Тест по физике "Магнитное поле. Вектор магнитной индукции". Магнитное поле движущегося заряда. Формула, опыт
Рассматривая в предыдущем разделе проявление электрического тока, было отмечено, что наряду тепловыми и химическими эффектами, электрический ток обозначает своё присутствие возникновением и магнитных явлений.
Перечисленные признаки не равноценны. Так, например, химические превращения напрочь отсутствуют в проводниках, имеющих широкое практическое применение. При низких температурах в тех же проводниках тепловое проявление тока весьма нивелировано. А вот магнитные эффекты сохраняются при любых обстоятельствах, потому что магнитное поле является непременным условием существования любой системы движущихся электрических зарядов.
Рис. 2.1. Магнитное поле: 1 -прямолинейного проводника; 2 - витка с током; 3 - трёх витков с током;
4 - катушки с током
Для распространения магнитного поля, впрочем, так же как и для электрического, не требуется присутствия, какой бы-то ни было среды. Магнитное поле может существовать в пустом пространстве.
Определение сущности магнитного поля принято делать на основе обсуждения его отличительных особенностей от обычного пространства.
На первых порах такие отличия были замечены благодаря своеобразному расположению стальных опилок, насыпанных вблизи проводников, по которым пропускали электрический ток.
Рис. 2.2. Магнитное поле соленоиторда и тороида
На рис. 2.1, 2.2 показаны возникающие линии магнитного поля вблизи проводников различной формы.
Линии магнитного поля прямолинейного проводника образуют концентрические окружности. При расположении двух и более витков рядом, поля каждого из витков накладываются друг
на друга, при этом можно счи-
тать, что каждый виток присоединён к источнику тока.
В ходе экспериментов было обнаружено, что неподвижный электрический заряд не взаимодействует с магнитным полем. Между ними не проявляются силы притяжения и отталкивания, однако, если заряд или магнит привести в движение, то между ними тот час же появится сила взаимодействия, стремящаяся вращать их.
Рис. 2.3. Правило определения направления магнитного поля
Сила взаимодействия зависит от относительной скорости перемещения и взаимного направления движения. Вокруг движущихся зарядов возникают замкнутые силовые линии, по отношению к которым векторы возникающих магнитных сил будут направлены по касательной.
Концентрические силовые линии будут охватывать всю траекторию движущихся зарядов, о чём свидетельствует картина расположения стальных опилок вокруг прямолинейного проводника с током (рис. 2.1). Картина силовых линий показывает, что линии действия магнитных сил лежат в плоскости перпендикулярной направлению течения тока. Направление магнитного поля принято определять по правилу буравчика (рис. 2.3).
Если поступательное направление винта совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения головки винта или штопора будет соответствовать направлению линий магнитного поля. Можно воспользоваться и другим правилом. Если смотреть по направлению тока, то магнитные линии будут направлены в сторону движения часовой стрелки.
Следует особо отметить отличие движений исследуемых в рамках электродинамики от механических перемещений. Механическое движение характеризует изменение взаимного положения тел относительно друг друга или относительно выбранной системы отсчёта.
Электрический ток сопряжён с перемещением носителей заряда, однако явление возникновения тока не может быть сведено к одним только перемещениям носителей. Дело в том, что заряженные частицы перемещаются вместе с собственным электрическим полем, а движение электрического поля, в свою очередь инициирует возникновения поля магнитного.
В этой связи по своей сущности электрический ток сопряжён с магнитным полем. Напряжённость этого поля в любой точке пространства пропорциональна силе тока. Устоялось мнение, что магнитное поле не может быть получено отдельно и независимо от электрического тока.
Магнитные поля намагниченных тел, например, природные магниты, тоже имеют таковые свойства вследствие особенностей их внутриатомных токов. Возникновение магнитных полей не связано с физическими характеристиками проводника, а определяется исключительно силой текущего по ним тока.
С позиций магнетизма, термин «сила тока» не совсем адекватен обстоятельствам. Величина тока (это более конкретное определение) на самом деле можно рассматривать как быстроту переноса количества заряда, так и математически определён ток. С другой стороны величина тока однозначно определяет магнитное поле тока, т.е. синтезирует в себе сложную картину действительных перемещений заряженных частиц.
На основании обобщения многочисленных экспериментальных фактов был получен закон, определяющий количественно величину силы (силы Лоренца), действующей на заряд, движущийся в магнитном поле
Fl = q(v х Ч
где q - электрический заряд, v - вектор скорости заряда, B - вектор магнитной индукции, физический смысл которого будет определён ниже. Уравнение силы Лоренца можно записать в скалярной форме r
Fl = qvBsin(V;B).
Определим размерность магнитной индукции, разрешив уравнение силы Лоренца относительно В
B = Ч [в]= 1Н 1с = -Н- = Тл. qv 1Кд - 1м А - с
Единица индукции магнитного поля именуется теслом. Тесла достаточно большая величина, в лабораторных условиях путём специальных усилий удаётся получать магнитные поля с В = 8 - 10 Тл, хотя в природе существуют поля и с гораздо большей величиной индукции.
Рис. 2.4. Никола Тесла
Никола Тесла родился в 1856 году в той стране, которая до недавнего времени называлась Югославией, а теперь это - Хорватия. Ходили упорные слухи что, Тесла был ясновидцем и обладал различными паранормальными способностями.
Более всего в реальном миру он прославился в молодые годы, когда создал генератор переменного тока и тем предоставил человечеству возможность широкого использования электричества. В своём изобретении он преломил все самые передовые идеи электродинамики.
На определённом этапе творческой биографии судьба свела талантливого учёного и изобретателя с Эдисоном, тем самым, который прославился многими изобретениями. Однако творческий союз не сложился.
Занимаясь промышленной электроэнергетикой, Эдисон основную ставку делал на постоянный ток, в то время как юному славянину было очевидно, что будущее за переменным током, что собственно мы теперь и наблюдаем.
В конце концов, Эдисон, выражаясь современным сленгом, «кинул» Тесла. Поручив ему изобрести электрический генератор переменного тока, пообещал в случае успеха 50 тысяч долларов в качестве вознаграждения. Генератор был создан, но вознаграждения не последовало.
Причём Эдисон сослался на отсутствие у Тесла чувства «американского юмора». Кроме того, Эдисон, опираясь на свой авторитет, пропагандировал огромный вред переменного тока на здоровье людей. Вот такой сказочник был это Эдисон. В подтверждение своих опасений он публично умертвил собаку переменным током. Хотя постоянным током такого эффекта можно было достичь запросто.
Следует отметить, что сам Тесла давал поводы к настороженному отношению к себе, в частности он утверждал, что некая инопланетная цивилизация поддерживает с ним связь, посылая ему сообщения во время восхода марса над горизонтом.
Кроме того, Тесла утверждал, что располагает устройствами, с помощью которых можно достаточно быстро изменять возраст человека. Не смотря на безусловно спорные, с позиций современной науки, некоторые утверждения Тесла, он был крупным специалистом в области электродинамики, опередившим своё время.
Рис. 2.5. Движение электрона в однородном магнитном поле
in(V;B)
= 1.
Можно видеть, что сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно скорости движения частицы, т.е. она не совершает работы, что говорит о неизменности кинетической энергии частицы при её движении. Сила Лоренца меняет лишь направление вектора скорости, сообщая частице нормальное ускорение.
При движении частицы в комбинации электрического и магнитного полей, с их стороны будет проявляться суммарная сила в виде силы Кулона и силы Лоренца
F = qE + q(v х b)= q.
Рассмотри более подробно некоторые механические аспекты движения заряженной частицы в магнитном поле.
Пусть электрон с зарядом е влетает в магнитное поле (рис. 2.5) перпендикулярно вектору индукции, т.е. VГB, что приведет, в конечном счете, к движению по окружности фиксированного радиуса R. В этом случае
Для случая такого движения электрона, каковой станет находиться на стационарной круговой орбите, можно записать второй закон Ньютона исходя из равенства модулей силы Лоренца и силы, вызванной нормальным ускорением частицы
Fl = evB, sin
mev
2
= evB.
R
Угловое ускорение, при этом будет равно
= v = eB
ю=r=mz
Период обращения электрона определится как
T = 2п 2nm,
ю eB
В случае движения электрона вдоль линий индукции сила Лоренца будет равна нулю, т.к. sin(v; в) = 0, т.е. движение будет прямолинейным и равномерным.
