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Das Magnetfeld ist in den Zeichnungen dargestellt. Grafische Darstellung von Magnetfeldern. Spektrum-Methode. Magnetische Induktionslinien. Bericht zum Thema Magnetfeld und seine grafische Darstellung

So wie eine stationäre elektrische Ladung durch ein elektrisches Feld auf eine andere Ladung einwirkt, wirkt ein elektrischer Strom auf eine andere Ladung durch Magnetfeld. Die Wirkung eines Magnetfelds auf Permanentmagnete reduziert sich auf die Wirkung auf Ladungen, die sich in den Atomen einer Substanz bewegen und mikroskopisch kleine Kreisströme erzeugen.

Die Lehre von Elektromagnetismus basierend auf zwei Bestimmungen:

das Magnetfeld wirkt auf bewegte Ladungen und Ströme;
Um Ströme und bewegte Ladungen herum entsteht ein Magnetfeld.

Magnetinteraktion

Dauermagnet(oder Magnetnadel) ist entlang des magnetischen Meridians der Erde ausgerichtet. Das Ende, das nach Norden zeigt, heißt Nordpol(N) und das entgegengesetzte Ende ist Südpol(S). Wenn wir zwei Magnete einander näher bringen, stellen wir fest, dass sich ihre gleichen Pole abstoßen und ihre ungleichen Pole sich anziehen ( Reis. 1 ).

Wenn wir die Pole trennen, indem wir einen Permanentmagneten in zwei Teile schneiden, werden wir feststellen, dass jeder von ihnen auch so ist zwei Pole, d.h. wird ein Permanentmagnet sein ( Reis. 2 ). Beide Pole – Nord und Süd – sind untrennbar miteinander verbunden und gleichberechtigt.

Das von der Erde oder Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld wird wie ein elektrisches Feld durch magnetische Kraftlinien dargestellt. Ein Bild der magnetischen Feldlinien eines Magneten erhält man, indem man ein Blatt Papier darüber legt, auf das in einer gleichmäßigen Schicht Eisenspäne gestreut sind. Wenn das Sägemehl einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wird es magnetisiert – jeder von ihnen hat einen Nord- und einen Südpol. Die entgegengesetzten Pole tendieren dazu, einander anzunähern, was jedoch durch die Reibung des Sägemehls auf dem Papier verhindert wird. Wenn Sie mit dem Finger auf das Papier klopfen, verringert sich die Reibung und die Späne ziehen sich gegenseitig an und bilden Ketten, die magnetische Feldlinien darstellen.

An Reis. 3 zeigt die Lage von Sägemehl und kleinen Magnetpfeilen im Feld eines Direktmagneten und gibt die Richtung der Magnetfeldlinien an. Diese Richtung wird als Richtung des Nordpols der Magnetnadel angesehen.

Oersteds Erfahrung. Magnetfeld des Stroms

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Dänischer Wissenschaftler Ørsted machte eine wichtige Entdeckung, als er entdeckte Wirkung von elektrischem Strom auf Permanentmagnete . Er platzierte einen langen Draht in der Nähe einer Magnetnadel. Wenn Strom durch den Draht floss, drehte sich der Pfeil und versuchte, sich senkrecht dazu zu positionieren ( Reis. 4 ). Dies könnte durch die Entstehung eines Magnetfeldes um den Leiter herum erklärt werden.

Die magnetischen Feldlinien, die von einem geraden, stromdurchflossenen Leiter erzeugt werden, sind konzentrische Kreise, die in einer Ebene senkrecht dazu liegen und deren Mittelpunkte an dem Punkt liegen, durch den der Strom fließt ( Reis. 5 ). Die Richtung der Linien wird durch die rechte Schraubenregel bestimmt:

Wird die Schraube in Richtung der Feldlinien gedreht, bewegt sie sich in Richtung des Stroms im Leiter .

Die Stärke des Magnetfeldes ist magnetischer Induktionsvektor B . An jedem Punkt ist es tangential zur Feldlinie gerichtet. Elektrische Feldlinien beginnen bei positiven Ladungen und enden bei negativen, und die in diesem Feld auf die Ladung wirkende Kraft ist an jedem Punkt tangential zur Linie gerichtet. Im Gegensatz zum elektrischen Feld sind die magnetischen Feldlinien geschlossen, was auf das Fehlen „magnetischer Ladungen“ in der Natur zurückzuführen ist.

