Le linee di induzione magnetica giacciono su un piano. Induzione del campo magnetico. Linee di induzione magnetica. Il campo magnetico terrestre. Scopri cosa sono le "Linee di induzione magnetica" in altri dizionari

Già nel VI secolo. AVANTI CRISTO. In Cina, era noto che alcuni minerali hanno la capacità di attrarsi a vicenda e attrarre oggetti di ferro. Pezzi di tali minerali furono trovati vicino alla città di Magnesia in Asia Minore, da qui ricevettero il nome magneti.

Come interagiscono i magneti e gli oggetti di ferro? Ricordiamo perché i corpi elettrizzati sono attratti? Perché vicino alla carica elettrica si forma una forma particolare della materia: un campo elettrico. Esiste una forma simile di materia attorno al magnete, ma ha una natura di origine diversa (dopo tutto, il minerale è elettricamente neutro), si chiama campo magnetico.

Per studiare il campo magnetico vengono utilizzati magneti diritti o a ferro di cavallo. Alcuni punti su un magnete hanno il massimo effetto attrattivo, come vengono chiamati poli(Nord e Sud). I poli magnetici opposti si attraggono e i poli magnetici simili si respingono.

Per le caratteristiche di intensità del campo magnetico, utilizzare vettore di induzione del campo magnetico B. Il campo magnetico è rappresentato graficamente utilizzando linee di forza ( linee di induzione magnetica). Le linee sono chiuse, non hanno né inizio né fine. Il luogo da cui emergono le linee magnetiche è il Polo Nord; le linee magnetiche entrano nel Polo Sud.

Il campo magnetico può essere reso "visibile" utilizzando limatura di ferro.

Campo magnetico di un conduttore percorso da corrente

E ora quello che abbiamo scoperto Hans Christian Oersted E André Marie Ampère nel 1820. Si scopre che un campo magnetico esiste non solo attorno a un magnete, ma anche attorno a qualsiasi conduttore che trasporta corrente. Qualsiasi filo, come il cavo di una lampada, attraverso il quale scorre la corrente elettrica è un magnete! Un filo con corrente interagisce con un magnete (prova a tenere una bussola vicino ad esso), due fili con corrente interagiscono tra loro.

Le linee del campo magnetico della corrente continua sono cerchi attorno a un conduttore.

Direzione del vettore di induzione magnetica

La direzione del campo magnetico in un dato punto può essere definita come la direzione indicata dal polo nord dell'ago di una bussola posto in quel punto.

La direzione delle linee di induzione magnetica dipende dalla direzione della corrente nel conduttore.

La direzione del vettore di induzione è determinata secondo la regola succhiello o regola mano destra.

Vettore di induzione magnetica

Questa è una quantità vettoriale che caratterizza l'azione della forza del campo.

Induzione del campo magnetico di un conduttore rettilineo infinito con corrente a distanza r da esso:

Induzione del campo magnetico al centro di una sottile bobina circolare di raggio r:

Induzione del campo magnetico solenoide(una bobina le cui spire fanno passare in sequenza la corrente in una direzione):

Principio di sovrapposizione

Se un campo magnetico in un dato punto dello spazio viene creato da diverse sorgenti di campo, l'induzione magnetica è la somma vettoriale delle induzioni di ciascun campo separatamente

La Terra non è solo una grande carica negativa e una fonte di campo elettrico, ma allo stesso tempo il campo magnetico del nostro pianeta è simile al campo di un magnete diretto di proporzioni gigantesche.

Il sud geografico è vicino al nord magnetico e il nord geografico è vicino al sud magnetico. Se una bussola viene posizionata nel campo magnetico terrestre, la sua freccia nord sarà orientata lungo le linee di induzione magnetica in direzione del polo magnetico sud, cioè ci mostrerà dove si trova il nord geografico.

Gli elementi caratteristici del magnetismo terrestre cambiano molto lentamente nel tempo - cambiamenti secolari. Tuttavia, di tanto in tanto si verificano tempeste magnetiche, quando il campo magnetico terrestre viene fortemente distorto per diverse ore e poi ritorna gradualmente ai valori precedenti. Un cambiamento così drastico influisce sul benessere delle persone.

Il campo magnetico terrestre è uno "scudo" che protegge il nostro pianeta dalle particelle che penetrano dallo spazio ("vento solare"). Vicino ai poli magnetici, i flussi di particelle si avvicinano molto più alla superficie terrestre. Durante le potenti eruzioni solari, la magnetosfera si deforma e queste particelle possono spostarsi negli strati superiori dell'atmosfera, dove si scontrano con le molecole di gas, formando le aurore.

Le particelle di biossido di ferro sulla pellicola magnetica sono altamente magnetizzate durante il processo di registrazione.

I treni a levitazione magnetica scivolano sulle superfici senza alcun attrito. Il treno è in grado di raggiungere velocità fino a 650 km/h.

Il lavoro del cervello, la pulsazione del cuore è accompagnata da impulsi elettrici. In questo caso, negli organi appare un debole campo magnetico.

Il campo magnetico è una componente del campo elettromagnetico che appare in presenza di un campo elettrico variabile nel tempo. Inoltre, un campo magnetico può essere creato da una corrente di particelle cariche o dai momenti magnetici degli elettroni negli atomi (magneti permanenti).

Induzione magnetica-quantità vettoriale, che è la forza caratteristica del campo magnetico in un dato punto dello spazio. Mostra la forza con cui il campo magnetico agisce su una carica che si muove velocemente.

Linee di induzione magnetica(linee del campo magnetico) sono linee tracciate in un campo magnetico in modo che in ogni punto del campo la tangente alla linea di induzione magnetica coincida con la direzione del vettore IN a questo punto in campo.

Le linee di induzione magnetica vengono osservate più facilmente utilizzando piccole

Limatura di ferro a forma di ago, che viene magnetizzata nel campo in studio e si comporta come piccoli aghi magnetici (un ago magnetico libero ruota in un campo magnetico in modo che l'asse dell'ago, che collega il suo polo sud con il nord, coincida con la direzione IN).

