Меню

Что будет с магнитом если через него пропустить ток

Что будет с магнитом если через него пропустить ток

Ну, что здесь поделаешь, — люблю я магниты до одурения, и всё тут… Причём, я и корни этой платонической отследить могу. Корни, — они в протестантской натуре моей заложены. Непонятно ?

Посмотрим, что можно выжать из самой умной книжки «И.В.Савельев. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм», — круче этой макулатуры, вы вряд ли сможете что-либо откопать. Значит так, в 1820 году некий чувак под фамилией Эрстед замутил опыт с проводником, и рядом стоящей с ним компасной стрелкой. Пуская электрический ток по проводнику в разных направлениях, он убедился в том, что стрелка чётко сориентируется понятно с чем. Из опыта баклан заключил, что магнитное поле имеет направленный характер. В более позднее время выяснили ( интересно, как ? ), что магнитное поле в отличие от электрического не оказывает действия на покоящийся заряд. Сила возникает лишь тогда, когда заряд движется ( возьмём на заметку ). Движущиеся заряды ( токи ) изменяют свойства окружающего их пространства и создают в нём магнитное поле. То есть отсюда следует, что магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вот видите, всё дальше в электричество уклоняемся. Ведь в магните-то ни фига не двигается и ток в нём не течёт. Вот, что по этому поводу сморозил Ампер: он предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи ( молекулярные токи ). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю ( прикольно, да ? ). Но этого мало: В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. — Чувствуете, как ересь всё крепчает и крепчает ? ? Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается — его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле. Ура !

Ну, каково ?! — Оказывается материал магнетика всё время намагничен ( ! ), только хаотично. То есть, если начать делить большой кусок на более маленькие, и добравшись до самых микро-при-микро дребеней, получим таки нормально работающие магниты ( намагниченные ) без какого бы то ни было намагничивания . — Вот, ведь бред.

Небольшая справка, так, для общего развития: Намагничение магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объёма. Эту величину называют намагниченностью и обозначают буквой «J».

Продолжим наше погружение. Маленько из электричества: А вы знаете, что линии магнитной индукции поля прямого тока представляют собой систему охватывающих провод концентрических окружностей ? Нет ? — Теперь знайте, но не верьте. По-простому если сказать, то представьте зонтик. Ручка зонтика это направление тока, а вот край самого зонтика ( к примеру ), т.е. окружность — это, типа, линия магнитной индукции. Причём начинается такая линия из воздуха, и заканчивается, понятно, тоже нигде ! — Вы себе этот бред физически представляете ? Под это дело подписали целых трех мужиков: закон Био-Савара-Лапласа называется. Вся запарка идёт оттого, что где-то неправильно представили саму сущность поля, — почему оно появляется, что оно есть, собственно, где начинается, куда и как распространяется.

Даже в абсолютно простых вещах они ( эти злобные физики ) морочат всем головы: Направленность магнитного поля характеризуют векторной величиной ( «В» — измеряется в теслах ). Логично бы было по аналогии с напряжённостью электрического поля «Е» назвать «В» напряжённостью магнитного поля ( типа, функции у них похожие ). Однако ( внимание ! ) основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией… Но и этого им показалось мало, и чтобы окончательно всё запутать, название «напряжённость магнитного поля» присвоили вспомогательной величине «Н», аналогичной вспомогательной характеристике «D» электрического поля. Каково…

Далее выясняя силу Лоренца, приходят к выводу, что магнитная сила слабее кулоновской на множитель, равный квадрату отношения скорости заряда к скорости света ( т.е. магнитная составляющая силы меньше электрической составляющей ). Таким образом приписывая магнитным взаимодействиям релятивистский эффект . Для совсем маленьких поясню: Жил в начале века дядя Эйнштейн и придумал он теорию относительности, привязав все процессы к скорости света ( чистейший бред ). То есть, если разогнаться до скорости света, то время остановится, а если превысить её, то пойдёт вспять… Всем уже давно понятно, что это была просто мировая наколка шутника Эйнштейна, и что всё это, мягко сказать, — неправда. Вот теперь ещё и магниты с их свойствами к этой лабудятине приковали, — за что же их так ?…

Ещё маленькая справка: Господин Ампер вывел замечательную формулу, и оказалось, что если к магниту поднести провод, ну или железяку, какую, то магнит не провод притягивать будет, а заряды, которые движутся по проводнику. Назвали это пафосно: «Закон Ампера» ! Маленько не учли, что если проводник к батарейке не подключён и ток по нему не течёт, то он всё равно к магниту прилипает. Отмазку такую придумали, что, мол, заряды всё равно есть, только двигаются хаотично. Вот они-то к магниту и липнут. Интересно, это же откуда там, в микрообъёмах ЭДС берётся, чтобы эти заряды хаотично колбасить. Это же просто вечный двигатель ! И ведь не нагреваем ничего, — энергией не накачиваем… Или вот ещё прикол: К примеру, алюминий — тоже металл, а вот зарядов у него, почему-то, хаотичных нет. Ну НЕ ЛИПНЕТ алюминий к магниту . … или сделан он из дерева…

