Magnetno polje in njegovi parametri, magnetna vezja. Kaj je magnetno polje
Po sodobnih konceptih je nastal pred približno 4,5 milijarde let in od tega trenutka je naš planet obdan z magnetnim poljem. Prizadene vse na Zemlji, vključno z ljudmi, živalmi in rastlinami.
Magnetno polje sega do višine približno 100.000 km (slika 1). Odklanja ali ujame delce sončnega vetra, ki so škodljivi za vse žive organizme. Ti nabiti delci tvorijo zemeljski sevalni pas, celotno območje bližnjega zemeljskega prostora, v katerem se nahajajo, pa imenujemo magnetosfera(slika 2). Na strani Zemlje, ki jo osvetljuje Sonce, je magnetosfera omejena s sferično površino s polmerom približno 10-15 zemeljskih polmerov, na nasprotni strani pa je podolgovata kot rep komete na razdaljo do nekaj tisoč Zemeljski polmeri, ki tvorijo geomagnetni rep. Magnetosfera je od medplanetarnega polja ločena s prehodno regijo.
Zemljini magnetni poli
Os zemeljskega magneta je glede na vrtilno os zemlje nagnjena za 12°. Nahaja se približno 400 km stran od središča Zemlje. Točke, v katerih ta os seka površino planeta, so magnetni poli. Magnetni poli Zemlje ne sovpadajo s pravimi geografskimi poli. Trenutno so koordinate magnetnih polov naslednje: sever - 77 ° N.L. in 102° Z; južni - (65 ° J in 139 ° V).
riž. 1. Zgradba magnetno polje Zemlja
riž. 2. Zgradba magnetosfere
Silnice, ki potekajo od enega do drugega magnetnega pola, se imenujejo magnetni meridiani. Med magnetnim in geografskim meridianom se tvori kot, imenovan magnetna deklinacija. Vsako mesto na Zemlji ima svoj nagibni kot. V moskovski regiji je deklinacijski kot 7° proti vzhodu, v Jakutsku pa okoli 17° proti zahodu. To pomeni, da se severni konec kompasa v Moskvi odmika za T desno od geografskega poldnevnika, ki poteka skozi Moskvo, v Jakutsku pa za 17 ° levo od ustreznega poldnevnika.
Prosto viseča magnetna igla se nahaja vodoravno le na liniji magnetnega ekvatorja, ki ne sovpada z geografskim. Če se premikate severno od magnetnega ekvatorja, se bo severni konec puščice postopoma spuščal. Imenuje se kot, ki ga tvorita magnetna igla in vodoravna ravnina magnetni naklon. Na severnem in južnem magnetnem polu je magnetna inklinacija največja. Enak je 90°. Na severnem magnetnem polu bo prosto viseča magnetna igla nameščena navpično s severnim koncem navzdol, na južnem magnetnem polu pa bo njen južni konec šel navzdol. Tako magnetna igla kaže smer magnetnih silnic nad zemeljsko površino.
Sčasoma se položaj magnetnih polov glede na zemeljsko površje spreminja.
Magnetni pol je leta 1831 odkril raziskovalec James C. Ross, stotine kilometrov od njegove trenutne lokacije. V povprečju se letno premakne 15 km. IN Zadnja leta hitrost gibanja magnetnih polov se je močno povečala. Na primer, severni magnetni pol se trenutno premika s hitrostjo približno 40 km na leto.
Zamenjava zemeljskih magnetnih polov se imenuje inverzija magnetnega polja.
Za geološka zgodovina našega planeta je zemeljsko magnetno polje spremenilo svojo polarnost več kot 100-krat.
Za magnetno polje je značilna intenzivnost. V nekaterih delih Zemlje magnetno silnice odstopajo od normalnega polja in tvorijo anomalije. Na primer, v območju Kurske magnetne anomalije (KMA) je jakost polja štirikrat večja od običajne.
V zemeljskem magnetnem polju prihaja do dnevnih sprememb. Razlog za te spremembe v zemeljskem magnetnem polju so električni tokovi, ki tečejo v ozračju visoka nadmorska višina. Povzroča jih sončno sevanje. Pod delovanjem sončnega vetra se zemeljsko magnetno polje popači in dobi "rep" v smeri od sonca, ki se razteza več sto tisoč kilometrov. Glavni razlog za nastanek sončnega vetra, kot že vemo, so grandiozni izpusti snovi iz Sončeve korone. Ko se premikajo proti Zemlji, se spreminjajo v magnetne oblake in povzročajo močne, včasih tudi ekstremne motnje na Zemlji. Posebno močne motnje zemeljskega magnetnega polja – magnetne nevihte. Nekatere magnetne nevihte se začnejo nepričakovano in skoraj sočasno po vsej Zemlji, druge pa se razvijajo postopoma. Trajajo lahko več ur ali celo dni. Pogosto se magnetne nevihte pojavijo 1-2 dni po sončnem izbruhu zaradi prehoda Zemlje skozi tok delcev, ki jih izvrže Sonce. Glede na čas zakasnitve je hitrost takšnega korpuskularnega toka ocenjena na več milijonov km/h.
Med močnimi magnetnimi nevihtami se normalno delo telegraf, telefon in radio.
Magnetne nevihte pogosto opazimo na zemljepisni širini 66-67° (v območju polarnega sija) in se pojavljajo sočasno s polarnimi sijami.
Struktura zemeljskega magnetnega polja se spreminja glede na zemljepisno širino območja. Prepustnost magnetnega polja se povečuje proti poloma. Nad polarnimi območji so magnetne silnice bolj ali manj pravokotne na zemeljsko površje in imajo lijakasto konfiguracijo. Skozi njih del sončnega vetra z dnevne strani prodre v magnetosfero in nato v zgornjo atmosfero. Delci iz repa magnetosfere tudi med magnetnimi nevihtami hitijo sem in dosežejo meje zgornje atmosfere na visokih zemljepisnih širinah severne in južne poloble. Prav ti nabiti delci povzročajo aurore tukaj.
Torej, magnetne nevihte in dnevne spremembe magnetnega polja pojasnjujemo, kot smo že ugotovili, s sončnim sevanjem. Toda kaj je glavni razlog, ki ustvarja stalni magnetizem Zemlje? Teoretično je bilo mogoče dokazati, da 99 % zemeljskega magnetnega polja povzročajo viri, skriti znotraj planeta. Glavno magnetno polje je posledica virov, ki se nahajajo v globinah Zemlje. V grobem jih lahko razdelimo v dve skupini. Večina jih je povezanih s procesi v zemeljskem jedru, kjer se zaradi nenehnih in pravilnih gibanj električno prevodne snovi ustvari sistem električnih tokov. Drugi je povezan z dejstvom, da skale zemeljska skorja, ki jih magnetizira glavno električno polje (polje jedra), ustvarijo lastno magnetno polje, ki se doda magnetnemu polju jedra.
Poleg magnetnega polja okoli Zemlje obstajajo še druga polja: a) gravitacijsko; b) električni; c) toplotno.
Gravitacijsko polje Zemljo imenujemo gravitacijsko polje. Usmerjena je vzdolž navpične črte, pravokotne na površino geoida. Če bi imela Zemlja vrtilni elipsoid in bi bile mase v njem enakomerno porazdeljene, bi imela normalno gravitacijsko polje. Razlika med intenzivnostjo realnega gravitacijskega polja in teoretičnega je anomalija gravitacije. Različna snovna sestava, gostota kamnin povzročajo te anomalije. Možni pa so tudi drugi razlogi. Razložimo jih lahko z naslednjim procesom - ravnovesjem trdne in razmeroma lahke zemeljske skorje na težjem zgornjem plašču, kjer se pritiski prekrivajočih plasti izenačijo. Ti tokovi povzročajo tektonske deformacije, premikanje litosferskih plošč in s tem ustvarjajo makrorelief Zemlje. Gravitacija ohranja atmosfero, hidrosfero, ljudi, živali na Zemlji. Pri preučevanju procesov v geografski ovoj. Izraz " geotropizem” imenujemo rastna gibanja rastlinskih organov, ki pod vplivom gravitacijske sile vedno zagotavljajo navpično smer rasti primarne korenine pravokotno na površino Zemlje. Gravitacijska biologija uporablja rastline kot eksperimentalne objekte.
