوب مرجع به همراه دیسک می چرخد، واضح است که بدن "نمی خواهد" در شعاع باقی بماند، اما "سعی می کند" به سمت چپ برود - این نیروی کوریولیس است.

مسیر حرکت یک توپ در امتداد سطح صفحه دوار در سیستم های مرجع مختلف (بالا - در اینرسی، زیر - در غیر اینرسی).

نیروی کوریولیس- یکی ازنیروهای اینرسی موجود در سیستم مرجع غیر اینرسیبه دلیل چرخش و قوانین اینرسی ، هنگام حرکت در جهتی با زاویه نسبت به محور چرخش آشکار می شود. به نام دانشمند فرانسویگوستاو گاسپارد کوریولیس ، که اولین بار آن را توصیف کرد. شتاب کوریولیس توسط کوریولیس در سال 1833 بدست آمد.گاوس در 1803 و اویلر در 1765.

دلیل پیدایش نیروی کوریولیس شتاب کوریولیس (دوار) است. که درسیستم های مرجع اینرسیقانون اینرسی اعمال می شود یعنی هر جسمی تمایل دارد در یک خط مستقیم و با ثابت حرکت کندسرعت . اگر حرکت جسمی را که در امتداد شعاع چرخشی معینی یکنواخت و از مرکز هدایت می‌شود در نظر بگیریم، مشخص می‌شود که برای انجام آن باید به بدن داده شود.شتاب از آنجایی که هر چه از مرکز دورتر باشد، سرعت چرخش مماسی باید بیشتر باشد. این بدان معنی است که از نقطه نظر چارچوب چرخشی مرجع، نیرویی سعی می کند بدن را از شعاع جابجا کند.

برای اینکه جسمی با شتاب کوریولیس حرکت کند، باید نیرویی برابر با اف = مادر، جایی که آ- شتاب کوریولیس بر این اساس، بدن مطابق با آن عمل می کندقانون سوم نیوتن با نیرویی در جهت مخالفاف ک = — مادر.

نیرویی که از بدن وارد می شود، نیروی کوریولیس نامیده می شود. نیروی کوریولیس را نباید با نیروی دیگر اشتباه گرفتنیروی اینرسی - نیروی گریز از مرکز ، که به امتداد هدایت می شودشعاع دایره دوار اگر چرخش در جهت عقربه‌های ساعت اتفاق بیفتد، جسمی که از مرکز چرخش حرکت می‌کند، شعاع را به سمت چپ ترک می‌کند. اگر چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت رخ دهد، سپس به سمت راست.

حکومت ژوکوفسکی

اضافات:

قانون گیملت

سیم مستقیم با جریان. جریان (I) که از یک سیم می گذرد یک میدان مغناطیسی (B) در اطراف سیم ایجاد می کند.قانون گیملت(همچنین قانون دست راست) -حفظی قانون برای تعیین جهت یک بردارسرعت زاویهای ، مشخص کننده سرعت چرخش بدن و همچنین بردار استالقای مغناطیسی بیا برای تعیین جهتجریان القایی . قانون دست راست قانون گیملت: «اگر جهت حرکت انتقالیگیملت (پیچ) ) با جهت جریان در هادی منطبق است، سپس جهت چرخش دستگیره گیمل با جهت منطبق است.بردار القای مغناطیسی “.

جهت جریان القایی در رسانایی که در میدان مغناطیسی حرکت می کند را تعیین می کند

قانون دست راست: "اگر کف دست راست طوری قرار گیرد که خطوط میدان مغناطیسی وارد آن شود و شست خم شده در امتداد حرکت هادی هدایت شود، 4 انگشت کشیده شده جهت جریان القایی را نشان می دهد."

برای شیر برقیاین فرمول به صورت زیر است: "اگر شیر برقی را با کف دست راست خود بچسبانید تا چهار انگشت در امتداد جریان در پیچ ها هدایت شوند، آنگاه شست کشیده شده جهت خطوط میدان مغناطیسی داخل شیر برقی را نشان می دهد."

قانون دست چپ

اگر بار در حال حرکت باشد و آهنربا در حال استراحت باشد، قانون دست چپ برای تعیین نیرو اعمال می‌شود: «اگر دست چپ طوری قرار گیرد که خطوط القای میدان مغناطیسی به کف دست عمود بر آن وارد شود و چهار انگشت هدایت شوند. در امتداد جریان (در امتداد حرکت یک ذره با بار مثبت یا در برابر حرکت با بار منفی)، سپس انگشت شست که در 90 درجه قرار می‌گیرد، جهت نیروی فعال لورنتس یا آمپر را نشان می‌دهد.

یک میدان مغناطیسی

خواص میدان مغناطیسی (ایستا).

دائمی (یا ثابت)میدان مغناطیسی میدان مغناطیسی است که در طول زمان تغییر نمی کند.

1. میدان مغناطیسی ایجاد شده استذرات و اجسام باردار متحرک، هادی های حامل جریان، آهنرباهای دائمی.

2. میدان مغناطیسی معتبرروی ذرات و اجسام باردار متحرک، روی رساناهای با جریان، روی آهنرباهای دائمی، روی یک قاب با جریان.

3. میدان مغناطیسی گرداب، یعنی منبع ندارد

نیروهای مغناطیسی- اینها نیروهایی هستند که هادی های حامل جریان بر روی یکدیگر عمل می کنند.