Ах, да ! Я же ещё не рассказал, как направлен вектор магнитной индукции ( такое надо знать ). Так вот, вспомнив наш зонтик, представим, что по окружности ( край зонта ) мы пустили ток. В результате этой простенькой операции вектор направлен нашей мыслью в сторону ручки точно по центру палочки. Если же проводник с током имеет неправильные очертания, то всё пропало, — простота испаряется. Появляется дополнительный векторок под названием дипольный магнитный момент ( в случае с зонтиком он тоже есть, просто направлен туда же, куда и вектор магнитной индукции ). Начинается страшный расколбас в формулах, — всякие интегралы по контуру, синусы-косинусы и т.д. — Кому надо, может сам поинтересоваться. И ещё стоит упомянуть, что ток надо пускать по правилу правого буравчика, т.е. по часовой стрелке, тогда вектор будет от нас. Это связано с понятием положительной нормали. Ладно, едем дальше…

Товарищ Гаусс подумал маленько и решил, что отсутствие в природе магнитных зарядов ( на самом деле Дирак предположил, что они есть, только их ещё не обнаружили ) приводит к тому, что линии вектора «В» не имеют ни начала, ни конца. Поэтому число пересечений, возникающих при выходе линий «В» из объёма, ограниченного некоторой поверхностью «S», всегда равно числу пересечений, возникающих при входе линий в этот объём. Следовательно, поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю. Интерпретируем теперь всё в нормальный русский язык: Любая поверхность, как легко представить, где-то оканчивается, и следовательно, является замкнутой. «Равен нулю» — это значит, что его нет. Делаем не сложный вывод: «Потока никогда нигде нет» . — Правда круто ! ( На самом деле это значит только то, что поток равномерен ). Я думаю, что на этом следует остановиться, так как дальше идут ТАКИЕ дребеня и глубиня, что… Такие штуки, как дивергенция, ротор, векторный потенциал глобально сложны и даже в этом мега-труде разбираются не полностью.

Теперь немного о форме магнитного поля в проводниках с током ( как база для нашего дальнейшего разговора ). Эта тема бывает гораздо туманнее, чем мы привыкли то думать. Про прямой проводник я уже написал, — поле в форме тонкого цилиндра вдоль проводника. Если намотать катушечку на цилиндрической картонке и пустить ток, то поле у такой конструкции ( а называется она умно, — соленоид ) будет таким же, как и у аналогичного цилиндрического магнита, т.е. линии выходят с торца магнита ( или предполагаемого цилиндра ) и входят в другой торец, образуя в пространстве подобие эллипсов. Чем длиннее катушка или магнит, тем более плоские и вытянутые эллипсы получаются. У кольца с напругой прикольное поле: а именно в форме тора ( представьте поле прямого проводника свёрнутого в калачик ). С тороидом вообще хохма ( это теперь уже соленоид, свёрнутый в бублик ), — у него вне него самого магнитной индукции нет ( ! ). Если взять бесконечно длинный соленоид, — то та же фигня. Только мы знаем, что бесконечного ничего не бывает, вот поэтому у соленоида-то с торцов и брызжет, фонтанирует типа ;))) . А еще, — внутри соленоида и тороида поле однородно. Во как.

Ну, что ещё полезно знать ? — Условия на границе двух магнетиков выглядят в точности, как луч света на границе двух сред ( преломляется и изменяет своё направление ), только у нас не луч, а вектор магнитной индукции и разная магнитная проницаемость ( а не оптическая ) наших магнетиков ( сред ). Или вот ещё: имеем сердечник и катушечку на нём ( электромагнит, типа ), как вы думаете, где тусуются линии магнитной индукции ? — В основном сосредоточенны внутри сердечника, потому, что у него магнитная проницаемость обалденная, ну и ещё плотно так упакованы в воздушный зазор между сердечником и катушечкой. Вот только в самой обмотке ни фига нет. Поэтому боковой поверхностью катушки вы ничегошеньки не примагнитите, — а только сердечником.

Хей, вы ещё не уснули ? Нет ? Тогда продолжим. Оказывается, все материалы в природе делятся не на два класса: магнитные и не магнитные, а на три ( в зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости ): 1. Диамагнетики, у которых она мала и отрицательна по величине ( короче, практически нулевая, и намагнитить их ни за что не сможете ), 2. Парамагнетики, у которых она тоже невелика но положительна ( тоже около нуля; намагнитить можно маленько, но вы это всё равно не почувствуете, так что один фиг ), 3. Ферромагнетики, у которых она положительна и достигает просто гигантских значений ( в 1010 раз больше чем у парамагнетиков ! ), кроме того у ферромагнетиков восприимчивость является функцией напряжённости магнитного поля. На самом деле есть ещё один вид веществ, — это диэлектрики, у них совершенно обратные свойства и они нам не интересны.

Нас, конечно, интересуют ферромагнетики, которые называются так из за включений железа ( феррум ). Железо может быть заменено на аналогичные по свойствам хим. элементы: никель, кобальт, гадолиний, их сплавы и соединения, а также некоторые сплавы и соединения марганца и хрома. Вся эта байда с намагниченностью работает, только если вещество в кристаллическом состоянии. ( Намагниченность остаётся благодаря эффекту под названием «Петля Гистерезиса», — ну это вы все и так знаете ). Интересно узнать, что существует некая «температура Кюри», причём это не какая-то определённая температура, а для каждого материала своя, при превышении которой все ферромагнитные свойства исчезают. Совсем обалденно узнать, что существуют вещества и пятой группы, — называются антиферромагнетики ( эрбий, диспозий, сплавы марганца и МЕДИ . ). У этих спец материалов есть ещё одна температура: «антиферромагнитная точка Кюри» или «точка Нееля», — ниже которой устойчивые свойства этого класса также исчезают. ( Выше верхней точки вещество ведёт себя, как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферромагнетиком ).

