Permanentné magnety. Magnetické pole permanentných magnetov. Konštantné magnetické polia

Magnetické pole- je to materiálne médium, cez ktoré dochádza k interakcii medzi vodičmi s prúdom alebo pohybujúcim sa nábojom.

Vlastnosti magnetického poľa:

Charakteristika magnetického poľa:

Na štúdium magnetického poľa sa používa testovací obvod s prúdom. Má malú veľkosť a prúd v ňom je oveľa menší ako prúd vo vodiči vytvárajúcom magnetické pole. Na opačných stranách obvodu s prúdom pôsobia sily z magnetického poľa rovnakej veľkosti, ale smerujúce v opačných smeroch, pretože smer sily závisí od smeru prúdu. Body pôsobenia týchto síl neležia na rovnakej priamke. Takéto sily sú tzv pár síl. V dôsledku pôsobenia dvojice síl sa obvod nemôže translačne pohybovať, otáča sa okolo svojej osi. Charakteristický je rotačný účinok krútiaci moment.

, Kde l–využiť pár síl(vzdialenosť medzi bodmi pôsobenia síl).

Keď sa prúd v testovacom obvode alebo v oblasti obvodu zväčší, krútiaci moment dvojice síl sa úmerne zvýši. Pomer maximálneho momentu sily pôsobiaceho na obvod s prúdom k veľkosti prúdu v obvode a ploche obvodu je konštantná hodnota pre daný bod v poli. Volá sa magnetická indukcia.

, Kde
-magnetický moment obvod s prúdom.

Jednotka magnetická indukcia - Tesla [T].

Magnetický moment obvodu– vektorová veličina, ktorej smer závisí od smeru prúdu v obvode a je určený Pravidlo pravej skrutky: zatnite pravú ruku v päsť, potom nasmerujte štyri prsty v smere prúdu v obvode palec bude indikovať smer vektora magnetického momentu. Vektor magnetického momentu je vždy kolmý na rovinu obrysu.

vzadu smer vektora magnetickej indukcie vziať smer vektora magnetického momentu obvodu, orientovaného v magnetickom poli.

Magnetická indukčná linka– priamka, ktorej dotyčnica sa v každom bode zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie. Magnetické indukčné čiary sú vždy uzavreté a nikdy sa nepretínajú. Magnetické indukčné čiary priameho vodiča s prúdom majú tvar kruhov umiestnených v rovine kolmej na vodič. Smer magnetických indukčných čiar je určený pravidlom pravej skrutky. Magnetické indukčné čiary kruhového prúdu(zákruty s prúdom) majú tiež tvar kruhov. Každý prvok cievky má dĺžku
možno si predstaviť ako priamy vodič, ktorý vytvára vlastné magnetické pole. Pre magnetické polia platí princíp superpozície (nezávislého sčítania). Celkový vektor magnetickej indukcie kruhového prúdu sa určí ako výsledok sčítania týchto polí v strede závitu podľa pravidla pravej skrutky.

Ak sú veľkosť a smer vektora magnetickej indukcie rovnaké v každom bode priestoru, potom sa magnetické pole nazýva homogénne. Ak sa veľkosť a smer vektora magnetickej indukcie v každom bode časom nemenia, potom sa takéto pole nazýva trvalé.

Rozsah magnetická indukcia v ktoromkoľvek bode poľa je priamo úmerná sile prúdu vo vodiči vytvárajúcom pole, nepriamo úmerná vzdialenosti od vodiča k danému bodu poľa, závisí od vlastností prostredia a tvaru vodiča vytvárajúceho pole.

, Kde
ON 2; Gn/m – magnetická konštanta vákua,

-relatívna magnetická permeabilita média,

-absolútna magnetická permeabilita média.

V závislosti od hodnoty magnetickej permeability sú všetky látky rozdelené do troch tried:

S rastúcou absolútnou permeabilitou média sa zvyšuje aj magnetická indukcia v danom bode poľa. Pomer magnetickej indukcie k absolútnej magnetickej permeabilite prostredia je konštantná hodnota pre daný poly bod, e je tzv. napätie.

.

Vektory napätia a magnetickej indukcie sa v smere zhodujú. Intenzita magnetického poľa nezávisí od vlastností média.

Ampérový výkon– sila, ktorou magnetické pole pôsobí na vodič s prúdom.

Kde l- dĺžka vodiča, - uhol medzi vektorom magnetickej indukcie a smerom prúdu.

Smer ampérovej sily je určený pravidlo ľavej ruky: ľavá ruka umiestnené tak, že zložka vektora magnetickej indukcie, kolmá na vodič, vstupuje do dlane, štyri vystreté prsty sú nasmerované pozdĺž prúdu, potom palec ohnutý o 90 0 bude ukazovať smer ampérovej sily.

Výsledkom Ampérovej sily je pohyb vodiča v danom smere.

E ak = 90 0 , potom F=max, ak = 0 0, potom F = 0.

Lorentzova sila– sila magnetického poľa na pohybujúci sa náboj.

, kde q je náboj, v je rýchlosť jeho pohybu, - uhol medzi vektormi napätia a rýchlosti.

Lorentzova sila je vždy kolmá na vektory magnetickej indukcie a rýchlosti. Smer je určený podľa pravidlo ľavej ruky(prsty sledujú pohyb kladného náboja). Ak je smer rýchlosti častice kolmý na magnetické indukčné čiary rovnomerného magnetického poľa, častica sa pohybuje po kruhu bez toho, aby zmenila svoju kinetickú energiu.

Keďže smer Lorentzovej sily závisí od znamienka náboja, používa sa na oddelenie nábojov.

Magnetický tok– hodnota rovnajúca sa počtu magnetických indukčných čiar, ktoré prechádzajú akoukoľvek oblasťou umiestnenou kolmo na magnetické indukčné čiary.

, Kde - uhol medzi magnetickou indukciou a normálou (kolmou) k ploche S.

Jednotka– Weber [Wb].

Metódy merania magnetického toku:

Zmena orientácie miesta v magnetickom poli (zmena uhla)

Zmena oblasti obvodu umiestneného v magnetickom poli

Zmena sily prúdu vytvára magnetické pole

Zmena vzdialenosti obvodu od zdroja magnetického poľa

Zmeny magnetických vlastností média.

F Araday sa zaregistroval elektriny v obvode, ktorý neobsahuje zdroj, ale je umiestnený vedľa iného obvodu obsahujúceho zdroj. Prúd v prvom obvode navyše vznikol v nasledujúcich prípadoch: pri akejkoľvek zmene prúdu v obvode A, pri relatívnom pohybe obvodov, pri zavedení železnej tyče do obvodu A, pri relatívnej zmene permanentného magnetu do okruhu B. Usmernený pohyb voľných nábojov (prúdu) nastáva iba v elektrickom poli. To znamená, že meniace sa magnetické pole vytvára elektrické pole, ktoré uvádza do pohybu voľné náboje vodiča. Toto elektrické pole sa nazýva vyvolané alebo vír.

