Линии магнитной индукции: Линии магнитной индукции — урок. Физика, 8 класс.

Линии магнитной индукции – определение, свойства

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 167.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 167.

Магнитное поле создается движущимся зарядом. Это поле непрерывно в окружающем пространстве и обладает способностью оказывать силовое воздействие на другие электрические заряды, находящиеся в движении. Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое воздействие на движущиеся электрические заряды была введена физическая векторная величина — магнитная индукция B. По аналогии с электрическим магнитное поле, для наглядности, можно изображать посредством линий магнитной индукции.

Как возникает магнитное поле

В начале ХIХ века датский физик Ханс Эрстед и французский исследователь Андре Ампер экспериментально открыли явления, объяснить которые удалось только с помощью введения нового понятия, названного магнитным полем.

Рис. 1. Опыты Эрстеда и Ампера, демонстрирующие наличие магнитного поля.

Последовавшие вслед за этими опытами многочисленные исследования подтвердили существование нового поля, названного магнитным, которое обладает следующими основными свойствами:

• Магнитное поле возникает только в результате движения электрических зарядов;
• Это поле непрерывно в пространстве и обладает способностью оказывать силовое воздействие на другие электрические заряды, находящиеся в движении;
• Постоянное магнитное поле существует у природных магнитных тел, но и в этом случае причиной возникновения поля является непрерывное движение молекулярных токов (вихрей) в массе вещества;
• Магнитное поле можно создать также с помощью переменного электрического поля.

Ученые недавно узнали, что перелетные птицы ориентируются в пространстве с помощью магнитного поля Земли. У птиц возле глаз имеется небольшой “компас” — небольшое тканевое поле с кристаллами магнетита, которые могут намагничиваться в магнитном поле.

Магнитная индукция

Магнитное поле обнаруживается в виде силового воздействия на электрические заряды (одиночные или в виде токов в различных веществах), движущиеся с некоторой скоростью. Для количественной характеристики силовых возможностей магнитного поля введена физическая величина B, названная магнитной индукцией. Величина является векторной, то есть кроме модуля (абсолютной величины) характеризуется направлением.

Для прямолинейного проводника, по которому течет ток I, модуль магнитной индукции равен частному от деления модуля силы Ампера F, действующей на проводник, к силе тока I и его длине L:

$ B = { F\over { I * L } } $ (1).

Для рамки (контура) площадью S, на которую в магнитном поле действует момент силы М, модуль магнитной индукции В равен:

$ В = { М\over { I * S } } $ (2).

Направление вектора

Наглядно продемонстрировать силовые линии магнитного поля можно, если на стеклянный лист, сквозь который пропущен проводник с током, равномерно (в один слой) разложить мелкие железные опилки. После включения тока опилки намагничиваются, то есть приобретают свойства магнитных стрелок и устанавливаются вдоль силовых линий поля . Таким образом результат действия магнитного поля на магнитные стрелки (железные опилки) или рамку с током можно применить для определения направления вектора магнитной индукции .

Рис. 2. Демонстрация силовых линий магнитного поля от прямого провода с током с помощью железных опилок.

Направлением вектора магнитной индукции принято считать направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, которая ориентируется беспрепятственно и устанавливается в магнитном поле.

Это направление совпадает с направлением положительной нормали (перпендикуляра) к замкнутому контуру с током. Для определения этого направления применяется “правило буравчика”, которое звучит так: вектор направлен в ту сторону, куда перемещалась бы рукоятка буравчика (с правой резьбой) если ввинчивать его по направлению тока в рамке (или в проводе).

Визуальное (графическое) представление магнитного поля получается, если начертить так называемые линии магнитной индукции. Линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной, называется линией магнитной индукции или линией напряженности магнитной индукции. Картину линий магнитной индукции для постоянных магнитов, рамки с током и катушки можно сделать видимой, снова воспользовавшись мелкими железными опилками как в случае с прямолинейным проводом.

Рис. 3. Линии магнитной индукции катушки, рамки с током, постоянных магнитов.

Исследования показали, что линии напряженности магнитной индукции всегда замкнуты в отличие от линий напряженности электрического поля. Из этого фундаментального свойства следует, что в природе не существует магнитных зарядов, подобных электрическим. Магнитное поле возникает (индуцируется) от движущихся электрических зарядов или от переменного электрического поля.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что является источником магнитного поля. Магнитная индукция — основная силовая характеристика этого поля. Визуальное (графическое) представление магнитного поля получается, если начертить так называемые линии магнитной индукции. Линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной, называется линией магнитной индукции или линией напряженности магнитной индукции.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Дмитрий Карасев

  5/5

Оценка доклада

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 167.

