Unul dintre conceptele de bază folosite în fizică este câmpul magnetic. Acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare. Este imperceptibil și nu este simțit de o persoană, dar prezența sa poate fi detectată folosind un magnet sau un fier de călcat. De asemenea, este destul de ușor de înțeles ce câmp magnetic se numește omogen și neomogen.
Definiție și metode pentru detectarea unui câmp magnetic
Când întâlnim conceptul de câmp magnetic, avem o întrebare despre ce fel de câmp magnetic este, dacă este omogen sau neomogen. Înainte de a răspunde la o astfel de întrebare, este necesar să oferiți definiții inițiale ale termenilor.
Câmpul magnetic se presupune a fi considerat un tip special de materie care există în apropierea sarcinilor electrice în mișcare, în special în apropierea conductorilor cu curent. Poate fi detectat folosind un ac magnetic sau pilitură de fier.
Câmp uniform
Apare în interiorul trupeimagnet și în solenoid, când lungimea acestuia este mult mai mare decât diametrul. În acest caz, conform regulii gimletului, contururile câmpului magnetic vor fi direcționate în sens invers acelor de ceasornic.
Liniile magnetice sunt paralele și drepte, golul dintre ele este întotdeauna același, forța de influență asupra acului magnetic nu diferă în toate punctele în mărime și direcție.
Câmp eterogen
În cazul unui câmp neomogen, liniile magnetice vor fi îndoite, golul dintre ele va varia ca mărime, forța de acțiune asupra acului magnetic va diferi ca mărime și direcție în diferite puncte ale câmpului. De asemenea, forța care acționează asupra unei săgeți plasate în câmpul unui magnet de bandă acționează în diferite puncte cu forțe care sunt diferite ca mărime și direcție. Acesta se numește câmp neomogen. Liniile unui astfel de câmp sunt curbe, frecvența variază de la un punct la altul.
Este posibil să detectați acest tip de câmp în apropierea unui conductor drept cu curent, un magnet de bară și un solenoid.
Ce sunt liniile magnetice
În primul rând, atunci când apare o problemă, trebuie să stabilim ce fel de câmp magnetic, omogen sau neomogen, se formează, trebuie să înveți despre liniile magnetice, din forma cărora caracteristica câmpului devine clară.
Pentru a descrie câmpul magnetic, am început să folosești linii magnetice. Sunt dungi imaginare de-a lungul unui ac magnetic și plasate într-un câmp magnetic. Este posibilă trasarea unei linii magnetice prin oricarepunct de câmp, acesta va avea direcție și întotdeauna se va închide.
Directie
Ei părăsesc polul nord al magnetului și se îndreaptă spre sud. În interiorul magnetului în sine, totul este strict invers. Liniile în sine nu au început sau sfârșit, sunt închise sau merg de la infinit la infinit.
În afara magnetului, liniile sunt situate cât mai dens posibil în apropierea polilor. Din aceasta devine clar că efectul câmpului este cel mai puternic în apropierea polilor și, pe măsură ce te îndepărtezi de fund, acesta slăbește. Având în vedere că benzile magnetice sunt curbate, se modifică și direcția forței care acționează asupra acului magnetic.
Cum să portretizezi
Pentru a înțelege cum diferă câmpurile magnetice omogene de cele neomogene, trebuie să învățați cum să le reprezentați folosind linii magnetice.
Ar trebui să luăm în considerare exemplul de mai sus al apariției unui câmp magnetic uniform în așa-numitul solenoid, care este o bobină de sârmă cilindrică prin care trece curentul. În interiorul acestuia, câmpul magnetic poate fi considerat uniform, cu condiția ca lungimea să fie mult mai mare decât diametrul (în afara bobinei, câmpul va fi neuniform, liniile magnetice vor fi amplasate la fel ca într-un magnet de bară).
Câmpul uniform este, de asemenea, situat în centrul barei magnetice permanente. În orice zonă limitată din spațiu, este, de asemenea, posibil să se reproducă un câmp magnetic uniform, în care forțele care acționează asupra acului magnetizat vor fi aceleași ca mărime și direcție.
Pentru a reprezenta un câmp magnetic, utilizați următorul exemplu. Dacă liniile sunt localizateperpendiculare pe planul de desen și sunt direcționate de la privitor, apoi sunt reprezentate cu cruci, dacă pe vizualizator - cu puncte. Ca și în cazul curentului, fiecare cruce este, parcă, coada vizibilă a unei săgeți care zboară dinspre privitor, iar vârful este mai ascuțit decât săgeata care zboară spre noi.
De asemenea, cerința „Desenați un câmp magnetic uniform și neuniform” este îndeplinită cu ușurință. Pur și simplu trageți aceste linii magnetice, ținând cont de caracteristicile câmpului (uniformitate și neomogenitate).
Totuși, existența câmpurilor neomogene complică foarte mult sarcina. În acest caz, obținerea unui rezultat fizic folosind ecuația generală este puțin probabilă.
Diferențe
Răspunsul la întrebarea cum diferă câmpurile magnetice omogene de cele neomogene este destul de ușor de dat. În primul rând, depinde de liniile magnetice. In cazul unui camp uniform, distanta dintre ele va fi aceeasi, si vor fi distantate uniform, cu aceeasi forta actionand asupra instrumentelor in orice punct. Pentru câmpurile neomogene, totul este strict invers. Liniile sunt amplasate neuniform, în locuri diferite acţionează cu forţă inegală asupra dispozitivelor.
