자기장은 무엇이며 어디서 오는가? 자기장은 움직이는 입자에 의해 생성됩니다.

우리는 여전히 학교에서 자기장에 대해 기억하지만 그것이 나타내는 것은 모든 사람의 기억 속에 '불타오르는' 것이 아닙니다. 지금까지 다룬 내용을 다시 살펴보고 새롭고 유용하며 흥미로운 내용을 알려드리겠습니다.

자기장의 결정

자기장은 움직이는 전하(입자)에 영향을 미치는 힘의 장입니다. 이 역장 덕분에 물체는 서로 끌어당깁니다. 자기장에는 두 가지 유형이 있습니다.

  1. 중력 - 기본 입자 근처에서만 형성되며 이러한 입자의 특성과 구조에 따라 강도가 달라집니다.
  2. 동적, 전하가 움직이는 물체(전류 송신기, 자화 물질)에서 생성됩니다.

자기장에 대한 지정은 1845년 M. Faraday에 의해 처음 도입되었습니다. 비록 그 의미가 약간 잘못되었지만 전기적, 자기적 영향과 상호 작용이 동일한 물질장을 기반으로 수행된다고 믿었기 때문입니다. 1873년 후반에 D. Maxwell은 이러한 개념이 분리되기 시작한 양자 이론을 "제시"했으며, 이전에 파생된 힘의 장을 전자기장이라고 불렀습니다.

자기장은 어떻게 나타나는가?

다양한 물체의 자기장은 인간의 눈으로 감지되지 않으며 특수 센서만이 이를 감지할 수 있습니다. 미세한 규모로 자기장이 나타나는 원인은 자화된(하전된) 미세 입자의 움직임이며, 이는 다음과 같습니다.

  • 이온;
  • 전자;
  • 양성자.

이들의 움직임은 각 미세입자에 존재하는 스핀 자기 모멘트로 인해 발생합니다.


자기장, 어디서 찾을 수 있나요?

아무리 이상하게 들리더라도 우리 주변의 거의 모든 물체에는 자체 자기장이 있습니다. 많은 사람들의 개념에서는 자석이라고 불리는 조약돌만이 자기장을 가지고 있어 철 물체를 끌어당깁니다. 실제로 끌어당김의 힘은 모든 물체에 존재하지만 덜 원자가로 나타납니다.

또한 자기장이라고 불리는 힘의 장(force field)은 전하나 물체가 움직일 때만 나타난다는 점도 명확히 해야 합니다.


고정 전하에는 전기력장이 있습니다(이동 전하에도 존재할 수 있음). 자기장의 원인은 다음과 같습니다.

  • 영구 자석;
  • 이사비용.

자기장과 그 특성

강의 개요:

    자기장, 그 특성 및 특성.

자기장- 움직이는 전하(전류가 흐르는 도체, 영구자석)를 둘러싸고 있는 물질의 존재 형태.

이 이름은 덴마크 물리학자 Hans Oersted가 1820년에 발견한 것처럼 자침에 방향을 지정하는 효과가 있다는 사실에서 유래되었습니다. Oersted의 실험: 전류가 흐르는 전선 아래에 자기 바늘을 놓고 바늘 위에서 회전했습니다. 전류가 켜지면 전선에 수직으로 설치되었습니다. 전류의 방향이 바뀌면 반대 방향으로 바뀌었습니다.

자기장의 기본 특성:

    이동하는 전하, 전류 운반 도체, 영구 자석 및 교류 전기장에 의해 생성됩니다.

    움직이는 전하, 전류가 흐르는 도체, 자화체에 힘을 가해 작용합니다.

    교류 자기장은 교류 전기장을 생성합니다.

Oersted의 경험에 따르면 자기장은 방향성이 있고 벡터 힘 특성을 가져야 합니다. 이를 자기유도라고 명명하여 부릅니다.

자기장은 자기력선이나 자기유도선을 사용하여 그래픽으로 표현됩니다. 자기력 윤곽이것은 철제 파일이나 작은 자침의 축이 자기장에 위치하는 선입니다. 이러한 선의 각 지점에서 벡터는 접선을 따라 지정됩니다.

자기 유도 선은 항상 닫혀 있으며 이는 자연에 자기 전하가 없고 자기장의 소용돌이 특성을 나타냅니다.