А какая ваша оценка?

Линии магнитной индукции, теория и примеры

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Физика Линии магнитной индукции

Определение и общие сведения о линиях магнитной индукции

Магнитное поле является силовым. Это означает, что магнитное поле векторное, и в его каждой точке на пробную частицу (в магнитном поле в качестве пробной частицы выступает пробный контур с током или магнитная стрелка) действует вектор силы. Следовательно, как и электрическое поле, магнитное поле можно изображать при помощи линий поля, которые называют линиями магнитной индукции. Все касательные к линиям магнитной индукции в каждой точке совпадают с направлением вектора индукции (). Через каждую точку магнитного поля можно провести линию магнитной индукции.

Так как вектор магнитной индукции в любой точке поля обладает определенным направлением, то и направление линии магнитной индукции является единственным. Это означает, что линии магнитной индукции не пересекаются. Направление линий магнитной индукции определено правилом правого винта. Которое говорит о том, что головка винта, который поворачивают по направлению тока, движется по направлению линии магнитной индукции.

Изображение линий магнитной индукции

Линии магнитной индукции изображают с такой плотностью, чтобы их количество (на единицу перпендикулярной им поверхности) было пропорционально величине магнитной индукции в рассматриваемой точке поля. Следовательно, изучая линии индукции, имеется возможность наглядного представления изменения магнитной индукции поля в пространстве (по величине и направлению).

Линии магнитной индукции можно увидеть, если провести эксперимент с железными опилками, которые намагничивают в рассматриваемом магнитном поле. Эти опилки ведут себя как малые магнитные стрелки. При реализации подобного эксперимента проводник с током пропускают через горизонтальную стеклянную пластинку (или лист картона), на нее насыпают некоторое количество опилок из железа. При встряхивании пластинки опилки выстраиваются в цепочки, форма которых соответствует линиям магнитного поля.

Линии магнитной индукции всегда являются замкнутыми (или уходят в бесконечность), не имеют начала и конца. Это имеет место для любого магнитного поля, порождаемого любым током. Векторные поля, которые имеют непрерывные линии, называют вихревыми. Магнитное поле является вихревым.

Примеры решения задач

силовых линий магнитного поля | Brilliant Math & Science Wiki

Содержание

• Монополи
• Компасы
• Принцип суперпозиции
• Правило правой руки
• Линии поля вокруг проводников
• Приложения
• Совет Фейнмана
• Смотрите также

Монополи — это (пока) теоретические объекты, которые имеют либо северный, либо южный полюс. Другой способ представить их — это магнитные заряды, аналогичные протонам и электронам. Их существование оспаривается, хотя есть некоторые свидетельства того, что они могут быть искусственно синтезированы. Тем не менее, они являются полезными инструментами для размышлений о силовых линиях магнитного поля и других концептуальных представлений о магнетизме. Обратите внимание, что монополи сводят магнитные явления к их электростатическому аналогу. Можно сказать, что силовые линии магнитного поля выходят из северных полюсов и сходятся в южных полюсах.

Если бы монополи были изолированы в природе, то было бы обнаружено, что они испытывают такие же взаимодействия в электрическом поле, как электрический заряд в магнитном поле. Например, магнитное поле монополей и электрическое поле зарядов вели бы себя одинаково, а движущийся магнитный монополь индуцировал бы циркулирующее электрическое поле (диаграмма ниже).

Эта идея подводит нас к другому определению силовых линий: 92}. B=kr2m1​​.

Фактически, использование закона Кулона для моделирования стержневого магнита как двух магнитных зарядов противоположного «знака», разделенных небольшим расстоянием, точно воспроизводит форму и изменение напряженности магнитного поля.

Стержневой магнит :

Давайте начнем с силовых линий стержневого магнита, пожалуй, самого простого случая для анализа.

