Viena iš pagrindinių fizikoje vartojamų sąvokų yra magnetinis laukas. Jis veikia judančius elektros krūvius. Jis nepastebimas ir nejaučiamas žmogaus, tačiau jo buvimą galima aptikti naudojant magnetą ar geležį. Taip pat gana lengva suprasti, kuris magnetinis laukas vadinamas vienalyčiu ir nehomogenišku.
Magnetinio lauko apibrėžimas ir metodai
Kai susiduriame su magnetinio lauko samprata, kyla klausimas, koks tai magnetinis laukas, ar jis vienalytis, ar nehomogeniškas. Prieš atsakant į tokį klausimą, būtina pateikti pirminius terminų apibrėžimus.
Manoma, kad magnetinis laukas laikomas specialia materijos rūšimi, kuri yra šalia judančių elektros krūvių, ypač šalia srovės laidininkų. Galima aptikti naudojant magnetinę adatą arba geležies drožles.
Vienodas laukas
Atsitinka grupės vidujemagnetas ir solenoide, kai jo ilgis yra daug didesnis už skersmenį. Šiuo atveju, pagal gimleto taisyklę, magnetinio lauko kontūrai bus nukreipti prieš laikrodžio rodyklę.
Magnetinės linijos yra lygiagrečios ir tiesios, tuštuma tarp jų visada yra vienoda, poveikio magnetinei adatai jėga nesiskiria visuose taškuose savo dydžiu ir kryptimi.
Heterogeninis laukas
Nehomogeninio lauko atveju magnetinės linijos bus išlenktos, tarp jų esanti tuštuma skirsis pagal dydį, magnetinės adatos veikimo jėga skirtinguose lauko taškuose skirsis pagal dydį ir kryptį. Taip pat juostos magneto lauke esančią rodyklę veikianti jėga įvairiuose taškuose veikia skirtingo dydžio ir krypties jėgomis. Tai vadinama nehomogeniniu lauku. Tokio lauko linijos yra išlenktos, dažnis skiriasi nuo taško iki taško.
Tokį lauką galima aptikti šalia tiesaus laidininko su srove, strypo magnetu ir solenoidu.
Kas yra magnetinės linijos
Visų pirma, iškilus problemai, reikėtų nustatyti, koks magnetinis laukas, vienalytis ar nehomogeniškas, susidaro, reikėtų sužinoti apie magnetines linijas, nuo kurių formos aiškėja lauko charakteristika.
Norėdami pavaizduoti magnetinį lauką, pradėjo naudoti magnetines linijas. Jie yra įsivaizduojamos juostelės išilgai magnetinės adatos ir dedamos į magnetinį lauką. Galima nubrėžti magnetinę liniją per bet kuriąlauko taškas, jis turės kryptį ir visada bus uždarytas.
Kryptis
Jie palieka šiaurinį magneto ašigalį ir eina į pietus. Paties magneto viduje viskas yra griežtai priešingai. Pačios linijos neturi pradžios ar pabaigos, yra uždaros arba eina nuo begalybės iki begalybės.
Už magneto ribų linijos yra kuo tankiau šalia polių. Iš to tampa aišku, kad lauko poveikis stipriausias prie ašigalių, o tolstant nuo apačios jis silpnėja. Atsižvelgiant į tai, kad magnetinės juostelės yra išlenktos, magnetinę adatą veikiančios jėgos kryptis taip pat keičiasi.
Kaip pavaizduoti
Norėdami suprasti, kuo homogeniniai magnetiniai laukai skiriasi nuo nevienalyčių, turite išmokti juos pavaizduoti naudojant magnetines linijas.
Reikėtų apsvarstyti aukščiau pateiktą vienodo magnetinio lauko atsiradimo vadinamajame solenoide, kuris yra cilindrinės vielos ritė, per kurią praeina srovė, pavyzdį. Jo viduje magnetinis laukas gali būti laikomas vienodu, jei ilgis yra daug didesnis už skersmenį (už ritės ribų laukas bus netolygus, magnetinės linijos bus išdėstytos taip pat, kaip ir strypo magnete).