Rozdiely medzi vírivým elektrickým poľom a elektrostatickým poľom:

Zdrojom vírového poľa je meniace sa magnetické pole.

Čiary sily vírového poľa sú uzavreté.

Práca vykonaná týmto poľom na pohyb náboja pozdĺž uzavretého okruhu nie je nulová.

Energetická charakteristika vírového poľa nie je potenciál, ale indukované emf– hodnota rovnajúca sa práci vonkajších síl (sily neelektrostatického pôvodu) na pohyb jednotky náboja po uzavretom okruhu.

.Merané vo voltoch[IN].

Vírivé elektrické pole vzniká pri akejkoľvek zmene magnetického poľa, bez ohľadu na to, či existuje alebo nie je vodivý uzavretý okruh. Obvod umožňuje detekovať iba vírivé elektrické pole.

Elektromagnetická indukcia- toto je výskyt indukovaného emf v uzavretom obvode s akoukoľvek zmenou magnetického toku cez jeho povrch.

Indukované emf v uzavretom obvode generuje indukovaný prúd.

.

Smer indukčného prúdu určený Lenzove pravidlo: indukovaný prúd je v takom smere, že ním vytvorené magnetické pole pôsobí proti akejkoľvek zmene magnetického toku, ktorý generoval tento prúd.

Faradayov zákon pre elektromagnetickú indukciu: Indukované emf v uzavretej slučke je priamo úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku cez povrch ohraničený slučkou.

T oki fuko– vírivé indukčné prúdy, ktoré vznikajú vo veľkých vodičoch umiestnených v meniacom sa magnetickom poli. Odpor takéhoto vodiča je nízky, keďže má veľký prierez S, takže Foucaultove prúdy môžu mať veľkú hodnotu, v dôsledku čoho sa vodič zahrieva.

Samoindukcia- toto je výskyt indukovaného emf vo vodiči, keď sa v ňom mení sila prúdu.

Vodič prenášajúci prúd vytvára magnetické pole. Magnetická indukcia závisí od sily prúdu, preto je jej vlastná magnetický tok závisí aj od sily prúdu.

, kde L je koeficient proporcionality, indukčnosť.

Jednotka indukčnosť – Henry [H].

Indukčnosť vodič závisí od jeho veľkosti, tvaru a magnetickej permeability média.

Indukčnosť zväčšuje sa s narastajúcou dĺžkou vodiča, indukčnosť závitu je väčšia ako indukčnosť rovného vodiča rovnakej dĺžky, indukčnosť cievky (vodič s veľkým počtom závitov) je väčšia ako indukčnosť jedného závitu. , indukčnosť cievky sa zvýši, ak sa do nej vloží železná tyč.

Faradayov zákon pre samoindukciu:
.

Samoindukované emf je priamo úmerná rýchlosti zmeny prúdu.

Samoindukované emf generuje samoindukčný prúd, ktorý vždy zabráni akejkoľvek zmene prúdu v obvode, to znamená, že ak sa prúd zvýši, samoindukčný prúd smeruje opačným smerom; keď sa prúd v obvode zníži, samoindukcia indukčný prúd smeruje rovnakým smerom. Čím väčšia je indukčnosť cievky, tým väčšie je samoindukčné emf, ktoré sa v nej vyskytuje.

Energia magnetického poľa sa rovná práci, ktorú prúd vykoná na prekonanie samoindukovaného emf počas doby, kedy sa prúd zvyšuje z nuly na maximálnu hodnotu.

.

Elektromagnetické vibrácie– ide o periodické zmeny náboja, intenzity prúdu a všetkých charakteristík elektrických a magnetických polí.

Elektrický oscilačný systém(oscilačný obvod) pozostáva z kondenzátora a tlmivky.

Podmienky pre vznik kmitov:

Systém musí byť vyvedený z rovnováhy, aby ste to dosiahli, nabite kondenzátor. Energia elektrického poľa nabitého kondenzátora:

.

Systém sa musí vrátiť do rovnovážneho stavu. Pod vplyvom elektrického poľa sa náboj prenáša z jednej dosky kondenzátora na druhú, to znamená, že v obvode sa objaví elektrický prúd, ktorý preteká cievkou. Keď sa prúd v induktore zvyšuje, vzniká samoindukčné emf; samoindukčný prúd smeruje opačným smerom. Keď sa prúd v cievke zníži, samoindukčný prúd smeruje rovnakým smerom. Samoindukčný prúd má teda tendenciu vrátiť systém do rovnovážneho stavu.

Elektrický odpor obvodu by mal byť nízky.

Ideálny oscilačný obvod nemá odpor. Vibrácie v ňom sú tzv zadarmo.

Pre každý elektrický obvod je splnený Ohmov zákon, podľa ktorého sa emf pôsobiace v obvode rovná súčtu napätí vo všetkých častiach obvodu. V oscilačnom obvode nie je žiadny zdroj prúdu, ale v induktore sa objavuje samoindukčné emf, ktoré sa rovná napätiu na kondenzátore.

Záver: náboj kondenzátora sa mení podľa harmonického zákona.

Napätie kondenzátora:
.

Intenzita prúdu v obvode:
.

Rozsah
- prúdová amplitúda.

Rozdiel oproti spoplatneniu
.

Obdobie voľných kmitov v obvode:

Energia elektrického poľa kondenzátora:

Energia magnetického poľa cievky:

Energie elektrického a magnetického poľa sa menia podľa harmonického zákona, ale fázy ich kmitov sú rôzne: keď je energia elektrického poľa maximálna, energia magnetického poľa je nulová.

Celková energia oscilačného systému:
.

IN ideálny obrys celková energia sa nemení.

Počas procesu kmitania sa energia elektrického poľa úplne premení na energiu magnetického poľa a naopak. To znamená, že energia v každom časovom okamihu sa rovná buď maximálnej energii elektrického poľa, alebo maximálnej energii magnetického poľa.

Skutočný oscilačný obvod obsahuje odpor. Vibrácie v ňom sú tzv blednutiu.

Ohmov zákon bude mať podobu:

Ak je tlmenie malé (druhá mocnina vlastnej frekvencie kmitov je oveľa väčšia ako druhá mocnina koeficientu tlmenia), logaritmický dekrement tlmenia je:

So silným tlmením (druhá mocnina vlastnej frekvencie oscilácie je menšia ako druhá mocnina koeficientu oscilácie):

Táto rovnica popisuje proces vybíjania kondenzátora do rezistora. Pri absencii indukčnosti sa nevyskytnú oscilácie. Podľa tohto zákona sa mení aj napätie na doskách kondenzátora.

Celková energia v reálnom obvode klesá, pretože teplo sa uvoľňuje do odporu R pri prechode prúdu.

Proces prechodu– proces, ktorý sa vyskytuje v elektrických obvodoch pri prechode z jedného prevádzkového režimu do druhého. Odhadované podľa času ( ), počas ktorej sa parameter charakterizujúci proces prechodu zmení e-krát.

Pre obvod s kondenzátorom a rezistorom:
.

