Wie der Magnetismus funktioniert. Magnetismus - von Falez bis Maxwell. Elektronenbewegung und elektrischer Strom

Aufgeladene Körpern können andere Arten von Feld erstellen, außer elektrisch. Wenn sich die Gebühren bewegen, erzeugt der Raum um sie herum eine besondere Art von Materie, genannt magnetfeld. Folglich erzeugt auch der elektrische Strom, der eine angeordnete Bewegung der Ladungen ist, auch ein Magnetfeld. Wie ein elektrisches Feld ist das Magnetfeld nicht im Raum beschränkt, es breitet sich sehr schnell aus, aber immer noch mit der Endgeschwindigkeit. Es kann nur durch Aktion auf bewegten Ladungskörpern (und als Ergebnis, Strömungen) nachgewiesen werden.

Um das Magnetfeld zu beschreiben, ist es notwendig, ein Feldcharakteristik eines Feldes ähnlich dem Spannungsvektor einzuführen E. elektrisches Feld. Diese Eigenschaft ist Vektor B. magnetische Induktion. Im System von UN-Einheiten pro Einheit der magnetischen Induktion wurde 1 TESLA (TL) empfangen. Wenn im Magnetfeld mit Induktion B. Legen Sie eine Leiterlänge l. Mit Strom ICH.Dann nannte die Kraft, angerufen durch die Stärke der Amperewas von der Formel berechnet wird:

wo: IM - Induktion des Magnetfelds, ICH. - Stromleistung im Leiter, l. - seine Länge. Die Amperekraft ist senkrecht zum magnetischen Induktionsvektor und dem Stromrichtungsstrom durch den Leiter gerichtet.

Um die Richtung der Kraft des Amper zu bestimmen, verwenden Sie normalerweise regel "linke Hand": Wenn Sie die linke Hand anordnen, so dass die Induktionsleitungen in die Handfläche eingegeben werden, und die länglichen Finger wurden entlang des Stroms gerichtet, der reservierte Daumen zeigt die Richtung der auf den Leiter einwirkenden Amperkraft an (siehe Figur).

Fallscke α Zwischen den Richtungen der magnetischen Induktion und dem Strom im Leiter unterscheiden sich zwischen 90 °, um die Richtung der Amperekraft zu bestimmen, ist es erforderlich, die Magnetfeldkomponente mitzunehmen, die senkrecht zur aktuellen Richtung ist. Es ist notwendig, die Aufgaben dieses Themas wie in der Dynamik oder der Statik zu lösen, d. H. Spielkräfte auf den Achsen der Koordinaten oder Faltkraft gemäß den Regeln der Bildung von Vektoren.

Der Moment der Kräfte, die mit dem Strom auf den Rahmen wirken

Lassen Sie den Rahmen mit dem Strom in einem Magnetfeld sein, und die Ebene des Rahmens ist senkrecht zum Feld. Ampere-Kräfte komprimieren den Rahmen, und ihr Gleiche wird Null sein. Wenn Sie die aktuelle Richtung ändern, ändern sich die Kräfte des Amper ihre Richtung, und der Rahmen wird nicht schrumpfen, sondern sich strecken. Wenn die magnetischen Induktionsleitungen in der Rahmenebene liegen, ergibt sich das Rotationsmoment der Amperekräfte. Drehmoment der Ampere gleicht:

wo: S. - Rahmenbereich, α - der Winkel zwischen dem Normal bis zum Rahmen und dem magnetischen Induktionsvektor (Normal - Vektor, senkrechte Rahmenebene), N. - Anzahl der Züge, B. - Induktion des Magnetfelds, ICH. - Stromversorgung im Rahmen.

Lorentz Power.

Ampere-Leistung, die auf das Segment der Leiterlänge δ wirkt l. mit Stärke des Stroms ICH.Magnetfeld B. Es kann durch die Kräfte ausgedrückt werden, die auf individuelle Ladungsträger wirken. Diese Kräfte werden genannt kräfte Lorentz.. Lorentz Power, die auf ein Partikel mit Ladung wirkt q In einem Magnetfeld B.beweglich v., berechnet durch die folgende Formel:

Winkel α In dieser Expression ist gleich der Ecke zwischen Geschwindigkeit und Vektor der magnetischen Induktion. Richtung der Lorentz-Kraft, die auf wirkt positiv Das geladene Teilchen sowie die Richtung der Amperekraft können gemäß der Regel der linken Hand oder durch die Regel des Bullen (wie die Kraft der Ampere) gefunden werden. Der Vektor der magnetischen Induktion muss geistig in die Handfläche der linken Hand kleben, vier geschlossene Finger, um die Bewegungsgeschwindigkeit des geladenen Partikels zu senden, und der gebogene Daumen zeigt die Richtung der Lorentz-Leistung. Wenn das Partikel hat negativ Die Ladung, die Richtung der Lorentz-Kraft, die gemäß der Regel der linken Hand gefunden wurde, muss durch das Gegenteil ersetzt werden.

Die Lorentz-Leistung ist senkrecht zur Geschwindigkeit und Induktion des Magnetfelds gerichtet. Beim Bewegen eines geladenen Teilchens in einem Magnetfeld lorentz Macht macht nicht. Daher ändert sich das Geschwindigkeitsvektormodul, wenn sich das Partikel bewegt. Wenn sich das geladene Teilchen unter der Wirkung der Lorentzkraft in einem homogenen Magnetfeld bewegt und seine Geschwindigkeit in der Ebene senkrecht zum Magnetfeldinduktionsvektor liegt, bewegt sich das Partikel um den Kreis, dessen Radius von berechnet werden kann Die folgende Formel:

Lorentz's Power spielt in diesem Fall die Rolle der Zentripetalkraft. Die Partikelzirkulationszeit in einem homogenen Magnetfeld ist:

Der letzte Ausdruck zeigt, dass für geladene Partikel einer bestimmten Masse m. Die Behandlungsperiode (und damit der Frequenz und die Winkelgeschwindigkeit) hängt nicht von der Geschwindigkeit ab (folglich von der kinetischen Energie) und dem Radius der Flugbahn R..

Theorie des Magnetfelds

Wenn zwei parallele Drähte in einer Richtung strom sind, werden sie angezogen; Wenn in entgegengesetzten Richtungen, dann abstoßen. Die Muster dieses Phänomens wurden experimentell von der Ampere installiert. Die Wechselwirkung von Strömungen wird durch ihre Magnetfelder verursacht: Das Magnetfeld eines Stroms wirkt durch die Kraft der Ampere auf einem anderen Strom und umgekehrt. Experimente haben gezeigt, dass das Kraftmodul auf die Länge der Länge δ wirkt l. jeder der Leiter, direkt proportional zu den aktuellen Kräften ICH. 1 I. ICH. 2 in Leitern, Länge des Segments δ l. und zurück proportional zur Entfernung R. Zwischen ihnen:

wo: μ 0 - Konstanter Wert aufgerufen magnetkonstante. Die Einführung der Magnetkonstante in C vereinfacht die Aufzeichnung einer Reihe von Formeln. Sein numerischer Wert ist:

μ 0 = 4π · 10 -7 h / a 2 ≈ 1,26 · 10 -6 h / a 2.

Das Vergleich der obigen Expression für die Festigkeit der Wechselwirkung von zwei Leitern mit einem Strom und einer Expression für die Festigkeit der Ampere ist nicht schwierig, einen Ausdruck zu erhalten induktion des von jedem der geradlinigen Leiter mit Strom erzeugte Magnetfeld in der Entfernung. R. von ihm:

wo: μ - Die magnetische Permeabilität des Stoffes (ungefähr ist etwas niedriger). Wenn der Strom in einer kreisförmigen Windung verläuft, dann zentrum der Umdrehungen Induktion des Magnetfelds Bestimmt durch die Formel:

Stromleitungen Magnetfelder Anrufleitungen, von Tangent, von denen sich magnetische Pfeile befinden. Magnetpfeil. Rufen Sie einen langen und dünnen Magneten an, seine Polen sind Punkt. Der auf dem Faden suspendierte magnetische Pfeil verwandelt sich immer in eine Richtung. Gleichzeitig wird ein Ende in Richtung Norden, dem zweiten Süden, gerichtet. Daher der Name des Pole: Northern ( N.) und südlich ( S.). Magnete haben immer zwei Polen: den Norden (mit Blau oder Brief bezeichnet) N.) und südlich (rot oder brief S.). Magnete interagieren sowie Gebühren: Die gleichnamigen Polen werden abgestoßen, und die Variepeten werden angezogen. Es ist unmöglich, einen Magneten mit einem Pol zu bekommen. Auch wenn der Magnet gebrochen ist, hat jeder Teil zwei verschiedene Polen.

Vektor magnetische Induktion.

Vektor magnetische Induktion. - Vector Physical-Werte, das ein Merkmal eines Magnetfelds ist, ist numerisch gleicher, der auf ein auf ein Stromelement in 1 A und eine Länge von 1 m wirkt, wenn die Richtung der Stromleitung senkrecht zum Leiter ist. Bezeichnet IM, Maßeinheit - 1 TESLA. 1 TL ist ein sehr großer Wert, daher wird in echten Magnetfeldern eine magnetische Induktion in MTL gemessen.

Der magnetische Induktionsvektor zielt auf Tangente an Stromleitungen, d. H. Stimmt mit der Richtung des Nordpols des in diesem Magnetfeld aufgestellten Magnetpfeils zusammen. Die Richtung des magnetischen Induktionsvektors überfallen nicht mit der Kraftrichtung, die auf den Leiter wirkt, so dass die Stromleitungen des Magnetfelds streng genommen, nicht mächtig sind.

Stromleitung des Magnetfelds von Permanentmagneten In Bezug auf die Magnete selbst wie in Abbildung gezeigt:

Im Fall von elektrisches Strom Magnetfeld Um die Richtung der Stromleitungen zu bestimmen, verwenden Sie die Regel die Regel "Rechte Hand": Wenn Sie einen Führer zur rechten Hand nehmen, so dass der Daumen auf den Strom zeigt, zeigen Sie vier Finger, Klemmleiter, zeigen die Richtung der Stromleitungen um den Leiter:

Im Falle von Gleichstrom der magnetischen Induktionslinie - Kreis sind die Ebenen senkrecht zum Strom. Vektor magnetische Induktion zielt auf einen Tangenten des Umfangs ab.

Solenoid - auf den zylindrischen Oberflächenleiter gewickelt, durch den der elektrische Strom fließt ICH. Wie ein Feld eines direkten Permanentmagneten. In einer Magnetlänge l. und die Anzahl der Vitkov N. Ein homogenes Magnetfeld mit Induktion wird erstellt (seine Richtung wird auch von der richtigen Rektion bestimmt):

Magnetfeldlinien haben eine Art geschlossener Linien - Dies ist die Gesamteigenschaft aller magnetischen Linien. Dieses Feld heißt Wirbel. Bei konstanten Magneten endet die Linie nicht auf der Oberfläche und dringt in die Innenseite des Magneten ein und ist innen geschlossen. Dieser Unterschied von elektrischen und magnetischen Feldern wird durch die Tatsache erklärt, dass im Gegensatz zu elektrischen, magnetischen Ladungen nicht vorhanden sind.

Magnetische Eigenschaften der Materie

Alle Substanzen haben magnetische Eigenschaften. Die magnetischen Eigenschaften der Substanz sind charakterisiert relative magnetische Permeabilität μ Für die das Folgende trifft:

Diese Formel entspricht der Korrespondenz der magnetischen Induktion des Feldes im Vakuum im Vakuum und in dieser Umgebung. Im Gegensatz zu elektrischer, mit magnetischer Wechselwirkung im Medium ist es möglich, im Vergleich zum Vakuum zu beobachten und zu verstärken, im Vergleich zum Vakuum, das eine magnetische Permeabilität aufweist μ \u003d 1. U. diamagnetikov. Magnetische Permeabilität μ Etwas weniger als eins. Beispiele: Wasser, Stickstoff, Silber, Kupfer, Gold. Diese Substanzen schwächen das Magnetfeld etwas. Paramagnetik. - Sauerstoff, Platin, Magnesium - das Feld etwas verbessert μ Ein wenig mehr Einheiten. W. ferromagnetisch - Eisen, Nickel, Kobalt - μ \u003e\u003e 1. Zum Beispiel im Eisen μ ≈ 25000.

Magnetstrom. Elektromagnetische Induktion

Phänomen elektromagnetische Induktion Ein herausragender englischer Physiker M. Faradey 1831 wurde eröffnet. Es besteht beim Auftreten von elektrischem Strom in einem geschlossenen leitfähigen Schaltung, wenn der magnetische Fluss in der Zeit des magnetischen Flusses geändert wird. Magnetfluss Φ Durch den Platz S. Die Kontur wird als Quantität bezeichnet:

wo: B. - Magnetisches Induktionsvektormodul, α - Winkel zwischen magnetischem Induktionsvektor B. und normal (senkrecht) zur Konturebene, S. - Konturbereich, N. - Anzahl der Windungen in der Schaltung. Die Einheit des magnetischen Flusses im SI-System heißt Weber (WB).

Faradays fanden experimentell, dass, wenn sich ein magnetischer Flusswechsel in einer leitenden Schaltung ergibt EMF-Induktion. ε IND, gleich der Rate der Änderung des magnetischen Flusses durch die Oberfläche, die durch die mit einem Minuszeichen aufgenommene Kontur begrenzt ist:

Ändern eines magnetischen Flusses, der einen geschlossenen Kreislauf eindringt, kann aus zwei möglichen Gründen auftreten.

1. Der magnetische Fluss ändert sich aufgrund der Bewegung der Schaltung oder ihrer Teile in der Magnetfeldkonstante. Dies ist der Fall, wenn sich die Leiter und mit ihnen und freien Ladungsträgern in einem Magnetfeld bewegen. Die Entstehung der EMF-Induktion wird durch die Wirkung von Lorentzs Kraft auf freie Gebühren in bewegten Führern erklärt. Lorentz's Power spielt in diesem Fall die Rolle einer exzessionellen Kraft.
2. Der zweite Grund zum Ändern des magnetischen Flusses, der die Kontur durchdringt, ist eine Änderung der Zeit des Magnetfelds mit einem festen Schaltung.

Bei der Lösung von Aufgaben ist es wichtig, sofort zu bestimmen, wodurch der magnetische Fluss ändert. Vielleicht drei Optionen:

1. Magnetfeld ändert sich.
2. Der Konturbereich ändert sich.
3. Die Orientierung des Rahmens ändert sich relativ zum Feld.

Gleichzeitig wird beim Lösen von Aufgaben das EMF normalerweise im Modul betrachtet. Wir achten auch auf einen bestimmten Fall, in dem das Phänomen der elektromagnetischen Induktion auftritt. Also, der Maximalwert der EMF-Induktion in der Schaltung konsistent N. Wendelt, quadratisch S.mit Winkeldrehzahl rotieren ω In einem Magnetfeld mit Induktion IM:

Bewegung des Leiters in einem Magnetfeld

Beim Bewegen der Leiterlänge l. In einem Magnetfeld B. mit Geschwindigkeit. v. An seinen Enden gibt es einen möglichen Unterschied, der durch die Wirkung von Lorentzs Festigkeit auf freien Elektronen im Leiter verursacht wird. Dieser Unterschied in Potentialen (streng genommen, EMV) wird nach der Formel gefunden:

wo: α - Winkel, der zwischen der Geschwindigkeitsrichtung und dem magnetischen Induktionsvektor gemessen wird. In den stationären Teilen tritt die EMF-Kontur nicht auf.

Wenn die Rute lang ist L. dreht sich in einem magnetischen Feld IM um einen seiner Enden mit Winkelgeschwindigkeit ω An ihren Enden gibt es einen Unterschied in den Potentialen (EMF), das von der Formel berechnet werden kann:

Induktivität. Selbstinduktion. Magnetfeld Energie.

Selbstinduktion. Es ist ein wichtiger privater Fall der elektromagnetischen Induktion, wenn ein sich ändernder Magnetstrom, der dazu führt, dass ein Induktion EMF durch einen Strom in der Kontur selbst erzeugt wird. Wenn der Strom in der in Betracht gezogenen Kreislaufs aus irgendeinem Grund ändert, ändert sich das Magnetfeld dieses Stroms und folglich den eigenen magnetischen Fluss, der die Kontur durchdringt. Die Emission der Selbstinduktion entsteht in der Schaltung, die gemäß Lenz die Stromänderung in der Schaltung verhindert. Eigener magnetischer Fluss Φ Durchdringen der Umriss oder der Spule mit dem aktuellen proportionalen zur aktuellen Festigkeit ICH.:

Proportionalitätskoeffizient. L. In dieser Formel wird der Selbstinduktionskoeffizient bezeichnet oder induktivität Spulen. Die Induktivitätseinheit in Si heißt Henry (GG).

Merken: Die Induktivität der Kontur hängt nicht von dem magnetischen Fluss, noch vom Strom darin ab, sondern wird nur durch Form und Größe der Kontur sowie die Eigenschaften der Umwelt bestimmt. Wenn daher die aktuelle Änderung in der Schaltung, bleibt die Induktivität unverändert. Die Induktivität der Spule kann von der Formel berechnet werden:

wo: n. - Umdrehungskonzentration pro Spulenlängeeinheit:

EMF-SelbstinduktionIn einer Spule mit einem konstanten Induktivitätswert gemäß Faraday-Formel ergeben:

Die EMF-Selbstinduktion ist also direkt proportional zur Induktivität der Spule und der Geschwindigkeit der Wechsel des Stroms.

Das Magnetfeld hat Energie. Wie im aufgeladenen Kondensator befindet sich in der Spule ein Bestand an elektrischer Energie, in den Umsätzen, deren Windungen strömt, besteht ein Bestand an magnetischer Energie. Energie W. m Magnetfeldspule mit Induktivität L.vom Strom erzeugt ICH.kann für eines der Formeln konzipiert werden (sie folgen sich mit den Formeln Φ = Li.):

Die Spule mit ihrer geometrischen Größe kann durch die Formel für die Energie des Magnetfelds erhalten werden. masse Energy Density Magnetfeld (oder Energieeinheiten):

Lenza-Regel.

Trägheit - das Phänomen, das in der Mechanik (mit der Beschleunigung des Autos geschieht, wirken wir zurück und entgegenwirken dem Zunahme der Geschwindigkeit, und beim Bremsen, wandern wir uns vorwärts und entgegenwirken der Geschwindigkeitsreduzierung) und in der molekularen Physik (wenn die Flüssigkeit Erhitzt, erhöht sich die Verdampfungsrate, die schnellsten Moleküle lassen das Fluid und verringern die Geschwindigkeitsheizung) usw. Im Elektromagnetismus manifestiert sich Trägheit, um der Änderung des magnetischen Flusses entgegenzuwirken, was die Kontur durchdringt. Wenn der magnetische Fluss zunimmt, erscheint der Induktionsstrom in der Schaltung, um die Erhöhung des magnetischen Flusses zu verhindern, und wenn der magnetische Durchfluss abnimmt, erscheint der Induktionsstrom in der Schaltung, um den magnetischen Fluss zu verhindern.