Viene mostrato il tipo di linee di induzione magnetica dei campi magnetici più semplici

nella fig. Dalla fig. B- G si può vedere che queste linee racchiudono un conduttore percorso da corrente che crea un campo. Vicino al conduttore giacciono su piani perpendicolari al conduttore.

N
La direzione delle linee di induzione è determinata da regola del succhiello: se si avvita un succhiello nella direzione del vettore densità di corrente in un conduttore, la direzione del movimento dell'impugnatura del succhiello indicherà la direzione delle linee di induzione magnetica.

Linee del campo magnetico

La corrente non può interrompersi in nessun punto, cioè né all'inizio né alla fine: o sono chiusi (Fig. b, c, d), oppure si avvolgono all'infinito attorno a una certa superficie, riempiendola densamente ovunque, ma senza mai ritornare una seconda volta in nessun punto della superficie.

Teorema di Gauss per l'induzione magnetica

Il flusso del vettore di induzione magnetica attraverso qualsiasi superficie chiusa è zero:

Ciò equivale al fatto che in natura non esistono “cariche magnetiche” (monopoli) che creerebbero un campo magnetico, così come le cariche elettriche creano un campo elettrico. In altre parole, il teorema di Gauss per l'induzione magnetica mostra che il campo magnetico è vortice.

2 Legge di Biot-Savart-Laplace

Lascia che una corrente continua scorra lungo un contorno γ situato nel vuoto - il punto in cui si cerca il campo, quindi l'induzione del campo magnetico in questo punto è espressa dall'integrale (nel sistema SI)

La direzione è perpendicolare, cioè perpendicolare al piano in cui giacciono, e coincide con la tangente alla linea di induzione magnetica. Questa direzione può essere trovata con la regola per trovare le linee di induzione magnetica (regola della vite destra): il senso di rotazione della testa della vite dà la direzione se il movimento traslatorio del succhiello corrisponde alla direzione della corrente nell'elemento. Il modulo del vettore è determinato dall'espressione (nel sistema SI)

Il potenziale vettore è dato dall'integrale (nel sistema SI)

La legge di Biot-Savart-Laplace può essere ottenuta dalle equazioni di Maxwell per un campo stazionario. In questo caso le derivate temporali sono pari a 0, quindi le equazioni per il campo nel vuoto assumono la forma (nel sistema SGS)

dove è la densità di corrente nello spazio. In questo caso i campi elettrico e magnetico risultano indipendenti. Usiamo il potenziale vettoriale per il campo magnetico (nel sistema SGS):

L'invarianza di gauge delle equazioni ci consente di imporre una condizione aggiuntiva al potenziale vettoriale:

Espandendo il doppio rotore utilizzando la formula dell'analisi vettoriale, otteniamo per il potenziale vettoriale un'equazione simile all'equazione di Poisson:

La sua soluzione particolare è data da un integrale simile al potenziale newtoniano:

Quindi il campo magnetico è determinato dall'integrale (nel sistema SGS)

simile nella forma alla legge Biot-Savart-Laplace. Questa corrispondenza può essere resa esatta se usiamo funzioni generalizzate e scriviamo la densità di corrente spaziale corrispondente ad una bobina con corrente nello spazio vuoto.Passando dall'integrazione su tutto lo spazio ad un integrale ripetuto lungo la bobina e lungo piani ad essa ortogonali e prendendo in considerazione di ciò

otteniamo la legge di Biot - Savart - Laplace per il campo di una bobina con corrente.

Proprio come quelli elettrici, possono essere rappresentati graficamente utilizzando linee di induzione magnetica. Attraverso ogni punto del campo magnetico si può tracciare una linea di induzione. Poiché l'induzione del campo in ogni punto ha una certa direzione, la direzione della linea di induzione in ogni punto di un dato campo può essere solo unica, il che significa che le linee del campo magnetico, così come il campo elettrico, le linee di induzione del campo magnetico sono disegnati con una densità tale che il numero di linee che attraversano una superficie unitaria perpendicolare ad esse sia uguale (o proporzionale a) all'induzione del campo magnetico in una data posizione. Pertanto, raffigurando le linee di induzione, puoi immaginare chiaramente come cambia l'induzione nello spazio e, di conseguenza, l'intensità del campo magnetico in grandezza e direzione.

Collegamenti

• Visualizzazione delle linee del campo magnetico utilizzando particelle metalliche (video).

Fondazione Wikimedia. 2010.

Scopri cosa sono le "linee di induzione magnetica" in altri dizionari:

Linee tracciate mentalmente in un campo magnetico in modo che in qualsiasi punto del campo il vettore di induzione magnetica sia diretto tangente al campo magnetico che passa attraverso questo punto. L.m. e. campi postali elettrico coprono conduttori percorsi da corrente e sono chiusi,... ...

tubo di induzione magnetica- Un'area di un campo magnetico limitata da una superficie continua, le cui parti formanti sono linee di induzione magnetica... Dizionario esplicativo terminologico del Politecnico

Campi elettrici e magnetici, linee le cui tangenti in ciascun punto del campo coincidono rispettivamente con la direzione dell'intensità del campo elettrico o magnetico; caratterizzare qualitativamente la distribuzione del campo elettromagnetico in... ... Dizionario enciclopedico

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Linee tracciate in qualsiasi campo di forza (elettrico, magnetico, gravitazionale), le cui tangenti in ogni punto dello spazio coincidono in direzione con il vettore che caratterizza questo campo (elettrico o...

