Garis magnet medan magnet arus adalah. Medan magnet suatu penghantar lurus yang membawa arus. Medan magnet suatu kumparan berarus
Medan magnet, seperti halnya medan listrik, dapat direpresentasikan secara grafis menggunakan garis-garis gaya. Garis medan magnet atau garis induksi medan magnet adalah garis yang garis singgung pada setiap titiknya berimpit dengan arah vektor induksi medan magnet.
 |  |
|
| A) | B) | V) |
Beras. 1.2. Garis medan magnet arus searah (a),
arus melingkar (b), solenoid (c)
Magnetik saluran listrik sama seperti listrik, keduanya tidak berpotongan. Mereka digambar dengan kepadatan sedemikian rupa sehingga jumlah garis yang melintasi suatu satuan permukaan yang tegak lurus terhadapnya sama dengan (atau sebanding dengan) besarnya induksi magnetik medan magnet di lokasi tertentu.
Pada Gambar. 1.2, A Ditampilkan garis-garis medan arus searah, berupa lingkaran konsentris, yang pusatnya terletak pada sumbu arus, dan arahnya ditentukan oleh aturan sekrup sebelah kanan (arus dalam penghantar diarahkan ke pembaca).
Garis induksi magnetik dapat “diungkapkan” menggunakan serbuk besi, yang menjadi termagnetisasi di bidang yang diteliti dan berperilaku seperti jarum magnet kecil. Pada Gambar. 1.2, B garis medan magnet arus melingkar ditampilkan. Medan magnet solenoid ditunjukkan pada Gambar. 1.2, V.
Garis-garis medan magnet tertutup. Medan yang garis gayanya tertutup disebut bidang pusaran. Jelas sekali bahwa medan magnet merupakan medan pusaran. Ini perbedaan yang signifikan medan magnet dari elektrostatis.
Dalam medan elektrostatis, garis-garis gaya selalu terbuka: dimulai dan diakhiri pada muatan listrik. Garis gaya magnet tidak memiliki awal dan akhir. Hal ini sesuai dengan fakta bahwa tidak ada muatan magnet di alam.
1.4. Hukum Biot-Savart-Laplace
Fisikawan Perancis J. Biot dan F. Savard pada tahun 1820 melakukan penelitian tentang medan magnet yang diciptakan oleh arus yang mengalir melalui kabel tipis dalam berbagai bentuk. Laplace menganalisis data eksperimen yang diperoleh Biot dan Savart dan membangun hubungan yang disebut hukum Biot-Savart-Laplace.
Menurut hukum ini, induksi medan magnet dari arus apa pun dapat dihitung sebagai jumlah vektor (superposisi) dari induksi medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing bagian dasar arus. Untuk induksi magnet medan yang ditimbulkan oleh elemen arus yang panjangnya , Laplace memperoleh rumus:
, (1.3)
dimana adalah vektor, modulo sama dengan panjangnya elemen konduktor dan searah dengan arus (Gbr. 1.3); – vektor radius yang ditarik dari elemen ke titik penentuannya; – modulus vektor radius.
Jika jarum magnet didekatkan maka akan cenderung tegak lurus terhadap bidang yang melalui sumbu penghantar dan pusat putaran jarum. Ini menunjukkan bahwa pasukan khusus bertindak pada panah yang disebut kekuatan magnet. Selain berpengaruh pada jarum magnet, medan magnet juga mempengaruhi pergerakan partikel bermuatan dan konduktor pembawa arus yang terletak di medan magnet. Pada konduktor yang bergerak dalam medan magnet, atau pada konduktor diam yang terletak dalam medan magnet bolak-balik, terjadi induktif (ggl).
Medan magnet
Sesuai dengan uraian di atas, kita dapat memberikan definisi medan magnet sebagai berikut.
Medan magnet adalah salah satu dari dua sisi medan elektromagnetik, yang tereksitasi oleh muatan listrik partikel yang bergerak dan perubahan medan listrik dan dicirikan oleh efek gaya pada pergerakan partikel yang terinfeksi, dan oleh karena itu pada arus listrik.
Jika Anda melewatkan konduktor tebal melalui karton dan melewatkannya, maka serbuk baja yang dituangkan ke karton akan ditempatkan di sekitar konduktor dalam lingkaran konsentris, yang dalam hal ini disebut garis induksi magnet (Gambar 1). Kita dapat menggerakkan karton ke atas atau ke bawah konduktor, tetapi letak serbuk gergaji tidak akan berubah. Akibatnya, medan magnet muncul di sekitar konduktor sepanjang keseluruhannya.
Jika Anda meletakkan panah magnet kecil pada karton, maka dengan mengubah arah arus pada penghantar, Anda dapat melihat bahwa panah magnet tersebut akan berputar (Gambar 2). Hal ini menunjukkan bahwa arah garis induksi magnet berubah seiring dengan arah arus pada penghantar.
Garis-garis induksi magnet pada suatu penghantar berarus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1) garis-garis induksi magnet suatu penghantar lurus berbentuk lingkaran konsentris; 2) semakin dekat ke konduktor, semakin padat letak garis induksi magnet; 3) induksi magnet (intensitas medan) tergantung pada besarnya arus dalam penghantar; 4) arah garis induksi magnet tergantung pada arah arus dalam penghantar.
