자기장을 최초로 발견한 사람은 누구입니까? 자기장의 기본 특성. 두 자석 사이의 상호 작용 현상

소개

자기장이란 무엇입니까? 모두가 그것에 대해 들었고, 자화된 나침반 바늘이 항상 같은 끝으로 북극 자극을 향해 회전하고 다른 쪽 끝이 항상 남쪽 자극을 향해 회전하는 방법을 모두가 보았습니다. 사람이 가장 똑똑한 동물과 구별되는 점은 호기심이 많고 이것이 왜 일어나는지, 어떻게 작동하는지, 이런 식으로 무슨 일이 일어나는지 알고 싶어한다는 것입니다. 고대인이 신을 발명한 것은 주변에서 무슨 일이 일어나고 있는지 설명하기 위해서였습니다. 사람들의 마음 속에있는 영혼, 신은 사람이보고들은 모든 것, 사냥과 전쟁의 행운이 무엇에 달려 있는지, 하늘을 가로 질러 태양을 움직이고 뇌우를 일으키고 비를 내리고 눈을 쏟아 부은 모든 것을 설명하는 요소였습니다. 일반적으로 존재하는 모든 것, 일어나는 모든 것. 어린 손자가 할아버지에게 다가와 번개를 가리키며 묻습니다. 이게 뭐죠? 불이 구름에서 땅으로 날아가는 이유는 무엇이며, 구름 속에서 누가 그렇게 큰 소리로 두드리고 있습니까? 할아버지가 대답하면 모르겠습니다. 손자는 그를 후회하며 덜 존경하기 시작했습니다. 그러나 할아버지가 구름을 타고 마차를 타고 나쁜 사람들에게 불화살을 쏘는 것은 야릴로 신이라고 말하자 손자는 할아버지의 말을 듣고 더욱 존경했습니다. 그는 자신이 선하다는 것을 알았 기 때문에 천둥과 번개를 덜 두려워하기 시작했기 때문에 Yarilo는 그를 쏘지 않을 것입니다.

안에 어린 시절내가 장난을 시작하면 Anna 할머니는 이렇게 말씀하시곤 했습니다. “Shurka, 보세요. 장난꾸러기 하지 마세요. 그렇지 않으면 신이 조약돌로 당신을 때릴 것입니다.” 동시에 그녀는 선반 여신의 빨간색 모서리에 있는 아이콘을 가리켰습니다. 나는 칠판에 그려진 엄숙한 남자를 조심스럽게 바라보며 한동안 조용해졌으나 어느 날 그의 돌 던지는 능력을 의심하게 되었다. 그는 벤치 위에 의자를 놓고 그 위로 올라가 아이콘 뒤의 선반을 바라봤습니다. 나는 거기에 돌을 보지 못했고 할머니가 다시 한 번 나를 놀라게하기 시작했을 때 그는 웃으며 이렇게 말했습니다. “그는 돌이 없으며 일반적으로 그는 끌려서 던질 수 없습니다. 겁을 주세요, 맙소사, 저는 이제 더 이상 어린 아이가 아닙니다.” 마찬가지로 우리의 먼 조상은 하늘을 타고 화살을 쏘는 사람이 야릴로인지 의심한 적이 있었습니다. 사람들이 신의 전능함을 의심했을 때 합리적인 지식이 생겨난 것은 바로 그때였습니다. 그런데 그들은 그것을 무엇으로 대체했습니까? 그리고 그들은 신을 자연의 법칙으로 대체하고 이러한 법칙을 굳게 믿기 시작했습니다. 그러나 인간이 자연 법칙에 무슨 일이 일어나고 있는지 설명할 수 없는 곳에서는 신들에게 여지를 남겨 두었습니다. 이것이 바로 오늘날까지 종교와 과학이 사회에 공존하는 이유입니다.

내 나이 많은 친구들이 우리에게 아이들에게 어떻게 트릭을 보여주었는지 기억합니다. 테이블 위에 놓인 쇠못이 스스로 테이블을 따라 움직이고, 테이블 아래에 있던 마술사가 손을 움직였다. 못이 손을 따라갔다. 우리는 그것을 놀라서 쳐다보았고 왜 못이 움직이는지 이해하지 못했습니다. 내가 어머니에게 이 트릭에 대해 말했을 때, 그녀는 그 남자의 손에 철을 끌어당기는 자석이 있고, 테이블 아래에 있는 남자는 단지 손을 움직이는 것이 아니라 손에 자석이 있다고 설명했습니다. 그 순간, 이 설명은 나의 호기심을 만족시켰지만, 조금 후에 나는 테이블 보드를 통해, 공기층을 통해 멀리 있는 자석이 왜 철을 끌어당기는지 이해하고 싶었습니다. 이 질문에는 어머니도 아버지도 대답할 수 없었습니다. 학교까지 기다려야 했어요. 그곳의 물리학 수업에서 교사는 자석이 자기 주위에 생성되는 자기장을 통해 철에 작용하고, 자석에는 북극과 남쪽이라는 두 개의 극이 있으며, 보이지 않는 자력선이 북쪽에서 나온다고 설명했습니다. 호 모양으로 구부러져 남극으로 들어갑니다.

그러다가 처음으로 생각했습니다. 세상에는 눈에 보이는 것, 들리는 것, 유형의 것 외에도 보이지 않는 것과 무형의 것이 있다는 뜻이었습니다. 그러다가 생각했습니다. 만약 신이 이 자기장처럼 눈에 보이지도 않고 만질 수도 없다면 어떨까 하는 생각이 들었습니다. 어디에도 없는 것 같지만 여전히 존재합니다. 그리고 아이콘에서는 어리 석음으로 그를 남자로 묘사합니다. 그때 나는 자연과 신을 하나이고 분리할 수 없고 볼 수 있고 볼 수 없는 것으로 생각하기 시작한 철학자 스피노자가 나보다 더 일찍 이것을 생각했다는 것을 몰랐습니다. 자연은 신이다!

나는 이 자기장이 힘의 선들로 구성되어 있다고 상상하려고 노력했지만 아무것도 이해하지 못했던 것을 기억합니다. 나는 이 대사를 보거나 듣지 못했습니다. 아무 냄새도 나지 않았고, 우리 주변에 우리가 전혀 감지할 수 없는 무언가가 있을 수 있다는 믿음이 당시 나에게는 그다지 명확하지 않았습니다. 쇠못과 줄은 자기장을 느끼고 그 안에서 방향을 잡고 움직이지만 나는 미묘한 감각으로 아무것도 느끼지 못했습니다. 이 열등감은 솔직히 나를 우울하게 만들었습니다. 하지만 나만 그런 게 아니다. A. 아인슈타인은 자석의 이러한 매력적인 특성이 어떻게 그리고 왜 발생하는지 이해할 수 없었기 때문에 그의 아버지가 어렸을 때 생일에 그에게 준 자석의 특성에 대한 그의 큰 놀라움에 대해 썼습니다.