Linee tracciate mentalmente nel k.l. campo di forza (elettrico.. magnetico, gravità) in modo che in ogni punto del campo la direzione della tangente alla linea coincida con la direzione dell'intensità del campo (induzione magnetica nel caso di un campo magnetico). Attraverso… … Grande Dizionario Enciclopedico Politecnico

percorso della linea del campo magnetico- linea di induzione magnetica - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Dizionario inglese-russo di ingegneria elettrica ed energetica, Mosca, 1999] Argomenti ingegneria elettrica, concetti di base Sinonimi linea di induzione magnetica EN... ... Guida del traduttore tecnico

Lunghezza media della linea del campo magnetico del campione- la lunghezza di un campione magnetizzato uniformemente costituito dallo stesso materiale magnetico del campione in esame, magnetizzato con la stessa intensità di campo magnetico di quest'ultimo agli stessi valori di induzione magnetica, forza magnetomotrice e... ... Dizionario-libro di consultazione dei termini della documentazione normativa e tecnica

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Un campo di forza che agisce sulle cariche elettriche in movimento e sui corpi che possiedono un momento magnetico (Vedi Momento magnetico), indipendentemente dal loro stato di movimento. Il campo magnetico è caratterizzato dal vettore di induzione magnetica B, che determina: ... ... Grande Enciclopedia Sovietica

29. Forza di Coriolis

La forza più terribile che non ha bisogno dei gravitoni

Innanzitutto, cosa sa il mondo scientifico della forza di Coriolis?

Quando il disco ruota, i punti più lontani dal centro si muovono con una velocità tangenziale maggiore rispetto ai punti meno distanti (un gruppo di frecce nere lungo il raggio). Puoi spostare un corpo lungo il raggio in modo che rimanga sul raggio (freccia blu dalla posizione “A” alla posizione “B”) aumentando la velocità del corpo, cioè dandogli accelerazione. Se quadro di riferimento ruota insieme al disco, è chiaro che il corpo “non vuole” rimanere nel raggio, ma “cerca” di andare a sinistra: questa è la forza di Coriolis.

Traiettorie di una palla che si muove lungo la superficie di una piastra rotante in diversi sistemi di riferimento (sopra - in inerziale, sotto - in non inerziale).

Forza di Coriolis- uno di forze d'inerzia esistenti sistema di riferimento non inerziale a causa della rotazione e delle leggi di inerzia , manifestato quando ci si muove in una direzione ad angolo rispetto all'asse di rotazione. Prende il nome dallo scienziato franceseGustave Gaspard Coriolis , che lo descrisse per primo. L'accelerazione di Coriolis fu ottenuta da Coriolis nel 1833, Gauss nel 1803 ed Eulero nel 1765.

La ragione della comparsa della forza di Coriolis è l'accelerazione di Coriolis (rotatoria). INsistemi di riferimento inerziali si applica la legge di inerzia , cioè ogni corpo tende a muoversi in linea retta e con una costante velocità . Se consideriamo il moto di un corpo, uniforme lungo un certo raggio di rotazione e diretto dal centro, risulta chiaro che affinché possa avvenire è necessario dare al corpo accelerazione , poiché più lontano dal centro, maggiore deve essere la velocità di rotazione tangenziale. Ciò significa che dal punto di vista del sistema di riferimento rotante, una certa forza cercherà di spostare il corpo dal raggio.

Affinché un corpo si muova con accelerazione di Coriolis è necessario applicare al corpo una forza pari a F = mamma, Dove UN— Accelerazione di Coriolis. Di conseguenza, il corpo agisce secondo La terza legge di Newton con una forza nella direzione opposta.FK = — mamma.

La forza che agisce dal corpo sarà chiamata forza di Coriolis. La forza di Coriolis non deve essere confusa con un'altra forza d'inerzia - forza centrifuga , che è diretto lungo raggio del cerchio rotante. Se la rotazione avviene in senso orario, allora un corpo che si muove dal centro di rotazione tenderà a lasciare il raggio verso sinistra. Se la rotazione avviene in senso antiorario, quindi a destra.

La regola di Zhukovsky

Aggiunte:

Regola del succhiello

Filo dritto con corrente. La corrente (I) che scorre attraverso un filo crea un campo magnetico (B) attorno al filo.Regola del succhiello(anche regola della mano destra) - mnemonico regola per determinare la direzione di un vettorevelocità angolare , che caratterizza la velocità di rotazione del corpo, così come il vettoreinduzione magnetica B o per determinare la direzionecorrente indotta . Regola della mano destra Regola del succhiello: “Se la direzione del movimento traslatorio succhiello (vite) ) coincide con la direzione della corrente nel conduttore, quindi il senso di rotazione dell'impugnatura del succhiello coincide con la direzionevettore di induzione magnetica “.

Determina la direzione della corrente indotta in un conduttore che si muove in un campo magnetico

Regola della mano destra: "Se il palmo della mano destra è posizionato in modo tale che le linee del campo magnetico vi entrino e il pollice piegato è diretto lungo il movimento del conduttore, 4 dita tese indicheranno la direzione della corrente di induzione."

Per solenoideè formulato come segue: "Se stringi il solenoide con il palmo della mano destra in modo che quattro dita siano dirette lungo la corrente nelle spire, il pollice esteso mostrerà la direzione delle linee del campo magnetico all'interno del solenoide."

Regola della mano sinistra

Se la carica è in movimento e il magnete è fermo, per determinare la forza si applica la regola della mano sinistra: “Se la mano sinistra è posizionata in modo tale che le linee di induzione del campo magnetico entrino nel palmo perpendicolarmente ad esso, e le quattro dita sono dirette lungo la corrente (lungo il movimento di una particella carica positivamente o contro il movimento carico negativamente), allora il pollice posizionato a 90° indicherà la direzione della forza di Lorentz o Ampere agente”.

UN CAMPO MAGNETICO

PROPRIETÀ DEL CAMPO MAGNETICO (STAZIONARIO).

Permanente (o stazionario) Un campo magnetico è un campo magnetico che non cambia nel tempo.

1. Campo magnetico è creato particelle e corpi carichi in movimento, conduttori percorsi da corrente, magneti permanenti.

2. Campo magnetico valido su particelle e corpi carichi in movimento, su conduttori con corrente, su magneti permanenti, su un telaio con corrente.

3. Campo magnetico vortice, cioè. non ha fonte.

FORZE MAGNETICHE- queste sono le forze con cui i conduttori percorsi da corrente agiscono l'uno sull'altro.

………………

INDUZIONE MAGNETICA

Il vettore di induzione magnetica è sempre diretto nello stesso modo in cui un ago magnetico che ruota liberamente è orientato in un campo magnetico.

LINEE DI INDUZIONE MAGNETICA - queste sono linee tangenti alle quali in qualsiasi punto si trova il vettore di induzione magnetica.

