La inducción magnética es una cantidad vectorial que caracteriza la fuerza y la dirección del campo magnético en un punto en el espacio. Probablemente lo viste en las ilustraciones de las lecciones de física: turbulencias en forma de meridianos planetarios que convergen en los polos de una herradura roja y azul. Las primeras imágenes del campo magnético se intentaron construir en el siglo XVII.Aparentemente, utilizando limaduras de metal. La magnitud de la inducción magnética está determinada por los parámetros del medio.
Líneas de campo magnético
Campo magnético y magnetismo La inducción magnética
describe un campo con mucha más precisión que otros métodos. Los términos enredados interfieren con la comprensión. La inducción se confunde con la tensión. Ambos términos son vectores, describen un campo. La tensión no depende de las características del entorno, diferenciándose en esto. El magnetismo se conoce desde la antigüedad. Los científicos no pueden señalar la fecha en que los marineros comenzaron a utilizar el campo de la Tierra para la navegación. Los historiadores han revelado los siguientes datos curiosos:
- Olmec( una antigua tribu india) usó agujas magnetizadas en 1500 a. No hay evidencia precisa sobre el propósito de la estructura. Se cree que, utilizando el magnetismo, la gente antigua determinó la dirección.
- En China, los primeros registros escritos se refieren al siglo II aC.Las agujas magnéticas se utilizaron para hacer predicciones sobre la naturaleza del terreno de la superficie de la tierra, con el fin de equipar las viviendas de acuerdo con las técnicas de Feng Shui.
Los hechos históricos se llaman la primera civilización moderna, que comenzó a practicar la navegación con orientación por el campo magnético de la Tierra, China. X - siglo XI d. El diseño es cuidadosamente ignorado por fuentes escritas. Asumimos el riesgo de suponer que la brújula repitió los logros de los adivinos:
- El extremo de una aguja de metal se magnetiza con hierro.
- El producto se cuelga de un hilo de seda, la cera actúa como un fijador para el punto de sujeción. Los dispositivos
hechos de esta manera miran hacia el sur, luego hacia el norte. Dependiendo de las condiciones de magnetización de la aguja. Europa aprendió la brújula unos siglos más tarde. La primera fuente que describe el diseño de tales dispositivos, junto con el astrolabio, es una simple carta( 1269 dC), dibujada por Petrus "Peregrinus"( Peregrino) a un cierto terrateniente en los días del asedio de la Lucera italiana. Aparentemente, el apodo del autor indica que el autor está bien familiarizado con el tema. El astrolabio ayudó a determinar la hora local, en combinación con la brújula fue posible calcular las coordenadas geográficas. Ambos dispositivos simplificaron la navegación( por supuesto, se da prioridad a los viajes por mar).
El campo magnético de la Tierra ha sido utilizado durante mucho tiempo por los viajeros para apuntar a la superficie del planeta. Junto con dispositivos exóticos: cristales, dividiendo la luz solar y permitiendo así determinar la ubicación de la estrella principal en el cielo. El astrolabio agregó una proyección estereográfica( de una esfera en un plano) de todos los cuerpos. Permitiendo hacer cálculos en la oscuridad. Basta medir con alidada( la flecha del reverso del astrolabio) la elevación de la estrella sobre el horizonte.
Había un signo negativo: para cada latitud era necesario hacer un mapa en el tímpano( pestaña giratoria del caso de astrolabio).Un marinero, utilizando el disco necesario, resolvió el problema en cualquier latitud. Por supuesto, tengo que cuidarme con anticipación para adquirir las tarjetas timpánicas necesarias. De lo contrario, las mediciones se volvieron inexactas, incorrectas. Usted ve cuántas dificultades tuvieron que soportar los viajeros, volvamos al campo magnético de la Tierra. El fenómeno describe la inducción. Se rumoreaba: Tesla utilizó el conocimiento de la magnitud del campo magnético de la Tierra, eligiendo los parámetros de los dispositivos eléctricos. Sin embargo, huele a fantasías, extraterrestres de las estrellas, la Segunda Guerra Mundial.