Поле покоящегося в вакууме или воздухе электрического точечного заряда, как известно, определяется уравнением
rqr
E = -
4ns0r
Попытаемся методами теории размерностей модифицировать последнее уравнение применительно к индукции магнитного поля, для чего заменим скалярную величину заряда q на вектор qv
q(v х r)
B
4ns0e
Чтобы размерности правой и левой части уравнения совпадали, необходимо правую часть разделить на квадрат некой скорости, в качестве которой логично использовать квадрат скорости света - с2
B =
q(v х r) 4nc2s0r3
Введём новую размерную постоянную величину р0, которую называют магнитной постоянной, она в в системе СИ выполняет ту же роль, что и s0 в электростатических формулах, т.е. совмещает магнитные единицы с механическими величинами
1
Р 0s0 = -. с
0 9-10-12 - 9-1016 А А
Перепишем уравнение вектора магнитной индукции с учётом полученных соотношений r
B P0q(v х г)
4nr3
Это уравнение нельзя рассматривать, как полученное на безусловной теоретической основе, во многом оно носит интуитивный характер, однако с его помощью можно получить вполне подтверждаемые экспериментом результаты.
Рассмотрим проводник произвольной формы по которому течёт постоянный ток величиной I. Выделим прямолинейный участок проводника элементарной длиной dl (рис.2.6). За время dt через этот участок протекает электрический заряд величиной
q = e - ne - s - dl, где пє - концентрация электронов, s - поперечное сечение проводника, е - заряд электрона.
Подставим уравнение заряда в уравнение маг-
ф 12,56 -10-
Тл - м
7
нитной индукции
1
1
Тл - м
6
ф4п-10-
Р0 =-
| | |
| | ay 7 |
| dl | |
Рис. 2.6. Магнитное поле элемента тока
dB =
dl(v х г)
р0 enesdHy х r
„3
4п r"
Величину тока в проводнике можно представить следующим образом
I = enesv,
что даёт основания записать уравнение в виде
dB Р0 Idl(d1 х г)
4п r3 ’
Модуль элементарного вектора индукции определится, при этом, как
dB Рр Id1 sin(d 1 х г)
4п r2
Полученное уравнение совпало с экспериментами Био и Савара, которое было сформулировано в виде закона Лапласом. Этот закон, закон Био - Савара - Лапласа определяет величину магнитной индукции в любой точке поля, создаваемого током постоянной величины, протекающим через проводник.
Применительно к вектору магнитной индукции справедлив принцип суперпозиции, т. е. сложения элементарных индукций от различных участков проводника заданной длины. Покажем применение закона на проводниках различной формы.
Качественная картина магнитного поля в окрестностях прямолинейного проводника приведена на рис. 2.1, 2.3, сделаем количественные оценки магнитного поля. Выберем в окрестностях проводника (рис. 2.7) произвольную точку А в которой будем определять посредствам закона Био - Савара - Лапласа напряжённость dB от элемента dl
ц0 Isin adl
dB =
Рис. 2.7. Прямолинейный проводник с током
4п г
Если всю длину проводника разбить на бесконечное множество элементарных участков, то обнаружится, что направление векторов элементарных индукций будет совпадать с направлением касательных к окружностям, проведенным в соответствующих точках пространства, в плоскостях, ортогональных проводнику.
Это даёт основание для получения суммарного значения индукции проинтегрировать уравнение dB
ц0I г sin adl 4n _ [ r2
личину l
Выразим значение г и sina через переменную вег = V R2 +12 ,
R
sin a =
л/R2 +12
Подставим полученные значения г и sina в подынтегральное выражение
B=
PgIR
4п
dl
V(r2 +12) ’
Ц 0I
PgIR
B=
4n rAr2 +12 2nR
Существенно отметить, что полученное уравнение сходно с уравнением напряжённости электрического поля заряженного проводника
E = --.
2ns0R
Кроме того, вектор напряжённости электрического поля направлен радиально, т. е он перпендикулярен вектору индукции в одноимённой точке.
Картина расположения линий магнитной индукции витка с током приведена на рис. 2.8. Получим количественную оценку этого поля, используя методику прежнего подраздела. Напряжённость магнитного поля, создаваемого элементом проводника dl в выбранной произвольной оси кругового тока определится как
dB -ЪД1,
4п г
в данном случае a = п/2, следовательно, sina = 1. Если вектор элементарной индукции dB представить в виде двух составляющих dBx и dBy, то сумма всех горизонтальных составляющих будет равна нулю, другими словами, для решения поставленной задачи необходимо просуммировать вертикальные составляющие dBy
B = f dBy.
dB = dBcos a =
M R 4n Vr2
"2 + h2
Перед интегрированием уравнения необходимо учесть, что
і dl = 2nR.
-dl.
R2
Po1
1
Po1
B =
2R
2
2 \3
^ h
1+ -Д R2
Очевидно, что в центре витка, где h = 0
B = Р 0I
h=0 2R
При большом удалении от плоскости витка h gt;gt; R, т.е.
l(nR2)
B ~ pо1 R ~ po
_ 2R h3 _ 2nh3 "
Произведение величины тока на площадь витка называется магнитным момен-
том
Pm = I 2nR2.
Перепишем уравнение индукции с учётом значения магнитного момента
B ~ P0Pm
_ 2nh3 "
Рис. 2.9. Магнитное поле соленоида
Рассмотрим применение обсуждаемого закона к длинным прямолинейным катушкам, соленоидам. Соленоид представляет собой цилиндрическую катушку с большим числом витков N, образующих в пространстве винтовую линию.
При достаточно плотном расположении витков друг к другу соленоид можно представить как совокупность большого числа круговых токов (рис. 2.9), что даёт основание полагать однородность поля во внутреннем пространстве.
Оценим количественно магнитное поле внутри соленоида, для чего запишем уравнение закона Био - Савара - Лапласа применительно к элементу соленоида длиной dh
R2
Ро1
dh.
2
dB = N
Проинтегрируем уравнение по всей длине соленоида h
h=«
^(R2 + h2)3
Если соленоид считать бесконечно длинным, то уравнение упростится
B = p 0NI.
Ампер и его многочисленные последователи опытным путём установили, что на проводники с током (на движущиеся носители заряда) действуют механические силы, вызванные наличием магнитного поля.
Это действие можно описать количественно. Если поперечное сечение проводника S, а его длина в направлении тока l, то электрический заряд, сосредоточен-
2 R2aJ (R2 + h2)
Np 0IR2
B =
Np 0IR2 2
dh
h
ный в элементарном объёме dV = Sdl, будет определяться количеством сосредото-
ченных в нём носителей заряда, в частности - электронов
dN = ndV = nSdl, суммарный электрический заряд которых определится как
dQ = qdN = qnSdl,
где q - заряд носителя, n - концентрация носителей. Силу, действующую остов кристаллической решётки в рассматриваемом элементе проводника, можно определить из условий равновесия электрических и магнитных сил
quB = qE, ^ E = Bu .
Выразим дрейфовую скорость носителей заряда через плотность тока, текущего по проводнику
u = j, E = -Bj. qn qn
Искомую элементарную силу, таким образом можно представить следующим образом
B
dFA = EdQ = - j - qnSdl = IBdl.
qn
r В векторной форме сила, действующая на элементарную длину проводника d 1, по которому течёт ток величиной I, определится векторным соотношением
dFA = l(df X в).
Рис. 2.10. Действие магнитного поля на проводник с током
В случае прямолинейного проводника магнитная индукция во всех точках пространства вдоль всей его длины l магнитная индукция будет постоянной, т.е.
Fa = i(1 х b) ,
или, в соответствие с определением векторного произведения rr
Fa = I1Bsin(l х В).
Очевидно, что вектор действующей силы будет перпендикулярен плоскости, в которой располагаются векторы 1 и В (рис. 2.10). Уравнение FA является математическим выражением закона Ампера.
Рис. 2.11. Взаимодействие двух проводников с током
Закон Ампера применим для вычисления взаимодействия двух проводников с током.
Пусть по двум длинным прямолинейным проводникам (рис. 2.11) протекают в одном направлению токи величиной I1 и I2. Проводник с током I1 в области расположения другого проводника создаёт магнитное поле с индукцией
Р 0I1
В1 =
2nb
При этом, элемент второго проводника на своей длине Al будет испытывать силу величиной
F21 = B1I2A1.
Совмещая два последних уравнения, получим
p0I1I
-Al.