Tolygus laukas taip pat yra nuolatinio strypo magneto centre. Bet kurioje ribotoje erdvės srityje taip pat galima atkurti vienodą magnetinį lauką, kuriame įmagnetintą adatą veikiančios jėgos bus vienodos dydžio ir krypties.
Jei norite pavaizduoti magnetinį lauką, naudokite šį pavyzdį. Jei linijos yra išsidėsčiusiosstatmenos piešimo plokštumai ir yra nukreiptos iš žiūrovo, tada jie vaizduojami kryžiais, jei ant žiūrovo - taškais. Kaip ir srovėje, kiekvienas kryžius yra tarsi matoma iš žiūrinčiojo skrendančios rodyklės uodega, o smaigalys yra aštresnis nei rodyklė, kuri skrenda link mūsų.
Be to, nesunkiai įvykdomas reikalavimas „Nubraižyti vienodą ir nevienodą magnetinį lauką“. Tiesiog nubrėžkite šias magnetines linijas, atsižvelgdami į lauko charakteristikas (tolygumą ir nehomogeniškumą).
Tačiau nehomogeniškų laukų egzistavimas labai apsunkina užduotį. Šiuo atveju mažai tikėtina, kad naudojant bendrąją lygtį bus gautas fizinis rezultatas.
Skirtumai
Atsakyti į klausimą, kuo vienarūšiai magnetiniai laukai skiriasi nuo nevienalyčių, gana lengva atsakyti. Visų pirma, tai priklauso nuo magnetinių linijų. Esant tolygiam laukui, atstumas tarp jų bus vienodas, ir jie bus tolygiai išdėstyti, o prietaisus bet kuriame taške veiks ta pati jėga. Nehomogeniškiems laukams viskas yra griežtai priešingai. Linijos yra netolygiai išdėstytos, skirtingose vietose jos veikia nevienoda jėga įrenginius.
Praktikoje nehomogeniškas laukas yra gana dažnas reiškinys, kurį taip pat reikia atsiminti, nes vienodi laukai gali atsirasti tik objekto, pavyzdžiui, magneto ar solenoido, viduje. Stebėjimai lauke ištaisys nevienalytiškumą.
Lauko aptikimas
Supratę, kas yra vienodi ir nehomogeniški magnetiniai laukai, ir juos apibrėžęišardę turėtumėte sužinoti, kaip juos rasti.
Paprasčiausias tam yra Oersted atliktas eksperimentas. Jį sudaro magnetinės adatos naudojimas, kuris padeda nustatyti elektros srovės buvimą. Kai tik srovė judės išilgai laidininko, šalia esanti rodyklė judės dėl to, kad yra vienodi ir netolygi magnetiniai laukai.
Laidžių sąveika su srove
Kiekvienas srovės laidininkas turi savo magnetinį lauką, kuris tam tikra jėga veikia artimiausią. Priklausomai nuo srovės krypties, laidininkai vienas kitą pritrauks arba atstums. Laukai, gauti iš skirtingų š altinių, susidės ir sudarys vieną lauką.
Kaip jie kuriami ir kodėl
Katodinių spindulių įrenginiuose naudojamų vienodų ir nevienodų magnetinių laukų pavyzdžiai sukuriami ritėmis, praleidžiančiomis srovę. Norint gauti reikiamą magnetinio lauko formą, naudojami lentynų antgaliai ir magnetiniai ekranai, pagaminti iš medžiagų, turinčių stiprią magnetinį laidumą.
Nehomogeninių magnetinių laukų įtaka gali pakeisti negrįžtamų fizikinių ir cheminių reiškinių, dažniausiai nevienalyčių procesų, eigą. Turbulentinės difuzijos atsiradimas keliais dydžiais padidina dujų judėjimo greitį iš bet kokio skysčio į paviršių.mikroburbuliukai. Vietinės jonų ir dalelių dehidratacijos poveikis atsiranda dėl mikrokristalizacijos proceso intensyvėjimo. Tekančioje terpėje didelės energijos reakcijos gali sukurti laisvuosius radikalus, atominį deguonį, peroksidus ir azoto junginius. Vyksta koaguliacija, o skystyje atsiranda produktų, kuriuos sukelia erozinis sunaikinimas.