………………

القای مغناطیسی

بردار القای مغناطیسی همیشه به همان روشی هدایت می شود که یک سوزن مغناطیسی آزادانه در حال چرخش در یک میدان مغناطیسی است.

خطوط القای مغناطیسی - اینها خطوط مماس هستند که در هر نقطه بردار القای مغناطیسی به آنها مماس است.

میدان مغناطیسی یکنواخت- این یک میدان مغناطیسی است که در آن بردار القای مغناطیسی در اندازه و جهت ثابت است. مشاهده شده بین صفحات یک خازن تخت، در داخل یک شیر برقی (اگر قطر آن بسیار کوچکتر از طول آن باشد) یا داخل یک آهنربای نواری.

خواص خطوط القای مغناطیسی

- جهت داشته باشد؛

- مداوم؛

- بسته (یعنی میدان مغناطیسی گردابی است)؛

- تقاطع نکنید؛

- چگالی آنها برای قضاوت در مورد مقدار القای مغناطیسی استفاده می شود.

قانون گیملت(عمدتا برای یک هادی حامل جریان مستقیم):

	اگر جهت حرکت انتقالی گیملت با جهت جریان در هادی منطبق باشد، جهت چرخش دسته گیره با جهت خطوط میدان مغناطیسی جریان مطابقت دارد.قانون دست راست (عمدتا برای تعیین جهت خطوط مغناطیسی داخل شیر برقی):اگر شیر برقی را با کف دست راست خود بچسبانید تا چهار انگشت در امتداد جریان در پیچ ها هدایت شوند، آنگاه شست کشیده شده جهت خطوط میدان مغناطیسی داخل شیر برقی را نشان می دهد.
	کاربردهای احتمالی دیگری از قواعد جیملت و دست راست وجود دارد.
	قدرت آمپرنیرویی است که میدان مغناطیسی بر روی یک هادی حامل جریان اثر می کند.ماژول نیروی آمپر برابر است با حاصل ضرب قدرت جریان در هادی با بزرگی بردار القای مغناطیسی، طول هادی و سینوس زاویه بین بردار القاء مغناطیسی و جهت جریان در هادی. .اگر بردار القای مغناطیسی عمود بر هادی باشد، نیروی آمپر حداکثر است.اگر بردار القای مغناطیسی موازی با هادی باشد، میدان مغناطیسی هیچ تاثیری بر هادی حامل جریان ندارد، یعنی. نیروی آمپر صفر است.جهت نیروی آمپرتعیین شده توسط قانون دست چپ:

اگر دست چپ طوری قرار گیرد که جزء بردار القای مغناطیسی عمود بر هادی وارد کف دست شود و 4 انگشت کشیده در جهت جریان هدایت شوند، آنگاه شست خم شده 90 درجه جهت نیروی وارده را نشان می دهد. روی هادی حامل جریان

بنابراین، در میدان مغناطیسی یک رسانای مستقیم با جریان (غیر یکنواخت)، قاب دارای جریان در امتداد شعاع خط مغناطیسی جهت گیری می کند و بسته به جهت جریان از هادی مستقیم با جریان جذب یا دفع می شود. جریان ها

جهت نیروی کوریولیس بر روی زمین در حال چرخش.نیروی گریز از مرکز ، روی یک جسم توده ای عمل می کند متر، مدول برابر با F pr = MB 2 r، که در آن b = امگا – سرعت زاویه ای چرخش و r- فاصله از محور چرخش بردار این نیرو در صفحه محور چرخش قرار دارد و عمود بر آن است. اندازهنیروهای کوریولیس ، بر روی ذره ای که با سرعت حرکت می کند عمل می کند نسبت به یک قاب مرجع چرخان معین، توسط، که در آن آلفا زاویه بین بردارهای سرعت ذره و سرعت زاویه ای چارچوب مرجع است. بردار این نیرو عمود بر هر دو بردار و به سمت راست سرعت بدنه (تعیین شده توسطقانون گیملت ).

اثرات نیروی کوریولیس: آزمایشات آزمایشگاهی

آونگ فوکو در قطب شمال. محور چرخش زمین در صفحه نوسان آونگ قرار دارد.آونگ فوکو . آزمایشی که به وضوح چرخش زمین را نشان می دهد در سال 1851 توسط یک فیزیکدان فرانسوی انجام شد.لئون فوکو . معنی آن این است که صفحه نوسانآونگ ریاضی نسبت به چارچوب مرجع اینرسی ثابت است، در این مورد نسبت به ستارگان ثابت. بنابراین، در چارچوب مرجع مرتبط با زمین، صفحه نوسان آونگ باید بچرخد. از دیدگاه یک چارچوب مرجع غیر اینرسی مرتبط با زمین، صفحه نوسان آونگ فوکو تحت تأثیر نیروی کوریولیس می چرخد.این اثر باید به وضوح در قطب ها بیان شود، جایی که دوره چرخش کامل صفحه آونگ برابر با دوره چرخش زمین به دور محور خود (روز سیدریال) است. به طور کلی، دوره با سینوس عرض جغرافیایی نسبت معکوس دارد؛ در خط استوا، صفحه نوسان آونگ بدون تغییر است.