F2,1 =-
2nb
Магнитное поле движущегося заряда. Сила Лоренца.
Неподвижный электрический заряд создает электростатическое поле, если же перейти в систему отсчета, в которой этот заряд движется равномерно, то в этой системе отсчета будет существовать и магнитное поле. Появление это поля качественно можно истолковать следующим образом: пусть в некоторой точке A в некоторый момент времени движущийся со скоростью v заряд q создает электрическое поле напряженности Eo
При смещении заряда напряженность электрического поля будет изменяться по величине и по направлению. Изменяющееся в рассматриваемой точке электрическое поле и создает в этой точке магнитное поле.
Свяжем между собой характеристики электрического и магнитного полей. Для этого воспользуемся законом Био -Савара. Элемент тока IΔl в произвольной точке Aсоздает магнитное поле, индукции которого равна
где R − расстояние от элемента тока до точки A, α − угол между направлением элемента тока и направлением на точку A
Направлен вектор индукции перпендикулярно элементу тока и отрезку, соединяющему его с точкой A. Характеристику элемента тока IΔl можно представить в виде
где q − величина заряда, движущегося внутри выделенного элемента тока. Следовательно, можно утверждать, что заряд q, движущийся со скоростью v, создает магнитное поле величиной
На основании различных опытов был получен закон, который определяет магнитную индукцию для точечного заряд, если заряд свободно перемещается в среде с постоянной скоростью.
— закон электромагнитной индукции для движущегося точечного заряда, где r радиус-вектор, идущий от заряда к точке наблюдения, Q заряд, V вектор скорости движения заряда
Где альфа это угол между вектором скорости и радиус вектором
Эти формулы определяют магнитную индукцию для положительного заряда. Если ее необходимо рассчитать для отрицательного заряда то нужно подставить заряд со знаком минус. Скорость движения заряда определяется относительно точки наблюдения.
Общее же поле в окружающей среде формируется из суммы полей создаваемых отдельными зарядами. Этот вывод можно сделать исходя из принципа суперпозиции.
Чтобы обнаружить магнитное поле при перемещении заряда можно провести опыт. При этом заряд не обязательно должен двигаться под действием электрических сил.
Возьмем сплошной металлический диск, закрепленный на оси от которой он изолирован. При этом диску сообщен электрический заряд, и он способен быстро вращаться вокруг своей оси. Над диском закреплена магнитная стрелка. Если раскрутить диск с зарядом, то можно обнаружить что стрелка вращается. Причем это движение стрелки будет таким же, как при движении тока по кольцу. Если при этом изменить заряд диска или направление вращения, то и стрелка будет отклоняться в другую сторону.
Из этих опытов можно сделать вывод, что независимо от природы возникновения электрического тока. А также от носителей зарядов, которые его обеспечивают. Магнитное поле возникает вокруг всех движущихся зарядов.
Сила Лоренца.
Магнитное поле действует на каждый участок проводника с током
I
длиной
dl
с силой
| В
магнитного поля.
|
Направление силы Лоренца, как и силы Ампера, определяют по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда, а вектор магнитной индукции входила в ладонь, то отогнутый под прямым углом большой палец покажет направление силы Лоренца.Магнитное поле одна из форм электромагнитного Поля. М. П. создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами атомных носителей магнетизма (электронов, протонов и др.) Полное описание электрических и магнитных Полей и их взаимосвязь дают уравнения Максвелла. Содержание четырех уравнений Максвелла для электромагнитного Поля качественно сводится к следующему:
1) магнитное Поле порождается
движущимися зарядами и полем.
Электрическим Полем (током смещения):
2) электрическое Поле с
замкнутыми силовыми линиями (вихревое
поле) порождается переменным
Магнитным Полем;
3) силовые линии магнитного Поля
всегда замкнуты (это означает, что
оно не имеет источников - магнитных
зарядов, подобно
электрическим);
4) электрическое поле с незамкнутыми
силовыми линиями (потенциальное
Поле) порождается электрическими
зарядами этого поля.
(Между тем современная физика до сих пор не может объяснить, что же представляет собой хотя бы постоянный магнит или магнитное поле в физическом смысле. И это несмотря на то, что уже существует математически точное описание этой субстанции Д. Максвеллом. Откуда и почему возникают неведомые силы, участвующие во всех процессах превращения поля в энергию и обратно? К примеру: нельзя понять принцип работы электрического двигателя, не имея ни малейшего представления об электричестве и магнетизме, а именно это у нас и наблюдается. Пользуясь благами электричества, мы до сих пор не в состоянии постичь смысла происходящего. Ученые знают, как оно действует, знают, что с ним можно делать, но не знают ПОЧЕМУ).
Обратимость процесса получения магнитного момента в энергию и обратно всегда у меня вызывало изумление. И возникали вопросы, на которые я лишь недавно самостоятельно смог найти достаточно толковое объяснение.
Напряженность магнитного поля земли такова: у полюса - 0,62 Гс, у экватора -0,31 Гс. Межзвездная среда пронизана слабым магнитным полем, и оно примерно в 100 000 раз слабее магнитного поля земли. У нас магнитное поле связывают с переменным электрическим полем, с существованием вокруг магнитов и постоянных электрических токов. Но то, что сказано официально о самом магнитном поле меня явно не устраивает.
Если представить вид любого магнитного поля, то получается, что это зацикленный повтор одного и того же процесса - подобный эффекту сверх проводимости, но без материального заряда внутри. Или так: это "застывший слепок" энергии в ограниченном пространстве, утративший свои заряды, полученный в прошлом или действующий в настоящем выраженный определенной формой силовых линий. И как я себе представляю качественно изменить саму физическую сущность пространства, даже в мизерной его части, можно лишь одним способом, - заставить его освободиться от своей энергии для образования магнитного поля. Разберем это утверждение более пристально, но на примерах, в которых используется тот же набор величин, но расстановка их меняется для наглядности. Пример: в индукционное поле вносим вторичную обмотку и на выходе получаем необходимую энергию. Но вдумайтесь, мы вносим в магнитное поле обмотку, которая по своим характеристикам близка к образу "идеальной среды" с заранее проторенной дорожкой из ядер металла по кругу (то есть тем самым способствуем энергии совершать циклические орбиты). Используются величины: движение, поле, время, вещество и на выходе получается энергия. Или достаточно простой, школьный опыт по физике: медная (замкнутая в цепь) рамка между двумя магнитами (при вращении ее так же получаем энергию). Какие условия и величины мы используем? Движение в пространстве, время, поля и вещество в виде медной рамки - результирующая величина на выходе это снова энергия. Иное: (соленоид) пускаем ток по обмотке, и она выстреливает изнутри стальной сердечник; (динамик, ускоритель). Те же величины управления, а именно: время, энергия, поле - но результирующая величина это движение в пространстве.
Искусственное получение локального магнитного поля всегда у нас проходит лишь по одному сценарию: в обмотку проводов мы пускаем постоянный, либо переменный ток, который можно сравнить с вращением множественного числа зарядов ограниченных (кругом, квадратом) плоскостью пространства. Но существует и иной способ, при котором не теряется часть энергии на прогрев обмотки, - она просто не нужна, но именно этот способ на порядок более продуктивен. Он давно существует в пространстве, но до сих пор нами не реализуется. Да именно тот, когда энергия накапливается на веществе и преобразуется с помощью вращательного момента в магнитные поля.
(Гипотетический пример) Представим: точечный (кулонный) заряд энергии движется в пространстве, во времени и ничего не происходит. Но если такой заряд замыкает пространство, сделав хотя бы один круг, то это действие вскрывает структуру пространства - времени и теряется не только данный заряд, но и энергия самого пространства ограниченная плоскостью круга. Заряд, завершив круг до исчезновения неизменен, пространство вроде тоже, тем не менее, перенос энергии с исходной точки по кругу до ее возврата в ту же точку пространства и дает, по сути, такой эффект - образуется поле. И именно энергия иного качества, самого пространства высвобожденная с помощью такого заряда и создает более мощное поле, силовые линии которого проходят через центр круга пространства, образуя тор, замыкаясь на себя же.
В дальнейшем энергия, перераспределенная в более дальнее пространство способна восполнить образ утраченной энергии, как только пространство среагирует на несоответствие в своей структуре. А вот быстродействие, с каким окружающее пространство будет стремиться восполнить потерю, зависит от мощности поля образуемого таким зарядом. Наблюдаемое многими учеными смещение, задержка в переносе заряда, как раз и связана с тем, что пространству необходимо среагировать на расхождении именно во времени.