Я почему это всё так спокойно рассказываю ? — Обращаю ваше внимание, что я никогда не говорил, что химия неправильная наука ( только физика ), — а это чистейшая химия. Представьте себе: берёте медь, охлаждаете её нехило, намагничиваете, — и у вас в руках ( в варежках ? лежит магнит. А ведь медь то не магнитная . — Правда, клёво.

Читайте также:  Электронная будка переменный ток

Ещё нам из этой книжки могут понадобиться парочка вещей чисто электромагнитных, для создания альтернатора, например. Явление номер 1: В 1831 году Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называют электромагнитной индукцией, а возникающий ток индукционным. А теперь самое главное: Величина ЭДС индукции не зависит от способа, которым осуществляется изменение магнитного потока, и определяется лишь скоростью изменения потока ! — Созревает мысль: Чем быстрее крутится ротор со шторками, тем большего значения достигает наведённая ЭДС, и тем больше снимаемое напряжение со вторичной цепи альтернатора ( с катушек ). Правда, дядя Ленц нагадил нам своим «Правилом Ленца»: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Позже объясню, как это дело в альтернаторе ( да и в других моделях ) обходится.

Явление номер 2: Индукционные токи могут возбуждаться и в сплошных массивных проводниках. В этом случае их называют токами Фуко или вихревыми токами. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко могут достигать очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца токи Фуко выбирают внутри проводника такие пути и направления, чтобы своим действием возможно сильнее противиться причине, которая их вызывает. Поэтому движущиеся в сильном магните поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это надо знать и учитывать. К примеру, в альтернаторе, если сделать по общепринятой неправильной схеме, то в движущихся шторках возникают токи Фуко, ну и тормозят процесс, конечно. Об этом, на сколько я понимаю, вообще никто не задумывался. (Примечание: Единственным исключением является униполярная индукция, открытая Фарадеем и усовершенствованная Теслой, при которой не возникает вредного влияния самоиндукции).

Явление номер 3: Электрический ток, текущий в любом контуре, создаёт пронизывающий этот контур магнитный поток. При изменениях тока изменяется также и магнитный поток, вследствие чего в контуре индуцируется ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. В статье об альтернаторах расскажу и об этом явлении.

Кстати, о токах Фуко. Можно провести один прикольный опыт. Лёгкий до безобразия. Возьмем большой, толстый (толщиной не менее 2 мм) медный или алюминиевый лист и поставим его под углом к полу. Пустим свободно скользить вниз по его наклонной поверхности «сильный» постоянный магнит. И … Странно . Постоянный магнит как будто притягивается к листу и скользит заметно медленнее чем, например, по деревянной поверхности. Почему ? Типа, «специалист» сразу ответит — «В листовом проводнике, при движении магнита, возникают вихревые электрические токи ( токи Фуко ), которые препятствуют изменению магнитного поля, а, следовательно, и препятствуют перемещению постоянного магнита вдоль поверхности проводника». Но задумаемся ! Вихревой электрический ток, это вихревое движение электронов проводимости. Что мешает свободному перемещению вихря электронов проводимости вдоль поверхности проводника ? Инертная масса электронов проводимости ? Потери энергии при столкновении электронов с кристаллической решеткой проводника ? Нет, этого не наблюдается, и вообще быть не может. Так, что мешает свободному движению вихревых токов вдоль проводника ? Не знаете ? И никто ответить не сможет, — потому, что вся физика — брехня.

Теперь парочка интересных мыслей по поводу сущности постоянных магнитов. В машине Говарда Р. Джонсона, точнее в патентной документации к ней, высказана вот какая идея: «Данное изобретение относится к методу использования спинов непарных электронов в ферромагнетике и других материалах, которые являются источниками магнитных полей, для производства мощности без потока электронов, как это происходит в обычных электрических проводниках, и к моторам с постоянными магнитами для использования данного метода при создании источника мощности. В практике данного изобретения спины непарных электронов, находящихся внутри постоянных магнитов, используются для того, чтобы создать источник движущей мощности единственно путем сверхпроводящих характеристик постоянных магнитов и магнитного потока, созданного магнитами, который управляется и концентрируется таким образом, чтобы ориентировать магнитные силы для постоянного производства полезной работы, такой как смещение ротора относительно статора». Отметим, что Джонсон пишет в своем патенте о постоянном магните, как о системе со «сверхпроводящими характеристиками» ! Токи электронов в постоянном магните — проявление реальной сверхпроводимости, для которой не требуется система охлаждения проводников, чтобы обеспечить нулевое сопротивление. Более того, «сопротивление» должно быть отрицательным, чтобы магнит мог сохранять и возобновлять свое намагниченное состояние.

А что, вы думаете, что всё о «постоянниках» знаете ? Вот простой вопрос: — А как выглядит картина силовых линий простого ферромагнитного кольца ( магнит от обычного динамика ) ? Почему-то, исключительно все полагают, что также, как и у любого кольцевого проводника (а в книжках, естественно, ни в одной не нарисовано). И вот тут то вы и ошибаетесь!

Тайны постоянного магнита

На самом деле ( см. рисунок ) в области, прилегающей к отверстию кольца, с линиями происходит что-то непонятное. Вместо того чтобы непрерывно пронизывать его, они расходятся, очерчивая фигуру, напоминающую туго набитый мешок. Он имеет, как бы две завязки – вверху и внизу ( особые точки 1 и 2 ), — магнитное поле в них меняет направление.