Maxwellova teória elektromagnetického poľa:

1 pozícia:

Akékoľvek striedavé elektrické pole vytvára vírivé magnetické pole. Striedavé elektrické pole Maxwell nazval posuvný prúd, pretože ako obyčajný prúd spôsobuje magnetické pole.

Na zistenie posuvného prúdu zvážte prechod prúdu systémom, v ktorom je pripojený kondenzátor s dielektrikom.

Hustota predpätia prúdu:
. Prúdová hustota smeruje v smere zmeny napätia.

Maxwellova prvá rovnica:
- vírové magnetické pole je generované vodivými prúdmi (pohybujúce sa elektrické náboje) a posuvnými prúdmi (striedavé elektrické pole E).

2 pozície:

Akékoľvek striedavé magnetické pole generuje vírivé elektrické pole – základný zákon elektromagnetickej indukcie.

Maxwellova druhá rovnica:
- spája rýchlosť zmeny magnetického toku cez ľubovoľný povrch a súčasne vznikajúcu cirkuláciu vektora intenzity elektrického poľa.

Každý vodič prenášajúci prúd vytvára magnetické pole v priestore. Ak je prúd konštantný (v priebehu času sa nemení), potom je s ním spojené aj magnetické pole konštantné. Meniaci sa prúd vytvára meniace sa magnetické pole. Vo vodiči, ktorý vedie prúd, je elektrické pole. Preto meniace sa elektrické pole vytvára meniace sa magnetické pole.

Magnetické pole je vírové, pretože čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté. Veľkosť intenzity magnetického poľa H je úmerná rýchlosti zmeny intenzity elektrického poľa . Smer vektora intenzity magnetického poľa spojené so zmenami intenzity elektrického poľa Pravidlo pravej skrutky: zovrieť pravú ruku v päsť, palec nasmerovať v smere zmeny intenzity elektrického poľa, potom ohnuté 4 prsty naznačia smer siločiar magnetického poľa.

Akékoľvek meniace sa magnetické pole vytvára vírivé elektrické pole, ktorého ťahové čiary sú uzavreté a umiestnené v rovine kolmej na intenzitu magnetického poľa.

Veľkosť intenzity E vírivého elektrického poľa závisí od rýchlosti zmeny magnetického poľa . Smer vektora E súvisí so smerom zmeny magnetického poľa H podľa pravidla ľavej skrutky: zatni ľavú ruku v päsť, palec nasmeruj v smere zmeny magnetického poľa, ohnuté štyri prsty naznačia smer čiar intenzity vírivého elektrického poľa.

Súbor vzájomne prepojených vírivých elektrických a magnetických polí predstavuje elektromagnetického poľa. Elektromagnetické pole nezostáva v mieste vzniku, ale šíri sa priestorom vo forme priečnej elektromagnetickej vlny.

Elektromagnetická vlna– ide o šírenie navzájom prepojených vírivých elektrických a magnetických polí v priestore.

Podmienka pre vznik elektromagnetickej vlny– pohyb náboja so zrýchlením.

Rovnica elektromagnetickej vlny:

- cyklická frekvencia elektromagnetických kmitov

t – čas od začiatku kmitov

l – vzdialenosť od zdroja vlny k danému bodu v priestore

- rýchlosť šírenia vĺn

Čas, ktorý potrebuje vlna na to, aby prešla od svojho zdroja do daného bodu.

Vektory E a H v elektromagnetickej vlne sú kolmé na seba a na rýchlosť šírenia vlny.

Zdroj elektromagnetických vĺn– vodiče, ktorými pretekajú rýchlo striedavé prúdy (makroemitory), ako aj excitované atómy a molekuly (mikroemitory). Čím vyššia je frekvencia kmitov, tým lepšie sa elektromagnetické vlny v priestore vyžarujú.

Vlastnosti elektromagnetických vĺn:

Všetky elektromagnetické vlny sú priečne

V homogénnom prostredí elektromagnetické vlny šíriť konštantnou rýchlosťou, ktorá závisí od vlastností prostredia:

- relatívna dielektrická konštanta média

- dielektrická konštanta vákua,
F/m, Cl2/nm2

- relatívna magnetická permeabilita média

- magnetická konštanta vákua,
ON 2; Gn/m

Elektromagnetické vlny odrazené od prekážok, absorbované, rozptýlené, lámané, polarizované, difraktované, rušené.

Objemová hustota energieelektromagnetického poľa pozostáva z objemových hustôt energie elektrických a magnetických polí:

Hustota toku energie vĺn - intenzita vĺn:

-Umov-Poyntingov vektor.

Všetky elektromagnetické vlny sú usporiadané v sérii frekvencií alebo vlnových dĺžok (
). Tento riadok je stupnica elektromagnetických vĺn.

Nízkofrekvenčné vibrácie. 0 – 104 Hz. Získané z generátorov. Slabo vyžarujú

Rádiové vlny. 10 4 – 10 13 Hz. Vyžarujú ich pevné vodiče prenášajúce rýchlo striedavé prúdy.

Infra červená radiácia– vlny vyžarované všetkými telesami pri teplotách nad 0 K v dôsledku vnútroatómových a vnútromolekulárnych procesov.

Viditeľné svetlo– vlny, ktoré pôsobia na oko a spôsobujú zrakový vnem. 380-760 nm

Ultrafialové žiarenie. 10 – 380 nm. Viditeľné svetlo a UV žiarenie vznikajú pri zmene pohybu elektrónov vo vonkajších obaloch atómu.

Röntgenové žiarenie. 80 – 10-5 nm. Vyskytuje sa pri zmene pohybu elektrónov vnútorné škrupiny atóm.

Gama žiarenie. Vzniká pri rozpade atómových jadier.

Magnetické pole To je záležitosť, ktorá vzniká okolo zdrojov elektrického prúdu, ako aj okolo permanentných magnetov. Vo vesmíre sa magnetické pole zobrazuje ako kombinácia síl, ktoré môžu ovplyvniť zmagnetizované telesá. Tento účinok sa vysvetľuje prítomnosťou hnacieho výboja na molekulárnej úrovni.

Magnetické pole sa vytvára iba okolo elektrických nábojov, ktoré sú v pohybe. Preto sú magnetické a elektrické polia integrálne a tvoria spolu elektromagnetického poľa. Zložky magnetického poľa sú vzájomne prepojené a navzájom sa ovplyvňujú, pričom menia svoje vlastnosti.

Vlastnosti magnetického poľa:
1. Magnetické pole vzniká vplyvom hnacích nábojov elektrického prúdu.
2. V ľubovoľnom bode je magnetické pole charakterizované vektorom fyzikálnej veličiny tzv magnetická indukcia, čo je silová charakteristika magnetického poľa.
3. Magnetické pole môže ovplyvňovať iba magnety, vodiče s prúdom a pohybujúce sa náboje.
4. Magnetické pole môže byť konštantného alebo striedavého typu
5. Magnetické pole sa meria iba špeciálnymi prístrojmi a ľudskými zmyslami ho nemožno vnímať.
6. Magnetické pole je elektrodynamické, pretože je generované iba pohybom nabitých častíc a ovplyvňuje iba náboje, ktoré sú v pohybe.
7. Nabité častice sa pohybujú po kolmej trajektórii.