일반적으로 그들은 자석의 북극을 떠나 남쪽으로 들어갑니다. 선의 밀도는 자기장에 수직인 단위 면적당 선의 수가 자기 유도의 크기에 비례하도록 선택됩니다.

N

전류가 흐르는 자기 솔레노이드

선의 방향은 오른쪽 나사 법칙에 따라 결정됩니다. 솔레노이드는 전류가 흐르는 코일로, 그 권선은 서로 가깝게 위치하고 권선의 직경은 코일의 길이보다 훨씬 작습니다.

솔레노이드 내부의 자기장은 균일합니다. 벡터가 어느 지점에서나 일정하면 자기장이 균일하다고 합니다.

솔레노이드의 자기장은 막대 자석의 자기장과 유사합니다.

와 함께

전류가 흐르는 솔레노이드는 전자석입니다.

경험에 따르면 자기장의 경우 전기장과 마찬가지로 중첩 원리: 여러 전류 또는 이동 전하에 의해 생성된 자기장의 유도는 각 전류 또는 전하에 의해 생성된 자기장 유도의 벡터 합과 같습니다.

벡터는 다음 세 가지 방법 중 하나로 입력됩니다.

a) 앙페르의 법칙으로부터;

b) 전류 전달 프레임에 대한 자기장의 영향에 의해;

c) 로렌츠 힘에 대한 표현에서.

ㅏ mpper는 자기장에 전류 I가 있는 도체 요소에 자기장이 작용하는 힘이 힘에 정비례한다는 것을 실험적으로 확립했습니다.

전류 I와 길이 및 자기 유도 요소의 벡터 곱:

- 앙페르의 법칙

N
벡터의 방향은 벡터 제품의 일반 규칙에 따라 찾을 수 있으며 왼손의 규칙은 다음과 같습니다. 왼손 손바닥이 자력선이 들어가도록 위치하는 경우 4 뻗은 손가락은 전류를 따라 향하게 되고, 구부러진 엄지손가락은 힘의 방향을 보여줄 것입니다.

유한한 길이의 도선에 작용하는 힘은 전체 길이에 걸쳐 적분하여 구할 수 있습니다.

I = const, B=const, F = BIlsin일 때

 =90 0이면 F = BIl

자기장 유도- 자력선에 수직으로 위치하며 단위 전류가 있는 단위 길이의 도체에 균일한 자기장에 작용하는 힘과 수치적으로 동일한 벡터 물리량입니다.

1T는 자기력선에 수직으로 위치한 1A의 전류로 1m 길이의 도체에 1N의 힘이 작용하는 균일한 자기장을 유도하는 것입니다.

지금까지 우리는 도체에 흐르는 거대전류를 살펴보았습니다. 그러나 앙페르의 가정에 따르면 모든 신체에는 원자 내 전자의 움직임으로 인해 발생하는 미세한 전류가 있습니다. 이러한 미세한 분자 전류는 자체 자기장을 생성하고 거대 전류 필드에서 회전하여 신체에 추가 자기장을 생성할 수 있습니다. 벡터는 모든 거시 및 미세 전류에 의해 생성된 결과 자기장을 특성화합니다. 동일한 거대 전류에서 다른 환경의 벡터는 다른 값을 갖습니다.

거대 전류의 자기장은 자기 강도 벡터로 설명됩니다.

균일한 등방성 매질의 경우

,

 0 = 410 -7 H/m - 자기 상수,  0 = 410 -7 N/A 2,

는 매질의 투자율로 매질의 미세전류장으로 인해 거시전류의 자기장이 몇 배나 변하는지를 나타냅니다.

    자속. 자속에 대한 가우스의 정리.

벡터 흐름(자속) 플랫폼을 통해 DS스칼라 수량이라고 함

사이트에 대한 법선 방향으로의 투영은 어디에 있습니까?

는 벡터와 사이의 각도입니다.

방향성 표면 요소,

벡터 플럭스는 대수량이며,

만약에 - 표면을 떠날 때

만약에 - 표면에 들어갈 때.

임의의 표면 S를 통한 자기 유도 벡터의 플럭스는 다음과 같습니다.

균일한 자기장 =const의 경우,


1 Wb - 유도가 1 T인 균일한 자기장에 수직으로 위치하는 1 m 2 면적의 평평한 표면을 통과하는 자속.

표면 S를 통과하는 자속은 이 표면을 가로지르는 자기력선의 수와 수치적으로 동일합니다.