Можно проделать классный опыт ( типа, нормально не объяснимый ;), — поднесём снизу к ферритовому кольцу стальной шарик, а к его нижней части металлическую гайку. Она тут же притянется к нему ( рис. а ). Здесь все понятно – шарик, попав в магнитное поле кольца, стал магнитом. Далее станем вносить шарик снизу вверх в кольцо. Здесь гайка отвалится и упадёт на стол ( рис. б ). Вот она, нижняя особая точка ! В ней изменилось направление поля, шарик стал перемагничиваться и перестал притягивать гайку. Подняв шарик выше особой точки, гайку вновь можно примагнитить к нему ( рис. в ). Эту приколку с магнитными линиями первым обнаружил М.Ф. Остриков.

Источник

Что будет с магнитом если через него пропустить ток

Открытие Эрстеда вызвало необычайный интерес и послужило началом ряда замечательных исследований, показавших тождественность магнитных действий токов и постоянных магнитов. На некоторых из этих явлений мы остановимся немного подробнее.

1. В опыте Эрстеда мы видели, что ток действует на магнит. Существует ли обратное действие магнита на проводник с током?

Положим на стол неподвижный полосовой магнит, а над ним подвесим параллельно ему проводник на гибких металлических шнурах, подводящих к нему ток и дающих ему вместе с тем возможность поворачиваться (рис. 200,а). Как только мы включим ток, проводник 1 повернется, стремясь установиться перпендикулярно к магниту 2 (рис. 200,б).

Рис. 200. Опыт, обратный опыту Эрстеда: а) ток выключен; б) при включении тока проводник 1 стремится установиться перпендикулярно к магниту 2

Другой вариант этого же опыта показан на рис. 201. Гибкий проводник 1 подвешен рядом с намагниченным стержнем 2 (рис. 201,а). Когда по проводнику идет ток, то на каждый участок гибкого проводника действует сила, стремящаяся установить этот участок перпендикулярно к магниту. Под действием этих сил при включении тока проводник обвивается вокруг магнита (рис. 201,б). Из этого опыта ясно, что магнит действует на проводник с током, причем обнаруживается, что магнит действует на каждый участок проводника с током.

Рис. 201. Опыт, обратный опыту Эрстеда: а) ток выключен; б) при включении тока проводник 1 обвивается вокруг магнита 2

Еще один опыт, в котором также проявляются эти силы, изображен на рис. 202. Рамка 1, сделанная из нескольких витков проволоки, свободно подвешена между полюсами неподвижного магнита 2 (рис. 202,а). К ней может быть подведен ток через зажимы 3. После включения тока рамка устанавливается перпендикулярно к линии, соединяющей полюсы магнита (рис. 202,б). Такое устройство из магнита и рамки используется в гальванометрах для измерения постоянного тока (§ 135).

Рис. 202. При включении тока рамка 1 устанавливается перпендикулярно к линии, соединяющей полюсы магнита 2: а) ток выключен; б) ток включен

Описанный в § 103 опыт отклонения катодного луча магнитом есть также проявление действия магнита на ток, ибо пучок катодных лучей представляет собой электрический ток.

2. Магнит обладает способностью намагничивать железо и притягивать его к себе. Обладает ли такой же способностью электрический ток? Еще в 1820 г. Араго заметил, что если погрузить провод, по которому идет достаточно большой ток, в железные опилки, то частицы железа пристают к нему так же, как к магниту. Провод обрастает густой «бородой» из опилок. Если выключить ток, опилки сейчас же отпадают. Материал проводника безразличен. Обычно пользуются медным проводом. Для того чтобы ток не проходил через опилки, провод следует брать в изолирующей обмотке. При большом токе можно даже не погружать провод в опилки, а только приблизить его к ним.

Немного позже Араго и Ампер нашли способ сильно намагничивать железо и сталь при помощи электрического тока. Они наматывали провод в виде спирали из большого числа витков и внутрь такой катушки помещали стальную иглу. По этой спирали они пропускали сильный электрический ток, а затем вынимали иглу, которая оказывалась сильно намагниченной. На одном конце ее был северный полюс, на другом – южный. При перемене направления тока полюсы менялись местами.

3. Магнитная стрелка, могущая свободно вращаться вокруг вертикальной оси, устанавливается, как известно, в определенном направлении – приблизительно с севера на юг. Ориентирует ли Земля также и электрические токи? В том же 1820 г. Ампер обнаружил и ориентирующее влияние Земли на виток с электрическим током.

Прибор Ампера состоял из проволочного витка 1 в форме почти замкнутого кольца диаметра около 40 см или квадратной рамки (рис. 203,а); концы витка находятся точно один под другим на небольшом расстоянии друг от друга. К ним прикреплены два стальных острия 2, опущенных в чашечки с ртутью, к которым присоединены проводники, идущие от батареи. Благодаря такому устройству виток мог свободно вращаться на остриях, и при этом движении цепь тока не прерывалась. Вместо этого можно, конечно, просто подвесить рамку или соленоид на гибких металлических шнурах, как в опыте на рис. 202. При замыкании тока виток приходил в движение и плоскость его устанавливалась приблизительно в направлении с запада на восток. Таким образом, действие магнитного поля Земли на виток с током такое же, как и на магнитную стрелку, ось которой перпендикулярна к плоскости витка.

Рис. 203. Прибор Ампера для обнаружения действия магнитного поля Земли на виток с током: а) свободно подвешенный виток устанавливается так, чтобы плоскость его была перпендикулярна к меридиану; б) виток заменен катушкой

Особенно удобно наблюдать ориентирующее действие Земли на виток с током, если в приборе Ампера подвесить не один виток, а катушку, или, как говорят, соленоид, состоящий из большого числа таких витков (рис. 203,б).