Veľkosť magnetického poľa závisí od rýchlosti zmeny magnetického poľa. Podľa tejto funkcie existujú dva typy magnetických polí: dynamické magnetické pole A gravitačné magnetické pole. Gravitačné magnetické pole sa vyskytuje len v blízkosti elementárne častice a vytvára sa v závislosti od štruktúrnych vlastností týchto častíc.

Magnetický moment vzniká, keď magnetické pole pôsobí na vodivý rám. Inými slovami, magnetický moment je vektor, ktorý sa nachádza na priamke, ktorá prebieha kolmo na rám.

Magnetické pole je možné znázorniť graficky pomocou magnetických siločiar. Tieto čiary sú nakreslené v takom smere, že smer síl poľa sa zhoduje so smerom samotnej siločiary. Magnetické siločiary sú súvislé a zároveň uzavreté.

Smer magnetického poľa sa určuje pomocou magnetickej ihly. Siločiary tiež určujú polaritu magnetu, koniec s výstupom siločiar je severný pól a koniec so vstupom týchto čiar je južný pól.

Je veľmi vhodné vizuálne vyhodnotiť magnetické pole pomocou bežných železných pilín a kusu papiera.
Ak položíme list papiera na permanentný magnet a navrch posypeme pilinami, častice železa sa zoradia podľa magnetických siločiar.

Smer elektrického vedenia pre vodiča je pohodlne určený slávnym gimletové pravidlo alebo pravidlo pravá ruka . Ak ovinieme ruku okolo vodiča tak, aby palec ukazoval v smere prúdu (od mínus do plus), tak nám zvyšné 4 prsty ukážu smer magnetických siločiar.

A smer Lorentzovej sily je sila, ktorou magnetické pole pôsobí na nabitú časticu alebo vodič s prúdom, podľa pravidlo ľavej ruky.
Ak položíme ľavú ruku do magnetického poľa tak, že sa 4 prsty pozerajú v smere prúdu vo vodiči a siločiary vstupujú do dlane, palec bude ukazovať smer Lorentzovej sily, ktorá pôsobí na vodič umiestnený v magnetickom poli.

To je všetko. Akékoľvek otázky sa určite opýtajte v komentároch.

Čo je permanentný magnet

Feromagnetický produkt, ktorý si po odstránení vonkajšieho magnetického poľa dokáže zachovať výraznú zvyškovú magnetizáciu, sa nazýva permanentný magnet. Permanentné magnety sa vyrábajú z rôznych kovov, ako je kobalt, železo, nikel, zliatiny vzácnych zemín (pre neodýmové magnety), ako aj z prírodných minerálov, ako sú magnetity.

Rozsah použitia permanentných magnetov je dnes veľmi široký, ale ich účel je v podstate všade rovnaký – ako zdroj konštantného magnetického poľa bez dodávky elektriny. Magnet je teda teleso, ktoré má svoje vlastné.

Samotné slovo „magnet“ pochádza z gréckej frázy, ktorá sa prekladá ako „kameň z Magnézie“, podľa názvu ázijského mesta, kde boli v staroveku objavené ložiská magnetitu – magnetickej železnej rudy. Z fyzikálneho hľadiska je elementárnym magnetom elektrón, a magnetické vlastnosti magnety sú vo všeobecnosti určené magnetickými momentmi elektrónov, ktoré tvoria magnetizovaný materiál.

Charakteristiky demagnetizačnej časti materiálu, z ktorého je permanentný magnet vyrobený, určujú vlastnosti konkrétneho permanentného magnetu: čím vyššia je koercitívna sila Hc a čím vyššia je zvyšková magnetická indukcia Br, tým silnejší a stabilnejší je magnet.

Koercitívna sila (v doslovnom preklade z latinčiny - „prídržná sila“) je to, čo je potrebné na úplnú demagnetizáciu fero- alebo ferimagnetickej látky. Čím väčšiu koercitívnu silu konkrétny magnet má, tým je odolnejší voči demagnetizačným faktorom.

Jednotkou donucovacej sily je ampér/meter. A, ako je známe, je vektorová veličina, ktorá je silová charakteristika magnetického poľa. Charakteristická hodnota zvyškovej magnetickej indukcie permanentných magnetov je asi 1 Tesla.

Druhy a vlastnosti permanentných magnetov

Ferit

Feritové magnety, aj keď sú krehké, majú dobrú odolnosť proti korózii, vďaka čomu sú najbežnejšie za nízku cenu. Takéto magnety sú vyrobené zo zliatiny oxidu železa s báriom alebo feritom stroncia. Toto zloženie umožňuje materiálu zachovať si svoje magnetické vlastnosti v širokom rozsahu teplôt - od -30°C do +270°C.

Magnetické výrobky vo forme feritových krúžkov, tyčí a podkov sú široko používané v priemysle aj v každodennom živote, v technike a elektronike. Používajú sa v akustických systémoch, generátoroch atď. V automobilovom priemysle sa feritové magnety používajú v štartéroch, ovládačoch okien, chladiacich systémoch a ventilátoroch.

Feritové magnety majú koercitívnu silu približne 200 kA/m a zvyškovú magnetickú indukciu približne 0,4 Tesla. V priemere môže feritový magnet trvať 10 až 30 rokov.

Alnico (hliník-nikel-kobalt)

Permanentné magnety na báze zliatiny hliníka, niklu a kobaltu sa vyznačujú neprekonateľnou teplotnou odolnosťou a stabilitou: sú schopné udržať si svoje magnetické vlastnosti pri teplotách do +550°C, hoci koercitívna charakteristika je pre nich relatívne nízka. Vplyvom relatívne malého magnetického poľa takéto magnety stratia svoje pôvodné magnetické vlastnosti.

Posúďte sami: typická koercitívna sila je asi 50 kA/m so zvyškovou magnetizáciou asi 0,7 Tesla. Avšak aj napriek tejto vlastnosti sú alnico magnety pre niektoré vedecké výskumy nevyhnutné.

Typický obsah vysoko magnetických alniko zliatin sa pohybuje od 7 do 10 % hliníka, 12 až 15 % niklu, 18 až 40 % kobaltu a 3 až 4 % medi.

Čím viac kobaltu, tým vyššia je indukcia nasýtenia a magnetická energia zliatiny. Aditíva vo forme 2 až 8 % titánu a len 1 % nióbu pomáhajú získať vyššiu donucovaciu silu – až 145 kA/m. Prídavok 0,5 až 1 % kremíka zaisťuje izotropné magnetické vlastnosti.

Samariaceae

Ak potrebujete výnimočnú odolnosť voči korózii, oxidácii a teplotám do +350°C, potom je potrebná magnetická zliatina samária s kobaltom.