• Если бы мы выпустили северный монополь рядом с северным полюсом магнита, он бы оттолкнулся так же, как два положительных заряда, помещенные в непосредственной близости. Таким образом, мы ожидаем силовую линию, выходящую из северного полюса и направляющуюся прямо влево вниз по оси xxx.
• Выше или ниже оси xxx силовые линии должны начать закручиваться и направляться к отрицательному полюсу, поскольку в этом направлении будут притягиваться северные монополи.
• Если мы поместим северный монополь между xxx-координатами северного и южного полюсов, мы должны ожидать, что они будут двигаться вправо, изгибаясь вниз и заканчиваясь на южном полюсе.
• Наконец, если мы разместим северные монополя далеко, но с правой стороны от южного полюса, мы должны ожидать, что они будут двигаться к южному полюсу.

Объединив этот набор идей, мы можем нарисовать силовые линии стержневого магнита, как показано ниже:

Мы заметили несколько вещей. Вблизи стержневого магнита силовые линии плотные, что отражает высокую напряженность поля вблизи полюсов. Когда мы удаляемся от полюсов, линии поля становятся менее плотными, что отражает уменьшение напряженности поля. Мы также видим, что все силовые линии начинаются на северном полюсе и заканчиваются на южном полюсе. Поскольку силовые линии представляют собой траекторию движения частиц, они не могут пересекаться; иначе частица, стартующая из точки пересечения, имела бы неоднозначную динамику.

В этом месте мы отмечаем, что если бы мы представили стержневой магнит как близко разделенную пару электрических зарядов и вычислили их электрическое поле, то получили бы почти такой же результат:

Закодируем наши наблюдения в случае стержневого магнита:

Свойства силовых линий магнитного поля :

• Они нарисованы локально как параллельные траектории.
• Они никогда не пересекаются (если пересекаются, это означает, что один полюс указывает в двух направлениях).
• Они начинаются с севера и заканчиваются на юге снаружи магнита и наоборот внутри. □_\квадрат□​

Компас представляет собой простое устройство, состоящее из постоянного магнитного диполя, который может свободно вращаться на вершине штифта, и этот диполь называется стрелкой. Помещенный в магнитное поле, северный полюс имеет тенденцию двигаться в том же направлении, что и северный монополь, а также южный полюс. Ясно, что это движение сильно ограничено и останавливается, как только стрелка совмещается с локальным магнитным полем.

Таким образом, компас полезен для определения местного направления магнитного поля. Поскольку Земля имеет простое поле с северным полюсом, примерно совпадающим с истинным севером, компас является наиболее надежным инструментом для навигации по земному шару. Однако, если локальное магнитное поле превосходит силу магнитного поля Земли, стрелка больше не будет давать информацию о поле Земли. Таким образом, его можно использовать для отображения линий магнитного поля электрического устройства в лаборатории.

Подобно компасу, железную стружку можно использовать для определения магнитного поля устройства. Каждая частица в банке с железной стружкой представляет собой небольшой (ферро)магнитный диполь и ориентируется на локальное магнитное поле. Таким образом, это похоже на развертывание тысяч крошечных компасов вокруг, чтобы получить одновременный глобальный обзор поля.

Рассмотрим эту фотографию железных опилок, осевших вокруг стержневого магнита. Как видите, опилки позволяют нам буквально видеть поле.

До сих пор мы рассматривали силовые линии магнитного поля, вызванные одиночным устройством . Когда мы хотим узнать напряженность магнитного поля объекта в определенной точке, мы рассматриваем только этот объект и игнорируем все другие объекты, генерирующие потенциальное поле. Это нормально, пока рассматриваемое устройство создает гораздо более сильное поле, чем все другие близлежащие источники, или если все другие источники расположены очень далеко. Однако этого недостаточно, если мы хотим найти магнитное поле, создаваемое несколькими устройствами, создающими поле сравнимой силы, расположенными близко друг к другу.

В случае нескольких устройств мы выполняем ту же процедуру, что и для одного устройства, а затем добавляем их, чтобы найти результирующее магнитное поле в точке. То есть, если устройство AAA создает магнитное поле B⃗A \vec{B}_A BA​ в точке xxx, а устройство BBB создает магнитное поле B⃗B \vec{B}_B BB​ в xxx, то результирующее магнитное поле в xxx будет B⃗(x)=B⃗A(x)+B⃗B(x)\vec{B}(x) = \vec{B}_A(x) + \vec{B}_B(x)B(x)=BA​( х)+ВВ​(х). Это известно как принцип суперпозиции.