در حال حاضرآونگ فوکو با موفقیت در تعدادی از موزه های علمی و سیاره نماها به ویژه در افلاک نما به نمایش گذاشته شدسنت پترزبورگ ، افلاک نما ولگوگراد.

تعدادی آزمایش دیگر با آونگ ها برای اثبات چرخش زمین وجود دارد. به عنوان مثال، در آزمایش Bravais (1851) از آن استفاده شدآونگ مخروطی . چرخش زمین با این واقعیت ثابت شد که دوره های نوسانات در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت متفاوت بودند، زیرا نیروی کوریولیس در این دو مورد علامت متفاوتی داشت. در سال 1853گاوس پیشنهاد استفاده از یک آونگ غیر ریاضی مانندفوکو، جسمانی ، که کاهش اندازه تنظیمات آزمایشی و افزایش دقت آزمایش را ممکن می کند. این ایده عملی شد Kamerlingh Onnes در سال 1879

ژیروسکوپ- یک جسم دوار با گشتاور اینرسی قابل توجه، حرکت زاویه ای را در صورت عدم وجود اختلال شدید حفظ می کند. فوکو که از توضیح اینکه چه اتفاقی برای آونگ فوکو در قطب نبود خسته شده بود، نمایش دیگری ارائه کرد: یک ژیروسکوپ معلق جهت خود را حفظ کرد، به این معنی که نسبت به ناظر به آرامی می چرخید.

انحراف پرتابه ها در هنگام شلیک اسلحه.یکی دیگر از تظاهرات قابل مشاهده نیروی کوریولیس، انحراف مسیر پرتابه هایی است که در جهت افقی شلیک می شوند (به سمت راست در نیمکره شمالی، به سمت چپ در نیمکره جنوبی). از نقطه نظر قاب مرجع اینرسی، برای پرتابه های شلیک شده در طولنصف النهار این به دلیل وابستگی سرعت خطی چرخش زمین به عرض جغرافیایی است: هنگام حرکت از استوا به قطب، پرتابه جزء افقی سرعت را بدون تغییر حفظ می کند، در حالی که سرعت خطی چرخش نقاط روی سطح زمین کاهش می یابد، که منجر به جابجایی پرتابه از نصف النهار در جهت چرخش زمین می شود. اگر گلوله به موازات خط استوا شلیک شده باشد، تغییر مکان پرتابه از موازی به این دلیل است که مسیر پرتابه در یک صفحه با مرکز زمین قرار دارد، در حالی که نقاط روی سطح زمین در یک سطح حرکت می کنند. صفحه عمود بر محور چرخش زمین.

انحراف اجسام در حال سقوط آزاد از عمودی.اگر سرعت یک جسم دارای مولفه عمودی بزرگی باشد، نیروی کوریولیس به سمت شرق هدایت می شود که منجر به انحراف متناظر در مسیر حرکت جسمی می شود که آزادانه (بدون سرعت اولیه) از یک برج بلند سقوط می کند. هنگامی که در یک چارچوب مرجع اینرسی در نظر گرفته می‌شود، این اثر با این واقعیت توضیح داده می‌شود که بالای برج نسبت به مرکز زمین سریع‌تر از پایه حرکت می‌کند، به همین دلیل مسیر حرکت جسم یک سهمی باریک است و بدنه کمی جلوتر از پایه برج است.

این اثر پیش بینی شده بودنیوتن در سال 1679. به دلیل پیچیدگی انجام آزمایش‌های مربوطه، تأثیر آن تنها در پایان 18 - نیمه اول قرن 19 تأیید شد (Guglielmini، 1791؛ Benzenberg، 1802؛ Reich، 1831).

ستاره شناس اتریشییوهان هاگن (1902) آزمایشی را انجام داد که اصلاحیه ای از این آزمایش بود که در آن به جای سقوط آزادانه وزنه ها، از آن استفاده شد.ماشین اتوود . این امکان کاهش شتاب سقوط را فراهم کرد که منجر به کاهش اندازه تنظیمات آزمایشی و افزایش دقت اندازه‌گیری شد.

اثر Eötvös.در عرض های جغرافیایی پایین، نیروی کوریولیس هنگام حرکت در امتداد سطح زمین در جهت عمودی هدایت می شود و عمل آن بسته به اینکه جسم به سمت غرب یا شرق حرکت می کند، منجر به افزایش یا کاهش شتاب گرانش می شود. این اثر نامیده می شوداثر Eötvös به افتخار فیزیکدان مجارستانیرولاند ایوتوس ، که به طور تجربی آن را در آغاز قرن بیستم کشف کرد.

آزمایش هایی با استفاده از قانون بقای تکانه زاویه ای.برخی از آزمایشات بر اساسقانون بقای تکانه زاویه ای : در یک قاب مرجع اینرسی، بزرگی تکانه زاویه ای (برابر با حاصلضربممان اینرسی نسبت به سرعت زاویه ای چرخش) تحت تأثیر نیروهای داخلی تغییر نمی کند. اگر در یک لحظه اولیه از زمان، نصب نسبت به زمین ثابت باشد، سرعت چرخش آن نسبت به سیستم مرجع اینرسی برابر با سرعت زاویه ای چرخش زمین است. اگر ممان اینرسی سیستم را تغییر دهید، سرعت زاویه ای چرخش آن باید تغییر کند، یعنی چرخش نسبت به زمین شروع می شود. در یک چارچوب مرجع غیر اینرسی مرتبط با زمین، چرخش در نتیجه نیروی کوریولیس رخ می دهد. این ایده توسط یک دانشمند فرانسوی مطرح شدلویی پوینسو در سال 1851

اولین چنین آزمایشی انجام شدهاگن در سال 1910: دو وزنه بر روی یک میله صاف بدون حرکت نسبت به سطح زمین نصب شد. سپس فاصله بین بارها کاهش یافت. در نتیجه، نصب شروع به چرخش کرد. یک دانشمند آلمانی آزمایشی حتی واضح تر انجام داد.هانس بوکا (Hans Bucka) در سال 1949. میله ای به طول تقریبی 1.5 متر عمود بر یک قاب مستطیلی نصب شد. در ابتدا، میله افقی بود، نصب نسبت به زمین بی حرکت بود. سپس میله را به حالت عمودی رساندند که منجر به تغییر گشتاور اینرسی تقریباً 10 شد. 4 بار و چرخش سریع آن با سرعت زاویه ای 10 4 برابر سرعت چرخش زمین

قیف در حمام.از آنجایی که نیروی کوریولیس بسیار ضعیف است، تأثیر ناچیزی بر جهت چرخش آب در هنگام تخلیه سینک یا وان دارد، بنابراین به طور کلی جهت چرخش در قیف با چرخش زمین ارتباطی ندارد. با این حال، در آزمایشات به دقت کنترل شده، می توان اثرات نیروی کوریولیس را از عوامل دیگر جدا کرد: در نیمکره شمالی قیف خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد، در نیمکره جنوبی خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد (برعکس درست است).

اثرات نیروی کوریولیس: پدیده هایی در طبیعت اطراف

قانون بائرهمانطور که آکادمیک سن پترزبورگ برای اولین بار اشاره کردکارل بائر در سال 1857، رودخانه ها کرانه سمت راست نیمکره شمالی (کرانه چپ در نیمکره جنوبی) را فرسایش دادند، که در نتیجه شیب بیشتری پیدا کرد.قانون آبجو ). توضیح این اثر مشابه توضیح انحراف پرتابه ها هنگام شلیک در جهت افقی است: تحت تأثیر نیروی کوریولیس، آب با شدت بیشتری به ساحل راست برخورد می کند که منجر به تار شدن آن می شود و برعکس از آن عقب نشینی می کند. ساحل چپ

طوفان بر فراز سواحل جنوب شرقی ایسلند (منظره ای از فضا).بادها: بادهای تجاری، طوفان ها، پادسیکلون ها.پدیده های جوی نیز با حضور نیروی کوریولیس همراه است که به سمت راست در نیمکره شمالی و به سمت چپ در نیمکره جنوبی هدایت می شود: بادهای تجاری، طوفان ها و پادسیکلون ها. پدیدهبادهای تجاری ناشی از گرمای ناهموار لایه‌های زیرین جو زمین در ناحیه استوایی و عرض‌های جغرافیایی میانی است که منجر به جریان هوا در امتداد نصف النهار به سمت جنوب یا شمال در نیمکره شمالی و جنوبی می‌شود. عمل نیروی کوریولیس منجر به انحراف جریان هوا می شود: در نیمکره شمالی - به سمت شمال شرقی (باد تجاری شمال شرقی)، در نیمکره جنوبی - به سمت جنوب شرقی (باد تجاری جنوب شرقی).

سیکلون گرداب اتمسفر با کاهش فشار هوا در مرکز نامیده می شود. توده های هوا که به سمت مرکز گردباد متمایل هستند، تحت تأثیر نیروی کوریولیس، در نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه های ساعت و در نیمکره جنوبی در جهت عقربه های ساعت می چرخند. به همین ترتیب، درآنتی سیکلون ، جایی که حداکثر فشار در مرکز وجود دارد، وجود نیروی کوریولیس منجر به حرکت گردابی در جهت عقربه‌های ساعت در نیمکره شمالی و در خلاف جهت عقربه‌های ساعت در نیمکره جنوبی می‌شود. در حالت ساکن، جهت حرکت باد در یک طوفان یا پادسیکلون به گونه ای است که نیروی کوریولیس گرادیان فشار را بین مرکز و پیرامون گرداب متعادل می کند.باد ژئوستروفیک ).

آزمایشات نوری

تعدادی آزمایش که چرخش زمین را نشان می دهد بر اساس آن استاثر ساگناک: اگر تداخل سنج حلقه ای باشد یک حرکت چرخشی انجام می دهد، سپس به دلیل اثرات نسبیتی، نوارها با یک زاویه جابجا می شوند.

قانون گیملت در زندگی دلفین ها

MIGNews می نویسد، با این حال، بعید است که دلفین ها بتوانند این نیرو را در چنین مقیاس کوچکی حس کنند. بر اساس نسخه دیگری از منگر، واقعیت این است که حیوانات در یک جهت شنا می کنند تا در آسیب پذیری نسبی ساعات نیمه خواب در یک گروه بمانند. این دانشمند توضیح می دهد: «وقتی دلفین ها بیدار هستند، از سوت زدن برای با هم ماندن استفاده می کنند. اما وقتی می‌خوابند، نمی‌خواهند سر و صدا کنند، زیرا از جلب توجه می‌ترسند.» اما منگر نمی‌داند که چرا انتخاب جهت بسته به نیمکره تغییر می‌کند: محقق اذعان می‌کند: «این فراتر از من است».

