A fizika egyik alapfogalma a mágneses tér. Mozgó elektromos töltésekre hat. Érzékelhetetlen és nem érzi az ember, de mágnessel vagy vasalóval kimutatható. Azt is meglehetősen könnyű megérteni, hogy melyik mágneses teret nevezzük homogénnek és inhomogénnek.
A mágneses tér észlelésének meghatározása és módszerei
Amikor találkozunk a mágneses tér fogalmával, felmerül a kérdés, hogy milyen mágneses térről van szó, hogy homogén vagy inhomogén. Mielőtt válaszolna egy ilyen kérdésre, meg kell adni a fogalmak kezdeti definícióit.
A mágneses mezőt egy speciális anyagfajtának kell tekinteni, amely mozgó elektromos töltések közelében található, különösen áramvezetők közelében. Mágneses tűvel vagy vasreszelékkel észlelhető.
Egységes mező
A zenekaron belül fordul előmágnesben és a mágnesszelepben, ha hossza jóval nagyobb, mint az átmérő. Ebben az esetben a gimlet szabály szerint a mágneses mező körvonalai az óramutató járásával ellentétes irányban irányulnak.
A mágneses vonalak párhuzamosak és egyenesek, a köztük lévő űr mindig azonos, a mágnestűre ható hatás nem minden ponton tér el nagyságában és irányában.
Heterogén mező
Inhomogén tér esetén a mágneses vonalak meghajlanak, a köztük lévő üreg mérete változó lesz, a mágnestűre ható hatás nagysága és iránya a tér különböző pontjain eltérő lesz. Ezenkívül a szalagmágnes mezőjében elhelyezett nyílra ható erő különböző pontokon különböző nagyságú és irányú erőkkel hat. Ezt inhomogén mezőnek nevezzük. Egy ilyen mező vonalai görbültek, a frekvencia pontról pontra változik.
Ez a fajta mező észlelhető egy egyenes áramvezető, rúdmágnes és mágnesszelep közelében.
Mik azok a mágneses vonalak
Először is, ha probléma adódik, meg kell határozni, hogy milyen homogén vagy inhomogén mágneses tér képződik, meg kell ismerkedni a mágneses vonalakkal, amelyek alakjából kiderül a térjellemző.
A mágneses mező ábrázolására mágneses vonalakat kezdett használni. Ezek képzeletbeli csíkok egy mágneses tű mentén, és mágneses mezőbe helyezik őket. Bármelyiken keresztül lehet mágneses vonalat húznimezőpont, iránya lesz, és mindig zárva lesz.
Irány
Elhagyják a mágnes északi pólusát, és dél felé indulnak. Magán a mágnesen belül minden pontosan az ellenkezője. Maguknak a soroknak nincs eleje vagy vége, zártak vagy a végtelenből a végtelenbe mennek.
A mágnesen kívül a vonalak a lehető legsűrűbben helyezkednek el a pólusok közelében. Ebből kiderül, hogy a mező hatása a pólusok közelében a legerősebb, és ahogy távolodsz az aljától, gyengül. Tekintettel arra, hogy a mágnescsíkok görbültek, a mágnestűre ható erő iránya is változik.
Hogyan kell ábrázolni
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan különböznek a homogén mágneses mezők az inhomogénektől, meg kell tanulnunk ábrázolni őket mágneses vonalak segítségével.
Figyelembe kell venni a fenti példát az egyenletes mágneses tér előfordulására az úgynevezett mágnestekercsben, amely egy hengeres huz altekercs, amelyen áram folyik át. Belül a mágneses tér egységesnek tekinthető, feltéve, hogy a hossza jóval nagyobb, mint az átmérő (a tekercsen kívül a mező nem egyenletes lesz, a mágneses vonalak ugyanúgy helyezkednek el, mint egy rúdmágnesben).
Az egyenletes mező az állandó rúdmágnes közepén is található. A tér bármely korlátozott területén lehetőség van egy egységes mágneses tér reprodukálására is, amelyben a mágnesezett tűre ható erők nagysága és iránya azonos lesz.
A mágneses mező ábrázolásához használja a következő példát. Ha a vonalak találhatókmerőlegesek a rajzsíkra és a néző felől irányulnak, akkor keresztekkel, ha a nézőn - pontokkal vannak ábrázolva. Akárcsak az áramlatnál, minden kereszt egy szemlélődőből kirepülő nyíl látható farka, és a hegye élesebb, mint a felénk repülő nyíl.
Az „Egyenletes és nem egyenletes mágneses mező rajzolása” követelmény is könnyen teljesíthető. Egyszerűen rajzolja meg ezeket a mágneses vonalakat, figyelembe véve a mező jellemzőit (egyenletesség és inhomogenitás).
Az inhomogén mezők megléte azonban nagyban megnehezíti a feladatot. Ebben az esetben nem valószínű, hogy bármilyen fizikai eredményt kapunk az általános egyenlet használatával.
Különbségek
Arra a kérdésre, hogy miben különböznek a homogén mágneses mezők az inhomogénektől, meglehetősen könnyű választ adni. Először is a mágneses vonalaktól függ. Egyenletes tér esetén a köztük lévő távolság azonos lesz, és egyenletesen helyezkednek el, bármely ponton azonos erővel hatnak a műszerekre. Az inhomogén mezők esetében minden pontosan az ellenkezője. A vonalak egyenetlenül helyezkednek el, különböző helyeken egyenlőtlen erővel hatnak az eszközökre.
A gyakorlatban meglehetősen gyakori az inhomogén mező, amit szintén érdemes megjegyezni, mivel egységes mezők csak egy tárgyon belül fordulhatnak elő, például mágnesen vagy mágnesszelepen. A kültéri megfigyelések kijavítják a heterogenitást.