자기 유도 선은 항상 닫혀 있으므로 닫힌 표면의 경우 표면에 들어가는 선의 수(Ф 0)이므로 닫힌 표면을 통과하는 자기 유도의 총 자속은 0입니다.

- 가우스의 정리: 닫힌 표면을 통과하는 자기 유도 벡터의 자속은 0입니다.

이 정리는 자연에는 자기 유도 선이 시작되거나 끝나는 자기 전하가 없다는 사실을 수학적으로 표현한 것입니다.

    Biot-Savart-Laplace 법칙과 자기장 계산에 대한 적용.

다양한 형태의 직류 자기장은 Fr에 의해 자세히 연구되었습니다. 과학자 Biot와 Savard. 그들은 모든 경우에 임의 지점에서의 자기 유도가 전류 강도에 비례하고 도체의 모양, 크기, 도체와 관련된 이 지점의 위치 및 환경에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다.

이 실험의 결과는 Fr. 자기 유도의 벡터 특성을 고려하고 중첩 원리에 따라 각 지점의 유도가 이 도체의 각 섹션에서 생성된 기본 자기장 유도의 벡터 합이라고 가정한 수학자 라플라스(Laplace).

Laplace는 1820년에 Biot-Savart-Laplace 법칙이라고 불리는 법칙을 공식화했습니다. 전류가 흐르는 도체의 각 요소는 자기장을 생성하며 임의의 지점 K에서 유도 벡터는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

- 비오-사바르-라플라스 법칙.

Biot-Sauvar-Laplace 법칙에 따르면 벡터의 방향은 벡터 곱의 방향과 일치합니다. 오른쪽 나사(김렛)의 법칙에 의해 동일한 방향이 부여됩니다.

고려해 보면,

전류와 공동 지시되는 도체 요소;

점 K에 연결되는 반경 벡터.

Biot-Savart-Laplace 법칙은 다음과 같은 이유로 실용적으로 중요합니다. 유한한 크기와 임의의 모양을 가진 도체를 통해 흐르는 전류의 자기장 유도를 공간의 특정 지점에서 찾을 수 있습니다.

임의의 모양의 전류의 경우 이러한 계산은 복잡한 수학적 문제입니다. 그러나 전류 분포에 특정 대칭이 있는 경우 Biot-Savart-Laplace 법칙과 함께 중첩 원리를 적용하면 특정 자기장을 비교적 간단하게 계산할 수 있습니다.

몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

A. 전류가 흐르는 직선 도체의 자기장.

    유한한 길이의 도체의 경우:

    무한 길이의 도체의 경우:  1 = 0,  2 = 

B. 순환 전류 중심의 자기장:

=90 0 , 죄=1,

외르스테드는 1820년에 거대 전류 시스템을 둘러싸는 폐루프의 순환이 이들 전류의 대수적 합에 비례한다는 것을 실험적으로 발견했습니다. 비례 계수는 단위계의 선택에 따라 달라지며 SI에서는 1과 같습니다.

씨
벡터의 순환을 폐루프 적분이라고 합니다.

이 공식은 순환 정리 또는 전체 현행법:

임의의 폐쇄 회로를 따른 자기장 강도 벡터의 순환은 이 회로에서 다루는 거대 전류(또는 총 전류)의 대수적 합과 같습니다. 그의 형질전류와 영구자석을 둘러싼 공간에서 힘이 발생 필드, 라고 불리는 자기. 유효성 자기 필드공개된다...

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    • 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.

    어린 시절에 내가 장난을 시작했을 때 Anna 할머니는 이렇게 말씀하셨습니다. "Shurka,보세요. 장난하지 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 겁주기 시작했을 때 그는 웃으며 말했다: "그는 돌도 없고 일반적으로 그는 끌려서 던질 수 없습니다. 그리고 그럴 필요가 없습니다." 겁주세요, 신이시여, 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.