Campo magnetico uniforme– questo è un campo magnetico in cui in ogni punto il vettore di induzione magnetica è costante in grandezza e direzione; si osserva tra le armature di un condensatore piatto, all'interno di un solenoide (se il suo diametro è molto inferiore alla sua lunghezza) o all'interno di un nastro magnetico.

PROPRIETÀ DELLE LINEE DI INDUZIONE MAGNETICA

– avere una direzione;

– continuo;

– chiuso (cioè il campo magnetico è vorticoso);

– non si intersecano;

– la loro densità viene utilizzata per giudicare l’entità dell’induzione magnetica.

Regola del succhiello(principalmente per un conduttore rettilineo percorso da corrente):

	Se la direzione del movimento traslatorio del succhiello coincide con la direzione della corrente nel conduttore, la direzione di rotazione della maniglia del succhiello coincide con la direzione delle linee del campo magnetico della corrente.Regola della mano destra (principalmente per determinare la direzione delle linee magnetiche all'interno del solenoide):Se stringi il solenoide con il palmo della mano destra in modo che quattro dita siano dirette lungo la corrente nelle spire, il pollice esteso mostrerà la direzione delle linee del campo magnetico all'interno del solenoide.
	Ci sono altre possibili applicazioni delle regole del succhiello e della mano destra.
	POTENZA DELL'AMPè la forza con cui un campo magnetico agisce su un conduttore percorso da corrente.Il modulo ampere-forza è uguale al prodotto dell'intensità di corrente nel conduttore per l'entità del vettore di induzione magnetica, la lunghezza del conduttore e il seno dell'angolo tra il vettore di induzione magnetica e la direzione della corrente nel conduttore .La forza dell'Ampere è massima se il vettore dell'induzione magnetica è perpendicolare al conduttore.Se il vettore dell'induzione magnetica è parallelo al conduttore, il campo magnetico non ha alcun effetto sul conduttore percorso da corrente, ad es. La forza di Ampere è zero.Direzione della forza ampere determinato da regola della mano sinistra:

Se la mano sinistra è posizionata in modo tale che la componente del vettore di induzione magnetica perpendicolare al conduttore entri nel palmo e 4 dita estese siano dirette nella direzione della corrente, il pollice piegato di 90 gradi mostrerà la direzione della forza che agisce sul conduttore percorso da corrente.

Pertanto, nel campo magnetico di un conduttore rettilineo con corrente (non è uniforme), il telaio con corrente è orientato lungo il raggio della linea magnetica ed è attratto o respinto dal conduttore rettilineo con corrente, a seconda della direzione di le correnti.

Direzione della forza di Coriolis su una Terra in rotazione.Forza centrifuga , agendo su un corpo di massa M, modulo pari a F pr = mb 2 R, dove b = omega – velocità angolare di rotazione e R— distanza dall'asse di rotazione. Il vettore di questa forza giace nel piano dell'asse di rotazione ed è diretto perpendicolarmente ad esso. Grandezza Forze di Coriolis , agendo su una particella che si muove con velocità rispetto ad un dato sistema di riferimento rotante, è dato da, dove alfa è l'angolo tra i vettori di velocità delle particelle e la velocità angolare del sistema di riferimento. Il vettore di questa forza è diretto perpendicolarmente ad entrambi i vettori e a destra della velocità del corpo (determinata daregola del succhiello ).

Effetti della forza di Coriolis: esperimenti di laboratorio

Pendolo di Foucault al Polo Nord. L'asse di rotazione della Terra giace nel piano di oscillazione del pendolo.Pendolo di Foucault . Un esperimento che dimostrò chiaramente la rotazione della Terra fu condotto nel 1851 da un fisico francese Leon Foucault . Il suo significato è quello del piano di oscillazionependolo matematico è costante rispetto al sistema di riferimento inerziale, in questo caso rispetto alle stelle fisse. Pertanto, nel sistema di riferimento associato alla Terra, il piano di oscillazione del pendolo deve ruotare. Dal punto di vista di un sistema di riferimento non inerziale associato alla Terra, il piano di oscillazione del pendolo di Foucault ruota sotto l'influenza della forza di Coriolis.Questo effetto dovrebbe essere espresso più chiaramente ai poli, dove il periodo di rotazione completa del piano del pendolo è uguale al periodo di rotazione della Terra attorno al proprio asse (giorno siderale). In generale il periodo è inversamente proporzionale al seno della latitudine; all'equatore il piano di oscillazione del pendolo rimane invariato.

Attualmente Pendolo di Foucault dimostrato con successo in numerosi musei scientifici e planetari, in particolare nel planetarioSan Pietroburgo , planetario di Volgograd.

Esistono numerosi altri esperimenti con pendoli utilizzati per dimostrare la rotazione della Terra. Ad esempio, nell'esperimento Bravais (1851) fu utilizzatopendolo conico . La rotazione della Terra era dimostrata dal fatto che i periodi delle oscillazioni in senso orario e antiorario erano diversi, poiché la forza di Coriolis in questi due casi aveva segno diverso. Nel 1853 Gauss ha suggerito di utilizzare un pendolo non matematico, come Foucault, un fisico , che consentirebbe di ridurre le dimensioni dell'apparato sperimentale e aumentare la precisione dell'esperimento. Questa idea è stata implementata Kamerlingh Onnes nel 1879

Giroscopio– un corpo rotante con un momento d'inerzia significativo conserva il momento angolare se non sono presenti forti perturbazioni. Foucault, che era stanco di spiegare cosa succede a un pendolo di Foucault che non si trova al polo, sviluppò un'altra dimostrazione: un giroscopio sospeso manteneva il suo orientamento, il che significa che girava lentamente rispetto all'osservatore.