Das Magnetfeld eines Stroms unterscheidet sich grundsätzlich nicht von dem Feld, das ein Permanentmagnet erzeugt. In diesem Sinne ist ein Analogon eines Flachmagneten ein langer Magnet – eine Drahtspule, deren Länge deutlich größer ist als ihr Durchmesser. Das Diagramm der von ihm erzeugten Magnetfeldlinien ist in dargestellt Reis. 6 , ähnelt dem für einen flachen Magneten ( Reis. 3 ). Die Kreise geben die Querschnitte des Drahtes an, der die Spulenwicklung bildet. Ströme, die vom Beobachter weg durch den Draht fließen, werden durch Kreuze angezeigt, und Ströme in die entgegengesetzte Richtung – zum Beobachter hin – werden durch Punkte angezeigt. Die gleichen Bezeichnungen werden für magnetische Feldlinien akzeptiert, wenn sie senkrecht zur Zeichenebene verlaufen ( Reis. 7 a, b).

Die Richtung des Stroms in der Magnetwicklung und die Richtung der magnetischen Feldlinien in ihr hängen auch durch die Regel der rechten Schraube zusammen, die in diesem Fall wie folgt formuliert ist:

Wenn Sie entlang der Achse des Magneten schauen, erzeugt der im Uhrzeigersinn fließende Strom darin ein Magnetfeld, dessen Richtung mit der Bewegungsrichtung der rechten Schraube übereinstimmt ( Reis. 8 )

Basierend auf dieser Regel ist es leicht zu verstehen, dass der in gezeigte Magnet Reis. 6 , der Nordpol ist sein rechtes Ende und der Südpol ist sein linkes Ende.

Das Magnetfeld innerhalb der Magnetspule ist gleichmäßig – der magnetische Induktionsvektor hat dort einen konstanten Wert (B = const). In dieser Hinsicht ähnelt die Magnetspule einem Parallelplattenkondensator, in dem ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt wird.

Kraft, die in einem Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter wirkt

Es wurde experimentell festgestellt, dass auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld eine Kraft wirkt. In einem gleichmäßigen Feld erfährt ein gerader Leiter der Länge l, durch den ein Strom I fließt und der senkrecht zum Feldvektor B steht, die Kraft: F = I l B .

Die Richtung der Kraft wird bestimmt Regel der linken Hand:

Wenn die vier ausgestreckten Finger der linken Hand in Richtung des Stroms im Leiter ausgerichtet sind und die Handfläche senkrecht zum Vektor B steht, zeigt der ausgestreckte Daumen die Richtung der auf den Leiter wirkenden Kraft an (Reis. 9 ).

Es ist zu beachten, dass die Kraft, die auf einen Leiter mit Strom in einem Magnetfeld wirkt, nicht wie eine elektrische Kraft tangential zu seinen Kraftlinien, sondern senkrecht zu diesen gerichtet ist. Ein Leiter, der sich entlang der Kraftlinien befindet, wird von der magnetischen Kraft nicht beeinflusst.

Die gleichung F = IlB ermöglicht es Ihnen, eine quantitative Charakteristik der Magnetfeldinduktion anzugeben.

Attitüde hängt nicht von den Eigenschaften des Leiters ab und charakterisiert das Magnetfeld selbst.

Die Größe des magnetischen Induktionsvektors B ist numerisch gleich der Kraft, die auf einen senkrecht dazu stehenden Leiter mit einer Längeneinheit wirkt, durch den ein Strom von einem Ampere fließt.

Im SI-System ist die Einheit der Magnetfeldinduktion Tesla (T):

Ein Magnetfeld. Tabellen, Diagramme, Formeln

(Wechselwirkung von Magneten, Oersted-Experiment, magnetischer Induktionsvektor, Vektorrichtung, Superpositionsprinzip. Grafische Darstellung von Magnetfeldern, magnetischen Induktionslinien. Magnetischer Fluss, Energiecharakteristik des Feldes. Magnetische Kräfte, Amperekraft, Lorentzkraft. Bewegung geladener Teilchen in einem Magnetfeld. Magnetische Eigenschaften der Materie, Ampere-Hypothese.

Lassen Sie uns gemeinsam verstehen, was ein Magnetfeld ist. Schließlich leben viele Menschen ihr ganzes Leben in diesem Bereich und denken nicht einmal darüber nach. Es ist Zeit, das Problem zu beheben!