Два стержневых магнита :

Чтобы создать линии поля для двух соседних диполей, нарисуйте линии поля для каждого отдельного стержневого магнита, а затем наложите их друг на друга. Линии поля, расположенные очень близко к одному из стержневых магнитов и далеко от другого, будут в основном такими же, как и в изолированном случае. Это связано с тем, что поле другого магнита слабо на больших расстояниях и не может существенно искажать локальное поле. Между двумя магнитами история другая. Оба поля имеют сравнимую силу в этой области, и северные монополи будут стремиться двигаться от северного полюса магнита справа к южному полюсу магнита слева. Таким образом, поле в этой области будет более или менее горизонтальным.

На самом деле, если мы просто рассматриваем силовые линии как векторы, мы можем видеть, что путем сложения векторов силовые линии между магнитами ослабят свой вертикальный характер и сговорятся сделать в основном горизонтальные силовые линии, направленные от стержневого магнита справа к тот, что слева. Объединив все эти идеи вместе, мы можем нарисовать результирующее магнитное поле для двух соседних стержневых магнитов.

Читателю предлагается начертить линию поля для следующих случаев:

• Два стержневых магнита с соседними северными полюсами.
• Два параллельных стержневых магнита с противоположными полюсами.

Юг

Невозможно сказать

Север

Это может быть север или юг

На приведенной выше диаграмме показаны два стержневых магнита, подвешенных на веревке. Если «N» обозначает один конец магнита как магнитный север, то определите магнитный полюс, отмеченный знаком «?».

Теперь мы пытаемся понять, как силовые линии магнитного поля выравниваются вокруг проводников с током. Чтобы понять направление силовых линий магнитного поля, нам нужно знать мнемоническое правило, называемое правилом правой руки . Истоки этого правила исходят из ранних экспериментов с железной стружкой, помещенной вокруг токоведущих проводов. Наблюдения математически закодированы в одном из уравнений Максвелла, известном как закон Ампера.

Винт правый(захват) правило :

В соответствии с этим правилом, если вы поместите правую руку в положение «большой палец вверх», при этом большой палец будет указывать в направлении, в котором течет ток , то оставшиеся пальцы укажут вам направление магнитного поля вокруг проводник с током, показанный на рисунке ниже. □_\квадрат□​

Примечание: Ток здесь относится к обычному потоку (т. е. положительному заряду), поэтому не путайте его с потоком электронов. Электроны текут в направлении, противоположном обычному потоку.

Если электроны в проводнике движутся с запада на восток, в каком направлении будет создаваться магнитное поле, если смотреть с восточного конца?

---

электрона движутся с с запада на восток , что означает, что условное течение тока идет с с востока на запад . Применяя правило правой руки, приходим к выводу, что магнитное поле направлено по часовой стрелке в плоскости, перпендикулярной проводу, если смотреть с востока, и против часовой стрелки, если смотреть с западного конца. □_\квадрат□​

Проволока :

Провод — прямой проводник с током. Следовательно, это самая простая система, которая дает нам простейший тип силовых линий магнитного поля с прямым применением правила правой руки. Ниже показан провод, по которому течет ток, выходящий вертикально из стола. Железные опилки на столе показывают ориентацию магнитного поля вокруг проволоки.

Как видно на рисунке выше, силовые линии образуют концентрические окружности вокруг проводника. Сила магнитного поля вокруг провода зависит от двух основных вещей:

• Во-первых, количество проходящего через него тока . Если ток увеличивается, напряженность магнитного поля также увеличивается (прямо пропорционально): B∝I B\propto IB∝I.
• Во-вторых, расстояние от проводника с током . Если расстояние от проводника увеличивается, сила магнитного поля уменьшается. Напряженность магнитного поля обратно пропорциональна расстоянию от провода: B∝1/RB\propto 1/RB∝1/R.

Токовая петля :

До сих пор мы обсуждали структуру силовых линий магнитного поля, возникающую в прямолинейном проводе с током. Рассмотрим другую ситуацию: попробуем согнуть тот же провод в петлю. Мы обнаруживаем одну новую вещь, которую раньше не видели: образование прямой линии магнитного поля .

Как и раньше (провод), силовые линии продолжают расширяться, но петля создает взаимодействие между двумя концами и, таким образом, прямая линия в центре петли. Вы можете применить правило правой руки и проверить направление магнитного поля. Хотя прямая линия магнитного поля не показана на рисунке выше, она существует.