La inducción en el campo magnético de la Tierra está presente, todos encontrarán una tarjeta electrónica, si es necesario. Los polos magnéticos no coinciden con los verdaderos. Un mapa de inducción magnética tendrá meridianos que difieren de los espaciales. En latitudes medias, no impide que los navegadores naveguen, utilizando una brújula.
La aparición del concepto de inducción magnética
.En los albores de la era del desarrollo de la electricidad, las personas comenzaron a explorar los fenómenos relacionados. Así, Hans Oersted descubrió en 1819: un conductor con una corriente crea un campo magnético circular alrededor, André-Marie Amper mostró que si la dirección de movimiento de las cargas coincide, los conductores adyacentes se atraen entre sí.Un fin a la controversia puso la creación de la ley de Bio-Savar( las fuentes domésticas agregan Laplace), describiendo la magnitud, la dirección de la inducción magnética en un punto en el espacio. Las fuentes admiten una cláusula con respecto a la investigación que se está realizando mediante corriente continua.
La interconexión de la intensidad de inducción y del campo magnético La integración
( ver figura) sigue un circuito con una corriente. En la fórmula, r implica el punto medio elemental del segmento actual, r0 es el lugar del espacio para el cual se calcula la inducción magnética. Tenga en cuenta que en el denominador de la fracción para la integral se multiplican los dos vectores. El resultado es un valor cuya dirección está determinada por la regla de un gimlet( mano izquierda o derecha).La integración se realiza sobre el elemento de contorno dr, r - el punto medio del corte pequeño de la longitud completa. Las diferencias idénticas en el numerador y el denominador que reducimos, permanecen en la parte superior del vector unitario, lo que establece la dirección del resultado. La fórmula
muestra cómo encontrar un campo para contornos de cualquier forma, realizando la integración por puntos. Los métodos numéricos modernos subyacen la acción de las aplicaciones informáticas( como Maxwell 3D) para resolver el problema correspondiente. La ecuación es consistente con las leyes de Gauss( inducción magnética) y Ampere( circulación del campo magnético).Georg Ohm utilizó el conocimiento de la brújula, deduciendo una dependencia conocida. La forma de las líneas de campo se obtendrá con la ayuda de flechas magnéticas y la fuerza de dejar la dirección sin cambios( consulte la nota sobre la ley de Ohm para la sección de la cadena).Esta será una imagen de la inducción magnética en el espacio, confirmando experimentalmente la ley de Bio-Savart-Laplace.
Permitido por Ampère en 1825 para mostrar: la corriente eléctrica en algunos casos es un análogo de un imán permanente. Había un nuevo modelo que era más consistente con la realidad que el esquema dipolo de Poisson. Tal abstracción explicaba la ausencia de polos magnéticos aislados en la naturaleza. Según los conceptos modernos, una pieza de acero se magnetiza, porque los dipolos de partículas elementales y moléculas adquieren orden. Los circuitos de desmagnetización de los núcleos de los transformadores se basan en esto, lo que, antes de desconectar la alimentación, provoca oscilaciones de corriente amortiguadas. Como resultado, el efecto del orden es borroso, las propiedades pronunciadas desaparecen.
Electron Spin
La presencia de un momento magnético se explica por la existencia de giros( el concepto introducido en la década de 1920), el momento angular de las partículas del micromundo. Lo real, no lo abstracto, la existencia se confirma experimentalmente( Stern-Gerlach).Spin es una cantidad vectorial que es la misma para todas las partículas del mismo tipo( por ejemplo, electrones) y se describe mediante un número cuántico especial. En SI, la unidad de medida es j s, como para el otro momento angular( constante de Planck).A veces se utiliza una grabación adimensional simplificada. Planck constante se baja. El número de giro se indica simplemente( s, ms).
