Ett av de grundläggande begreppen som används inom fysiken är magnetfältet. Den verkar på rörliga elektriska laddningar. Det är omärkligt och känns inte av en person, men dess närvaro kan upptäckas med hjälp av en magnet eller strykjärn. Det är också ganska lätt att förstå vilket magnetfält som kallas homogent och inhomogent.
Definition och metoder för att detektera ett magnetfält
När vi stöter på begreppet magnetfält har vi en fråga om vilken typ av magnetfält det är, om det är homogent eller inhomogent. Innan du besvarar en sådan fråga är det nödvändigt att ge initiala definitioner av termer.
Det magnetiska fältet är tänkt att betraktas som en speciell typ av materia som finns nära rörliga elektriska laddningar, särskilt nära ledare med ström. Kan detekteras med en magnetisk nål eller järnspån.
Uniform field
Förekommer inom bandetmagnet och i solenoiden, när dess längd är mycket större än diametern. I det här fallet, enligt gimletregeln, kommer magnetfältets konturer att riktas moturs.
Magnetiska linjer är parallella och raka, tomrummet mellan dem är alltid detsamma, kraften av påverkan på magnetnålen skiljer sig inte på alla punkter i dess storlek och riktning.
Heterogent fält
I fallet med ett inhomogent fält kommer magnetlinjerna att böjas, tomrummet mellan dem kommer att variera i storlek, kraften av kraften på magnetnålen kommer att skilja sig åt i storlek och riktning vid olika punkter i fältet. Dessutom verkar kraften som verkar på en pil placerad i fältet av en remsmagnet på olika punkter med krafter som är olika i storlek och riktning. Detta kallas ett inhomogent fält. Linjerna i ett sådant fält är krökta, frekvensen varierar från punkt till punkt.
Det är möjligt att detektera den här typen av fält nära en rak ledare med ström, en stavmagnet och en solenoid.
Vad är magnetiska linjer
Först och främst, när ett problem uppstår, bör man bestämma vilken typ av magnetfält, homogent eller inhomogent, som bildas, man bör lära sig om magnetiska linjer, av vars form fältkarakteristiken blir tydlig.
För att skildra magnetfältet, började man använda magnetiska linjer. De är imaginära ränder längs en magnetnål och placerade i ett magnetfält. Det är möjligt att dra en magnetisk linje genom vilken som helstfältpunkt kommer den att ha riktning och alltid nära.
Riktning
De lämnar magnetens nordpol och går mot söder. Inuti själva magneten är allt strikt motsatsen. Själva linjerna har ingen början eller slut, är stängda eller går från oändlighet till oändlighet.
Utanför magneten är linjerna placerade så tätt som möjligt nära polerna. Av detta blir det tydligt att effekten av fältet är starkast nära polerna, och när du rör dig bort från botten försvagas den. Med tanke på att magnetremsorna är böjda ändras också riktningen för kraften som verkar på magnetnålen.
Hur man skildrar
För att förstå hur homogena magnetfält skiljer sig från inhomogena, måste du lära dig att avbilda dem med hjälp av magnetiska linjer.
Man bör överväga ovanstående exempel på förekomsten av ett enhetligt magnetfält i den så kallade solenoiden, som är en cylindrisk trådspole genom vilken ström passerar. Inuti det kan magnetfältet anses vara enhetligt, förutsatt att längden är mycket större än diametern (utanför spolen kommer fältet att vara ojämnt, magnetlinjerna kommer att vara placerade på samma sätt som i en stångmagnet).
Uniformsfältet finns också i mitten av den permanenta stavmagneten. I vilket begränsat område som helst i rymden är det också möjligt att reproducera ett enhetligt magnetfält, där krafterna som verkar på den magnetiserade nålen kommer att vara desamma i storlek och riktning.
För att avbilda ett magnetfält, använd följande exempel. Om linjerna finnsvinkelrätt mot ritningsplanet och riktas från betraktaren, då avbildas de med kors, om på betraktaren - med prickar. Som med strömmen är varje kors liksom den synliga svansen på en pil som flyger från betraktaren, och spetsen är skarpare än pilen som flyger mot oss.
Också kravet "Rita ett enhetligt och olikformigt magnetfält" är lätt uppfyllt. Rita helt enkelt dessa magnetiska linjer, med hänsyn till fältets egenskaper (likformighet och inhomogenitet).
Men förekomsten av inhomogena fält komplicerar uppgiften avsevärt. I det här fallet är det osannolikt att få något fysiskt resultat med den allmänna ekvationen.
Differences
Svaret på frågan om hur homogena magnetfält skiljer sig från inhomogena är ganska lätt att ge. Först och främst beror det på magnetlinjerna. I fallet med ett enhetligt fält kommer avståndet mellan dem att vara detsamma, och de kommer att vara jämnt fördelade, med samma kraft som verkar på instrumenten när som helst. För inhomogena fält är allt strikt motsatsen. Linjerna är ojämnt placerade, på olika ställen verkar de med olika kraft på enheter.