Deviazione dei proiettili durante lo sparo. Un'altra manifestazione osservabile della forza di Coriolis è la deflessione delle traiettorie dei proiettili (a destra nell'emisfero settentrionale, a sinistra nell'emisfero meridionale) sparati in direzione orizzontale. Dal punto di vista del sistema di riferimento inerziale, per i proiettili sparati insieme meridiano , ciò è dovuto alla dipendenza della velocità lineare di rotazione della Terra dalla latitudine geografica: spostandosi dall'equatore al polo, il proiettile mantiene inalterata la componente orizzontale della velocità, mentre la velocità lineare di rotazione dei punti sulla la superficie terrestre diminuisce, il che porta ad uno spostamento del proiettile dal meridiano nella direzione della rotazione della Terra. Se il colpo è stato sparato parallelamente all'equatore, lo spostamento del proiettile dal parallelo è dovuto al fatto che la traiettoria del proiettile si trova sullo stesso piano del centro della Terra, mentre i punti sulla superficie terrestre si muovono in un piano perpendicolare all'asse di rotazione terrestre.

Deviazione dalla verticale dei corpi in caduta libera. Se la velocità di un corpo ha una grande componente verticale, la forza di Coriolis è diretta verso est, il che porta ad una corrispondente deviazione nella traiettoria di un corpo che cade liberamente (senza velocità iniziale) da un'alta torre. Se considerato in un sistema di riferimento inerziale, l'effetto è spiegato dal fatto che la sommità della torre rispetto al centro della Terra si muove più velocemente della base, per cui la traiettoria del corpo risulta essere una parabola stretta e il corpo è leggermente più avanti della base della torre.

Questo effetto era previsto Newton nel 1679. A causa della complessità della conduzione di esperimenti rilevanti, l'effetto poté essere confermato solo alla fine del XVIII - prima metà del XIX secolo (Guglielmini, 1791; Benzenberg, 1802; Reich, 1831).

Astronomo austriaco Johann Hagen (1902) condussero un esperimento che era una modifica di questo esperimento, dove invece di pesi in caduta libera, furono usati L'auto di Atwood . Ciò ha permesso di ridurre l'accelerazione della caduta, il che ha portato ad una riduzione delle dimensioni dell'apparato sperimentale e ad un aumento della precisione delle misurazioni.

L'effetto Eötvös. A basse latitudini, la forza di Coriolis quando si muove lungo la superficie terrestre è diretta in direzione verticale e la sua azione porta ad un aumento o una diminuzione dell'accelerazione di gravità, a seconda che il corpo si muova verso ovest o verso est. Questo effetto si chiama Effetto Eötvös in onore del fisico ungherese Roland Eötvös , che lo scoprì sperimentalmente all'inizio del XX secolo.

Esperimenti utilizzando la legge di conservazione del momento angolare. Alcuni esperimenti sono basati sulegge di conservazione del momento angolare : in un sistema di riferimento inerziale, l'entità del momento angolare (pari al prodotto momento d'inerzia alla velocità angolare di rotazione) non cambia sotto l'influenza delle forze interne. Se in un momento iniziale l'installazione è stazionaria rispetto alla Terra, la velocità della sua rotazione rispetto al sistema di riferimento inerziale è uguale alla velocità angolare di rotazione della Terra. Se si modifica il momento di inerzia del sistema, la velocità angolare della sua rotazione dovrebbe cambiare, ovvero inizierà la rotazione rispetto alla Terra. In un sistema di riferimento non inerziale associato alla Terra, la rotazione avviene come risultato della forza di Coriolis. Questa idea è stata proposta da uno scienziato francese Louis Poinsot nel 1851

Il primo esperimento del genere è stato effettuato Hagen nel 1910: due pesi su una traversa liscia furono installati immobili rispetto alla superficie della Terra. Quindi la distanza tra i carichi è stata ridotta. Di conseguenza, l'installazione ha iniziato a ruotare. Uno scienziato tedesco ha eseguito un esperimento ancora più dimostrativo. Hans Bucca (Hans Bucka) nel 1949. Un'asta lunga circa 1,5 metri è stata installata perpendicolarmente ad un telaio rettangolare. Inizialmente, l'asta era orizzontale, l'installazione era immobile rispetto alla Terra. Successivamente l'asta è stata portata in posizione verticale, il che ha comportato una variazione del momento di inerzia di circa 10 4 volte e la sua rapida rotazione con velocità angolare pari a 10 4 volte la velocità di rotazione della Terra.

Imbuto nella vasca da bagno. Poiché la forza di Coriolis è molto debole, ha un effetto trascurabile sulla direzione del vortice dell'acqua durante lo scarico di un lavandino o di una vasca da bagno, quindi in generale la direzione di rotazione dell'imbuto non è correlata alla rotazione della Terra. Tuttavia, in esperimenti attentamente controllati è possibile isolare l'effetto della forza di Coriolis da altri fattori: nell'emisfero settentrionale l'imbuto girerà in senso antiorario, nell'emisfero meridionale girerà in senso antiorario (è vero il contrario).

Effetti della forza di Coriolis: fenomeni nella natura circostante

Legge di Baer. Come ha notato per primo l'accademico di San Pietroburgo Karl Baer nel 1857, i fiumi erodono la sponda destra nell'emisfero settentrionale (riva sinistra nell'emisfero meridionale), che di conseguenza risulta essere più ripida ( Legge di birra ). La spiegazione dell'effetto è simile alla spiegazione della deflessione dei proiettili quando sparati in direzione orizzontale: sotto l'influenza della forza di Coriolis, l'acqua colpisce più forte la riva destra, il che porta alla sua sfocatura e, al contrario, si ritira da la riva sinistra.

Ciclone sulla costa sudorientale dell'Islanda (vista dallo spazio).Venti: alisei, cicloni, anticicloni. Alla presenza della forza di Coriolis, diretta verso destra nell'emisfero settentrionale e verso sinistra in quello meridionale, sono associati anche fenomeni atmosferici: alisei, cicloni e anticicloni. Fenomeno Alisei è causato dal riscaldamento non uniforme degli strati inferiori dell'atmosfera terrestre nella zona equatoriale e alle medie latitudini, che porta al flusso d'aria lungo il meridiano verso sud o nord rispettivamente negli emisferi settentrionale e meridionale. L'azione della forza di Coriolis porta alla deviazione dei flussi d'aria: nell'emisfero settentrionale - verso nord-est (aliseo nord-orientale), nell'emisfero meridionale - verso sud-est (aliseo sud-orientale).