Следует, однако, сделать существенную оговорку и вспомнить при каких условиях возникает эффект сверхпроводимости. Вспомнить, что именно низкая температура, (близкая к абсолютному нулю) полученная в земных условиях с помощью жидкого гелия настолько изменяет свойства материалов и самой энергии, заставляя ее сохранять свой потенциал на бесконечный, по сути, период времени. Этот факт наводит на мысль, что низкая температура глубокого космического вакуума способна аккумулировать и удерживать энергию, а при необходимости принимать в свою структуру и излишки ее, реагируя лишь на близкие проявления магнетизма. Увы, это полностью противоречит нынешней концепции возникновения магнитного момента, и не стыкуется с теорией относительности. И я не в состоянии опровергнуть или наоборот доказать с математическими выкладками правомочность моей гипотезы, но способен все же на сходных, косвенных и наглядных примерах взятых из нашей реальности показать, что они эти примеры "имеют место быть" и согласуются с моими утверждениями.
Пример: Помните еще в школе, на уроках физики мы изучали строение ядра: протон - положительно заряженный и орбита электронов - отрицательно заряженных частиц вращающихся вокруг ядра. У всех элементов - протон неподвижен. И только несколько элементов обладают иными свойствами и протонным ядром, это материалы, которые имеют магнитные свойства, а именно: железо, кобальт, никель (и только то, через которое пропущен электрический ток), да ферриты и их сплавы. Современное объяснение данного факта таково: над поверхностью протона у перечисленных элементов перемещаются спины несущие энергию в противоположную сторону от вращения электронов. Но данное утверждение идентично тому, что сам протон вращается с + зарядами над его поверхностью, а заряды, безусловно, замыкают пространство, образуя череду магнитных полей. И если сравнивать протонное ядро со звездой, то процессы получения энергии и преобразования таких зарядов в поле идентичны. (Развитие этого подхода позволяет построить модель, как структуру образованную четырехмерной субстанцией). Значит не эфемерно утверждение более древних философов о пространстве и энергии, как о единой структуре и его надо понимать буквально. Замыкая своими зарядами пространство, мы нарушаем баланс сил и освобождаем таким образом энергию пространства ограниченного такими кругами. А энергия, заложенная там, как я полагаю, другого уровня и выше той которую используем мы. Пространство способно восполнить любой образ утерянного заряда и продолжить его дальнейшее движение! И чем выше частота таких разрядов, (а значит, тем короче длина волны), тем мощнее и круче искривление пространства. Энергия зарядов, так и микро структура пространства способствует созданию магнитных полей над проводником, по которому у нас течет ток, но вы должны понимать, что эти проявления на порядок значительно слабее, чем способ описанный прежде. Разряд энергии, который происходит между двумя условными точками, так же вскрывает структуру пространства, но он ограничен прямой линией, а потому образуемые микро поля значительно слабее, чем в примере, когда вскрывается пространство, ограниченное кругом. И все же, даже такие слабые магнитные проявления над проводником, приостанавливают движение времени в миниатюрных точечных областях пространства, и замедляется дальнейший перенос энергии. Но это продолжается очень короткий промежуток, действие общего окружающего пространства - времени сразу же восстанавливает своей энергией несоответствие в такой структуре, и таким образом продолжается дальнейший перенос энергии с орбиты на орбиту. Череда вновь образующихся разрядов не позволяет электромагнитным полям рассасываться достаточно быстро, а порой они наоборот наращивают свою пространственную сферу пропорционально структуре и количеству металла используемого в проводнике.
Материя в целом электронейтральна и ни одна планета не несет электрического заряда по отношению к другой. Но энергия в пространстве настолько имеет широкий ассортимент, как по самим видам энергий, так и по частоте, что способна прилипнуть хоть к деревяшке, хоть к газовому скоплению. Да и зачем материи специально переносить избыточную энергию на другое вещество, ну если только случайно, что повстречается. С этой задачей легко справляется сама структура пространства. Пространство восполняет образы утерянной энергии, - тем самым, запутывая нас окончательно, в том выводе, что поле способно переносить заряды. Магнитные поля, соединяясь, наращивают свою сферу, образуя тем самым сумятицу, склеивание полей и их образов, в которых нам трудно определить очередность их образования. Но способность слияния таких полей лишний раз указывает нам на то, что и временных, локальных образований может быть, как и М.П. также бесчисленное множество, а процессы переноса энергии будут все время повторяться, пока не восстановится и не успокоится само пространство.
И ведь сходятся концы с концами, раз магнитные поля, полученные каким либо образом (к примеру: во время пролета НЛО), рассасываются. Значит, они получают необходимую энергию - восстанавливая первоначальную форму и вид пространства.
Другое дело, когда Магнитные Поля образованы над поверхностью звезд, или лучше сказать в сцепке с веществом звезд. Бесконечные их преобразования и процессы приема энергии из пространства чередуются с потерями с фантастической быстротой. В силу тех обстоятельств, что время тормозит свой ход в мощнейших силовых линиях таких полей, то невольно будет происходить новое перераспределение и нарастание потока энергии самого окружающего (более дальнего) пространства. Образуются, таким образом, новые поля, которые вновь изменяют как пространство, так и ход самого времени в таких участках. И хотя пространство, измененное магнитным полем частично будет восстанавливаться, но новые образующиеся поля вновь будут стремиться к воссоединению, увеличивая тем самым магнитное возмущение. Бесконечный процесс, перемещающийся по мере, выгорания самого вещества в какую либо сторону. Либо увеличение магнитного поля с ускорением вращения звезды, либо наоборот сокращение поля звезды и последующее за этим замедление скорости вращения, и влияния соответственно самого времени.
Приведу, один интересный пример для повторения если угодно. Итак!
(Михаил Федорович Остриков - кандидат технических наук).
Он поставил простой опыт. Повернул ферритовое кольцо на ребро, продел сквозь картонку и насыпал на нее мелких металлических опилок. Встряхнул, чтобы они распределились в соответствии с магнитным полем, и увидел, что все происходит далеко не так, как принято. В области, прилегающей к отверстию кольца, с линиями происходило что-то непонятное. Вместо того чтобы непрерывно пронизывать его, они расходились, очерчивая фигуру, напоминающую туго набитый мешок Он имел как бы две завязки - вверху и внизу. Эта область, по сути, и есть открытие Острикова. Он назвал ее магнитным балджем (bulging - англ. выпуклый, выпяченный). Он поднес снизу к ферритовому кольцу стальной шарик, а к его нижней части металлическую гайку. Она тут же притянулась к нему. Здесь все понятно - шарик, попав в магнитное поле кольца, стал магнитом. Далее исследователь стал вносить шарик снизу вверх в кольцо. И вдруг - гайка отвалилась и упала на стол. Вот она, нижняя особая точка! В ней изменилось направление поля, шарик стал перемагничиваться и оттолкнул от себя гайку. Подняв шарик выше особой точки, гайку вновь можно примагнитить к нему. У Острикова поставлен с десяток опытов, подтверждающих наличие магнитного балджа. А что проку в нем? - возникает естественный вопрос.
Остриков зажал как-то ферритовое кольцо в патрон токарного станка и поместил в магнитный балдж три маленьких металлических шарика. Когда патрон завращался, они отделились от внутренней части кольца (к которой прилеплялись в покое) и закружились каждый по своей орбите, не вываливаясь из магнитной ловушки. Михаил Федорович не спешит с прогнозами, но и не отвергает того, что балдж может оказаться идеальной "посудиной" для высокотемпературной плазмы. А ее, как известно, ученые уже не одно десятилетие пытаются удержать в устройствах типа Токамак, дабы осуществить термоядерный синтез. Зная о балдже, можно создать и более прозаические конструкции - бесконтактные подшипники, центрифуги, амортизаторы и многое другое. Но самым глобальным следствием обнаруженного явления может оказаться пересмотр модели мироздания. Кружащие по своим орбитам шарики натолкнули Острикова на мысль, что и наша Земля движется под действием магнитных сил внутри вращающегося звездного кольца - Млечного Пути. Кто знает, возможно, открыв магнитную картину Вселенной, мы создадим новые способы перемещения в ней, и тогда балдж будет преподаваться в школьном курсе физики заодно с конструкцией МЛО - магнитных летающих объектов?