    나는 내 나이 많은 친구들이 우리에게 아이들에게 트릭을 보여주었던 것을 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 보이고, 들리고, 만질 수 있는 것 외에도 보이지 않고 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 인해 농민으로 묘사됩니다. 자연과 신을 하나로, 분리할 수 없고 볼 수 있고 볼 수 없는 것으로 생각하기 시작한 철학자 스피노자가 나보다 먼저 이런 생각을 했다는 사실을 나는 그때는 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 줄질은 자기장을 느끼고 그 안에서 방향을 잡고 움직이지만 나는 미묘한 감각으로 아무것도 느끼지 못했다. 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 않으며, 우리가 무언가를 느끼지 않으면 느끼지 못하는 마음의 도움으로 그것이 존재한다는 것을 이해하는 마음도 필요합니다. 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. 자기장운동 상태에 관계없이 움직이는 전하와 자기 모멘트를 갖는 물체에 작용하는 힘의 장입니다." 또한 다음과 같이 말합니다. "자장은 대전된 입자의 전류 및/또는 전자의 자기 모멘트에 의해 생성될 수 있습니다. 원자(및 다른 입자의 자기 모멘트는 눈에 띄게 적지만)입니다. 게다가 시간에 따라 변하는 전기장이 있을 때 나타난다." 논리적인 관점에서 볼 때 이것이 훌륭한 정의라고는 말할 수 없다. 자기장이 힘의 장이라고 말하는 것은 아무 말도 하지 않는 것과 같다. 는 동어반복입니다. 결국 중력장도 힘의 장이고 핵력의 장은 힘입니다! 움직이는 전하에 대한 자기장의 영향에 대한 표시는 무언가를 말해줍니다. 이것은 다음 중 하나에 대한 설명입니다. 자기장의 특성 그러나 자기장이 전하를 갖는 입자에 직접 작용하는지, 아니면 이러한 입자에 의해 형성된 자기장에 작용하고, 그 (입자의 변형된 장)가 차례로 입자에 작용하는지 명확하지 않습니다. 그들은 받은 충동을 그들에게 전달합니다.

    영국의 의사이자 물리학자인 윌리엄 길버트(William Gilbert)는 "자석, 자성체 및 거대 자석 - 지구"라는 작품을 썼을 때 자기 현상을 최초로 연구했습니다. 그 당시에는 전기와 자기는 공통점이 없다고 믿었습니다. 그러나 19세기 초. 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 둘러싸며, 전계 강도 선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝나며 열려 있습니다. 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 지구 핵에서 전하를 띤 입자를 전도하는 액체 물질의 움직임과 관련이 있습니다. 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. 자기장은 (특수 상대성 이론의 맥락에서) 전기장의 존재에 따른 필연적인 결과입니다. 자기장과 전기장은 함께 전자기장을 형성하며, 그 표현은 특히 빛과 기타 모든 전자기파입니다. 양자장 이론의 관점에서 볼 때, 전자기 상호작용의 특별한 경우인 자기 상호작용은 기본 질량이 없는 보존, 즉 광자(전자기장의 양자 여기로 표현될 수 있는 입자)에 의해 전달됩니다. 예를 들어 모든 정적 필드의 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 공허함이 아니라 특별한 유형의 물질, 즉 현실 세계의 일부라는 것이 분명합니다. 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 V, 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 측정되는 전류 강도입니다.

    두 개의 자석이 상호작용할 때, 같은 극은 밀어내고 반대 극은 끌어당깁니다. 그러나 상세한 분석에 따르면 이는 실제로 현상에 대한 완전히 정확한 설명이 아닌 것으로 나타났습니다. 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 위치한 자기 쌍극자는 이를 회전시키려는 힘에 의해 작용하여 쌍극자의 자기 모멘트가 이 자기 쌍극자가 위치한 자기장과 같은 방향(방향이 일치)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 이 자기장에 위치한 전기 회로 부분을 통과하는 자속의 변화율에 비례한다는 것을 발견했습니다. 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 전류 발생기를 만들 수 있었고 본질적으로 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 결과적인 전류를 약화시키는 반면, 다른 구조는 다양한 정도로 전류를 향상시킵니다. 물질의 자기적 특성에 대한 최초의 연구 중 하나는 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 그에 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. 내 생각에 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. 물질에서 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 성질은 원자(원자를 구성하는 전자, 양성자, 중성자)의 자기적 성질에 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 주위의 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. 원자의 열 운동으로 인해 미세 전류의 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 자기장 내에서 강하게 자화될 수 있으며 투자율이 매우 높습니다. 고려 중인 그룹에는 철, 니켈, 코발트, 가돌리늄의 네 가지 화학 원소가 포함됩니다. 이 중에서 철의 투자율이 가장 높습니다. 강자성 재료는 이러한 원소의 다양한 합금일 수 있습니다(예: 세라믹 강자성 재료 - 페라이트).