이미 10학년 사회과 교사가 V.I. 레닌: "물질은 우리 주변에 존재하고 감각으로 우리에게 주어지는 것입니다." 나는 그녀에게 분개하여 물었다. "하지만 우리는 자기장을 느끼지 못하지만 존재합니다. 물질이 아닌가요?" 예, 감각만으로는 모든 형태의 물질을 인식하기에 충분하지 않습니다. 우리는 또한 마음이 필요하며, 마음의 도움으로 무언가를 느끼지 않으면 그것이 존재한다는 것을 이해합니다. 이것을 깨달은 저는 과학을 공부하고 정신을 발전시키기로 결심했습니다. 이를 통해 많은 것을 이해할 수 있기를 바랐습니다. 그러나 내가 이해할 수 있는 것의 공간을 확장시키면 알 수 없는 것이 사라지는 것이 아니라 오히려 멀어질 뿐이고, 알 수 있는 것의 원이 늘어나고 그 둘레의 길이가 늘어나면서 알 수 없는 것의 수평선은 점점 길어진다. 내 마음으로 이해한 것과 알 수 없고 이해할 수 없는 것을 분리하는 것도 증가했습니다. 이것이 지식의 주요 역설입니다. 우리가 더 많이 배우고 이해할수록 우리는 여전히 더 많은 것을 모릅니다. 쿠사의 니콜라스(Nicholas of Cusa)도 이 배운 무지에 대해 썼는데, 그는 어떤 이유로 스콜라 철학자로 간주되지만, 그가 발견한 진실은 오히려 그가 변증법사였음을 암시합니다.

철을 끌어당길 수 있는 암석에 대한 최초의 언급은 고대로 거슬러 올라갑니다. 자석은 쇠못이 늘어선 그의 쇠 지팡이와 샌들이 알려지지 않은 돌에 끌렸다는 것을 한때 발견했던 양치기 마그누스(Magnus)에 관한 고대 전설과 관련이 있습니다. 그 이후로 이 돌은 "마그누스 스톤", 즉 자석이라고 불리게 되었습니다.

일반적인 자기장뿐만 아니라 지구 자기장의 기원과 본질은 오늘날까지도 미스터리로 남아 있습니다. 이 현상을 설명하는 데는 여러 가지 가설이 있지만 진실은 여전히 "저 밖에" 있습니다. 물리학자들이 자기장을 정의하는 방법은 다음과 같습니다. 자기장움직일 때 작용하는 역장이다. 전기 요금그리고 운동 상태에 관계없이 자기 모멘트를 갖는 물체에도 있습니다." 그리고 더 나아가 "자장은 하전 입자의 전류 및/또는 원자 내 전자의 자기 모멘트(및 원자의 자기 모멘트)에 의해 생성될 수 있습니다. 눈에 띄게 적은 양이지만 다른 입자). 게다가 시간에 따라 변하는 현상이 나타나는 경우도 있습니다. 전기장". 논리적 관점에서 볼 때 이것이 훌륭한 정의라고 말하고 싶지 않습니다. 자기장이 힘장이라고 말하는 것은 아무 말도하지 않는 것을 의미하며 동어반복입니다. 결국 중력장도 힘장입니다. , 그리고 핵력의 장은 힘의 장입니다! 움직이는 전하에 대한 자기장의 영향에 대한 표시는 자기장의 특성 중 하나에 대한 설명입니다. 필드는 전하를 갖는 입자에 직접 작용하거나 이러한 입자에 의해 형성된 자기장에 작용하는지 여부와 그 입자(입자의 변형된 필드)에 작용하여 수신된 충격을 입자에 전달합니다.

처음으로 자기 현상그는 "자석, 자성체 및 거대 자석-지구"라는 작품을 쓴 영국의 의사이자 물리학자인 William Gilbert를 연구하기 시작했습니다. 그 당시에는 전기와 자기는 공통점이 없다고 믿었습니다. 하지만 초기 XIX다섯. 덴마크 과학자 G.H. 1820년 외르스테드는 자기가 전기의 잠재 형태 중 하나임을 실험적으로 증명했고, 이를 실험적으로 확인했습니다. 이 경험은 매우 중요한 새로운 발견의 산사태로 이어졌습니다. 전류를 전달하는 도체 주위에 필드가 나타나는데, 이를 전기장이라고 합니다. 자기. 움직이는 전자빔은 전류가 흐르는 도체와 유사하게 자침에 영향을 미칩니다(Ioffe 실험). 자침에 영향을 미치는 전하 입자의 대류 전류는 전도 전류와 유사합니다(Eichenwald의 실험).

자기장은 전하의 이동에 의해서만 생성됩니다.또는 영구 자석뿐만 아니라 전기적으로 충전된 물체를 움직이는 경우도 있습니다. 이는 자기장을 이동 전하와 정지 전하에 의해 생성되는 전기장과 다르게 만듭니다.

자기 유도 벡터(B)의 선은 항상 닫혀 있고 전류가 흐르는 도체를 둘러싸고 있으며 전기장 강도 선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝납니다. 영구자석의 자기유도선은 북쪽(N)이라는 한 극에서 나와 남쪽(S)이라는 다른 극으로 들어갑니다. 처음에는 전기장 강도(E) 선과 완전히 유사한 것처럼 보입니다. 자석의 극은 자기 전하로 작용합니다. 그러나 자석을 자르면 그림이 보존되고 더 작은 자석이 얻어지지만 각각 고유한 북극과 남극이 있습니다. 한 부분은 북극이 되고 다른 부분은 남극이 되도록 자극을 나누는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 이산 전하와 달리 자유(이산) 자기 전하는 자연적으로 존재하지 않기 때문입니다.

자연에 존재하는 자기장은 규모와 그로 인한 영향이 다양합니다. 지구 자기권을 형성하는 지구 자기장은 태양 방향으로 7만~8만 킬로미터, 반대 방향으로 수백만 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있다. 지구 자기장의 기원은 전하를 띤 입자를 전도하는 액체 물질의 움직임과 관련이 있습니다. 지구의 핵심. 목성과 토성은 강력한 자기장을 가지고 있습니다. 태양의 자기장은 태양에서 일어나는 모든 과정(플레어, 점과 홍염의 출현, 태양 우주 광선의 탄생)에서 중요한 역할을 합니다. 자기장은 철 스크랩을 적재할 때, 빵집의 밀가루에서 금속 불순물을 제거할 때, 환자 치료용 의약품 등 다양한 산업에서 널리 사용됩니다.

자기장이란 무엇입니까?

자기장의 주요 강도 특성은 다음과 같습니다. 자기 유도 벡터. 종종 간략하게 자기 유도 벡터를 간단히 자기장이라고 부릅니다(비록 이것이 용어의 가장 엄격한 사용은 아닐지라도). 실제로 벡터는 공간에서 방향을 갖는 양이므로 자기 유도의 방향과 크기에 대해 이야기할 수 있습니다. 그러나 자기장이 자기 유도의 방향일 뿐이라고 말하는 것은 많은 것을 설명하지 못합니다. 자기장의 또 다른 특성이 있습니다. 벡터 잠재력.진공에서 자기장의 주요 특성으로 선택되는 것은 자기유도 벡터가 아니라 벡터 자기장 강도. 진공에서는 이 두 벡터가 일치하지만 물질적으로는 일치하지 않지만 체계적인 관점에서 보면 이것이 자기장의 주요 특성으로 간주되어야 합니다. 벡터 전위.

자기장은 움직이는 하전 입자 또는 자기 모멘트를 가진 물체 사이에서 상호 작용이 발생하는 특별한 유형의 물질이라고 할 수 있습니다. 자기장이 필요합니다(맥락에서 특수이론상대성 이론) 전기장의 존재로 인한 결과입니다. 자기장과 전기장은 함께 전자기장을 형성하며, 그 표현은 특히 빛과 기타 모든 것입니다. 전자기파. 양자장 이론의 관점에서 자기 상호 작용은 다음과 같습니다. 특별한 경우전자기 상호 작용 - 기본 무질량 보존 - 광자(전자기장의 양자 여기로 표시될 수 있는 입자)에 의해 전달되며 종종(예를 들어 모든 정적 장의 경우) 가상입니다. 자기장은 하전된 입자의 전류, 시간이 지남에 따라 변하는 전기장 또는 입자 자체의 자기 모멘트에 의해 생성(생성)됩니다(후자는 그림의 균일성을 위해 공식적으로 전류로 감소될 수 있음). ).