Če ne upoštevamo gravitacije, je nemogoče izračunati začetne podatke za izstrelitev raket in vesoljske ladje, opraviti gravimetrično raziskovanje rudnih mineralov in končno je nemogoče nadaljnji razvoj astronomija, fizika in druge vede.
Magnetno polje je posebna oblika snov, ki jo ustvarjajo magneti, prevodniki s tokom (gibajoči se nabiti delci) in ki jo lahko zaznamo z interakcijo magnetov, prevodnikov s tokom (gibajoči se nabiti delci).
Oerstedova izkušnja
Prvi poskusi (izvedeni leta 1820), ki so pokazali, da obstaja globoka povezava med električnimi in magnetnimi pojavi, so bili poskusi danskega fizika H. Oersteda.
Magnetna igla, ki se nahaja v bližini prevodnika, se ob vklopu toka v prevodniku zavrti za določen kot. Ko se vezje odpre, se puščica vrne v prvotni položaj.
Iz izkušenj G. Oersteda izhaja, da okoli tega prevodnika obstaja magnetno polje.
Amperska izkušnja
Nosilec dveh vzporednih vodnikov elektrika, medsebojno delujejo: privlačijo se, če so tokovi sosmerjeni, in odbijajo, če so tokovi usmerjeni nasprotno. To je posledica interakcije magnetnih polj, ki nastanejo okoli prevodnikov.
Lastnosti magnetnega polja
1. Materialno, tj. obstaja neodvisno od nas in našega znanja o njem.
2. Ustvarjeni z magneti, prevodniki s tokom (gibajoči se nabiti delci)
3. Zaznano z interakcijo magnetov, prevodnikov s tokom (gibajoči se nabiti delci)
4. Deluje na magnete, prevodnike s tokom (gibajoče se nabite delce) z določeno silo
5. V naravi ni magnetnih nabojev. Ne morete ločiti severnega in južnega pola in dobiti telesa z enim polom.
6. Razlog, zakaj imajo telesa magnetne lastnosti, je našel francoski znanstvenik Ampère. Ampere je predlagal sklep, da magnetne lastnosti katerega koli telesa določajo zaprti električni tokovi v njem.
Ti tokovi predstavljajo gibanje elektronov v orbitah v atomu.
Če so ravnine, v katerih krožijo ti tokovi, nameščene naključno druga glede na drugo zaradi toplotno gibanje molekule, ki sestavljajo telo, potem so njihove interakcije medsebojno kompenzirane in št magnetne lastnosti telo ni zaznano.
In obratno: če so ravnine, v katerih se vrtijo elektroni, vzporedne druga z drugo in smeri normal na te ravnine sovpadajo, potem takšne snovi povečajo zunanje magnetno polje.
7. V magnetnem polju delujejo magnetne sile v določenih smereh, ki jih imenujemo magnetne silnice. Z njihovo pomočjo lahko priročno in jasno prikažete magnetno polje v določenem primeru.
Da bi natančneje upodobili magnetno polje, smo se dogovorili, da na tistih mestih, kjer je polje močnejše, prikažemo silnice, ki se nahajajo bolj gosto, tj. bližje drug drugemu. In obratno, na mestih, kjer je polje šibkejše, so poljske črte prikazane v manjšem številu, tj. manj pogosto lociran.
8. Magnetno polje označuje vektor magnetne indukcije.
Vektor magnetne indukcije je vektorska količina, ki označuje magnetno polje.
Smer vektorja magnetne indukcije sovpada s smerjo severnega pola proste magnetne igle v dani točki.
Smer vektorja indukcije polja in jakost toka I sta povezana s "pravilom desnega vijaka (gimleta)":
če privijete gimlet v smeri toka v vodniku, bo smer hitrosti gibanja konca njegovega ročaja na dani točki sovpadala s smerjo vektorja magnetne indukcije na tej točki.
/ magnetno polje
Zadeva: Magnetno polje
Pripravil: Baigarashev D.M.
Preveril: Gabdullina A.T.
Magnetno polje
Če sta dva vzporedna vodnika povezana z virom toka, tako da skoznje teče električni tok, se vodnika glede na smer toka v njiju odbijata ali privlačita.
Razlaga tega pojava je možna s stališča pojava okrog prevodnikov posebne vrste snovi - magnetnega polja.
Imenujemo sile, s katerimi medsebojno delujejo vodniki s tokom magnetni.
Magnetno polje- to je posebna vrsta snovi, katere posebnost je delovanje na gibljivi električni naboj, prevodnike s tokom, telesa z magnetnim momentom, s silo, odvisno od vektorja hitrosti naboja, smeri jakosti toka v vodnika in o smeri magnetnega momenta telesa.
Zgodovina magnetizma sega v pradavnino, v starodavne civilizacije Male Azije. Na ozemlju Male Azije, v Magneziji, je bila najdena skala, katere vzorci so se med seboj privlačili. Glede na ime območja so se takšni vzorci začeli imenovati "magneti". Vsak magnet v obliki palice ali podkve ima dva konca, ki se imenujeta poli; na tem mestu so njegove magnetne lastnosti najbolj izrazite. Če magnet obesite na vrvico, bo en pol vedno kazal proti severu. Kompas temelji na tem principu. Severni pol prosto visečega magneta se imenuje severni pol magneta (N). Nasprotni pol se imenuje južni pol (S).
Magnetni poli delujejo med seboj: enaki poli se odbijajo in nasprotno privlačijo. Podobno koncept električnega polja, ki obdaja električni naboj, uvaja koncept magnetnega polja okoli magneta.
Leta 1820 je Oersted (1777-1851) odkril, da se magnetna igla, ki se nahaja ob električnem vodniku, odkloni, ko skozi vodnik teče tok, to pomeni, da se okrog vodnika, po katerem teče tok, ustvari magnetno polje. Če vzamemo okvir s tokom, potem zunanje magnetno polje interagira z magnetnim poljem okvirja in ima nanj orientacijski učinek, tj. Obstaja položaj okvirja, pri katerem ima zunanje magnetno polje največji rotacijski učinek na in obstaja položaj, ko je sila navora enaka nič.
Magnetno polje na kateri koli točki lahko označimo z vektorjem B, ki se imenuje vektor magnetne indukcije oz magnetna indukcija na točki.
Magnetna indukcija B je vektorska fizikalna veličina, ki je značilnost sile magnetnega polja v točki. Enak je razmerju med največjim mehanskim momentom sil, ki delujejo na zanko s tokom v enakomernem polju, in zmnožkom jakosti toka v zanki in njene površine:
Smer vektorja magnetne indukcije B je smer pozitivne normale na okvir, ki je povezana s tokom v okvirju po pravilu desnega vijaka, z mehanskim momentom, ki je enak nič.
Na enak način, kot so upodobljene črte električne poljske jakosti, so upodobljene črte indukcije magnetnega polja. Indukcijska črta magnetnega polja je namišljena črta, katere tangenta sovpada s smerjo B v točki.
Smeri magnetnega polja v dani točki lahko definiramo tudi kot smer, ki kaže
severni pol igle kompasa, postavljen na to točko. Menijo, da so črte indukcije magnetnega polja usmerjene od severnega pola proti jugu.
Smer linij magnetne indukcije magnetnega polja, ki ga ustvari električni tok, ki teče skozi ravni prevodnik, se določi s pravilom gimlet ali desnega vijaka. Smer vrtenja glave vijaka je vzeta kot smer linij magnetne indukcije, ki bi zagotovila njeno translacijsko gibanje v smeri električnega toka (slika 59).
kjer je n 01 = 4 Pi 10-7V s / (A m). - magnetna konstanta, R - razdalja, I - jakost toka v prevodniku.
Za razliko od elektrostatičnih silnic, ki se začnejo pri pozitivnem naboju in končajo pri negativnem, so magnetne silnice vedno zaprte. Magnetni naboj, podoben električnemu, ni bil najden.
Ena tesla (1 T) je vzeta kot enota indukcije - indukcija takšnega homogenega magnetnega polja, v katerem največji navor 1 Nm deluje na okvir s površino 1 m2, skozi katerega teče tok 1 A teče.