Čo sa týka nákladov, samárium-kobaltové magnety sú drahšie ako neodýmové magnety kvôli vzácnejšiemu a drahšiemu kovu – kobaltu. Je však vhodné ich použiť, ak je potrebné mať minimálne rozmery a hmotnosť finálnych produktov.

Toto je najvhodnejšie v kozmická loď, letectvo a počítačová technológia miniatúrne elektromotory a magnetické spojky v nositeľných zariadeniach a zariadeniach (hodinky, slúchadlá, mobilné telefóny atď.)

Vďaka svojej špeciálnej odolnosti voči korózii sa samáriové magnety používajú v strategickom vývoji a vojenských aplikáciách. Elektromotory, generátory, zdvíhacie systémy, motocykle - silný magnet zo samáriovo-kobaltovej zliatiny je ideálny do agresívneho prostredia a sťažených prevádzkových podmienok. Koercitívna sila je asi 700 kA/m so zvyškovou magnetickou indukciou asi 1 Tesla.

Neodym

Neodymové magnety sú dnes veľmi žiadané a zdajú sa byť najsľubnejšie. Zliatina neodýmu, železa a bóru umožňuje vytvárať supermagnety pre rôznych odboroch, od západiek a hračiek až po výkonné zdvíhacie stroje.

Vysoká koercitívna sila rádovo 1000 kA/m a zvyšková magnetizácia rádovo 1,1 Tesla umožňujú magnetu vydržať mnoho rokov, po dobu 10 rokov Neodymový magnet stratí iba 1% svojej magnetizácie, ak jej teplota v prevádzkových podmienkach nepresiahne +80°C (u niektorých značiek až +200°C). Neodymové magnety teda majú len dve nevýhody – krehkosť a nízku prevádzkovú teplotu.

Magnetický prášok spolu s väzbovým komponentom tvorí mäkký, pružný a ľahký magnet. Väzbové komponenty ako vinyl, guma, plast alebo akryl umožňujú získať magnety rôzne formy a veľkosti.

Magnetická sila je, samozrejme, nižšia ako čistý magnetický materiál, ale niekedy sú takéto riešenia potrebné na dosiahnutie určitých účelov neobvyklých pre magnety: pri výrobe reklamných produktov, pri výrobe odnímateľných nálepiek na autá, ako aj pri výrobe. rôznych papiernických a suvenírových výrobkov.

Ako sa póly magnetov odpudzujú a na rozdiel od pólov priťahujú. Interakcia magnetov sa vysvetľuje skutočnosťou, že každý magnet má magnetické pole a tieto magnetické polia interagovať navzájom. Aký je napríklad dôvod magnetizácie železa?

Podľa hypotézy francúzskeho vedca Ampere existujú vo vnútri hmoty elementárne elektrické prúdy (Ampérové ​​prúdy), ktoré vznikajú v dôsledku pohybu elektrónov okolo jadier atómov a okolo vlastnej osi.

Pri pohybe elektrónov vznikajú elementárne magnetické polia. A ak sa kus železa dostane do vonkajšieho magnetického poľa, potom všetky elementárne magnetické polia v tomto železe sú orientované rovnako vo vonkajšom magnetickom poli, čím sa vytvorí vlastné magnetické pole kusu železa. Ak teda bolo aplikované vonkajšie magnetické pole dostatočne silné, tak po jeho vypnutí sa z kusu železa stane permanentný magnet.

Poznanie tvaru a magnetizácie permanentného magnetu nám umožňuje nahradiť ho pre výpočty ekvivalentným systémom elektrických magnetizačných prúdov. Takáto náhrada je možná tak pri výpočte charakteristík magnetického poľa, ako aj pri výpočte síl pôsobiacich na magnet z vonkajšieho poľa. Ako príklad si vypočítajme silu interakcie medzi dvoma permanentnými magnetmi.

Nech majú magnety tvar tenkých valcov, ich polomery označíme r1 a r2, ich hrúbky budú h1, h2, osi magnetov sa zhodujú, vzdialenosť medzi magnetmi označíme z, budeme predpokladať, že je to významné viac veľkostí magnety.

Je vysvetlený vznik interakčnej sily medzi magnetmi tradičným spôsobom: Jeden magnet vytvára magnetické pole, ktoré ovplyvňuje druhý magnet.

Na výpočet interakčnej sily mentálne nahraďme magnety s rovnomernou magnetizáciou J1 a J2 s kruhovými prúdmi prúdiacimi po bočnom povrchu valcov. Silu týchto prúdov vyjadríme magnetizáciou magnetov a zvážime ich polomery rovné polomerom magnety.

Rozložme indukčný vektor B magnetického poľa vytvoreného prvým magnetom v mieste druhého na dve zložky: axiálnu, smerujúcu pozdĺž osi magnetu, a radiálnu, na ňu kolmú.

Na výpočet celkovej sily pôsobiacej na prstenec je potrebné ju mentálne rozdeliť na malé prvky IΔl a sčítať sily pôsobiace na každý takýto prvok.

Pomocou pravidla ľavej ruky je ľahké ukázať, že axiálna zložka magnetického poľa vedie k vzniku ampérových síl, ktoré majú tendenciu naťahovať (alebo stláčať) krúžok - vektorový súčet týchto síl je nulový.

Prítomnosť radiálnej zložky poľa vedie k vzniku ampérových síl nasmerovaných pozdĺž osi magnetov, to znamená k ich priťahovaniu alebo odpudzovaniu. Zostáva vypočítať ampérové ​​sily - budú to interakčné sily medzi dvoma magnetmi.

Magnetické pole a jeho vlastnosti

Osnova prednášky:

Magnetické pole, jeho vlastnosti a charakteristiky.

Magnetické pole- forma existencie hmoty obklopujúcej pohybujúce sa elektrické náboje (vodiče s prúdom, permanentné magnety).

Tento názov je spôsobený tým, že ako zistil v roku 1820 dánsky fyzik Hans Oersted, má orientačný účinok na magnetickú ihlu. Oerstedov experiment: magnetická ihla bola umiestnená pod drôt s prúdom, ktorý sa otáčal na ihle. Keď bol prúd zapnutý, bol inštalovaný kolmo na drôt; keď sa zmenil smer prúdu, otočil sa opačným smerom.

Základné vlastnosti magnetického poľa:

generované pohyblivými elektrickými nábojmi, vodičmi s prúdom, permanentnými magnetmi a striedavým elektrickým poľom;

pôsobí silou na pohybujúce sa elektrické náboje, vodiče s prúdom a zmagnetizované telesá;

striedavé magnetické pole vytvára striedavé elektrické pole.

Zo skúseností Oersteda vyplýva, že magnetické pole je smerové a musí mať vektorovú silovú charakteristiku. Označuje sa a nazýva sa magnetická indukcia.

Magnetické pole je znázornené graficky pomocou magnetických siločiar alebo magnetických indukčných čiar. Magnetická sila linky Sú to čiary, pozdĺž ktorých sa v magnetickom poli nachádzajú železné piliny alebo osi malých magnetických ihiel. V každom bode takejto priamky je vektor nasmerovaný pozdĺž dotyčnice.

