Et av de grunnleggende konseptene som brukes i fysikk er magnetfeltet. Den virker på bevegelige elektriske ladninger. Det er umerkelig og føles ikke av en person, men dets tilstedeværelse kan oppdages ved hjelp av en magnet eller strykejern. Det er også ganske enkelt å forstå hvilket magnetfelt som kalles homogent og inhomogent.
Definisjon og metoder for å detektere et magnetfelt
Når vi møter begrepet magnetfelt, har vi et spørsmål om hva slags magnetfelt det er, om det er homogent eller inhomogent. Før du svarer på et slikt spørsmål, er det nødvendig å gi innledende definisjoner av begreper.
Det magnetiske feltet er ment å betraktes som en spesiell type materie som eksisterer nær bevegelige elektriske ladninger, spesielt nær ledere med strøm. Kan oppdages ved hjelp av en magnetisk nål eller jernspåner.
Uniform field
Forekommer inne i bandetmagnet og i solenoiden, når lengden er mye større enn diameteren. I dette tilfellet, i henhold til gimlet-regelen, vil konturene av magnetfeltet bli rettet mot klokken.
Magnetiske linjer er parallelle og rette, tomrommet mellom dem er alltid det samme, påvirkningskraften på den magnetiske nålen er ikke forskjellig på alle punkter i størrelse og retning.
Heterogent felt
Ved et inhomogent felt vil magnetlinjene bli bøyd, tomrommet mellom dem vil variere i størrelse, kraften av virkningen på magnetnålen vil variere i størrelse og retning på forskjellige punkter i feltet. Kraften som virker på en pil plassert i feltet til en stripemagnet virker på forskjellige punkter med krefter som er forskjellige i størrelse og retning. Dette kalles et inhomogent felt. Linjene til et slikt felt er buede, frekvensen varierer fra punkt til punkt.
Det er mulig å oppdage denne typen felt i nærheten av en rett leder med strøm, en stangmagnet og en solenoid.
Hva er magnetiske linjer
For det første, når et problem oppstår, bør man bestemme hva slags magnetfelt, homogent eller inhomogent, som dannes, man bør lære om magnetiske linjer, ut fra formen som feltkarakteristikken blir tydelig.
For å skildre magnetfeltet, begynte å bruke magnetiske linjer. De er imaginære striper langs en magnetisk nål og plassert i et magnetfelt. Det er mulig å trekke en magnetisk linje gjennom evtfeltpunkt, vil det ha retning og alltid nært.
Retning
De forlater nordpolen til magneten og drar mot sør. Inne i selve magneten er alt strengt tatt det motsatte. Linjene i seg selv har ingen begynnelse eller slutt, er lukket eller går fra uendelig til uendelig.
Utenfor magneten er linjene plassert så tett som mulig nær polene. Av dette blir det klart at effekten av feltet er sterkest nær polene, og når du beveger deg bort fra bunnen, svekkes den. Gitt at magnetstripene er buede, endres også retningen til kraften som virker på magnetnålen.
Hvordan fremstille
For å forstå hvordan homogene magnetiske felt skiller seg fra inhomogene felter, må du lære å avbilde dem ved hjelp av magnetiske linjer.
Man bør vurdere eksemplet ovenfor på forekomsten av et jevnt magnetfelt i den såk alte solenoiden, som er en sylindrisk trådspole som strøm føres gjennom. Inne i det kan magnetfeltet betraktes som ensartet, forutsatt at lengden er mye større enn diameteren (utenfor spolen vil feltet være ujevnt, magnetlinjene vil være plassert på samme måte som i en stangmagnet).
Uniformsfeltet er også plassert i midten av den permanente stangmagneten. I et hvilket som helst begrenset område i rommet er det også mulig å reprodusere et ensartet magnetfelt, der kreftene som virker på den magnetiserte nålen vil være de samme i størrelse og retning.
For å skildre et magnetfelt, bruk følgende eksempel. Hvis linjene er plassertvinkelrett på tegneplanet og er rettet fra betrakteren, så er de avbildet med kryss, hvis de er på betrakteren - med prikker. Som med strømmen er hvert kors så å si den synlige halen av en pil som flyr fra betrakteren, og punktet er skarpere enn pilen som flyr mot oss.
Også kravet "Tegn et ensartet og uensartet magnetfelt" er lett oppfylt. Bare tegn disse magnetiske linjene, og ta hensyn til feltets egenskaper (uniformitet og inhomogenitet).
Men eksistensen av inhomogene felt kompliserer oppgaven i stor grad. I dette tilfellet er det usannsynlig å oppnå et fysisk resultat ved å bruke den generelle ligningen.
Differences
Svaret på spørsmålet om hvordan homogene magnetiske felt skiller seg fra inhomogene er ganske enkelt å gi. Først av alt avhenger det av magnetlinjene. Ved et jevnt felt vil avstanden mellom dem være den samme, og de vil være jevnt fordelt, med samme kraft som virker på instrumentene når som helst. For inhomogene felt er alt strengt tatt det motsatte. Linjene er ujevnt plassert, forskjellige steder virker de med ulik kraft på enheter.
I praksis er et inhomogent felt ganske vanlig, noe som også bør huskes, siden ensartede felt kun kan oppstå inne i en gjenstand, for eksempel en magnet eller en solenoid. Utendørsobservasjoner vil fikse heterogenitet.