Atliekant hidrodinaminę kavitaciją, dėl didelio besiformuojančių burbuliukų ir urvų jų patekimas skysčiu iš žemo slėgio zonos į aukštesnio slėgio sritį, kur burbuliukai subyra, apsunkina. Mažo burbulo griūties metu yra mažai oro ir įvyksta stipri cheminė reakcija, panaši į plazmos iškrovą. Nehomogeninių magnetinių laukų buvimas lemia ertmių nestabilumą, jų suirimą ir nedidelių sūkurių bei burbuliukų atsiradimą. Atsižvelgiant į tai, kad slėgis tokio sūkurio centre yra sumažintas, jis paverčia mažus dujų burbuliukus.
Matuodami indukciją netolygiame magnetiniame lauke, atminkite, kad Holo įtampa yra proporcinga lauko indukcijos vidutinei vertei srityje, kurią riboja keitiklio paviršius.
Paraksialiniams spinduliams fokusuoti taip pat naudojami netolygi magnetiniai laukai, suformuoti trumpomis ritėmis, kurios yra daugiasluoksniai solenoidai, kurių ilgis proporcingas jų skersmeniui. Į tokį lauką patekusį elektroną veikia jo kryptį keičiančios jėgos. Elektronas, veikiamas tokios jėgos, artėja prie objektyvo ašies, o plokštuma, kurioje yra jo trajektorija, yralenkimai. Elektronas juda išilgai spiralės segmento, kuris tam tikrame taške kerta lęšio ašį.
Erdvinio padidėjimo koeficientą sukelia nevienalyčių laukų erdvinis išsiskirstymas heterogeninės sistemos, išplautos skysčiu, teritorijoje. Norint gauti lygių populiacinę inversiją atskyrimo metodu, naudojami daugiajuosčio magneto sukurti netolygi laukai. Polių forma panaši į amoniako pagrindu pagaminto molekulinio generatoriaus keturpolio kondensatoriaus strypus.
Naudoja
Magnetinės tvarkos defektų aptikimo metodas yra pagrįstas magnetinių dalelių traukimu nehomogeniškų laukų, atsirandančių virš defektų, jėgomis. Tokių miltelių susikaupimas lemia defekto buvimą, jo dydį ir padėtį ant tikrinamos dalies.
Nedidelis skilimo efektas laikomas reikšmingu molekulinio pluošto metodo, naudojant stiprius nehomogeniškus magnetinius laukus, trūkumu. Yra paprastas ir, atrodo, neįtikėtinas būdas padidinti šį efektą. Jį sudaro šviesos išorinio magnetinio lauko taikymas. Pastarasis leis padidinti branduolinių precesinių magnetometrų naudojimo sritį link netolygaus magnetinio lauko.
Šio metodo pranašumas yra didelė skiriamoji geba, leidžianti aptikti netolygius magnetinius laukus, atitinkančius juostos magnetinio sluoksnio dalelių dydį, taip pat galimybę aptikti pažeidimus sudėtingiems paviršiams ir sandariose angose.
Trūkumai yraantrinio informacijos apdorojimo poreikis, fiksuojamos tik magnetinių laukų dalelės palei juostą, juostos išmagnetinimo ir išsaugojimo sudėtingumas ir būtina užkirsti kelią išorinių magnetinių laukų įtakai.
Tolygūs ir nehomogeniški magnetiniai laukai yra gana dažni, nepaisant to, kad paprastam pasauliečiui jie nematomi. Vienodų ir nevienodų magnetinių laukų pavyzdžių galima rasti strypiniuose magnetuose ir solenoiduose. Tuo pačiu metu galite juos pastebėti naudodami paprastą magnetinę adatą arba geležies drožles.