4. Ампер установил также новое и чрезвычайно важное явление – взаимодействие между двумя проводниками, по которым идет ток. Если мы расположим, например, две длинные гибкие проволоки параллельно друг другу, то при включении в них тока эти проволоки будут друг от друга отталкиваться, если токи в них противоположны по направлению (рис. 204,а); напротив, проволоки будут друг к другу притягиваться, если токи в них имеют одинаковое направление (рис. 204,б). Движения проводников, вызываемые взаимодействием между ними, могут быть весьма разнообразны в зависимости от формы проводников, их взаимного расположения и условий закрепления. Опыт, иллюстрирующий характер взаимодействия между двумя соленоидами с током, изображен на рис. 205. Следует обратить внимание на то, что движения – повороты, притяжения и отталкивания – двух соленоидов носят такой же характер, как и движения двух намагниченных брусков (магнитных стрелок). Мы видим, что по всем своим магнитным свойствам соленоид с током подобен магнитной стрелке.

Читайте также:  Решение задач по физике 8 класс сила тока напряжение сопротивление с ответами

Рис. 204. а) Два параллельных проводника отталкиваются друг от друга, если по ним проходят токи в противоположных направлениях. б) Два параллельных проводника притягиваются друг к другу, если по ним проходят токи в одинаковом направлении. Штриховыми линиями показано положение обоих проводов при отсутствии тока в них

Рис. 205. а) Соленоид 1 закреплен неподвижно, соленоид 2 подвешен на гибком проводнике; при включении тока соленоид 2 поворачивается так, чтобы направления тока в соленоидах 1 и 2 были одинаковы, притягивается к соленоиду 1 и надевается на него. б) При перемене направления тока в одном из соленоидов соленоид 2 слетает с соленоида 1 поворачивается на 180° и снова надевается на него

Из этих опытов можно заключить, что магнитное действие магнитов вполне тождественно магнитному действию токов при соответствующем подборе тока и формы проводника.

115.1. Стальная спица помещена внутри двух поставленных рядом и соединенных последовательно катушек и намагничивается током, проходящим по этим катушкам. Каково будет расположение полюсов и нейтральных зон на спице в том случае, когда токи в обеих катушках направлены одинаково (рис. 206,а) и когда они направлены противоположно (рис. 206,б)?

Источник

Правило Ленца

теория по физике 🧲 магнетизм

Если присоединить катушку, в которой возникает индукционный ток, к гальванометру, можно обнаружить, что направление этого тока зависит от того, приближается ли магнит к катушке, или удаляется от нее. Причем возникающий индукционный ток взаимодействует с магнитом — притягивает или отталкивает его.

Катушка с протекающей по ней током подобна магниту с двумя полюсами — северным и южным. Направление индукционного тока определяет, какой конец катушки играет роль северного полюса, из которого выходят линии магнитной индукции. В каких случаях катушка будет притягивать магнит, а в каких отталкивать, можно предсказать, опираясь на закон сохранения энергии.

Взаимодействие индукционного тока с магнитом

Если магнит приближать к катушке, то в ней появится индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки при этом нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к ней магниту. Одноименные же полюсы отталкиваются. При удалении магнита, наоборот, в катушке возникает ток такого направления, чтобы появилась притягивающая магнит сила.

Представьте, что все было бы иначе. Тогда при введении магнита в катушку он сам бы устремлялся в нее. Это противоречит закону сохранения энергии, так как при этом увеличилась бы кинетическая энергия при одновременном возникновении индукционного тока, который также затрачивает часть энергии. Кинетическая энергия и энергия тока в этом случае возникали бы из ничего, без затрат энергии, что невозможно.

Справедливость вывода можно подтвердить с помощью следующего опыта. Пусть на свободно вращающемся стержне закреплены два алюминиевых кольца: с разрезом и без разреза. Если поднести магнит к кольцу без разреза, оно будет отталкиваться. Если поднести его к кольцу с разрезом, ничего не произойдет. Это связано с тем, что в нем не возникает индукционный ток. Этому препятствует разрез. Но если отдалять магнит от кольца без разреза, то оно начнет притягиваться.

Опыты показывают, что притягивание или отталкивание кольца с индукционным током зависит от того, удаляется магнит, или притягивается. А различаются они характером изменения линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную кольцом. В первом случае (рис. а) магнитный поток увеличивается, во втором (рис. б) — уменьшается. То же самое можно наблюдать в опытах с магнитом и проводящей катушкой.

Причем в первом случае линии индукции B’ магнитного поля, созданного возникшем в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, та как катушка отталкивает магнит. Во втором же случае напротив, они входят в этот конец.

Правило Ленца

Описанные выше опыты позволяют делать вывод, что при увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Если же магнитный поток через катушку ослабевает, то индукционный ток создает магнитное поле с такой индукцией, которая увеличивает магнитный поток через витки катушки.

Правило направления индукционного тока носит название правила Ленца.

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока I i в контуре надо так:

  1. Установить направление линий магнитной индукции → B внешнего магнитного поля.
  2. Выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( Δ Φ > 0 ), или уменьшается ( Δ Φ 0 ).
  3. Установить направление линий магнитной индукции → B ‘ магнитного поля индукционного тока I i . Эти линии должны быть согласно правилу Ленца направлены противоположно линиям → B при Δ Φ > 0 и иметь одинаковое с ними направление при Δ Φ 0 .
  4. Зная направление линий магнитной индукции → B ‘ , найти направление индукционного тока I i , пользуясь правилом правой руки.