제 생각에는 이러한 정의가 매우 모호합니다. 자기장은 공허한 것이 아니라 분명하다. 특별한 종류문제 - 부분 현실 세계. 자기장은 전하의 이동, 즉 전류와 불가분의 관계가 있음이 분명합니다. 그러나 자기장과 전기장이 어떻게 단일 전자기장을 형성하는지는 명확하지 않습니다. 아마도 상황에 따라 자기장이나 전기장으로 나타나는 일종의 통일 장이있을 것입니다. 특정 상황에서는 소년이 될 수 있고 다른 상황에서는 소녀가 될 수 있는 일종의 자웅동체와 같습니다.

자기장 내에서 움직이는 전하를 띤 입자에 작용하는 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다. 이 힘은 항상 벡터에 수직으로 향합니다. 입자 속도 - v자기장의 벡터 전위 - 비. 이 힘은 입자의 전하량에 비례한다 큐, 속도 다섯, 자기장 벡터의 방향에 수직 비자기장 유도의 크기에 비례합니다 비. 학교 물리학을 완전히 잊어버린 사람들에게 설명하겠습니다. 힘은 신체의 움직임을 가속시키는 이유입니다. 여기서 힘은 입자의 질량이 아니라 전하에 작용합니다. 이것이 로렌츠 힘이 입자(몸체)의 질량에 작용하는 중력과 다른 점입니다. 왜냐하면 물체의 질량은 중력 전하이기 때문입니다.

자기장은 전류가 흐르는 도체에도 작용합니다. 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘을 암페어력이라고 합니다. 이 힘은 도체 내부에서 이동하는 개별 전하에 작용하는 힘으로 구성됩니다. 이는 암페어 단위로 측정된 전류 강도입니다.

두 개의 자석이 상호작용할 때, 같은 극은 밀어내고 반대 극은 끌어당깁니다. 그러나 자세히 분석해 보면 실제로는 이것이 완전하지 않다는 것을 알 수 있다. 올바른 설명현상. 이 모델 내에서 쌍극자가 결코 분리될 수 없는 이유는 명확하지 않습니다. 실험은 고립된 물체가 실제로 동일한 부호의 자기 전하를 가지고 있지 않음을 보여줍니다. 모든 자화체에는 북쪽과 남쪽이라는 두 개의 극이 있습니다. 불균일한 자기장에 배치된 자기 쌍극자는 회전하려는 힘을 받아 쌍극자의 자기 모멘트가 이 자기 쌍극자가 배치된 자기장과 같은 방향(방향이 일치함)이 됩니다.

1831년에 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 닫힌 도체가 변화하는 자기장에 놓이면 전류가 생성된다는 사실을 발견했습니다. 이 현상을 전자기 유도.

M. Faraday는 닫힌 전도 회로에서 발생하는 기전력(EMF)이 부품을 통과하는 자속의 변화율에 비례한다는 사실을 발견했습니다. 전기 회로이 자기장 안에 위치합니다. 크기(emf)는 자속 변화를 일으키는 원인, 즉 자기장 자체의 변화 또는 자기장에서 회로 일부의 움직임에 의존하지 않습니다. EMF로 인해 발생하는 전류를 유도 전류라고 합니다. 이 발견으로 발전기를 만들 수 있게 되었습니다. 전류본질적으로 우리의 전기 문명. 19세기 30년대에 패러데이 씨의 발견이 인류의 미래를 결정하는 획기적인 문명의 발견이라고 누가 생각이나 했겠습니까?

차례로, 자기장은 하전 입자 흐름의 형태로 전류에 의해 생성된 교류 전기장에 의해 생성 및 변경(약화 또는 강화)될 수 있습니다. 교류 자기장에 놓인 물질의 미세한 구조는 그 안에서 발생하는 전류의 강도에 영향을 미칩니다. 일부 구조는 결과 전류를 약화시키는 반면 다른 구조는 전류를 강화시킵니다. 다양한 정도. 최초의 연구 중 하나 자기적 성질물질은 피에르 퀴리에 의해 수행되었습니다. 이와 관련하여 물질의 자기 특성은 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다.

1. 강자성 물질은 특정 임계 온도(퀴리점) 미만에서 물질 입자의 자기 모멘트의 장거리 강자성 순서가 확립되는 물질입니다.

2. 반강자성체 - 물질 입자(원자 또는 이온)의 자기 모멘트에 대해 반강자성 순서가 설정된 물질: 물질 입자의 자기 모멘트는 반대 방향으로 향하고 강도가 동일합니다.

반자성 물질과 상자성 물질도 있습니다.

반자성체는 외부 자기장의 방향과 반대 방향으로 자화되는 물질입니다.

상자성 물질은 외부 자기장의 방향으로 외부 자기장에서 자화되는 물질입니다.

상자성(a), 강자성(b) 및 반강자성(c) 물질에서 원자의 자기 모멘트의 순서 유형. 사이트의 그림: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

위에 나열된 물질 그룹에는 주로 일반 고체, 액체 및 기체 물질이 포함됩니다. 초전도체와 플라즈마는 자기장과의 상호 작용에서 크게 다릅니다.

강자성체(예: 철)의 자기장은 상당한 거리에서 눈에 띕니다.

상자성체의 자기적 특성은 강자성체의 특성과 유사하지만, 더 짧은 거리에서는 훨씬 덜 두드러집니다.

반자성체는 끌어당기지 않지만 자석에 의해 반발됩니다. 반자성체에 작용하는 힘은 강자성체 및 상자성체에 작용하는 힘과 반대 방향입니다.

렌츠의 법칙에 따르면, 자기장에 유도된 전류의 자기장은 이 전류를 유도하는 자속의 변화에 대응하도록 방향이 지정됩니다. 교류 자기장과 이에 의해 유도되는 전류 및 전기장의 상호 작용이 르 샤틀리에의 원리에 해당한다는 점에 주목하고 싶습니다. 이는 현실 세계에서 발생하는 모든 프로세스에 내재된 프로세스의 자동 억제에 지나지 않습니다.

르 샤틀리에의 원리에 따르면, 세상에서 일어나는 모든 과정은 반대 방향을 갖는 과정을 일으키고 그것을 일으키는 과정을 억제합니다. 제 생각에는 이것은 우주의 주요 법칙 중 하나이며 어떤 이유로 물리학 자나 철학자 모두가 적절한 관심을 기울이지 않습니다.

모든 물질은 어느 정도 자기적 특성을 갖고 있습니다. 전류가 흐르는 두 개의 도체가 어떤 매체에 배치되면 전류 사이의 자기 상호 작용의 강도가 변경됩니다. 물질 내에서 전류에 의해 생성되는 자기장의 유도는 진공에서 동일한 전류에 의해 생성되는 자기장의 유도와 다릅니다. 균일한 매질에서 자기장이 유도되는 크기와 진공에서 유도되는 자기장의 크기가 몇 배나 다른지를 나타내는 물리량을 투자율이라고 합니다. 진공은 최대 투자율을 갖습니다.

물질의 자기적 특성은 원자(원자를 구성하는 전자, 양성자, 중성자)의 자기적 특성에 의해 결정됩니다. 양성자와 중성자의 자기적 성질은 전자의 자기적 성질보다 거의 1000배 약합니다. 따라서 물질의 자기 특성은 주로 원자를 구성하는 전자에 의해 결정됩니다.