Magnetické indukčné čiary sú vždy uzavreté, čo naznačuje neprítomnosť magnetických nábojov v prírode a vírivú povahu magnetického poľa.

Zvyčajne opúšťajú severný pól magnetu a vstupujú na južný. Hustota čiar sa volí tak, aby počet čiar na jednotku plochy kolmých na magnetické pole bol úmerný veľkosti magnetickej indukcie.

N

Magnetický solenoid s prúdom

Smer čiar je určený správnym skrutkovým pravidlom. Solenoid je cievka s prúdom, ktorej závity sú umiestnené blízko seba a priemer závitu je oveľa menší ako dĺžka cievky.

Magnetické pole vo vnútri solenoidu je rovnomerné. Magnetické pole sa nazýva rovnomerné, ak je vektor konštantný v akomkoľvek bode.

Magnetické pole solenoidu je podobné magnetickému poľu tyčového magnetu.

S

Solenoid s prúdom je elektromagnet.

Skúsenosti ukazujú, že pre magnetické pole, rovnako ako pre elektrické pole, princíp superpozície: indukcia magnetického poľa vytvoreného niekoľkými prúdmi alebo pohyblivými nábojmi sa rovná vektorovému súčtu indukcie magnetických polí vytvorených každým prúdom alebo nábojom:

Vektor sa zadáva jedným z 3 spôsobov:

a) z Amperovho zákona;

b) účinkom magnetického poľa na rám s prúdom;

c) z výrazu pre Lorentzovu silu.

A Mpper experimentálne zistil, že sila, ktorou magnetické pole pôsobí na prvok vodiča s prúdom I nachádzajúci sa v magnetickom poli, je priamo úmerná sile

prúd I a vektorový súčin prvku dĺžky a magnetickej indukcie:

- Amperov zákon

N
Smer vektora možno nájsť podľa všeobecných pravidiel vektorového súčinu, z ktorého vyplýva pravidlo ľavej ruky: ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že do nej vstupujú magnetické siločiary a 4. vystreté prsty smerujú pozdĺž prúdu, potom ohnutý palec ukáže smer sily.

Sila pôsobiaca na drôt konečnej dĺžky sa dá zistiť integráciou po celej dĺžke.

Keď I = konštanta, B = konštanta, F = BIlsin

Ak  =90 0, F = BIl

Indukcia magnetického poľa- vektorová fyzikálna veličina, číselne rovná sile pôsobiacej v rovnomernom magnetickom poli na vodič jednotkovej dĺžky s jednotkovým prúdom, umiestnený kolmo na magnetické siločiary.

1T je indukcia rovnomerného magnetického poľa, pri ktorom sila 1N pôsobí na 1m dlhý vodič s prúdom 1A, umiestnený kolmo na magnetické siločiary.

Doteraz sme uvažovali makroprúdy tečúce vo vodičoch. Podľa Amperovho predpokladu však v každom telese existujú mikroskopické prúdy spôsobené pohybom elektrónov v atómoch. Tieto mikroskopické molekulárne prúdy vytvárajú svoje vlastné magnetické pole a môžu sa otáčať v poliach makroprúdov, čím vytvárajú dodatočné magnetické pole v tele. Vektor charakterizuje výsledné magnetické pole vytvorené všetkými makro- a mikroprúdmi, t.j. pri rovnakom makroprúde má vektor v rôznych prostrediach rôzne hodnoty.

Magnetické pole makroprúdov je opísané vektorom magnetickej intenzity.

Pre homogénne izotropné médium

 0 = 410 -7 H/m - magnetická konštanta,  0 = 410 -7 N/A 2,

 je magnetická permeabilita média, ktorá ukazuje, koľkokrát sa magnetické pole makroprúdov zmení vplyvom poľa mikroprúdov média.

Magnetický tok. Gaussova veta pre magnetický tok.

Vektorový tok(magnetický tok) cez lokalitu dS nazývaná skalárna veličina rovná

kde je projekcia na smer normály k miestu;

 je uhol medzi vektormi a.

Smerový plošný prvok,

Vektorový tok je algebraická veličina,

Ak - pri opustení povrchu;

Ak - pri vstupe na povrch.

Tok vektora magnetickej indukcie cez ľubovoľný povrch S sa rovná

Pre rovnomerné magnetické pole = konšt.

1 Wb - magnetický tok prechádzajúci plochým povrchom s plochou 1 m 2 umiestnený kolmo na rovnomerné magnetické pole, ktorého indukcia je 1 T.

Magnetický tok cez povrch S sa numericky rovná počtu magnetických siločiar pretínajúcich tento povrch.

Pretože magnetické indukčné čiary sú vždy uzavreté, pre uzavretý povrch je počet čiar vstupujúcich na povrch (Ф 0), preto je celkový tok magnetickej indukcie cez uzavretý povrch nulový.

- Gaussova veta: Tok vektora magnetickej indukcie cez akýkoľvek uzavretý povrch je nulový.

Táto veta je matematickým vyjadrením skutočnosti, že v prírode neexistujú žiadne magnetické náboje, na ktorých by začínali alebo končili magnetické indukčné čiary.

Biot-Savart-Laplaceov zákon a jeho aplikácia na výpočet magnetických polí.

Magnetické pole jednosmerných prúdov rôznych tvarov podrobne študoval Fr. vedci Biot a Savard. Zistili, že vo všetkých prípadoch je magnetická indukcia v ľubovoľnom bode úmerná sile prúdu a závisí od tvaru, veľkosti vodiča, umiestnenia tohto bodu vo vzťahu k vodiču a od prostredia.

Výsledky týchto experimentov zhrnul Fr. matematik Laplace, ktorý zohľadnil vektorovú povahu magnetickej indukcie a vyslovil hypotézu, že indukcia v každom bode je podľa princípu superpozície vektorovým súčtom indukcií elementárnych magnetických polí vytvorených každým úsekom tohto vodiča.

Laplace sformuloval v roku 1820 zákon, ktorý sa nazýval Biot-Savart-Laplaceov zákon: každý prvok vodiča s prúdom vytvára magnetické pole, ktorého indukčný vektor je v určitom ľubovoľnom bode K určený vzorcom:

- Biot-Savart-Laplaceov zákon.

Z Biotovho-Sauvar-Laplaceovho zákona vyplýva, že smer vektora sa zhoduje so smerom vektorového súčinu. Rovnaký smer udáva pravidlo pravej skrutky (gimlet).

Zvažujem to,

Vodivý prvok spolunasmerovaný s prúdom;

Vektor polomeru pripájajúci sa k bodu K;

Biot-Savart-Laplaceov zákon má praktický význam, pretože umožňuje nájsť v danom bode priestoru indukciu magnetického poľa prúdu pretekajúceho vodičom konečných rozmerov a ľubovoľného tvaru.

Pre prúd ľubovoľného tvaru je takýto výpočet zložitým matematickým problémom. Ak má však rozloženie prúdu určitú symetriu, potom aplikácia princípu superpozície spolu s Biot-Savart-Laplaceovým zákonom umožňuje relatívne jednoducho vypočítať špecifické magnetické polia.