Да существуют многочисленные случаи, которые свидетельствуют об иных взаимодействиях происходящих в пространстве. То есть получается, что прежние представления, в том числе гравитация изменена фактами и уже не действует (пусть пока в умах) как прежде. А заблуждения, какие существуют относительно "Магнитных полей", именно обусловлены, связаны тем же сдерживающим фактором, прежде всего это нежелание проверять их на "надежность". Зачем, а вдруг это подорвет основу, ту самую, что уже с давних времен воспринимается как само собой разумеющееся. Вот почему многие из ученых не желают признавать магнитные поля как физическую величину. Они эти поля для них просто не существуют!
Однако, слава богу, не все так думают: Соболев Валериан Маркович академик Российской академии естественных наук со своей группой исследователей ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ОТКРЫЛ МАГНИТНЫЙ ЗАРЯД. Теоретически он был предсказан ранее рядом ученых - прежде всего П. Дираком в 1931 году. Считалось, что это может быть магнитный монополь - некая микрозаряженная магнитная частица. Но как оказалось данная группа исследователей впервые обнаружила и экспериментально доказала со 100-процентной повторяемостью, что таким свойством обладает не частица, а вещество в новом состоянии, то есть сплошная среда и в целом упорядоченные структуры в ней.
Интересные результаты получены и в новом эксперименте Евгения Подклетова с его "Импульсным Генератором Гравитации".
Да, я начинаю думать, что практически все материальное во вселенной, существующее как крошечные вложения в исходные точки его и непременно пребывает лишь в физически измененном пространстве. А если проще, то поля представляющие собой измятые силовыми линиями локальные участки - это непременный атрибут любой материи. Мы естественно таких нарушений не чувствуем, хотя каждый из нас знает наверняка, что все планеты, как и звезды - это, по сути, огромные магниты, обернутые слоями силовых линий.
Еще в 1921 году Сиэтл Таймс писала об изобретениях Альфреда Хаббарда. Его устройство включает центральный сердечник с катушкой, вокруг которого расположено восемь периферийных катушек. После первичного импульса в катушках поочередно генерируются импульсы, чем создается вращающееся магнитное поле в центральной катушке. Мощность, вырабатываемая в ней, достаточна для самовозбуждения всей системы и совершения полезной работы. Демонстрировалась лодка с электромотором, питание которого обеспечивал генератор Хаббарда.
Но все чаще слышаться возгласы о том, что многочисленные повторения опытов, в том числе и с "генератором Серла" не принесли положительных результатов. Да, к сожалению, это правда, реального пока ничего нет, но и отчаиваться я считаю преждевременно. Эффект Серла, как считают, был, но обусловлен случаем. Например, неисправен был генератор тока подмагничивания. Фон сети, возможно, пролезал, например, в результате была получена специфическая согласованная структура магнитных доменов, позволившая черпать энергию из пространства. Именно наличие неизвестной модулирующей составляющей не позволила повторить его эксперименты. В лоб бесполезно, хотя пытались не раз. Используя современную технику, возможно, стоит попытаться еще. Рощин и Годин использовали механические вставки для конфигурации поля (почти шестеренка) а ведь можно контролировать процесс намагничивания - размагничивания компьютером создать любую структуру и ее менять в ходе эксперимента.
А может, стоит попробовать поэкспериментировать и с катушками "Теслы"? Да я не практик, а скорее теоретик, но вспомните, какие катушки он собирал. Нет не те, которые у нас используются для преобразования тока в магнитное поле, (в трансформаторах, к примеру) а несколько иные, с иным принципом создания обмотки. Двойной провод, намотка в катушку от центра, а чаще в спираль, (разрыва внутри нет) по сути, это одна обмотка с двумя проводами наружу. Что происходило в таком случае? На мой взгляд, до того момента пока ток в проводе катушки не пойдет в обратную сторону, образуются "монополи" одного вида, в обратную сторону другого (видимо он использовал и генераторы, которые генерировали не одну частоту импульсов, а несколько). В таком случае магнитные частицы образовывали сложные поля, которые соединялись подобно магнитам с разными полюсами. И это действие не прекращалось, пока в проводах был ток. Да, видимо при таком построении обмотки магнитное поле будет наращиваться до приличных объемов. Тот же сходный принцип у меня описан (принцип НЛО). Два диска вращаются в пространстве в противоположные стороны. Накачка энергией может быть различной, но принцип все тот же, поле выросшее за счет первичной энергии, какую мы подаем на диски, неминуемо привлечет энергию пространства, которая заложена в нем, для восполнения зарядов. И давно подмечено, что электромагнитные поля обладают сходными свойствами с их противоположностью - энергией, и подобно энергетическим зарядам они и ведут себя подобным же образом, имеют свойства соединяться либо наоборот отталкиваться друг от друга.
Но необходимо все же учитывать, что поля, какие мы получаем в земных условиях, это в основном узкое, стандартное преобразование одного вида энергии (обмотка катушки и ток) не более того. А данный ассортимент необходимо разнообразить и учесть, что образования полей могут содержать широчайший спектр образов утерянных зарядов, включающий не только используемый нами узкий диапазон, но и явно иной. Да необходимы модуляции с более высокими частотами. Границы для исследований очень широки, но не надо забывать, что в процессе экспериментов может возникнуть ситуация когда энергетические воздействия возможно примут лавинообразный характер, (когда пространство приоткроет щель) а это определенно может привести к угрозе здоровью человека, (сверхвысокие частоты небезопасны) поэтому будьте предельно внимательны. Поля это физические искривления локальных областей пространства, но они же и проводники в сферу высоких энергий. Надо лишь научиться влиять такими полями и тогда пространство непременно раскроется для нас широким и доступным образом.
ЭНЕРГИЯ (от греческого - Energeia - действие, деятельность), общая количеств. Мера различных Форм движения материи.
В физике различным Физическим процессам соответствует тот или иной вид Энергии; механич., тепловая, эл.. - магн., гравитац., ядерная и т.д. Вследствие сохранения закона сохранения энергии понятие Э. Связывает воедино все явления природы.
Сам термин "энергия" появился в начале XIX века, его ввел в механику Юнг. А далее, произошла нестыковка, ученые не договорились до конца, что подразумевать под словом энергия - работа ли это, движение или известные всем разнообразные виды излучений. В общем, физическая сущность данного термина до сих пор невразумительна. И если физики более или менее договорились между собой использовать этот термин при рассмотрении действия энергии, в каких либо процессах, то в космологических моделях она уже фигурировать не может. Почему? Да именно потому, что до сих пор нет единой концепции мироздания и не расставлены акценты используемых величин и структур.
Позволю себе и Вам напомнить, что Энергия занимает одно из самых ярких и, пожалуй, главенствующих проявлений всюду! Это уже движение электромагнитных волн в пространстве. Перечислю; звук, инфразвук, радиодиапазон и видимые лучи, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма излучение. И один вид энергии плавно, перетекает в другой, а в некоторых случаях даже перекрывает друг друга - видоизменяясь с изменением длины волны излучения.
А, какой вид энергии присущ самому ходу времени? Вот вопрос так вопрос! По моему разумению все виды энергий, способны в большей или меньшей степени взаимодействовать со временем, но только в миниатюрном, локальном участке. Но чем выше частотный диапазон, как и мощность заряда, тем планка возможностей явно возрастает. И тот факт, что пространство в состоянии восполнить любой вид энергии говорит о многом.
Но, я хотел бы поговорить и о - ином. Почему мы все время останавливаемся на промежуточных моментах? Ну, получим мы источник энергии из устройства со сверхпроводниковым механизмом, который должны вот-вот открыть. Но разве не понятно, что это пространство непременно будет снабжать такой механизм энергией. Ведь та первоначальная энергия, которую мы запустим внутрь это своеобразная отмычка в сферу пространства. Но сам механизм перехода к такой энергии давно лежит на поверхности и для этого вовсе не обязательно к нему подбираться столь сложным путем. Завершение в пространстве кругового, (орбитального) цикла - обязательно вскрывает структуру пространства ограниченного таким кругом. И любое заряженное энергией тело (включая и тела живых существ) неминуемо корректируются и при необходимости восполняются образы исчезнувших зарядов, т.е. магнитные поля, сопровождающие вещество. Вот, пожалуй, самая главная, смысловая изюминка, которая способна правильно сориентировать нас при постройке опытных образцов. То есть именно энергия пространства может быть черпаема в любом количестве и при определенных действиях с нашей стороны и любого качества.