نظر آماتور

بنابراین، ما مونتاژ را داریم:

1. نیروی کوریولیس یکی از

5. یک میدان مغناطیسی- این نوع خاصی از ماده است که از طریق آن برهمکنش بین ذرات باردار الکتریکی متحرک رخ می دهد.

6. القای مغناطیسی- این ویژگی قدرت میدان مغناطیسی است.

7. جهت خطوط القای مغناطیسی- با قاعده گیملت یا قانون دست راست تعیین می شود.

9. انحراف اجسام در حال سقوط آزاد از قائم.

10. قیف در حمام

11. اثر سمت راست.

12. دلفین ها.

آزمایشی با آب در استوا انجام شد. در شمال استوا، هنگام تخلیه، آب در جهت عقربه‌های ساعت و جنوب استوا در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخید. اینکه کرانه سمت راست بالاتر از سمت چپ است به این دلیل است که آب سنگ را به سمت بالا می کشد.

نیروی کوریولیس هیچ ربطی به چرخش زمین ندارد!

شرح مفصلی از لوله های ارتباطی با ماهواره ها، ماه و خورشید در مونوگراف "همجوشی هسته ای سرد" آورده شده است.

همچنین اثراتی وجود دارد که وقتی پتانسیل فرکانس‌های فردی در لوله‌های ارتباطی کاهش می‌یابد به وجود می‌آیند.

اثرات مشاهده شده از سال 2007:

هنگام تخلیه، آب هم در جهت عقربه های ساعت و هم در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخید؛ گاهی اوقات تخلیه بدون چرخش انجام می شد.

دلفین ها به ساحل رفتند.

هیچ تغییری در جریان وجود نداشت (همه چیز در ورودی است، هیچ چیز در خروجی).

در طول تبدیل، توان خروجی به طور قابل توجهی از توان ورودی فراتر رفت.

سوختن پست های ترانسفورماتور.

خرابی سیستم ارتباطی

قانون گیملت برای القای مغناطیسی کار نمی کند.

گلف استریم ناپدید شده است.

برنامه ریزی شده:

توقف جریان های اقیانوسی

توقف رودخانه هایی که به دریای سیاه می ریزند.

توقف رودخانه هایی که به دریای آرال می ریزند.

توقف ینیسی.

حذف لوله های ارتباطی منجر به جابجایی ماهواره های سیاره ای به مدارهای دایره ای به دور خورشید می شود، شعاع مدارها کمتر از شعاع مدار عطارد خواهد بود.

برداشتن لوله ارتباطی با خورشید به معنای خاموش کردن کرونا است.

برداشتن لوله ارتباطی با ماه به معنای از بین بردن تولید مثل "میلیارد طلایی" و "میلیون طلایی" است، در حالی که ماه 1200000 کیلومتر از زمین "حرکت" می کند.

سرفصل های کد آزمون دولتی واحد: برهمکنش آهنرباها، میدان مغناطیسی یک هادی با جریان.

خواص مغناطیسی ماده از دیرباز برای مردم شناخته شده است. آهنرباها نام خود را از شهر باستانی مگنزیا گرفته اند: در مجاورت آن یک ماده معدنی معمولی وجود داشت (که بعدها سنگ آهن مغناطیسی یا مگنتیت نامیده شد) که قطعات آن اجسام آهنی را جذب می کرد.

برهم کنش آهنربایی

در دو طرف هر آهنربا وجود دارد قطب شمالو قطب جنوب. دو آهنربا توسط قطب های مخالف به یکدیگر جذب شده و توسط قطب های مشابه دفع می شوند. آهنرباها حتی از طریق خلاء هم می توانند روی یکدیگر اثر بگذارند! با این حال، همه اینها شبیه تعامل بارهای الکتریکی است برهمکنش آهنرباها الکتریکی نیست. این با حقایق تجربی زیر اثبات می شود.

با گرم شدن آهنربا، نیروی مغناطیسی ضعیف می شود. قدرت برهمکنش بارهای نقطه ای به دمای آنها بستگی ندارد.

اگر آهنربا تکان بخورد، نیروی مغناطیسی ضعیف می شود. چنین چیزی در مورد اجسام دارای بار الکتریکی اتفاق نمی افتد.

بارهای الکتریکی مثبت را می توان از بارهای منفی جدا کرد (مثلاً هنگام برق انداختن اجسام). اما جدا کردن قطب های آهنربا غیرممکن است: اگر آهنربا را به دو قسمت تقسیم کنید، قطب ها نیز در محل برش ظاهر می شوند و آهنربا به دو آهنربا با قطب های مخالف در انتها تقسیم می شود (دقیقاً به همان شکل جهت گیری می شود. به عنوان قطب های آهنربای اصلی).

بنابراین آهنربا همیشهدوقطبی، آنها فقط به شکل وجود دارند دوقطبی ها. قطب های مغناطیسی ایزوله (نامیده می شود تک قطبی های مغناطیسی- آنالوگ های بار الکتریکی) در طبیعت وجود ندارند (در هر صورت، آنها هنوز به طور تجربی کشف نشده اند). این شاید بارزترین عدم تقارن بین الکتریسیته و مغناطیس باشد.