Ciclone chiamato vortice atmosferico con pressione atmosferica ridotta al centro. Le masse d'aria, tendenti al centro del ciclone, sotto l'influenza della forza di Coriolis, ruotano in senso antiorario nell'emisfero settentrionale e in senso orario nell'emisfero meridionale. Allo stesso modo, dentro anticiclone , dove c'è una pressione massima al centro, la presenza della forza di Coriolis porta al movimento del vortice in senso orario nell'emisfero settentrionale e in senso antiorario nell'emisfero meridionale. In uno stato stazionario, la direzione del movimento del vento in un ciclone o anticiclone è tale che la forza di Coriolis bilancia il gradiente di pressione tra il centro e la periferia del vortice (vento geostrofico ).

Esperimenti ottici

Si basano su numerosi esperimenti che dimostrano la rotazione della Terra Effetto Sagnac: se interferometro ad anello esegue un movimento rotatorio, quindi a causa di effetti relativistici le strisce vengono spostate di un angolo

Il succhiello governa la vita dei delfini

Tuttavia, è improbabile che i delfini siano in grado di percepire questa forza su scala così piccola, scrive MIGNews. Secondo un'altra versione di Menger, il fatto è che gli animali nuotano in una direzione per rimanere in gruppo durante la relativa vulnerabilità delle ore di dormiveglia. “Quando i delfini sono svegli, usano il fischio per stare insieme”, spiega lo scienziato. "Ma quando dormono, non vogliono fare rumore perché hanno paura di attirare l'attenzione." Ma Menger non sa perché la scelta della direzione cambia a seconda dell'emisfero: "Non riesco a capirlo", ammette il ricercatore.

L'opinione del dilettante

Quindi, abbiamo l'assemblea:

1. La forza di Coriolis è una delle

5. UN CAMPO MAGNETICO- questo è un tipo speciale di materia attraverso la quale avviene l'interazione tra particelle in movimento caricate elettricamente.

6. INDUZIONE MAGNETICA- questa è la forza caratteristica del campo magnetico.

7. DIREZIONE DELLE LINEE DI INDUZIONE MAGNETICA- determinato dalla regola del succhiello o dalla regola della mano destra.

9. Deviazione dalla verticale dei corpi in caduta libera.

10. Imbuto nella vasca da bagno

11. Effetto sponda destra.

12. Delfini.

Un esperimento con l'acqua è stato condotto all'equatore. A nord dell'equatore, durante il drenaggio, l'acqua ruotava in senso orario, mentre a sud dell'equatore in senso antiorario. Il fatto che la riva destra sia più alta della sinistra è perché l'acqua trascina la roccia verso l'alto.

La forza di Coriolis non ha nulla a che fare con la rotazione della Terra!

Una descrizione dettagliata dei tubi di comunicazione con i satelliti, la Luna e il Sole è fornita nella monografia “Fusione Nucleare Fredda”.

Ci sono anche effetti che si verificano quando i potenziali delle singole frequenze nei tubi di comunicazione vengono ridotti.

Effetti osservati dal 2007:

Durante lo scarico, l'acqua ruotava sia in senso orario che antiorario; a volte lo scarico veniva eseguito senza rotazione.

I delfini si sono arenati.

Non c'è stata alcuna trasformazione attuale (tutto è in ingresso, niente in uscita).

Durante la trasformazione, la potenza in uscita superava significativamente la potenza in ingresso.

Incendio delle sottostazioni di trasformazione.

Guasti del sistema di comunicazione.

La regola del succhiello non funzionava per l'induzione magnetica.

La Corrente del Golfo è scomparsa.

Pianificato:

Arrestare le correnti oceaniche.

Arresto dei fiumi che sfociano nel Mar Nero.

Arrestare i fiumi che sfociano nel Lago d'Aral.

Arresto dello Yenisei.

L'eliminazione dei tubi di comunicazione porterà allo spostamento dei satelliti planetari in orbite circolari attorno al Sole, il raggio delle orbite sarà inferiore al raggio dell'orbita di Mercurio.

Togliere il tubo di comunicazione con il Sole significa estinguere la corona.

Togliere il tubo di comunicazione con la Luna significa eliminare la riproduzione del “miliardo d'oro” e del “milione d'oro”, mentre la Luna si “allontana” dalla Terra di 1.200.000 km.

Argomenti del codificatore dell'Esame di Stato Unificato: interazione dei magneti, campo magnetico di un conduttore con la corrente.

Le proprietà magnetiche della materia sono note alle persone da molto tempo. I magneti prendono il nome dall'antica città di Magnesia: nelle sue vicinanze c'era un minerale comune (in seguito chiamato minerale di ferro magnetico o magnetite), pezzi del quale attraevano oggetti di ferro.

Interazione del magnete

Su due lati di ciascun magnete ci sono Polo Nord E Polo Sud. Due magneti sono attratti l'uno dall'altro da poli opposti e respinti da poli simili. I magneti possono agire l'uno sull'altro anche attraverso il vuoto! Tutto ciò ricorda però l'interazione delle cariche elettriche l'interazione dei magneti non è elettrica. Ciò è evidenziato dai seguenti fatti sperimentali.

La forza magnetica si indebolisce quando il magnete si riscalda. La forza dell'interazione delle cariche puntiformi non dipende dalla loro temperatura.

La forza magnetica si indebolisce se il magnete viene scosso. Niente di simile accade con i corpi elettricamente carichi.

Le cariche elettriche positive possono essere separate da quelle negative (ad esempio, quando si elettrizzano i corpi). Ma è impossibile separare i poli di un magnete: se si taglia un magnete in due parti, nel punto di taglio compaiono anche dei poli e il magnete si divide in due magneti con poli opposti alle estremità (orientati esattamente nello stesso modo come i poli del magnete originale).

Quindi magneti Sempre bipolari, esistono solo nella forma dipoli. Poli magnetici isolati (detti monopoli magnetici- analoghi della carica elettrica) non esistono in natura (in ogni caso non sono stati ancora scoperti sperimentalmente). Questa è forse l’asimmetria più sorprendente tra elettricità e magnetismo.