Mezőérzékelés
Miután megértette, mi az egységes és inhomogén mágneses mező, és meghatározta őketmiután szétszedte, meg kell találnia, hogyan találhatja meg őket.
A legegyszerűbb erre az Oersted által végzett kísérlet. Ez egy mágneses tű használatából áll, amely segít meghatározni az elektromos áram létezését. Amint az áram a vezető mentén mozog, a közelben lévő nyíl elmozdul, mivel egyenletes és nem egyenletes mágneses mezők vannak.
Vezetők kölcsönhatása árammal
Minden áramvezető vezetéknek saját mágneses tere van, amely bizonyos erővel hat a legközelebbire. Az áram irányától függően a vezetők vonzzák vagy taszítják egymást. A különböző forrásokból származó mezők összeadódnak, és egyetlen eredmény mezőt alkotnak.
Hogyan jönnek létre és miért
A katódsugaras eszközökben használt egyenletes és nem egyenletes mágneses terekre példákat olyan tekercsek hoznak létre, amelyek átengedik az áramot. A mágneses tér kívánt alakjának eléréséhez erős mágneses permeabilitású anyagokból készült polccsúcsokat és mágneses képernyőket használnak.
Az inhomogén mágneses mezők hatása visszafordíthatatlan fizikai és kémiai jelenségek, többnyire heterogén folyamatok lefolyását változtathatja meg. A turbulens diffúzió megjelenése több nagyságrenddel megnöveli a gázok mozgási sebességét bármely folyadékból a felületre.mikrobuborékok. Az ionok és részecskék lokális dehidratációjának hatása a mikrokristályosodási folyamat felerősödésének köszönhető. Áramló közegben a nagy energiájú reakciók szabad gyököket, atomi oxigént, peroxidokat és nitrogéntartalmú vegyületeket hozhatnak létre. Alvadás következik be, és az eróziós pusztulás okozta termékek megjelennek a folyadékban.
A hidrodinamikus kavitáció során a felbukkanó buborékok és barlangok nagy mérete megnehezíti a folyadékkal való elszállításukat az alacsony nyomású területről a magasabb nyomású területre, ahol a buborékok összeomlanak. Egy kis buborék összeomlása során alacsony a levegőtartalom, és erős kémiai reakció megy végbe, hasonlóan a plazma kisüléshez. Az inhomogén mágneses mezők jelenléte az üregek instabilitásához, széteséséhez és kisméretű örvények és buborékok megjelenéséhez vezet. Tekintettel arra, hogy egy ilyen örvény középpontjában a nyomás csökken, kis gázbuborékokat alakít ki.
Ha az indukciót nem egyenletes mágneses térben méri, ne feledje, hogy a Hall-feszültség arányos a térindukció átlagos értékével a jelátalakító felülete által határolt területen belül.
A paraxiális nyalábok fókuszálásához nem egyenletes mágneses tereket is használnak, amelyeket rövid tekercsek alkotnak, amelyek többrétegű mágnesszelepek, amelyek hossza arányos átmérőjükkel. Az ilyen mezőbe belépő elektronra olyan erők hatnak, amelyek megváltoztatják az irányát. Az ilyen erő hatására az elektron megközelíti a lencse tengelyét, míg a sík, amelyben a pályája találhatókanyarokban. Az elektron egy spirálszegmens mentén mozog, amely egy adott pontban metszi a lencse tengelyét.
A térbeli növekedési tényezőt az inhomogén mezők térbeli szétszóródása okozza egy heterogén, folyadékkal lemosott rendszer területén. A szintek populációs inverziójának elválasztási módszerrel történő eléréséhez többsávos mágnes által létrehozott nem egyenletes mezőket használnak. A pólusok alakja hasonló az ammónia alapú molekulagenerátor kvadrupól kondenzátorának pálcáihoz.
Használat
A mágneses sorrendű hibaészlelési módszer a mágneses részecskék vontatásán alapul, a hibák felett megjelenő inhomogén mezők erői által. Az ilyen por felhalmozódása meghatározza a hiba jelenlétét, méretét és helyzetét az ellenőrzött alkatrészen.
Az erős, inhomogén mágneses tereket alkalmazó molekulasugaras módszer jelentős hátrányának tekintik a kis hasító hatást. Van egy egyszerű és valószínűtlennek tűnő módszer ennek a hatásnak a fokozására. Ez egy könnyű külső mágneses tér alkalmazásából áll. Ez utóbbi lehetővé teszi a nukleáris precessziós magnetométerek felhasználási területének növelését az egyenetlen mágneses mezők felé.
A módszer előnye a nagy felbontásban rejlik, amely lehetővé teszi a szalag mágneses rétegének részecskéinek méretével arányos nem egyenletes mágneses mezők észlelését, valamint a szalagon található sérülések észlelését. összetett felületeken és szűk nyílásokban.
A hátrányok a következőkaz információ másodlagos feldolgozásának szükségessége, csak a mágneses mezők részecskéi vannak rögzítve a szalag mentén, a szalag lemágnesezésének és megőrzésének bonyolultsága, valamint meg kell akadályozni a külső mágneses mezők hatását.
Az egységes és inhomogén mágneses mezők meglehetősen gyakoriak, annak ellenére, hogy az átlagos laikus számára láthatatlanok. Az egyenletes és nem egyenletes mágneses mezőkre példákat találhatunk rúdmágnesekben és mágnesszelepekben. Ugyanakkor észreveheti őket egy egyszerű mágnestű vagy vasreszelék segítségével.