Ein Magnetfeld

Ein Magnetfeld- eine besondere Art von Materie. Sie äußert sich in der Einwirkung auf bewegte elektrische Ladungen und Körper, die über ein eigenes magnetisches Moment verfügen (Permanentmagnete).

Wichtig: Das Magnetfeld hat keinen Einfluss auf stationäre Ladungen! Ein Magnetfeld entsteht auch durch die Bewegung elektrischer Ladungen, durch ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld oder durch die magnetischen Momente von Elektronen in Atomen. Das heißt, jeder Draht, durch den Strom fließt, wird auch zum Magneten!

Ein Körper, der ein eigenes Magnetfeld hat.

Ein Magnet hat Pole, die Nord- und Südpole genannt werden. Die Bezeichnungen „Norden“ und „Süden“ werden nur der Einfachheit halber angegeben (wie „Plus“ und „Minus“ in der Elektrizität).

Das Magnetfeld wird dargestellt durch magnetische Stromleitungen. Die Kraftlinien sind durchgehend und geschlossen und ihre Richtung stimmt immer mit der Wirkungsrichtung der Feldkräfte überein. Wenn Metallspäne um einen Permanentmagneten verstreut werden, zeigen die Metallpartikel ein klares Bild der magnetischen Feldlinien, die vom Nordpol ausgehen und in den Südpol eintreten. Grafische Charakteristik eines Magnetfeldes – Kraftlinien.

Eigenschaften des Magnetfeldes

Die Hauptmerkmale des Magnetfelds sind magnetische Induktion, magnetischer Fluss Und magnetische Permeabilität. Aber lasst uns der Reihe nach über alles reden.

Beachten wir gleich, dass im System alle Maßeinheiten angegeben sind SI.

Magnetische Induktion B – vektorielle physikalische Größe, die die Hauptkraftcharakteristik des Magnetfeldes darstellt. Mit dem Buchstaben gekennzeichnet B . Maßeinheit der magnetischen Induktion – Tesla (T).

Die magnetische Induktion zeigt an, wie stark das Feld ist, indem sie die Kraft bestimmt, die es auf eine Ladung ausübt. Diese Kraft heißt Lorentzkraft.

Hier Q - Aufladung, v - seine Geschwindigkeit in einem Magnetfeld, B - Induktion, F - Lorentzkraft, mit der das Feld auf die Ladung einwirkt.

F– eine physikalische Größe, die dem Produkt der magnetischen Induktion durch die Fläche des Stromkreises und dem Kosinus zwischen dem Induktionsvektor und der Normalen zur Ebene des Stromkreises, durch den der Fluss verläuft, entspricht. Der magnetische Fluss ist eine skalare Eigenschaft eines Magnetfelds.

Wir können sagen, dass der magnetische Fluss die Anzahl der magnetischen Induktionslinien charakterisiert, die eine Flächeneinheit durchdringen. Der magnetische Fluss wird in gemessen Weberach (Wb).

Magnetische Permeabilität– Koeffizient, der die magnetischen Eigenschaften des Mediums bestimmt. Einer der Parameter, von denen die magnetische Induktion eines Feldes abhängt, ist die magnetische Permeabilität.

Unser Planet ist seit mehreren Milliarden Jahren ein riesiger Magnet. Die Induktion des Erdmagnetfeldes variiert je nach Koordinaten. Am Äquator beträgt sie etwa 3,1 mal 10 minus fünfte Potenz von Tesla. Darüber hinaus gibt es magnetische Anomalien, bei denen sich Stärke und Richtung des Feldes deutlich von benachbarten Gebieten unterscheiden. Einige der größten magnetischen Anomalien auf dem Planeten - Kursk Und Brasilianische magnetische Anomalien.

Der Ursprung des Erdmagnetfeldes bleibt für Wissenschaftler immer noch ein Rätsel. Es wird angenommen, dass die Quelle des Feldes der flüssige Metallkern der Erde ist. Der Kern bewegt sich, was bedeutet, dass sich die geschmolzene Eisen-Nickel-Legierung bewegt, und die Bewegung geladener Teilchen ist der elektrische Strom, der das Magnetfeld erzeugt. Das Problem ist, dass diese Theorie ( Geodynamo) erklärt nicht, wie das Feld stabil gehalten wird.