Indukcijo magnetnega polja lahko določimo tudi s silo, ki deluje na vodnik s tokom v magnetnem polju.
Prevodnik s tokom v magnetnem polju je izpostavljen Amperovi sili, katere vrednost je določena z naslednjim izrazom:
kjer je I jakost toka v vodniku, jaz- dolžina prevodnika, B je modul vektorja magnetne indukcije in je kot med vektorjem in smerjo toka.
Smer Amperove sile lahko določimo s pravilom leve roke: dlan leve roke postavimo tako, da premice magnetne indukcije vstopijo v dlan, štiri prste postavimo v smeri toka v vodniku, postavimo štiri prste v smeri toka v vodniku. nato upognjen palec prikazuje smer amperske sile.
Če upoštevamo, da je I = q 0 nSv in nadomestimo ta izraz v (3.21), dobimo F = q 0 nSh/B sin a. Število delcev (N) v dani prostornini prevodnika je N = nSl, potem je F = q 0 NvB sin a.
Določimo silo, ki deluje s strani magnetnega polja na ločen nabit delec, ki se giblje v magnetnem polju:
Ta sila se imenuje Lorentzova sila (1853-1928). Smer Lorentzove sile lahko določimo s pravilom leve roke: dlan leve roke je nameščena tako, da črte magnetne indukcije vstopijo v dlan, štirje prsti kažejo smer gibanja pozitivni naboj, bo upognjen palec pokazal smer Lorentzove sile.
Sila interakcije med dvema vzporednima vodnikoma, skozi katera tečeta toka I 1 in I 2, je enaka:
Kje jaz- del prevodnika, ki je v magnetnem polju. Če so tokovi v isti smeri, se vodniki privlačijo (slika 60), če so v nasprotni smeri, pa se odbijajo. Sile, ki delujejo na vsak vodnik, so enake po velikosti in nasprotne smeri. Formula (3.22) je glavna za določanje enote jakosti toka 1 amper (1 A).
Za magnetne lastnosti snovi je značilna skalarna fizikalna količina - magnetna prepustnost, ki kaže, kolikokrat se indukcija B magnetnega polja v snovi, ki popolnoma zapolni polje, razlikuje po absolutni vrednosti od indukcije B 0 magnetnega polja v vakuum:
Glede na magnetne lastnosti delimo vse snovi na diamagnetic, paramagnetic in feromagnetni.
Razmislite o naravi magnetnih lastnosti snovi.
Elektroni v lupini atomov snovi se gibljejo po različnih orbitah. Zaradi poenostavitve menimo, da so te orbite krožne in da se vsak elektron vrti okoli sebe atomsko jedro, lahko obravnavamo kot krožni električni tok. Vsak elektron tako kot krožni tok ustvarja magnetno polje, ki ga bomo imenovali orbitalno. Poleg tega ima elektron v atomu lastno magnetno polje, imenovano spinsko polje.
Če se ob vnosu v zunanje magnetno polje z indukcijo B 0 znotraj snovi ustvari indukcija B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).
V diamagnetnih materialih se v odsotnosti zunanjega magnetnega polja magnetna polja elektronov kompenzirajo in ko so vneseni v magnetno polje, postane indukcija magnetnega polja atoma usmerjena proti zunanje polje. Diamagnet je potisnjen iz zunanjega magnetnega polja.
pri paramagnetni materialov, magnetna indukcija elektronov v atomih ni popolnoma kompenzirana in izkaže se, da je atom kot celota kot majhen trajni magnet. Običajno so v snovi vsi ti majhni magneti poljubno usmerjeni in skupna magnetna indukcija vseh njihovih polj je enaka nič. Če postavite paramagnet v zunanje magnetno polje, potem se bodo vsi majhni magneti - atomi vrteli v zunanjem magnetnem polju kot igle kompasa in magnetno polje v snovi se poveča ( n >= 1).
feromagnetni so materiali, ki so n"1. V feromagnetnih materialih nastanejo tako imenovane domene, makroskopske regije spontane magnetizacije.
V različnih domenah ima indukcija magnetnih polj različne smeri (slika 61) in v velikem kristalu
medsebojno kompenzirajo. Ko feromagnetni vzorec vnesemo v zunanje magnetno polje, se meje posameznih domen premaknejo tako, da se volumen domen, usmerjenih vzdolž zunanjega polja, poveča.
S povečanjem indukcije zunanjega polja B 0 se poveča magnetna indukcija magnetizirane snovi. Za nekatere vrednosti B 0 indukcija ustavi svojo močno rast. Ta pojav imenujemo magnetna nasičenost.
Značilnost feromagnetnih materialov je pojav histereze, ki je dvoumna odvisnost indukcije v materialu od indukcije zunanjega magnetnega polja, ko se spreminja.
Magnetna histerezna zanka je zaprta krivulja (cdc`d`c), ki izraža odvisnost indukcije v materialu od amplitude indukcije zunanjega polja s periodično precej počasno spremembo slednjega (slika 62).
Za histerezno zanko so značilne naslednje vrednosti B s, B r, B c. B s - največja vrednost indukcije materiala pri B 0s; B r - preostala indukcija, enaka vrednosti indukcije v materialu, ko se indukcija zunanjega magnetnega polja zmanjša od B 0s do nič; -B c in B c - prisilna sila - vrednost, ki je enaka indukciji zunanjega magnetnega polja, ki je potrebna za spremembo indukcije v materialu iz preostale na nič.
Za vsak feromagnet obstaja taka temperatura (Curiejeva točka (J. Curie, 1859-1906), nad katero feromagnet izgubi svoje feromagnetne lastnosti.
Obstajata dva načina, kako magnetiziran feromagnet prenesti v razmagneteno stanje: a) segrejemo nad Curiejevo točko in ohladimo; b) magnetizirajte material z izmeničnim magnetnim poljem s počasi padajočo amplitudo.
Feromagneti z nizko preostalo indukcijo in koercitivno silo se imenujejo mehki magneti. Uporabljajo se v napravah, kjer je treba feromagnet pogosto namagnetiti (jedra transformatorjev, generatorjev itd.).
Za izdelavo trajnih magnetov se uporabljajo magnetno trdi feromagneti, ki imajo veliko koercitivno silo.
DOLOČANJE INDUKCIJE MAGNETNEGA POLJA NA OSI KROŽNEGA TOKA
Cilj dela : preučiti lastnosti magnetnega polja, seznaniti se s pojmom magnetna indukcija. Določite indukcijo magnetnega polja na osi krožnega toka.
Teoretični uvod. Magnetno polje. Obstoj magnetnega polja v naravi se kaže v številnih pojavih, med katerimi so najenostavnejši interakcija gibajočih se nabojev (tokov), toka in trajnega magneta, dveh trajnih magnetov. Magnetno polje vektor . To pomeni, da je za njen kvantitativni opis na vsaki točki v prostoru potrebno nastaviti vektor magnetne indukcije. Včasih se ta količina preprosto imenuje magnetna indukcija . Smer vektorja magnetne indukcije sovpada s smerjo magnetne igle, ki se nahaja na obravnavani točki v prostoru in je brez drugih vplivov.
Ker je magnetno polje polje sile, je prikazano z linije magnetne indukcije - črte, katerih tangente v vsaki točki sovpadajo s smerjo vektorja magnetne indukcije v teh točkah polja. Običajno je, da narišemo več črt magnetne indukcije skozi eno območje, pravokotno na , enako vrednosti magnetne indukcije. Tako gostota črte ustreza vrednosti IN . Poskusi kažejo, da v naravi ni magnetnih nabojev. Posledica tega je, da so linije magnetne indukcije zaprte. Magnetno polje se imenuje homogena če so indukcijski vektorji v vseh točkah tega polja enaki, to pomeni, da so enaki po absolutni vrednosti in imajo enake smeri.
Za magnetno polje, princip superpozicije: magnetna indukcija nastalega polja, ki ga ustvari več tokov ali gibljivih nabojev, je vektorska vsota polja magnetne indukcije, ki jih ustvari vsak tok ali premikajoči se naboj.
V enakomernem magnetnem polju deluje na ravni vodnik amperska moč:
kjer je vektor, ki je v absolutni vrednosti enak dolžini prevodnika l in sovpada s smerjo toka jaz v tem dirigentu.