I praktiken är ett inhomogent fält ganska vanligt, vilket också bör komma ihåg, eftersom enhetliga fält bara kan uppstå inuti ett föremål, som en magnet eller en solenoid. Utomhusobservationer kommer att fixa heterogenitet.
Fältdetektering
Att ha förstått vad enhetliga och inhomogena magnetfält är och definiera demnär du har tagit isär bör du ta reda på hur du kan hitta dem.
Det enklaste för detta är experimentet utfört av Oersted. Den består i att använda en magnetisk nål, som hjälper till att bestämma förekomsten av en elektrisk ström. Så snart strömmen rör sig längs ledaren kommer pilen som finns i närheten att röra sig, på grund av att det finns enhetliga och olikformiga magnetfält.
Interaktion mellan ledare och ström
Varje ledare med ström har sitt eget magnetfält, som verkar med en viss kraft på den närmaste. Beroende på strömriktningen kommer ledarna att attrahera eller stöta bort varandra. Fält som kommer från olika källor kommer att läggas ihop och bilda ett enda resulterande fält.
Hur de skapas och varför
Exempel på enhetliga och olikformiga magnetfält som används i katodstråleenheter skapas av spolar som släpper igenom ström. För att erhålla den erforderliga formen på magnetfältet används hyllspetsar och magnetiska skärmar, gjorda av material med stark magnetisk permeabilitet.
Påverkan av inhomogena magnetfält kan förändra förloppet av irreversibla fysikaliska och kemiska fenomen, mestadels en heterogen process. Uppkomsten av turbulent diffusion leder till en ökning med flera storleksordningar i hastigheten för gasrörelse från vilken vätska som helst till ytan i formmikrobubblor. Effekten av lokal uttorkning av joner och partiklar beror på intensifieringen av mikrokristallisationsprocessen. I strömmande medier kan högenergireaktioner skapa fria radikaler, atomärt syre, peroxider och kväveh altiga föreningar. Koagulering inträffar och produkter orsakade av erosiv förstörelse dyker upp i vätskan.
Under hydrodynamisk kavitation komplicerar den stora storleken på de framträdande bubblorna och hålorna deras medryckning av vätska från området med lågt tryck till området med högre tryck, där bubblorna kollapsar. Under kollapsen av en liten bubbla uppstår en låg lufth alt och en kraftig kemisk reaktion uppstår, liknande en plasmaurladdning. Närvaron av inhomogena magnetfält leder till instabilitet i håligheter, deras sönderfall och uppkomsten av småskaliga virvlar och bubblor. Med tanke på att trycket i mitten av en sådan virvel reduceras, omvandlar den små gasbubblor.
När du mäter induktion i ett ojämnt magnetfält, kom ihåg att Hall-spänningen är proportionell mot medelvärdet av fältinduktionen inom området som begränsas av givarens yta.
För att fokusera paraxiella strålar används också olikformiga magnetfält, bildade av korta spolar, som är flerskiktssolenoider, vars längd står i proportion till deras diameter. En elektron som kommer in i ett sådant fält är föremål för krafter som ändrar dess riktning. En elektron under påverkan av en sådan kraft närmar sig linsens axel, medan planet där dess bana är belägen ärböjer sig. Elektronen rör sig längs ett spiralsegment som skär linsens axel vid en given punkt.
Den rumsliga ökningsfaktorn orsakas av den rumsliga spridningen av inhomogena fält inom territoriet för ett heterogent system som sköljs ner med vätska. För att erhålla populationsinversionen av nivåerna genom separationsmetoden används olikformiga fält skapade av en multibandsmagnet. Formen på polerna liknar stavarna i fyrpolskondensatorn på en ammoniakbaserad molekylär generator.
Användar
Den magnetiska ordningens metod för feldetektering är baserad på dragkraften av magnetiska partiklar av krafterna från inhomogena fält som uppträder ovanför defekterna. Ansamlingen av ett sådant pulver avgör förekomsten av en defekt, dess storlek och placering på den del som kontrolleras.
En liten splittringseffekt anses vara en betydande nackdel med molekylstrålemetoden som använder starka inhomogena magnetfält. Det finns en enkel och till synes osannolik metod för att öka denna effekt. Den består i appliceringen av ett lätt externt magnetfält. Det senare kommer att göra det möjligt att öka användningsområdet för kärnprecessionsmagnetometrar mot olikformiga magnetfält.
Fördelen med denna metod är dess höga upplösning, som gör det möjligt att detektera olikformiga magnetfält som står i proportion till storleken på partiklarna i det magnetiska lagret på bandet, samt förmågan att hitta skador på komplexa ytor och i trånga öppningar.
Nackdelarna ärbehovet av sekundär bearbetning av information, endast partiklar av magnetiska fält längs bandet är fixerade, komplexiteten av avmagnetisering och bevarande av bandet, och det är nödvändigt att förhindra påverkan av externa magnetiska fält.
Uniforma och inhomogena magnetfält är ganska vanliga, trots att de är osynliga för den genomsnittlige lekmannen. Exempel på enhetliga och olikformiga magnetfält finns i stavmagneter och solenoider. Samtidigt kan du lägga märke till dem med en enkel magnetisk nål eller järnspån.