전자의 가장 중요한 특성 중 하나는 전기장뿐만 아니라 자기장도 존재한다는 것입니다. 축을 중심으로 회전할 때 발생하는 것으로 추정되는 전자 자체의 자기장을 스핀 장(스핀-회전)이라고 합니다. 그러나 전자는 원자핵 주변의 움직임으로 인해 자기장도 생성하는데, 이는 원형 미세 전류에 비유될 수 있습니다. 궤도 운동으로 인해 발생하는 전자의 스핀장과 자기장은 물질의 광범위한 자기 특성을 결정합니다.

불균일한 자기장에서 상자성(1)과 반자성(2)의 거동. 사이트의 그림: http://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph19/theory.html

물질의 자기적 특성은 매우 다양합니다. 예를 들어, 백금, 공기, 알루미늄, 염화제이철은 상자성이며 구리, 비스무트, 물은 반자성입니다. 전자석 극 사이의 불균일 자기장에 배치된 상자성 및 반자성 샘플은 다르게 동작합니다. 상자성 물질은 강한 자기장의 영역으로 끌어당겨지고 반대로 반자성 물질은 그 밖으로 밀려납니다.

파라자성과 반자성은 외부 자기장에서 전자 궤도의 거동으로 설명됩니다. 외부 필드가 없으면 반자성 물질의 원자는 자체 전자 자기장을 가지며 궤도 운동에 의해 생성된 필드는 완전히 보상됩니다. 반자성의 발생은 전자 궤도에 대한 로렌츠 힘의 작용과 관련이 있습니다. 이 힘의 영향으로 전자의 궤도 운동의 특성이 바뀌고 자기장의 보상이 중단됩니다. 결과적으로 원자의 자기장은 외부 자기장의 유도 방향과 반대 방향으로 향하는 것으로 나타났습니다.

상자성 물질의 원자에서는 전자의 자기장이 완전히 보상되지 않으며 원자는 작은 원형 전류와 유사한 것으로 나타납니다. 외부 자기장이 없으면 이러한 원형 미세 전류는 무작위로 방향이 지정되므로 총 자기 유도는 0이 됩니다. 외부 자기장은 방향 지정 효과가 있습니다. 미세 전류는 자체 자기장이 외부 필드 유도 방향으로 향하도록 방향을 지정하는 경향이 있습니다. 때문에 열 운동미세전류의 원자 방향은 결코 완전하지 않습니다. 외부 자기장이 증가할수록 배향 효과가 증가하여 상자성 시료 자체의 자기장 유도가 외부 자기장 유도에 정비례하여 증가합니다. 샘플 내 자기장의 총 유도는 외부 자기장의 유도와 자화 과정에서 발생한 자체 자기장의 유도로 구성됩니다.

모든 물질의 원자는 반자성 특성을 갖지만, 많은 경우 반자성은 강한 상자성 효과에 의해 가려집니다. 반자성 현상은 1845년 M. 패러데이(M. Faraday)에 의해 발견되었습니다.

강자성체는 자기장에서 강하게 자화될 수 있으며 자기 투자율이 매우 높습니다. 고려중인 그룹에는 4 명이 포함됩니다. 화학 원소: 철, 니켈, 코발트, 가돌리늄. 이 중에서 철의 투자율이 가장 높습니다. 강자성 재료는 이러한 원소의 다양한 합금일 수 있습니다(예: 세라믹 강자성 재료 - 페라이트).

모든 강자성체에는 특정 온도(소위 온도 또는 퀴리점), 그 이상에서는 강자성 특성이 사라지고 물질은 상자성이 됩니다. 예를 들어 철의 경우 퀴리 온도는 770°C, 코발트의 경우 1130°C, 니켈의 경우 360°C입니다.

강자성 물질은 자기적으로 부드럽거나 자기적으로 단단합니다. 연자성 강자성 물질은 외부 자기장이 0이 되면 거의 완전히 자기가 없어집니다. 연자성 재료에는 순철, 전기강 및 일부 합금이 포함됩니다. 이 물질은 연속적인 자화 반전, 즉 자기장의 방향이 바뀌는 교류 장치(변압기, 전기 모터 등)에 사용됩니다.

자기적으로 단단한 물질은 자기장에서 제거된 후에도 자화를 상당 부분 유지합니다. 자기적으로 단단한 재료의 예로는 탄소강과 다양한 특수 합금이 있습니다. 자기적으로 단단한 재료는 주로 영구 자석을 만드는데 사용됩니다.

특징강자성체의 자화 과정은 히스테리시스, 즉 샘플의 이력에 대한 자화의 의존성입니다. 강자성 샘플의 자화 곡선 B(B0)는 루프입니다. 복잡한 모양, 이를 히스테리시스 루프라고 합니다.

외부 자기장 유도에 대한 강자성체의 투자율의 의존성. 강자성체는 처음에는 빠르게 자화되지만 최대에 도달하면 점점 더 천천히 자화됩니다. 사이트의 그림: http://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph19/theory.html

자기적으로 단단한 강자성 물질의 일반적인 히스테리시스 루프. 지점 2에서는 자기 포화가 달성됩니다. 섹션 1-3은 잔류 자기 유도를 결정하고 섹션 1-4는 감자력에 저항하는 샘플의 능력을 특징으로 하는 보자력을 결정합니다. 사이트의 그림: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

강자성의 본질은 양자 개념을 바탕으로 이해될 수 있습니다. 강자성은 전자 자체(스핀) 자기장의 존재로 설명됩니다. 강자성 물질의 결정에서는 인접한 전자의 스핀 자기장의 강한 상호 작용으로 인해 평행 방향이 에너지적으로 유리한 조건이 발생합니다. 이러한 상호 작용의 결과로 강자성 결정 내부에 자발적으로 자화된 영역이 나타납니다. 이러한 영역을 도메인이라고 합니다. 각 도메인은 작은 영구 자석입니다.

강자성 샘플의 자화 과정 예시:

a - 외부 자기장이 없는 물질: 작은 자석인 개별 원자가 혼란스럽게 위치합니다. b - 자화 물질: 외부 장의 영향으로 원자는 외부 장의 방향에 따라 특정 순서로 서로 상대적으로 배향됩니다. 쌀. 사이트에서: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

자성 이론의 영역은 원자의 자기장의 모멘트가 서로 평행하게 배향되는 물질의 작은 자화 영역입니다. 도메인은 Bloch 벽이라고 하는 전환 레이어에 의해 서로 분리됩니다. 그림은 반대 방향의 자기 방향을 갖는 두 개의 도메인과 중간 방향을 갖는 두 영역 사이의 Bloch 벽을 보여줍니다. 사이트의 그림: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.html

외부 자기장이 없으면 다양한 영역의 자기장의 유도 벡터 방향이 큰 결정에서 무작위로 배향됩니다. 이러한 결정은 자화되지 않은 것으로 밝혀졌습니다. 외부 자기장이 가해지면 도메인 경계가 이동하여 외부 자기장을 따라 배향된 도메인의 부피가 증가합니다. 외부 자기장의 유도가 증가함에 따라 자화 물질의 자기 유도도 증가합니다. 매우 강한 외부 자기장에서는 자신의 자기장이 외부 자기장과 방향이 일치하는 영역이 다른 모든 영역을 흡수하여 자기 포화가 발생합니다.

그러나 이 모든 그림과 그 위에 묘사된 영역 및 원자는 실제 자기 현상에 대한 다이어그램이나 모델일 뿐이며 현상 자체는 아니라는 점을 기억해야 합니다. 관찰된 사실과 모순되지 않는 한 사용됩니다.