Die Erde ist ein riesiger magnetischer Dipol. Die magnetischen Pole stimmen nicht mit den geografischen überein, obwohl sie nahe beieinander liegen. Darüber hinaus bewegen sich die Magnetpole der Erde. Ihre Vertreibung ist seit 1885 dokumentiert. Beispielsweise hat sich der Magnetpol auf der Südhalbkugel in den letzten hundert Jahren um fast 900 Kilometer verschoben und befindet sich nun im Südpolarmeer. Der Pol der arktischen Hemisphäre bewegt sich durch den Arktischen Ozean zur ostsibirischen magnetischen Anomalie; seine Bewegungsgeschwindigkeit betrug (laut Daten von 2004) etwa 60 Kilometer pro Jahr. Jetzt beschleunigt sich die Bewegung der Pole – im Durchschnitt wächst die Geschwindigkeit um 3 Kilometer pro Jahr.

Welche Bedeutung hat das Erdmagnetfeld für uns? Erstens schützt das Erdmagnetfeld den Planeten vor kosmischer Strahlung und Sonnenwind. Geladene Teilchen aus dem Weltraum fallen nicht direkt auf den Boden, sondern werden von einem riesigen Magneten abgelenkt und bewegen sich entlang seiner Kraftlinien. Somit sind alle Lebewesen vor schädlicher Strahlung geschützt.

Im Laufe der Erdgeschichte ereigneten sich mehrere Ereignisse. Inversionen(Änderungen) der magnetischen Pole. Polumkehr- dann wechseln sie den Platz. Das letzte Mal trat dieses Phänomen vor etwa 800.000 Jahren auf, und insgesamt gab es in der Erdgeschichte mehr als 400 geomagnetische Inversionen. Einige Wissenschaftler glauben, dass aufgrund der beobachteten Beschleunigung der Bewegung der Magnetpole der nächste Pol In den nächsten paar tausend Jahren ist mit einer Inversion zu rechnen.

Mit einem Polwechsel ist in unserem Jahrhundert glücklicherweise noch nicht zu rechnen. Dies bedeutet, dass Sie über angenehme Dinge nachdenken und das Leben im guten alten Gleichfeld der Erde genießen können, nachdem Sie die grundlegenden Eigenschaften und Eigenschaften des Magnetfelds berücksichtigt haben. Und damit Sie dies tun können, gibt es unsere Autoren, denen Sie einige der pädagogischen Probleme getrost anvertrauen können! und andere Arten von Arbeiten können Sie über den Link bestellen.

Wir können das Magnetfeld nicht sehen, aber um magnetische Phänomene besser zu verstehen, ist es wichtig zu lernen, wie man es darstellt. Dabei helfen Magnetnadeln. Jeder dieser Pfeile ist ein kleiner Permanentmagnet, der sich leicht in einer horizontalen Ebene dreht (Abb. 2.1). In diesem Absatz erfahren Sie, wie das Magnetfeld grafisch dargestellt wird und welche physikalische Größe es charakterisiert.

Reis. 2.2. In einem Magnetfeld sind Magnetpfeile auf eine bestimmte Weise ausgerichtet: Der Nordpol des Pfeils gibt die Richtung des Magnetfeldinduktionsvektors an einem bestimmten Punkt an

Wir untersuchen die Stärkeeigenschaften des Magnetfelds

Wenn sich ein geladenes Teilchen in einem Magnetfeld bewegt, dann wirkt das Feld mit einer gewissen Kraft auf das Teilchen. Die Größe dieser Kraft hängt von der Ladung des Teilchens, der Richtung und Geschwindigkeit seiner Bewegung sowie von der Stärke des Feldes ab.

Die Stärke eines Magnetfeldes ist die magnetische Induktion.

Magnetische Induktion (Magnetfeldinduktion) ist eine vektorielle physikalische Größe, die die Kraftwirkung eines Magnetfeldes charakterisiert.

Magnetische Induktion wird mit dem Symbol B bezeichnet.

Die SI-Einheit der magnetischen Induktion ist Tesla; benannt nach dem serbischen Physiker Nikola Tesla (1856-1943):

Als Richtung des magnetischen Induktionsvektors an einem bestimmten Punkt des Magnetfeldes wird die Richtung angenommen, die durch den Nordpol der an diesem Punkt installierten Magnetnadel angezeigt wird (Abb. 2.2).