Приведу еще пример: вспомним радиопередатчик, а точнее небольшую его часть, а именно колебательный контур.
Колебательный контур - это замкнутая электрическая цепь, состоящая из конденсатора емкостью - С, и катушкой с индуктивностью L. В такой катушке - могут возбуждаться собственные колебания частотой W=1 / на корень квадратный LC. Они обусловлены перекачкой энергии и электрического поля конденсатора в магнитное поле катушки и обратно.
Я не оспариваю ни самой теоремы "Гаусса", ни закона, по которому перекачивается энергия в колебательном контуре, но вы сами видите, что это только описание закономерности явления, а не сам процесс изнутри.
А вот, как я это понимаю: Электрические колебания (модулированные, более низкими звуковыми частотами) попадают в колебательный контур, а он превращает их в волны микро полей. Каким образом? Нет, не смещением тока, как у нас принято объяснять, а смещением - во времени! Витки колебательного контура изменяют пространство внутри контура, а при замедлении времени даже в ограниченном участке такого контура все равно окружающее пространство восполняет заряды и перемещает их далее по проводнику.
Не будем внедряться в квантовую физику, в которой до сего дня еще не создана корректная обобщающая теория, но видимо, чтобы окончательно понять и принять мою гипотезу, необходимо смешать все ранее известные факты распределения энергии в одну кучу, и попробовать разобраться в этом окончательно. Как применить их способность к движению с позиции множественности локальных временных проявлений, так и соотнести способность самого пространства при соблюдении определенных условий раскрываться и делиться своей энергией. Достаточно отказов (у спелеологов) работы электрических приборов и фонарей, позволяет нам осознать, что имеются случаи, когда пространство, замкнуто в какой либо магнитный мешок и совершенно изолировано, и свободно от энергии. И в такой структуре абсолютно останавливается действие переноса энергии между ядрами в электрической цепи. А отказ приборов самолетов, кораблей при мощных магнитных бурях или ударах молний, или при испытаниях ядерного оружия. Не всегда значит, существуют условия, когда пространство нашпиговано свободными энергетическими излишками. Значит, достаточно мощное магнитное возмущение или сфера, из мощных силовых линий, способна все-таки изолировать нас от действия общего пространства пусть и не на продолжительный период. А может лучше сказать таким образом: энергия общего пространства не всегда способна проникать во внутренние магнитные сферы, если их структура достаточно мощная. Да и земная магнитная мантия как уже понимают многие, является прекрасным изолятором от проникновения губительных космических излучений - это уже факт.
Очередная, искусственная привязка для индукционного поля - это правило "правой руки" (изучаемая в школе). Как будто это что-то объясняет!? Странная тенденция, все, что мы не в состоянии объяснить, все равно у нас облекается законом или правилом. Это всего лишь очередная констатация факта и более ничего! Все, что связано с энергией, полем и временем - для нас до сих пор табу за семью печатями! Вы сами попытайтесь найти четкое описание процесса переноса энергии, к примеру. Все очень расплывчато, неопределенно и нет конкретизации происходящего. Перескакивание зарядов с электронных оболочек - это очередная неполная картина происходящего, которая создана для объяснения явления передвижения тока по проводнику. Поставьте вопрос по-другому: почему происходит такое? и сразу остановиться на длительный период любое дальнейшее повествование. Начинается чесание затылка и сложное повествование, которое ни к чему конкретному не приведет. Все значительно сложнее, но и проще, если рассматривать эти явления с позиции единого пространства способного воздействовать на любые локальные нарушения. Пуская, к примеру, энергию по проводнику, мы искусственно создаем прецедент, не понимая, что мы лишь копируем способность пространства, проделывать такие же перемещения энергии, но на порядки более, избирательно и качественно.
Что мы наблюдаем в период дождей - грозы, раскаты грома, разряды молний, т.е. по сути своей воздушная среда не всегда является прекрасным изолятором и лишний раз указывает нам на то, что там наверху существует энергетическое пространство иное, чем у поверхности. Вы скажете, что это солнце приносит данную энергию в ионосферу и стратосферу - согласен, но существует и еще кое - что. В 1966 году американские ученые обнаружили в верхних слоях ионосферы плотный поток частиц несущийся, против движения Земли с огромной скоростью. Что это нам напоминает? Пожалуй, + заряженное ядро с орбитой вращающихся электронов.
Еще один яркий пример, который я определил бы как: приемник энергии из пространства. Мы все помним с уроков по физике, что такое электростатическая машина. Это 2 диска из органического стекла с множеством медных лепестков по окружности, со щеткой - съемником электрических зарядов, шкуркой из шерсти, да конденсатором - для накопления электричества. А действовала она так. Ручкой вращали диски в противоположные стороны и происходили многочисленные разряды между двумя стальными шарами. Шкурка из шерсти (в ней, так же как и в любой катушке образуется индукционное поле) представляет собой, по сути, множественное число высокочастотных "контуров" осуществляющих смещение во времени. Конечно, магнитное поле у такого прибора невелико, но оно уже есть. Изменяя вектор движения двух дисков, в противоположные стороны, мы тем самым создаем поляризацию на молекулярном уровне и способствуем образованию условий, при котором и возникает магнитное поле. И мы искусственно создаем предварительные условия для успешного действия и проявления самого пространства. По сути, эти металлические частицы на дисках хоть и находятся в нашем мире, но в силу обстоятельств они являются и структурой микромира. (Вспомним о ферросплавах, где спины протонных ядер движутся в противоположную сторону по отношению к электронам). А мы создаем ту же модель искусственно, причем перемещаем заряженные частицы из металлов в разные стороны. Виток, за витком, наращивая скорость, мы перемещаем многочисленные заряды по окружности в противоположные стороны. И можно с уверенностью сказать, что тем самым, мы создаем обособленный объект, обладающий магнитными свойствами. А, общее пространство, вмешиваясь в наш опыт, снабжает прибор энергией, которую мы и аккумулируем.
Еще пример: Возьмем диск (из диэлектрика) который способен свободно вращаться в любую сторону и положим перпендикулярно центру множественное число брусков, из меди или иного металла - разместив их как можно равномернее один относительно другого, то по прошествии определенного времени диск начнет вращаться сам по себе! Почему происходит такое? Медленное перераспределение энергии того же пространства указывает нам на то, что само время может быть локальным в случаях, когда к этому есть предпосылки. (Вспомним, что все звезды, планеты, галактики вращаются в какую либо сторону).
Ни у кого не вызывает изумления вращение ротора электромотора в переменном магнитном поле. В таком случае как можно объяснить вращение "звездочки" из обычного дерева, в высокочастотном поле? Получается, что энергия, поле и вещество, настолько зависимые друг от друга структуры, что изменение, какой либо величины в одном месте обязательно сказывается в увеличении или уменьшении других величин. А законы всеобщего равновесия, обязательно будут стремиться восстановить свой статус путем перераспределения все той же энергии. Вот и получается, что теорема Гаусса, основная теорема электростатики, устанавливающая связь между потоком напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и электрическим зарядом внутри этой поверхности, действует и распределяется не только в нашем мире, но и на всю вселенную это становиться, очевидно! Само пространство вселенной со слабым магнитным фоном, с всемогущими структурами энергий и времен, и создает нам такой вид единой и замкнутой поверхности.
Вариант 1
Источником магнитного поля являются (является)...
движущиеся электрические заряды,
заряженный теннисный шарик,
полосовой магнит.
Закончить фразу: «Если электрический заряд движется, то вокруг него существует...
магнитное поле,
электрическое поле,
Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током?
силы магнитного поля,
силы электрического поля,
силы гравитационного поля.
Какие утверждения являются верными?
А) В природе существуют электрические заряды.
Б) В природе существуют магнитные заряды.
В) В природе не существует электрических зарядов.
Г) В природе не существует магнитных зарядов.
1) А и Б, 2) А и В, 3) А и Г, 4) Б, В и Г.
5. Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг прямолинейного проводника с током, расположенного вертикально
1) 2) 3) 4) 5)
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Вариант 2
Обнаружить магнитное поле можно по...
А) по действию на любой проводник,
Б) действию на проводник, по которому течет электрический ток,
В) заряженный теннисный шарик, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити,
Г) на движущиеся электрические заряды.
1) А и Б, 2) А и В, 3) Б и В, 4) Б и Г.
Закончить фразу: «Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует...
магнитное поле,
электрическое поле,
электрическое и магнитное поле.
