Реферат на Тему Магнитное Поле по Физике

Уважаемый гость, на данной странице Вам доступен материал по теме: Реферат на Тему Магнитное Поле по Физике. Скачивание возможно на компьютер и телефон через торрент, а также сервер загрузок по ссылке ниже. Рекомендуем также другие статьи из категории «Учебники».

Реферат на Тему Магнитное Поле по Физике.rar
Закачек 1908
Средняя скорость 1621 Kb/s
Скачать

Работа по физике

Ученика 10 класса А

В XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле. По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции Вектор магнитной индукции определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства

Для того, чтобы количественно описать магнитное поле, нужно указать способ определения не только направления вектора но и его модуля.

Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Δl :

Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. [1] Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты). Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля. С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозон-фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля) [2] . В СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл), в системе СГС в гауссах.

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

Можно также рассматривать магнитное поле как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей и специальной теории относительности. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитные волны.

1. Чем создаётся

Магнитное поле формируется изменяющимся во времени электрическим полем либо собственными магнитными моментами частиц. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц.

2. Вычисление

В простых случаях магнитное поле проводника с током может быть найдено из закона Био — Савара — Лапласа или теоремы о циркуляции (она же — закон Ампера). В более сложных ситуациях ищется как решение уравнений Максвелла.

3. Магнитные свойства веществ

  • Антиферромагнетики — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе.
  • Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.
  • Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.
  • Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов
  • Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно и не равны по силе.

4. Проявление магнитного поля

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к векторам и [2] . Она пропорциональна заряду частицы , составляющей скорости , перпендикулярной направлению вектора магнитного поля , и величине индукции магнитного поля . В системе единиц СИ сила Лоренца выражается так:

В системе единиц СГС:

Также магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник будет называться силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действующих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

4.1. Взаимодействие двух магнитов

Наиболее часто встречаемое проявление магнитного поля — взаимодействие двух магнитов: подобные полюса отталкиваются, противоположные притягиваются. Представляется заманчивым описать взаимодействие между магнитами как взаимодействие между двумя монополями, но эта идея не приводит к правильному описанию явления.

Правильнее будет сказать, что на магнитный диполь помещённый в неоднородное поле действует сила, которая стремится повернуть его так, чтобы магнитный момент диполя был сонаправлен с магнитным полем.

Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом выражается по формуле:

Сила, действующая на магнит со стороны неоднородного магнитного поля, может быть также определена суммированием всех сил, действующих на элементарные диполи, составляющие магнит.

4.2. Явление электромагнитной индукции

Если поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур меняется во времени, в этом контуре возникает ЭДС электромагнитной индукции.

5. Математическое представление

Термин магнитное поле применяется к двум различным векторным полям, обозначаемым как и . Величина называется напряженностью магнитного поля. Термин «магнитное поле» исторически относится к , в то время как называется магнитной индукцией. Магнитная индукция является основной [3] [4] [5] характеристикой магнитного поля, так как, во-первых, именно она определяет действующую на заряды силу, а во-вторых, векторы и на самом деле являются компонентами единого тензора электромагнитного поля. Аналогично, в единый тензор объединяются величины и электрическая индукция . В свою очередь, разделение электромагнитного поля на электрическое и магнитное является совершенно условным и зависящим от выбора системы отсчёта, поэтому вектора и должны рассматриваться совместно.

5.1. Единицы измерения

Величина в системе единиц СИ измеряется в теслах, в системе СГС в гауссах.

Векторное поле измеряется в амперах на метр (А/м) в системе СИ и в эрстедах в СГС. Эрстеды и гауссы являются тождественными величинами, их разделение является чисто терминологическим.

6. Энергия магнитного поля

Приращение плотности энергии магнитного поля равно:

— напряжённость магнитного поля, — магнитная индукция

μij — тензор магнитной проницаемости, μii — диагональные компоненты этого тензора, μ0 — магнитная постоянная

В изотропном линейном магнетике:

μ — относительная магнитная проницаемость

В вакууме μ = 1 и:

Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле:

Φ — магнитный поток, I — ток, L — индуктивность катушки или витка с током.

Магнитное поле

Определенный уровень электромагнитного излучения может оказывать негативное воздействие как на людей, так и на животных и на работу техники и приборов. Причины в физиологичности магнитных волн. В практической жизни используют волны СВЧ и ВЧ излучения, а также силу лазера, магнитные и электрические поля. Существуют принятые нормы работы с использованием действия магнитных полей. Нормы электромагнитного излучения установлены в диапазоне ЭМП. Повышение норм вызывает у человека чувство усталости, головную боль и тошноту. При дальнейшей работе происходят изменения в сердце, работе центральной нервной системы и мозге человека. Активное магнитное поле способствует тому, что человек теряет контроль над своими действиями. В нашей стране уровень допустимого влияния магнитных полей ограничен действующими СанПиНами. Нормы излучения станций мобильной связи для разных стран будут разниться. Если в России это 10мкВт/кв.см., то для США уже 100.

Что же представляет собой магнитное поле? Прежде всего -это силовое поле. Оно способно оказывать действие не только на движущиеся электрические заряды, но также и на тела, если те в свою очередь имеют магнитный момент. Магнитное поле формируется током заряженных частиц. Еще одна возможность его формирования — это магнитный момент электронов, которые содержатся в атомах. И, как вариант, при действии изменяющегося электрического поля с учетом временного фактора.

Вектор индукции — основная силовая характеристика поля. Магнитное поле и вектор магнитной индукции аналогичные понятия. Другая характеристика магнитного поля — это его потенциал. Векторный потенциал по своему смыслу аналогичен магнитной индукции. Эти понятия практически равны по своему значению. Если же мы говорим о характеристике магнитного поля в среде магнитного отсутствия, т.е. в вакууме, то речь будет идти о напряженности магнитного поля. Безусловно, магнитное поле — это особый вид материи. И если тела и частицы обладают магнитным моментом, то их взаимодействие происходит как раз через магнитное поле. В тоже время следует отметить, что магнитное поле — это следствие наличия электрического поля. Эти взаимодействия изучает специальная теория относительности. Так и возникло понятие электромагнитного поля, обусловленное необходимой взаимосвязью одновременного наличия двух полей.

В быту простым примером электромагнитного поля является свет. Фактически электрическое поле, распространяющееся по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. В данном случае уместно напомнить о фотоне — частице квантового возбуждения поля. При расчетах в теории магнитных полей используют закон Био-Савара-Лапласа, либо теорему Ампера. Это для наиболее простых случаев определения поля проводника с током. Для сложных случаев применимо уравнение Максвелла. А вот в жизни самое распространенное действие магнитных полей обусловлено взаимодействием двух магнитов. Способность отталкивать двух одинаково заряжённых частиц. При этом противоположные полюса будут притягиваться. При этом сила, действующая на магнит, может быть измерена. Она представляет собой сумму всех сил, влияющих на диполи, из которых в свою очередь состоит магнит.


Статьи по теме