Feltdeteksjon
Etter å ha forstått hva ensartede og inhomogene magnetiske felt er, og definere demetter å ha demontert, bør du finne ut hvordan du kan finne dem.
Det enkleste for dette er eksperimentet utført av Oersted. Den består i å bruke en magnetisk nål, som hjelper til med å bestemme eksistensen av en elektrisk strøm. Så snart strømmen beveger seg langs lederen, vil pilen som ligger i nærheten bevege seg, på grunn av at det er ensartede og uensartede magnetfelt.
Interaksjon mellom dirigenter med strøm
Hver leder med strøm har sitt eget magnetfelt, som virker med en viss kraft på den nærmeste. Avhengig av strømmens retning vil lederne tiltrekke seg eller frastøte hverandre. Felt som kommer fra forskjellige kilder vil legge seg sammen og danne et enkelt resulterende felt.
Hvordan de er opprettet og hvorfor
Eksempler på ensartede og uensartede magnetiske felt som brukes i katodestråleenheter er skapt av spoler som sender strøm. For å oppnå den nødvendige formen på magnetfeltet, brukes hyllespisser og magnetiske skjermer, laget av materialer med sterk magnetisk permeabilitet.
Påvirkningen av inhomogene magnetiske felt kan endre forløpet til irreversible fysiske og kjemiske fenomener, for det meste en heterogen prosess. Utseendet til turbulent diffusjon fører til en økning med flere størrelsesordener i hastigheten på gassbevegelse fra enhver væske til overflaten i formmikrobobler. Effekten av lokal dehydrering av ioner og partikler skyldes intensiveringen av mikrokrystalliseringsprosessen. I flytende medier kan høyenergireaksjoner skape frie radikaler, atomært oksygen, peroksider og nitrogenholdige forbindelser. Koagulering oppstår, og produkter forårsaket av erosiv ødeleggelse vises i væsken.
Under hydrodynamisk kavitasjon kompliserer den store størrelsen på de nye boblene og hulene deres medføring av væske fra området med lavt trykk til området med høyere trykk, der boblene kollapser. Under kollapsen av en liten boble er det lavt luftinnhold og det oppstår en sterk kjemisk reaksjon, lik en plasmautladning. Tilstedeværelsen av inhomogene magnetiske felt fører til ustabilitet av hulrom, deres oppløsning og utseendet av småskala virvler og bobler. Gitt at trykket i midten av en slik virvel reduseres, konverterer den små gassbobler.
Når du måler induksjon i et ujevnt magnetfelt, husk at Hall-spenningen er proporsjonal med gjennomsnittsverdien av feltinduksjonen innenfor området avgrenset av transduserens overflate.
For å fokusere paraksiale stråler, brukes også uensartede magnetiske felt, dannet av korte spoler, som er flerlags solenoider, hvis lengde står i forhold til deres diameter. Et elektron som kommer inn i et slikt felt er utsatt for krefter som endrer retning. Et elektron under påvirkning av en slik kraft nærmer seg linsens akse, mens planet som banen befinner seg i erbøyer. Elektronet beveger seg langs et spiralsegment som skjærer linsens akse ved et gitt punkt.
Den romlige økningsfaktoren er forårsaket av romlig spredning av inhomogene felt på territoriet til et heterogent system som er vasket ned med væske. For å oppnå populasjonsinversjonen av nivåene ved separasjonsmetoden, brukes ikke-uniforme felt skapt av en multibåndsmagnet. Formen på polene er lik stengene i kvadrupolkondensatoren til en ammoniakkbasert molekylær generator.
Uses
Den magnetiske ordensmetoden for feildeteksjon er basert på trekkraften av magnetiske partikler av kreftene til inhomogene felt som vises over defektene. Akkumuleringen av et slikt pulver bestemmer tilstedeværelsen av en defekt, dens størrelse og plassering på delen som kontrolleres.
En liten splittende effekt anses å være en betydelig ulempe ved molekylstrålemetoden ved bruk av sterke inhomogene magnetiske felt. Det er en enkel og tilsynelatende usannsynlig metode for å øke denne effekten. Den består i påføring av et lett eksternt magnetfelt. Sistnevnte vil gjøre det mulig å øke bruksområdet for kjernefysiske presesjonsmagnetometre mot uensartede magnetiske felt.
Fordelen med denne metoden er dens høye oppløsning, som gjør det mulig å oppdage uensartede magnetiske felt i forhold til størrelsen på partiklene i det magnetiske laget av båndet, samt muligheten til å finne skader på båndet. komplekse overflater og i tette åpninger.
Ulempene erbehovet for sekundær prosessering av informasjon, bare partikler av magnetiske felt langs båndet er fikset, kompleksiteten av demagnetisering og bevaring av båndet, og det er nødvendig å forhindre påvirkning av eksterne magnetiske felt.
Uniforme og inhomogene magnetiske felt er ganske vanlige, til tross for at de er usynlige for den vanlige lekmann. Eksempler på ensartede og uensartede magnetfelt kan finnes i stangmagneter og solenoider. Samtidig kan du legge merke til dem ved hjelp av en enkel magnetnål eller jernspåner.