Пример №1. Найти направление индукционного тока, возникающего в кольце во время приближения к нему магнита (см. рисунок).

Линии магнитной индукции магнита обращены в сторону кольца, так как он направлен к нему северным полюсом. Так как магнит приближается к кольцу, магнитный поток увеличивается. Следовательно, кольцо отталкивается. Тогда оно обращено к магниту одноименным — северным — полюсом. Применим правило правой руки. Так как линии магнитной индукции выходят из северного полюса, направим к нему большой палец. Теперь четыре пальца руки покажут направление индукционного тока. В нашем случае он будет направлен против направления хода часовой стрелки.

Медное кольцо на горизонтальном коромысле поворачивается вокруг вертикальной оси ОВ под действием движущегося магнита С. Установите соответствие между направлением движения магнита, вращением коромысла с кольцом и направлением индукционного тока в кольце.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

МАГНИТ ПОВОРОТ КОРОМЫСЛА И ТОК В КОЛЬЦЕ
А) движется по направлению к кольцу, северный полюс обращён к кольцу 1) коромысло с кольцом поворачивается, отталкиваясь от магнита, ток идёт по часовой стрелке
Б) движется к кольцу, к кольцу обращён южный полюс 2) коромысло с кольцом поворачивается, отталкиваясь от магнита, ток идёт против часовой стрелки
3) коромысло с кольцом поворачивается, притягиваясь к магниту, ток идёт по часовой стрелке
4) коромысло с кольцом поворачивается, притягиваясь к магниту, ток идёт против часовой стрелки

Алгоритм решения

  1. Записать правило Ленца.
  2. В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит северным полюсом.
  3. В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит южным полюсом.

Решение

Запишем правило Ленца:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Следовательно, если поднести к кольцу магнит северным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется северный полюс. Используем правило правой руки и расположим большой палец правой руки так, чтобы он указывал в сторону северного полюса кольца с индукционным током. Тогда четыре пальца покажут направление этого тока. Следовательно, индукционный ток направлен по часовой стрелке.

Если поднести к кольцу магнит южным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону от кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется южный полюс. Используем правило правой руки и получим, что в этом случае индукционный ток будет направлен против часовой стрелки.

Так как магнит подносят к кольцу, а не отодвигают от него, то кольцо всегда будет отталкиваться, поскольку в нем возникают силы противодействия. Следовательно, позиции А соответствует строка 1, а позиции Б — строка 2.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

На рисунке запечатлён тот момент демонстрации по проверке правила Ленца, когда все предметы неподвижны. Южный полюс магнита находится вблизи сплошного металлического кольца. Если магнит выдвигать из алюминиевого кольца, то кольцо перемещается вслед за магнитом. Это движение кольца – результат действия

а) силы гравитационного взаимодействия между кольцом и магнитом

б) силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля магнита на кольцо, по которому идёт индукционный ток

в) кулоновских (электростатических) сил, которые возникают при движении магнита относительно кольца

г) воздушных потоков, вызванных движением руки и магнита

Алгоритм решения

  1. Проанализировать предложенные варианты ответа.
  2. Установить природу взаимодействия магнита и кольца.
  3. Выбрать верный ответ.

Решение

Гравитационные силы между магнитом и кольцом ничтожно малы при данных массах и расстояниях, поэтому они не могли вызвать притяжения кольца к магниту.

Кулоновские силы характеризуют силу электростатического взаимодействия зарядов. Поскольку магнит не имеет заряда, между ним и кольцом такие силы не возникают.

Металлическое кольцо достаточно тяжелое для того, чтобы заставить его стремительно двигаться вслед за магнитом.

Но вариант с силой Ампера подходит, так как сила Ампера — это сила, с которой действует магнитное поле на проводник с током. В момент, когда магнит двигают в стороны от кольца, магнитный поток, пронизывающий его, меняется. Это вызывает образование в кольце индукционного тока, который также порождает магнитное поле, противодействующее магнитному полю постоянного магнита.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Катушка № «>№ 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника напряжения и реостата. Катушка № «>№ 2 помещена внутрь катушки № «>№ 1 и замкнута (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо.

А) Сила тока в катушке № 1 увеличивается.

Б) Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, всюду увеличивается.

В) Магнитный поток, пронизывающий катушку № 2, увеличивается.

Г) Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя.

Д) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.

Алгоритм решения

  1. Проверить истинность каждого утверждения.
  2. Выбрать только истинные утверждения.

Решение

Согласно утверждению А, при перемещении ползунка реостата вправо сила тока в катушке №1 увеличивается. Перемещая ползунок реостата вправо, мы увеличиваем сопротивление. Следовательно, сила тока уменьшается. Утверждение А — неверно.

Согласно утверждению Б, при перемещении ползунка реостата вправо вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №1, всюду увеличивается. Так как сила тока уменьшается, вектор индукции магнитного поля ослабевает. Утверждение Б — неверно.

Согласно утверждению В, при перемещении ползунка реостата вправо магнитный поток, пронизывающий катушку №2, увеличивается. Так как магнитное поле ослабевает, будет уменьшаться и магнитный поток, пронизывающий катушку № 2. Утверждение В — неверно.