    각 강자성체에는 특정 온도(소위 온도 또는 퀴리점)가 있으며, 이 온도 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.

    강자성체의 자화 과정의 특징은 히스테리시스, 즉 샘플의 이력에 대한 자화의 의존성입니다. 강자성 시료의 자화 곡선 B(B0)는 히스테리시스 루프(hysteresis loop)라고 불리는 복잡한 형태의 루프이다.

    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 서로에 대해 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 DC 배터리이다. 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 벡터량이다. 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 있고 회전 수가 매우 많고 연속 모드로 작동하는 대형 전자석은 자화력이 큽니다. 극 사이의 간격에 최대 6테슬라(T)의 자기 유도가 생성됩니다. 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 달성하는 것이 가능했습니다. 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 전자기학 이론의 기본 물리량 중 하나로 간주되며 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 질서에 대한 접근은 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 현대 자기 이론에 중요한 공헌을 한 "영역" 개념을 도입했습니다. 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 편광을 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 근원은 다음과 같다. 움직이는 전하(전류) . 정지 전하 주변 공간에서 전기장이 발생하는 것처럼 전류가 흐르는 도체 주변 공간에서 자기장이 발생합니다. 영구 자석의 자기장은 물질의 분자 내부를 순환하는 미세 전류에 의해서도 생성됩니다(암페어의 가설).

    자기장을 설명하려면 벡터와 유사한 자기장의 힘 특성을 도입해야 합니다. 긴장전기장. 이 특성은 자기 유도 벡터자기 유도 벡터는 자기장에서 전류 또는 이동 전하에 작용하는 힘을 결정합니다.
    벡터의 양의 방향은 자기장 내에서 자유롭게 위치하는 자침의 남극 S에서 북극 N까지의 방향으로 간주됩니다. 따라서 전류나 영구자석에 의해 생성되는 자기장을 작은 자침을 이용하여 조사함으로써 우주의 모든 지점에서 가능하다.

    자기장을 정량적으로 표현하기 위해서는 자기장을 측정하는 방법뿐만 아니라
    벡터의 방향과 그 모듈자기 유도 벡터의 모듈은 최대값의 비율과 같습니다
    전류가 흐르는 직선 도체에 작용하는 암페어 힘, 전류 강도 나도체와 길이 Δ 엘 :

    암페어력은 자기 유도 벡터와 도체를 통해 흐르는 전류의 방향에 수직으로 향합니다. 암페어 힘의 방향을 결정하는 데 일반적으로 사용됩니다. 왼손 법칙: 유도 선이 손바닥에 들어가고 뻗은 손가락이 전류를 따라 향하도록 왼손을 배치하면 외전된 엄지 손가락이 도체에 작용하는 힘의 방향을 나타냅니다.

    행성간 자기장

    행성 간 공간이 진공이라면 그 안에 있는 유일한 자기장은 태양과 행성의 장뿐 아니라 우리 은하의 나선형 가지를 따라 확장되는 은하 기원의 장일 수 있습니다. 이 경우, 행성 간 공간에 있는 태양과 행성의 자기장은 극도로 약해질 것입니다.
    실제로 행성간 공간은 진공이 아니라 태양(태양풍)이 방출하는 이온화된 가스로 채워져 있다. 이 가스의 농도는 1-10cm-3이고, 일반적인 속도는 300~800km/s이며, 온도는 105K에 가깝습니다(코로나의 온도는 2×106K임을 기억하세요).
    맑은 바람– 태양 코로나에서 행성 간 공간으로 플라즈마가 유출됩니다. 지구 궤도 수준에서 태양풍 입자(양성자와 전자)의 평균 속도는 약 400km/s이고, 입자 수는 1cm 3 당 수십 개입니다.

    엘리자베스 여왕의 궁정의사였던 영국의 과학자 윌리엄 길버트(William Gilbert)는 1600년에 지구가 자전축과 지구의 자전축과 일치하지 않는 자석이라는 사실을 처음으로 보여주었습니다. 결과적으로 지구 주변에는 자석 주변과 마찬가지로 자기장이 있습니다. 1635년 겔리브랜드(Gellibrand)는 지구 자기장이 천천히 변화하고 있음을 발견했고, 에드먼드 핼리(Edmund Halley)는 세계 최초로 해양 자기 조사를 실시하고 세계 최초의 자기 지도를 만들었습니다(1702). 1835년에 가우스는 지구 자기장의 구형 조화 분석을 수행했습니다. 그는 괴팅겐에 세계 최초의 자기 관측소를 만들었습니다.