Določena je smer Amperove sile pravilo desnega vijaka(vektorji , in tvorijo desni vijačni sistem): če vijak z desnim navojem postavimo pravokotno na ravnino, ki jo tvorita vektorja in , in ga zavrtimo od do vzdolž najmanjšega kota, potem je translacijsko gibanje vijak bo pokazal smer sile.V skalarni obliki lahko relacijo (1) zapišemo na naslednji način:
F=jaz× l× B× greh a ali (2).
Iz zadnjega sledi relacija fizični pomen magnetna indukcija : magnetna indukcija enakomernega polja je numerično enaka sili, ki deluje na prevodnik s tokom 1 A, dolg 1 m, ki se nahaja pravokotno na smer polja.
Enota SI za magnetno indukcijo je Tesla (Tl): .
Magnetno polje krožnega toka. Električni tok ne samo deluje z magnetnim poljem, ampak ga tudi ustvarja. Izkušnje kažejo, da v vakuumu tokovni element ustvarja magnetno polje z indukcijo v točki v prostoru.
(3) ,
kjer je koeficient sorazmernosti, m 0 \u003d 4p × 10-7 H / m je magnetna konstanta; je vektor, numerično enak dolžini prevodnega elementa in sovpada v smeri z elementarnim tokom; r je modul vektorja radija. Relacijo (3) sta eksperimentalno vzpostavila Biot in Savart, analiziral Laplace, zato se imenuje Biot-Savart-Laplaceov zakon. V skladu s pravilom desnega vijaka se vektor magnetne indukcije v obravnavani točki izkaže za pravokotnega na trenutni element in vektor polmera.
Na podlagi Biot-Savart-Laplaceovega zakona in principa superpozicije se izračun magnetnih polj električnih tokov, ki tečejo v prevodnikih poljubne konfiguracije, izvede z integracijo po celotni dolžini prevodnika. Na primer, magnetna indukcija magnetnega polja v središču krožne tuljave s polmerom R skozi katerega teče tok jaz , je enako:
Premice magnetne indukcije krožnega in enosmernega toka so prikazane na sliki 1. Na osi krožnega toka je premica magnetne indukcije ravna. Smer magnetne indukcije je povezana s smerjo toka v vezju pravilo desnega vijaka. Kar zadeva krožni tok, ga lahko formuliramo takole: če se vijak z desnim navojem zavrti v smeri krožnega toka, bo translacijsko gibanje vijaka pokazalo smer magnetnih indukcijskih linij, tangente ki v vsaki točki sovpada z vektorjem magnetne indukcije.
, (5)
Kje R je polmer obroča, X je razdalja od središča obroča do točke na osi, na kateri je določena magnetna indukcija.
Kakšna je definicija, magnetno polje..??
Roger
V sodobni fiziki se "magnetno polje" obravnava kot eno od polj sile, ki vodi do delovanja magnetne sile na premikajoče se predmete. električni naboji. Magnetno polje nastane s premikanjem električnih nabojev, običajno električnih tokov, pa tudi izmeničnega električnega polja. Obstaja hipoteza o možnosti obstoja magnetnih nabojev, ki je načeloma elektrodinamika ne prepoveduje, vendar doslej takih nabojev (magnetnih monopolov) še niso odkrili. V okviru Maxwellove elektrodinamike se je izkazalo, da je magnetno polje tesno povezano z električnim poljem, kar je privedlo do nastanka enotnega koncepta elektromagnetnega polja.
Fizika polja nekoliko spremeni odnos do magnetnega polja. Prvič, dokazuje, da magnetni naboji načeloma ne morejo obstajati. Drugič, izkaže se, da magnetno polje ni neodvisno polje, enako električnemu, ampak eden od treh dinamičnih popravkov, ki nastanejo med gibanjem električnih nabojev. Zato se fizika polja šteje le za temeljno električno polje, in magnetna sila postane eden od derivatov električne interakcije.
P.S. profesor je seveda burdo, a oprema je z njim ....
Marie
Magnetno polje - komponenta elektromagnetno polje, ki se pojavi v prisotnosti časovno spremenljivega električnega polja. Poleg tega lahko magnetno polje ustvari tok nabitih delcev ali magnetni momenti elektronov v atomih (trajni magneti). Glavna značilnost magnetnega polja je njegova jakost, ki jo določa vektor magnetne indukcije \vec(\mathbf(B)). V SI se magnetna indukcija meri v teslah (T).
Fizične lastnosti
Magnetno polje tvorijo časovno spremenljivo električno polje ali lastni magnetni momenti delcev. Poleg tega lahko magnetno polje ustvari tok nabitih delcev. V preprostih primerih ga lahko najdemo iz zakona Biot-Savart-Laplace ali izreka o cirkulaciji (je tudi Ampèrov zakon). V kompleksnejših situacijah se išče kot rešitev Maxwellovih enačb
Magnetno polje se kaže v vplivu na magnetne momente delcev in teles, na premikajoče se nabite delce (ali prevodnike s tokom). Sila, ki deluje na naelektreni delec, ki se giblje v magnetnem polju, se imenuje Lorentzova sila. Sorazmeren je z nabojem delca in vektorskim produktom polja ter hitrosti delca.
Matematična predstavitev
Vektorska količina, ki tvori polje z ničelno divergenco v prostoru.
Da bi razumeli, kaj je značilnost magnetnega polja, je treba definirati številne pojave. Hkrati se morate vnaprej spomniti, kako in zakaj se pojavi. Naučite se, kaj je polje sil. Pomembno je tudi, da se takšno polje lahko pojavi ne samo v magnetih. V zvezi s tem ne škodi omeniti značilnosti zemeljskega magnetnega polja.
Nastanek polja
Za začetek je treba opisati videz polja. Po tem lahko opišete magnetno polje in njegove značilnosti. Pojavi se med gibanjem nabitih delcev. Lahko vpliva na zlasti prevodne prevodnike. Interakcija med magnetnim poljem in gibljivimi naboji oziroma prevodniki, po katerih teče tok, nastane zaradi sil, ki jih imenujemo elektromagnetne.
Intenzivnost oziroma jakostna karakteristika magnetnega polja v določeni prostorski točki se določi z uporabo magnetne indukcije. Slednji je označen s simbolom B.
Grafični prikaz polja
Magnetno polje in njegove značilnosti lahko grafično predstavimo z indukcijskimi črtami. Ta definicija se imenuje črte, tangente na katere bodo na kateri koli točki sovpadale s smerjo vektorja y magnetne indukcije.
Te črte so vključene v značilnosti magnetnega polja in se uporabljajo za določanje njegove smeri in jakosti. Večja kot je intenziteta magnetnega polja, več podatkovnih črt bo narisanih.
Kaj so magnetne črte
Magnetne črte ravnih vodnikov s tokom imajo obliko koncentričnega kroga, katerega središče se nahaja na osi tega prevodnika. Smer magnetnih črt v bližini vodnikov s tokom določa pravilo gimleta, ki zveni takole: če je gimlet nameščen tako, da bo privit v prevodnik v smeri toka, potem je smer vrtenja ročaj ustreza smeri magnetnih linij.
Za tuljavo s tokom bo smer magnetnega polja določena tudi s pravilom gimleta. Prav tako je potrebno ročaj vrteti v smeri toka v zavojih solenoida. Smer linij magnetne indukcije bo ustrezala smeri translacijskega gibanja gimleta.
Je glavna značilnost magnetnega polja.
Polje, ki ga ustvari en tok, pod enakimi pogoji, se bo v različnih medijih zaradi različnih magnetnih lastnosti teh snovi razlikovalo po svoji intenzivnosti. Za magnetne lastnosti medija je značilna absolutna magnetna prepustnost. Meri se v henrijih na meter (g/m).
Karakteristika magnetnega polja vključuje absolutno magnetno prepustnost vakuuma, imenovano magnetna konstanta. Vrednost, ki določa, kolikokrat se bo absolutna magnetna prepustnost medija razlikovala od konstante, imenujemo relativna magnetna prepustnost.
Magnetna prepustnost snovi
To je brezdimenzijska količina. Snovi z vrednostjo prepustnosti, manjšo od ena, imenujemo diamagnetne. V teh snoveh bo polje šibkejše kot v vakuumu. Te lastnosti so prisotne v vodiku, vodi, kremenu, srebru itd.