Проверим, работает ли в этом случае правило правой руки. Рассмотрим положительный терминал. Если мы держим руку в положении большого пальца вверх, мы видим, что направление магнитного поля будет против часовой стрелки, что показано на рисунке. На минусовой клемме все ровно наоборот.

Наконец, мы проверим эти аргументы опытами с железными опилками:

Соленоид :

Соленоид представляет собой катушку из множества круглых петель, свернутых в форме цилиндра. Мы можем найти одно большое сходство между соленоидом и стержневым магнитом. Мы находим, что силовые линии магнитного поля в обоих случаях совершенно одинаковы. Фактически оба конца соленоида ведут себя как полюса. Один конец — южный полюс, а другой конец — север. Это объясняется правилом часов.

Правило часов гласит, что когда электрический ток входит в соленоид, направление, в котором он движется, определяет полярность. Если он движется по петле по часовой стрелке, это южный полюс, а если он движется по петле против часовой стрелки, это северный полюс. На этом рисунке ток поступает по часовой стрелке, поэтому правый конец соленоида становится южным полюсом, а левый конец — северным полюсом.

Более важно отметить, что силовые линии внутри соленоида всегда параллельны. Это указывает на то, что линии магнитного поля, создаваемые внутри соленоида в любой точке, имеют одинаковую величину, а это означает, что поле является однородным. Соленоиды имеют широкое применение, и в основном они используются в качестве электромагнитов в металлургической промышленности. Еще одно применение — МРТ, где для сканирования помещается слойон (при сверхнизких температурах).

Тороид :

Тороид представляет собой полое круглое кольцо, на которое плотно намотано большое количество витков провода. Это похоже на соленоид, который делается круглым, соединяя его концы. Магнитное поле в тороиде движется по концентрическим окружностям одинаковой величины. Поле ВВВ внутри тороида постоянно по величине для идеального тороида из тесно намотанных витков. Магнитное поле вне тороида равно нулю. Направление магнитного поля внутри тороида легко найти по правилу правой руки. Возьмитесь за тороид пальцами правой руки, согнутыми в направлении тока в обмотках. Затем большой палец указывает направление магнитного поля.

Два провода :

Когда два прямолинейных проводника с током расположены параллельно друг другу, между ними действует некоторая сила. Сила может быть двух видов: притяжение или отталкивание. Эта сила зависит от направления тока, протекающего через них. Если ток в обоих проводах течет в одном направлении, то два провода притягиваются друг к другу. Если ток течет в противоположных направлениях, они отталкивают друг друга.

Земля :

Возможно, вы читали о разрушительных солнечных вспышках, вызванных солнечными бурями, или о красивых узорах ионизации, которые формируют Северное сияние (Северное сияние). \text{th}17-го века китайские путешественники заметили, что с их компасом шутят в море. Исследователи выдвинули гипотезу, что аномальный магнетизм может быть вызван вращением Земли и наличием железа в мантии Земли. Эти теории вскоре были опровергнуты и заменены теорией геодинамо, которая утверждает, что многие ионы движутся в мантии под поверхностью нашей Земли, тем самым создавая ток, создающий магнитное поле.

Обратите внимание, что, как и любой стержневой магнит, наша Земля также имеет два полюса, разница в том, что эти полюса не совпадают с нашими географическими северным и южным полюсами, и поэтому известны как магнитные полюса. Из свойств стержневых магнитов мы знаем, что силовые линии магнитного поля, ответственные за поле, берут начало на севере и заканчиваются на южном полюсе и, таким образом, представляют собой замкнутые петли. Хотя Земля иногда рассматривается как имеющая в своем ядре огромный магнит, это совсем не так, но дает хорошую картину для тематического исследования.

Как упоминалось ранее, магнитное поле Земли отклоняет вредные солнечные вспышки, унося с собой ионизированные частицы. Рассмотрим заряженную частицу, летящую от Солнца. Направляясь прямо к Земле, он сталкивается с магнитным полем, перпендикулярным его движению, и отклоняется прочь. Это создает своего рода защитный щит вокруг Земли и может выдерживать типичные солнечные вспышки. Этот эффект магнитного экранирования показан ниже:

Ускорители частиц :

Ускорители частиц используются для разгона элементарных частиц и атомов до огромных скоростей, приближающихся к скорости света. Затем частицы сталкиваются, и продукты этих столкновений тщательно анализируются на наличие признаков гипотетических или совершенно новых частиц. Ускорители также используются для генерации излучения, используемого при лечении рака, например, при протонной терапии.