하중을 잡기 위해 설계된 간단한 전자석입니다. 에너지원은 배터리 DC. 전자석의 자력선도 표시되어 있으며, 이는 일반적인 철가루 방법으로 감지할 수 있습니다. 사이트의 그림: http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/ MAGNITI_I_MAGNITNIE_SVOSTVA_VESHCHESTVA.htmll

직류 전류가 흐르는 도체 근처에서 자기장의 모습을 전자석으로 표현한 것입니다. 전류는 강자성 막대에 감겨진 와이어를 통과합니다. 이 경우의 자화력은 코일의 전류 크기와 감은 수의 곱과 같습니다. 이 전력은 암페어 단위로 측정됩니다. 자기장 강도 N코일의 단위 길이당 자화력과 같습니다. 따라서 값은 N미터당 암페어로 측정됩니다. 이는 코일 내부의 물질이 획득한 자화를 결정합니다. 진공 자기 유도에서는 비자기장의 세기에 비례 N.

자기장 유도는 자기장의 힘 특성인 벡터량입니다. 자기 유도의 방향은 자기장에서 자침이 가리키는 방향과 일치하며, 이 벡터의 계수는 벡터의 계수에 수직으로 움직이는 하전 입자에 작용하는 자기력 계수의 비율과 같습니다. 이 입자의 속도와 전하. SI에 따른 자기 유도는 테슬라(T)로 측정됩니다. GHS 시스템에서 자기 유도는 가우스(G) 단위로 측정됩니다. 이 경우 1T = 104Gs입니다.

철심이 있는 대형 전자석과 매우 많은 수연속 모드에서 작동하는 회전은 자화력이 큽니다. 극 사이의 간격에 최대 6테슬라(T)의 자기 유도를 생성합니다. 유도량은 기계적 응력, 코일 가열 및 코어의 자기 포화에 의해 제한됩니다.

다수의 거대한 수냉식 전자석(코어 없음)과 펄스 자기장 생성을 위한 설비는 P.L. 케임브리지의 Kapitsa와 소련 과학 아카데미의 물리적 문제 연구소, MIT의 F. Bitter. 이러한 자석을 사용하면 최대 50 Tesla의 유도를 달성할 수 있습니다. 최대 6.2 Tesla의 자기장을 생성하고 15kW의 전력을 소비하며 액체 수소로 냉각되는 비교적 작은 전자석이 Losalamos 국립 연구소에서 개발되었습니다. 이러한 자기장은 매우 낮은 온도에서 발생합니다.

자기 유도 벡터는 다음 중 하나로 간주됩니다. 물리량전자기학 이론의 기본인 는 매우 다양한 방정식에서 어떤 경우에는 직접적으로, 때로는 이와 관련된 자기장 강도를 통해 찾을 수 있습니다. 고전 전자기 이론에서 자기 유도 벡터가 없는 유일한 영역은 아마도 순수 정전기학일 것입니다.

1825년 앙페르는 자석의 각 원자에 전기 미세전류가 순환한다고 제안했습니다. 그러나 전자는 1897년에야 발견되었고 원자의 내부 구조 모델은 앙페르의 뛰어난 추측 이후 거의 100년이 지난 1913년에 발견되었습니다. 1852년에 W. Weber는 자성 물질의 각 원자가 작은 자기 쌍극자라고 제안했습니다. 물질의 최대 또는 완전한 자화는 모든 개별 원자 자석이 특정 순서로 배열될 때 달성됩니다. Weber는 분자 또는 원자의 "마찰"이 이러한 기본 자석의 질서를 유지하는 데 도움이 된다고 믿었습니다. 그의 이론은 물체가 자석과 접촉할 때의 자화와 충격을 받거나 가열될 때의 자기소거를 설명했습니다. 자화된 조각이나 자성 막대를 여러 부분으로 절단할 때 자석의 "재현"에 대해서도 설명했는데, 각 부분에는 항상 두 개의 극이 있었습니다. 그러나 이 이론은 기본 자석 자체의 기원이나 히스테리시스 현상을 설명하지 못했습니다. 1890년에 Weber의 이론은 J. Ewing에 의해 개선되었습니다. 그는 원자 마찰 가설을 영구 자석을 구성하는 기본 쌍극자의 순서를 유지하는 데 도움이 되는 원자간 구속력에 대한 아이디어로 대체했습니다.

1905년에 P. Langevin은 각 원자에 내부 보상되지 않은 전자 전류를 부여하여 상자성 물질의 거동을 설명했습니다. Langevin에 따르면 외부 자기장이 없을 때는 무작위로 방향이 지정되지만 적용되면 규칙적인 방향을 얻는 작은 자석을 형성하는 것은 이러한 전류입니다. 이 경우 완전한 순서에 대한 접근 방식은 자화의 포화에 해당합니다. Langevin은 "자기 전하"와 극 사이의 거리의 곱과 동일한 원자 자석의 자기 모멘트 개념을 도입했습니다. 이 이론에 따르면, 상자성 물질의 약한 자성은 보상되지 않은 전자 전류에 의해 생성된 약한 총 자기 모멘트로 설명됩니다.

1907년 P. Weiss는 "도메인"이라는 개념을 도입했는데, 이는 다음과 같은 중요한 공헌을 했습니다. 현대 이론자기. 개별 도메인은 0.01mm 정도의 선형 치수를 가질 수 있습니다. 도메인은 소위 블로흐 벽(Bloch wall)에 의해 서로 분리되어 있으며 그 두께는 원자 크기 1000을 초과하지 않습니다. 이러한 벽은 "전이층", 즉 도메인의 자화 방향 변화가 발생하는 물질의 자기 나노 구조의 미세 기울기를 나타냅니다. 도메인의 존재에 대한 두 가지 설득력 있는 실험적 확인이 있습니다. 1919년에 G. 바르카우젠(G. Barkhausen)은 강자성 물질 샘플에 외부 장이 가해지면 작은 개별 부분에서 자화가 변한다는 사실을 확립했습니다. 분말 형상 방법을 사용하여 자석의 자구 구조를 확인하기 위해 강자성 분말(산화철)의 콜로이드 현탁액 한 방울을 자화 물질의 잘 연마된 표면에 적용합니다. 분말 입자는 주로 자기장의 불균일성이 최대인 장소, 즉 도메인 경계에 정착합니다. 이 구조는 현미경으로 연구할 수 있습니다. 투명한 강자성 물질을 통과하는 편광의 통과를 기반으로 자기장을 연구하는 방법이 개발되었습니다.

자유 철 원자는 두 개의 껍질( 케이그리고 엘), 핵에 가장 가까운 것들은 전자로 채워져 있으며, 그 중 첫 번째는 2개, 두 번째는 8개의 전자를 포함합니다. 안에 케이-껍질, 전자 중 하나의 스핀은 양수이고 다른 하나는 음수입니다. 안에 엘-껍질(보다 정확하게는 두 개의 하위 껍질에서) 8개의 전자 중 4개는 양의 스핀을 갖고 나머지 4개는 음의 스핀을 갖습니다. 두 경우 모두 하나의 껍질 내에서 전자 스핀이 완전히 보상되므로 원자의 총 자기 모멘트는 0이 됩니다. 안에 중-껍질, 상황은 다릅니다. 세 번째 부껍질에 위치한 6개의 전자 중 5개의 전자가 스핀과 방향을 갖기 때문입니다.

자기장의 특성을 이해하려면 많은 현상을 정의해야 합니다. 동시에 그것이 어떻게, 왜 나타나는지 미리 기억해야 합니다. 역장이 무엇인지 알아보세요. 그러한 자기장은 자석에서만 발생할 수 있는 것이 아니라는 것이 중요합니다. 이와 관련하여 지구 자기장의 특성을 언급하는 것은 나쁠 것이 없습니다.