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Elektrostatik adressiert Phänomene, die mit ruhender elektrischer Ladung verbunden sind. Das Vorhandensein von Kräften, die zwischen solchen Ladungen wirken, wurde während der Zeit der Homer festgestellt. Das Wort "Strom" stammt aus dem griechischen ° Lektron (Bernstein), da die erste reibungsweise beschriebene Reibungselektrikation diesem Material zugeordnet ist. 1733 sh.duf (1698-1739) wurde festgestellt, dass es elektrische Gebühren von zwei Arten gibt. Die Ladungen desselben Typs sind auf der Überspannung gebildet, wenn er es mit einem Wolltuch gerieben hat, die Ladungen eines anderen Typs - auf dem Glas, wenn sie es mit Seide reiben. Die gleichen Gebühren werden abgestoßen, anders - anziehen. Die Anklagen verschiedener Typen, Verbinden, neutralisieren Sie einander. 1750 b. Franklin (1706-1790) entwickelte die Theorie der elektrischen Phänomene, basierend auf der Annahme, dass alle Materialien eine Art "elektrische Flüssigkeit" enthalten. Er glaubte, dass mit der Reibung zweier Materialien ein Teil dieses elektrischen Fluids von einem von ihnen zu einem anderen bewegt (während die Gesamtmenge an elektrischer Flüssigkeit eingespart wird). Der Überschuss an elektrischer Flüssigkeit im Körper informiert ihn über die Ladung eines Typs, und ihr Nachteil zeigt sich als das Vorhandensein einer Ladung eines anderen Typs. Franklin entschied, dass die Wollwolle beim Rubboning Surgue eine Menge elektrischer Flüssigkeit nimmt. Daher rief er die Gebühr von Surguche negativ an.

Die Ansichten von Franklin sind sehr nahe an modernen Ideen, sofern die Elektrifizierung durch Reibung auf den Elektronenstrom von einem der Antriebskörpern zu einem anderen zurückzuführen ist. Da jedoch in der Realität die Elektronen von Wolle auf der Surgasse fließen, tritt ein Überschuss in der Operium auf, und kein Fehlen dieser elektrischen Flüssigkeit, die nun mit Elektronen identifiziert wird. In Franklin gab es keine Möglichkeit, in welcher Richtung die elektrische Flüssigkeit fließt, und wir befinden uns im Besitz seiner erfolglosen Wahl dadurch, dass sich die Elektronenkosten als "negativ" herausstellen. Obwohl ein solches Ladungszeichen in der Untersuchung des Subjekts einige Verwirrung verursacht, ist diese Honenten in der Literatur zu fest verwurzelt, um über das Ändern des Ladungszeichens in einem Elektron nachdem seine Eigenschaften bereits untersucht wurden.

С помощью крутильных весов, разработанных Г.Кавендишем (1731–1810), в 1785 Ш.Кулон (1736–1806) показал, что сила, действующая между двумя точечными электрическими зарядами, пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, nämlich:

wo F. - Macht mit welcher Ladung q drückt die Ladung desselben Zeichens qў, A. r. - Entfernung zwischen ihnen. Wenn die Anzeichen von Gebühren entgegengesetzt sind, dann F. Negativ und Gebühren werden nicht abgestoßen, sondern ziehen sich an. Proportionalitätskoeffizient. K. hängt davon ab, welche Einheiten gemessen werden F., r., q und qў.

Einheiten der Ladungsmessung bestehen zunächst nicht, aber das Gesetz der Coulon ermöglicht es, eine solche Einheit einzuführen. Diese Messeinheit der elektrischen Ladung wird dem Namen "Anhänger" und abgekürzte Bezeichnung cl zugewiesen. Ein Anhänger (1 cl) ist eine Ladung, die auf einem anfangs elektrisch neutralen Körper nach dem Entfernen von 6,242CH10 18-Elektronen davon bleibt.

Wenn in der Formel (1) Gebühren q und qў in den Coulons ausgedrückt, F. - in Newton und r. - in Metern, dann K. »8.9876CH10 9 HFM 2 / CL 2, d. H. Ca. 9h 10 9 lfm 2 / cl 2. Normalerweise stattdessen K. Konstante verwenden e.0 = 1/4pk.. Obwohl der Ausdruck für das Culon-Gesetz etwas komplizierter ist, können wir ohne einen Multiplizierer 4 zu tun p. In anderen Formeln, die öfter als das Gesetz von Coolon verwendet werden.

Elektrostatische Maschinen und Leidenbank.

Die Maschine zum Erhalten einer statischen Ladung einer großen Größe von Reibung erfasste etwa 1660 O. Herick (1602-1686), die es im Buch beschrieben hat Neue Experimente auf leerem Raum (De vacuo spatio., 1672). Bald erschienen andere Optionen für ein solches Auto. Im Jahr 1745 fand E. Kleist aus Cammin und unabhängig von ihm, P. Muschelbruck aus Leiden, herauszufordern, dass der aus der Innenseite und außerhalb des leitfähige Materials legte Glaser-Arschs verwendet werden kann, um die elektrische Ladung anzunehmen und zu speichern. Gläser, die von innen und außen angelegt werden, sind die sogenannten Leidenbänke - die ersten elektrischen Kondensatoren waren die ersten elektrischen Kondensatoren. Franklin zeigte, dass beim Laden von Leidens Bank die äußere Beschichtung der Blechfolie (Outdoor) die Ladung eines Zeichens, und das interne Ereignis ist gleich dem Wert des entgegengesetzten Zeichens. Wenn sowohl aufgeladene Platten in Kontakt oder durch den Leiter angeschlossen sind, verschwinden die Ladungen vollständig, was ihre gegenseitige Neutralisation anzeigt. Von hier aus folgt, dass die Gebühren frei entlang des Metalls bewegt werden, können sich jedoch nicht um das Glas bewegen. Materialien für Materialien für Gebühren werden frei bewegt, wurden als Kabel genannt, und Glasmaterialien, durch die keine Ladungen bestehen, sind Isolatoren (Dielectrics).

Dielektrika.

Das perfekte Dielektrikum ist das Material, dessen interne elektrische Ladungen so festgehalten werden, dass er keinen elektrischen Strom ausführen kann. Daher kann er als guter Isolator dienen. Obwohl es keine idealen Dielektrika in der Natur gibt, überschreitet die Leitfähigkeit vieler Isoliermaterialien bei Raumtemperatur 10 -23 Kupferleitfähigkeit; In vielen Fällen kann eine solche Leitfähigkeit gleich Null betrachtet werden.

Bedingungen.

Die Kristallstruktur und die Verteilung von Elektronen in festen Leitern und Dielektrika sind miteinander ähnlich. Der Hauptunterschied liegt in der Tatsache, dass in dielektrischen Alle Elektronen fest mit den entsprechenden Kernen verbunden sind, während in dem Leiter Elektronen Elektronen sind, die sich in der äußeren Hülle von Atomen befinden, die sich frei auf dem Kristall bewegen können. Solche Elektronen werden freie Elektronen oder Leitungselektronen genannt, da sie Stromkosten sind. Die Anzahl der Leitfähigkeitselektronen pro Mettle-Atom hängt von der Elektronenstruktur von Atomen und dem Störungsgrad der äußeren elektronischen Muscheln des Atoms seiner Nachbarn entlang des Kristallgitters ab. An den Elementen der ersten Gruppe des periodischen Systems von Elementen (Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Rubidium, Silber, Cäsium, Kupfer, Rubidium, Silber, Cäsium und Gold) sind interne elektronische Schalen mit vollständig gefüllt, und in der äußeren Hülle gibt es ein einzelnes Elektron. Das Experiment bestätigte, dass diese Metalle ein Atom aufweisen, wobei die Anzahl der Leitfähigkeitselektronen ungefähr einem gleich ist. Für die meisten Metalle zeichnen sich jedoch andere Gruppen durch durchschnittliche Fraktionalwerte der Anzahl der Elektronen der Leitfähigkeit pro Atom aus. Beispielsweise beträgt transiente Elemente - Nickel, Kobalt, Palladium, Rhenium und die meisten ihrer Legierungen - die Anzahl der Leitfähigkeitselektronen pro Atom beträgt ungefähr 0,6. Die Anzahl der aktuellen Träger in Halbleitern ist viel kleiner. Beispielsweise ist es in Deutschland bei Raumtemperatur etwa 10 -9. Die extrem kleine Anzahl von Medien in Halbleitern führt zum Entstehen vieler interessanter Eigenschaften. Cm. Solide Physik; Halbleiter-elektronische Geräte; TRANSISTOR.

Die thermischen Schwingungen des Kristallgitters in der Metallträger tragen die konstante Bewegung der Leitfähigkeitselektronen, deren Geschwindigkeit bei Raumtemperatur 10 6 m / s erreicht. Da dies chaotisch ist, führt dies nicht zu einem elektrischen Strom. Wenn das elektrische Feld überlappt, erscheint ein kleiner gemeinsamer Drift. Diese Drift von freien Elektronen im Explorer ist ein elektrischer Strom. Da Elektronen negativ aufgeladen werden, ist die Stromrichtung der Richtung ihrer Drift entgegengesetzt.

Potenzieller unterschied.

Um die Eigenschaften des Kondensators zu beschreiben, ist es notwendig, das Konzept des potentiellen Unterschieds einzuführen. Wenn auf einem Kondensator eine positive Ladung vorliegt und andererseits eine negative Ladung desselben Werts ist, dann ist es für die Übertragung eines zusätzlichen Teils einer positiven Ladung mit einer negativen Befestigung an einen positiven, dagegen erforderlich die Anziehungskräfte aus negativen Anklagen und Abstoßung von positiven. Die Potentialdifferenz zwischen den Platten ist definiert als das Verhältnis der Arbeit an der Übertragung einer Testladung an die Größe dieser Ladung; Es wird angenommen, dass die Versuchsgebühr erheblich geringer ist als die Ladung, die ursprünglich auf jeder der Platten war. Mehrere modifizierte Formulierung, es ist möglich, die Potentialdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten zu bestimmen, was überall sein kann: auf einem Draht mit einem Strom mit einem Strom, auf unterschiedlichen Kondensatorplatten oder einfach im Raum. Diese Definition ist solcher: Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Platzspitzen ist gleich dem Verhältnis der Operation, der für die Bewegung einer Testladung von einem Punkt mit einem niedrigeren Potential bis zu einem Punkt mit einem höheren Potential auf den Wert des Versuchs ausgegeben wird aufladen. Es wird erneut davon ausgegangen, dass die Testladung ausreichend klein ist und nicht gegen die Verteilung der Ladungen verstößt, was einen messbaren Potentialdifferenz erzeugt. Potenzieller unterschied V. gemessen in Volt (c), vorausgesetzt, diese Arbeit W. ausgedrückt in Joules (J) und einer Testgebühr q - in den Coulons (CL).

Kapazität.

Die Kapazität des Kondensators ist gleich dem Verhältnis des absoluten Wertes der Ladung an einem seiner beiden Platten (wir werden daran erinnern, dass sich ihre Ladungen nur auf Vertraute unterscheiden) auf den potentiellen Unterschied zwischen den Platten:

Kapazität C. gemessen in den Faraden (F), wenn die Gebühr Q Es wird in den Coulons (CL) ausgedrückt und der potentielle Unterschied liegt in Volta (B). Zwei gerade erwähnte Maßeinheiten, Volt und Farad werden so zu Ehren der Wissenschaftler A. Volti und M. Faradey genannt.

Faraday erwies sich als so groß, dass die Kapazität der meisten Kondensatoren in Mikropropers (10 -6 φ) oder Picofaraden (10 -12 f) ausgedrückt wird.

Elektrisches Feld.

In der Nähe von elektrischen Ladungen gibt es ein elektrisches Feld, dessen Wert an diesem Punkt gleich der Definition ist, wobei das Verhältnis der auf die Punkt-Testladung, der an diesem Punkt angeordnete Punkt auf den Wert der Testladung einwirkt, vorausgesetzt, dass das Die Testgebühr ist ausreichend klein und ändert nicht die Verteilung der Ladungen, die ein Feld erzeugt. Entsprechend dieser Definition, die auf die Ladung handelt q Macht F. und elektrische Feldspannung E. Verwandt durch Beziehung

FARADAY stellte eine Vorstellung von den Stromleitungen des elektrischen Feldes ein, beginnend mit positivem und endendem Abschluss an negativen Gebühren. In diesem Fall ist die Dichte (Dichte) der Stromleitungen proportional zur Feldfestigkeit, und die Richtungrichtung an diesem Punkt fällt mit der Richtung der Tangente zur Stromleitung zusammen. Später bestätigte K. Gauß (1777-1855) die Gültigkeit dieser erraten. Basierend auf den durch den Anhänger (1) festgelegten umgekehrten Feldern zeigte es mathematisch strikt, dass die Stromleitungen, wenn sie sie in Übereinstimmung mit den Ansichten von Faraday bauen, kontinuierlich in einem leeren Raum sind, beginnend mit positiven Aufladungen und enden mit negativem Ende . Diese Verallgemeinerung erhielt den Namen der Theorem Gauss. Wenn die Gesamtzahl der Stromleitungen aus jeder Ladung kommt QGut Q/e.0, dann die Dichte der Linien an einem beliebigen Punkt (dh das Verhältnis der Anzahl von Linien, die das imaginäre kleine Pad, das in dieser Stelle senkrecht, senkrecht zur Verfügung steht, in den Bereich dieser Stelle) gleich Die Größe der elektrischen Feldstärke an diesem Punkt, ausgesprochen entweder in n / cl oder in pro / m.

Der einfachste Kondensator ist zwei parallel leitfähige Platten, die nahe beieinander liegen. Beim Laden des Kondensators erfassen die Platten das gleiche, aber entgegengesetzt dem Ladungszeichen, das gleichmäßig über jede der Platten verteilt ist, mit Ausnahme der Kanten. Gemäß dem Gauß-Satz ist die Feldstärke zwischen solchen Platten konstant und gleich E. = Q/e.0EIN.wo Q - Laden Sie auf einem positiv geladenen Teller und ABER - Plattenfläche. Aufgrund der Ermittlung des potenziellen Unterschieds haben wir, wo d. - Abstand zwischen den Platten. Auf diese Weise, V. = Qd./e.0EIN.und der Behälter eines solchen flach parallelen Kondensators ist:

wo C. in den Farraden ausgedrückt und EIN. und d.jeweils in m 2 und m.

D.c.

Im Jahre 1780 lag L.Galvani (1737-1798), bemerkte er, dass die von der elektrostatischen Maschine gelungene Anklage an die Pfote eines toten Frosches gelastet wird, wodurch die Pfote stark hinter sich zieht. Darüber hinaus, die oberhalb der Eisenplatte an einem Messingdraht befestigt sind, der in sein Rückenmark, der in sein Rückenmark, befestigt ist, wichsen, wann immer sie die Platten berührten. Galvani erklärte dies richtig, dadurch, dass elektrische Anklagen, die durch die Nervenfasern passieren, die Muskeln des Frosches schrumpfen lassen. Diese Bewegungsbewegung wurde galvanisiert genannt.

Nach den von der Galvanisierung erstellten Experimente erfunden Volta (1745-1827) die sogenannten Volt der Säule - eine galvanische Batterie aus mehreren nacheinander verbundenen elektrochemischen Elementen. Seine Batterie bestand aus alternierenden Kupfer- und Zinkkreisen, die durch Nasspapier getrennt sind, und erlaubte, dieselben Phänomene als elektrostatische Maschine zu beobachten.

Die Wiederholung der Experimente von Volta, Nikolson und Karlal fanden 1800, dass es möglich ist, Kupfer von der Kupfersulfatlösung auf den Kupferleiter aufzubringen. W. Vollarston (1766-1828) erhielt die gleichen Ergebnisse mit Hilfe einer elektrostatischen Maschine. M. Faraday (1791-1867) zeigte 1833, dass die Masse des Elements, das durch Elektrolyse, der durch diese Ladungsmenge erzeugt wurde, proportional zu seiner in der Valenz geteilten Atommasse ist. Diese Bestimmung wird nun das Faraday-Gesetz zur Elektrolyse bezeichnet.

Da der elektrische Strom die Übertragung elektrischer Ladungen ist, bestimmen Sie natürlich die Stromkrafteinheit als eine Ladung in den Coulons, die jede Sekunde durch diese Stelle erfolgt. Die Stärke des Stroms 1 Cl / s wurde zu Ehren von A. Amper (1775-1836) als Ampere genannt, der viele wichtige Effekte eröffnete, die mit der Wirkung des elektrischen Stroms verbunden waren.

Ohm Gesetz, Widerstand und Widerstand.

Im Jahr 1826 (1787-1854) berichtete (1787-1854) an der neuen Öffnung: der Strom in dem Metallleiter, wenn er in die Kette jedes zusätzlichen Abschnitts der Voltov-Säule eingeführt wurde, erhöht sich um die gleiche Größe. Es wurde in Form des Gesetzes des Gesetzes verallgemeinert. Da der von der Voltpost erzeugte potentielle Unterschied proportional zu der Anzahl der inklusiven Abschnitte ist, behauptet dieses Gesetz, dass der Potentialunterschied V. Zwischen zwei Leiterpunkten, geteilt durch Strom ICH. im Dirigenten, konstant und hängt nicht davon ab V.oder ICH.. Einstellung

es wird der Widerstand des Leiters auf dem Grundstück zwischen den beiden Punkten bezeichnet. Widerstand wird in Omah (OM) gemessen, wenn der Potentialdifferenz V. in Volt und aktuell ausgedrückt ICH. - Im Ampere. Der Widerstand des Metallleiters ist proportional zu seiner Länge l. und umgekehrt proportional zum Bereich ABER seines Querschnitts. Es bleibt konstant, während seine Temperatur konstant ist. Normalerweise werden diese Bestimmungen durch die Formel ausgedrückt

wo r. - Widerstand (Omchm), abhängig vom Material des Leiters und seiner Temperatur. Der Temperaturresistivitätskoeffizient ist als relative Änderung des Werts definiert r. Wenn sich eine Temperatur um einen Grad ändert. Die Tabelle zeigt die Werte des spezifischen Widerstands und Temperaturkoeffizienten des Widerstands einiger herkömmlicher Materialien, gemessen bei Raumtemperatur. Die spezifischen Impedanzen von reinen Metallen sind in der Regel niedriger als die der Legierungen, und Temperaturkoeffizienten sind höher. Widerstand der Dielektrika, insbesondere Schwefel und Glimmer, viel höher als Metalle; Das Verhältnis erreicht einen Wert von 10 23. Temperaturkoeffizienten von Dielektrika und Halbleiter sind negativ und haben relativ große Werte.

Thermische Wirkung des elektrischen Stroms.