Beachten Sie! Die Richtung der Kraft, mit der das Magnetfeld auf bewegte geladene Teilchen oder auf einen stromdurchflossenen Leiter oder auf eine Magnetnadel einwirkt, stimmt nicht mit der Richtung des magnetischen Induktionsvektors überein.

Magnetische Linien:

Reis. 2.3. Magnetische Feldlinien eines Streifenmagneten

Außerhalb des Magneten verlassen sie den Nordpol des Magneten und treten in den Südpol ein;

Immer geschlossen (Magnetfeld ist ein Wirbelfeld);

Sie befinden sich am dichtesten an den Polen des Magneten;

Niemals kreuzen

Stellt ein Magnetfeld dar

In Abb. In Abb. 2.2 sehen wir, wie Magnetnadeln in einem Magnetfeld ausgerichtet sind: Ihre Achsen scheinen Linien zu bilden, und der magnetische Induktionsvektor an jedem Punkt ist entlang der Tangente an die durch diesen Punkt verlaufende Linie gerichtet.

Magnetfelder werden anhand magnetischer Linien grafisch dargestellt:

1) Die Richtung des magnetischen Induktionsvektors an einem bestimmten Punkt wird als Richtung der magnetischen Induktionslinie angenommen;

Reis. 2.4. Ketten aus Eisenspänen reproduzieren das Muster magnetischer Induktionslinien des Magnetfeldes eines Hufeisenmagneten

2) Je größer das magnetische Induktionsmodul ist, desto näher werden die magnetischen Linien zueinander gezogen.

Nachdem wir die grafische Darstellung des Magnetfelds eines Streifenmagneten untersucht haben, können wir einige Schlussfolgerungen ziehen (siehe Abb. 2.3).

Beachten Sie, dass diese Schlussfolgerungen für die magnetischen Linien jedes Magneten gelten.

Welche Richtung haben die magnetischen Linien im Inneren eines Streifenmagneten?

Mit Eisenspänen kann das Muster magnetischer Linien nachgebildet werden.

Nehmen wir einen Hufeisenmagneten, legen eine Plexiglasplatte darauf und gießen durch ein Sieb Eisenspäne auf die Platte. In einem Magnetfeld wird jedes Stück Eisen magnetisiert und verwandelt sich in eine kleine „Magnetnadel“. Improvisierte „Pfeile“ sind entlang der magnetischen Linien des Magnetfelds des Magneten ausgerichtet (Abb. 2.4).

Zeichnen Sie ein Bild der magnetischen Feldlinien eines Hufeisenmagneten.

Lernen wir etwas über ein gleichmäßiges Magnetfeld

Ein Magnetfeld in einem bestimmten Raumteil wird als gleichmäßig bezeichnet, wenn an jedem Punkt die magnetischen Induktionsvektoren sowohl im Betrag als auch in der Richtung gleich sind (Abb. 2.5).

In Bereichen mit gleichmäßigem Magnetfeld verlaufen die magnetischen Induktionslinien parallel und haben den gleichen Abstand voneinander (Abb. 2.5, 2.6). Auf uns gerichtete magnetische Linien eines gleichmäßigen Magnetfeldes werden meist als Punkte dargestellt (Abb. 2.7, a) – es ist, als ob wir „Pfeilspitzen“ auf uns zufliegen sehen. Wenn magnetische Linien von uns weg gerichtet sind, werden sie mit Kreuzen dargestellt – es ist, als ob wir die „Pfeilfedern“ von uns wegfliegen sehen (Abb. 2.7, b).

In den meisten Fällen handelt es sich um ein ungleichmäßiges Magnetfeld – ein Feld an verschiedenen Punkten, dessen magnetische Induktionsvektoren unterschiedliche Werte und Richtungen haben. Die magnetischen Linien eines solchen Feldes sind gekrümmt und ihre Dichte ist unterschiedlich.

Reis. 2.6. Das Magnetfeld innerhalb eines Streifenmagneten (a) und zwischen zwei einander zugewandten Magneten mit entgegengesetzten Polen (b) kann als gleichmäßig angesehen werden

Untersuchung des Erdmagnetfeldes

Um den Erdmagnetismus zu untersuchen, stellte William Gilbert einen Permanentmagneten in Form einer Kugel (Modell der Erde) her. Nachdem er einen Kompass auf die Kugel gelegt hatte, bemerkte er, dass sich die Kompassnadel genauso verhält wie auf der Erdoberfläche.

