Üks füüsikas kasutatavaid põhimõisteid on magnetväli. See toimib liikuvatele elektrilaengutele. See on märkamatu ja inimesele ei tunneta, kuid selle olemasolu saab tuvastada magneti või raua abil. Samuti on üsna lihtne mõista, millist magnetvälja nimetatakse homogeenseks ja ebahomogeenseks.
Definitsioon ja meetodid magnetvälja tuvastamiseks
Kui puutume kokku magnetvälja mõistega, tekib meil küsimus, mis tüüpi magnetväli see on, kas see on homogeenne või mittehomogeenne. Enne sellisele küsimusele vastamist on vaja anda mõistete esialgsed definitsioonid.
Magnetvälja peetakse eriliigiks aineks, mis eksisteerib liikuvate elektrilaengute läheduses, eriti vooluga juhtide läheduses. Saab tuvastada magnetnõela või raudviilide abil.
Ühtne väli
Esineb bändi seesmagnetis ja solenoidis, kui selle pikkus on palju suurem kui läbimõõt. Sel juhul suunatakse magnetvälja kontuurid vastav alt gimleti reeglile vastupäeva.
Magnetilised jooned on paralleelsed ja sirged, tühimik nende vahel on alati sama, magnetnõelale avalduv mõjujõud ei erine mitte üheski punktis oma suuruse ja suuna poolest.
Heterogeenne väli
Ebahomogeense välja korral magnetjooned painduvad, nendevaheline tühimik on erineva suurusega, magnetnõelale mõjuv jõud on välja erinevates punktides erinev suuruse ja suuna poolest. Samuti mõjub ribamagneti välja asetatud noolele mõjuv jõud erinevates punktides erineva suuruse ja suunaga jõududega. Seda nimetatakse ebahomogeenseks väljaks. Sellise välja jooned on kõverad, sagedus on punktist erinev.
Sellist välja on võimalik tuvastada vooluga sirge juhi, varrasmagneti ja solenoidi läheduses.
Mis on magnetjooned
Kõigepe alt tuleks probleemi ilmnemisel kindlaks teha, milline homogeenne või mittehomogeenne magnetväli tekib, õppida tundma magnetjooni, mille kuju järgi selgub välja karakteristik.
Magnetvälja kujutamiseks hakati kasutama magnetjooni. Need on kujuteldavad triibud piki magnetnõela ja asetatakse magnetvälja. Magnetjoont on võimalik tõmmata läbi mis tahesväljapunkt, sellel on suund ja see on alati suletud.
Suund
Nad lahkuvad magneti põhjapoolusest ja suunduvad lõunasse. Magneti enda sees on kõik täpselt vastupidine. Ridadel endil pole algust ega lõppu, need on suletud või lähevad lõpmatusest lõpmatuseni.
Väljaspool magnetit paiknevad jooned võimalikult tihed alt pooluste läheduses. Sellest selgub, et välja mõju on tugevaim pooluste läheduses ja põhjast eemaldudes see nõrgeneb. Arvestades, et magnetribad on kõverad, muutub ka magnetnõelale mõjuva jõu suund.
Kuidas kujutada
Et mõista, kuidas homogeensed magnetväljad erinevad mittehomogeensetest, peate õppima, kuidas neid magnetjoonte abil kujutada.
Tuleks kaaluda ül altoodud näidet ühtlase magnetvälja tekkimisest nn solenoidis, mis on silindriline traadipool, mille kaudu vool juhitakse. Selle sees võib magnetvälja pidada ühtlaseks tingimusel, et pikkus on palju suurem kui läbimõõt (väljaspool mähist on väli ebaühtlane, magnetjooned paiknevad samamoodi nagu varrasmagnetil).
Ühtlane väli asub ka püsivardamagneti keskel. Ruumi mis tahes piiratud alal on võimalik taasesitada ka ühtlast magnetvälja, milles magnetiseeritud nõelale mõjuvad jõud on suuruselt ja suun alt samad.
Magnetvälja kujutamiseks kasutage järgmist näidet. Kui liinid asuvadjoonistustasandiga risti ja on suunatud vaatajast, siis on need kujutatud ristidega, kui vaatajal - täppidega. Nagu hoovuse puhul, on iga rist justkui vaataj alt lendava noole nähtav saba ja ots on teravam kui nool, mis meie poole lendab.
Samuti on hõlpsasti täidetud nõue "Joonistada ühtlane ja ebaühtlane magnetväli". Lihts alt tõmmake need magnetjooned, võttes arvesse välja omadusi (ühtlikkus ja ebahomogeensus).
Kuid ebahomogeensete väljade olemasolu muudab ülesande oluliselt keerulisemaks. Sel juhul on üldvõrrandi abil füüsilise tulemuse saamine ebatõenäoline.
Erinevused
Küsimusele, mille poolest erinevad homogeensed magnetväljad ebahomogeensetest, on vastust üsna lihtne anda. Esiteks sõltub see magnetjoontest. Ühtlase välja korral on nende vaheline kaugus sama ja need asetsevad ühtlaselt, mis tahes punktis mõjub instrumentidele sama jõud. Ebahomogeensete väljade puhul on kõik rangelt vastupidine. Jooned paiknevad ebaühtlaselt, erinevates kohtades mõjuvad need seadmetele ebavõrdse jõuga.
Praktikas on ebahomogeenne väli üsna levinud, mida tuleks ka meeles pidada, kuna ühtlased väljad võivad tekkida ainult objekti, näiteks magneti või solenoidi sees. Välisvaatlused parandavad heterogeensust.