Die thermische Wirkung des elektrischen Stroms wurde erstmals 1801 beobachtet, wenn der Strom verschiedene Metalle schmelzen konnte. Die erste industrielle Verwendung dieses Phänomens bezieht sich auf 1808, wenn ein elektrisches Pulver vorgeschlagen wurde. Der erste Kohlebogen, der zum Erwärmen und Beleuchtung vorgesehen ist, wurde 1802 in Paris eingestellt. Zu den Polen der Voltov-Säule, nummerierten 120-Elementen, verbundene Elektroden aus Holzkohle, und wenn beide Kohleelektroden in Kontakt gebracht wurden, und dann geschieden, " Funkelnde Entlastung ausschließlicher Helligkeit. "

Die Erkundung der thermischen Wirkung des elektrischen Stroms, J.Jowle (1818-1889) führte ein Experiment durch, das die feste Grundlage für das Gesetz der Energieeinsparung nicht bestand. Joule zeigte sich zunächst, dass die chemische Energie, die für die Aufrechterhaltung im Stromleiter ausgegeben wird, ungefähr gleich der Wärmemenge ist, die während des Stromkanals in dem Leiter freigesetzt wird. Es stellte sich auch heraus, dass die im Leiter freigesetzte Wärme proportional zum Quadrat für die aktuelle Kraft ist. Diese Beobachtung stimmt mit dem Ohm-Gesetz überein ( V. = IR.) und die Bestimmung der Potentialdifferenz ( V. = W./q). Bei direktem Strom während der Zeit t.durch den Leiter wird aufgeladen q = ES.. Daher ist elektrische Energie, die sich in einen Leiter zur Wärme umdreht, gleich:

Diese Energie wird als Jowle Wärme bezeichnet und wird in Joules (J) exprimiert, wenn der Strom ICH. in Ampere ausgedrückt R. - in omah und t. - in Sekunden.

Elektrische Quellen für DC-Schaltungen.

Wenn der konstante elektrische Stromkreis auftritt, besteht eine ebenso konstante Umwandlung elektrischer Energie zur Wärme. Um den Strom aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, dass elektrische Energie in einigen Teilen der Kette erzeugt wird. Volt-Säule und andere chemische Stromquellen umwandeln chemische Energie in elektrische. In den nachfolgenden Abschnitten werden auch andere Geräte, die elektrische Energie erzeugt, diskutiert. Alle wirken sich wie elektrische "Pumpen", die elektrische Ladungen gegen die Wirkung von Kräften bewegen, die durch ein konstantes elektrisches Feld fließen.

Ein wichtiger Parameter der aktuellen Quelle ist die elektromotorische Kraft (EMF). Die EMF der aktuellen Quelle ist definiert als der potentielle Unterschied an seinen Klemmen in Abwesenheit von Strom (mit einer offenen äußeren Kette) und wird in Volt gemessen.

Thermoelektrizität.

Im Jahr 1822 stellte Tzhebeek fest, dass in der Kette aus zwei verschiedenen Metallen bestehen, der Strom auftritt, wenn ein Punkt ihrer Verbindung heiß ist. Eine solche Kette wird als Thermoelement bezeichnet. Im Jahr 1834 fand J. Peltier, dass, wenn der Strom durch den Spin von zwei Metallen in einer Richtung durchläuft, die Wärme in eine Richtung aufgenommen, und in der anderen - es wird zugeordnet. Die Größe dieses reversiblen Effekts hängt von den Materialien und deren Temperatur ab. Jede Thermospin besitzt EDC ej. = W J./qwo W J. - Wärmeenergie, die in einer Richtung der Aufladung in eine elektrische Richtung wird qoder elektrische Energie, die sich in Wärme verwandelt, wenn sich die Ladung in eine andere Richtung bewegt. Diese EDC sind der Richtung entgegengesetzt, sind jedoch normalerweise nicht gleich, wenn sich die Temperatur der Wählscheiben unterscheidet.

U.Tomson (1824-1907) stellte fest, dass das komplette EMF des Thermoelements nicht zwei ist, sondern von vier EDS. Neben dem EMF, das im Wellnessbereich ergibt, gibt es zwei zusätzliche EMFs, die durch den Temperaturabfall auf den Leiter des Thermoelements verursacht werden. Sie erhielten den Namen der EDS Thomson.

Die Auswirkungen von Seebek und Peltier.

Die Thermoelement ist eine "Wärmemaschine", in einer bestimmten Haltung ähnlich dem Stromgenerator, der die Dampfturbine verursachte, jedoch ohne bewegliche Teile. Wie ein Turbogenerator dreht es Wärme in Elektrizität, wählt es aus dem Heizgerät mit einer höheren Temperatur und gibt ihm etwas dieser Wärme "Kühlschrank" mit einer niedrigeren Temperatur. In der Thermoelement, die wie eine Wärmemaschine wirkt, ist die Heizung am heißen Spa, und der Kühlschrank ist kalt. Die Tatsache, dass die Wärme mit niedrigerer Temperatur verloren geht, begrenzt den theoretischen Effizienz der thermischen Energietransformation in einem elektrischen Wert ( T. 1 – T. 2) / T 1 wo T. 1 I. T. 2 - absolute Temperaturen der "Heizung" und "Kühlschrank". Eine zusätzliche Abnahme der Effizienz des Thermoelements ist auf Wärmeverlust aufgrund der Wärmeübertragung von der "Heizung" an den "Kühlschrank" zurückzuführen. Cm. HITZE; THERMODYNAMIK.

Die Wärmeumwandlung in elektrische Energie, die in der Thermoelement auftritt, wird normalerweise als Seebeck-Effekt bezeichnet. Thermische Elemente, bezeichnete Thermoelemente, werden zur Messung der Temperatur verwendet, insbesondere bei schwer zugänglichen Stellen. Wenn sich eine Pfote in einem kontrollierten Punkt befindet, und die andere bei Raumtemperatur, die bekannt ist, dient der Thermo-EMF an einem kontrollierten Punkt als ein Temperaturmaß. Große Erfolge werden im Bereich der Thermoelemente erreicht, um die Wärmeumwandlung in den Strom in der industriellen Maßstab direkt in Strom zu leiten.

Wenn durch das Thermoelement den Strom von der externen Quelle überspringt, wird der kalte Spay Wärme aufnehmen, und heißt es, es zuzuweisen. Ein solches Phänomen wird als Peltier-Effekt genannt. Dieser Effekt kann entweder zum Abkühlen mit kaltem Spa oder zum Erhitzen mit heißem Spuch verwendet werden. Die durch heiße Laich hervorgehobene Wärmeenergie ist mehr als die Gesamtmenge an Wärme, die dem kalten Spa zugeführt wird, durch den der elektrischen Energie entsprechenden Wert. Somit hebt Hot Spay mehr Wärme hervor, als es der Gesamtmenge an elektrischer Energie entsprechen würde, die dem Gerät geliefert wird. Im Prinzip ist eine große Anzahl an nacheinander verbundenen Thermoelemente, deren kalten Spahs nach außen abgeleitet ist, und die heißen Räume befinden sich im Raum, können als Wärmepumpe von einem niedrigeren Temperaturbereich in einem höheren Temperaturbereich verwendet werden. Theoretisch können die Gewinne in thermischer Energie im Vergleich zu den Kosten von elektrischer Energie sein T. 1 /(T. 1 – T. 2).

Leider ist der Effekt für die meisten Materialien so klein, dass es in der Praxis zu viele Thermoelemente geben würde. Darüber hinaus begrenzt die Anwendbarkeit des Peltier-Effekts etwas die Wärmeübertragung von dem heißen Spa auf die Kälte aufgrund von Wärmeleitfähigkeit bei Metallmaterialien. Studien von Halbleiter führten zur Erzeugung von Materialien mit ausreichend großen Peltier-Effekten für eine Reihe von praktischen Anwendungen. Der Peltier-Effekt erweist sich als besonders wertvoll, wenn nötig, kühlende schwer zugängliche Bereiche, bei denen gewöhnliche Kühlverfahren nicht geeignet sind. Mit Hilfe solcher Geräte werden die Geräte gekühlt, beispielsweise Instrumente in Raumfahrzeugen.

Elektrochemische Wirkungen.

Im Jahr 1842 zeigte Gelmgoltz, dass in der aktuellen Quelle des Typs Voltov-Typ die chemische Energie in elektrisch ein- und im Prozess der Elektrolyse wird elektrische Energie in eine Chemikalie. Chemische Quellen für den aktuellen Typ der trockenen Elemente (gewöhnliche Batterien) und Batterien waren äußerst praktisch. Beim Laden der Batterie mit einem elektrischen Strom der optimalen Größe verwandelt sich der größte Teil der elektrischen Energie in chemische Energie, die verwendet werden kann, wenn der Akku entlassen wird. Und beim Laden, und wenn die Batterie entlassen wird, geht ein Teil der Energie in Form von Wärme verloren; Diese thermischen Verluste beruhen auf den Innenwiderstand der Batterie. EMF einer solchen Stromquelle ist gleich dem Potentialdifferenz an den Klammern in den Bedingungen eines offenen Kreises, wenn kein Spannungsabfall vorliegt IR. im inneren Widerstand.

Gleichstromkreise.

Um die Gleichstromleistung in einer einfachen Kette zu berechnen, können Sie das von OHOM offene Gesetz verwenden, wenn die Voltov-Säule untersucht wird:

wo R. - Kettenfestigkeit und V. - EMF-Quelle.

Wenn mehrere Widerstände mit Widerstand R. 1 , R. 2 usw. konstant verbunden, dann in jedem von ihnen ICH. dasselbe und der Gesamtdifferenz der Potentiale entspricht der Summe bestimmter potenzieller Unterschiede (Abb. 1, aber). Der allgemeine Widerstand kann als Widerstand definiert werden R S. Serienanschluss einer Gruppe von Widerständen. Der Unterschied von Potentialen in dieser Gruppe ist gleich

Wenn die Widerstände parallel geschaltet sind, fällt die Potentialdifferenz der Gruppe mit der Differenz von Potentialen auf jedem einzelnen Widerstand zusammen (Fig. 1, b.). Der volle Strom durch eine Gruppe von Widerständen ist gleich der Summe der Strömungen durch einzelne Widerstände, d. H.

Soweit ICH. 1 = V./R. 1 , ICH. 2 = V./R. 2 , ICH. 3 = V./R. 3 usw., Widerstand gegen die parallele Verbindung der Gruppe R p. bestimmt durch das Verhältnis

Bei der Lösung von Problemen mit DC-Schaltungen mit einem beliebigen Typ müssen Sie zunächst die Aufgabe mit den Beziehungen (9) und (10) vereinfachen.

Die Gesetze von Kirchhoff.

Kirhgof (1824-1887) untersuchte detailliert das Gesetz des Ohms und entwickelte ein allgemeines Verfahren zur Berechnung konstanter Ströme in elektrischen Schaltungen, einschließlich mehrerer EDC-Quellen. Diese Methode basiert auf zwei Regeln namens kirchhoffs Gesetze:

1. Die algebraische Summe aller Ströme in einem beliebigen Kettenknoten ist Null.

2. Algebrasie Summe aller möglichen Unterschiede IR. In jeder geschlossenen Schleife ist die algebraische Menge aller EMFs in dieser geschlossenen Schleife gleich der algebraischen Menge.

Magnetostatik

Die Magnetostatik befasste sich mit den Kräften, die zwischen Körpern mit konstanter Magnetisierung entstehen.

Die Eigenschaften von Naturmagneten werden in den Schriften von Falez Miletsky (ca. 600 v. Chr.) Und Plato (427-347 BC) berichtet. Das Wort "Magnet" entstand aufgrund der Tatsache, dass natürliche Magnete von den Griechen in Magnesia (Fessels) entdeckt wurden. Bis 11 c. Die Botschaft der chinesischen Shen Qua und Chu yu über die Herstellung von Kompasse aus natürlichen Magneten und mit ihnen in der Navigation. Wenn auf der Achse eine lange Nadel eines natürlichen Magneten ausgeglichen ist, wodurch es in der horizontalen Ebene frei gedreht wird, ist es immer mit einem Ende in den Norden gerichtet, und der andere ist im Süden. Wenn Sie ein Ende nach Norden zeigen, können Sie einen solchen Kompass verwenden, um die Anweisungen zu bestimmen. Magneteffekte wurden in einer solchen Nadel konzentriert, und daher wurden sie Pole (bzw. vom Norden und Süden) genannt.

Essay u.gilberta. Über den Magneten (De Magnete., 1600) war die erste Idee der Studie von magnetischen Phänomenen aus dem Standpunkt der Wissenschaft. In dieser Arbeit wurden die Informationen über Strom und Magnetismus sowie die Ergebnisse der eigenen Experimente des Autors gesammelt.

Stangen aus Eisen, Stahl und einigen anderen Materialien werden beim Kontaktieren von Naturmagneten magnetisiert, und ihre Fähigkeit, kleine Eisenstücke anzuziehen, wie in natürlichen Magneten, manifestiert sich in der Regel in der Nähe der an den Enden der Stangen angeordneten Pole. Wie elektrische Gebühren sind die Polen zwei Typen. Dieselben Polen werden gegenseitig abgestoßen, und die Gegensätze werden angezogen. Jeder Magnet hat zwei identische Pole des entgegengesetzten Zeichens. Im Gegensatz zu elektrischen Ladungen, die voneinander getrennt werden können, waren die Pole von Polen untrennbar. Wenn die magnetisierte Stange in der Mitte zwischen den Polen ordentlich schneidet, erscheinen zwei neue Polen der gleichen Festigkeit. Da die elektrischen Ladungen keine Magnetpole beeinflussen und im Gegenteil elektrische und magnetische Phänomene lange Zeit in der Natur völlig unterschiedlich betrachtet wurden.

Der Anhänger legte das Gesetz für die Kräfte der Anziehungskraft und Abstoßung der Stangen ein, nutzt die Gewichte, die denjenigen ähneln, die er aufgetragen haben, und fundierte das Gesetz für die Kräfte, die zwischen zwei Punktgebühren wirken. Es stellte sich heraus, dass die Kraft, die zwischen Punktpolen wirkt, proportional zu ihrer "Größe" und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen ist. Dieses Gesetz wird in Form von aufgezeichnet

wo p. und p.ў - "Werte" von Polen, r. - Entfernung zwischen ihnen und K M. - der Proportionalitätskoeffizient, der von den verwendeten Einheiten abhängt. In der modernen Physik lehnte die Größe der Magnetpole ab (aus Gründen, die im nächsten Abschnitt erläutert werden), so dass dieses Gesetz hauptsächlich historisch interessiert ist.

Magnetische Wirkungen des elektrischen Stroms

Im Jahr 1820 fand Eansted (1777-1851), dass der Leiter mit Strom auf einen magnetischen Pfeil wirkt, wodurch es dreht. Wörtlich eine Woche später zeigte die Ampere, dass zwei parallele Leiter mit einem Strom einer Richtung einander anzog. Später schlug er vor, dass alle magnetischen Phänomene auf Ströme zurückzuführen sind, und die magnetischen Eigenschaften von Permanentmagneten sind mit Strömen, die ständig in diesen Magneten umlaufen, zugeordnet sind. Diese Annahme stimmt mit modernen Ideen vollständig überein. Cm. Magnete und magnetische Eigenschaften der Substanz.

Elektrische Felder, die von elektrischen Ladungen in der umgebenden Raum erzeugt werden, zeichnen sich durch Kraft, die auf eine einzige Versuchsladung wirkt. Magnetfelder entstehen um die magnetischen Materialien und den elektrischen Leitern, die ursprünglich von Gewalt, die auf den "Single" -Rest-Pole wirkend waren, gekennzeichnet waren. Obwohl dieses Verfahren zum Bestimmen der Magnetfeldstärke nicht mehr angewendet wird, wurde dieser Ansatz bei der Bestimmung der Richtung des Magnetfelds aufbewahrt. Wenn ein kleiner magnetischer Pfeil in seiner Massenmitte suspendiert ist und sich in beliebiger Richtung frei drehen kann, dann ist die Orientierung und zeigt die Richtung des Magnetfelds an.

Aus der Verwendung von Magnetpolen zur Bestimmung der Eigenschaften von Magnetfeldern war es notwendig, aus einer Reihe von Gründen abzulehnen: Erstens ist es unmöglich, einen separaten Pol zu isolieren; Zweitens kann keine Position noch die Menge des Pols nicht genau bestimmt werden; Drittens sind magnetische Pole im Wesentlichen fiktive Konzepte, da tatsächlich magnetische Effekte auf die Bewegung elektrischer Ladungen zurückzuführen sind. Dementsprechend sind diese Magnetfelder nun durch die Kraft gekennzeichnet, mit der sie mit einem Strom auf Leiter wirken. In FIG. 2 dargestellter Leiter mit Strom ICH.in der Musterebene liegen; Obere Richtung ICH. durch den Pfeil angegeben. Der Leiter befindet sich in einem homogenen Magnetfeld, deren Richtung parallel zur Ebene des Musters ist und einen Winkel macht f. Mit der Richtung des Leiters mit dem Strom. Magnetfeldinduktion. B. Gibt einen Ausdruck

wo F. - Macht, mit dem das Feld b.wirkt auf das Element der Leiterlänge L. Mit Strom ICH.. Machtrichtung. F. senkrecht zu sowohl der Richtung des Magnetfelds und der aktuellen Richtung. In FIG. 2 Diese Kraft ist senkrecht zur Ebene des Musters und wird vom Leser gerichtet. Größe B. Im Prinzip können Sie durch Drehen des Leiters feststellen, während F. wird nicht den maximalen Wert erreichen, in dem B. = F. Max / Il.. Die Richtung des Magnetfelds kann auch durch Drehen des Leiters installiert werden, während die Kraft F. Wenden Sie sich nicht auf Null, d. H. Der Leiter ist parallel B.. Obwohl diese Regeln in der Praxis schwer zu beantragen sind, basieren experimentelle Methoden zur Bestimmung der Größe und der Richtung der Magnetfelder auf ihnen. Die auf den Leiter mit Strom wirkende Kraft wird in der Regel in Form von geschrieben

J. Bio (1774-1862) und F.savar (1791-1841) brachte das Gesetz, um das von der bekannte Verteilung von elektrischer Strömungen erstellten Magnetfeld zu berechnen, nämlich

wo B. - Magnetische Induktion, erzeugt von einem Element eines Letorleiters l. Mit Strom ICH.. Die Richtung des von diesem Element des Stroms erzeugten Magnetfelds ist in Fig. 1 gezeigt. 3, wo auch Werte erklärt werden r. und f.. Proportionalitätskoeffizient. k. Hängt von der Wahl der Messeinheiten ab. Wenn ein ICH. in Ampere ausgedrückt l. und r. - in Metern und B. - in Teslas (TL), dann k. = m.0/4p. \u003d 10 -7 gn / m. Um die Größe und Richtung zu bestimmen B. An jedem Punkt des Raums, der einen länglichen Leiter und eine beliebige Form erzeugt, sollte er den Leiter den Leiter in kurze Segmente meistern, berechnen, die Werte berechnen b.und bestimmen Sie die Richtung der Felder, die von einzelnen Segmenten erstellt wurden, und dann den Vektor diese einzelnen Felder falten. Wenn zum Beispiel der Strom ICH. Im Leiter, der einen Kreis mit einem Radius bildet eIN.Im Uhrzeigersinn ist das Feld in der Mitte des Kreises leicht berechnet. In der Formel (13) Entfernung r. von jedem Element des Leiters bis zur Mitte des Umfangs eIN. und f. \u003d 90 °. Darüber hinaus wird das Feld, das von jedem Element senkrecht zur Umfangsebene erzeugt und vom Leser gerichtet ist. Falten Sie alle Felder zusammen, erhalten wir eine magnetische Induktion in der Mitte:

Um das Feld in der Nähe des Dirigenten zu finden, der von einem sehr langen geraden Leiter mit einem Strom erstellt wurde ICH.Um Felder zusammenzufassen, muss er auf Integration zurückgreifen. Auf diese Weise fand das Feld gleich:

wo r. - Abstand zu senkrecht vom Leiter. Dieser Ausdruck wird in derzeit derzeit Definition des Ampere verwendet.