Come i corpi elettricamente carichi, i magneti agiscono sulle cariche elettriche. Tuttavia, il magnete agisce solo su in movimento carica; se la carica è a riposo rispetto al magnete, non si osserva l'effetto della forza magnetica sulla carica. Al contrario, un corpo elettrizzato agisce con qualsiasi carica, indipendentemente dal fatto che sia in riposo o in movimento.

Secondo i moderni concetti della teoria a corto raggio, l'interazione dei magneti viene effettuata attraverso campo magnetico Vale a dire, un magnete crea un campo magnetico nello spazio circostante, che agisce su un altro magnete e provoca un'attrazione o repulsione visibile di questi magneti.

Un esempio di magnete è ago magnetico bussola. Utilizzando un ago magnetico, puoi giudicare la presenza di un campo magnetico in una determinata regione dello spazio, nonché la direzione del campo.

Il nostro pianeta Terra è un magnete gigante. Non lontano dal polo nord geografico della Terra si trova il polo sud magnetico. Pertanto, l'estremità nord dell'ago della bussola, ruotando verso il polo sud magnetico della Terra, punta al nord geografico. Da qui deriva il nome “polo nord” di un magnete.

Linee del campo magnetico

Il campo elettrico, ricordiamo, viene studiato utilizzando piccole cariche di prova, dall'effetto dal quale si può giudicare l'entità e la direzione del campo. L'analogo di una carica di prova nel caso di un campo magnetico è un piccolo ago magnetico.

Ad esempio, puoi ottenere informazioni geometriche sul campo magnetico posizionando aghi di bussola molto piccoli in diversi punti dello spazio. L'esperienza mostra che le frecce si allineeranno lungo determinate linee, le cosiddette linee del campo magnetico. Definiamo questo concetto nella forma dei tre punti seguenti.

1. Le linee del campo magnetico, o linee di forza magnetica, sono linee dirette nello spazio che hanno la seguente proprietà: un piccolo ago della bussola posto in ogni punto di tale linea è orientato tangente a questa linea.

2. La direzione della linea del campo magnetico è considerata la direzione delle estremità settentrionali degli aghi della bussola situati nei punti di questa linea.

3. Quanto più dense sono le linee, tanto più forte è il campo magnetico in una data regione dello spazio..

La limatura di ferro può fungere con successo da aghi per bussole: in un campo magnetico, piccole limature si magnetizzano e si comportano esattamente come aghi magnetici.

Quindi, versando limatura di ferro attorno a un magnete permanente, vedremo approssimativamente la seguente immagine delle linee del campo magnetico (Fig. 1).

Riso. 1. Campo magnetico permanente

Il polo nord di una calamita è indicato dal colore blu e dalla lettera ; il polo sud - in rosso e la lettera . Tieni presente che le linee di campo lasciano il polo nord del magnete ed entrano nel polo sud: infatti è verso il polo sud del magnete che sarà diretta l'estremità nord dell'ago della bussola.

L'esperienza di Oersted

Nonostante il fatto che i fenomeni elettrici e magnetici siano noti alle persone fin dall'antichità, per molto tempo non è stata osservata alcuna relazione tra loro. Per diversi secoli le ricerche sull'elettricità e sul magnetismo procedettero parallelamente e indipendentemente l'una dall'altra.

Il fatto notevole che i fenomeni elettrici e magnetici siano effettivamente correlati tra loro fu scoperto per la prima volta nel 1820, nel famoso esperimento di Oersted.

Lo schema dell'esperimento di Oersted è mostrato in Fig. 2 (immagine dal sito rt.mipt.ru). Sopra l'ago magnetico (e sono i poli nord e sud dell'ago) c'è un conduttore metallico collegato ad una sorgente di corrente. Se chiudi il circuito, la freccia gira perpendicolare al conduttore!
Questo semplice esperimento indicava direttamente la relazione tra elettricità e magnetismo. Gli esperimenti che seguirono l'esperimento di Oersted stabilirono fermamente il seguente schema: il campo magnetico è generato da correnti elettriche e agisce sulle correnti.

Riso. 2. Esperimento di Oersted

Lo schema delle linee del campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente dipende dalla forma del conduttore.

Campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente

Le linee del campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente sono cerchi concentrici. I centri di questi cerchi giacciono sul filo e i loro piani sono perpendicolari al filo (Fig. 3).

Riso. 3. Campo di un filo rettilineo con corrente

Esistono due regole alternative per determinare la direzione delle linee del campo magnetico diretto.

Regola in senso orario. Le linee del campo vanno in senso antiorario se guardi in modo che la corrente scorra verso di noi.

Regola della vite(O regola del succhiello, O regola del cavatappi- questo è qualcosa di più vicino a qualcuno ;-)). Le linee di campo vanno dove bisogna girare la vite (con filettatura normale destrorsa) in modo che si muova lungo la filettatura nella direzione della corrente.

Usa la regola più adatta a te. È meglio abituarsi alla regola del senso orario: poi vedrai di persona che è più universale e più facile da usare (e poi ricordala con gratitudine nel tuo primo anno, quando studi geometria analitica).

Nella fig. 3 è apparso qualcosa di nuovo: questo è un vettore chiamato induzione del campo magnetico, O induzione magnetica. Il vettore dell’induzione magnetica è analogo al vettore dell’intensità del campo elettrico: serve caratteristica di potenza campo magnetico, che determina la forza con cui il campo magnetico agisce sulle cariche in movimento.

Parleremo più avanti delle forze in un campo magnetico, ma per ora noteremo solo che l'intensità e la direzione del campo magnetico sono determinate dal vettore di induzione magnetica. In ogni punto dello spazio, il vettore è diretto nella stessa direzione dell'estremità settentrionale dell'ago della bussola posto in un dato punto, cioè tangente alla linea del campo nella direzione di questa linea. Si misura l'induzione magnetica Tesla(Tl).

Come per il campo elettrico, anche per l’induzione del campo magnetico vale quanto segue: principio di sovrapposizione. Sta nel fatto che le induzioni di campi magnetici creati in un dato punto da varie correnti si sommano vettorialmente e danno il vettore risultante di induzione magnetica:.