În practică, un câmp neomogen este destul de comun, ceea ce trebuie reținut, deoarece câmpurile uniforme pot apărea numai în interiorul unui obiect, cum ar fi un magnet sau un solenoid. Observațiile în aer liber vor remedia eterogenitatea.
Detecție câmp
După ce am înțeles ce sunt câmpurile magnetice uniforme și neomogene și definindu-ledupă ce le-ați dezasamblat, ar trebui să aflați cum le puteți găsi.
Cel mai simplu pentru aceasta este experimentul condus de Oersted. Constă în folosirea unui ac magnetic, care ajută la determinarea existenței unui curent electric. Imediat ce curentul se deplasează de-a lungul conductorului, săgeata situată în apropiere se va deplasa, datorită faptului că există câmpuri magnetice uniforme și neuniforme.
Interacțiunea conductorilor cu curentul
Fiecare conductor cu curent are propriul său câmp magnetic, care acționează cu o anumită forță asupra celui mai apropiat. În funcție de direcția curentului, conductorii se vor atrage sau resping reciproc. Câmpurile care provin din surse diferite se vor aduna și vor forma un singur câmp rezultat.
Cum sunt create și de ce
Exemple de câmpuri magnetice uniforme și neuniforme utilizate în dispozitivele cu raze catodice sunt create de bobine care trec curent. Pentru a obține forma necesară a câmpului magnetic se folosesc vârfuri de rafturi și ecrane magnetice, realizate din materiale cu permeabilitate magnetică puternică.
Influența câmpurilor magnetice neomogene poate schimba cursul fenomenelor fizice și chimice ireversibile, în mare parte un proces eterogen. Apariția difuziei turbulente duce la o creștere cu câteva ordine de mărime a vitezei de mișcare a gazului de la orice lichid la suprafață sub formămicrobule. Efectul deshidratării locale a ionilor și particulelor se datorează intensificării procesului de microcristalizare. În mediile curgătoare, reacțiile cu energie în altă pot crea radicali liberi, oxigen atomic, peroxizi și compuși azotați. Are loc coagularea, iar în lichid apar produse cauzate de distrugerea erozivă.
În timpul cavitației hidrodinamice, dimensiunea mare a bulelor și a cavernelor emergente complică antrenarea lor de către lichid din zona de joasă presiune în zona de presiune mai mare, unde bulele se prăbușesc. În timpul prăbușirii unei bule mici, există un conținut scăzut de aer și are loc o reacție chimică puternică, similară cu o descărcare de plasmă. Prezența câmpurilor magnetice neomogene duce la instabilitatea cavităților, la dezintegrarea acestora și la apariția de vortexuri și bule la scară mică. Având în vedere că presiunea din centrul unui astfel de vârtej este redusă, acesta transformă mici bule de gaz.
Când măsurați inducția într-un câmp magnetic neuniform, rețineți că tensiunea Hall este proporțională cu valoarea medie a inducției câmpului în zona delimitată de suprafața traductorului.
Pentru focalizarea fasciculelor paraxiale se folosesc și câmpuri magnetice neuniforme, formate din bobine scurte, care sunt solenoizi multistrat, a căror lungime este proporțională cu diametrul lor. Un electron care intră într-un astfel de câmp este supus unor forțe care își schimbă direcția. Un electron aflat sub influența unei astfel de forțe se apropie de axa lentilei, în timp ce planul în care se află traiectoria lui estecurbe. Electronul se deplasează de-a lungul unui segment de spirală care intersectează axa lentilei într-un punct dat.
Factorul de creștere spațială este cauzat de dispersarea spațială a câmpurilor neomogene pe teritoriul unui sistem eterogen spălat cu lichid. Pentru a obține inversarea populației nivelurilor prin metoda de separare se folosesc câmpuri neuniforme create de un magnet multibandă. Forma polilor este similară cu tijele din condensatorul cvadrupol al unui generator molecular pe bază de amoniac.
Utilizări
Metoda de ordine magnetică de detectare a defectelor se bazează pe tracțiunea particulelor magnetice de către forțele câmpurilor neomogene care apar deasupra defectelor. Acumularea unei astfel de pulberi determină prezența unui defect, dimensiunea și poziția acestuia pe piesa care se verifică.
Un mic efect de divizare este considerat a fi un dezavantaj semnificativ al metodei fasciculului molecular care utilizează câmpuri magnetice neomogene puternice. Există o metodă simplă și aparent neplauzibilă pentru a crește acest efect. Constă în aplicarea unui câmp magnetic exterior ușor. Acesta din urmă va face posibilă creșterea ariei de utilizare a magnetometrelor nucleare precesionale către câmpuri magnetice neuniforme.
Avantajul acestei metode este rezoluția sa mare, care face posibilă detectarea câmpurilor magnetice neuniforme proporționale cu dimensiunea particulelor stratului magnetic al benzii, precum și capacitatea de a găsi daune pe suprafețe complexe și în deschideri strânse.
Dezavantajele suntnecesitatea procesării secundare a informațiilor, numai particulele de câmpuri magnetice de-a lungul benzii sunt fixate, complexitatea demagnetizării și păstrarea benzii și este necesar să se prevină influența câmpurilor magnetice externe.
Câmpurile magnetice uniforme și neomogene sunt destul de comune, în ciuda faptului că sunt invizibile pentru omul mediu. Exemple de câmpuri magnetice uniforme și neuniforme pot fi găsite în magneți și solenoizi. În același timp, le puteți observa folosind un simplu ac magnetic sau pilitură de fier.