Galvanometer.

Das Verhältnis (12) ermöglicht es Ihnen, die Kräfte elektrischer Ströme zu vergleichen. Das für diesen Zweck erstellte Gerät wird als Galvanometer bezeichnet. Das erste solcher Gerät wurde von I. Shuger 1820 erbaut. Er war eine Spule des Drahts, in der der magnetische Pfeil suspendiert ist. Der gemessene Strom wurde durch die Spule übersprungen und erzeugte ein Magnetfeld um den Pfeil. Der Pfeil fungierte ein Drehmoment, eine proportionale Festigkeit des Stroms, die aufgrund der Elastizität des Suspensionsgarns ausgeglichen wurde. Das Magnetfeld der Erde macht Verzerrung, aber sein Einfluss kann jedoch ausgeschlossen werden, der den Pfeil mit Permanentmagneten umgibt. Im Jahr 1858 befestigte U.Tomson, berühmter als Lord Kelvin, den Spiegel an den Pfeil an und stellte eine Reihe anderer Verbesserungen ein, was die Empfindlichkeit des Galvanometers deutlich verbesserte. Solche Galvanometer gehören zur Klasse der Instrumente mit einem sich bewegenden Pfeil.

Obwohl das Galvanometer mit einem sich bewegenden Pfeil extrem empfindlich gemacht werden kann, unterdrückt sie die Vorrichtung fast vollständig mit einer beweglichen Spule oder einem Rahmen, der zwischen den Polen eines Permanentmagneten angeordnet ist. Das Magnetfeld eines großen Hufeisenmagneten im Galvanometer ist im Vergleich zum Magnetfeld der Erde so stark, dass der Einfluss der letzteren vernachlässigt werden kann (Abb. 4). Das Galvanometer mit einem mobilen Rahmen wurde 1836 W. Sternzhen (1783-1850) vorgeschlagen, erhielt jedoch keine fällige Anerkennung, während 1882 J.D. "Arsonval keine moderne Version dieses Geräts erstellt hat.

Elektromagnetische Induktion.

Nach Ersted stellte fest, dass der konstante Strom ein Drehmoment auf einen Magneten schafft, viele Versuche gemacht, einen Strom zu erfassen, der durch das Vorhandensein von Magneten verursacht wird. Die Magnete waren jedoch zu schwach, und die aktuellen Messmethoden sind zu unhöflich, um effekte zu erkennen. Schließlich fanden zwei Forscher - J. Genry (1797-1878) in Amerika und M. Faraday (1791-1867) in England - 1831 unabhängig voneinander, dass bei der Änderung des Magnetfelds in den nahe gelegenen Ketten, kurzfristige Strömungen entstehen, aber der Effekt fehlt, wenn das Magnetfeld konstant bleibt.

Faraday glaubte, dass nicht nur elektrische, sondern auch Magnetfelder Stromleitungen sind, die den Raum füllen. Die Anzahl der Stromleitungen des Magnetfelds überquert eine beliebige Oberfläche s., entspricht dem Wert f, der als magnetischer Fluss bezeichnet wird:

wo B N. - Projektion des Magnetfelds B. auf dem Normalen zum Element des Platzes ds.. Die Messeinheit des magnetischen Flusses heißt Weber (WB); 1 WB \u003d 1 TLC 2.

Faraday wurde durch ein Gesetz über EMF formuliert, das in einer geschlossenen Verdrehung des Drahtes mit einem wechselnden Magnetfeld (das Gesetz der magnetischen Induktion) eingeschrieben ist. Gemäß diesem Gesetz ist ein solcher EMF proportional zur Veränderungsrate des gesamten magnetischen Flusses durch die Wende. In dem System ist das System des Proportionalitätskoeffizienten 1 und somit ist der EMF (Volt) gleich der Rate der Änderung des magnetischen Flusses (in WB / s). Mathematisch wird dies von der Formel ausgedrückt

wenn das Minuszeichen zeigt, dass die Magnetfelder der von diesem EDC erzeugten Strömungen so gerichtet sind, dass die Änderung des Magnetflusses abnimmt. Diese Regel zum Bestimmen der Richtung des EMF stimmt mit der allgemeineren Regel, die 1833 E.Lenz (1804-1865) formuliert ist, konsistent: Das induzierte EMF richtet sich an, dass er sich der Entstehung widersetzt. Bei einem geschlossenen Kreislauf, in dem der Strom auftritt, kann diese Regel direkt aus dem Gesetz der Energieeinsparung abgeleitet werden; Diese Regel wird durch die Richtung der EMF induziert und im Falle eines offenen Kreises, wenn der Induktionsstrom nicht auftritt.

Wenn die Spule besteht aus N. die Wendungen des Drahts, von denen jeder durch den Magnetfluss f durchdrungen ist, dann

Dieses Verhältnis ist fair, unabhängig davon, welchen Grund die magnetische Durchflusskette ändert.

Generatoren.

Das Prinzip des Betriebs des elektromashischen Generators ist in Fig. 2 gezeigt. Die rechteckige Spule des Drahts dreht sich gegen den Uhrzeigersinn in einem Magnetfeld zwischen den Polen des Magneten. Die Enden der Drehung werden an den Kontaktringen entfernt und durch die Kontaktbürsten mit der Außenkette verbunden. Wenn die Ebene der Drehung senkrecht zum Feld ist, durchbohrt den magnetischen Fluss des magnetischen Flusses. Wenn die Ebene der Drehung parallel zum Feld ist, ist der magnetische Fluss Null. Wenn sich die Kühlerebene als senkrecht zum Feld herausstellt, um 180 ° zu drehen, ist der magnetische Fluss durch das aktuelle Maximum in entgegengesetzter Richtung. Wenn also die Drehung gedreht wird, ändert sich der magnetische Fluss kontinuierlich und in Übereinstimmung mit dem Gesetz von Faraday, ändert sich die Spannung an den Clips.

Um zu analysieren, was in einem einfachen Wechselstromgenerator geschieht, berücksichtigen wir den magnetischen Strom positiv, wenn der Winkel q liegt im Bereich von 0 ° bis 180 ° und negativ, wenn q reicht von 180 bis 360 °. Wenn ein B. - Induktion des Magnetfelds und EIN. - Der Bereich der Wende, der magnetische Fluss durch die Runde ist gleich:

Wenn sich die Runde mit der Frequenz dreht f. v / s (d. H. 2 pf. Rad / s), dann nach der Zeit t. seit dem Start der Rotation, wenn q Es war gleich 0, wir bekommen q = 2pFT. froh. Somit wird der Ausdruck für Strömung durch die Runde erfasst

Gemäß dem Faraday-Gesetz wird die inspizierte Spannung durch die Durchflussdifferenzierung erhalten:

Die Anzeichen in den Bürsten in der Figur zeigen die Polarität der Inspektionsspannung in dem entsprechenden Moment. Cosinus variiert von +1 bis -1, also der Wert 2 pfab. Es gibt einfach Spannungsamplitude; Sie können es durch und aufzeichnen

(Gleichzeitig senkte wir das "Minus" -Zeichen und ersetzten es mit einer angemessenen Wahl der Polarität der Generator-Schlussfolgerungen in Fig. 5.) in FIG. Fig. 6 zeigt ein Diagramm der Spannungsänderung der Zeit.

Die durch den oben beschriebenen Generator erzeugte Spannung ändert periodisch seine Richtung auf das Gegenteil; Gleiches bezieht sich auf Strömungen, die in elektrischen Schaltungen durch diese Spannung erstellt werden. Ein solcher Generator wird Generator genannt.

Der Strom, der immer die gleiche Richtung aufbewahrt, wird konstant genannt. In einigen Fällen, wie z. B. Ladebatterien, ist ein solcher Strom erforderlich. Sie können zwei Möglichkeiten, einen konstanten Strom von der Variablen zu erhalten. Man besteht darin, dass der externe Schaltung einen Gleichrichter enthält, wodurch ein Strom nur in eine Richtung sendet. Auf diese Weise können Sie den Generator für einen halben Zeitraum ausschalten und es nur in diese Halbzeit einschließen, wenn die Spannung die erforderliche Polarität aufweist. Ein anderes Verfahren besteht darin, Kontakte umzuschalten, die die Spule mit einer externen Kette durch jede halbe Zeitspanne verbinden, wenn die Spannung die Polarität ändert. Dann wird der Strom in der äußeren Kette immer in eine Richtung gerichtet, obwohl die in der Drehung inspizierte Spannung seine Polarität ändert. Das Schalten von Kontakten wird unter Verwendung der Kollektor-Halb-Colts anstelle der aktuellen Sammelringe durchgeführt, wie in Fig. 2 gezeigt. 7, aber. Wenn die Ebene vertikal ist, wird die Änderungsrate des magnetischen Flusses und damit die inspizierte Spannung auf Null gefallen. Es ist in diesem Moment, dass die Pinsel über den Spalt gleiten, der zwei Halbhabungen trennen, und die externe Schaltungsschaltung. Die in der äußeren Kette ergebende Spannung variiert, wie in Fig. 2 gezeigt. 7, b..

Gegenseitige Induktion.

Wenn sich zwei geschlossene Drahtspulen in der Nähe befinden, aber elektrisch nicht miteinander verbunden sind, dann wird das EMF in einem von ihnen geändert, wenn der Strom in einem von ihnen geändert wird. Da der magnetische Fluss durch die zweite Spule proportional zum Strom in der ersten Spule ist, beinhaltet die Änderung dieses Stroms die Änderung des Magnetflusses mit der Führung des entsprechenden EMF. Spulen können Rollen geändert werden, und bei der Änderung des Stroms in der zweiten Spule wird EDC in der ersten geführt. EMF, in eine Spule eingefügt, wird durch die Geschwindigkeit der Stromänderung in der anderen bestimmt und hängt von der Größe und der Anzahl der Umdrehungen jeder Spule sowie von dem Abstand zwischen den Spulen und deren Orientierung ab, einem relativ zu der anderen. Diese Abhängigkeiten sind relativ einfach, wenn es keine magnetischen Materialien in der Nähe gibt. Die Haltung des EMV, die in einer Spule induziert wird, auf die Rate der Stromänderung in der anderen wird als Koeffizient der gegenseitigen Induktion von zwei entsprechenden Spulen bezeichnet, die diesen Ort entsprechen. Wenn das induzierte EMF in Volt ausgedrückt wird und die Stromänderung der Stromänderung in Ampere pro Sekunde (A / C) ist, wird die gegenseitige Induktion in Henry (GG) ausgedrückt. EMF, in Spulen inspiziert, sind in den folgenden Formeln angegeben:

wo M. - der Koeffizient der gegenseitigen Induktion von zwei Spulen. Die an die Stromquelle angeschlossene Spule wird als Primärspule oder Wickel bezeichnet, und der andere ist sekundär. Ein dauerhafter Strom in der Primärwicklung erzeugt keine Spannungen in der Sekundäranlage, obwohl zum Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens des Stroms in der Sekundärwicklung kurz mit der EMU erfolgen. Wenn jedoch der EMF mit der Primärwicklung verbunden ist, erzeugt die EDC-Variable in dieser Wicklung einen Wechselstrom in dieser Wicklung, die EDC-Variable und in der Sekundärwicklung. Somit kann die Sekundärwicklung durch Wechselstrom aktive Last oder andere Schaltungen verwendet werden, ohne sie direkt an die EDC-Quelle anzuschließen.

Transformer.

Die Absicht von zwei Wicklungen kann erheblich erhöht werden, indem sie auf einem gemeinsamen Kern aus ferromagnetischem Material wie Eisen gewickelt wird. Ein ähnliches Gerät wird als Transformator bezeichnet. In modernen Transformatoren bildet der ferromagnetische Kern eine geschlossene Magnetkette, so dass fast der gesamte magnetische Strom innerhalb des Kerns und daher durch beide Wicklungen durchläuft. Die Quelle der mit der Primärwicklung verbundenen EDC-Variablen erzeugt einen wechselnden magnetischen Fluss im Eisenkern. Diese Flussreservierungen des EMFs und in der primären und in Sekundärwicklungen, und die Maximalwerte jedes EDC sind proportional zur Anzahl der Windungen in der entsprechenden Wicklung proportional. In guten Transformatoren ist der Wickligkeit Widerstand so klein, dass der in der Primärwicklung induzierte EMF fast mit der angelegten Spannung zusammenfällt, und der Potentialdifferenz an den Schlussfolgerungen der Sekundärwicklung fällt fast mit dem darin induzierten EMF zusammen.

Somit ist das Verhältnis des Spannungsabfalls an der Last der Sekundärwicklung auf die an die Primärwicklung angelegte Spannung gleich dem Verhältnis der Anzahl der Windungen in den Sekundär- und Primärwicklungen, die normalerweise in Form von Gleichheit geschrieben wird

wo V. 1 - Spannungsabfall auf N. 1 Kurven der Primärwicklung und V. 2 - Spannungsabfall auf N. 2 Kurven der Sekundärwicklung. Je nach Verhältnis der Anzahl der Umdrehungen in den primären und der Sekundärwicklungen unterscheiden sich der Anstieg und die unteren Transformatoren. Einstellung N. 2 /N. 1 weitere Einheiten beim Anheben von Transformatoren und weniger als eine Einheit in Downgraders. Dank der Transformatoren ist eine wirtschaftliche Übertragung elektrischer Energie über langen Entfernungen möglich.

Selbstinduktion.

Der elektrische Strom in einer separaten Spule erzeugt auch einen magnetischen Strom, der diese Spule selbst durchdringt. Wenn sich der Strom in der Spule im Laufe der Zeit ändert, wird der magnetische Fluss durch die Spule geändert, wodurch es auf dieselbe Weise hineinkippt, da dies passiert, wenn der Transformator funktioniert. Die Entstehung von EMF in der Spule beim Ändern des Stroms wird als Selbstinduktion bezeichnet. Die Unvorhüllung beeinflusst den Strom in der Spule. In ähnlicher Weise wird die Trägheit durch die Bewegung von Körpern in der Mechanik beeinflusst: Sie verlangsamt die Einstellung des Gleichstroms in der Kette, wenn er eingeschaltet ist, und verhindert, dass es von einem momentanen Anschlag verhindert, wenn er gedreht wird aus. Es dient auch als Funken, die zwischen den Leistungsschalterkontakten auftreten, wenn die Schaltung verschwommen ist. In der Wechselstromkreis erzeugt die Selbstinduktion einen reaktiven Widerstand, der die Amplitude des Stroms begrenzt.

In Abwesenheit magnetischer Materialien in der Nähe einer festen Spule ist ein magnetischer Fluss, der er durchdringt, proportional zum Strom in der Kette. Nach dem Gesetz von Faraday (16) sollte EMF der Selbstinduktion in diesem Fall in diesem Fall proportional zur aktuellen Änderungsrate sein, d. H.

wo L. - der Proportionalitätskoeffizient, als Selbstinduktion oder Induktivität der Kette bezeichnet. Die Formel (18) kann als Bestimmung des Werts betrachtet werden L.. Wenn Sie sich in der Spule von EDS befinden exprimiert in Volt, aktuell iCH. - in Ampere und Zeit t. - in Sekunden, dann L. wird in Henry (GG) gemessen. Das "Minus" -Zeichen zeigt an, dass die Tatsache, dass die Tatsache, dass sich die Tatsache ein Anstieg des Stroms befindet iCH.wie folgt aus dem Gesetz von Lenza. Externe EMF, Überwindung der Selbstinduktion EMF, sollte ein Pluszeichen haben. Daher ist in Wechselstromschaltungen der Spannungsabfall in der Induktivität gleich L di./dt..

Variablen Toki.

Wie bereits erwähnt, sind variable Ströme Strömungen, deren Richtung regelmäßig ändert. Die Anzahl der Perioden zyklischer Änderungen des Stroms pro Sekunde wird als Häufigkeit von AC bezeichnet und in Hertz (Hz) gemessen. Elektrizität wird dem Verbraucher in der Regel als AC mit einer Frequenz von 50 Hz (in Russland und in den europäischen Ländern) oder 60 Hz (in den USA) geliefert.

Da Wechselstromänderungen im Laufe der Zeit, einfache Möglichkeiten zur Lösung von Problemen, die für DC-Schaltungen geeignet sind, hier direkt nicht anwendbar sind. Bei sehr hohen Frequenzen können die Gebühren eine oszillatorische Bewegung durchführen - um von einer Kette an andere und zurück zu fließen. Gleichzeitig können im Gegensatz zu den Gleichstromkreisen die Ströme in sequentiell verbundenen Leiter ungleich sein. Kapazitäten, die in Wechselstromschaltungen vorhanden sind, verbessern diesen Effekt. Beim Wechseln des Stroms sind außerdem die Selbstinduktionseffekte betroffen, die selbst bei niedrigen Frequenzen wesentlich werden, wenn Spulen mit hoher Induktivität verwendet werden. Bei relativ niedrigen Frequenzen der Wechselstromkreislauf ist es immer noch möglich, mit den Kirchhoff-Regeln zu berechnen, die jedoch entsprechend geändert werden muss.

Die Kette, die unterschiedliche Widerstände, Induktoren und Kondensespulen umfasst, kann als angesehen werden, wenn er aus einem generalisierten Widerstand, Kondensator und Induktoren bestand, die sequentiell verbunden sind. Berücksichtigen Sie die Eigenschaften einer solchen Schaltung, die mit dem sinusförmigen Wechselstromgenerator verbunden ist (Abb. 8). Um Regeln zur Berechnung der AC-Schaltung zu formulieren, müssen Sie ein Verhältnis zwischen dem Spannungsabfall und dem Strom für jede der Komponenten einer solchen Kette finden.

Der Kondensator spielt in den Ketten variabler und konstanter Ströme völlig unterschiedliche Rollen. Wenn zum Beispiel an der Kette in FIG. 8 Schließen Sie das elektrochemische Element an, der Kondensator startet die Ladung, bis sie dem EDC-Element entspricht. Dann stoppt das Laden und der Strom fällt auf Null. Wenn die Schaltung mit einem Wechselstromgenerator verbunden ist, fließen dann in einem halben Periodenelektronen aus der linken Kante des Kondensators aus und sammeln sich rechts und in der anderen - im Gegenteil. Diese bewegenden Elektronen sind Wechselstrom, deren Festigkeit auf beiden Seiten des Kondensators gleich ist. Während die variable Stromfrequenz nicht sehr groß ist, ist der Strom durch den Widerstand und die Induktorspule ebenfalls gleich.