Mediji z magnetno prepustnostjo, večjo od enote, se imenujejo paramagnetni. V teh snoveh bo polje močnejše kot v vakuumu. Ti mediji in snovi vključujejo zrak, aluminij, kisik, platino.
Pri paramagnetnih in diamagnetnih snoveh vrednost magnetne prepustnosti ne bo odvisna od napetosti zunanjega, magnetizirajočega polja. To pomeni, da je vrednost za določeno snov konstantna.
V posebno skupino spadajo feromagneti. Za te snovi bo magnetna prepustnost dosegla nekaj tisoč ali več. Te snovi, ki imajo lastnost, da se magnetizirajo in ojačajo magnetno polje, se pogosto uporabljajo v elektrotehniki.
Moč polja
Za določitev značilnosti magnetnega polja se lahko skupaj z vektorjem magnetne indukcije uporabi vrednost, imenovana jakost magnetnega polja. Ta izraz določa jakost zunanjega magnetnega polja. Smer magnetnega polja v mediju z enakimi lastnostmi v vseh smereh bo vektor intenzitete sovpadal z vektorjem magnetne indukcije v točki polja.
Močne magnetne lastnosti feromagnetov so razložene s prisotnostjo v njih poljubno magnetiziranih majhnih delov, ki jih lahko predstavljamo kot majhne magnete.
V odsotnosti magnetnega polja feromagnetna snov morda nima izrazitih magnetnih lastnosti, saj domenska polja pridobijo različne orientacije in njihovo skupno magnetno polje je nič.
Glede na glavno značilnost magnetnega polja, če je feromagnet postavljen v zunanje magnetno polje, na primer v tuljavo s tokom, se bodo pod vplivom zunanjega polja domene obrnile v smeri zunanjega polja. . Poleg tega se bo povečalo magnetno polje na tuljavi in povečala se bo magnetna indukcija. Če je zunanje polje dovolj šibko, se bo prevrnil le del vseh domen, katerih magnetna polja se približajo smeri zunanjega polja. Z naraščanjem jakosti zunanjega polja se bo povečalo število zasukanih domen in pri določeni vrednosti napetosti zunanjega polja se bodo skoraj vsi deli zasukali tako, da se bodo magnetna polja nahajala v smeri zunanjega polja. To stanje imenujemo magnetna nasičenost.
Razmerje med magnetno indukcijo in jakostjo
Razmerje med magnetno indukcijo feromagnetne snovi in jakostjo zunanjega polja je mogoče prikazati z grafom, imenovanim krivulja magnetizacije. Na ovinku grafa krivulje se stopnja povečanja magnetne indukcije zmanjša. Po zavoju, kjer napetost doseže določeno vrednost, pride do nasičenja, krivulja se rahlo dvigne in postopoma dobi obliko ravne črte. Na tem odseku indukcija še raste, vendar precej počasi in le zaradi povečanja jakosti zunanjega polja.
Grafična odvisnost teh indikatorjev ni direktna, kar pomeni, da njuno razmerje ni konstantno, magnetna prepustnost materiala pa ni konstanten indikator, ampak je odvisna od zunanjega polja.
Spremembe magnetnih lastnosti materialov
S povečanjem jakosti toka do popolne nasičenosti v tuljavi s feromagnetnim jedrom in njegovim kasnejšim zmanjšanjem krivulja magnetizacije ne bo sovpadala s krivuljo demagnetizacije. Z ničelno intenzivnostjo magnetna indukcija ne bo imela enake vrednosti, ampak bo pridobila določen indikator, ki se imenuje preostala magnetna indukcija. Situacija z zamikom magnetne indukcije od sile magnetiziranja se imenuje histereza.
Za popolno razmagnetenje feromagnetnega jedra v tuljavi je potrebno dati povratni tok, ki bo ustvaril potrebno napetost. Za različne feromagnetne snovi je potreben segment različnih dolžin. Večji ko je, več energije je potrebno za razmagnetenje. Vrednost, pri kateri je material popolnoma razmagneten, se imenuje prisilna sila.
Z nadaljnjim povečanjem toka v tuljavi se bo indukcija spet povečala do indeksa nasičenosti, vendar z drugačno smerjo magnetnih linij. Pri razmagnetenju v nasprotni smeri dobimo preostalo indukcijo. Pojav rezidualnega magnetizma se uporablja za ustvarjanje trajnih magnetov iz snovi z visokim rezidualnim magnetizmom. Iz snovi, ki imajo sposobnost ponovnega magnetiziranja, se ustvarjajo jedra za električne stroje in naprave.
pravilo leve roke
Sila, ki deluje na vodnik s tokom, ima smer, določeno s pravilom leve roke: ko je dlan deviške roke nameščena tako, da vanjo vstopijo magnetne črte, štirje prsti pa so iztegnjeni v smeri tok v vodniku bo upognjen palec pokazal smer sile. Dana moč pravokotno na vektor indukcije in tok.
Prevodnik s tokom, ki se premika v magnetnem polju, velja za prototip elektromotorja, ki se spreminja električna energija v mehansko.
Pravilo desne roke
Med gibanjem vodnika v magnetnem polju se v njem inducira elektromotorna sila, ki ima vrednost sorazmerno z magnetno indukcijo, dolžino vpletenega vodnika in hitrostjo njegovega gibanja. Ta odvisnost se imenuje elektromagnetna indukcija. Pri določanju smeri induciranega EMF v prevodniku se uporablja pravilo desna roka: ko je desna roka postavljena na enak način kot v primeru z leve, magnetne črte vstopijo v dlan, palec pa kaže smer gibanja prevodnika, iztegnjeni prsti kažejo smer induciranega EMF. Gibanje v magnetnem toku pod vplivom zunanjega mehanska sila Prevodnik je najenostavnejši primer električnega generatorja, v katerem se mehanska energija pretvarja v električno.
Lahko se formulira drugače: v zaprtem tokokrogu se s kakršno koli spremembo inducira EMF magnetni tok, ki ga pokriva to vezje, je EDE v vezju številčno enaka hitrosti spremembe magnetnega pretoka, ki pokriva to vezje.
Ta obrazec zagotavlja povprečni indikator EMF in označuje odvisnost EMF ne od magnetnega toka, temveč od hitrosti njegove spremembe.
Lenzov zakon
Prav tako se morate spomniti Lenzovega zakona: tok, ki ga povzroči sprememba magnetnega polja, ki poteka skozi vezje, s svojim magnetnim poljem prepreči to spremembo. Če zavoje tuljave prebodejo magnetni tokovi različnih velikosti, potem je EMF, induciran na celotni tuljavi, enak vsoti EMF v različnih zavojih. Vsoto magnetnih pretokov različnih ovojev tuljave imenujemo pretočna povezava. Merska enota te količine, kot tudi magnetnega pretoka, je weber.
Ko se spremeni električni tok v tokokrogu, se spremeni tudi magnetni tok, ki ga ustvari. Vendar po zakonu elektromagnetna indukcija, se v prevodniku inducira EMF. Pojavi se v povezavi s spremembo toka v prevodniku, zato se ta pojav imenuje samoindukcija, EMF, induciran v prevodniku, pa se imenuje samoindukcijski EMF.
Pretočna vezava in magnetni pretok nista odvisna le od jakosti toka, temveč tudi od velikosti in oblike danega prevodnika ter magnetne prepustnosti okoliške snovi.
induktivnost prevodnika
Koeficient sorazmernosti se imenuje induktivnost prevodnika. Označuje zmožnost prevodnika, da ustvari pretočno povezavo, ko električna energija teče skozi njega. To je eden glavnih parametrov električnih tokokrogov. Za nekatera vezja je induktivnost konstanta. Odvisno bo od velikosti konture, njene konfiguracije in magnetne prepustnosti medija. V tem primeru jakost toka v vezju in magnetni tok ne bosta pomembna.
Zgornje definicije in pojavi pojasnjujejo, kaj je magnetno polje. Podane so tudi glavne značilnosti magnetnega polja, s pomočjo katerih je možno definirati ta pojav.
Magnetno polje- to je materialni medij, skozi katerega poteka interakcija med prevodniki s tokovnimi ali gibljivimi naboji.