Experimente ermöglichten dem Wissenschaftler die Vermutung, dass die Erde ein riesiger Magnet ist und ihr magnetischer Südpol im Norden unseres Planeten liegt. Weitere Untersuchungen bestätigten die Hypothese von W. Gilbert.

In Abb. Abbildung 2.8 zeigt ein Bild der magnetischen Induktionslinien des Erdmagnetfeldes.

Reis. 2.7. Bild magnetischer Induktionslinien eines gleichmäßigen Magnetfeldes, die senkrecht zur Zeichenebene stehen und auf uns gerichtet sind (a); von uns geleitet (b)

Stellen Sie sich vor, Sie gehen auf den Nordpol zu und bewegen sich dabei genau in die Richtung, in die die Kompassnadel zeigt. Werden Sie Ihr Ziel erreichen?

Die magnetischen Induktionslinien des Erdmagnetfeldes verlaufen nicht parallel zu ihrer Oberfläche. Wenn man die Magnetnadel kardanisch fixiert, d. h. so, dass sie sich sowohl um die Horizontale als auch frei drehen kann

Reis. 2.8. Anordnung der magnetischen Linien des Magnetfelds des Planeten Erde

und um die vertikalen Achsen wird der Pfeil in einem Winkel zur Erdoberfläche ausgerichtet (Abb. 2.9).

Wie befindet sich die Magnetnadel im Gerät in Abb. 2,9 in der Nähe des magnetischen Nordpols der Erde? in der Nähe des magnetischen Südpols der Erde?

Das Erdmagnetfeld hilft seit langem Reisenden, Seeleuten, Militärangehörigen und anderen bei der Navigation. Es ist erwiesen, dass sich Fische, Meeressäuger und Vögel auf ihren Wanderungen am Erdmagnetfeld orientieren. Auch manche Tiere, etwa Katzen, navigieren auf der Suche nach dem Heimweg.

Erfahren Sie mehr über magnetische Stürme

Studien haben gezeigt, dass sich das Erdmagnetfeld in jedem Gebiet jeden Tag periodisch ändert. Darüber hinaus werden kleine jährliche Veränderungen im Erdmagnetfeld beobachtet. Allerdings gibt es auch plötzliche Veränderungen. Starke Störungen im Erdmagnetfeld, die den gesamten Planeten bedecken und einen bis mehrere Tage andauern, werden als magnetische Stürme bezeichnet. Gesunde Menschen spüren sie praktisch nicht, aber bei Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Erkrankungen des Nervensystems führen Magnetstürme zu einer Verschlechterung des Wohlbefindens.

Das Erdmagnetfeld ist eine Art „Schutzschild“, das unseren Planeten vor geladenen Teilchen schützt, die aus dem Weltraum fliegen, hauptsächlich von der Sonne („Sonnenwind“). In der Nähe der Magnetpole fliegen Teilchenströme ziemlich nahe an der Erdatmosphäre vorbei. Mit zunehmender Sonnenaktivität dringen kosmische Teilchen in die oberen Schichten der Atmosphäre ein und ionisieren Gasmoleküle – auf der Erde werden Polarlichter beobachtet (Abb. 2.10).

Fassen wir es zusammen

Die magnetische Induktion B ist eine vektorielle physikalische Größe, die die Kraftwirkung eines Magnetfelds charakterisiert. Die Richtung des magnetischen Induktionsvektors stimmt mit der Richtung überein, in die der Nordpol der Magnetnadel zeigt. Die SI-Einheit der magnetischen Induktion ist Tesla (T).

Bedingte gerichtete Linien, an denen die Tangente an jedem Punkt mit der Linie zusammenfällt, entlang derer der magnetische Induktionsvektor gerichtet ist, werden magnetische Induktionslinien oder magnetische Linien genannt.

Magnetische Induktionslinien sind immer geschlossen, außerhalb des Magneten verlassen sie den Nordpol des Magneten und treten in den Südpol ein. In den Bereichen des Magnetfelds, in denen das magnetische Induktionsmodul größer ist, sind sie dichter.

Der Planet Erde hat ein Magnetfeld. In der Nähe des geografischen Nordpols der Erde befindet sich ihr magnetischer Südpol, und in der Nähe ihres geografischen Südpols befindet sich ihr magnetischer Nordpol.