Darüber wurde davon ausgegangen, dass der Wechselstrom in der Kette hergestellt wurde. In der Tat kommen beim Anschließen der Schaltung an die Quelle der Wechselspannung, transiente Prozesse auftreten. Wenn der Kettenwiderstand nicht vernachlässigbar ist, wählen die Übergangsströme ihre Energie in Form von Wärme im Widerstand aus und verblassen schnell, wonach der stationäre Wechselstrommodus eingestellt ist, der höher sein sollte. In vielen Fällen können transiente Prozesse in Wechselschaltkreisen vernachlässigt werden. Wenn sie berücksichtigt werden müssen, ist es notwendig, die differentielle Gleichung zu untersuchen, die die aktuelle Abhängigkeit der Zeit beschreibt.

Effektive Werte.

Die Hauptaufgabe der ersten Bezirksleistungsanlagen bestand darin, die gewünschte Wärme der Fäden der Beleuchtungslampen sicherzustellen. Daher ist die Frage der Effizienz der Verwendung für diese Ketten von konstanten und wechselnden Strömen. Gemäß der Formel (7) für die elektrische Energie, die in Wärme in einem Widerstand umgewandelt wird, ist die Wärmeableitung proportional zum Quadrat der Stromkraft. Im Falle von AC schwankt die Wärmeableitung kontinuierlich zusammen mit dem momentanen Wert des Stroms für den Strom der Stromkraft. Wenn der Strom je nach dem Sinusgesetz variiert, dann der zeitgemittelte Wert des momentanen Stroms gleich dem Hälften des Quadrats des maximalen Stroms, d. H.

wo ersichtlich ist, dass die gesamte Leistung für die Erwärmung des Widerstands aufgewendet wird, während in Kondensator und Induktivität die Leistung nicht absorbiert wird. Richtige, echte Induktivitätsspulen nehmen immer noch etwas Kraft auf, insbesondere wenn sie einen Eisenkern haben. Bei kontinuierlicher Reklamation wird der Eisenkern erhitzt - teilweise in den Eisenströmen injiziert, und teilweise aufgrund der inneren Reibung (Hysterese), die die Reklamation verhindert. Darüber hinaus kann Induktivität Strömungen in den in der Nähe befindlichen Systeme verursachen. Beim Messen in Wechselschaltungen sehen alle diese Verluste aus wie ein Leistungsverlust in Widerstand. Daher ist der Widerstand derselben Kette für AC üblicherweise etwas größer als für konstant, und es wird durch Stromverlust bestimmt:

Damit der Kraftwerk wirtschaftlich arbeiten kann, sollten thermische Verluste in der Stromleitung (LEP) niedrig genug sein. Wenn ein P c. – Strom vom Verbraucher geliefert damals P c. = V c i. sowohl für dauerhafte als auch für den alternierenden Strom, da mit der ordnungsgemäßen Berechnung von COS q kann gleich gemacht werden. Leistungsverluste werden sein P L. = R l I. 2 = R l p c 2 /V C. 2 Da sind mindestens zwei Leiter für den LEP erforderlich. l., sein Widerstand R L. = r.2l./EIN.. In diesem Fall verlor Verluste

Wenn die Leiter aus Kupfer, Widerstand bestehen r. Das ist minimal, dann bleibt die Zahl nicht Werte, die erheblich reduziert werden könnten. Der einzige praktische Weg, um Verluste zu reduzieren, besteht darin, zu steigern V C. 2, seit der Verwendung von Leitern mit einer großen Querschnittsfläche EIN. es lohnt sich nicht. Dies bedeutet, dass die Leistung mit möglichst hoher Spannung übertragen werden soll. Herkömmliche elektromashische Stromgeneratoren, die von Turbinen wirken, können keine sehr hohe Spannung erzeugen, die ihre Isolierung nicht standhält. Darüber hinaus ist die ultra-hohe Spannung für das Servicepersonal gefährlich. Die Spannung des von der Kraftwerks erzeugten Wechselstroms ist jedoch möglich, um die Übertragungen am LAM mit Transformatoren zu erhöhen. Am anderen Ende des Power-Passers verwendet der Verbraucher nachgelagerte Transformatoren, die der Ausgabe sicherer und praktischer niedriger Spannung ergeben. Derzeit erreicht die Spannung in der Runde 750.000 V.

Literatur:

Rogers E. Physik für neugierig, t. 3. M., 1971
Orira j. Physik, t. 2. M., 1981
Jancoli d. Physik, t. 2. M., 1989

Der Magnetismus wird seit der Antike studiert, und in den letzten zwei Jahrhunderten ist in den letzten zwei Jahrhunderten zur Grundlage der modernen Zivilisation geworden.

Alexey Levin.

Die Menschheit sammelt Kenntnisse der magnetischen Phänomene mindestens dreieinhalb Jahre (die ersten Beobachtungen der elektrischen Kräfte fanden später das Jahrtausend statt. Vor vierhundert Jahren wurden die magnetischen Eigenschaften von Substanzen an der Morgendämmerung der Physikbildung von elektrisch getrennt, wonach der andere lange Zeit unabhängig untersucht wurde. Somit wurde eine experimentelle und theoretische Basis geschaffen, die zur Grundlage der einheitlichen Theorie elektromagnetischer Phänomene wurde, höchstwahrscheinlich wurden die ungewöhnlichen Eigenschaften des natürlichen Minerals von Magnetit (magnetischem Eiseneisen, Fe3o4) in Mesopotamien in der Bronzezeit bekannt . Und nach dem Auftreten von Eisenmetallurgie war es unmöglich, nicht zu bemerken, dass Magnetite Eisenprodukte anzieht. Der Vater der griechischen Philosophie der Falles aus der Mileta (ca. 640-546 v. Chr.) Dachte bereits über die Gründe für eine solche Anziehungskraft (ca. 640-546 v. Chr.), Der es mit einer speziellen Animation dieses Minerals erklärte (Falez wusste auch Die Wolle Bernstein zieht trockene Blätter und kleine Sünden an, und deshalb stiftete er seine spirituelle Kraft). Später gaben die griechischen Denker über unsichtbare Paare, um Magnetit und Eisen umhüllten und sie zueinander verbesserten. Es ist nicht überraschend, dass das Wort "Magnet" selbst auch eine griechische Wurzel hat. Am wahrscheinlichsten geht es zurück zum Namen von Magnesia-U-Sipl, der Stadt in Malaya Asia, in der Nähe von Welcher Magnetite kletterte. Griechischer Dichter Nikandra verwies auf den Hirten von Magnis, der in der Nähe des Felsens war, der die eiserne Spitze seines Personals zog, aber dies ist wahrscheinlich nur eine schöne Legende.

Natürliche Magnete interessierten sich auch im alten China. Die Fähigkeit von Magnetit, Eisen anzunehmen, wird in der Abhandlung "Frühlings- und Herbst-Aufzeichnungen des Master Liu" erwähnt, die von 240 pro Jahr BC stammen Jahrhundert später bemerkte die Chinesen, dass Magnetite nicht auf Kupfer oder Keramik wirkt. In den vii-viii-Jahrhunderten. / Bm9icg \u003d\u003d\u003d\u003e Ekach, in denen sie herausgefunden haben, dass sich eine frei suspendierte magnetisierte Eisennadel an den polaren Stern dreht. Infolgedessen, in der zweiten Hälfte des XI-Jahrhunderts, erschien echte Marine-Kompasse in China, die europäischen Navigatoren haben ihre Hunderte von Jahren später beherrscht. In ungefähr gleich fanden die Chinesen, dass die magnetisierte Nadel östlich der Richtung in den Norden aussieht, und entdeckte den magnetischen Rückgang, der in dieser Angelegenheit viel vor den europäischen Navigatoren, das in dieser Angelegenheit, der zu dieser Schlussfolgerung, entdeckt wurde, in diesem Jahrhundert.

Kleine magnete

In Ferromagnet werden seine eigenen magnetischen Momente von Atomen parallel gebaut (die Energie einer solchen Orientierung ist minimal). Infolgedessen sind die magnetisierten Bereiche gebildet, Domänen - mikroskopisch (10-4-10-6 m) permanenten Magneten, die durch Domänenwände getrennt sind. In Abwesenheit eines externen Magnetfelds sind die magnetischen Momente der Domänen in ferromagnetischem, im äußeren Feld ausgerichtet, die Grenzen beginnen zu verschieben, so dass die Domänen mit den Momenten parallel zu dem Feld, das alle anderen verschoben werden, magnetisiert ist.

Magnetismuswissenschaft.

Die erste in Europa Beschreibung der Eigenschaften von Naturmagneten machte Franzosen Pierre de Marikur. Im Jahr 1269 diente er in der Armee von König von Sizilien Charles Anzhuy, dem samengarten italienischen Stadtluser. Von dort schickte er einen Freund in Picardia, der in die Geschichte der Wissenschaft als "Magnetschreiben" (Epistola de Magnete) eintrat, wo er über seine Experimente mit magnetischem Eisen erzählte. Maricur stellte fest, dass es in jedem Magnetit-Stück zwei Bereiche gibt, die besonders stark Eisen anziehen. Er sah die Parallele zwischen diesen Zonen und den Polen der himmlischen Kugel und liehen ihre Namen für die Regionen der maximalen Magnetkraft - also sprechen wir jetzt über die nördlichen und südlichen magnetischen Polen. Wenn Sie ein Stück Magnetit in der Hälfte brechen, schreibt Marikur, in jedem Fragment gibt es eigene Pole. Marikur bestätigte nicht nur, dass zwischen Magnetitstücken sowohl Anziehungskraft als auch Abstoßung entsteht (dies war bereits bekannt), jedoch zum ersten Mal diesen Effekt mit der Wechselwirkung zwischen den Variemen (Nordnamen und Süd) oder den gleichnamigen Polen verbunden.

Viele Historiker der Wissenschaft betrachten Marikur mit einem unbestreitbaren Pionier der europäischen experimentellen Wissenschaft. In jedem Fall gingen seine Noten über den Magnetismus in Dutzenden von Listen, und nach dem Erscheinungsbild der Typografie wurde eine separate Broschüre veröffentlicht. Sie wurden von vielen Naturforten bis zum XVII Jahrhundert respektiert. Diese Arbeit war bekannt und der englische Wissenschaftler und Arzt (Life Medica Queen Elizabeth und ihr Nachfolger Yakov I) William Hilbert, der in 1600 (wie es in lateinischer) wunderbarer Arbeit "auf Magneten, Magnetkörper und einem großen Magneten - Erde " In diesem Buch führte Hilbert nicht nur fast alle bekannten Informationen über die Eigenschaften von natürlichen Magneten und magnetisierten Eisen, sondern beschrieb auch seine eigenen Experimente mit einem Magnetitenkugel, mit dem er die Hauptmerkmale des irdischen Magnetismus reproduzierte . Zum Beispiel entdeckte er, dass auf beiden magnetischen Polen ein solches "kleines Land" (Terrella-Latin), der Kompasspfeil, senkrecht zu seiner Oberfläche, in der Äquator - parallel und mit durchschnittlichen Breiten - in einer Zwischenstellung montiert ist. So hilbert simulierte magnetische Neigung, deren Vorhandensein in Europa mehr als ein halbes Jahrhundert wusste (1544 dieses Phänomen wurde erstmals den Nürnberger Mechaniker Georg Hartman beschrieben).

Revolution in der Navigation. Der Kompass machte eine echte Revolution in der Meeresnavigation, wodurch globale Reisen nicht mit isolierten Fällen, sondern die übliche regelmäßige Routine leistet.

Hilbert reproduzierte auf sein Modell und seine geomagnetische Deklination, die nicht auf die perfekt glatte Oberfläche des Balls zurückzuführen war (und daher erklärte der Planetenskala diesen Effekt durch Anziehung von Kontinenten). Er fand heraus, dass erhitztes Eisen magnetische Eigenschaften verliert, aber während der Kühlung werden sie wiederhergestellt. Und schließlich führte Hilbert zunächst einen klaren Unterschied zwischen der Anziehungskraft eines Magneten und der Attraktion von geriebener Bernstein, den er elektrische Macht nannte (aus dem lateinischen Namen des Bernsteinelektrums). Im Allgemeinen war es eine äußerst innovative Arbeit, die von Zeitgenossen und Nachkommen geschätzt wurde. Die Behauptung von Hilbert, dass die Erde als "großer Magnet" betrachtet werden sollte, wurde der zweite grundlegende wissenschaftliche Schlussfolgerung der physikalischen Eigenschaften unseres Planeten (das erste - die Eröffnung seiner in der Antike hergestellten Weichheit).

Zwei Jahrhunderte brechen

Nach Hilbert, die Wissenschaft des Magnetismus, bis der Beginn des 19. Jahrhunderts sehr wenig fortschritt. In dieser Zeit können Sie buchstäblich auf meine Finger zählen. Im Jahr 1640 erläuterte der Student Galilehee Benedetto Castelli die Anziehungskraft von Magnetit, indem er viele kleinste magnetische Partikel in seiner Zusammensetzung - die erste und sehr unvollkommene Vermutung erraten, dass die Art des Magnetismus auf atomer Ebene gesucht werden sollte. Hollandets Segald Brugmans stellte 1778 fest, dass Wismut und Antimon von den Polen des magnetischen Pfeils abgestoßen werden - es war das erste Beispiel eines physischen Phänomens, das 67 Jahre später die Namen des Diamagnetismus nannte. Im Jahr 1785 zeigten der Anhänger von Charles-Augauben durch Präzisionsmessungen an den Pinzettenwaagen, dass die Kraft der Wechselwirkung von Magnetpolen umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen ihnen ist - auf dieselbe Weise wie die Kraft der Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen ( 1750 kam ein Engländer John Michell zu einer ähnlichen Schlussfolgerung, aber die Coulomb-Schlussfolgerung ist viel zuverlässiger).

Aber das Studium der Elektrizität in diesen Jahren wurde um siebenmale Schritte bewegt. Erklären Sie, dass es nicht schwierig ist. Natürliche Magnete blieben die einzigen Hauptquellen der Magnetkraft - andere Wissenschaft wusste nicht. Ihre Stärke ist stabil, es kann nicht geändert werden (außer der Heizung zerstören), ne alles, um auf eigene Anfrage zu generieren. Es ist klar, dass dieser Umstand stark die Möglichkeiten von Experimenten begrenzt hat.

Strom war eine viel profitablere Position - schließlich konnte er erhalten und angesammelt werden. Der erste statische Gebührengenerator, der 1663 Burgomaster Magdeburg Otto von Gerica (die berühmten Magdeburger Hemisphären - auch seiner Brainkild) errichtet wurde. Ein Jahrhundert später wurden solche Generatoren so weit verbreitet, dass sie selbst bei Techniken mit hoher Geschwindigkeit demonstriert wurden. Im Jahr 1744 wurde der deutsche Evald Georg von Claystst und ein wenig später als der Niederländer Peter Van Muschtschenbrooke von der Leidenbank ermittelt - der erste elektrische Kondensator; Dann erschienen die ersten Elektrometer. Infolgedessen wusste die Wissenschaft bis zum Ende des XVIII-Jahrhunderts viel mehr als bei seinem Anfang. Aber es war unmöglich, über den Magnetismus zu sagen.

Und dann hat sich alles geändert. Im Jahr 1800 erfunden Alessandro Volta die erste chemische Quelle des elektrischen Stroms - eine galvanische Batterie, auch als Volt der Säule bekannt. Danach ist die Entdeckung der Kommunikation zwischen Strom und Magnetismus zu einer Frage der Zeit geworden. Es könnte für das nächste Jahr stattfinden, als der französische Chemiker Nicolas Gothtero bemerkte, dass zwei parallele Drähte miteinander angezogen werden. Weder er noch der großartige Laplace noch ein wunderbarer experimenteller Physiker Jean-Batite Bio, der später dieses Phänomen beobachtete, gab ihm keine Bedeutung. Daher ging die Priorität zu Recht an den Wissenschaftler, der seit langem die Existenz einer solchen Verbindung angenommen hat und sich der Suche nach seiner Suche widmen.

Von Kopenhagen nach Paris

Alles lesen die Märchen und Geschichten von Hans Christian Andersen, aber nur wenige Leute wissen, dass, wenn der zukünftige Autor des "Golly King" und "THIMMOCHKA" vierzehn Jugendlichen in Kopenhagen kamen, er fand einen Freund und einen Patron Saint von seinem doppelten These, gewöhnlicher Professor für Physik und Chemie der Copenhagen-Universität Hans Christian Ersteda. Und beide verherrlichten ihr Land auf die ganze Welt.

Die Vielfalt der Magnetfelder Ampere untersuchte die Wechselwirkung zwischen dem parallelen Leiter mit einem Strom. Seine von Faraday entwickelten Ideen, die das Konzept der magnetischen Stromleitungen vorschlagen.

Seit 1813 versuchte sich bewusst bewusst, eine Verbindung zwischen Strom und Magnetismus zu etablieren (er war ein Engagement für den großen Philosoph von Immanuel Kant, der glaubte, dass alle natürlichen Kräfte eine interne Einheit hatten). Als Indikatoren verwendete Ersted-Kompasse, aber für lange Zeit ohne Erfolg. Ersted erwartet, dass die Magnetkraft des Stroms parallel zu sich selbst ist, und um das maximale Drehmoment zu erhalten, war ein elektrischer Draht senkrecht zum Kompasspfeil. Natürlich hat der Pfeil nicht auf die Einschaltung geantwortet. Und nur im Frühjahr von 1820, während der Vorlesung, erstreckte Ersted den Draht parallel zum Pfeil (oder um zu sehen, was er gelingen würde, oder er hatte eine neue Hypothese - über diese Physik-Historiker bisher). Und hier ist der Pfeil und geschwungen - nicht zu viel (Ersteda hatte einen Batterie mit niedrigem Power), aber immer noch spürbar.

Die große Entdeckung war noch nicht stattgefunden. Ersted aus irgendeinem Grund unterbrochene Experimente für drei Monate und kehrten nur im Juli an sie zurück. Und hier verstand er, dass "der magnetische Effekt des elektrischen Stroms um die Kreise gerichtet ist, die diesen Strom abdecken." Es war eine paradoxe Schlussfolgerung, da bisher rotierende Kräfte in der Mechanik oder in einem anderen Zweig der Physik nicht erscheinen. Ersted skizzierte seine Schlussfolgerungen im Artikel und schickte sie am 21. Juli in mehrere wissenschaftliche Zeitschriften. Dann machte er keinen weiteren Elektromagnetismus, und das Relais wurde an andere Wissenschaftler übertragen. Der erste, der es Pariser nimmt. Am 4. September sprach der berühmte Physiker und das mathematische Dominic Arago über die Eröffnung von Ersteda auf einem Treffen der Akademie der Wissenschaften. Sein Kollege Andre-Marie Ampere beschloss, einen magnetischen Effekt von Strömungen vorzunehmen, und begann buchstäblich am nächsten Tag. Er wiederholte und bestätigte zunächst Ersted-Experimente, und Anfang Oktober stellte sich Anfang Oktober fest, dass parallele Leiter angezogen werden, wenn die Strömungen in derselben Richtung durchströmen und - wenn im Gegenteil abstoßen. Ampere untersuchte die Wechselwirkung zwischen nicht parallelen Leitungen und präsentierte es mit der Formel (Amper Act). Er zeigte auch, dass die Leiter in die Spirale mit einem Strom drehen, in einem Magnetfeld, wie der Kompasspfeil (und zwischen dem Fall der Magnetmagnetspule erfunden). Schließlich setzte er eine mutige Hypothese vor: Innerhalb der magnetisierten Materialien gibt es unglückliche mikroskopische parallelen Rundströme, die durch ihre magnetische Wirkung verursacht werden. Gleichzeitig zeigte Bio und Felix Savar gemeinsam eine mathematische Abhängigkeit, um die Intensität des von Gleichstroms erzeugten Magnetfelds (Bio-Savara-Gesetz) zu bestimmen.