Ускорители бывают нескольких типов, основными из которых являются циклотрон и синхотрон.

Циклотрон :

Механизм циклотрона сочетает в себе постоянное магнитное поле с переменным электрическим полем, чтобы удерживать частицы на спиральных траекториях постоянно увеличивающегося радиуса. Чтобы увидеть, как это работает, рассмотрим заряженную частицу массы mmm, совершающую круговое движение в постоянном магнитном поле. Мы, конечно, имеем центростремительное ускорение частицы, уравновешенное действующей на нее силой Лоренца: 92}{r}.qvB=mrv2​.

Отсюда следует, что qB/m=v/rqB/m = v/rqB/m=v/r. Поскольку частота траектории задается как 2πr/v2\pi r/v2πr/v, это предполагает, что частота орбиты равна 1/T=2πm/qB1/T = 2\pi m/qB1/T=2πm/ qB. Заметим, что это не зависит ни от энергии, ни от радиуса. Таким образом, частица любой энергии будет поддерживать частоту 1/T1/T1/T, даже если ее энергия меняется! Мы можем использовать эту невероятную регулярность траектории (даже если она спиральная) для создания простого ускорителя.

Рассмотрим область, в которой мы поддерживаем постоянное магнитное поле напряженностью BBB. Далее рассмотрим разделительную линию (граница между красным и синим на схеме ниже). Всякий раз, когда частицы находятся справа от этой линии, электрическое поле указывает налево, ускоряя их влево через зазор, и всякий раз, когда частицы находятся слева, поле указывает направо, и они ускоряются вправо. Поскольку магнитное поле удерживает частицы на траекториях с постоянной частотой, частицы регулярно ускоряются до более высокой энергии каждый раз, когда они пересекают зазор, и они движутся по путям с увеличивающимся радиусом.

Рассматривая это во временной области, мы видим, что мы можем питать этот ускоритель электрическим полем, которое меняет ориентацию каждые T=qB/2πmT = qB/2\pi mT=qB/2πm секунд. Черная линия соответствует красно-синему интерфейсу выше.

Таким образом, используя в тандеме переключающееся ВВВ-поле (направленное прямо поперек щели) и однородное поле ВВВ (вертикально ориентированное), мы можем ускорять заряженные частицы по спиральным траекториям, которые затем можно выпустить из ускорителя и использовать для дальнейшего движения. целей (т. е. столкновений, терапии и т. д.)

Синхотрон :

Синхротрон — усовершенствованная форма циклотрона; это тип кругового ускорителя, в котором дипольные магниты используются для направления пути частицы, а квадрупольные магниты используются для удержания сфокусированного пучка заряженных частиц.

Высокочастотное RF (радиочастотное) поле используется для передачи энергии частицам, и путь остается постоянным независимо от энергии. Различие между циклотроном и синхротроном связано с производством синхротронного излучения.

Синхротронное излучение возникает, когда электрон с высокой энергией (скорость приближается к скорости света) проходит через дипольный магнит и испытывает боковую силу, вызывающую центростремительное ускорение. На этом этапе электрон испускает интенсивное излучение по касательной к своему пути, известное как синхротронное излучение.

Фотон :

Фотоны, конечно же, являются фундаментальными квантами света; на данной частоте интенсивность светового потока может изменяться только с шагом в один фотон. Но фотоны также являются фундаментальными квантами электромагнитного поля. С этой точки зрения фотоны — это не просто рябь в ЭМ-поле, а само ЭМ-поле. Таким образом, ЭМ волна, распространяющаяся в пространстве, есть не что иное, как фотон. 9. Это поле изменяется в пространстве и во времени, а значит, по закону индукции Фарадея оно порождает магнитное поле. Магнитное поле сдвинуто на полпериода и колеблется перпендикулярно электрическому полю. Очевидно, аргумент применим в обратном порядке (распространяющееся магнитное поле порождает перпендикулярно колеблющееся электрическое поле), так что они неразделимы.

Визуализируя этот результат, мы видим, что электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве, состоит из связанных полей ЭЭЭ и ВВВ, колеблющихся поперек общей оси, которая является направлением волны.

Силовые линии представляют собой стрелки, указывающие от оси распространения к амплитуде каждой волны.