Два параллельных проводника, по которым текут токи противоположных направлений...
взаимно притягиваются,
взаимно отталкиваются,
никак не взаимодействуют.
Магнитная стрелка отклонится, если её разместить вблизи...
А) вблизи потока электронов,
Б) вблизи потока атомов водорода,
В) вблизи потока отрицательных ионов,
Г) вблизи потока положительных ионов,
Д) вблизи потока ядер атома кислорода.
1) все ответы верны, 2) А, Б, В, и Г, 3) Б, В, Г, 4) А, В, Г, Д
Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг соленоида?
1) 2) 3) 4) 5)
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
1
2
3
4
5
Вариант 1
1, 3
Вариант 2
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Тест «Магнитное поле. Вектор магнитной индукции»
Фамилия _____________________________________ Вариант _____
Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
Магнитное поле – это материальная среда, через которую осуществляется взаимодействие между проводниками с током или движущимися зарядами.
Свойства магнитного поля :
Характеристики магнитного поля :
Для исследования магнитного поля используют пробный контур с током. Он имеет малые размеры, и ток в нём много меньше тока в проводнике, создающем магнитное поле. На противоположные стороны контура с током со стороны магнитного поля действуют силы, равные по величине, но направленные в противоположные стороны, так как направление силы зависит от направления тока. Точки приложения этих сил не лежат на одной прямой. Такие силы называют парой сил . В результате действия пары сил контур не может двигаться поступательно, он поворачивается вокруг своей оси. Вращающее действие характеризуетсямоментом сил .
,
гдеl
–плечо пары
сил
(расстояние между точками приложения
сил).
При увеличении тока в пробном контуре или площади контура пропорционально увеличится момент пары сил. Отношение максимального момента сил, действующего на контур с током, к величине силы тока в контуре и площади контура – есть величина постоянная для данной точки поля. Называется она магнитной индукцией .
,
где
-магнитный момент
контура с током.
Единица измерения магнитной индукции –Тесла [Тл].
Магнитный момент контура – векторная величина, направление которой зависит от направления тока в контуре и определяется поправилу правого винта : правую руку сжать в кулак, четыре пальца направить по направлению тока в контуре, тогда большой палец укажет направление вектора магнитного момента. Вектор магнитного момента всегда перпендикулярен плоскости контура.
За направление вектора магнитной индукции принимают направление вектора магнитного момента контура, ориентированного в магнитном поле.
Линия
магнитной индукции
– линия, касательная
к которой в каждой точке совпадает с
направлением вектора магнитной индукции.
Линии магнитной индукции всегда замкнуты,
никогда не пересекаются.Линии магнитной
индукции прямого проводника
с током
имеют вид окружностей, расположенных
в плоскости, перпендикулярной проводнику.
Направление линий магнитной индукции
определяют по правилу правого винта.Линии магнитной индукции кругового
тока
(витка с током) также имеют вид
окружностей. Каждый элемент витка длиной
можно представить как прямолинейный
проводник, который создаёт своё магнитное
поле. Для магнитных полей выполняется
принцип суперпозиции (независимого
сложения). Суммарный вектор магнитной
индукции кругового тока определяется
как результат сложения этих полей в
центре витка по правилу правого винта.
Если величина и направление вектора магнитной индукции одинаковы в каждой точке пространства, то магнитное поле называют однородным . Если величина и направление вектора магнитной индукции в каждой точке не изменяются с течением времени, то такое поле называютпостоянным.
Величина магнитной индукции в любой точке поля прямо пропорциональна силе тока в проводнике, создающем поле, обратно пропорциональна расстоянию от проводника до данной точки поля, зависит от свойств среды и формы проводника, создающего поле.
,
где
Н/А 2 ; Гн/м– магнитная постоянная
вакуума
,
-относительная магнитная проницаемость
среды
,
-абсолютная магнитная проницаемость
среды
.
В зависимости от величины магнитной проницаемости все вещества разделяют на три класса:
При увеличении абсолютной проницаемости среды увеличивается и магнитная индукция в данной точке поля. Отношение магнитной индукции к абсолютной магнитной проницаемости среды – величина постоянная для данной точки поли, е называют напряжённостью.
.
Векторы напряжённости и магнитной индукции совпадают по направлению. Напряжённость магнитного поля не зависит от свойств среды.
Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
Гдеl
– длина проводника,
- угол между вектором магнитной индукции
и направлением тока.
Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки : левую руку располагают так, чтобы составляющая вектора магнитной индукции, перпендикулярная проводнику, входила в ладонь, четыре вытянутых пальца направить по току, тогда отогнутый на 90 0 большой палец укажет направление силы Ампера.
Результат действия силы Ампера – движение проводника в данном направлении.
Е
сли
= 90 0 , тоF=max,
если
= 0 0 , тоF= 0.
Сила Лоренца – сила действия магнитного поля на движущийся заряд.
,
гдеq– заряд,v– скорость его движения,
- угол между векторами напряжённости и
скорости.
Сила Лоренца всегда перпендикулярна векторам магнитной индукции и скорости. Направление определяют по правилу левой руки (пальцы – по движению положительного заряда). Если направление скорости частицы перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля, то частица движется по окружности без изменения кинетической энергии.
Так как направление силы Лоренца зависит от знака заряда, то её используют для разделения зарядов.
Магнитный поток – величина, равная числу линий магнитной индукции, которые проходят через любую площадку, расположенную перпендикулярно линиям магнитной индукции.
,
где
- угол между магнитной индукцией и
нормалью (перпендикуляром) к площадиS.
Единица измерения – Вебер [Вб].
Способы измерения магнитного потока:
Изменение ориентации площадки в магнитном поле (изменение угла)
Изменение площади контура, помещённого в магнитное поле
Изменение силы тока, создающего магнитное поле
Изменение расстояния контура от источника магнитного поля
Изменение магнитных свойств среды.
Ф
арадей
регистрировал электрический ток в
контуре, не содержащим источника, но
находившемся рядом с другим контуром,
содержащим источник. Причём ток в первом
контуре возникал в следующих случаях:
при любом изменении тока в контуре А,
при относительном перемещении контуров,
при внесении в контур А железного
стержня, при движении относительно
контура Б постоянного магнита. Направленное
движение свободных зарядов (ток) возникает
только в электрическом поле. Значит,
изменяющееся магнитное поле порождает
электрическое поле, которое и приводит
в движение свободные заряды проводника.
Это электрическое поле называютиндуцированным
иливихревым
.
Отличия вихревого электрического поля от электростатического:
Источник вихревого поля – изменяющееся магнитное поле.
Линии напряжённости вихревого поля замкнуты.
Работа, совершаемая этим полем по перемещению заряда по замкнутому контуру не равна нулю.
Энергетической характеристикой вихревого поля является не потенциал, а ЭДС индукции – величина, равная работе сторонних сил (сил не электростатического происхождения) по перемещению единицы заряда по замкнутому контуру.
.Измеряется в Вольтах
[В].
Вихревое электрическое поле возникает при любом изменении магнитного поля, независимо от того, есть ли проводящий замкнутый контур или его нет. Контур только позволяет обнаружить вихревое электрическое поле.
Электромагнитная индукция – это возникновение ЭДС индукции в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока через его поверхность.
ЭДС индукции в замкнутом контуре порождает индукционный ток.
.
Направление индукционного тока определяют поправилу Ленца : индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует любому изменению магнитного потока, породившего этот ток.
Закон Фарадея для электромагнитной индукции : ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Т
оки
Фуко
– вихревые индукционные токи,
возникающие в проводниках больших
размеров, помещённых в изменяющееся
магнитное поле. Сопротивление такового
проводника мало, так как он имеет большое
сечениеS, поэтому токи
Фуко могут быть большими по величине,
в результате чего проводник нагревается.
Самоиндукция – это возникновение ЭДС индукции в проводнике при изменении силы тока в нём.
Проводник с током создаёт магнитное поле. Магнитная индукция зависит от силы тока, следовательно собственный магнитный поток тоже зависит от силы тока.
,
гдеL– коэффициент
пропорциональности,индуктивность
.
Единица измерения индуктивности – Генри [Гн].
Индуктивность проводника зависит от его размеров, формы и магнитной проницаемости среды.
Индуктивность увеличивается при увеличении длины проводника, индуктивность витка больше индуктивности прямого проводника такой же длины, индуктивность катушки (проводника с большим числом витков) больше индуктивности одного витка, индуктивность катушки увеличивается, если в неё вставить железный стержень.