Campo magnetico di una bobina con corrente

Consideriamo una bobina circolare attraverso la quale circola una corrente continua. Non mostriamo la sorgente che crea la corrente nella figura.

L'immagine delle linee di campo della nostra orbita apparirà approssimativamente come segue (Fig. 4).

Riso. 4. Campo di una bobina con corrente

Sarà importante per noi poter determinare in quale semispazio (rispetto al piano della bobina) è diretto il campo magnetico. Ancora una volta abbiamo due regole alternative.

Regola in senso orario. Le linee di campo vanno lì, guardando da dove la corrente sembra circolare in senso antiorario.

Regola della vite. Le linee di campo vanno dove si sposterà la vite (con una normale filettatura destrorsa) se ruotata nella direzione della corrente.

Come si può vedere, la corrente e il campo cambiano i ruoli rispetto alla formulazione di queste regole per il caso della corrente continua.

Campo magnetico di una bobina di corrente

Bobina Funzionerà se avvolgi strettamente il filo, girando per girare, in una spirale sufficientemente lunga (Fig. 5 - immagine da en.wikipedia.org). La bobina può avere diverse decine, centinaia o addirittura migliaia di giri. Viene anche chiamata la bobina solenoide.

Riso. 5. Bobina (solenoide)

Il campo magnetico di un giro, come sappiamo, non sembra molto semplice. Campi? le singole spire della bobina si sovrappongono l'una all'altra e sembrerebbe che il risultato dovrebbe essere un'immagine molto confusa. Tuttavia, non è così: il campo di una lunga bobina ha una struttura inaspettatamente semplice (Fig. 6).

Riso. 6. campo corrente della bobina

In questa figura, la corrente nella bobina scorre in senso antiorario se vista da sinistra (questo accadrà se in Fig. 5 l'estremità destra della bobina è collegata al "più" della sorgente di corrente e l'estremità sinistra al " meno"). Vediamo che il campo magnetico della bobina ha due proprietà caratteristiche.

1. All'interno della bobina, lontano dai suoi bordi, si trova il campo magnetico omogeneo: in ogni punto il vettore di induzione magnetica è lo stesso in grandezza e direzione. Le linee di campo sono linee rette parallele; si piegano solo in prossimità dei bordi della bobina quando escono.

2. All'esterno della bobina il campo è prossimo allo zero. Più sono le spire della bobina, più debole è il campo esterno.

Si noti che una bobina infinitamente lunga non rilascia affatto il campo verso l'esterno: non c'è campo magnetico all'esterno della bobina. All'interno di una tale bobina il campo è uniforme ovunque.

Non ti ricorda niente? Una bobina è l’analogo “magnetico” di un condensatore. Ricordi che un condensatore crea al suo interno un campo elettrico uniforme, le cui linee si piegano solo vicino ai bordi delle piastre, e all'esterno del condensatore il campo è vicino allo zero; un condensatore con armature infinite non rilascia affatto il campo verso l'esterno, e il campo è uniforme ovunque al suo interno.

E ora l'osservazione principale. Si prega di confrontare l'immagine delle linee del campo magnetico all'esterno della bobina (Fig. 6) con le linee del campo magnetico in Fig. 1 . È la stessa cosa, no? E ora arriviamo alla domanda che probabilmente ti è venuta in mente da molto tempo: se un campo magnetico è generato da correnti e agisce sulle correnti, allora qual è la ragione della comparsa di un campo magnetico vicino a un magnete permanente? Dopotutto, questo magnete non sembra essere un conduttore di corrente!

L'ipotesi di Ampere. Correnti elementari

Inizialmente si pensava che l'interazione dei magneti fosse spiegata da speciali cariche magnetiche concentrate ai poli. Ma, a differenza dell’elettricità, nessuno poteva isolare la carica magnetica; dopotutto, come abbiamo già detto, non era possibile ottenere separatamente i poli nord e sud di un magnete: in un magnete i poli sono sempre presenti a coppie.

I dubbi sulle cariche magnetiche furono aggravati dall'esperimento di Oersted, quando si scoprì che il campo magnetico è generato dalla corrente elettrica. Inoltre, si è scoperto che per qualsiasi magnete è possibile selezionare un conduttore con una corrente di configurazione appropriata, in modo tale che il campo di questo conduttore coincida con il campo del magnete.

Ampere ha avanzato un'ipotesi audace. Non ci sono cariche magnetiche. L'azione di un magnete è spiegata da correnti elettriche chiuse al suo interno.

Quali sono queste correnti? Questi correnti elementari circolare all'interno di atomi e molecole; sono associati al movimento degli elettroni lungo le orbite atomiche. Il campo magnetico di qualsiasi corpo è costituito dai campi magnetici di queste correnti elementari.

Le correnti elementari possono essere posizionate casualmente l'una rispetto all'altra. Allora i loro campi si annullano a vicenda e il corpo non mostra più proprietà magnetiche.

Ma se le correnti elementari sono disposte in modo coordinato, allora i loro campi, sommandosi, si rinforzano a vicenda. Il corpo diventa un magnete (Fig. 7; il campo magnetico sarà diretto verso di noi; anche il polo nord del magnete sarà diretto verso di noi).

Riso. 7. Correnti magnetiche elementari

L'ipotesi di Ampere sulle correnti elementari ha chiarito le proprietà dei magneti: riscaldare e scuotere un magnete distrugge l'ordine delle sue correnti elementari e le proprietà magnetiche si indeboliscono. L'inseparabilità dei poli del magnete è diventata evidente: nel punto in cui il magnete viene tagliato, si ottengono ai capi le stesse correnti elementari. La capacità di un corpo di magnetizzarsi in un campo magnetico è spiegata dall'allineamento coordinato di correnti elementari che “ruotano” correttamente (leggi sulla rotazione di una corrente circolare in un campo magnetico nella scheda successiva).

L'ipotesi di Ampere si è rivelata vera: l'ulteriore sviluppo della fisica lo ha dimostrato. Le idee sulle correnti elementari divennero parte integrante della teoria dell'atomo, sviluppata già nel XX secolo, quasi cento anni dopo la brillante ipotesi di Ampere.