Välja tuvastamine
Olles mõistnud, mis on ühtlased ja ebahomogeensed magnetväljad, ning määratlenud needpärast lahtivõtmist peaksite välja selgitama, kuidas need üles leida.
Lihtsaim selleks on Oerstedi katse. See seisneb magnetnõela kasutamises, mis aitab kindlaks teha elektrivoolu olemasolu. Niipea, kui vool liigub mööda juhti, liigub läheduses asuv nool, kuna seal on ühtlased ja ebaühtlased magnetväljad.
Juhtide koostoime vooluga
Igal vooluga juhil on oma magnetväli, mis mõjub lähimale teatud jõuga. Sõltuv alt voolu suunast tõmbavad juhid üksteist ligi või tõrjuvad. Erinevatest allikatest pärinevad väljad liidetakse ja moodustavad ühe välja.
Kuidas need luuakse ja miks
Katoodkiirseadmetes kasutatavate ühtlaste ja ebaühtlaste magnetväljade näited luuakse voolu läbivate mähiste abil. Magnetvälja vajaliku kuju saamiseks kasutatakse tugeva magnetilise läbilaskvusega materjalidest valmistatud riiuliotsi ja magnetekraane.
Ebahomogeensete magnetväljade mõju võib muuta pöördumatute füüsikaliste ja keemiliste nähtuste, enamasti heterogeensete protsesside kulgu. Turbulentse difusiooni ilmnemine suurendab gaasi liikumise kiirust mis tahes vedelikust vormis pinnale mitme suurusjärgu võrra.mikromullid. Ioonide ja osakeste lokaalse dehüdratsiooni mõju tuleneb mikrokristallimisprotsessi intensiivistumisest. Voolavas keskkonnas võivad suure energiaga reaktsioonid tekitada vabu radikaale, aatomhapnikku, peroksiide ja lämmastikuühendeid. Toimub koagulatsioon ja vedelikku ilmuvad erosiooni hävitamisest põhjustatud tooted.
Hüdrodünaamilise kavitatsiooni ajal raskendab tekkivate mullide ja koobaste suur suurus nende kaasastamist vedelikuga madala rõhuga piirkonnast kõrgema rõhuga piirkonda, kus mullid kokku kukuvad. Väikese mulli kokkuvarisemise ajal on õhusisaldus madal ja toimub tugev keemiline reaktsioon, mis sarnaneb plasmalahendusega. Ebahomogeensete magnetväljade olemasolu põhjustab õõnsuste ebastabiilsust, nende lagunemist ja väikesemahuliste keeriste ja mullide ilmnemist. Arvestades, et rõhk sellise keerise keskmes väheneb, muudab see väikesed gaasimullid.
Ebaühtlases magnetväljas induktsiooni mõõtmisel pidage meeles, et Halli pinge on võrdeline välja induktsiooni keskmise väärtusega muunduri pinnaga piiratud alal.
Paraksiaalkiirte fokuseerimiseks kasutatakse ka ebaühtlasi magnetvälju, mis on moodustatud lühikestest mähistest, mis on mitmekihilised solenoidid, mille pikkus on vastavuses nende läbimõõduga. Sellisesse välja sisenev elektron on allutatud jõududele, mis muudavad selle suunda. Sellise jõu mõjul olev elektron läheneb läätse teljele, samas kui tasapind, millel selle trajektoor asub, onpaindub. Elektron liigub mööda spiraalset segmenti, mis lõikub läätse teljega antud punktis.
Ruumilise suurenemise teguri põhjustab ebahomogeensete väljade ruumiline hajumine vedelikuga mahauhtunud heterogeense süsteemi territooriumil. Tasandite populatsiooni inversiooni saamiseks eraldusmeetodil kasutatakse mitmeribalise magneti tekitatud ebaühtlasi välju. Pooluste kuju sarnaneb ammoniaagil põhineva molekulaargeneraatori kvadrupoolkondensaatori varrastega.
Kasutab
Magnetilise järjekorra vigade tuvastamise meetod põhineb magnetosakeste tõmbejõul defektide kohal ilmnevate ebahomogeensete väljade jõudude poolt. Sellise pulbri kogunemine määrab defekti olemasolu, selle suuruse ja asukoha kontrollitaval osal.
Väikest lõhenemisefekti peetakse tugevaid ebahomogeenseid magnetvälju kasutava molekulaarkiire meetodi oluliseks puuduseks. Selle efekti suurendamiseks on lihtne ja näiliselt ebausutav meetod. See seisneb kerge välise magnetvälja rakendamises. Viimane võimaldab suurendada tuumapretsessioonmagnetomeetrite kasutusala ebaühtlaste magnetväljade suunas.
Selle meetodi eeliseks on selle kõrge eraldusvõime, mis võimaldab tuvastada ebaühtlasi magnetvälju, mis on vastavuses lindi magnetkihi osakeste suurusega, ning samuti võime leida lindil kahjustusi. keerukatel pindadel ja kitsastes avades.
Puudused onteabe sekundaarse töötlemise vajadus, fikseeritakse ainult magnetvälja osakesed piki linti, demagnetiseerimise ja lindi säilitamise keerukus ning väliste magnetväljade mõju vältimine.
Ühtlased ja ebahomogeensed magnetväljad on üsna tavalised, hoolimata asjaolust, et need on tavalisele võhikule nähtamatud. Näiteid ühtlastest ja ebaühtlastest magnetväljadest võib leida varrasmagnetitest ja solenoididest. Samal ajal saate neid märgata lihtsa magnetnõela või rauast viilde abil.