    자기 카드에 대한 몇 마디. 일반적으로 5년마다 지구 표면의 자기장의 분포는 3개 이상의 자기 요소로 구성된 자기 지도로 표시됩니다. 각 맵에는 주어진 요소가 일정한 값을 갖는 등각선이 그려집니다. 등위선 D를 등위선이라고 하고, 기울기 I를 등경선이라고 하며, 총 강도 B의 크기를 등역선 또는 등위선이라고 합니다. H, Z, X, Y 요소의 등자기선을 각각 수평, 수직, 북쪽 또는 동쪽 구성 요소의 등치선이라고 합니다.

    그림으로 돌아가 보겠습니다. 이것은 지구 표면에서 태양의 위치를 ​​나타내는 각도 반경 90° - d의 원을 보여줍니다. 지점 P와 지자기극 B를 통해 그려진 대원호는 지점 P의 지자기 정오와 지자기 자정의 순간에 각각 태양의 위치를 ​​나타내는 지점 H'n과 H'm에서 이 원과 교차합니다. 순간은 점 P의 위도에 따라 달라집니다. 위치 현지 정오와 자정의 태양은 각각 점 Hn과 Hm으로 표시됩니다. d가 양수이면(북반구의 여름) 지자기일의 아침 절반은 저녁과 같지 않습니다. 고위도 지역에서는 지자기 시간이 하루 중 대부분의 실제 시간이나 평균 시간과 매우 다를 수 있습니다.
    시간과 좌표계에 관해 이야기하면서 자기 쌍극자의 이심률을 고려하는 방법에 대해서도 이야기해 보겠습니다. 편심 쌍극자는 1836년 이래 천천히 바깥쪽(북쪽과 서쪽)으로 표류해 왔습니다. 적도면을 통과했습니까? 1862년경. 그 방사형 궤적은 태평양의 길버트 섬 지역에 위치한다.

    전류에 대한 자기장의 영향

    각 부문 내에서 태양풍 속도와 입자 밀도는 체계적으로 다릅니다. 로켓 관측에 따르면 두 매개변수 모두 섹터 경계에서 급격히 증가하는 것으로 나타났습니다. 구역 경계를 통과한 후 2일째가 되면 밀도가 매우 빠르게 증가하다가 2~3일이 지나면 서서히 증가하기 시작합니다. 태양풍의 속도는 최고점에 도달한 후 2~3일째에 서서히 감소합니다. 섹터 구조와 속도 및 밀도의 주목되는 변화는 자기권 교란과 밀접한 관련이 있습니다. 섹터 구조는 매우 안정적이므로 전체 하천 구조는 태양과 함께 적어도 몇 차례의 태양 회전을 하며 대략 27일마다 지구 위를 지나갑니다.





    자기장은 오랫동안 인간에게 많은 의문을 제기해 왔지만 지금도 잘 알려지지 않은 현상으로 남아 있습니다. 많은 과학자들이 그 특성과 특성을 연구하려고 노력했습니다. 왜냐하면 이 분야를 사용하는 것의 이점과 잠재력은 부인할 수 없는 사실이었기 때문입니다.

    모든 것을 순서대로 살펴 보겠습니다. 그렇다면 자기장은 어떻게 작동하고 형성됩니까? 맞습니다, 전류에서요. 그리고 물리학 교과서에 따르면 전류는 하전입자의 방향성 흐름이 아닌가요? 따라서 전류가 도체를 통과하면 특정 유형의 물질, 즉 자기장이 주변에 작용하기 시작합니다. 자기장은 하전 입자의 전류나 원자 내 전자의 자기 모멘트에 의해 생성될 수 있습니다. 이제 이 장과 물질에는 에너지가 있습니다. 우리는 이를 전류와 전하에 영향을 미칠 수 있는 전자기력으로 봅니다. 자기장은 하전 입자의 흐름에 영향을 미치기 시작하고 자기장 자체에 수직인 초기 이동 방향을 변경합니다.