Согласно утверждению Г, при перемещении ползунка реостата вправо вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя. В катушке №1 ток течёт по часовой стрелке, и по правилу буравчика эта катушка будет создавать магнитное поле, направленное от наблюдателя. В силу того, что сила тока в цепи уменьшается, будет уменьшаться и магнитный поток, пронизывающий вторую катушку. При этом согласно правилу Ленца во второй катушке будет создаваться индукционный ток, который направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван. В этом случае вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №2, в центре этой катушки сонаправлен с внешним полем и направлен от наблюдателя. Утверждение Г — верно.

Согласно утверждению Д, при перемещении ползунка реостата вправо в катушке №2 индукционный ток направлен по часовой стрелке. По правилу правой руки, индукционный ток в катушке 2 направлен по часовой стрелке. Утверждение Д — верно.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник



Электричество Магнит и его свойства

Электричество
Что собой представляет электричество, как оно выглядит, как заглянуть внутрь проводника, и как оно рождается в батарейках, каким образом электричество делает металл магнитом, а магнит вновь производит электричество, так же левитация магнита в сверх проводнике. На все эти вопросы, нет ответа, более ста лет, но давайте несколько по новому посмотрим на казалось бы, знакомые вещи.

Иногда что бы рассмотреть не видимые процессы, стоит иначе взглянуть на уже знакомые нам вещи. Предлагаю сделать контролируемое разрушение цинковой батарейки. Итак, если мы накоротко замыкаем, батарейка, начинает интенсивно разрушается, поставив реостат, мы сможем уменьшать или увеличивать разрушение.

Вот ту то, и можно увидеть какие процессы происходят в батарейке при её разрушении. Почему при разомкнутых контактах разрушение слабое, а при замыкании интенсивное. Батарейка с корпусом из цинка, заполнена агрессивным составом, и казалось бы, какая разница агрессивной среде, есть контакт или нет, и как может соединение проводов привести к резкому повышению реакции. На память приходит пример как раскачивая плоский забор с двух сторон можно его завалить, но сколько бы вы не толкали его от себя, у вас ни чего не получится. Вспомним электрическую волну, между проводниками, и приложим к нашему устройству, что мы увидим. Чтобы вырвать молекулу цинка из корпуса, требуется её расшатать.

Итак, если электричество волновой процесс, то на молекулу цинка при замыкании проводов будут действовать две силы, с внутренней стороны и снаружи, волновой процесс расшатает молекулы цинка, вырывая её из металла. При вырывании их, создаётся бегущая волна, по проводникам ударяя с обратной стороны, что делает структуру цинка нестабильной. Создаётся направленное движение волны, от внутренней стороны к внешней, так называемый постоянный ток. Становится понятным, почему батарейка всегда выдаёт полтора вольта, весь процесс распада происходит с одной стороны, в узком участке, поэтому разложение металла всегда будет давать полтора вольта, не зависимо от размеров батарейки. Перед нами контролируемый процесс разрушения, и человечество извлекает энергию разложения металлов. Но чтобы объяснить, как появляется ток от воздействия магнитов, требуется объяснить, как магнитные свойства возникают от электричества.

Магнит и его свойства

О волне в магните меня навело наблюдение за падающей тарахтящей крышкой, скорость вращения вокруг своей оси, и падение, а точка падения всегда смещалась скоростью вращения. Волна подымала и опускала крышку всякий раз чуть меньше прежнего, верхняя точка поднятия крышки соответствовала точки падения, то есть падение происходило по спирали к земле. Если проследить путь, смещающийся точки, и выпрямить спираль падения, то высота падения крышки, будет равняться нескольким метрам. Чем выше скорость вращения, тем дольше падает крышка. Так я увидел многометровое падение, на ровном месте. Желая извлечь выгоду из столь долгого и сконцентрированного падения, я долго размышлял о волне, творящей чудеса. Изучая электричество, я понял, что оно состоит из волнового процесса, а волна в куске металла творит точно такую картину, как и с крышкой. Волна, имея скорость, и пронизывающую способность, должна добираться до середины, и обратно, будучи уловленной, навсегда.

Волновой процесс электричества объясняет работу магнитов. На металлический прут намотана катушка, и по ней пропускается электрический ток, изменяя полярность электричества, меняем полярность магнита. Прямая зависимость от электричества доказывает, магнитные свойства возникают от направленного воздействия, на кусок метала. В нашем случае с магнитом, электрическая волна перемещаясь по проводнику вокруг куска железа, возмущает тонкий верхний слой, как резец от токарного станка углубляется в тело железа виток за витком. Колебания волны направленные к центру и по касательной к железу, стремятся пройти через кусок металла, из за большой скорости успевает пройти по окружности тонкую полосу в теле металла, устремляясь к центру, а достигнув центра, волна вновь устремляется к поверхности, и оказывается запертой. Этим объясняется, почему магниты сохраняют свои свойства, волна как спутник вечно вращается в теле магнита.
В опытах металлические опилки, располагаются вдоль магнитно силовых линий, мы видим срез, на самом деле волна рисует спираль, идущую к центру, Волну проходящую воздушное пространство сносит, указывая на распространение магнитно силовых линий, в иной отличной от металла материи, это Эфир. Под действием магнитно силовых линий, Эфир, в местах прохождения волны становится плотным, для электромагнитного воздействия. Помните как волна собрала опилки, устроив из них себе дорогу. Так проходя Эфир, волна делает его плотным для электромагнитного воздействия, так же как опилки собираются в каркас, собран Эфир, с каждой стороны, со своим вращением.