مانند اجسام دارای بار الکتریکی، آهنرباها بر روی بارهای الکتریکی عمل می کنند. با این حال، آهنربا فقط روی آن عمل می کند در حال حرکتشارژ؛ اگر بار نسبت به آهنربا در حالت سکون باشد، اثر نیروی مغناطیسی روی بار مشاهده نمی شود. برعکس، یک جسم برق دار بدون توجه به اینکه در حال سکون باشد یا در حال حرکت، بر روی هر باری عمل می کند.

بر اساس مفاهیم مدرن تئوری برد کوتاه، برهمکنش آهنرباها از طریق انجام می شود میدان مغناطیسییعنی یک آهنربا میدان مغناطیسی را در فضای اطراف ایجاد می کند که روی آهنربای دیگری اثر می کند و باعث جاذبه یا دافعه قابل مشاهده این آهنرباها می شود.

نمونه ای از آهنربا است سوزن مغناطیسیقطب نما با استفاده از یک سوزن مغناطیسی، می توانید وجود یک میدان مغناطیسی در یک منطقه معین از فضا و همچنین جهت میدان را قضاوت کنید.

سیاره ما زمین یک آهنربای غول پیکر است. نه چندان دور از قطب شمال جغرافیایی زمین، قطب مغناطیسی جنوب قرار دارد. بنابراین، انتهای شمالی سوزن قطب نما که به سمت قطب مغناطیسی جنوب زمین می چرخد، به شمال جغرافیایی اشاره می کند. نام "قطب شمال" آهنربا از اینجا آمده است.

خطوط میدان مغناطیسی

به یاد می آوریم که میدان الکتریکی با استفاده از بارهای آزمایشی کوچک مورد مطالعه قرار می گیرد که بر اساس آن می توان بزرگی و جهت میدان را قضاوت کرد. آنالوگ بار آزمایشی در مورد میدان مغناطیسی یک سوزن مغناطیسی کوچک است.

به عنوان مثال، می توانید با قرار دادن سوزن های قطب نما بسیار کوچک در نقاط مختلف فضا، بینش هندسی در مورد میدان مغناطیسی به دست آورید. تجربه نشان می دهد که فلش ها در امتداد خطوط خاصی قرار می گیرند - به اصطلاح خطوط میدان مغناطیسی. اجازه دهید این مفهوم را در قالب سه نکته زیر تعریف کنیم.

1. خطوط میدان مغناطیسی یا خطوط مغناطیسی نیرو، خطوط جهت دار در فضا هستند که دارای ویژگی زیر هستند: یک سوزن قطب نما کوچک که در هر نقطه از چنین خطی قرار می گیرد، مماس بر این خط است..

2. جهت خط میدان مغناطیسی جهت انتهای شمالی سوزن های قطب نما در نقاطی از این خط در نظر گرفته می شود..

3. هر چه خطوط متراکم تر باشند، میدان مغناطیسی در یک منطقه معین از فضا قوی تر است..

براده های آهن می توانند با موفقیت به عنوان سوزن های قطب نما عمل کنند: در یک میدان مغناطیسی، براده های کوچک مغناطیسی می شوند و دقیقاً مانند سوزن های مغناطیسی رفتار می کنند.

بنابراین، با ریختن براده های آهن به دور آهنربای دائمی، تقریباً تصویر زیر را از خطوط میدان مغناطیسی خواهیم دید (شکل 1).

برنج. 1. میدان مغناطیسی دائمی

قطب شمال آهنربا با رنگ آبی و حرف مشخص می شود. قطب جنوب - به رنگ قرمز و حرف . لطفاً توجه داشته باشید که خطوط میدان از قطب شمال آهنربا خارج شده و وارد قطب جنوب می شوند: از این گذشته، انتهای شمالی سوزن قطب نما به سمت قطب جنوب آهنربا هدایت می شود.

تجربه ارستد

علیرغم اینکه پدیده های الکتریکی و مغناطیسی از زمان های قدیم برای مردم شناخته شده بود، برای مدت طولانی هیچ رابطه ای بین آنها مشاهده نشد. برای چندین قرن، تحقیقات در مورد الکتریسیته و مغناطیس به طور موازی و مستقل از یکدیگر انجام می شد.

این واقعیت قابل توجه که پدیده های الکتریکی و مغناطیسی در واقع به یکدیگر مرتبط هستند برای اولین بار در سال 1820 - در آزمایش معروف Oersted - کشف شد.

نمودار آزمایش ارستد در شکل 1 نشان داده شده است. 2 (تصویر از سایت rt.mipt.ru). بالای سوزن مغناطیسی (و قطب شمال و جنوب سوزن هستند) یک هادی فلزی متصل به منبع جریان وجود دارد. اگر مدار را ببندید، فلش عمود بر هادی می چرخد!
این آزمایش ساده مستقیماً رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس را نشان داد. آزمایش‌هایی که از آزمایش اورستد پیروی کردند، الگوی زیر را به‌طور محکم ایجاد کردند: میدان مغناطیسی توسط جریان های الکتریکی ایجاد می شود و بر روی جریان ها تأثیر می گذارد.