В конце концов, силовые линии — это всего лишь «грубый» способ объяснить магнитное поле. Однако это нечто большее, чем просто геометрический объект . Вот что говорит Ричард Фейнман, пионер квантовой электродинамики, в «Фейнмановских лекциях по физике»:

Силовые линии, однако, являются лишь грубым способом описания поля, и очень трудно дать правильные количественные законы непосредственно в терминах силовых линий. Также в представлениях о силовых линиях отсутствует глубочайший принцип электродинамики — принцип суперпозиции. Хотя мы знаем, как выглядят линии поля для одного набора зарядов и как выглядят линии поля для другого набора зарядов, мы не имеем никакого представления о том, как будут выглядеть паттерны линий поля, когда оба набора присутствуют вместе. С другой стороны, с математической точки зрения суперпозиция проста — мы просто складываем два вектора. Линии поля имеют некоторое преимущество в том, что они дают яркую картинку, но они также имеют и некоторые недостатки. Способ мышления с прямым взаимодействием имеет большие преимущества, когда речь идет об электрических зарядах в состоянии покоя, но имеет большие недостатки, когда речь идет о быстро движущихся зарядах.

Далее он добавляет:

Лучше всего использовать идею абстрактного поля. То, что оно абстрактно, прискорбно, но необходимо.

• Заряд и электрические поля
• Электростатика
• Закон силы Лоренца (магнитные поля)
• Корпускулярно-волновой дуализм
• фотонов

Процитировать как:
Линии магнитного поля.
Brilliant.org .
Полученное из
https://brilliant.org/wiki/магнитные-полевые-линии/

Линии магнитного поля — определение, свойства, как рисовать

Последнее обновление: Teachoo, 30 апреля 2020 г.
Что такое магнитное поле?

Это область вокруг магнита, где мы можем обнаружить магнитную силу магнита.

Пример

Если кусок железа находится далеко от магнита, магнит не сможет его притянуть.

Но если мы будем подносить железо все ближе и ближе, наступит момент, когда магнит сможет притягивать железо.

Магнитное поле – это область, в которой магниты проявляют свои свойства.

Что такое линии магнитного поля?

Линии магнитного поля — это воображаемые линии, по которым будет двигаться Северный магнитный полюс.

В стержневом магните силовые линии магнитного поля имеют вид

Это линии, которые показывают направление магнитной силы и ее силу.

Это изогнутые линии, которые начинаются от северного полюса магнита и движутся к южному полюсу.

Упражнение, чтобы увидеть линии магнитного поля

Давайте посмотрим, как мы можем визуально увидеть линии магнитного поля.

Давайте проведем эксперимент

• Возьмите стержневой магнит и сотни железных опилок
• Положите стержневой магнит на стол и разложите железные опилки возле магнита,
• Железные опилки могут выстраиваться по разным изогнутым линиям.
• Эти изогнутые линии называются линиями магнитного поля.

Посмотрите видео ниже

Важные свойства магнитного поля и силовых линий магнитного поля

Магнитное поле — это величина, которая имеет как величину, так и направление.

Магнитное поле имеет величину

Некоторые магниты имеют более высокую силу, чем другие магниты.

Эта магнитная сила проявляется степенью близости силовых линий друг к другу.

Чем теснее силовые линии, тем сильнее магнит.

Линии магнитного поля ближе друг к другу на полюсах, но далеко друг от друга в других местах.

Следовательно, магнитное поле наиболее сильно на полюсах.

Магнитное поле имеет направление

Линии магнитного поля похожи на замкнутые кривые.

Они выходят из Северного полюса и сливаются с Южным полюсом.

Внутри магнита силовые линии противоположны (от Южного полюса к Северному полюсу).

Линии поля не пересекаются друг с другом

Все линии поля следуют своим отдельным путем, чтобы добраться от Северного полюса до Южного полюса.

Одна линия поля не пересекается и не сливается с другой линией поля

Нет точки пересечения двух линий поля

Если бы была точка пересечения, стрелка компаса указывала бы в двух направлениях.

Это означает, что магнитное поле имеет два разных направления, что невозможно.

Для получения более подробной информации, пожалуйста, проверьте

Почему силовые линии магнитного поля не пересекаются

Как нарисовать магнитное поле с помощью магнитного компаса и стержневого магнита

Мы следуем этим шагам

• Возьмем компас и стержневой магнит
• Но компас у северного полюса магнита
• Отметьте точку, на которую указывает стрелка компаса, отметьте точку как точку B
• Теперь поместите другой конец компаса рядом с точкой B.