Um die Neuheit der studierenden Effekte hervorzuheben, schlug Ampere den Begriff "elektrodynamische Phänomene" vor und benutzte sie ständig in ihren Veröffentlichungen. Es war jedoch noch keine Elektrodynamik in einem modernen Sinne. Ersted, Ampere und ihre Kollegen arbeiteten mit konstanten Strömungen, die statische Magnetkräfte erstellten. Physiker mussten nur wirklich dynamische nichtstationäre elektromagnetische Prozesse erkennen und erklären. Diese Aufgabe wurde 1830-1870 gelöst. Eine Hand wurde ihr über ein Dutzend Forscher aus Europa (einschließlich Russland, erinnere mich an die Lenza-Regel) und den Vereinigten Staaten an. Der wichtigste Merit gehört jedoch zweifellos zu zwei Titanen der britischen Wissenschaft - Faraday und Maxwell.

London Tandem.

Für Michael Faraday wurde 1821 wirklich schicksalhaft. Er erhielt die geschätzte Post von Superintendent London des Royal Institute und begann tatsächlich versehentlich mit dem Forschungsprogramm, dank dessen er einen einzigartigen Platz in der Geschichte der Weltwissenschaft machte.

Magnetisch und nicht sehr. Verschiedene Substanzen in einem äußeren Magnetfeld verhalten sich anders, dies ist auf das verschiedene Verhalten ihrer eigenen magnetischen Momente von Atomen zurückzuführen. Ferromagnets sind am bekanntesten, es gibt Paramagnetik, Antiferomagnete und Ferrimagnetika sowie Diamagnets, an denen es keine eigenen magnetischen Momente gibt (im äußeren Feld sind sie schwach magnetisiert "gegen das Feld" schwach magnetisiert ".

Es ist so passiert. Der Herausgeber der Zeitschrift "Annala Philosophie" Richard Philips bot Faraday an, um eine kritische Überprüfung neuer Werke der magnetischen Aktion des Stroms zu schreiben. Faradays folgten diesen Rat nicht nur und veröffentlichten eine "historische Skizze des Elektromagnetismus", begann jedoch sein eigenes Studium, das sich seit vielen Jahren erstreckte. Erstens wiederholte er, wie Ampere, wiederholte Ersteda-Experiment, danach bewegte er sich weiter. Am Ende von 1821 machte es ein Gerät, an dem der stromseitige Leiter um den Bandagemagneten gedreht wurde, und der andere Magnet drehte sich um den zweiten Leiter um. Faraday schlug vor, dass sowohl der Magnet als auch der leitfähige Draht von konzentrischen Stromleitungen umgeben sind, die Kraftlinien, die ihre mechanische Wirkung verursachen. Es war bereits das Embryo-Konzept eines Magnetfelds, obwohl Faraday selbst keinen solchen Begriff verwendete.

Zunächst las er die Stromleitungen mit einer bequemen Methode, Beobachtungen zu beschreiben, aber im Laufe der Zeit wurde in ihrer körperlichen Realität (vor allem, seit sich eine Möglichkeit gefunden hatte, sie mit Hilfe von Eisen-Sägemehl in den Magneten zu beobachten). Am Ende der 1830er Jahre erkannte er eindeutig, dass die Energie, deren Quelle konstante Magnete und Leiter unter dem Strom dienen, in mit Stromleitungen gefüllten Raum dienen. In der Tat haben Faradays bereits an die theoretischen Feldbedingungen gedacht, was seinen Zeitgenossen deutlich voraus ist.

Aber seine Hauptermittlung bestand in einem anderen. Im August 1831 konnte Faraday den Magnetismus erzwingen, um einen elektrischen Strom zu erzwingen. Sein Gerät bestand aus einem Eisenring mit zwei gegenüberliegenden Wicklungen. Eine der Helix konnte an der elektrischen Batterie geschlossen werden, die andere mit dem Leiter, der über dem magnetischen Kompass angeordnet ist, verbunden ist. Der Pfeil hat die Position nicht geändert, wenn die erste Spule dauerhafter Strom war, jedoch während des Ein- und Aus- und Aus-Ein- und Ausschaltens geschwenkt wurde. Faraday erkannte, dass die zweite Wicklung zu diesem Zeitpunkt aufgrund des Auftretens oder des Verschwindens der magnetischen Stromleitungen elektrische Impulse entstand. Mit anderen Worten, er entdeckte, dass die Ursache der elektromotorischen Kraft das Magnetfeld wechselt. Dieser Effekt entdeckte auch den amerikanischen Physiker Joseph Henry, aber er veröffentlichte seine Ergebnisse später als Faradays und machte solche ernsthaften theoretischen Schlussfolgerungen nicht.

Elektromagnete und Solenoide unterleihen einer Reihe von Technologien, ohne dass es unmöglich ist, eine moderne Zivilisation zu präsentieren: von Stromerzeugungstromerzeuger, Elektromotoren, Transformatoren bis hin zu Funkkommunikation und allgemein, fast alle modernen Elektronik.

Bis zum Ende des Lebens von Faraday kam zu dem Schluss, dass neues Wissen über den Elektromagnetismus mathematisches Design erforderlich ist. Er entschied, dass diese Aufgabe auf dem Schulter James Clerk Maxwell, dem jungen Professor Marisier-College in der schottischen Stadt Aberdeen sein würde, was er im November 1857 schrieb. Und Maxwell vereinte wirklich das gesamte Kenntnis des Elektromagnetismus in eine einzige Mathematik der Theorie. Diese Arbeit wurde hauptsächlich in der ersten Hälfte der 1860er Jahre erfüllt, als er Professor für die Naturphilosophie des London Kings-College wurde. Das Konzept eines elektromagnetischen Feldes erschien erstmals 1864 in den Memoiren, die von der London Royal Society präsentiert wurde. Maxwell stellte diesen Begriff ein, um auf den "Teil des Raums, der den Körper enthält und umgibt, in einem elektrischen oder magnetischen Zustand umgibt", und betont, dass dieser Raum sowohl leer als auch mit jeder Art von Materie gefüllt sein kann.

Das Hauptausgang von Maxwells Werken war das System der Gleichungen, die elektromagnetische Phänomene verbinden. In der 1873 veröffentlichten "Abhandlung zu Strom und Magnetismus" nannte er sie die gemeinsamen Gleichungen des elektromagnetischen Feldes, und heute heißen sie Maxwell-Gleichungen. Später sind sie generalisierter (zum Beispiel, um elektromagnetische Phänomene in verschiedenen Medien zu beschreiben) und auch mit zunehmend perfektem mathematischen Formalismus umgeschrieben. Maxwell zeigte auch, dass diese Gleichungen Lösungen zulassen, die unkomplizierte Querwellen umfassen, die für das sichtbare Licht sichtbar sind.

Die Theorie von Maxwell präsentierte den Magnetismus als besondere Art der Wechselwirkung zwischen elektrischen Strömen. Die Quantenphysik des 20. Jahrhunderts hat dieses Bild nur zwei neue Punkte hinzugefügt. Jetzt wissen wir, dass elektromagnetische Wechselwirkungen durch Photonen übertragen werden und dass Elektronen und viele andere Elementarteilchen ihre eigenen magnetischen Momente haben. Alle experimentellen und theoretischen Arbeiten auf dem Gebiet des Magnetismus sind auf dieser Grundlage errichtet.

Enthält theoretisches Material unter dem Abschnitt "Magnetismus" Disziplin "Physik".

Entworfen, um Studierende technischer Spezialitäten aller Lernformen in unabhängiger Arbeit zu unterstützen, sowie bei der Vorbereitung auf Übungen, Kolloquenzas und Prüfungen.

© Andreev A.D., Black L.m., 2009

 State Educational Institution von höherer Berufsbildung "St. Petersburg State University of Telecommunications. Prof. M.A. BONCH-BROEVICH ", 2009

Einführung

Im Jahr 1820 las der Professor der Universität in Kopenhagen Hans Christian Ersted Vorlesungen über Elektrizität, Galvanismus und Magnetismus. Zu dieser Zeit wurde Elektrizität als Elektrostatik genannt, Elektrolyzome wurden als Phänomene bezeichnet, die durch einen direkten Gleichstrom verursachten, der von Batterien erhaltenen Gleichstrom verursacht wurde, der Magnetismus mit den bekannten Eigenschaften von Eisenerzungen verbunden war, mit einem Kompasspfeil mit einem Magnetfeld der Erde.

Auf der Suche nach der Verbindung zwischen Galvanismus und Magnetismus hat Ersted Erfahrung mit dem Übertragungsstrom durch einen über dem Kompasspfeil suspendierten Draht getan. Wenn der Strom eingeschaltet ist, wird der Pfeil von der Meridionalrichtung abgelenkt. Wenn die aktuelle Richtung oder der Pfeil oberhalb des Stroms geändert wurde, wird er auf der anderen Seite des Meridians abgelenkt.

Ersteds Entdeckung war ein starker Anreiz für weitere Forschung und Entdeckungen. Ein wenig Zeit und Ampere, die weit verbreitet sind, führten Faradays und andere eine vollständige und genaue Untersuchung der magnetischen Wirkung von elektrischen Strömen durch. Die Entdeckung des Faradays des Phänomens der elektromagnetischen Induktion trat 12 Jahre nach Ersteda auf. Basierend auf diesen experimentellen Entdeckungen wurde die klassische Theorie des Elektromagnetismus gebaut. Maxwell gab ihr eine endgültige Form und eine mathematische Form, und der Hertz im Jahre 1888 bestätigte brillant, experimentell, was die Existenz elektromagnetischer Wellen erweist.

1. Magnetfeld im Vakuum

1.1. Die Wechselwirkung von Strömungen. Magnetische Induktion

Elektrische Ströme interagieren miteinander. Da die Erfahrung zeigt, zwei geradlinigen parallelen Leiter, entsprechend den Strömungsströmen, wenn die Ströme in ihnen dieselbe Richtung aufweisen und abstoßen, wenn die Ströme in der Richtung entgegengesetzt sind (Abb. 1). Gleichzeitig ist die Festigkeit ihrer Wechselwirkung pro Länge des Leiters des Leiters direkt proportional zur Festigkeit des Stroms in jedem der Leiter und ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen. Das Gesetz der Interaktion von Strömungen wurde von Andre Marie Ampera im Jahr 1820 experimentell gegründet.

In Metallen ist die Gesamtladung eines positiv geladenen Ionengitters und der nachteilig geladenen freien Elektronen Null. Die Gebühren sind im Explorer gleichmäßig verteilt. Somit gibt es kein elektrisches Feld um den Leiter. Deshalb interagieren Leiter in der Abwesenheit von Strom nicht miteinander.

Wenn jedoch Strom (bestellte Bewegung der freien Ladungsträger) ist, tritt die Interaktion zwischen den Leitern auf, die als magnetisch genannt wird.

In der modernen Physik wird die magnetische Wechselwirkung von Ströme als relativistischer Effekt interpretiert, der in dem Referenzsystem relativ auftritt, in dem die bestellte Bewegung der Gebühren erfolgt. In diesem Handbuch verwenden wir das Konzept eines Magnetfelds als Eigenschaft des Raums, der den elektrischen Strom umgibt. Die Existenz des Magnetfelds des Stroms manifestiert sich, wenn Sie mit anderen Leitern mit einem Strom (Amper-Act) interagieren, oder wenn Sie mit einem bewegten geladenen Partikeln (Lorentz Power, Subdirect. 2.1) interagieren, oder wenn der magnetische Pfeil abgelehnt wird, platziert in der Nähe des Dirigenten mit einem aktuellen (Ersted-Erlebnis).

Für die Eigenschaften des Magnetfelds des Stroms führen wir das Konzept eines magnetischen Induktionsvektors ein. Dafür ist es ähnlich, wie das Konzept einer Testpunktladung bei der Bestimmung der Eigenschaften des elektrostatischen Feldes mit der Einführung des magnetischen Induktionsvektors verwendet wurde, mit der Einführung des magnetischen Induktionsvektors wir mit einem Strom eine Testschaltung verwenden. Lass es flach geschlossen sein ontur der willkürlichen Form und der kleinen Größen. So klein, dass an den Punkten seiner Position das Magnetfeld als gleich angesehen werden kann. Die Orientierung der Schaltung im Raum wird durch den normalen Vektor an der Kontur charakterisiert, der mit der Richtung des Stroms in der Richtungsrichtung der rechten Schraube (Rebuild) zugeordnet ist: wenn der Panelgriff in der Stromrichtung gedreht wird ( 2) Die progressive Bewegung der Spitze des Fehlers wird durch die Richtung des Einheitsvektors normal zur Stromkreisfläche bestimmt.

H. der Zauber aus der Testschleife ist sein magnetischer Moment, wo s. - Versuchskreisbereich.

E. wenn Sie einen Testkreis mit einem Strom in den ausgewählten Punkt neben dem Gleichstrom legen, interagieren die Strömungen. Gleichzeitig wirkt das Rotationsmoment des Paares mit dem Strom auf die Testschaltung M. (Abb. 3). Die Größe dieses Augenblicks, da die Erfahrung zeigt, hängt von den Eigenschaften des Feldes an dieser Stelle ab (die Kontur ist klein in der Größe) und auf den Eigenschaften der Kontur (sein magnetischer Moment).

In FIG. 4, die den Querschnitt von FIG. 3 Horizontale Ebene, zeigen mehrere Positionen einer Testschaltung mit einem Strom in einem magnetischen Gleichstromfeld ICH.. Der Punkt im Kreis zeigt die Richtung des Stroms an den Betrachter an. Das Kreuz bezeichnet die Richtung des Stroms für die Zeichnung. Position 1 entspricht einer stabilen Gleichgewichtskontur ( M. \u003d 0) Wenn die Kräfte es strecken. Position 2 entspricht einem instabilen Gleichgewicht ( M. \u003d 0). In Position 3 wirkt das maximale Kräftedrehmoment mit dem Strom auf die Testschaltung. Je nach Orientierung der Kontur kann die Größe des Drehmoments beliebige Werte von null auf das Maximum annehmen. Als Erfahrung zeigt an einem beliebigen Punkt, d. H. Der Maximalwert des mechanischen Drehmomentpaares hängt von der Größe des Testkreises ab und kann nicht als Magnetfeldcharakteristik im Ausgabepunkt dienen. Das Verhältnis des maximalen mechanischen Drehmomentpaares bis zum magnetischen Moment der Testschaltung hängt nicht von letzteren ab und kann als Magnetfeldkennlinie dienen. Diese Eigenschaft heißt als magnetische Induktion (Magnetfeldinduktion)

IM wir führen es als Vektorgröße. Für die Richtung des magnetischen Induktionsvektors nehmen wir die Richtung des magnetischen Moments der Testschaltung mit dem in dem abgelaufenen Feldpunkt in der Position eines stabilen Gleichgewichts (Position 1 in Fig. 4) an. Diese Richtung stimmt mit der Richtung des nördlichen Ende des magnetischen Pfeils zusammen, der an dieser Stelle angeordnet ist. Es folgt von dem oben genannten, das den Leistungswirkung des Magnetfelds an den Strom kennzeichnet, und daher ist ein Analogon der Feldstärke in der Elektrostatik. Das Vektorfeld kann mit magnetischen Induktionsleitungen dargestellt werden. An jeder Punktlinie richtet sich der Vektor entlang der Tangente davon. Da der magnetische Induktionvektor an einem beliebigen Punkt des Feldes eine bestimmte Richtung hat, ist die Richtung der magnetischen Induktionsleitung das einzige Feld an jedem Punkt. Folglich kreuzen sich die magnetischen Induktionsleitungen sowie die Stromleitungen des elektrischen Feldes nicht. In FIG. Fig. 5 zeigt mehrere Induktionsleitungen des Magnetfelds des Gleichstroms, der in der Ebene senkrecht zum Strom gezeigt ist. Sie haben die Art der geschlossenen Kreise mit Zentren auf der aktuellen Achse.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Magnetfeldinduktionsleitungen immer geschlossen sind. Dies ist ein unverwechselbares Merkmal eines Wirbelfelds, in dem der Fluss des magnetischen Induktionsvektors durch eine beliebige geschlossene Oberfläche Null ist (Gaußschemorem im Magnetismus).

1.2. Gesetz von Bio-Savara Laplas.
Das Prinzip der Überlagerung im Magnetismus

Bio und Savar führte 1820 eine Studie von magnetischen Feldern von Strömungen verschiedener Formen durch. Sie fanden heraus, dass die magnetische Induktion in allen Fällen proportional zur Festigkeit des Stroms ist, der ein Magnetfeld erzeugt. Laplace analysierte die von Bio und Savar erzielten experimentellen Daten und stellte fest, dass das Magnetfeld des Stroms ICH. Jede Konfiguration kann als Vektorsumme (Überlagerung) von Feldern berechnet werden, die von einzelnen Elementarabschnitten erstellt wurden.

D. lina jedes Abschnitts des Stroms ist so klein, dass er als direkter Segment betrachtet werden kann, der Abstand, von dem der Beobachtungspunkt viel mehr ist. Es ist zweckmäßig, das Konzept eines Elements des Stroms einzuführen, in dem die Richtung des Vektors mit der Richtung des Stroms zusammenfällt ICH.und sein Modul ist gleich (Abb. 6).

Ein Magnetfeld induzieren, das von einem Element des Stroms an einem Punkt in einem Abstand erzeugt wird r. Von ihm (Abb. 6) brachte Laplace die Formelfair für das Vakuum:

. (1.1)

Die Formel des Gesetzes von Bio-Savara-LAPLAS (1.1) wird in das SI-System geschrieben, in dem die Konstante Magnetkonstante genannt.

Es wurde angemerkt, dass im Magnetismus, wie in Elektrizität, das Prinzip der Überlagerung von Feldern, dh die Induktion des vom aktuellen System erzeugten Magnetfelds, an einem bestimmten Raum, der Vektorsumme der Induktion von magnetischen Feldern entspricht An diesem Punkt erstellt jede der Strömungen separat:

N. und FIG. Fig. 7 zeigt ein Beispiel, um einen magnetischen Induktionsvektor auf dem Gebiet von zwei parallel und entgegengesetzter Richtung in Ströme aufzubauen und:

1.3. Anwendung des Gesetzes von Bio-Savara LAPLAS.
Magnetisches Gleichstromfeld

Betrachten Sie ein Stretch-Segment. Das aktuelle Element erzeugt ein Magnetfeld, dessen Induktion an der Stelle ist ABER (Abb. 8) Im Rahmen des Gesetzes von Bio-Savara lagen LAPLACL gemäß der Formel:

, (1.3)

Elektrische Feldspannung.