Lastnosti magnetnega polja:
Značilnosti magnetnega polja:
Za preučevanje magnetnega polja se uporablja testno vezje s tokom. Je majhen, tok v njem pa je veliko manjši od toka v prevodniku, ki ustvarja magnetno polje. Na nasprotnih straneh vezja s tokom s strani magnetnega polja delujejo sile, ki so enake velikosti, vendar usmerjene v nasprotnih smereh, saj je smer sile odvisna od smeri toka. Točke uporabe teh sil ne ležijo na eni premici. Take sile se imenujejo nekaj sil. Zaradi delovanja para sil se kontura ne more premakniti naprej, vrti se okoli svoje osi. Rotirajoče delovanje je značilno navor.
, Kje l–krak para sil(razdalja med točkama uporabe sil).
S povečanjem toka v preskusnem vezju ali območju vezja se bo moment para sil sorazmerno povečal. Razmerje največjega momenta sil, ki delujejo na tokokrog, na velikost toka v tokokrogu in površino tokokroga, je konstantna vrednost za dano točko polja. To se imenuje magnetna indukcija.
, Kje 
-magnetni moment vezja s tokom.
Enota magnetna indukcija - Tesla [T].
Magnetni moment vezja- vektorska količina, katere smer je odvisna od smeri toka v vezju in jo določa pravilo desnega vijaka: stisnite desno roko v pest, s štirimi prsti usmerite v smer toka v vezju, nato bo palec pokazal smer vektorja magnetnega momenta. Vektor magnetnega momenta je vedno pravokoten na konturno ravnino.
zadaj smer vektorja magnetne indukcije vzemite smer vektorja magnetnega momenta vezja, usmerjenega v magnetno polje.
Linija magnetne indukcije- črta, katere tangenta v vsaki točki sovpada s smerjo vektorja magnetne indukcije. Linije magnetne indukcije so vedno zaprte, nikoli se ne sekajo. Linije magnetne indukcije ravnega prevodnika s tokom imajo obliko krogov, ki se nahajajo v ravnini, pravokotni na prevodnik. Smer linij magnetne indukcije je določena s pravilom desnega vijaka. Linije magnetne indukcije krožnega toka(tuljava s tokom) imajo tudi obliko krogov. Vsak element tuljave je dolg 
si lahko predstavljamo kot ravni prevodnik, ki ustvarja lastno magnetno polje. Za magnetna polja je izpolnjen princip superpozicije (neodvisnega dodajanja). Skupni vektor magnetne indukcije krožnega toka se določi kot rezultat seštevanja teh polj v središču tuljave po pravilu desnega vijaka.
Če sta velikost in smer vektorja magnetne indukcije enaki na vsaki točki v prostoru, se magnetno polje imenuje homogena. Če se velikost in smer vektorja magnetne indukcije v vsaki točki s časom ne spreminjata, se takšno polje imenuje trajno.
Vrednost magnetna indukcija na kateri koli točki polja je premosorazmeren z jakostjo toka v vodniku, ki ustvarja polje, je obratno sorazmeren z razdaljo od vodnika do dane točke v polju, odvisen od lastnosti medija in oblike prevodnik, ki ustvarja polje.
, Kje 
NA 2 ; H/m je magnetna konstanta vakuuma,
-relativna magnetna prepustnost medija,
-absolutna magnetna prepustnost medija.
Glede na velikost magnetne prepustnosti so vse snovi razdeljene v tri razrede:
S povečanjem absolutne prepustnosti medija se poveča tudi magnetna indukcija na določeni točki polja. Razmerje med magnetno indukcijo in absolutno magnetno prepustnostjo medija je konstantna vrednost za dano točko poli, e se imenuje napetost.
.
Vektorja napetosti in magnetne indukcije sovpadata v smeri. Jakost magnetnega polja ni odvisna od lastnosti medija.
Moč ojačevalca- sila, s katero magnetno polje deluje na vodnik s tokom.
Kje l- dolžina vodnika, 
- kot med vektorjem magnetne indukcije in smerjo toka.
Smer Amperove sile določa pravilo leve roke: leva roka postavite tako, da komponenta vektorja magnetne indukcije, pravokotna na prevodnik, vstopi v dlan, usmerite štiri iztegnjene prste vzdolž toka, nato pa bo palec, upognjen za 90 0, pokazal smer Amperove sile.
Posledica delovanja Amperove sile je gibanje prevodnika v dani smeri.
E 
če 
= 90 0 , potem je F=max, če 
= 0 0, potem je F = 0.
Lorentzova sila- sila magnetnega polja na gibljivi naboj.
, kjer je q naboj, v hitrost njegovega gibanja, 
- kot med vektorjema napetosti in hitrosti.
Lorentzova sila je vedno pravokotna na vektorje magnetne indukcije in hitrosti. Smer določa pravilo leve roke(prsti - na gibanje pozitivnega naboja). Če je smer hitrosti delca pravokotna na črte magnetne indukcije enakomernega magnetnega polja, se delec giblje krožno brez spreminjanja kinetične energije.
Ker je smer Lorentzove sile odvisna od predznaka naboja, se uporablja za ločevanje nabojev.
magnetni tok- vrednost, ki je enaka številu črt magnetne indukcije, ki potekajo skozi katero koli območje, ki je pravokotno na črte magnetne indukcije.
, Kje 
- kot med magnetno indukcijo in normalo (pravokotno) na območje S.
Enota– Weber [Wb].
Metode za merjenje magnetnega pretoka:
Spreminjanje orientacije mesta v magnetnem polju (spreminjanje kota)
Sprememba območja konture, postavljene v magnetno polje
Spreminjanje jakosti toka, ki ustvarja magnetno polje
Spreminjanje oddaljenosti konture od vira magnetnega polja
Sprememba magnetnih lastnosti medija.
F 
Araday je posnel električni tok v tokokrogu, ki ni vseboval vira, ampak se je nahajal poleg drugega vezja, ki je vsebovalo vir. Poleg tega je tok v primarnem tokokrogu nastal v naslednjih primerih: s kakršno koli spremembo toka v tokokrogu A, z relativnim premikanjem tokokrogov, z vnosom železne palice v tokokrog A, s premikom trajnega magneta glede na vezje B. Usmerjeno gibanje prostih nabojev (toka) se pojavi le v električnem polju. To pomeni, da spreminjajoče se magnetno polje generira električno polje, ki sproži proste naboje prevodnika. To električno polje se imenuje povzročeno oz vrtinec.
Razlike med vrtinčnim električnim poljem in elektrostatičnim:
Izvor vrtinčnega polja je spreminjajoče se magnetno polje.
Črte vrtinčne poljske jakosti so zaprte.
Delo, ki ga opravi to polje za premikanje naboja po sklenjenem krogu, ni enako nič.
Energijska značilnost vrtinčnega polja ni potencial, temveč EMF indukcija- vrednost, ki je enaka delu zunanjih sil (sil neelektrostatičnega izvora) pri premikanju enote naboja po zaprtem tokokrogu.
.Merjeno v voltih[IN].
Vrtinsko električno polje nastane ob vsaki spremembi magnetnega polja, ne glede na to, ali obstaja prevodna sklenjena zanka ali ne. Kontura omogoča le zaznavanje vrtinčnega električnega polja.
Elektromagnetna indukcija- to je pojav EMF indukcije v zaprtem krogu s kakršno koli spremembo magnetnega pretoka skozi njegovo površino.
EMF indukcije v zaprtem krogu ustvarja induktivni tok.
.
Smer indukcijskega toka določen z Lenzovo pravilo: indukcijski tok ima takšno smer, da magnetno polje, ki ga ustvari, nasprotuje vsaki spremembi magnetnega toka, ki je ustvaril ta tok.
Faradayev zakon za elektromagnetno indukcijo: EMF indukcije v zaprti zanki je premosorazmeren s hitrostjo spremembe magnetnega pretoka skozi površino, ki jo omejuje zanka.
T 
okie foucault- vrtinčni indukcijski tokovi, ki nastanejo v velikih vodnikih, postavljenih v spreminjajoče se magnetno polje. Upornost takega prevodnika je majhna, saj ima velik presek S, zato so lahko Foucaultovi tokovi veliki, zaradi česar se prevodnik segreje.
samoindukcija- to je pojav EMF indukcije v prevodniku, ko se tok v njem spremeni.