분야의 출현

먼저 우리는 현장의 출현을 설명해야 합니다. 그러면 자기장과 그 특성을 설명할 수 있습니다. 하전 입자가 움직이는 동안 나타납니다. 특히 활선 도체에 영향을 미칠 수 있습니다. 자기장과 이동 전하 또는 전류가 흐르는 도체 사이의 상호 작용은 전자기라고 불리는 힘으로 인해 발생합니다.

특정 공간 지점에서 자기장의 강도 또는 강도 특성은 자기 유도를 사용하여 결정됩니다. 후자는 기호 B로 지정됩니다.

필드의 그래픽 표현

자기장과 그 특성은 유도선을 이용하여 그래픽 형태로 표현될 수 있습니다. 이 정의는 임의의 지점에서의 접선이 자기 유도 벡터의 방향과 일치하는 선을 나타냅니다.

이 선은 자기장의 특성에 포함되며 방향과 강도를 결정하는 데 사용됩니다. 자기장의 강도가 높을수록 이러한 선이 더 많이 그려집니다.

자기선이란 무엇입니까?

전류가 흐르는 직선 도체의 자기선은 동심원 모양을 가지며 그 중심은 주어진 도체의 축에 위치합니다. 전류가 흐르는 도체 근처의 자력선 방향은 김렛 규칙에 의해 결정됩니다. 이는 다음과 같습니다. 전류 방향으로 도체에 나사로 고정되도록 김렛을 배치하면 핸들의 회전 방향이 일치합니다. 자기선 방향으로.

전류가 흐르는 코일에서는 자기장의 방향도 김렛 법칙에 의해 결정됩니다. 솔레노이드 회전에서 전류 방향으로 핸들을 회전시키는 것도 필요합니다. 자기 유도선의 방향은 송곳의 병진 이동 방향과 일치합니다.

이것이 자기장의 주요 특성이다.

동일한 조건에서 단일 전류에 의해 생성된 필드는 이러한 물질의 자기 특성이 다르기 때문에 매체에 따라 강도가 달라집니다. 매체의 자기 특성은 절대 투자율을 특징으로 합니다. 미터당 헨리(g/m) 단위로 측정됩니다.

자기장의 특성에는 자기 상수라고 불리는 진공의 절대 투자율이 포함됩니다. 매질의 절대 투자율이 상수와 몇 배나 달라지는지 결정하는 값을 상대 투자율이라고 합니다.

물질의 자기 투자율

이것은 무차원 수량입니다. 투자율 값이 1보다 작은 물질을 반자성이라고 합니다. 이러한 물질에서는 자기장이 진공 상태보다 약합니다. 이러한 특성은 수소, 물, 석영, 은 등에 존재합니다.

투자율이 1을 초과하는 매체를 상자성이라고 합니다. 이러한 물질에서는 자기장이 진공 상태보다 더 강합니다. 이러한 매체 및 물질에는 공기, 알루미늄, 산소 및 백금이 포함됩니다.

상자성 및 반자성 물질의 경우 투자율 값은 외부 자화장의 전압에 의존하지 않습니다. 이는 특정 물질의 양이 일정하다는 것을 의미합니다.

강자성체는 특수 그룹에 속합니다. 이러한 물질의 경우 투자율은 수천 이상에 도달합니다. 자성을 띠고 자기장을 강화하는 성질을 갖고 있는 이들 물질은 전기공학에서 널리 사용된다.

전계 강도

자기장의 특성을 결정하기 위해 자기 유도 벡터와 함께 자기장 강도라는 값을 사용할 수 있습니다. 이 항은 외부 자기장의 강도를 결정합니다. 모든 방향에서 동일한 특성을 갖는 매체의 자기장의 방향, 강도 벡터는 자기장 지점의 자기 유도 벡터와 일치합니다.

강자성체의 강한 자기 특성은 작은 자석의 형태로 표현될 수 있는 임의로 자화된 작은 부품의 존재로 설명됩니다.

자기장이 없으면 강자성 물질은 뚜렷한 자기 특성을 갖지 않을 수 있습니다. 도메인의 필드가 서로 다른 방향을 얻고 전체 자기장이 0이기 때문입니다.

자기장의 주요 특성에 따르면, 강자성체가 외부 자기장, 예를 들어 전류가 흐르는 코일에 배치되면 외부 자기장의 영향으로 도메인이 외부 자기장의 방향으로 회전합니다. 더욱이 코일의 자기장이 증가하고 자기 유도가 증가합니다. 외부 자기장이 충분히 약하면 모든 영역의 일부만 뒤집어지며 그 자기장은 외부 자기장의 방향에 가깝습니다. 외부 자기장의 세기가 증가할수록 회전하는 영역의 수가 증가하고, 외부 자기장 전압의 특정 값에서 거의 모든 부분이 회전하여 자기장이 외부 자기장의 방향으로 위치하게 됩니다. 이 상태를 자기 포화라고 합니다.

자기유도와 장력의 관계

강자성체의 자기유도와 외부 자기장의 세기 사이의 관계는 자화곡선이라는 그래프를 사용하여 묘사할 수 있습니다. 곡선 그래프가 구부러지는 지점에서는 자기유도 증가율이 감소합니다. 굽힌 후 장력이 일정 값에 도달하면 포화가 발생하고 곡선이 약간 상승하여 점차 직선 형태를 취합니다. 이 영역에서는 유도가 여전히 증가하고 있지만 외부 전계 강도의 증가로 인해 다소 천천히 증가하고 있습니다.

표시기 데이터의 그래픽 의존성은 직접적이지 않습니다. 즉, 해당 비율이 일정하지 않으며 재료의 투자율이 일정한 표시기가 아니라 외부 필드에 따라 달라집니다.

재료의 자기 특성 변화

전류 강도를 강자성 코어가 있는 코일에서 완전히 포화될 때까지 증가시킨 다음 감소시키면 자화 곡선은 감자 곡선과 일치하지 않습니다. 강도가 0이면 자기 유도는 동일한 값을 갖지 않지만 잔류 자기 유도라는 특정 지표를 얻습니다. 자기 유도가 자화력보다 뒤처지는 상황을 히스테리시스라고 합니다.

코일의 강자성 코어를 완전히 자기화하려면 역전류를 흘려 필요한 전압을 생성해야 합니다. 다른 강자성 물질의 경우 조각이 필요합니다. 다양한 길이. 크기가 클수록 감자에 필요한 에너지의 양이 늘어납니다. 재료의 완전한 감자가 발생하는 값을 보자력이라고 합니다.

코일의 전류가 더 증가하면 유도는 다시 포화 상태로 증가하지만 자력선의 방향은 달라집니다. 반대 방향으로 자기를 제거하면 잔류 유도가 얻어집니다. 잔류 자성 현상은 잔류 자성 지수가 높은 물질로 영구 자석을 만들 때 사용됩니다. 코어는 재자화 능력이 있는 물질로 생성됩니다. 전기 기계그리고 악기.

왼손 법칙

전류가 흐르는 도체에 영향을 미치는 힘의 방향은 왼손 법칙에 따라 결정됩니다. 즉, 처녀 손바닥을 자기선이 들어가도록 위치시키고 네 손가락을 전류 방향으로 뻗었을 때입니다. 도체에서는 구부러진 엄지 손가락이 힘의 방향을 나타냅니다. 이 힘유도 벡터와 전류에 수직입니다.

자기장 내에서 움직이는 전류 운반 도체는 전기 에너지를 기계 에너지로 바꾸는 전기 모터의 프로토타입으로 간주됩니다.