Kontrollfragen

1. Definieren Sie die magnetische Induktion. 2. Welche Richtung hat der magnetische Induktionsvektor? 3. Was ist die SI-Einheit der magnetischen Induktion? Nach wem ist es benannt? 4. Geben Sie die Definition magnetischer Induktionslinien an. 5. Welche Richtung wird als Richtung magnetischer Linien angenommen? 6. Was bestimmt die Dichte magnetischer Linien? 7. Welches Magnetfeld wird als gleichmäßig bezeichnet? 8. Beweisen Sie, dass die Erde ein Magnetfeld hat. 9. Wie liegen die magnetischen Pole der Erde relativ zu den geografischen? 10. Was sind magnetische Stürme? Wie wirken sie auf eine Person?

Übung Nr. 2

1. In Abb. Abbildung 1 zeigt magnetische Induktionslinien in einem bestimmten Abschnitt des Magnetfelds. Bestimmen Sie für jeden Fall a-c: 1) um welche Art von Feld es sich handelt – homogen oder heterogen; 2) die Richtung des magnetischen Induktionsvektors an den Punkten A und B des Feldes; 3) An welchem Punkt – A oder B – ist die Magnetfeldinduktion größer.

2. Warum kann ein Fenstergitter aus Stahl mit der Zeit magnetisiert werden?

3. In Abb. Abbildung 2 zeigt die Linien des Magnetfelds, das von zwei identischen Permanentmagneten erzeugt wird, die sich mit gleichen Polen gegenüberstehen.

1) Gibt es am Punkt A ein Magnetfeld?

2) Welche Richtung hat der magnetische Induktionsvektor am Punkt B? am Punkt C?

3) An welchem Punkt – A, B oder C – ist die Magnetfeldinduktion am größten?

4) Welche Richtung haben die magnetischen Induktionsvektoren im Inneren von Magneten?

4. Zuvor gab es bei Expeditionen zum Nordpol Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Bewegungsrichtung, da gewöhnliche Kompasse in der Nähe des Pols fast nicht funktionierten. Warum denken Sie?

5. Nutzen Sie zusätzliche Informationsquellen und finden Sie heraus, welche Bedeutung das Magnetfeld für das Leben auf unserem Planeten hat. Was würde passieren, wenn das Erdmagnetfeld plötzlich verschwinden würde?

6. Es gibt Bereiche der Erdoberfläche, in denen die magnetische Induktion des Erdmagnetfeldes viel größer ist als in benachbarten Bereichen. Nutzen Sie zusätzliche Informationsquellen und erfahren Sie mehr über magnetische Anomalien.

7. Erklären Sie, warum jeder ungeladene Körper immer von einem elektrisch geladenen Körper angezogen wird.

Das ist Lehrbuchmaterial

Um die Struktur des Magnetfelds zu untersuchen, verwenden Sie Spektralmethode. Kleine Eisenspäne, die in ein Magnetfeld gelangen, werden magnetisiert und bilden in Wechselwirkung miteinander Ketten, deren Lage es uns ermöglicht, die Struktur des Magnetfelds zu beurteilen.

Als Anwendungsbeispiel Spektrenmethode Betrachten wir ein Experiment mit dem Magnetfeld eines geraden Leiters. Durch eine dünne dielektrische Platte führen wir einen langen, geraden Leiter, der an einen Stromkreis angeschlossen ist. Wir streuen kleine Eisenspäne auf den Teller und klopfen dabei leicht auf den Teller. Das Sägemehl sammelt sich in Form konzentrischer Kreise mit unterschiedlichen Durchmessern um den Leiter (Abb. 6.10). Wenn wir das Experiment mit anderen Leitern und anderen Stromstärken wiederholen, erhalten wir ähnliche Bilder, die als magnetische Spektren bezeichnet werden.

Spektren kann auf Papier dargestellt werden als magnetische Induktionslinien.

Für einen geraden Leiter ist ein solches Bild in Abb. dargestellt. 6.11. In magnetischen Spektrenbildern magnetische Induktionslinien Zeigen Sie die Richtung der magnetischen Induktion an jedem Punkt an. An jedem Punkt der Induktionslinie fällt die Tangente mit dem magnetischen Induktionsvektor zusammen.

Linien, deren Tangenten an jedem Punkt die Richtung der magnetischen Induktion anzeigen, werden aufgerufen Linien der magnetischen Induktion.