Prevodnik, po katerem teče tok, ustvarja magnetno polje. Magnetna indukcija je odvisna od jakosti toka, torej je od jakosti toka odvisen tudi lastni magnetni tok.
, kjer je L koeficient sorazmernosti, induktivnost.
Enota induktivnost - Henry [H].
Induktivnost prevodnika je odvisna od njegove velikosti, oblike in magnetne prepustnosti medija.
Induktivnost narašča z dolžino vodnika, induktivnost tuljave je večja od induktivnosti ravnega vodnika enake dolžine, induktivnost tuljave (prevodnika z velikim številom ovojev) je večja od induktivnosti enega ovoja. , se induktivnost tuljave poveča, če vanjo vstavimo železno palico.
Faradayev zakon za samoindukcijo:
.
EMF samoindukcija neposredno sorazmeren s hitrostjo spremembe toka.
EMF samoindukcija ustvarja samoindukcijski tok, ki vedno prepreči kakršno koli spremembo toka v tokokrogu, to pomeni, da če se tok poveča, se samoindukcijski tok usmeri v nasprotna stran, ko se tok v tokokrogu zmanjša, je samoindukcijski tok usmerjen v isto smer. Večja kot je induktivnost tuljave, večja je samoinduktivnost EMF v njej.
Energija magnetnega polja je enak delu, ki ga opravi tok, da premaga EMF samoindukcije v času, dokler se tok ne poveča od nič do največje vrednosti.
.
Elektromagnetne vibracije- to so periodične spremembe naboja, jakosti toka in vseh značilnosti električnega in magnetnega polja.
Električni oscilacijski sistem(nihajni krog) je sestavljen iz kondenzatorja in induktorja.
Pogoji za nastanek vibracij:
Sistem je treba spraviti iz ravnovesja; za to se na kondenzatorju prenese naboj. Energija električnega polja nabitega kondenzatorja:
.
Sistem se mora vrniti v stanje ravnovesja. Pod vplivom električnega polja naboj prehaja iz ene plošče kondenzatorja v drugo, to pomeni, da v tokokrogu nastane električni tok, ki teče skozi tuljavo. S povečanjem toka v induktorju nastane EMF samoindukcije, samoindukcijski tok je usmerjen v nasprotno smer. Ko se tok v tuljavi zmanjša, je samoindukcijski tok usmerjen v isto smer. Tako si samoindukcijski tok prizadeva vrniti sistem v ravnovesno stanje.
Električni upor tokokroga mora biti majhen.
Idealno nihajno vezje nima odpora. Nihanja v njem imenujemo prost.
Za vsako električno vezje je izpolnjen Ohmov zakon, po katerem je EMF, ki deluje v vezju, enak vsoti napetosti v vseh odsekih vezja. V oscilacijskem krogu ni tokovnega vira, vendar se v induktorju pojavi EMF samoindukcije, ki je enak napetosti na kondenzatorju.
Zaključek: naboj kondenzatorja se spreminja po harmoničnem zakonu.
Napetost kondenzatorja:
.
Tok zanke:
.
Vrednost 
- amplituda jakosti toka.
Razlika od naboja naprej 
.
Perioda prostih nihanj v vezju:
Energija električnega polja kondenzatorja:
Energija magnetnega polja tuljave:
Energiji električnega in magnetnega polja se spreminjata po harmoničnem zakonu, vendar so faze njunega nihanja različne: ko je energija električnega polja največja, je energija magnetnega polja enaka nič.
Celotna energija nihajnega sistema:
.
IN idealna kontura skupna energija se ne spremeni.
V procesu nihanja se energija električnega polja v celoti pretvori v energijo magnetnega polja in obratno. To pomeni, da je energija v katerem koli trenutku enaka največji energiji električnega polja ali največji energiji magnetnega polja.
Realni nihajni krog vsebuje odpornost. Nihanja v njem imenujemo bledenje.
Ohmov zakon ima obliko:
Pod pogojem, da je dušenje majhno (kvadrat frekvence lastnega nihanja je veliko večji od kvadrata koeficienta dušenja), je logaritemski dekrement dušenja:
Z močnim dušenjem (kvadrat frekvence lastnega nihanja je manjši od kvadrata koeficienta nihanja):
Ta enačba opisuje proces praznjenja kondenzatorja preko upora. V odsotnosti induktivnosti ne bo prišlo do nihanj. Po tem zakonu se spreminja tudi napetost na ploščah kondenzatorja.
skupna energija v realnem tokokrogu se zmanjša, saj se ob prehodu toka na upor R sprosti toplota.
tranzicijski proces- proces, ki se pojavi v električnih tokokrogih med prehodom iz enega načina delovanja v drugega. Predvideni čas ( 
), med katerim se bo parameter, ki označuje prehodni proces, spremenil v e-krat.
Za vezje s kondenzatorjem in uporom:
.
Maxwellova teorija elektromagnetnega polja:
1 položaj:
Vsako izmenično električno polje ustvari vrtinčno magnetno polje. Maxwell je izmenično električno polje imenoval tok premika, saj tako kot navaden tok inducira magnetno polje.
Za zaznavanje toka odmika se upošteva prehod toka skozi sistem, ki vključuje kondenzator z dielektrikom.
Gostota prednapetostnega toka:
. Gostota toka je usmerjena v smeri spremembe jakosti.
Maxwellova prva enačba:
- vrtinčno magnetno polje ustvarjajo prevodni tokovi (gibajoči se električni naboji) in tokovi izpodrivanja (izmenično električno polje E).
2 položaj:
Vsako izmenično magnetno polje ustvari vrtinčno električno polje – osnovni zakon elektromagnetne indukcije.
Maxwellova druga enačba:
- povezuje hitrost spremembe magnetnega pretoka skozi katero koli površino in kroženje vektorja jakosti električnega polja, ki nastane pri tem.
Vsak prevodnik s tokom ustvarja magnetno polje v prostoru. Če je tok konstanten (ne spreminja se skozi čas), je konstantno tudi povezano magnetno polje. Spreminjajoči se tok ustvarja spreminjajoče se magnetno polje. V prevodniku, po katerem teče tok, je električno polje. Zato spreminjajoče se električno polje ustvarja spreminjajoče se magnetno polje.
Magnetno polje je vrtinčno, saj so linije magnetne indukcije vedno zaprte. Velikost magnetne poljske jakosti H je sorazmerna s hitrostjo spreminjanja električne poljske jakosti 
. Smer vektorja magnetnega polja 
povezana s spremembo jakosti električnega polja 
po pravilu desnega vijaka: desno roko stisnite v pest, palec usmerite v smeri spremembe jakosti električnega polja, nato bodo upognjeni 4 prsti pokazali smer črt jakosti magnetnega polja.
Vsako spreminjajoče se magnetno polje ustvari vrtinčno električno polje, katerih jakostne črte so zaprte in se nahajajo v ravnini, pravokotni na jakost magnetnega polja.
Velikost intenzitete E vrtinčnega električnega polja je odvisna od hitrosti spreminjanja magnetnega polja 
. Smer vektorja E je povezana s smerjo spremembe magnetnega polja H po pravilu levega vijaka: levo roko stisnite v pest, palec usmerite v smer spremembe magnetnega polja, upognjen štirje prsti bodo kazali smer linij vrtinčnega električnega polja.
Množica medsebojno povezanih vrtinčnih električnih in magnetnih polj predstavlja elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje ne ostane na mestu izvora, ampak se širi v prostoru v obliki prečnega elektromagnetnega valovanja.
elektromagnetno valovanje- to je porazdelitev v prostoru med seboj povezanih vrtinčnih električnih in magnetnih polj.
Pogoj za nastanek elektromagnetnega valovanja- gibanje naboja s pospeškom.
Enačba elektromagnetnega valovanja:
- ciklična frekvenca elektromagnetnih nihanj
t je čas od začetka nihanj
l je razdalja od vira valovanja do dane točke v prostoru
- hitrost širjenja valov
Čas, v katerem val potuje od vira do določene točke.
Vektorja E in H v elektromagnetnem valovanju sta pravokotna drug na drugega in na hitrost širjenja valov.