    자기장은 움직이는 입자 근처에 형성되고 움직이는 입자에만 영향을 주기 때문에 전기역학이라고도 합니다. 음, 그것은 공간 영역에서 바이오온을 회전시키는 특별한 구조를 가지고 있다는 사실 때문에 역동적입니다. 일반적인 이동 전하는 회전하고 움직일 수 있습니다. Bions는 이 공간 영역에서 가능한 모든 상호 작용을 전송합니다. 따라서 움직이는 전하는 모든 바이오온의 한 극을 끌어당겨 회전시킵니다. 오직 그분만이 그들을 휴식 상태에서 벗어나게 하실 수 있습니다. 다른 세력은 그들에게 영향을 미칠 수 없기 때문입니다.

    전기장에는 매우 빠르게 움직이며 단 1초에 300,000km를 이동할 수 있는 하전 입자가 있습니다. 빛의 속도는 같습니다. 자기장은 전하 없이는 존재할 수 없습니다. 이는 입자가 서로 매우 밀접하게 관련되어 있으며 공통 전자기장에 존재한다는 것을 의미합니다. 즉, 자기장에 변화가 있으면 전기장에도 변화가 발생합니다. 이 법칙도 반대이다.

    여기서 자기장에 대해 많이 이야기하지만 어떻게 상상할 수 있습니까? 우리 인간의 육안으로는 그것을 볼 수 없습니다. 더욱이, 자기장의 전파 속도가 엄청나게 빠르기 때문에 다양한 장치를 사용하여 이를 감지할 시간이 없습니다. 하지만 무언가를 공부하려면 그것에 대해 최소한 어느 정도의 아이디어가 있어야 합니다. 또한 자기장을 다이어그램으로 표현해야 하는 경우도 종종 있습니다. 이해하기 쉽도록 조건부 필드 선을 그립니다. 그들은 어디서 얻었나요? 그것들은 이유가 있어서 발명되었습니다.

    작은 금속 조각과 일반 자석을 이용하여 자기장을 관찰해 봅시다. 이 톱밥을 평평한 표면에 붓고 자기장에 노출시켜 보겠습니다. 그러면 우리는 그것들이 패턴이나 패턴으로 움직이고, 회전하고, 정렬되는 것을 보게 될 것입니다. 결과 이미지는 자기장 힘의 대략적인 효과를 보여줍니다. 모든 힘과 그에 따른 힘의 선은 이곳에서 연속적이고 폐쇄되어 있습니다.

    자침은 나침반과 유사한 특성과 특성을 갖고 있으며 자력선의 방향을 결정하는 데 사용됩니다. 그것이 자기장의 작용 영역에 떨어지면 북극에서 힘의 작용 방향을 볼 수 있습니다. 그런 다음 여기에서 몇 가지 결론을 강조하겠습니다. 자력선이 나오는 일반 영구 자석의 상단은 자석의 북극으로 지정됩니다. 반면 남극은 힘이 닫혀 있는 지점을 나타냅니다. 글쎄, 자석 내부의 힘선은 다이어그램에서 강조 표시되지 않았습니다.

    자기장, 그 속성 및 특성은 많은 문제에서 고려되고 연구되어야 하기 때문에 상당히 광범위하게 적용됩니다. 이것은 물리학에서 가장 중요한 현상이다. 투자율 및 유도와 같은 더 복잡한 것들은 그것과 불가분의 관계에 있습니다. 자기장이 나타나는 모든 이유를 설명하려면 실제 과학적 사실과 확인에 의존해야 합니다. 그렇지 않으면 더 복잡한 문제에서 잘못된 접근 방식이 이론의 무결성을 위반할 수 있습니다.

    이제 예를 들어 보겠습니다. 우리 모두는 우리 행성을 알고 있습니다. 자기장이 없다고 말할 수 있나요? 당신 말이 맞을 수도 있지만, 과학자들은 지구 핵 내부의 과정과 상호 작용이 수천 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있는 거대한 자기장을 발생시킨다고 말합니다. 그러나 모든 자기장에는 극이 있어야 합니다. 그리고 그들은 존재합니다. 지리적 극에서 조금 떨어진 곳에 위치해 있습니다. 우리는 그것을 어떻게 느끼나요? 예를 들어, 새들은 항해 능력을 발달시켰으며, 특히 자기장을 이용하여 항해합니다. 그래서 그의 도움으로 거위들은 무사히 라플란드에 도착합니다. 특수 내비게이션 장치도 이 현상을 이용합니다.



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