오른손 법칙

도체가 자기장 내에서 움직일 때 기전력이 그 내부에 유도되며, 이는 자기 유도, 관련된 도체의 길이 및 이동 속도에 비례하는 값을 갖습니다. 이러한 의존성을 전자기 유도라고 합니다. 도체에서 유도된 EMF의 방향을 결정할 때 다음 규칙을 사용하십시오. 오른손: 오른손이 왼쪽 예와 같은 위치에 있으면 자력선이 손바닥에 들어가고 엄지 손가락은 도체의 이동 방향을 나타내고 확장 된 손가락은 유도 EMF의 방향을 나타냅니다. 외부 기계적 힘의 영향을 받아 자속 속에서 움직이는 도체가 가장 간단한 예입니다. 발전기, 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환되는 것입니다.

이는 다르게 공식화될 수 있습니다. 폐루프에서는 EMF가 유도됩니다. 이 루프에 포함된 자속의 변화에 따라 루프의 EMF는 이 루프에 적용되는 자속의 변화율과 수치적으로 동일합니다.

이 양식은 평균 EMF 표시기를 제공하고 자속이 아닌 변화율에 대한 EMF의 의존성을 나타냅니다.

렌츠의 법칙

또한 렌츠의 법칙을 기억해야 합니다. 회로를 통과하는 자기장이 변할 때 유도되는 전류는 자기장이 이러한 변화를 방지합니다. 코일의 회전이 서로 다른 크기의 자속으로 침투되면 전체 코일에 유도되는 EMF는 서로 다른 회전의 EDE의 합과 같습니다. 코일의 서로 다른 회전에 따른 자속의 합을 자속쇄교라고 합니다. 이 양과 자속의 측정 단위는 Weber입니다.

회로의 전류가 변하면 생성되는 자속도 변합니다. 동시에, 법에 따르면 전자기 유도, EMF는 도체 내부에 유도됩니다. 이는 도체의 전류 변화와 관련하여 나타나므로 이 현상을 자기 유도라고 하며, 도체에 유도된 EMF를 자기 유도 EMF라고 합니다.

쇄교자속과 자속은 전류 강도뿐만 아니라 주어진 도체의 크기와 모양, 주변 물질의 투자율에 따라 달라집니다.

도체 인덕턴스

비례 계수를 도체의 인덕턴스라고 합니다. 이는 전기가 통과할 때 자속 결합을 생성하는 도체의 능력을 나타냅니다. 이것은 주요 매개 변수 중 하나입니다. 전기 회로. 특정 회로의 경우 인덕턴스는 일정한 값입니다. 이는 회로의 크기, 구성 및 매체의 투자율에 따라 달라집니다. 이 경우 회로의 전류 강도와 자속은 중요하지 않습니다.

위의 정의와 현상은 자기장이 무엇인지에 대한 설명을 제공합니다. 자기장의 주요 특성도 제시되어 있으며 이를 통해 이 현상을 정의할 수 있습니다.

지구 자기장

자기장은 운동 상태에 관계없이 움직이는 전하와 자기 모멘트를 갖는 물체에 작용하는 힘장입니다.

거시적 자기장의 근원은 자화된 물체, 전류가 흐르는 도체, 움직이는 전기적으로 충전된 물체입니다. 이러한 소스의 특성은 동일합니다. 자기장은 하전된 미세 입자(전자, 양성자, 이온)의 이동과 미세 입자 자체(스핀) 자기 모멘트의 존재로 인해 발생합니다.

교번 자기장은 시간이 지남에 따라 전기장이 변할 때도 발생합니다. 시간이 지남에 따라 자기장이 변하면, 전기장. 전체 설명전기장과 자기장의 관계는 맥스웰 방정식을 제공합니다. 자기장의 특성을 설명하기 위해 자기력선(자기유도선)이라는 개념이 도입되는 경우가 많습니다.

자기장의 특성과 물질의 자기적 특성을 측정하기 위해 그들은 다음을 사용합니다. 다양한 유형자력계. CGS 단위계의 자기장 유도 단위는 가우스(G)이며, 국제 단위계(SI) - 테슬라(T), 1T = 104G입니다. 강도는 각각 에르스텟(Oe)과 미터당 암페어(A/m, 1 A/m = 0.01256 Oe)로 측정됩니다. 자기장 에너지 - Erg/cm2 또는 J/m2, 1 J/m2 = 10 erg/ cm2.

나침반이 반응하다
지구 자기장에

자연의 자기장은 그 규모와 그로 인한 영향이 매우 다양합니다. 지구의 자기권을 형성하는 지구 자기장은 태양 방향으로 70~80,000km, 반대 방향으로 수백만 km의 거리에 걸쳐 있습니다. 지구 표면에서 자기장은 평균 50μT이고 자기권 경계에서는 ~ 10 -3G입니다. 지자기장은 태양풍의 하전 입자와 부분적으로 우주 광선의 흐름으로부터 지구 표면과 생물권을 보호합니다. 자기생물학은 지자기장 자체가 유기체의 생명 활동에 미치는 영향을 연구합니다. 지구 근처 공간에서 자기장은 고에너지 하전 입자를 위한 자기 트랩, 즉 지구의 방사선 벨트를 형성합니다. 방사선 벨트에 포함된 입자는 우주로 비행할 때 심각한 위험을 초래합니다. 지구 자기장의 기원은 지구 핵에 있는 전도성 액체 물질의 대류 운동과 관련이 있습니다.

우주선을 이용한 직접 측정에 따르면 지구에 가장 가까운 우주체(달, 금성, 화성)에는 지구와 유사한 자체 자기장이 없는 것으로 나타났습니다. 다른 행성에서 태양계오직 목성과 분명히 토성만이 행성의 자기 함정을 생성하기에 충분한 자체 자기장을 가지고 있습니다. 최대 10G의 자기장과 여러 특징적인 현상(자기 폭풍, 싱크로트론 무선 방출 등)이 목성에서 발견되었으며, 이는 행성 과정에서 자기장이 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다.

행성 간 자기장은 주로 태양풍(지속적으로 팽창하는 플라즈마)의 장입니다. 태양 코로나). 지구 궤도 근처에서 행성 간 장은 ~ 10 -4 -10 -5 Gs입니다. 행성 간 자기장의 규칙성은 발달로 인해 파괴될 수 있습니다. 다양한 유형플라즈마 불안정성, 충격파의 통과 및 태양 플레어에 의해 생성된 빠른 입자 흐름의 전파.

태양의 모든 과정에서 플레어, 점과 홍염의 출현, 태양 우주 광선의 탄생, 자기장이 중요한 역할을 합니다. Zeeman 효과를 기반으로 한 측정에 따르면 흑점의 자기장은 수천 가우스에 도달하고 홍염은 ~ 10-100 가우스(태양의 전체 자기장의 평균 값 ~ 1 가우스)에 의해 유지됩니다.

자기 폭풍

자기 폭풍은 지구 자기장의 강력한 교란으로, 지구 자기 요소의 원활한 일일 순환을 급격히 방해합니다. 자기 폭풍은 몇 시간에서 며칠까지 지속되며 지구 전체에서 동시에 관찰됩니다.

일반적으로 자기 폭풍은 예비, 초기, 주요 단계와 복구 단계로 구성됩니다. 예비 단계에서는 지자기장의 사소한 변화가 관찰됩니다(주로 고위도), 특징적인 단기간 필드 진동의 여기도 포함됩니다. 초기 단계는 지구 전체에 걸쳐 개별 필드 구성 요소의 급격한 변화를 특징으로 하며, 주요 단계는 큰 필드 변동과 수평 구성 요소의 급격한 감소를 특징으로 합니다. 자기 폭풍의 회복 단계에서 자기장은 정상 값으로 돌아갑니다.