برنج. 2. آزمایش ارستد

الگوی خطوط میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک هادی حامل جریان به شکل هادی بستگی دارد.

میدان مغناطیسی یک سیم مستقیم حامل جریان

خطوط میدان مغناطیسی یک سیم مستقیم حامل جریان، دایره های متحدالمرکز هستند. مرکز این دایره ها روی سیم قرار دارند و صفحات آنها عمود بر سیم هستند (شکل 3).

برنج. 3. میدان سیم مستقیم با جریان

دو قانون جایگزین برای تعیین جهت خطوط میدان مغناطیسی رو به جلو وجود دارد.

قانون عقربه های ساعت. خطوط میدان در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌روند، اگر نگاه کنید تا جریان به سمت ما جاری شود.

قانون پیچ(یا قانون گیملت، یا قانون بستن چوب پنبه- این چیزی نزدیکتر به کسی است ;-)). خطوط میدان به جایی می روند که باید پیچ ​​را بچرخانید (با یک رزوه معمولی سمت راست) به طوری که در امتداد رزوه در جهت جریان حرکت کند..

از قانونی استفاده کنید که بیشتر برای شما مناسب است. بهتر است به قانون عقربه های ساعت عادت کنید - بعداً خودتان خواهید دید که استفاده از آن جهانی تر و آسان تر است (و سپس در سال اول خود، زمانی که هندسه تحلیلی مطالعه می کنید، آن را با سپاسگزاری به خاطر بسپارید).

در شکل 3 چیز جدیدی ظاهر شده است: این یک بردار است به نام القای میدان مغناطیسی، یا القای مغناطیسی. بردار القای مغناطیسی مشابه بردار قدرت میدان الکتریکی است: این بردار عمل می کند مشخصه قدرتمیدان مغناطیسی، تعیین نیرویی که میدان مغناطیسی بر روی بارهای متحرک اثر می کند.

ما بعداً در مورد نیروهای میدان مغناطیسی صحبت خواهیم کرد، اما در حال حاضر فقط توجه می کنیم که مقدار و جهت میدان مغناطیسی توسط بردار القای مغناطیسی تعیین می شود. در هر نقطه از فضا، بردار در همان جهت هدایت می شود که انتهای شمالی سوزن قطب نما در یک نقطه معین قرار گرفته است، یعنی مماس بر خط میدان در جهت این خط. القای مغناطیسی در اندازه گیری می شود تسلا(TL).

همانطور که در مورد میدان الکتریکی، برای القای میدان مغناطیسی موارد زیر اعمال می شود: اصل برهم نهی. در این واقعیت نهفته است که القای میدان های مغناطیسی ایجاد شده در یک نقطه معین توسط جریان های مختلف به صورت برداری جمع می شوند و بردار حاصل از القای مغناطیسی را به دست می دهند:.

میدان مغناطیسی یک سیم پیچ با جریان

یک سیم پیچ دایره ای را در نظر بگیرید که جریان مستقیم از آن عبور می کند. منبعی که جریان را ایجاد می کند را در شکل نشان نمی دهیم.

تصویر خطوط میدان مدار ما تقریباً به صورت زیر خواهد بود (شکل 4).

برنج. 4. میدان یک سیم پیچ با جریان

برای ما مهم است که بتوانیم تعیین کنیم که میدان مغناطیسی به کدام نیمه فضا (نسبت به صفحه سیم پیچ) هدایت می شود. باز هم دو قانون جایگزین داریم.

قانون عقربه های ساعت. خطوط میدان به آنجا می روند و از جایی که به نظر می رسد جریان در خلاف جهت عقربه های ساعت در گردش است نگاه می کنند.

قانون پیچ. خطوط میدان به جایی می روند که پیچ (با یک رزوه معمولی سمت راست) در صورت چرخش در جهت جریان حرکت می کند..

همانطور که می بینید، جریان و میدان نقش تغییر می کنند - در مقایسه با فرمول بندی این قوانین برای مورد جریان مستقیم.

میدان مغناطیسی یک سیم پیچ جریان

کویلاگر سیم را محکم بپیچید و بچرخانید و به یک مارپیچ به اندازه کافی بلند بپیچید، کار خواهد کرد (شکل 5 - تصویر از en.wikipedia.org). سیم پیچ ممکن است چندین ده، صدها یا حتی هزاران چرخش داشته باشد. سیم پیچ نیز نامیده می شود شیر برقی.

برنج. 5. کویل (سلونوئید)

همانطور که می دانیم میدان مغناطیسی یک چرخش خیلی ساده به نظر نمی رسد. زمینه های؟ چرخش های فردی سیم پیچ بر روی یکدیگر قرار می گیرند و به نظر می رسد که نتیجه باید یک تصویر بسیار گیج کننده باشد. با این حال، این چنین نیست: میدان یک سیم پیچ بلند ساختاری غیر منتظره ساده دارد (شکل 6).

برنج. 6. میدان سیم پیچ فعلی

در این شکل، جریان در سیم‌پیچ در خلاف جهت عقربه‌های ساعت جریان می‌یابد (اگر در شکل 5، انتهای سمت راست سیم‌پیچ به «بعلاوه» منبع جریان و انتهای سمت چپ به «پلاس» وصل شود، این اتفاق می‌افتد. منهای"). می بینیم که میدان مغناطیسی سیم پیچ دو ویژگی مشخص دارد.