Закон Фарадея для самоиндукции
:
.
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока.
ЭДС самоиндукции порождает ток самоиндукции, который всегда препятствует любому изменению тока в цепи, то есть, если ток увеличивается, ток самоиндукции направлен в противоположную сторону, при уменьшении тока в цепи, ток самоиндукции направлен в ту же сторону. Чем больше индуктивность катушки, тем больше ЭДС самоиндукции возникает в ней.
Энергия магнитного поля равна работе, которую совершает ток для преодоления ЭДС самоиндукции за время, пока ток возрастает от нуля до максимального значения.
.
Электромагнитные колебания – это периодические изменения заряда, силы тока и всех характеристик электрического и магнитного полей.
Электрическая колебательная система (колебательный контур) состоит из конденсатора и катушки индуктивности.
Условия возникновения колебаний :
Систему надо вывести из состояния равновесия, для этого сообщают заряд конденсатору. Энергия электрического поля заряженного конденсатора:
.
Система должна возвращаться в состояние равновесия. Под действием электрического поля заряд переходит с одной пластины конденсатора на другую, то есть в цепи возникает электрический ток, которые идёт по катушке. При увеличении тока в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, ток самоиндукции направлен в противоположную сторону. Когда ток в катушке уменьшается, ток самоиндукции направлен в ту же сторону. Таким образом, ток самоиндукции стремиться возвратить систему к состоянию равновесия.
Электрическое сопротивление цепи должно быть малым.
Идеальный колебательный контур не имеет сопротивления. Колебания в нём называютсвободными.
Для любой электрической цепи выполняется закон Ома, согласно которому ЭДС, действующая в контуре, равна сумме напряжений на всех участках цепи. В колебательном контуре источника тока нет, но в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, которая равна напряжению на конденсаторе.
Вывод: заряд конденсатора изменяется по гармоническому закону .
Напряжение
на конденсаторе
:
.
Сила
тока в контуре
:
.
Величина
- амплитуда силы тока.
Отличие от заряда на
.
Период свободных колебаний в контуре
:
Энергия электрического поля конденсатора
:
Энергия магнитного поля катушки
:
Энергии электрического и магнитного полей изменяются по гармоническому закону, но фазы их колебаний разные: когда энергия электрического поля максимальна, энергия магнитного поля равна нулю.
Полная энергия колебательной системы
:
.
В идеальном контуре полная энергия не изменяется.
В процессе колебаний энергия электрического поля полностью превращается в энергию магнитного поля и наоборот. Значит энергия в любой момент времени равна или максимальной энергии электрического поля, или максимальной энергии магнитного поля.
Реальный колебательный контур содержит сопротивление. Колебания в нём называютзатухающими.
Закон Ома примет вид:
При условии что затухание мало (квадрат собственной частоты колебаний много больше квадрата коэффициента затухания) логарифмический декремент затухания:
При сильном затухании (квадрат собственной частоты колебаний меньше квадрата коэффициента колебаний):
Это уравнение описывает процесс разрядки конденсатора на резистор. При отсутствии индуктивности колебаний не возникнет. По такому закону изменяется и напряжение на обкладках конденсатора.
Полная энергия в реальном контуре уменьшается, так как на сопротивлениеRпри прохождении тока выделяется теплота.
Переходный процесс
– процесс,
возникающий в электрических цепях при
переходе от одного режима работы к
другому. Оценивается временем (
),
в течение которого параметр, характеризующий
переходный процесс изменится в е раз.
Для контура с конденсатором и резистором
:
.
Теория Максвелла об электромагнитном поле :
1 положение:
Всякое переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное. Переменное электрическое поле было названо Максвеллом током смещения, так как оно подобно обычному току вызывает магнитное поле.
Для обнаружения тока смещения рассматривают прохождение тока по системе, в которую включён конденсатор с диэлектриком.
Плотность тока смещения
:
.
Плотность тока направлена в сторону
изменения напряжённости.
Первое уравнение Максвелла
:
- вихревое магнитное поле порождается
как токами проводимости (движущимися
электрическими зарядами) так и токами
смещения (переменным электрическим
полем Е).
2 положение:
Всякое переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле – основной закон электромагнитной индукции.
Второе уравнение Максвелла
:
- связывает скорость изменения магнитного
потока сквозь любую поверхность и
циркуляцию вектора напряжённости
электрического поля, возникающего при
этом.
Любой проводник с током создаёт в пространстве магнитное поле . Если ток постоянный (не изменяется с течением времени), то и связанное с ним магнитное поле тоже постоянное. Изменяющийся ток создаёт изменяющиеся магнитное поле. Внутри проводника с током существует электрическое поле. Следовательно, изменяющееся электрическое поле создаёт изменяющееся магнитное поле.
Магнитное поле вихревое, так как линии
магнитной индукции всегда замкнуты.
Величина напряженности магнитного поля
Н пропорциональна скорости изменения
напряжённости электрического поля
.
Направление вектора напряжённости
магнитного поля
связано с изменением напряжённости
электрического поля
правилом правого винта: правую руку
сжать в кулак, большой палец направить
в сторону изменения напряжённости
электрического поля, тогда согнутые 4
пальца укажут направление линий
напряжённости магнитного поля.
Любое изменяющееся магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле , линии напряжённости которого замкнуты и расположены в плоскости, перпендикулярной напряжённости магнитного поля.
Величина напряжённости Е вихревого
электрического поля зависит от скорости
изменения магнитного поля
.
Направление вектора Е связано с
направлением изменения магнитного пол
Н правилом левого винта: левую руку
сжать в кулак, большой палец направить
в сторону изменения магнитного поля,
согнутые четыре пальца укажут направление
линий напряжённости вихревого
электрического поля.
Совокупность связанных друг с другом вихревых электрического и магнитного полей представляют электромагнитное поле . Электромагнитное поле не остаётся в месте зарождения, а распространяется в пространстве в виде поперечной электромагнитной волны.
Электромагнитная волна – это распространение в пространстве связанных друг с другом вихревых электрического и магнитного полей.
Условие возникновения электромагнитной волны – движение заряда с ускорением.
Уравнение электромагнитной волны :
- циклическая частота электромагнитных
колебаний
t– время от начала колебаний
l– расстояние от источника волны до данной точки пространства
- скорость распространения волны
Время движения волны от источника до данной точки.
Векторы Е и Н в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и скорости распространения волны.
Источник электромагнитных волн – проводники, по которым протекают быстропеременные токи (макроизлучатели), а также возбуждённые атомы и молекулы (микроизлучатели). Чем больше частота колебаний, тем лучше излучаются в пространстве электромагнитные волны.
Свойства электромагнитных волн:
Все электромагнитные волны – поперечные
В однородной среде электромагнитные волны распространяются с постоянной скоростью , которая зависит от свойств среды:
- относительная диэлектрическая
проницаемость среды
- диэлектрическая постоянная вакуума,
Ф/м,
Кл 2 /нм 2
- относительная магнитная проницаемость
среды
- магнитная постоянная вакуума,
Н/А 2 ; Гн/м
Электромагнитные волны отражаются от препятствий, поглощаются, рассеиваются, преломляются, поляризуются, дифрагируют, интерферируют .
Объёмная плотность энергии электромагнитного поля складывается из объёмных плотностей энергии электрического и магнитного полей:
Плотность потока энергии волн – интенсивность волны :
-вектор Умова-Пойнтинга
.
Все электромагнитные волны расположены
в ряд по частотам или длинам волн (
).
Этот ряд –шкала электромагнитных
волн
.
Низкочастотные колебания . 0 – 10 4 Гц. Получают в генераторах. Они плохо излучаются
Радиоволны . 10 4 – 10 13 Гц. Излучаются твёрдыми проводниками, по которым проходят быстропеременные токи.
Инфракрасное излучение – волны, излучаемые всеми телами при температуре свыше 0 К, благодаря внутриатомным и внутри молекулярным процессам.
Видимый свет – волны, оказывающие действие на глаз, вызывая зрительное ощущение. 380-760 нм
Ультрафиолетовое излучение . 10 – 380 нм. Видимый свет и УФ возникают при изменении движения электронов внешних оболочек атома.
Рентгеновское излучение . 80 – 10 -5 нм. Возникает при изменении движения электронов внутренних оболочек атома.
Гамма-излучение . Возникает при распаде ядер атомов.