Магнітне поле. Електромагнітна індукція

1. Магнітні взаємодії спочатку розглядалися як зовсім не пов'язані з електричними. Хоча ще в далекі часи було замічено, що блискавка перемагнічує компаси на кораблях, намагнічує сталеві предмети.

Пряме експериментальне виявлення зв'язку між електричними й магнітними явищами відбулося випадково. Коли Ерстед читав лекцію про постійні струми, він звернув увагу на те, що магнітна стрілка, що перебуває поблизу провідника, повернулася при включенні струму.

Після того, як була виявлена взаємодія магніту з магнітом і електричним струмом з магнітом, виникло запитання: чи буде мати місце взаємодія між електричними струмами?

Позитивна відповідь на це питання був отриманий Ампером, який виявив, що паралельні провідники зі струмом взаємодіють один з одним.

2. Магнітне поле - особливий вид матерії, основною особливістю якого є дія на заряджені частки, що рухаються, і магніти.

Якщо струм у провідниках іде в одному нарямку- вони притягуються, а якщо в протилежному-відштовхуються.

3. Напру́ женість магні́ тного поля — векторна характеристика, яка визначає величину й напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Позначається зазвичай латинською літерою , вимірюється в ерстедах.

Магнітна проникність є ступінь магнетизму матеріалу, що лінійно залежить від прикладеного магнітного поля.

Парамагне́ тики — речовини з невеликою позитивною магнітною сприйнятливістю, які у зовнішньому магнітному полі намагнічуються вздовж поля і дещо підсилюють його.

Діамагне́ ́ тики — речовини з від'ємною магнітною сприйнятливістю.

Феромагне́ тики — деякі метали з великою магнітною проникністю, що проявляють явище гістерезису; розрізняють м'які феромагнетики з малою коерцитивною силою та тверді феромагнетики з великою коерцитивною силою. Феромагнетики використовуються для виробництва постійних магнітів, осердь електромагнітів та трансформаторів.

Там, де магнітна вісь (уявно) пересікає поверхню Землі розташовані геомагнітні полюси Землі. Вони не співпадають з географічними полюсами.

Насправді розрізняють реальні магнітні полюси Землі де магнітна стрілка під дією магнітного поля Землі займає вертикальне положення, тобто нахилення дорівнює 900. Північний магнітний полюс знаходиться на одному з островів Канадського архіпелагу і має координати 75042′ пн.ш. і 101030 зх.д. Південний магнітний полюс розташований в Антарктиді – 65030′ пд.ш. і 140018′ сх.д. Північний магнітний полюс віддалений від північного географічного полюса на 1000 км, а південний – на 800 км від південного географічного полюса. На північному магнітному полюсі Т=0, 6 е, на південному – 0, 7 е.

4. У 1831р. англ. Фізик Майкл Фарадей спостерігав явище виникнення електричного стуму у замкненому контурі при зміні магнітного поля. Цей струм назвали індукційним струмом.

Якщо постійний магніт переміщувати всередину контуру створеного замкненим провідником, то виникає індукційний струм. Те саме буде відбуватися у зворотному напрямку, тільки струм змінить направлення. Слід зазначити, що індукційний стум буде існувати доти триватиме зміна магнітного потоку.

5. Явище самоіндукції – це частковий випадок явища електромагнітної індукції.

Побачити дію самоіндукції можна досліді. Зберемо електричне коло, яке складається з 2 лампочок, реостата, котушки і джерела струму. При замиканні електричного кола виявляється, що лампочки загоряються не одночасно, а саме лампочка, яка під’єднана до котушки загорається пізніше. Це пояснюється тим, що при замиканні електричного кола зростанню сили струму перешкоджає електрорушійна сила у котушці.

Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм. Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Генрі.

Енергія магнітного поля струму прямопропорційно залежить від сили стуму.

Енергія магнітного поля провідника зі струмом дорівнює:

,

де - сила струму, а - індуктивність, що залежить від форми провідника.

6. Після відкриття взаємозв'язку електричного і магнітного полів стає очевидним важливий факт: ці поля не є щось відокремлене, незалежне одне від іншого. Вони - прояв єдиного цілого, яке може бути названо електромагнітним полем.

Нехай в деякій області простору є неоднорідне електричне поле, створене яким-небудь зарядом, що покоїться відносно Землі. Магнітного поля навколо заряду немає. Але так буде тільки по відношенню до Землі. Для рухомого спостерігача неоднорідне, але не змінюється з часом поле буде представлятися вже змінним. А змінне електричне поле породжує магнітне, і рухається спостерігач зареєструє магнітне поле поряд з електричним.

Точно так же лежить на землі магніт створює тільки магнітне поле, але рухається щодо нього спостерігач виявить і електричне поле в повній відповідності з явищем електромагнітної індукції.

Значить, твердження - в даній точці простору існує тільки електричне (або магнітне) поле, само по собі безглуздо.

Закон електромагнітної індукції: електрорушійна сила індукції прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

де

— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах