|
Ампер
АМПЕР, 1) единица силы электрического тока в СИ, обозначается А.
1А = 3.109 в единицах СГСЭ; 1A = 0,1 в единицах СГСМ; названа по имени А. Ампера.
2) Единица магнитодвижущей силы в СИ (старое наименование ампер-виток).
1 А = 0,4 p гильберта = 14p.3.109 ед. СГСЭ.
АМПЕРА ЗАКОН, закон механического взаимодействия двух токов, текущих в малых отрезках проводников, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.
В докладах, прочитанных Ампером 18 и 25 сентября 1820 года в Королевской академии наук, были впервые представлены результаты экспериментов по взаимодействию токов и определение закона этого взаимодействия, что стало одним из фундаментальных исследований по электродинамике и оказало громадное влияние на дальнейшее развитие физики и смежных областей знания.…Перевод с французского работы А.-М. Ампера выполнен Я. Г. Дорфманом.
прочитать доклад
БУРАВЧИКА ПРАВИЛО, определяет направление напряженности магнитного поля прямолинейного проводника с током: если буравчик с правой нарезкой ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки совпадет с направлением напряженности магнитного поля.
Правило буравчика: если буравчик с правой нарезкой ввинчивать по направлению тока ( I), то направление вращения рукоятки совпадет с направлением напряженности магнитного поля ( H).
ВИХРЕВЫЕ ТОКИ (токи Фуко), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли; для уменьшения этих потерь магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока изготовляют из изолированных стальных пластин.
ДИАМАГНЕТИК, вещество, обладающее отрицательной магнитной восприимчивостью [порядка (-10-5) — (-10-6)]. К диамагнетикам относятся некоторые металлы (Cu, Bi, Ag, Au, Pb), инертные газы, ионы галогенов, ионы щелочных металлов, многие органические соединения.
ИНДУКТИВНОСТЬ, физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрических цепей и равная отношению потока Ф магнитной индукции, пересекающего поверхность, ограниченную проводящим контуром, к силе тока в этом контуре, создающем Ф; в СИ измеряется в генри.
ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК, электрический ток, возникающий вследствие электромагнитной индукции.
КЮРИ ТОЧКА (температура Кюри, Тс), температура любого фазового перехода второго рода, связанного с возникновением (разрушением) упорядоченного состояния в твердых телах при изменении температуры, но при заданных значениях других термодинамических параметров (давлении, напряженности электрического или магнитного поля). Фазовый переход второго рода при температуре Кюри связан с изменением свойств симметрии вещества. При Тсво всех случаях фазовых переходов исчезает какой-либо тип атомной упорядоченности, например, упорядоченность электронных спинов (сегнетоэлектрики), атомных магнитных моментов (ферромагнетики), упорядоченность в расположении атомов разных компонент сплава по узлам кристаллической решетки (фазовые переходы в сплавах). Вблизи Тснаблюдаются резкие аномалии физических свойств, например, пьезоэлектрических, электрооптических, тепловых.
Магнитной точкой Кюри называют температуру такого фазового перехода, при котором исчезает спонтанная намагниченность доменов ферромагнетиков, и ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние. При сравнительно низких температурах тепловое движение атомов, которое неизбежно приводит к некоторым нарушениям упорядоченного расположения магнитных моментов, незначительно. При увеличении температуры его роль возрастает и, наконец, при некоторой температуре (Тс) тепловое движение атомов способно разрушить упорядоченное расположение магнитных моментов, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Вблизи точки Кюри наблюдается ряд особенностей в изменении и немагнитных свойств ферромагнетиков (удельного сопротивления, удельной теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения).
Величина Тс зависит от прочности связи магнитных моментов друг с другом, в случае прочной связи достигает: для чистого железа Тс= 768оС, для кобальта Тс=1131оС, превышает 1000оС для железо-кобальтовых сплавов. Для многих веществ Тсневелика (для никеля Тс=358оС). По величине Тсможно оценить энергию связи магнитных моментов друг с другом. Для разрушения упорядоченного расположения магнитных моментов необходима энергия теплового движения, намного превосходящая как энергию взаимодействия диполей, так и потенциальную энергию магнитного диполя в поле.
При температуре Кюри магнитная проницаемость ферромагнетика становится примерно равной единице, выше точки Кюри изменение магнитной восприимчивости подчиняется закону Кюри-Вейса.
ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО, определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.
ЛЕНЦА ПРАВИЛО, определяет направление индукционного тока. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать то изменение потока магнитной индукции, которое вызывает данный ток. Установлено в 1833 Э. Х. Ленцем.
Правило Ленца. Поле B направлено перпендикулярно плоскости витка от наблюдателя (т.е. за плоскость чертежа). При возрастании поля индукционный ток в витке направлен против часовой стрелки (слева); при убывании — по часовой стрелке (справа).
ЛОРЕНЦ (Лорентц) (Lorentz) Хендрик Антон (1853-1928), нидерландский физик, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1910) и иностранный почетный член АН СССР, (1925). Труды по теоретической физике. Создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснил многие электрические и оптические явления, в т. ч. эффект Зеемана. Разработал электродинамику движущихся сред. Вывел преобразования, названные его именем. Близко подошел к созданию теории относительности. Нобелевская премия (1902, совместно с П. Зееманом).
ЛОРЕНЦ (Lorentz) Хендрик Антон (18 июля 1853, Арнем, Нидерланды — 4 февраля 1928, Харлем), выдающийся нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории, член Нидерландской академии наук и многих иностранных академий и научных обществ, иностранный член АН СССР (1925), организатор и председатель многих Сольвеевских конгрессов по теоретической физике (1911-27 гг.). Нобелевский лауреат по физике за 1902 г.
Детство
В 1857 Хендрик и его старший брат остались, потеряв мать, на попечении отчима, а через 4 года в доме появилась мачеха. К этой женщине Хендрик на всю жизнь сохранил самые теплые чувства. Маленький Лоренц, как казалось, очень отставал в развитии. Когда его сводный брат уже пошел в школу, Хендрик мог лишь с трудом произнести «до свидания». Хрупкий и не отличавшийся крепким здоровьем мальчик не увлекался резвыми играми, хотя и не сторонился сверстников. Шести лет Хендрик был отдан в школу, считавшейся лучшей в Арнеме, и вскоре он стал первым в своем классе. В 1866 он перешел в только что открывшуюся тогда Высшую гражданскую школу. И здесь он учился блестяще. Приобщение к наукам было увлекательным и успехи порождали поддерживавшую его всю жизнь уверенность в своих силах. Обладая исключительной памятью Хендрик, помимо всех школьных дел успел выучить английский, французский, и немецкий языки, а перед поступлением в университет еще греческий и латынь (до старости он мог сочинять стихи по латыни).
Но на первом месте уже тогда была наука — математика и, особенно, физика. В 1870 Лоренц поступил в Лейденский университет. И здесь произошло событие, во многом определившее весь дальнейший путь Лоренца в науке: он познакомился с трудами Джеймса Клерка Максвелла. К этому времени «Трактат об электричестве» был понят лишь немногими физиками. Более того, когда юный Хендрик попросил парижского переводчика «Трактата...» объяснить ему физический смысл уравнений Максвелла, он услышал в ответ, что «...никакого физического смысла эти уравнения не имеют и понять их нельзя; их следует рассматривать как чисто математическую абстракцию».
Лоренц не только досконально изучил, но и развил теорию Максвелла. Дело в том, что эта теория как бы распадалась на две части. Одна из них — это так называемые полевые уравнения; они позволяют по заданному распределению источников, т. е. зарядов и токов, вычислить напряженности электрического и магнитного полей. Но есть и вторая часть: нужно выяснять, что же собой представляют сами источники, т.е. носители зарядов и как на них действуют эти поля. Лоренц выдвинул идею, что основное влияние на электрические и магнитные свойства сред оказывают мельчайшие носители электрических зарядов — электроны. Это может показаться невероятным: диссертацию, в которой впервые была намечена грандиозная программа объяснения всех электрических и магнитных свойств сред, в которой центральная роль отводилась электронам, Лоренц защитил 11 декабря 1875 г., т.е. за двадцать лет до «официального рождения» электрона! Догадки о дискретной структуре электричества, о мельчайших носителях заряда высказывались уже в начале 19 века, но в ту пору, когда об устройстве атомов физики, в сущности, почти ничего не знали (и даже еще не располагали доказательствами самого факта их существования), нужна была большая научная смелость и убежденность, чтобы выдвинуть такую программу. Тем более, что и «образ» самого электрона совершенно не был ясен.
Лоренц и начал с этого вопроса, приняв, что электрон — частица, имеющая определенную массу и электрический заряд и подчиняющаяся законам классической механики Ньютона. Из-за малости массы электрона он сильнее всех остальных частиц реагирует на действие электрических и магнитных сил и становится поэтому наиболее активным участником всех электромагнитных процессов в веществах. Наши сегодняшние представления об электронах сильно отличаются от лоренцовских, теперь принято, что они «живут» по законам квантовой, а не классической физики, но глубочайшие идеи Лоренца не потеряли актуальности и поныне.
Лоренц — профессор Лейденского университета
Утрехтский университет предложил Лоренцу место профессора математики, но он предпочел должность учителя в лейденской классической гимназии, в надежде на профессуру в Лейденском университете. Надеждам суждено было вскоре сбыться, и 25 января 1878 двадцатипятилетний Лоренц, профессор первой в истории всех университетов кафедры теоретической физики, произнес вступительную речь «Молекулярные теории в физике». В начале 1881 Лоренц женился, и Алетта Лоренц сумела сделать все, чтобы его жизнь была спокойной, деятельной и счастливой. Он жил размеренной жизнью, наполненной повседневным напряженным и счастливым творческим трудом, небогатой внешними событиями. Он в первый раз поехал с научным докладом за границу (в Париж, на Международный конгресс физиков) в 1900 году. Он к тому времени был уже известным ученым. В 1895 вышла его книга «Опыт теории электрических и магнитных явлений в движущихся телах». Ее автор писал о том, как на базе представлений об электронах можно описать многие эффекты — от явлений дисперсии, т.е. зависимости показателя преломления в веществах от частоты, до явлений проводимости. И еще он там писал о том, что вскоре стало в электродинамике наиболее актуальным и волнующим, об электромагнитных явлениях в движущихся средах.
Основу теории Максвелла составляли уравнения, определяющие зависимость напряженностей электрических и магнитных полей от координат точек пространства. Но со времен Ньютона и даже Галилея было известно, что эти величины относительны, что они меняются при переходе от одной системы отсчета к другой, движущейся относительно первой. В какой же системе отсчета записываются уравнения Максвелла? Может быть, в той, в которой рассматриваемое тело покоится? Но ведь движение относительно, как, по крайней мере, считается в механике. А в электродинамике?
Лоренц, как и многие его предшественники, в том числе, и великие Фарадей и Максвелл, считали, что все пространство заполнено особой средой — эфиром, натяжения в котором и проявляются как напряженности электромагнитных полей. Если эфир в целом не увлекается материальными телами в их движении, значит существует абсолютное движение — движение по отношению к эфиру. Окончательное решение проблемы — за экспериментом. Такой эксперимент был осуществлен в конце 19 века Майкельсоном и Морли, пытавшимися обнаружить движение Земли относительно эфира. Но обнаружить «эфирный ветер» не удалось, и это породило принципиальную проблему в электродинамике движущихся сред. Попытку спасти положение предпринял в 1892 Джордж Фицджеральд (1851-1901), который показал, что отрицательные результаты опыта Майкельсона можно объяснить, если принять, что размеры тел,движущихся со скоростью V, сокращаются в направлении их движения в раз, где b= V / C, ( C — скорость света).Это было всего лишь блестящей гипотезой, но Лоренц предложил ее обоснование. Он исходил из того, что все положения атомов и молекул в любой линейке определяются почти лишь электростатическими силами; Лоренц (эти вопросы были детально исследованы в его работах) уже знал, что кулоновские поля движущихся зарядов испытывают точно такое же сокращение, что и должно было объяснять фицджералдово сокращение (теперь все называют его лоренцовым).
Впоследствии появилась критика этой интерпретации (в роли «линейки» могут выступать не твердые тела, а сами электромагнитные волны, а они вовсе не состоят из атомов). Анализ всего комплекса возникающих здесь проблем привел к пересмотру многих классических представлений о пространстве и времени, к возникновению одной из великих теорий 20 века — теории относительности. Воспитанный в традициях классической теории и сделавший весьма многое для ее углубления и развития, Лоренц не мог легко и быстро принять все те грандиозные перемены, которые пришли в физику с началом нового века. Но он не только не препятствовал распространению новых идей, но, всегда стремился глубже их понять и популяризировать. Не случайно он в глазах многих был достоин почетного титула «Старейшины физической науки». В 1902 он совместно с Зееманом был удостоен Нобелевской премии, многократно приглашался для чтения лекций в университеты Европы и Америки.
Особо нужно отметить его участие в подготовке и проведении Сольвеевских конгрессов. Уже на первом из этих авторитетнейших собраний ведущих физиков, проходившем в 1911, как и на последующих четырех, до 1927 Лоренц неизменно избирался председателем и блистательно справлялся с этой ролью. Далеко не последнее значение здесь имели человеческие черты личности Лоренца — его высочайшая научная компетентность и исключительные нравственные качества. Можно с уверенностью сказать, что именно на этих конгрессах и происходило формирование новой — квантовой и релятивистской физики.
Лоренц не замыкался в одной лишь теоретической физике. Он много лет вел трудоемкие расчеты, связанные с проблемой осушения Зейдер-Зе, большое внимание уделял вопросам преподавания, добился организации в Лейдене бесплатных библиотек, во время и после войны тратил много усилий для объединения ученых разных стран. Он любил свою страну и писал: «Я счастлив, что принадлежу к нации, слишком маленькой, чтобы совершать большие глупости». Он пользовался огромным уважением и любовью как у себя на родине, так и везде, где его знали. Празднование пятидесятилетия со дня защиты им докторской диссертации, начавшееся 11 декабря 1925 года вылилось в общенациональный праздник. В 1927 г., незадолго до кончины, он писал дочери, что надеется «завершить еще несколько научных дел», но тут же добавил: «Впрочем, то, что есть — тоже хорошо: за плечами у меня — большая и чудесная жизнь».
ЛОРЕНЦА СИЛА, сила ( f), действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле; выражается установленной Х. А. Лоренцем в кон. 19 в. формулой:
f=s(E+1/c(YB))
(в СГС системе единиц), где e, y — заряд и скорость частицы, Е — напряженность электрического поля, В — магнитная индукция, — c скорость света в вакууме. Часть силы Лоренца, обусловленная действием магнитного поля, направлена перпендикулярно y и В, она не совершает работы, а лишь искривляет траекторию частицы.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.). Полное описание электрических и магнитных полей и их взаимосвязь дают Максвелла уравнения.
Действие магнитного поля: А — действие однородного постоянного магнитного поля на магнитную стрелку, виток с током I и атомный диполь (е — электрон атома); Б — действие однородного постоянного магнитного поля на свободно движущиеся электрические заряды q (их траектория в общем случае имеет вид спирали); В — разделение пучка магнитных диполей в неоднородном магнитном поле; Г — возникновение тока индукции в витке при усилении внешнего магнитного поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магнитного поля Винд). Здесь Рm — магнитный момент, q — электрический заряд, U — скорость заряда, В - линии индукции магнитного поля.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ до расстояний »3 R = ( R= — радиус Земли) соответствует приблизительно полю однородно намагниченного шара с напряженностью поля »55,7 А/м (0,70 Э) у полюсов магнитных Земли и 33,4 А/м (0,42 Э) на магнитном экваторе. На расстояниях > 3 R магнитное поле Земли имеет более сложное строение (см. Магнитосфера). Наблюдаются вековые, суточные и нерегулярные изменения (вариации) магнитного поля Земли, в т. ч. магнитные бури.
Магнитосфера: N и S — соответственно северный и южный магнитные полюса Земли.
МАГНИТНЫЙ ПОТОК, поток вектора магнитной индукции В через какую-либо поверхность. Магнитный поток через малую площадку dS, в пределах которой вектор В неизменен, равен dФ = В n dS, где B n — проекция вектора на нормаль к площадке dS. Магнитный поток Ф через конечную поверхность равен интегралу от dФ по этой поверхности. Для замкнутой поверхности магнитный поток равен нулю, что отражает отсутствие в природе магнитных зарядов — источников магнитного поля.
НЬЮТОН, единица силы СИ; сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы; обозначается Н. Названа по имени И. Ньютона. 1Н = 105 дин = 0,102 кгс.
ПАРАМАГНЕТИК, вещество, обладающее положительной магнитной восприимчивостью, независящей от напряженности внешнего магнитного поля. У парамагнетиков не скомпенсированы магнитные моменты и отсутствует магнитный атомный порядок. В парамагнетиках атомы (ионы) обладают собственным элементарным магнитным моментом даже в отсутствии внешнего поля, но характерной для ферро- и антиферромагнетиков магнитной структуры у парамагнетиков нет. Из-за теплового движения эти магнитные моменты атомов (ионов) распределены хаотично, поэтому намагниченность вещества в целом равна нулю. Внешнее магнитное поле вызывает преимущественную ориентацию магнитных моментов атомов в одном направлении. В результате парамагнетик приобретает суммарный магнитный момент J, пропорциональный напряжённости поля Н и направленный по полю. Тепловая энергия противодействует магнитной упорядоченности. Поэтому парамагнитная восприимчивость сильно зависит от температуры. Для большинства твердых парамагнетиков температурное изменение магнитной восприимчивости подчиняется закону Кюри—Вейса.
При комнатной температуре магнитная восприимчивость парамагнетиков равна 10-3 — 10-6, поэтому их магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы. Благодаря положительной намагниченности парамагнетики, помещенные в неоднородное магнитное поле, втягиваются в него. В очень сильных полях и при низких температурах в парамагнетиках может наступать состояние магнитного насыщения, при котором все элементарные магнитные моменты ориентируются параллельно Н.
К парамагнетикам относятся: щелочные и щелочноземельные металлы; некоторые переходные металлы; ряд солей железа, кобальта, никеля и редкоземельных элементов; водные растворы солей, содержащих ионы переходных элементов; из газов — кислород (О2), воздух. Парамагнетиками становятся также ферро-, ферри- и антиферромагнетики выше температуры перехода в парамагнитное состояние.
ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ, изделие из магнитотвердого материала, автономный источник постоянного магнитного поля.
Магниты [греч. magnetis, от Magnetis Lithos, — камень из Магнесии (древний город в Малой Азии)] бывают естественные и искусственные. Естественным магнитом является кусок железной руды, обладающий способностью притягивать к себе находящиеся вблизи небольшие железные предметы. Гигантскими естественными магнитами являются Земля и другие планеты(см. Магнитосфера), так как они обладают магнитным полем. Искусственные магниты представляют собой предметы и изделия, получившие магнитные свойства в результате контакта с естественным магнитом или намагниченные в магнитном поле. Постоянный магнит является искусственным магнитом.
В наиболее простых случаях постоянный магнит представляет собой тело (в виде подковы, полосы, шайбы, стержня и т. д.), прошедшее соответствующую термическую обработку и предварительно намагниченное до насыщения. Постоянный магнит обычно входит как составная часть в магнитную систему, предназначенную для формирования магнитного поля. Напряженность магнитного поля, формируемого постоянным магнитом, может быть как постоянная, так и регулируемая.
Различные части постоянного магнита притягивают железные предметы по-разному. Концы магнита, где притяжение максимальное, называются полюсами магнита, а средняя часть, где притяжение практически отсутствует, называется нейтральной зоной магнита. Искусственные магниты в виде полосы или подковы всегда имеют два полюса на концах полосы и нейтральную зону между ними. Можно намагнитить кусок стали таким образом, что он будет иметь 4, 6 и более полюсов, разделенных нейтральными зонами, при этом число полюсов всегда остается четным. Невозможно получить магнит с одним полюсом.. Соотношение между размерами полюсных областей и нейтральной зоны магнита зависит от его формы.
Уединенный магнит в виде длинного и тонкого стержня называют магнитной стрелкой. Конец укрепленной на острие или подвешенной магнитной стрелки — простейший компас, указывает географический север Земли, и называется северным полюсом (N) магнита, противоположный полюс магнита, указывает на юг, и называется южным полюсом (S).
Области применения постоянных магнитов весьма разнообразны. Их применяют в электродвигателях, в автоматике, робототехнике, для магнитных муфт магнитных подшипников, в часовой промышленности, в бытовой технике, как автономные источники постоянного магнитного поля в электротехнике и радиотехнике.
Магнитные цепи, включающие постоянные магниты, должны быть разомкнутыми, т. е. иметь воздушный зазор. Если постоянный магнит изготовлен в виде кольцевого сердечника, то он практически не отдает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри него. В этом случае магнитное поле вне сердечника практически отсутствует. Чтобы использовать магнитную энергию постоянных магнитов, нужно в замкнутом магнитопроводе создать воздушный зазор определенного размера.
Когда постоянный магнит служит для создания магнитного потока в воздушном зазоре, например между полюсами подковообразного магнита, воздушный зазор уменьшает индукцию (и намагниченность) постоянного магнита. При наличии зазора за счет свободных полюсов создается внутренне размагничивающее поле Hd, которое уменьшает индукцию внутри магнита до значения Bd. Величина Bd определяет напряженность создаваемого магнитного поля в воздушном зазоре постоянного магнита. Она зависит от формы постоянного магнита, коэрцитивной силы Нс материала и формы кривой размагничивания. Положение рабочей точки, характеризующей состояние магнитного материала, зависит от величины зазора и определяется конфигурацией постоянного магнита.
Таким образом, характеристики постоянного магнита определяются его формой и свойствами материала, из которого он изготовлен. В свою очередь, свойства магнитотвердых материалов характеризуются кривой размагничивания, которая является участком предельной гистерезисной петли. Чем больше коэрцитивная сила Hc и остаточная магнитная индукция Br материала, то есть чем более магнитотвердым является материал, тем лучше он подходит для постоянного магнита. Индукция в постоянном магните может равняться наибольшей остаточной индукции Br лишь в том случае, если он представляет собой замкнутый магнитопровод.
Важнейшее требование к постоянному магниту состоит в том, чтобы получить максимальную магнитную энергию Эо в рабочем зазоре, которая равна:
Эо = Bd.Hd.Vd/2, где Vd — объем магнита.
Удельная (отнесенная к единице объема магнита) магнитная энергия в воздушном зазоре определяется положением рабочей точки на кривой размагничивания:
Эd = Bd.Hd/2.
Чем меньше длина магнита и относительно больше зазор, тем больше размагничивающее поле полюсов и меньше Bd. При замкнутом магните энергия равна нулю, так как в этом случае Hd = 0. Если зазор между полюсами магнита очень велик, то энергия также стремится к нулю, потому что в этом случае Bd = 0.
Действие постоянного магнита наиболее эффективно, т. е. внешнее поле, создаваемое постоянным магнитом, обладает наибольшей магнитной энергией, если рабочая точка магнита имеет координаты Bd и Hd, и состояние магнита соответствует точке кривой размагничивания, где максимально значение (BH)max. В этом случае магнитная энергия единицы объема материала достигает своего максимального значения Wм. Максимальная энергия Wм в воздушном зазоре тем больше, чем больше остаточная индукция, коэрцитивная сила и коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала g (g= (BH)max. /2Br Hc.
Важным условием для достижения наивысших магнитных характеристик постоянного магнита является его предварительное намагничивание до состояния магнитного насыщения. Однако со временем магнитные характеристики постоянных магнитов ухудшаются в результате структурного и магнитного старения. В результате остаточная магнитная индукция Bd уменьшается. Помимо магнитного старения в постоянных магнитах имеют место обратимые температурные изменения Bd, связанные с температурной зависимостью спонтанной намагниченности магнитного материала.
ПРАВОЙ РУКИ ПРАВИЛО, определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению проводника, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.
ТЕСЛА, единица магнитной индукции (В) в системе СИ, названа в честь физика Н. Теслы. Обозначается Тл.
1 Тл = 1 Н/(А.м)
1 Тл (тесла) — магнитная индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с силой 1 Н (ньютон) на каждый метр длины прямолинейного проводника, расположенного перпендикулярно направлению индукции В поля, если по этому проводнику течет ток 1 А (ампер).
1 Тл — магнитная индукция однородного магнитного поля, в котором на плоский контур с током, имеющим магнитный момент 1А.м2, действует максимальный вращающий момент, равный 1 Н.м.
1 Тл — магнитная индукция, при которой магнитный поток сквозь площадку 1 м2, перпендикулярную направлению поля, равен 1 Вб (вебер):
1 Тл=1 Вб/м2
В системе СГС единица измерения магнитной индукции гаусс, обозначается Гс.
1 Тл=104 Гс.
ФЕРРОМАГНЕТИК, вещество, обладающее ферромагнитными свойствами (см. Ферромагнетизм). К ферромагнетикам относятся Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, их сплавы и соединения, а также ряд соединений Cr, Mn и U с неферромагнитными элементами.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ, возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле или движущемся в постоянном магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.
Явление электромагнитной индукции было экспериментально обнаружено М. Фарадеем в 1831 г. Он обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает электрический ток. Появление электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил неэлектростатической природы, то есть о возникновении ЭДС индукции, величина которой зависит от величины магнитного потока Ф. Согласно закону Фарадея, ЭДС индукции ei в контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока (потока вектора магнитной индукции) Ф через поверхность S, ограниченную этим контуром:
ei = -k.dФ/dt, где:
Ф — изменение магнитного потока через контур за время dt; коэффициент пропорциональности k в системе СИ равен k = 1, а в системе СГС (Гаусса) k = 1/c, c — скорость света в вакууме. Знак минус определяет направление индукционного тока: индукционный ток имеет такое направление, что создаваемый им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока Ф, которое вызывает появление индукционного тока: при увеличении потока поле индукционного тока направлено навстречу потоку, при уменьшении потока направление потока и поля индукционного тока совпадают. Знак минус в законе Фарадея — математическое выражение правила Ленца — общего правила для нахождения направления индукционных токов.
То есть ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения электромагнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Этот закон является универсальным, ЭДС электромагнитной индукции не зависит от способа изменения магнитного потока, и возникновение ЭДС индукции может быть обусловлено сторонними силами разной физической природы.
В неподвижном контуре возникновение ЭДС индукции согласно закону Фарадея, возможно, если контур находится в переменном магнитном поле. Однако сила Лоренца на неподвижные заряды не действует. Для объяснения индукции в неподвижных проводниках Максвелл предположил, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике.
Изменение магнитного потока может быть вызвано, например, движением магнита, создающего поле. Этот принцип реализуется в промышленных генераторах, где вращающийся электромагнит возбуждает ток в обмотках неподвижного статора.
Изменением магнитного поля при изменении тока в электромагните может также вызвать изменение магнитного потока. Такой случай реализуется в трансформаторах, где изменение тока в первичной обмотке вызывает изменение магнитного потока и, следовательно, вихревого электрического поля.
При движении проводника в неизменном магнитном поле вихревое электрическое поле отсутствует, но сторонние силы возникают за счет силы Лоренца, с которой магнитное поле действует на движущиеся вместе с проводником электрические заряды. При равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает переменная ЭДС, изменяющаяся по гармоническому закону. На этом принципе основано действие электрических генераторов небольшой мощности, когда индукционный ток возникает в обмотке ротора, вращающегося в неподвижном магнитном поле. Такие генераторы применяют для преобразования механической энергии в энергию электрического тока.
ЭДС индукции совпадает с работой сторонней силы по перемещению единичного заряда по замкнутому контуру. Частным случаем электромагнитной индукции является самоиндукция.
ЭРСТЕД (Orsted) Ханс Кристиан (1777-1851), датский физик, иностранный почетный член Петербургской АН (1830). Труды по электричеству, акустике, молекулярной физике. Открыл (1820) магнитное действие электрического тока.
|
| Категория: Физика,электротехника | Добавил: АДМИНИСТРАТОР (19.01.2011)
|
| Просмотров: 878
| Рейтинг: 5.0/1 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] | |
Форум 
Всего: 26 
Новых за месяц: 0 
Администраторов: 2 
Модератор: 0 
Любимый модератор: 1 
Техподдержка: 0 
Проверенных: 0 
Пользователей: 22 
Девушек: 4