Elektrische Feldstärke - Vektorfeldcharakteristik, Kraft, die auf eine einzelne elektrische Ladung in diesem Referenzsystem wirkt.

Spannungen werden von der Formel bestimmt:

$ E↖ (→) \u003d (F↖ (→)) / (q) $

wo $ e↖ (→) $ ist die Feldstärke; $ F↖ (→) $ ist die Kraft, die auf die Klasse $ q $ tätig ist, an dieser Stelle platziert. Die Richtung des Vektors $ E↖ (→) $ überfällt mit der Kraftrichtung, die auf eine positive Ladung wirkt, und die entgegengesetzte Kraftrichtung, die auf eine negative Ladung wirkt.

Die Spanneinheit in c ist Volt pro Meter (in / m).

Spannungsfeld der Punktgebühr. Nach dem Gesetz der Coulon wirkt die Punktgebühr von $ Q_0 $ auf eine weitere Gebühr von $ q $ mit einer Kraft, die gleich ist

$ F \u003d k (| q_0 || q |) / (R ^ 2) $

Das Modul des DOT-Ladefelds von $ q_0 $ in einer Entfernung von $ r $ ist gleich

$ E \u003d (f) / (q) \u003d k (| q_0 |) / (R ^ 2) $

Der Spannungsvektor an einem beliebigen Punkt des elektrischen Feldes ist entlang einer geraden Linie, die diesen Punkt verbindet und aufgeladen ist.

Elektrische Feldlinien

Das elektrische Feld im Raum wird genommen, um die Stromleitungen darzustellen. Das Konzept der Stromleitungen wurde von M. Faraday in der Untersuchung des Magnetismus eingeführt. Dann wurde dieses Konzept von J. Maxwell in Elektromagnetismusstudien entwickelt.

Die Stromleitung oder die elektrische Feldfestigkeitslinie ist eine Zeile Tangent, zu der an jedem Punkt mit der Kraftrichtung zusammenfällt, die auf die positive Punktladung wirkt, die an diesem Punktpunkt ist.

Spannungslinien eines positiv geladenen Balls;

Spannungen von zwei unterschiedlich aufgeladenen Kugeln;

Linien der Stärke von zwei einfachen aufgeladenen Bällen

Die Zeilen der Stärke der beiden von verschiedenen Anzeichen aufgeladenen Platten, aber die gleichen Ladungen sind in dem absoluten Wert gleich.

Die Spannungslinie in der letzten Figur ist fast parallel zum Raum zwischen den Platten, und ihre Dichte ist gleich. Dies deutet darauf hin, dass das Feld in diesem Raumbereich einheitlich ist. Ein homogener wird als elektrisches Feld bezeichnet, dessen Festigkeit in allen Platzstellen gleich ist.

Im elektrostatischen Feld sind die Stromleitungen nicht geschlossen, sie beginnen immer mit positiven Ladungen und enden auf negativen Anklagen. Sie kreuzen sich nicht überall, der Schnittpunkt der Stromleitungen würde von der Unsicherheit der Richtungsrichtung der Feldstärke am Kreuzungspunkt sprechen. Die Dichte der Stromleitungen ist näher an aufgeladenen Körpern, wo die Feldstärke größer ist.

Feld einer aufgeladenen Schüssel. Die Feldstärke des geladenen leitfähigen Balls in einem Abstand von der Mitte des Balls, der seinen Radius von $ R ≥ R $ überschreitet, wird von derselben Formel wie die Feldladungsfelder bestimmt. Dies wird durch die Verteilung der Stromleitungen belegt, ähnlich der Verteilung von Punktladelfestigkeitszeilen.

Die Kugelladung ist entlang seiner Oberfläche gleichmäßig verteilt. In der leitfähigen Kugel ist die Feldstärke Null.

Ein Magnetfeld. Magnet Interaktion.

Das Phänomen der Wechselwirkung von Permanentmagneten (die Errichtung des magnetischen Pfeils entlang des magnetischen Meridianer der Erde, der Anziehungskraft der Varianzpost, der Anziehungskraft derselben Namen) ist seit der Antike bekannt und systematisch von W. Hilbert ( Die Ergebnisse wurden 1600 in seiner Abhandlung "über Magnet, Magnetkörper und einen großen Magneten - Erde" veröffentlicht.

Natürliche (natürliche) Magnete

Die magnetischen Eigenschaften einiger natürlicher Mineralien waren bereits in der Antike bekannt. Es gibt also schriftliche Beweise von mehr als 2000 Jahren über die Verwendung natürlicher Konstant-Magneten in China als Kompasse. Die Anziehungskraft und Abstoßung von Magneten und Magnetisierung des Eisen-Sägemehls wird in den Schriften der antiken griechischen und römischen Wissenschaftler (zum Beispiel im Gedicht "auf der Natur der Dinge" Lucreta Kara) erwähnt.

Natürliche Magneten sind ein magnetisches Bügeln (Magnetit), bestehend aus $ $ (31%) und $ FE_2O $ (69%). Wenn ein solches Mineralstück auf kleine Eisenobjekte reduziert wird - Nägel, Schichten, dünne Klinge usw., ziehen sie sie daran an.

Künstliche Permanentmagnete

Dauermagnet - Dies ist ein Produkt aus einem Material, das autonome (unabhängige, isolierte) Quelle eines permanenten Magnetfelds ist.

Künstliche Permanentmagnete bestehen aus speziellen Legierungen, darunter Eisen, Nickel, Kobalt usw. Diese Metalle erfassen magnetische Eigenschaften (magnetisiert), wenn sie auf Permanentmagneten reduziert werden. Um dauerhafte Magnete von ihnen dauerhafte Magnete herzustellen, werden sie speziell in starken Magnetfeldern gehalten, wonach sie selbst Quellen des dauerhaften Magnetfelds werden und in der Lage sind, magnetische Eigenschaften lange aufrechtzuerhalten.

Die Figur zeigt die Bogen- und Bandmagnete.

In FIG. Die Muster von magnetischen Feldern dieser Magneten, die durch das Verfahren erhalten werden, das in seinem Studium zuerst angewendet wurden. Jeder Magnet hat zwei Polen - dies sind die Orte der größten Verdickung von magnetischen Stromleitungen (sie werden auch genannt linien des Magnetfelds, oder Magnetfeldinduktionsleitungen). Dies ist der Ort, an dem Eisensägen stärkst sind. Eine der Polen wird genannt norden((($ N $), der andere - süd ($ S $). Wenn Sie zwei Magneten mit den gleichnamigen Polen mitbringen, können Sie sehen, dass sie abgestoßen werden, und wenn andere angezogen werden.

In FIG. Es ist deutlich zu sehen, dass die magnetischen Linien des Magneten - geschlossene Linien. Die Stromleitungen des Magnetfelds von zwei miteinander zugewandten Magneten mit demselben Namen und Variepete-Polen sind gezeigt. Der zentrale Teil dieser Gemälde ähnelt dem Muster elektrischer Felder von zwei Gebühren (variiert und derselbe Name). Der signifikante Unterschied in elektrischen und magnetischen Feldern besteht jedoch darin, dass die Linien des elektrischen Feldes an Ladungen beginnen und auf sie enden. Die magnetischen Ladungen in der Natur existieren nicht. Die Linien des Magnetfelds verlassen den Nordpol des Magneten und sind im Süden enthalten, sie setzen sich im Körper des Magneten fort, das heißt, wie oben erwähnt, geschlossene Linien sind. Felder, deren Stärken geschlossen sind, genannt wirbel. Das Magnetfeld ist ein Wirbelfeld (in diesem Unterschied von elektrisch).

Anwendung von Magneten

Das älteste Magnetgerät ist ein bekannter Kompass. In der modernen Technik werden die Magnete sehr stark eingesetzt: in Elektromotoren, im Funktechnik, in elektrischer Geräte usw.

Magnetfeld des Landes

Der Globus ist ein Magnet. Wie jeder Magnet hat er sein Magnetfeld und seine Magnetpole. Deshalb ist der Kompasspfeil in einer bestimmten Richtung ausgerichtet. Es ist klar, wo genau der Nordpol des magnetischen Pfeils angeben sollte, weil multimame-Polen werden angezogen. Daher weist der Nordpol des magnetischen Pfeils den südlichen magnetischen Polen der Erde an. Dieser Pole befindet sich im Norden des Globus, etwas vom nördlichen geografischen Pole entfernt (auf der Insel Prince Welsh - etwa 75 ° $ $ Nordlatitude und 99 bis 99 ° C Westlongitude, in der Ferne von etwa 2100 $ km von der nord geographischen Pole).

Bei der Annäherung an den nördlichen geografischen Pole biegt die Stromleitungen des Magnetfelds der Erde, alle in einem großen Winkel zum Horizont, und im Bereich des südlichen Magnetpols wird vertikal.

Der nordmagnetische Polen der Erde befindet sich in der Nähe des südlichen geografischen Pole, nämlich 66,5 ° $ $ Südlatitude und 140 ° US-Dollar-Längengrad. Hier kommen die Stromleitungen des Magnetfelds aus dem Boden.

Mit anderen Worten, die Magnetpole der Erde stimmen nicht mit seinen geographischen Polen überein. Daher stimmt die Richtung des magnetischen Pfeils nicht mit der Richtung des geografischen Meridians zusammen, und der Kompassmagnetpfeil zeigt nur ungefähr ungefähr die Richtung in den Norden.

Einige natürliche Phänomene können beispielsweise den Kompasspfeil beeinflussen, zum Beispiel, magnetische Stürme, Die vorübergehende Änderungen im magnetischen Bereich des Landes sind, das mit der Sonnenaktivität verbunden ist. Die Sonnenaktivität wird von Emissionen von der Oberfläche der Sonnenströme von geladenen Partikeln, insbesondere Elektronen und Protonen, begleitet. Diese Ströme, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, erzeugen ihr Magnetfeld, das mit dem magnetischen Feld der Erde interagiert.

Auf der Globus (mit Ausnahme von kurzfristigen Änderungen im Magnetfeld) befinden sich Bereiche, in denen eine konstante Abweichung der Richtung des magnetischen Pfeils aus der Richtung der Magnetlinie der Erde beobachtet wird. Das sind Bereiche magnetische Anomalie (aus Griechisch. Anomalia ist Abweichung, Abnormalität). Eine der größten solcher Bereiche ist die kürkische magnetische Anomalie. Die Ursache von Anomalien sind riesige Ablagerungen von Eisenerz in relativ geringer Tiefe.

Das Magnetfeld der Erde schützt die Oberfläche der Erde zuverlässig vor kosmischer Strahlung, dessen Wirkung für lebende Organismen zerstört.

Die Flüge der interplanetarischen Weltraumstationen und Schiffe ermöglichten es, dass der Mond und der Planeten Venus das Magnetfeld fehlt, und der Mars-Planet ist sehr schwach.

Experimente von Ercenai Ampere. Induktion von Magnetfeld

Im Jahr 1820 entdeckte der dänische Wissenschaftler G. X. Ersted, dass der magnetische Pfeil, der in der Nähe des Leiters angeordnet ist, durch den der Strom fließt, dreht sich, sich senkrecht zum Leiter niederlassen.

Schema der Erfahrung G. X. Ersteda ist auf dem Bild dargestellt. Der in der Stromquellenschaltung enthaltene Leiter befindet sich über dem magnetischen Pfeil parallel zu seiner Achse. Wenn die Schaltung geschlossen ist, weicht der magnetische Pfeil von seiner Ausgangsposition ab. Beim Öffnen der Kette kehrt der magnetische Pfeil in seine ursprüngliche Position zurück. Daraus folgt, dass der Leiter mit Strom und dem magnetischen Pfeil miteinander interagieren. Basierend auf dieser Erfahrung ist es möglich, über das Vorhandensein eines Magnetfelds zu schließen, das mit dem Stromfluss im Leiter und dem Wirbelcharakter dieses Feldes verbunden ist. Die beschriebene Erfahrung und ihre Ergebnisse waren der wichtigste wissenschaftliche Verdienst von Ersteda.

Im selben Jahr entdeckte der französische Physiker Ampere, der an Ersted-Experimenten interessierte, die Wechselwirkung von zwei geradlinigen Leiter mit einem Strom. Es stellte sich heraus, dass, wenn die Ströme in den Leitern in eine Richtung fließen, d. H. Parallel, dann, wenn die Leiter anziehen, wenn die Anti-Parallelen) abgestoßen werden.

Die Wechselwirkungen zwischen den Leiter mit dem Strom, d. H. Die Wechselwirkungen zwischen den beweglichen elektrischen Ladungen werden als magnetisch genannt, und die Kräfte, mit denen Leiter mit dem stromwirksamen Takt aufeinander wirken.

Nach der Theorie des Kontrenzes, der M. Faraday, kann der Strom in einem der Leiter den Strom nicht direkt in einem anderen Leiter beeinflussen. Ähnlich dem Fall mit festen elektrischen Anklagen, um die das elektrische Feld existiert, wurde das abgeschlossen, dass in den Rundumgebungsströmen gibt es ein Magnetfeld, was mit einiger Kraft auf einem anderen Leiter mit einem in diesem Feld angeordneten Strom oder in einem Permanentmagneten handelt. Das vom zweiten Leiter mit dem Strom erzeugte Magnetfeld wirkt wiederum mit dem Strom auf den Strom im ersten Leiter.

So wie das elektrische Feld durch seinen Einfluss auf eine auf dieses Feld hergestellte Prüfgebühr nachgewiesen wird, kann das Magnetfeld durch die Orientierung des Magnetfelds auf einem Rahmen mit einem kleinen Strom (im Vergleich zu Entfernungen, auf denen das Magnetfeld ist, erfasst werden Änderungen ändert sich deutlich) Größen.

Die Drähte, die den Strom an den Rahmen bringt, sollten (oder nahe aneinander angeordnet werden), dann ist die resultierende Kraft, die von dem Magnetfeld an diesen Drähten wirkt, null. Die auf diesen Rahmen wirkenden Kräfte mit dem Strom schalten sie ein, so dass seine Ebene senkrecht zu den Magnetfeldinduktionsleitungen eingestellt wird. Im Beispiel dreht sich der Rahmen ein, so dass der Leiter mit dem Strom in der Rahmebene liegt. Wenn sich die aktuelle Richtung im Leiter ändert, wendet sich der Rahmen auf 180 ° US-Dollar. Im Feld zwischen den Polen des Permanentmagneten dreht der Rahmen die Ebene senkrecht zu den magnetischen Stromleitungen des Magneten.

Magnetische Induktion

Magnetische Induktion ($ B↖ (→) $) ist eine Vektor-physikalische Menge, die das Magnetfeld kennzeichnet.

Für die Richtung des magnetischen Induktionsvektors $ (→) $ wird $ akzeptiert:

1) Richtung vom Südpol von $ s $ bis zum Nordpol $ n $ magnetischer Pfeil, frei in das Magnetfeld, oder

2) Die Richtung der positiven Normalrichtung auf eine geschlossene Schleife mit einem Strom auf einer flexiblen Suspension, die frei in einem Magnetfeld installiert ist. Normal gilt als positiv, der auf die Bewegung des Turms des Gürtels (mit dem rechten Schnitt) gerichtet ist, dessen Griff in Richtung des Stroms im Rahmen gedreht wird.

Es ist klar, dass die Richtungen 1) und 2) übereinstimmen, dass sie von den Experimenten der Ampere festgelegt wurde.

Wie für die Größe der magnetischen Induktion (dh sein Modul) $ in $, was den Effekt der Feldaktion charakterisieren könnte, wurde festgestellt, dass er experimentiert, dass die maximale Kraft $ F $, mit der das Feld mit einem Strom auf den Leiter wirkt (platzierte senkrechte Induktionslinien Das Magnetfeld) hängt von dem Strom des aktuellen $ i $ in der Explorer und von seiner Länge von $ ΔL $ (proportional zu IT) ab. Die auf das aktuelle Element (einzelne Länge und Strom) wirkende Kraft hängt jedoch nur von dem Feld selbst ab, dh das Verhältnis $ (f) / (iΔl) $ für dieses Feld ist der Wert der Konstante (ähnlich dem Verhältnis von Macht) die Gebühr für das elektrische Feld). Diese Größenordnung und definieren als magnetische Induktion.

Die Induktion des Magnetfelds an einem bestimmten Punkt ist gleich dem Verhältnis der maximalen Kraft, die auf den Leiter wirkt, wobei der Strom in die Länge des Leiters und den Strom in dem an diesem Punkt angezündeten Leiters auftritt.

Je größer die magnetische Induktion an diesem Punktpunkt ist, desto mehr mit einer größeren Kraft wirkt das Feld an diesem Punkt auf dem magnetischen Pfeil oder der beweglichen elektrischen Ladung.

Die Einheit der magnetischen Induktion in c ist Tesla (TL), benannt nach serbischen Elektrotechnik Nikola Tesla. Wie aus der Formel ersichtlich, $ 1 $ tl $ \u003d l (h) / (· m) $

Wenn es mehrere verschiedene Quellen des Magnetfelds gibt, von denen die Induktionsvektoren an diesem Speicherplatz in Höhe von $ (B_1) ↖ (→), (B_2) ↖ (→), (v_3) ↖ (→), sind. .. $, dann nach das Prinzip der ÜberlagerungsfelderDie Induktion des Magnetfelds an dieser Stelle ist gleich der Summe der Induktionsvektoren von Magnetfeldern erzeugt jede Quelle.

$ B↖ (→) \u003d (B_1) ↖ (→) + (B_2) ↖ (→) + (v_3) ↖ (→) + ... $

Magnetische Induktionsleitungen

Für eine visuelle Darstellung des Magnetfelds stellte M. Faraday das Konzept vor magnetische Stromleitungen, was er wiederholt in seinen Experimenten demonstrierte. Das Muster der Stromleitungen kann leicht durch Eisenchips erhalten werden, die auf Pappe gewölbt werden. Die Figur zeigt: Linien der magnetischen Induktion von Gleichstrom, Magnet, Kreisstrom, Direktmagnet.

Magnetische Induktionsleitungen, oder magnetische Stromleitungen, oder einfach magnetische Linien Anrufleitungen Tangent, zu dem an einem beliebigen Punkt mit der Richtung des magnetischen Induktionsvektors $ (→) $ zu diesem Punktpunkt zusammenfallen.

Wenn anstelle von Eisen-Sägemaschinen um einen langen geradlinigen Leiter mit einem Strom, um kleine magnetische Pfeile zu platzieren, können Sie nicht nur die Konfiguration der Stromleitungen (konzentrische Kreise) sehen, sondern auch die Richtung der Stromleitungen (der Nordpol des Magnetpfeil gibt an dieser Stelle die Richtung des Induktionsvektors an).

Richtung des magnetischen Gleichstromfeldes kann durch definiert werden rechts burakt.