Dichte magnetische Induktionslinien hängt vom magnetischen Induktionsmodul ab. Es ist größer, je größer das Modul ist, und umgekehrt. Die Richtung der magnetischen Induktionslinien eines geraden Leiters wird durch die Regel der rechten Schraube bestimmt.

Spektren magnetischer Felder Leiter anderer Formen haben viele Gemeinsamkeiten.

Somit ähnelt das Spektrum des Magnetfelds eines Rings mit Strom zwei kombinierten Spektren gerader Leiter (Abb. 6.12). Lediglich die Dichte der Induktionslinien in der Ringmitte ist größer (Abb. 6.13).

Das magnetische Spektrum einer Spule mit vielen Windungen (Solenoid) ist in Abb. dargestellt. 6.14. Die Abbildung zeigt, dass die Linien Die magnetische Induktion einer solchen Spule ist intern parallel und hat die gleiche Dichte. Dies deutet darauf hin, dass innerhalb einer langen Spule das Magnetfeld gleichmäßig ist – die magnetische Induktion ist an allen Punkten gleich (Abb. 6.15). Die magnetischen Induktionslinien divergieren nur außerhalb der Spule, wo das Magnetfeld ungleichmäßig ist.

Wenn wir die Spektren der Magnetfelder von Leitern mit Strömen verschiedener Formen vergleichen, können wir das sehen Induktionsleitungen sind immer geschlossen oder bei weiterer Fortsetzung können sie schließen. Dies weist auf das Fehlen magnetischer Ladungen hin. Dieses Feld heißt Wirbel. Wirbelfeld hat kein Potenzial.Material von der Website

Auf dieser Seite gibt es Material zu folgenden Themen:

Magnetfeldspektren GDZ-Arbeitsbuch
Welche physikalischen Prozesse laufen bei der Entstehung eines magnetischen Spektrums ab?
Entdeckungen auf dem Gebiet der Magnetfelder
Bericht zum Thema Magnetfeld und seine grafische Darstellung
Beispiele für Magnetfeldspektren

Fragen zu diesem Material:

Grafische Darstellung des Magnetfeldes. Magnetischer Induktionsvektorfluss

Das Magnetfeld kann anhand magnetischer Induktionslinien grafisch dargestellt werden. Eine magnetische Induktionslinie ist eine Linie, deren Tangente an jedem Punkt mit der Richtung des Magnetfeldinduktionsvektors übereinstimmt (Abb. 6).

Untersuchungen haben gezeigt, dass magnetische Induktionslinien geschlossene Linien sind, die Ströme einschließen. Die Dichte magnetischer Induktionslinien ist proportional zur Größe des Vektors an einem bestimmten Ort im Feld. Bei einem Gleichstrom-Magnetfeld haben die magnetischen Induktionslinien die Form konzentrischer Kreise, die in Ebenen senkrecht zum Strom liegen und deren Mittelpunkt auf der Geraden mit dem Strom liegt. Die Richtung magnetischer Induktionslinien kann unabhängig von der Form des Stroms mit der Gimlet-Regel bestimmt werden. Bei einem Gleichstrom-Magnetfeld muss der Bohrer so gedreht werden, dass seine Translationsbewegung mit der Richtung des Stroms im Draht übereinstimmt. Dann stimmt die Drehbewegung des Bohrergriffs mit der Richtung der magnetischen Induktionslinien überein ( Abb. 7).

In Abb. 8 und 9 zeigen Bilder der magnetischen Induktionslinien des kreisförmigen Stromfeldes und des Magnetspulenfeldes. Ein Magnet ist eine Ansammlung kreisförmiger Ströme mit einer gemeinsamen Achse.

Die Linien des Induktionsvektors innerhalb der Magnetspule verlaufen parallel zueinander, die Dichte der Linien ist gleich, das Feld ist gleichmäßig (= const). Das Feld einer Magnetspule ähnelt dem Feld eines Permanentmagneten. Das Ende des Elektromagneten, aus dem die Induktionslinien austreten, ähnelt dem Nordpol – N, das gegenüberliegende Ende des Elektromagneten ähnelt dem Südpol – S.

Die Anzahl der magnetischen Induktionslinien, die eine bestimmte Oberfläche durchdringen, wird als magnetischer Fluss durch diese Oberfläche bezeichnet. Der magnetische Fluss wird mit dem Buchstaben Ф в (oder Ф) bezeichnet.