Pozrime sa na niekoľko príkladov.

A. Magnetické pole priameho vodiča, ktorým prechádza prúd.

pre vodič konečnej dĺžky:

pre vodič nekonečnej dĺžky:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetické pole v strede kruhového prúdu:

=90 0 , sin=1,

Oersted v roku 1820 experimentálne zistil, že cirkulácia v uzavretej slučke obklopujúcej systém makroprúdov je úmerná algebraickému súčtu týchto prúdov. Koeficient úmernosti závisí od výberu sústavy jednotiek a v SI sa rovná 1.

C
Cirkulácia vektora sa nazýva integrál s uzavretou slučkou.

Tento vzorec sa nazýva cirkulačný teorém alebo zákon celkového prúdu:

cirkulácia vektora intenzity magnetického poľa pozdĺž ľubovoľného uzavretého obvodu sa rovná algebraickému súčtu makroprúdov (alebo celkového prúdu) pokrytých týmto obvodom. jeho vlastnosti V priestore obklopujúcom prúdy a permanentné magnety vzniká sila lúka, volal magnetické. Dostupnosť magnetické poliach je odhalený...

O skutočnej štruktúre elektromagnetického poliach A jeho vlastnostišírenie vo forme rovinných vĺn.

Článok >> Fyzika

O REÁLNEJ ŠTRUKTÚRE ELEKTROMAGNETICKÉHO FIELDS A JEHO CHARAKTERISTIKY PROPAGÁCIA VO FORME ROVINNÝCH VLN... ďalšie zložky singlu poliach: elektromagnetický lúka s vektorovými komponentmi a elektrickými lúka s komponentmi a magnetické lúka s komponentmi...

Magnetické lúka, obvody a indukcia

Abstrakt >> Fyzika

... poliach). Základné charakteristický magnetické poliach je jeho sila určená vektorom magnetické indukcia (indukčný vektor magnetické poliach). V SI magnetické... majúce magnetické moment. Magnetické lúka A jeho Parametre Smer magnetické linky a...

Magnetické lúka (2)

Abstrakt >> Fyzika

Úsek vodiča AB s prúdom v magnetické lúka kolmý jeho magnetické linky. Keď je znázornené na obrázku... hodnota závisí len od magnetické poliach a môže slúžiť jeho kvantitatívne charakteristický. Táto hodnota je akceptovaná...

Magnetické materiály (2)

Abstrakt >> Ekonomika

Materiály, ktoré prichádzajú do styku magnetické lúka, vyjadrené v jeho zmene, ako aj v iných... a po ukončení expozície magnetické poliach.1. Základné vlastnosti magnetické materiályMagnetické vlastnosti materiálov sa vyznačujú...

Téma: Magnetické pole

Pripravil: Baygarashev D.M.

Kontroloval: Gabdullina A.T.

Magnetické pole

Ak sú dva paralelné vodiče pripojené k zdroju prúdu tak, že nimi prechádza elektrický prúd, potom sa vodiče v závislosti od smeru prúdu v nich buď odpudzujú alebo priťahujú.

Vysvetlenie tohto javu je možné z pozície vzniku špeciálneho druhu hmoty okolo vodičov – magnetického poľa.

Sily, s ktorými prúdové vodiče interagujú, sa nazývajú magnetické.

Magnetické pole- Toto špeciálny druh hmotu, ktorej špecifikom je pôsobenie na pohybujúci sa elektrický náboj, vodiče s prúdom, telesá s magnetickým momentom, so silou závislou od vektora rýchlosti náboja, od smeru prúdu vo vodiči a od smeru el. magnetický moment tela.

História magnetizmu siaha do staroveku, do starovekých civilizácií v Malej Ázii. Práve na území Malej Ázie, v Magnesii, boli nájdené skaly, ktorých vzorky sa navzájom priťahovali. Na základe názvu oblasti sa takéto vzorky začali nazývať „magnety“. Akýkoľvek magnet v tvare tyče alebo podkovy má dva konce nazývané póly; Práve na tomto mieste sú jeho magnetické vlastnosti najvýraznejšie. Ak zavesíte magnet na šnúrku, jeden pól bude vždy smerovať na sever. Na tomto princípe je založený kompas. Severný pól voľne visiaceho magnetu sa nazýva severný pól magnetu (N). Opačný pól sa nazýva južný pól (S).

Magnetické póly sa navzájom ovplyvňujú: ako póly sa odpudzujú a na rozdiel od pólov sa priťahujú. Podobne ako pri koncepte elektrického poľa obklopujúceho elektrický náboj sa zavádza aj koncept magnetického poľa okolo magnetu.

V roku 1820 Oersted (1777-1851) zistil, že magnetická ihla umiestnená vedľa elektrického vodiča sa pri prechode prúdu vodičom vychýli, t.j. okolo vodiča s prúdom sa vytvorí magnetické pole. Ak vezmeme rám s prúdom, potom vonkajšie magnetické pole interaguje s magnetickým poľom rámu a má naň orientačný účinok, t.j. existuje poloha rámu, v ktorej má vonkajšie magnetické pole naň maximálny rotačný účinok. a existuje poloha, keď je sila krútiaceho momentu nulová.

Magnetické pole v ľubovoľnom bode možno charakterizovať vektorom B, ktorý je tzv vektor magnetickej indukcie alebo magnetická indukcia v bode.

Magnetická indukcia B je vektorová fyzikálne množstvo, čo je silová charakteristika magnetického poľa v bode. Rovná sa pomeru maximálneho mechanického momentu síl pôsobiacich na rám s prúdom umiestneným v rovnomernom poli k súčinu sily prúdu v ráme a jeho plochy:

Smer vektora magnetickej indukcie B sa považuje za smer kladnej normály k rámu, ktorý súvisí s prúdom v ráme podľa pravidla pravej skrutky, s mechanickým krútiacim momentom rovným nule.

Rovnakým spôsobom, ako boli znázornené siločiary elektrického poľa, sú znázornené aj indukčné čiary magnetického poľa. Magnetická siločiara je imaginárna čiara, ktorej dotyčnica sa zhoduje so smerom B v bode.

Smery magnetického poľa v danom bode možno definovať aj ako smer, ktorý udáva

severný pól strelky kompasu umiestnenej v tomto bode. Predpokladá sa, že siločiary magnetického poľa smerujú zo severného pólu na juh.

Smer magnetických indukčných čiar magnetického poľa vytvoreného elektrickým prúdom, ktorý preteká priamym vodičom, je určený pravidlom gimletu alebo pravej skrutky. Za smer magnetických indukčných čiar sa považuje smer otáčania hlavy skrutky, ktorý by zabezpečil jej translačný pohyb v smere elektrického prúdu (obr. 59).

kde n01 = 4 Pi 10-7 V s/(Am). - magnetická konštanta, R - vzdialenosť, I - sila prúdu vo vodiči.

Na rozdiel od elektrostatických siločiar, ktoré začínajú kladným nábojom a končia záporným nábojom, sú magnetické siločiary vždy uzavreté. Nebol zistený žiadny magnetický náboj podobný elektrickému náboju.