태양풍의 영향
지구 자기권에

자기 폭풍은 태양의 활성 영역에서 나오는 태양 플라즈마 흐름이 조용한 표면에 겹쳐서 발생합니다. 태양풍. 따라서 자기 폭풍은 11년 주기의 최대치 근처에서 더 자주 관찰됩니다. 태양 활동. 지구에 도달하면 태양 플라즈마 흐름은 자기권의 압축을 증가시켜 자기 폭풍의 초기 단계를 일으키고 부분적으로 지구 자기권에 침투합니다. 고에너지 입자가 지구의 상부 대기로 유입되고 자기권에 미치는 영향으로 인해 전류가 생성 및 강화되어 전리층의 극지방에서 가장 큰 강도에 도달합니다. 고위도 자기 활동 지역의 모습입니다. 자기권-전리층 전류 시스템의 변화는 불규칙한 자기 교란의 형태로 지구 표면에 나타납니다.

미시세계 현상에서 자기장의 역할은 우주 규모만큼 중요합니다. 이것은 모든 입자의 존재로 설명됩니다. 구조적 요소물질(전자, 양성자, 중성자), 자기 모멘트, 움직이는 전하에 대한 자기장의 영향 등이 있습니다.

과학과 기술에 자기장의 응용. 자기장은 일반적으로 약함(최대 500Gs), 중간(500Gs~40kGs), 강함(40kGs~1MGs) 및 초강력(1MGs 이상)으로 구분됩니다. 거의 모든 전기 공학, 무선 공학 및 전자 공학은 약한 자기장과 중간 자기장의 사용을 기반으로 합니다. 약한 자기장과 중간 자기장은 영구 자석, 전자석, 비냉각 솔레노이드 및 초전도 자석을 사용하여 얻습니다.

자기장 소스

모든 자기장의 원인은 인공적인 것과 자연적인 것으로 나눌 수 있습니다. 자기장의 주요 자연 발생원은 지구 자체의 자기장과 태양풍입니다. 에게 인공 소스모든 것은 귀속될 수 있다 전자기장, 우리의 것은 너무 풍부합니다 현대 세계, 특히 우리 집. 우리에 대해 자세히 알아보고 읽어보세요.

전기 자동차는 0~1000Hz 범위의 강력한 자기장의 원천입니다. 철도 운송은 교류를 사용합니다. 도시 교통은 일정합니다. 교외 전기 운송에서 자기장 유도의 최대값은 75μT에 도달하고, 평균값은 약 20μT입니다. DC 구동 차량의 평균값은 29μT로 기록됩니다. 리턴 와이어가 레일인 트램에서는 무궤도 전차 와이어보다 훨씬 더 먼 거리에서 자기장이 서로 상쇄되며, 무궤도 전차 내부에서는 가속 중에도 자기장의 변동이 작습니다. 그러나 자기장의 가장 큰 변동은 지하철에 있습니다. 열차가 출발할 때 플랫폼의 자기장은 지자기장을 초과하는 50~100μT 이상입니다. 기차가 터널 속으로 사라진 지 오래되더라도 자기장은 이전 값으로 돌아오지 않습니다. 열차가 접촉 레일에 대한 다음 연결 지점을 통과한 후에만 자기장이 이전 값으로 돌아갑니다. 사실, 때로는 시간이 없습니다. 다음 열차가 이미 플랫폼에 접근하고 있으며 속도가 느려지면 자기장이 다시 변경됩니다. 객차 자체에서 자기장은 150-200 µT, 즉 일반 열차보다 10배 더 강합니다.

우리가 가장 자주 접하는 자기장의 유도 값 일상 생활아래 다이어그램에 나와 있습니다. 이 다이어그램을 보면 우리는 언제 어디서나 자기장에 노출되어 있다는 것이 분명합니다. 일부 과학자들에 따르면 0.2μT 이상의 유도 자기장은 유해한 것으로 간주됩니다. 우리 주변의 전자기장의 유해한 영향으로부터 우리 자신을 보호하기 위해 특정한 예방 조치를 취해야 하는 것은 당연합니다. 몇 가지 간단한 규칙만 따르면 자기장이 신체에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있습니다.

현재 SanPiN 2.1.2.2801-10 "SanPiN 2.1.2.2645-10의 변경 및 추가 사항 1번" 주거용 건물 및 건물의 생활 조건에 대한 위생 및 역학 요구 사항"에는 다음과 같이 명시되어 있습니다. "최대 허용 가능한 지자기 감쇠 수준 주거용 건물 부지의 필드는 1.5 "와 동일하게 설정됩니다. 역시 한도로 설정 유효한 값 50Hz 주파수의 자기장의 강도와 강도:

주거용 건물에서 - 5μT또는 오전 4시/분;
주거용 건물의 비거주 건물에서 주거 지역, 영토를 포함하여 정원 플롯 —10μT또는 오전 8시/분.

이러한 기준을 바탕으로 누구나 얼마만큼의 비용이 드는지 계산할 수 있습니다. 가전제품각각의 상태와 대기 상태에 있을 수 있습니다. 특정 방또는 이를 바탕으로 생활 공간의 정상화를 위한 권장 사항이 발표됩니다.

자기장이란 무엇입니까?

자석은 어느 시점부터 끌리기 시작합니까? 각 자석 주위에는 자기장이 있어서 어떤 물체가 자기장에 끌리기 시작합니다. 이러한 자기장의 크기는 자석의 크기와 자체 특성에 따라 달라질 수 있습니다.

위키피디아 용어:

자기장은 운동 상태, 전자기장의 자기 구성 요소에 관계없이 움직이는 전하와 자기 모멘트가 있는 물체에 작용하는 힘장입니다.

자기장은 어디에서 오는가?

자기장은 비록 그 정도는 눈에 띄게 작지만 다른 입자의 자기 모멘트뿐만 아니라 하전 입자의 전류나 원자 내 전자의 자기 모멘트에 의해 생성될 수 있습니다.

자기장의 발현

자기장은 입자와 물체의 자기 모멘트, 하전 입자 또는 도체의 이동에 미치는 영향으로 나타납니다. 자기장 내에서 움직이는 전하를 띤 입자에 작용하는 힘은 다음과 같습니다. 로렌츠 힘이라 불림, 이는 항상 벡터 v 및 B에 수직으로 향합니다. 이는 입자 q의 전하, 자기장 벡터 B의 방향에 수직인 속도 구성 요소 v 및 자기장 유도 B의 크기에 비례합니다.

어떤 물체에 자기장이 있는지

우리는 종종 그것에 대해 생각하지 않지만, 우리 주변의 많은 (전부는 아니지만) 물체는 자석입니다. 우리는 자석이 자기 자신을 향해 끌어당기는 힘이 뚜렷한 조약돌이라는 사실에 익숙하지만 실제로는 거의 모든 것이 끌어당기는 힘을 갖고 있으며 훨씬 더 낮습니다. 예를 들어, 우리 행성을 생각해 봅시다. 우리는 표면에 아무것도 붙들고 있지 않지만 우주로 날아가지 않습니다. 지구의 장은 조약돌 자석의 장보다 훨씬 약하므로 엄청난 크기 때문에 우리를 붙잡을 수 있습니다. 사람들이 달에서 걷는 방법 (지름이 4 배 더 작음)을 본 적이 있다면 분명히 알게 될 것입니다 우리가 말하는 내용을 이해하십시오. 지구의 중력은 주로 지각과 핵의 금속 구성 요소에 기반을 두고 있으며 강력한 자기장을 가지고 있습니다. 대규모 철광석 매장지 근처에서는 나침반이 더 이상 올바른 북쪽 방향을 가리키지 않는다는 말을 들어보셨을 것입니다. 이는 나침반의 원리가 자기장의 상호 작용에 기초하고 철광석이 바늘을 끌어당기기 때문입니다.