Магнитно силовые линии одной полярности построят Эфир как расширяющийся гриб у каждого, с разным направлением вращения волны. Скорость электрической волны в магнитно силовых линиях делает Эфир плотным, связывая в каркас, как пластичный кусок материи, Если мы поднесём другой магнит, такой же полярности, с каждой стороны Эфир будет выглядеть как пружина. Когда направление вращения волны будет совпадать, расширяющиеся магнитно силовые линии станут друг для друга как резьба для гайки, стягивая в единый кусок. Притяжение и отталкивание происходит из за расширения магнитно силовых линий в Эфире, если бы не сносило волну в эфире, не было бы эффекта магнита.

Сверхпроводники охлаждённые в азоте, в отличии от Эфира, напротив сузят магнитно силовые линии как линза, и это вызовет уже другой эффект закрепление в теле сверхпроводника. От магнита, магнитно силовые линии проходя через Эфир, расширяются, за тем в сверх проводнике сужаются, и выходя из сверх проводника вновь расширяются. Этим уступом из магнитно силовых линий, в сверхпроводнике, магнит висит в воздухе, так называемая левитация с вращением. Всё это доказывает наличие Эфира, как материи, играющей огромную роль в мироздании.

— Ваш «доклад» требует детального расследования на предмет колебательных контуров, резонации и интерференции т.д.,т.п. — Скажу коротко и понятно каждый химический элемент состоит из атомов и субатомной материи, энергии (квантовая физика), которая находится в постоянной вибрации. Менделеев в своё время создавая периодическую таблицу поместил эфир на самое почётное место. Но после благодаря лжеучёным, которые хотели скрыть настоящее положение вещей в мироздании, чтоб опять знания не достались не посвящённым, упразднили этот элемент. Что касается химическореактивных процессов внутри и с наружи аккумуляторной батарейки, её процессе разрушения, объяснятся следующими факторами кислотощелочная реакция внутри и воздействие атмосферных факторов. При коротком замыкании химический обмен происходит быстрее с выделением тепла и свободных электронов и прочих частиц, элементов реакции на стенки корпуса батарейки. — О вибрации и волновых колебаний; — любой материал, предмет имеют свою «номинированную» частоту, амплитуду, фазу т.п., в данном случае взаимодействие резонансных частот между поверхности твердого пола и падающей мет.крышкой. Упала бы крышка на мягкую поверхность вибрация погасилась быстрее. — А так этот эффект называется интерференцией. — Советую использовать в процессах описания правильную атрибутику,терминологию и т.д.,т.п.

Олег я самоучка, и могу ошибаться в терминологии, потому прошу заранее прощения.
\\\— Трансформатор так и называется, потому что накапливает и выдаёт, так как имеет сердечник, ТПЮ принцип заложен в резонировании «межполюсных» зазоров в частотах, между макс. и минимум, то есть в пределе диапазонов стоячих волн на разных частотах. — В основном используются два модуля сверху и снизу, другой диапазонный модуль между. \\\

Олег левитация в сверх проводнике магнита доказывает, что в магните вращается электричество как спутник над землёй. Стоит поднести электрическую волну к сверх проводнику она начинает взаимодействовать. Мало того закрепляется в нём будто имеет плечи с двух сторон в сверх проводнике. Всё это доказывает что в магните электричество поймано в ловушку, а значит может и должно использоваться. Потому все возникающие эффекты дополнительной энергии всего лишь использование запасённой энергии магнита.

— Углубитись в состав магнитов, при их зарядке силовые поля формируются в одном направлении замкнутого контура, а не по спирали как электромагнитов, да своего рода генератор постоянных магнитных полей.

Олег я говорю о классическом магните, используемый вами даёт возможность вынимать из магнита запасённую энергию, и всего лишь. Вообще это перспективное направление создание аккумуляторов на основе магнитов, мгновенный заряд и вечное хранение энергии. Думаю наша страна могла бы стать лидером в производстве таких батарей.

— Безусловно и такие разработки уже в использовании по всему Миру. Возьмите к примеру заряжаемую пальчиковую батарейку и примагнитьте к неодимовому магниту, она будет сама заряжаться, правда мощность будет минимальной, Я делаю проще притянул к своиму пульту дистанционного управления и переодически пальчиками тереблю или прокручиваю уже более 6 лет не заряжал на устройстве.

Я имею в виду спиральный генератор http://www.youtube.com/watch?v=IB2t6Ujv3C4 Здесь получают энергию от разряжения магнитной индукции. Однажды я взял два кольцевых магнита и сложил их одинаковыми полюсами друг к другу, в начале они отталкиваются но при минимальном сближении всё таки слипаются. По прошествии нескольких дней я обнаружил их сильно разряженными потерявшими былую силу. Так я узнал что происходит взаимное гашение магнитной индукции, магнитная индукция ушла на сопротивление. Значит можно как в спиральном генераторе извлекать из магнита прежде запасённое электричество. Плюсы данного генератора, мгновенный заряд, и весьма долгое хранение запасённой энергии. В автомобилестроении на электрической тяге, это весьма привлекательная технология.

///Коль скорость электричества в магнитной катушке одинаковая, то как может быть волна в ней разная. К примеру, подаём постоянное напряжение на каркас катушки не имеющий сердечника, и получаем магнитную индукцию, из постоянного тока. Здесь не может образоваться волна в принципе, тем более разной амплитуды, так как нет никаких условий.///

Полая катушка имеет точно такое магнитное поле как и постоянный магнит. Значит состав магнита не трансформирует энергию, а накапливает её в том виде как она находится в катушке. Именно по этому мы имеем трансформаторы, где электричество через сердечник передаётся катушке.

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

© Все права принадлежат авторам, 2000-2021. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+

Источник