Jedna tesla (1 T) sa berie ako jednotka indukcie - indukcia takého rovnomerného magnetického poľa, v ktorom maximálny mechanický krútiaci moment 1 Nm pôsobí na rám s plochou 1 m2, cez ktorý prechádza prúd 1 A tečie.

Indukciu magnetického poľa možno určiť aj silou pôsobiacou na vodič s prúdom v magnetickom poli.

Na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli pôsobí ampérová sila, ktorej veľkosť je určená nasledujúcim výrazom:

kde I je sila prúdu vo vodiči, l - dĺžka vodiča, B je veľkosť vektora magnetickej indukcie a je uhol medzi vektorom a smerom prúdu.

Smer sily Ampér môžeme určiť pravidlom ľavej ruky: dlaň ľavej ruky položíme tak, aby magnetické indukčné čiary vstupovali do dlane, štyri prsty umiestnime v smere prúdu vo vodiči, potom ohnutý palec ukazuje smer ampérovej sily.

Ak vezmeme do úvahy, že I = q 0 nSv a dosadíme tento výraz do (3.21), dostaneme F = q 0 nSh/B sin a. Počet častíc (N) v danom objeme vodiča je N = nSl, potom F = q 0 NvB sin a.

Určme silu, ktorou pôsobí magnetické pole na jednotlivé nabité častice pohybujúce sa v magnetickom poli:

Táto sila sa nazýva Lorentzova sila (1853-1928). Smer Lorentzovej sily možno určiť pravidlom ľavej ruky: dlaň ľavej ruky položíme tak, aby čiary magnetickej indukcie vstupovali do dlane, štyri prsty ukazujú smer pohybu kladného náboja, veľký ohnutý prst ukazuje smer Lorentzovej sily.

Interakčná sila medzi dvoma paralelnými vodičmi prenášajúcimi prúdy I 1 a I 2 sa rovná:

Kde l -časť vodiča umiestnená v magnetickom poli. Ak sú prúdy v rovnakom smere, potom sa vodiče priťahujú (obr. 60), ak sú v opačnom smere, odpudzujú sa. Sily pôsobiace na každý vodič majú rovnakú veľkosť a opačný smer. Vzorec (3.22) je základom na určenie jednotky prúdu 1 ampér (1 A).

Magnetické vlastnosti látky charakterizuje skalárna fyzikálna veličina – magnetická permeabilita, ktorá ukazuje, koľkokrát sa indukcia B magnetického poľa v látke, ktorá úplne vypĺňa pole, líši veľkosťou od indukcie B 0 magnetického poľa v r. vákuum:

Podľa magnetických vlastností sú všetky látky rozdelené na diamagnetické, paramagnetické A feromagnetické.

Uvažujme o povahe magnetických vlastností látok.

Elektróny v obale atómov látky sa pohybujú po rôznych dráhach. Pre zjednodušenie považujeme tieto dráhy za kruhové a každý elektrón obiehajúci okolo atómového jadra možno považovať za kruhový elektrický prúd. Každý elektrón ako kruhový prúd vytvára magnetické pole, ktoré nazývame orbitálne. Okrem toho má elektrón v atóme svoje vlastné magnetické pole, ktoré sa nazýva spinové pole.

Ak pri zavedení do vonkajšieho magnetického poľa s indukciou B 0 vznikne vo vnútri látky indukcia B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

IN diamagnetické V materiáloch, v neprítomnosti vonkajšieho magnetického poľa, sú magnetické polia elektrónov kompenzované a keď sú vložené do magnetického poľa, indukcia magnetického poľa atómu sa stáva nasmerovanou proti vonkajšiemu poľu. Diamagnetický materiál je vytlačený z vonkajšieho magnetického poľa.

U paramagnetické materiálov, magnetická indukcia elektrónov v atómoch nie je úplne kompenzovaná a atóm ako celok sa javí ako malý permanentný magnet. Zvyčajne sú v látke všetky tieto malé magnety orientované náhodne a celková magnetická indukcia všetkých ich polí je nulová. Ak umiestnite paramagnet do vonkajšieho magnetického poľa, potom sa všetky malé magnety - atómy budú otáčať vo vonkajšom magnetickom poli ako strelky kompasu a magnetické pole v látke sa zvýši ( n >= 1).

Feromagnetické sú tie materiály, v ktorých n" 1. Vo feromagnetických materiáloch sa vytvárajú takzvané domény, makroskopické oblasti spontánnej magnetizácie.

V rôznych doménach majú indukcie magnetického poľa rôzne smery (obr. 61) a vo veľkom kryštáli

vzájomne sa kompenzujú. Pri zavedení feromagnetickej vzorky do vonkajšieho magnetického poľa sa hranice jednotlivých domén posúvajú tak, že sa zväčšuje objem domén orientovaných pozdĺž vonkajšieho poľa.

S nárastom indukcie vonkajšieho poľa B 0 sa zvyšuje magnetická indukcia magnetizovanej látky. Pri niektorých hodnotách B 0 sa indukcia zastaví prudký nárast. Tento jav sa nazýva magnetická saturácia.

Charakteristickým znakom feromagnetických materiálov je jav hysterézie, ktorý spočíva v nejednoznačnej závislosti indukcie v materiáli od indukcie vonkajšieho magnetického poľa pri jeho zmene.

Magnetická hysterézna slučka je uzavretá krivka (cdc`d`c), vyjadrujúca závislosť indukcie v materiáli od amplitúdy indukcie vonkajšieho poľa s periodickou pomerne pomalou zmenou vonkajšieho poľa (obr. 62).

Hysterézna slučka je charakterizovaná nasledujúcimi hodnotami: B s, Br, B c. B s - maximálna hodnota indukcie materiálu pri B 0s; V r je zvyšková indukcia rovná hodnote indukcie v materiáli, keď sa indukcia vonkajšieho magnetického poľa zníži z B 0s na nulu; -B c a B c - koercitívna sila - hodnota rovnajúca sa indukcii vonkajšieho magnetického poľa potrebného na zmenu indukcie v materiáli zo zvyškovej na nulovú.

Pre každé feromagnetikum existuje teplota (Curieho bod (J. Curie, 1859-1906), nad ktorou feromagnetik stráca svoje feromagnetické vlastnosti.

Existujú dva spôsoby, ako uviesť zmagnetizované feromagnetikum do demagnetizovaného stavu: a) zahriať sa nad Curieov bod a ochladiť; b) zmagnetizujte materiál striedavým magnetickým poľom s pomaly klesajúcou amplitúdou.

Feromagnety s nízkou zvyškovou indukciou a koercitívnou silou sa nazývajú mäkké magnetické. Uplatnenie nachádzajú v zariadeniach, kde sa feromagnety často musia premagnetizovať (jadrá transformátorov, generátory a pod.).

Na výrobu permanentných magnetov sa používajú magneticky tvrdé feromagnety, ktoré majú vysokú koercitívnu silu.