Wenn Sie den Bouwn-Griff drehen, so dass die progressive Bewegung des Turmpunkts die Richtung des Stroms angedeutet hat, zeigt die Drehrichtung des Bouwn-Griffs die Richtung der Stromleitungen des Magnetfelds an.

Die Richtung des magnetischen Gleichstromfeldes kann auch bestimmt werden erste Regel rechte Hand.

Wenn Sie den Leiter mit der rechten Hand abdecken, senden Sie einen gebogenen Daumen in der aktuellen Richtung, wobei die Spitzen der restlichen Finger an jedem Punkt an jedem Punkt die Richtung des Induktionsvektors an dieser Stelle zeigen.

Vortex-Feld

Die magnetischen Induktionsleitungen sind geschlossen, dies zeigt an, dass es keine magnetischen Ladungen in der Natur gibt. Felder, deren Stärken geschlossen sind, als Wirbelfelder genannt. Das heißt, ein Magnetfeld ist ein Wirbelfeld. Dies unterscheidet sich von dem von Gebühren erstellten elektrischen Feld.

Solenoid

Solenoid ist eine Drahtspirale mit einem Strom.

Der Solenoid zeichnet sich durch die Anzahl der Windungen pro Einheit der Länge von $ N $, einer Länge von $ L $ und dem Durchmesser von $ D $ aus. Die Dicke des Drahts im Magnoid und der Steigung der Spirale (Schraubzeile) ist im Vergleich zu seinem 18-D-Durchmesser von $ D $ und $ l lang gering. Der Begriff "Solenoid" wird in einem breiteren Wert - sogenannte Spulen mit einem beliebigen Querschnitt (quadratischer Magnet, rechteckiger Solenoid) und nicht notwendigerweise zylindrischer Form (toroidaler Solenoid) verwendet. Langer Solenoid unterscheiden ($ l \u003e\u003e d $) und kurz ($ l

Der Solenoid wurde 1820 von A. AMP erfunden. Um den offenen X-Erstreif-Magnetstrom und D. Arago in Experimenten auf die Magnetisierung von Stahlstangen aufzubauen. Die magnetischen Eigenschaften des Solenoids wurden im Jahr 1822 von der Ampere experimentell untersucht (dann wurden sie vom Begriff "Solenoid" eingeführt). Die Äquivalenz des Solenoids durch konstante Naturmagnete wurde hergestellt, was die Bestätigung der elektrodynamischen Theorie der Ampere war, was den Magnetismus durch das Wechselwirkung von molekularen Strömen in Körpern erläuterte.

Stromleitungen des Magnetfelds des Magnets sind auf dem Riot dargestellt. Die Richtung dieser Linien wird von bestimmt durch Zweite Regel rechte Hand.

Wenn Sie den Magneten mit der Handfläche der rechten Hand ergreifen, sendet vier Finger in den Strom in den Wendungen, dann zeigt der Ruhestand die Richtung der magnetischen Linien innerhalb des Solenoids an.

Durch den Vergleich des Magnetfelds des Solenoids mit einem Feld des Permanentmagneten können Sie sehen, dass sie sehr ähnlich sind. Wie bei einem Magneten hat der Solenoid zwei Polen - der nördliche ($ n $) und der südliche ($ s $). Der Nordpol wird als eins bezeichnet, von dem die magnetischen Linien ausgehen; Der Südpol ist derjenige, in dem sie eintreten. Der Nordpol im Magnoid befindet sich immer auf der Seite, an der der Daumen an seiner Stelle einen Daumen hat, in Übereinstimmung mit der zweiten Regel der rechten Hand.

Der Solenoid in Form einer Spule mit einer großen Anzahl von Windungen wird als Magnet verwendet.

Untersuchungen des Magnetfelds der Solenoid zeigen, dass der magnetische Effekt des Magnets mit zunehmendem Strom und der Anzahl der Umdrehungen im Magneten zunimmt. Darüber hinaus wird der magnetische Effekt des Magnets oder der Spule mit Strom verbessert, wenn die Eisenstange in sie eingeführt wird, die aufgerufen wird ader.

Elektromagnete.

Magnet mit einem Eisenkern innen wird genannt elektromagnet.

Elektromagnete können nicht eins enthalten, sondern mehrere Spulen (Wicklungen) und haben unterschiedliche Kerne in der Form.

Ein solcher Elektromagnet wurde erstmals vom englischen Erfinder von W. Sterdzhen 1825 entworfen. Mit einer Masse von 0,2 $ kg Elektromagneten, W. streng, hielt W. streng ein Gewicht von 36 $ N. Im selben Jahr erhöhte J. Jojle das Anheben Kraft eines Elektromagneten auf 200 $, und sechs Jahre später baute der amerikanische Wissenschaftler J. Henry eine Elektromagnetmasse von 300 kg, die eine Last mit einem Gewicht von $ 1 $ t erhielt!

Moderne Elektromagnete können Belastungen mit einem Gewicht von mehreren Zehntonen heben. Sie werden in Fabriken verwendet, wenn sie schwere Produkte von Gusseisen und Stahl bewegt werden. Elektromagnete werden auch in der Landwirtschaft verwendet, um die Körner einer Reihe von Pflanzen aus Unkraut und in anderen Branchen zu reinigen.

Ampere Power.

Auf der geraden Linie des Leiters $ ΔL $, nach welchen I $ i $ -Rewronenströmen, ist das $ F $ in einem Magnetfeld mit Induktion.

Es wird ein Ausdruck verwendet, um diese Kraft zu berechnen:

$ F \u003d B | I | ΔLSinα $

wo $ α $ der Winkel zwischen dem $ B↖ (→) $ -Ver-Vektor und der Richtung des Segments des Leiters mit dem Strom (Element des Stroms) ist; Für die Richtung des aktuellen Elements nehmen Sie die Richtung, in der der Leiter den Strom fließt. Die Kraft $ F $ wird aufgerufen durch die Stärke der Ampere Zu Ehren der französischen Physik, A. M. Ampere, der zunächst die Wirkung des Magnetfelds mit einem Strom entdeckt hat. (In der Tat hat die Ampere das Gesetz für die Wechselwirkungskraft zwischen den beiden Elementen der Leiter mit dem Strom eingerichtet. Es war ein Anhänger der Theorie des langfristigen Effekts und verwendete das Konzept des Feldes nicht.

Je nach Tradition und Erinnerung an die Verdienste des Wissenschaftlers wird auch der Ausdruck für die auf den Leiter mit dem Strom aus dem Magnetfeld wirkende Kraft als Amper-Gesetz bezeichnet.)

Die Richtung der Amperleistung wird mit der Regel der linken Hand bestimmt.

Wenn Sie die Handfläche der linken Hand positionieren, so dass die Stromleitungen des Magnetfelds senkrecht dazu sind, und die vier länglichen Finger zeigten die Richtung des Stroms in dem Leiter, dann deuten der Ruhestand an, die Kraftrichtung, die auf die Leiter mit dem Strom. Somit ist die Amperleistung immer senkrecht zum Magnetfeldinduktionsvektor und der Stromrichtung in dem Leiter, d. Hm, senkrecht zu der Ebene, in der diese zwei Vektoren liegen.

Die Folge der Ampere-Leistung besteht darin, den Rahmen mit einem Strom in einem konstanten Magnetfeld zu drehen. Dies findet beispielsweise in vielen Geräten die praktische Anwendung in vielen Geräten elektrische Meter - Galvanometer, Ammeter, wobei der bewegliche Rahmen mit Strom sich im Feld eines konstanten Magneten ändert, und im Winkel der Ablenkung des Pfeils, der bewegungslos mit dem Rahmen verbunden ist, kann man den Wert des in die Kette fließenden Stroms beurteilen.

Aufgrund des Drehmoments des Magnetfelds, der Schaffung und Verwendung und Verwendung des Drehmoments elektromotoren - Maschinen, in denen sich die elektrische Energie mechanisch verwandelt.

Lorentz Power.

Lorentz's Power ist eine Kraft, die auf eine elektrische Ladung der Bewegungsstelle in einem äußeren Magnetfeld wirkt.

Niederländische Physiker X. A. Lorenz am Ende des 19. Jahrhunderts. Es stellte fest, dass die auf den Teil des Magnetfelds auf einem sich bewegenden aufgeladenen Teilchen auf dem Teil des Magnetfelds senkrecht zur Bewegungsrichtung des Teilchens und der Stromleitungen des Magnetfelds, in dem sich dieses Teilchen bewegt, immer senkrecht zur Bewegungsrichtung ist.

Die Richtung der Kraft von Lorentz kann mit der Regel der linken Hand bestimmt werden.

Wenn Sie die Handfläche der linken Hand positionieren, so dass die vier länglichen Finger die Richtung der Ladebewegung angeben, und der Vektor der magnetischen Induktion des Feldes trat in die Handfläche ein, dann zeigt der retende Daumen die Richtung der Lorentz-Kraft an, die auf a positive Gebühr.

Wenn die Ladung des Partikels negativ ist, wird die Lorentz-Leistung in die entgegengesetzte Richtung gerichtet.

Das Lorentz-Power-Modul ist leicht aus dem Amper-Gesetz bestimmt und ist:

bei $ q $ ist eine Partikelladung, $ υ $ ist die Geschwindigkeit seiner Bewegung, $ α $ ist der Winkel zwischen den Geschwindigkeitsvektoren und der Induktion des Magnetfelds.

Wenn neben dem Magnetfeld auch ein elektrisches Feld vorhanden ist, das auf die Ladung mit der Kraft $ (F_ (EL)) ↖ (→) \u003d qe↖ (→) $ ist, ist die volle Kraft, die auf die Ladung wirkt, gleich ist zu:

$ F↖ (→) \u003d (F_ (EL)) ↖ (→) + (f_l) ↖ (→) $

Oft ist es diese vollständige Kraft, die als Kraft von Lorentz genannt wird, und die Kraft, die von der Formel $ F \u003d | q | υBsinα $ ausgedrückt wird, wird aufgerufen magnetsteil von Lorentz Power.

Da die Lorentz-Leistung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Partikels ist, kann sie seine Geschwindigkeit nicht ändern (es funktioniert nicht), und es kann nur die Richtung der Bewegung ändern, d. H. Um die Flugbahn zu füllen.

Eine solche Krümmung der Elektronenbahn im Kinespop des Fernsehgeräts ist leicht zu beobachten, wenn Sie einen permanenten Magneten auf den Bildschirm mitbringen: Das Bild verzerrt.

Bewegung des geladenen Partikels in einem homogenen Magnetfeld.Lassen Sie das geladene Teilchen mit einer Rate von $ $ in ein homogenes Magnetfeld senkrecht zu den Spannungslinien fliegen. Die auf den Teil des Magnetfelds auf einem Teilchen wirkende Kraft macht ihn gleichmäßig um den Kreis mit einem Radius von R, der leicht zu finden ist, mit dem zweiten Newtons Gesetz, einem Ausdruck für die Zentripetalbeschleunigung und die Formel $ F \u003d | Q | qbsinα $:

$ (m² ^ 2) / (r) \u003d | q | qb $

Von hier aus bekommen wir

$ R \u003d (MPS) / (| q | b) $

wo $ M $ eine Masse eines Partikels ist.

Die Verwendung der Kraft von Lorentz. Die Wirkung des Magnetfelds auf die beweglichen Ladungen wird beispielsweise in verwendet massenspektrographenErlaube, geladene Partikel nach ihren spezifischen Ladungen zu trennen, d. H. In Bezug auf die Ladung des Partikels zu seiner Masse, und gemäß den erzielten Ergebnissen, die die Massen von Partikeln erwerben.

Die Vakuumkammer des Geräts befindet sich auf dem Feld (Induktionsvektor $ B↖ (→) senkrecht zur Figur). Die von dem elektrischen Feld beschleunigten geladenen Teilchen (Elektronen oder Ionen), die den Bogen beschleunigen, fällt auf die Photoplastik, wo die Spur des $ R $ -pfads mit großer Genauigkeit übrig bleibt. Für diesen Radius wird die spezifische Ladung des Ions bestimmt. Wenn Sie die Ladung von Ion kennen, ist es leicht, seine Masse zu berechnen.

Magnetische Eigenschaften von Substanzen

Um das Vorhandensein eines magnetischen Feldes von Permanentmagneten zu erklären, schlug die Ampere vor, dass es in einer Substanz mit magnetischen Eigenschaften mikroskopische kreisförmige Ströme gibt (sie wurden benannt) molekular). Diese Idee anschließend nach der Öffnung des Elektrons und der Struktur des Atoms, brillant bestätigt: Diese Ströme werden durch die Bewegung von Elektronen um den Kernel erzeugt, und ist in der Menge, die in der Menge ausgerichtet ist, ein Feld um und innerhalb des Magneten erzeugt .

In FIG. Die Ebenen, in denen elementare elektrische Ströme aufgrund der chaotischen thermischen Bewegung von Atomen zufällig angeordnet sind, und der Substanz zeigt keine magnetischen Eigenschaften. Im magnetisierten Zustand (unter Aktion, beispielsweise ein externes Magnetfeld), sind diese Ebenen orientiert orientiert, und ihre Aktionen sind gefaltet.

Magnetische Permeabilität. Die Reaktion des Mediums auf die Wirkung eines externen Magnetfelds mit Induktion von $ B_0 $ (Feld im Vakuum) wird durch die magnetische Anfälligkeit von $ μ $ bestimmt:

wo $ $ $ ist - die Induktion des Magnetfelds in der Substanz. Die magnetische Permeabilität ähnelt der dielektrischen Konstante $ ε $.

In ihren magnetischen Eigenschaften ist die Substanz in eingeteilt diamagnetics, Paramagnetics und Ferromagnetics. In Diamagnetics ist der Koeffizient $ μ $, der die magnetischen Eigenschaften des Mediums kennzeichnen, weniger als 1 US-Dollar (z. B. Bismut $ μ \u003d 0.99984 $); In Paramagnets $ μ\u003e $ 1 (bei Platinum $ μ \u003d 1.00036 $); Ferromagnets $ μ\u003e 1 $ (Eisen, Nickel, Kobalt).

Diamagnetics werden vom Magneten abgestoßen, Paramagnetik werden angezogen. Nach diesen Funktionen können sie voneinander unterschieden werden. In den meisten Substanzen ist die magnetische Permeabilität praktisch nicht anders als nicht von der Einheit, nur in Ferromagneten, die es weit übersteigt, und erreicht mehrere Zehntausende von Einheiten.

Ferromagnetik. Die stärksten magnetischen Eigenschaften zeigen Ferromagnets. Magnetfelder, die von Ferromagneten erstellt wurden, viel stärker als das externe Magnetisierungsfeld. Wahre, die Magnetfelder von Ferromagnets werden nicht aufgrund der Zirkulation von Elektronen um die Kerne geschaffen - orbital magnetischer Momentund aufgrund seiner eigenen Rotation des Elektrons - sein eigener magnetischer Moment, genannt zurück.

Die Curie-Temperatur ($ T_C $) ist eine Temperatur, über die ferromagnetische Materialien ihre magnetischen Eigenschaften verlieren. Für jeden Ferromagneten ist es seine eigene. Zum Beispiel für IRON $ T_S \u003d 753 ° US $ C, für Nickel $ T_S \u003d 365 ° US $ C, für Cobalt $ T_S \u003d 1000 ° US $ C. Es gibt ferromagnetische Legierungen, die $ t_s haben

Die ersten detaillierten Studien der magnetischen Eigenschaften von Ferromagneten wurden von einem hervorragenden russischen Physiker A. G. Tenolova (1839-1896) durchgeführt.

Ferromagnets werden sehr weit verbreitet: als Permanentmagnete (in elektrischen Metern, Lautsprechern, Telefonen usw.), Stahlkerne in Transformatoren, Generatoren, Elektromotoren (zur Verbesserung des Magnetfelds und der Wirtschaft der Elektrizität). Auf Magnetbändern aus Ferromagnets werden Ton und Bilder für Bandrecorder und Vocomagnetophone aufgezeichnet. Bei dünnen magnetischen Filmen werden Informationen für Speichergeräte in elektronischen Rechenmaschinen aufgezeichnet.

Lenza-Regel.

Die Lenza-Regel (Lenza-Gesetz) wurde 1834 von E. X. Lenz gegründet. Es klärt, dass das Gesetz der elektromagnetischen Induktion 1831 M. Faraday eröffnet wurde. Die Lazz-Regel bestimmt die Richtung des Induktionsstroms in dem geschlossenen Kreislauf, wenn er sich in einem externen Magnetfeld bewegt.

Die Richtung des Induktionsstroms ist immer, dass die Kräfte, die sie von dem Magnetfeld aufweisen, die Bewegung der Kontur widersprechen, und der magnetische Fluss von $ F_1 $ ist es, die Änderungen des äußeren magnetischen Flusses von $ f_e $ zu kompensieren.

Das Lenza-Gesetz ist ein Ausdruck des Gesetzes der Energieeinsparung für elektromagnetische Phänomene. Wenn sich der geschlossene Kreislauf aufgrund der äußeren Festigkeit in einem Magnetfeld bewegt, sind einige Arbeiten gegen die Kräfte, die sich aus der Wechselwirkung des induzierten Stroms mit einem Magnetfeld ergeben und auf die gegenüberliegende Bewegung gerichtet sind, notwendig.

Lenzregel veranschaulicht eine Zeichnung. Wenn sich ein Permanentmagnet in die Spule bewegt, auf dem Galvanometer geschlossen, hat der Induktionsstrom in der Spule eine solche Richtung, die ein Magnetfeld mit einem Vektor-$ in "$" erzeugt, der die Vektorinduktion des $-Magneten entgegengesetzt ist Das Feld in $, dh den Magneten der Spule schieben den Magneten der Spule oder verhindern seine Bewegung. Wenn Sie den Magneten von der Spule ziehen, zieht das vom Induktionsstrom erzeugte Feld an, das durch den Induktionsstrom erzeugt wird, zieht die Spule an, d. H. Wiederverwenden, d. H. Wiederverhindert.

Um die Regel von Lenz anwenden, um die Richtung des Induktionsstroms $ i_e $ in der Schaltung zu bestimmen, müssen solche Empfehlungen folgen.

1. Stellen Sie die Richtung der magnetischen Induktionsleitungen $ (→) $ äußeres Magnetfeld ein.
2. Finden Sie heraus, ob der Fluss der magnetischen Induktion dieses Feldes durch die von der Schaltung begrenzte Oberfläche ($ ΔF\u003e 0 $) erhöht oder abnimmt ($ ΔF
3. Legen Sie die Richtung der magnetischen Induktion von $ in "↖ (→) $ Magnetfeld des Induktionstroms $ i_i $ fest. Diese Zeilen müssen entsprechend der Lenzregel, gegenüber den $ - (→) $ -Zeilen, wenn $ ΔF\u003e gerichtet sind, gerichtet sein 0 $ und haben die gleiche Richtung mit ihnen, wenn $ Δf
4. Die Zeile der magnetischen Induktion $ in "↖ (→) $, ermitteln Sie die Richtung des Induktionsstroms $ i_i $, verwenden die Regel der Rolle.