Vir elektromagnetnega valovanja- vodniki, po katerih tečejo tako hitri izmenični tokovi (makroemiterji), kot tudi vzbujeni atomi in molekule (mikroemiterji). Višja kot je frekvenca nihanj, bolje sevajo v prostoru elektromagnetni valovi.
Lastnosti elektromagnetnega valovanja:
Vsi elektromagnetni valovi prečni
V homogenem mediju elektromagnetno valovanje širijo s konstantno hitrostjo, ki je odvisen od lastnosti okolja:
- relativna prepustnost medija
je dielektrična konstanta vakuuma, 
F/m, Cl 2 /nm 2
- relativna magnetna prepustnost medija
- vakuumska magnetna konstanta, 
NA 2 ; H/m
Elektromagnetni valovi odbijajo se od ovir, absorbirajo, razpršijo, lomijo, polarizirajo, difraktirajo, interferirajo.
Volumetrična energijska gostota elektromagnetno polje je sestavljeno iz volumetričnih energijskih gostot električnega in magnetnega polja:
Gostota pretoka energije valovanja - intenziteta valovanja:
-Umov-Poyntingov vektor.
Vsi elektromagnetni valovi so razporejeni v vrsto frekvenc ali valovnih dolžin ( 
). Ta vrstica je lestvica elektromagnetnega valovanja.
Nizkofrekvenčne vibracije. 0 - 10 4 Hz. Pridobljeno iz generatorjev. Ne sevajo dobro.
radijski valovi. 10 4 - 10 13 Hz. Sevajo ga trdni vodniki, skozi katere tečejo hitri izmenični tokovi.
Infrardeče sevanje- valovanje, ki ga oddajajo vsa telesa pri temperaturah nad 0 K, zaradi znotrajatomskih in znotrajmolekularnih procesov.
vidna svetloba - valovi, ki delujejo na oko in povzročajo vizualni občutek. 380-760 nm
Ultravijolično sevanje. 10 - 380 nm. Vidna svetloba in UV nastaneta, ko se spremeni gibanje elektronov v zunanjih lupinah atoma.
rentgensko sevanje. 80 - 10 -5 nm. Nastane, ko se spremeni gibanje elektronov notranje lupine atom.
Gama sevanje. Nastane med razpadom atomskih jeder.
Viri magnetnega polja so premikanje električni naboji (tokovi) . Magnetno polje nastane v prostoru, ki obkroža vodnike s tokom, tako kot nastane električno polje v prostoru, ki obkroža negibne električne naboje. Magnetno polje trajnih magnetov ustvarjajo tudi električni mikrotokovi, ki krožijo znotraj molekul snovi (Ampèrova hipoteza).
Za opis magnetnega polja je potrebno uvesti karakteristiko sile polja, podobno vektorju napetost električno polje. Takšna lastnost je vektor magnetne indukcije Vektor magnetne indukcije določa sile, ki delujejo na tokove ali gibljive naboje v magnetnem polju.
Smer iz Južni pol S proti severnemu polu N magnetne igle, prosto nameščene v magnetnem polju. Tako je mogoče s preučevanjem magnetnega polja, ki ga ustvari tok ali trajni magnet, z majhno magnetno iglo na vsaki točki v prostoru.
Da bi kvantitativno opisali magnetno polje, je treba navesti metodo za določanje ne samo
smer vektorja ampak in njegov modul Modul vektorja magnetne indukcije je enako razmerju največja vrednost
Amperska sila, ki deluje na prevodnik z enosmernim tokom, na jakost toka jaz v prevodniku in njegovo dolžino Δ l
:
Amperova sila je usmerjena pravokotno na vektor magnetne indukcije in smer toka, ki teče skozi prevodnik. Za določitev smeri Amperove sile običajno uporabimo pravilo leve roke: če levo roko postavite tako, da indukcijske črte vstopijo v dlan, iztegnjeni prsti pa so usmerjeni vzdolž toka, bo umaknjen palec pokazal smer sile, ki deluje na prevodnik.
medplanetarnega magnetnega polja
Če bi bil medplanetarni prostor vakuum, bi bila edina magnetna polja v njem le polja Sonca in planetov ter polje galaktičnega izvora, ki se razteza po spiralnih vejah naše Galaksije. V tem primeru bi bila polja Sonca in planetov v medplanetarnem prostoru izjemno šibka.
Pravzaprav medplanetarni prostor ni vakuum, temveč napolnjen z ioniziranim plinom, ki ga oddaja Sonce (sončni veter). Koncentracija tega plina je 1-10 cm -3 , značilne hitrosti so med 300 in 800 km/s, temperatura je blizu 10 5 K (spomnimo se, da je temperatura korone 2×10 6 K).
sončen veter je odtok plazme sončne korone v medplanetarni prostor. Na ravni Zemljine orbite Povprečna hitrost Delci sončnega vetra (protoni in elektroni) so okoli 400 km/s, število delcev je nekaj deset na 1 cm 3 .
Angleški znanstvenik William Gilbert, dvorni zdravnik kraljice Elizabete, je leta 1600 prvi pokazal, da je Zemlja magnet, katerega os ne sovpada z osjo vrtenja Zemlje. Zato je okoli Zemlje, kot tudi okoli vsakega magneta, magnetno polje. Leta 1635 je Gellibrand odkril, da se polje zemeljskega magneta počasi spreminja, Edmund Halley pa je izvedel prvi magnetni pregled oceanov na svetu in ustvaril prve svetovne magnetne zemljevide (1702). Leta 1835 je Gauss izvedel sferično harmonično analizo zemeljskega magnetnega polja. V Göttingenu je ustvaril prvi magnetni observatorij na svetu.
Nekaj besed o magnetnih karticah. Običajno vsakih 5 let porazdelitev magnetnega polja na zemeljskem površju predstavijo magnetne karte treh ali več magnetnih elementov. Na vsaki od teh kart so narisane izolinije, vzdolž katerih ima dani element konstantno vrednost. Premice enakega naklona D imenujemo izogone, naklone I imenujemo izokline, vrednosti polna moč B - izodinamične črte ali izodine. Izomagnetne črte elementov H, Z, X in Y imenujemo izolinije vodoravne, navpične, severne oziroma vzhodne komponente.
Vrnimo se k risbi. Prikazuje krog s kotnim polmerom 90°–d, ki opisuje položaj Sonca na zemeljski površini. Lok velik krog, narisana skozi točko P in geomagnetni pol B, seka ta krog v točkah H' n in H' m , ki označujeta položaj Sonca v trenutkih geomagnetnega poldneva in geomagnetne polnoči točke P. Ti trenutki so odvisni od zemljepisna širina točke P. Položaji Sonca v lokalnem pravem poldnevu in polnoči so označeni s točkama H n oziroma H m . Ko je d pozitiven (poletje na severni polobli), potem jutranja polovica geomagnetnega dneva ni enaka večerni polovici. Na visokih zemljepisnih širinah se lahko geomagnetni čas večino dneva zelo razlikuje od pravega ali srednjega časa.
Ko smo že pri časovnih in koordinatnih sistemih, spregovorimo še o upoštevanju ekscentričnosti magnetnega dipola. Ekscentrični dipol se od leta 1836 počasi premika navzven (sever in zahod). Ali je prečkal ekvatorialno ravnino? okoli leta 1862. Njegova radialna tirnica se nahaja v regiji otoka Gilbert v Tihem oceanu
DELOVANJE MAGNETNEGA POLJA NA TOK
Znotraj vsakega sektorja se hitrost sončnega vetra in gostota delcev sistematično spreminjata. Opazovanja z raketami kažejo, da se oba parametra močno povečata na meji sektorja. Konec drugega dne po prehodu meje sektorja se gostota zelo hitro, nato pa po dveh ali treh dneh počasi začne povečevati. Hitrost sončnega vetra počasi upada drugi ali tretji dan po tem, ko doseže svoj vrh. Sektorska struktura ter opažene spremembe hitrosti in gostote so tesno povezane z magnetosferskimi motnjami. Sektorska struktura je dokaj stabilna, tako da se celoten vzorec toka vrti s Soncem za vsaj nekaj sončnih obratov in potuje čez Zemljo približno vsakih 27 dni.