1. در داخل سیم پیچ، دور از لبه های آن، میدان مغناطیسی است همگن: در هر نقطه بردار القای مغناطیسی از نظر قدر و جهت یکسان است. خطوط میدانی خطوط مستقیم موازی هستند. وقتی بیرون می آیند فقط نزدیک لبه های سیم پیچ خم می شوند.

2. خارج از سیم پیچ میدان نزدیک به صفر است. هر چه تعداد دور سیم پیچ بیشتر باشد، میدان خارج از آن ضعیف تر است.

توجه داشته باشید که یک سیم پیچ بی نهایت طول به هیچ وجه میدان را به بیرون آزاد نمی کند: هیچ میدان مغناطیسی خارج از سیم پیچ وجود ندارد. در داخل چنین سیم پیچی، میدان همه جا یکنواخت است.

شما را به یاد چیزی نمی اندازد؟ سیم پیچ آنالوگ "مغناطیسی" یک خازن است. به یاد دارید که یک خازن یک میدان الکتریکی یکنواخت در داخل خود ایجاد می کند که خطوط آن فقط در نزدیکی لبه های صفحات خم می شوند و در خارج از خازن میدان نزدیک به صفر است. خازن با صفحات بی نهایت به هیچ وجه میدان را به بیرون آزاد نمی کند و میدان در همه جای آن یکنواخت است.

و اکنون - مشاهده اصلی. لطفاً تصویر خطوط میدان مغناطیسی خارج از سیم پیچ (شکل 6) را با خطوط میدان مغناطیسی در شکل مقایسه کنید. 1 . این همان چیزی است، اینطور نیست؟ و اکنون به سؤالی می رسیم که احتمالاً مدتهاست در ذهن شما ایجاد شده است: اگر میدان مغناطیسی توسط جریان ها ایجاد می شود و بر روی جریان ها تأثیر می گذارد، پس دلیل ظاهر شدن یک میدان مغناطیسی در نزدیکی آهنربای دائمی چیست؟ بالاخره این آهنربا به نظر نمی رسد که رسانایی با جریان باشد!

فرضیه آمپر جریان های ابتدایی

در ابتدا تصور می شد که برهمکنش آهنرباها با بارهای مغناطیسی خاصی که در قطب ها متمرکز شده اند توضیح داده می شود. اما، برخلاف الکتریسیته، هیچ کس نمی تواند بار مغناطیسی را جدا کند. از این گذشته ، همانطور که قبلاً گفتیم ، نمی توان قطب شمال و جنوب آهنربا را به طور جداگانه بدست آورد - قطب ها همیشه در یک آهنربا به صورت جفت وجود دارند.

شک در مورد بارهای مغناطیسی با آزمایش اورستد تشدید شد، زمانی که معلوم شد که میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی ایجاد می شود. علاوه بر این، مشخص شد که برای هر آهنربایی می توان رسانایی با جریانی با پیکربندی مناسب انتخاب کرد، به طوری که میدان این هادی با میدان آهنربا منطبق باشد.

آمپر یک فرضیه جسورانه را مطرح کرد. هیچ بار مغناطیسی وجود ندارد. عمل یک آهنربا با جریان های الکتریکی بسته در داخل آن توضیح داده می شود.

این جریانات چیست؟ اینها جریان های ابتداییگردش در داخل اتم ها و مولکول ها؛ آنها با حرکت الکترون ها در امتداد مدارهای اتمی مرتبط هستند. میدان مغناطیسی هر جسمی از میدان های مغناطیسی این جریان های ابتدایی تشکیل شده است.

جریان های اولیه را می توان به طور تصادفی نسبت به یکدیگر قرار داد. سپس میدان های آنها متقابلاً لغو می شود و بدن خواص مغناطیسی از خود نشان نمی دهد.

اما اگر جریان های ابتدایی به صورت هماهنگ چیده شوند، میدان های آنها با جمع شدن، یکدیگر را تقویت می کنند. بدن به یک آهنربا تبدیل می شود (شکل 7؛ میدان مغناطیسی به سمت ما هدایت می شود؛ قطب شمال آهنربا نیز به سمت ما هدایت می شود).

برنج. 7. جریان آهنربای اولیه

فرضیه آمپر در مورد جریان های ابتدایی خواص آهنرباها را روشن کرد گرما و تکان دادن آهنربا نظم جریان های ابتدایی آن را از بین می برد و خواص مغناطیسی ضعیف می شود. تفکیک ناپذیری قطب های آهنربا آشکار شده است: در نقطه ای که آهنربا بریده می شود، همان جریان های ابتدایی را در انتها دریافت می کنیم. توانایی یک جسم برای مغناطیسی شدن در یک میدان مغناطیسی با تراز هماهنگ جریان های ابتدایی که به درستی "چرخش" هستند توضیح داده می شود (در مورد چرخش یک جریان دایره ای در یک میدان مغناطیسی در صفحه بعدی بخوانید).

فرضیه آمپر درست بود - این با پیشرفت بیشتر فیزیک نشان داده شد. ایده های مربوط به جریان های ابتدایی به بخشی جدایی ناپذیر از نظریه اتم تبدیل شد که در قرن بیستم توسعه یافت - تقریباً صد سال پس از حدس درخشان آمپر.