Debido a la presencia de un giro, una partícula elemental adquiere un momento magnético calculado por la fórmula: en el numerador, el producto del momento angular del espín de la carga de la partícula y el factor g( constantes dadas en varios directorios para ciertas partículas elementales);en el denominador - doble la masa de la partícula elemental. Como puede ver, se puede contar, la máxima magnetización del material en determinadas condiciones se puede calcular por adelantado. El verdadero triunfo de la electrodinámica cuántica fue la predicción de los factores g para algunas partículas elementales.
El descubrimiento por Michael Faraday en 1831 de la generación de un campo eléctrico circular por un campo eléctrico circular mostró que dos fenómenos están estrechamente relacionados, lo cual era un requisito previo para la creación de( cuatro) ecuaciones de Maxwell, un caso especial de los cuales son la mayoría de las fórmulas en este campo, considerando las mencionadas anteriormente. La investigación continuó como de costumbre, pero de formas ligeramente diferentes. La integración fue realizada por Lord Kelvin, conocido como William Thompson, quien mostró la presencia de H( intensidad) y B de inducción magnética, el primero caracteriza el modelo de Poisson, el segundo - Ampere.
B y H de inducción magnética
La inducción magnética B se mide con Tesla( SI), T es equivalente a N s / Cl m, N es newton, unidad de medida de la fuerza;s es el segundo del tiempo;CL - colgante, carga eléctrica;m - metro de distancia. GHS para el mismo propósito aplica gauss( G = √ g / s √ cm), g - gramo de masa;s es el segundo del tiempo;cm - centímetro de distancia. La inducción magnética de H se mide por amperios por metro( SI) o Oersteds( GHS).La literatura rusa se refiere a la fuerza del campo H.
La unidad Tesla fue introducida en 1960 por la Conferencia Internacional sobre Pesos y Medidas en Honor a la fallecida Nikola Tesla. De hecho, desde el inicio de la IS.¿Cómo vivían los científicos antes de eso? En 1948, nació la idea de introducir el SI, el GHS ya existía. Los orígenes de este último fueron establecidos en 1832 por Karl Friedrich Gauss, quien buscaba una base única para las ramas de la física, de modo que fuera más fácil relacionar leyes heterogéneas. El científico preguntó tres unidades básicas: milímetro, miligramo, segundo.
Gauss murió poco después de introducir el concepto de inducción magnética y la división de la magnitud en B y H, sin embargo, en 1874, James Maxwell, Lord Kelvin complementó la lista con nuevas cantidades. La inducción magnética lleva el nombre del fundador, al mismo tiempo que el sistema se llamaba GHS( anteriormente llamado Gaussian).En cuanto a SI, tesla puede representarse de diferentes maneras a través de unidades básicas o derivadas. Weber, por metro cuadrado.
. Repulsión de bobinas con corriente.
. En vacío, dos tipos de inducción( H y B) están conectados a través de corrientes constantes. Para distinguir uno de otro, H se llama vector de intensidad de campo magnético. Está claro que el significado no es muy diferente de B. En la fórmula:
- μ es la permeabilidad magnética del medio.
- μ0 es la constante magnética( permeabilidad al vacío).En el sistema, el GHS es igual a 1, en vacío, B y H son iguales. El SI es 1.257 micronewton por amperio cuadrado. Las constantes
se introducen específicamente para relacionar las características de campo magnético H y B -.Por cierto, hay muchas versiones por las que Lord Kelvin llamó vectores de esta manera( letras H y B).Se anima a los interesados a familiarizarse con los siguientes conceptos: permeabilidad magnética relativa( relación de μ absoluta a μ0 constante), susceptibilidad magnética( permeabilidad magnética relativa aumentada en 1).Ayudará a comprender mejor las fórmulas de las fuentes literarias, donde la relación entre B y H es de otro tipo dada en la revisión.
Puede encontrar muchas leyes, fórmulas relacionadas con la inducción magnética, que muestran cuán importante es un parámetro en teoría. Los autores no saben si Nikola Tesla usó cantidades similares al desarrollar un motor asíncrono multifase, ¡pero no fue sin razón que le dieron el nombre al gran científico!