Untuk menunjukkan arah arus pada konduktor yang ditunjukkan pada bagian, sebuah simbol telah diadopsi, yang akan kita gunakan di masa depan. Jika kita secara mental menempatkan panah pada konduktor searah dengan arus (Gambar 3), maka pada konduktor yang arusnya diarahkan menjauhi kita, kita akan melihat ekor bulu panah (salib); jika arus diarahkan ke arah kita, kita akan melihat ujung panah (titik).
Gambar 3. Simbol arah arus pada penghantar
Aturan gimlet memungkinkan Anda menentukan arah garis induksi magnet di sekitar konduktor pembawa arus. Jika gimlet (pembuka botol) berulir kanan bergerak maju searah arus, maka arah putaran gagangnya akan bertepatan dengan arah garis induksi magnet di sekitar penghantar (Gambar 4).
Jarum magnet yang dimasukkan ke dalam medan magnet konduktor pembawa arus terletak di sepanjang garis induksi magnet. Oleh karena itu, untuk menentukan lokasinya juga dapat menggunakan “aturan gimlet” (Gambar 5). Medan magnet adalah salah satu manifestasi arus listrik yang paling penting dan tidak dapat diperoleh secara independen dan terpisah dari arus.
 |  |
| Gambar 4. Menentukan arah garis induksi magnet di sekitar penghantar berarus dengan menggunakan “aturan gimlet” | Gambar 5. Menentukan arah simpangan jarum magnet yang dibawa ke penghantar berarus, menurut “aturan gimlet” |
Medan magnet dicirikan oleh vektor induksi magnet, yang karenanya mempunyai besaran tertentu dan arah tertentu dalam ruang.
 |
| Gambar 6. Hukum Biot dan Savart |
Ekspresi kuantitatif untuk induksi magnetik sebagai hasil generalisasi data eksperimen dibuat oleh Biot dan Savart (Gambar 6). Mengukur medan magnet arus listrik dengan berbagai ukuran dan bentuk dengan membelokkan jarum magnet, kedua ilmuwan tersebut sampai pada kesimpulan bahwa setiap elemen arus menciptakan medan magnet pada jarak tertentu dari dirinya sendiri, yang induksi magnetnya adalah Δ B berbanding lurus dengan panjang Δ aku elemen ini, besarnya arus yang mengalir SAYA, sinus sudut α antara arah arus dan vektor jari-jari yang menghubungkan titik medan yang menarik bagi kita dengan elemen arus tertentu, dan berbanding terbalik dengan kuadrat panjang vektor jari-jari ini R:
Di mana K– koefisien tergantung pada sifat magnetik medium dan sistem satuan yang dipilih.
Dalam sistem satuan ICSA yang dirasionalisasi secara praktis dan mutlak
di mana µ 0 – permeabilitas magnetik vakum atau konstanta magnet dalam sistem MCSA:
µ 0 = 4 × π × 10 -7 (henry/meter);
Henry (gn) – satuan induktansi; 1 gn = 1 ohm × detik.
µ – permeabilitas magnetik relatif– koefisien tak berdimensi yang menunjukkan berapa kali permeabilitas magnetik dari bahan ini lebih besar dari permeabilitas magnetik vakum.
Dimensi induksi magnet dapat dicari dengan menggunakan rumus
Volt-detik disebut juga Weber (wb):
Dalam praktiknya, ada satuan induksi magnet yang lebih kecil - gauss (gs):
Hukum Biot-Savart memungkinkan kita menghitung induksi magnet dari konduktor lurus yang panjangnya tak terhingga:
Di mana A– jarak dari konduktor ke titik di mana induksi magnet ditentukan.
Kekuatan medan magnet
Perbandingan induksi magnet dengan hasil kali permeabilitas magnet µ × µ 0 disebut kekuatan medan magnet dan ditunjuk dengan surat itu H:
B = H × µ × µ 0 .
Persamaan terakhir menghubungkan dua besaran magnet: induksi dan kuat medan magnet.
Mari kita cari dimensinya H:
Terkadang satuan pengukuran kekuatan medan magnet lain digunakan - Oersted (eh):
1 eh = 79,6 A/M ≈ 80 A/M ≈ 0,8 A/cm .
Kekuatan medan magnet H, seperti induksi magnet B, adalah besaran vektor.
Garis singgung yang setiap titiknya berimpit dengan arah vektor induksi magnet disebut garis induksi magnet atau garis induksi magnet.
Fluks magnet
Hasil kali induksi magnet dengan luas yang tegak lurus arah medan (vektor induksi magnet) disebut fluks vektor induksi magnet atau sederhananya fluks magnet dan dilambangkan dengan huruf F:
F = B × S .
Dimensi fluks magnet:
yaitu fluks magnet diukur dalam volt-detik atau webers.
Satuan fluks magnet yang lebih kecil adalah Maxwell (mks):
1 wb = 108 mks.
1mks = 1 gs× 1 cm 2.
Video 1. Hipotesis Ampere
Video 2. Magnetisme dan Elektromagnetisme
Medan magnet - kekuatan bidang , bekerja pada muatan listrik yang bergerak dan pada benda dengan bersifat magnetis momen, terlepas dari keadaan pergerakannya;bersifat magnetis komponen elektromagnetik bidang .
Garis medan magnet adalah garis khayal yang garis singgungnya pada setiap titik medan berimpit dengan arah vektor induksi magnet.
Untuk medan magnet, prinsip superposisi berlaku: di setiap titik dalam ruang vektor induksi magnet B∑ → B∑→yang diciptakan pada titik ini oleh semua sumber medan magnet sama dengan jumlah vektor vektor induksi magnet Bk→ Bk→diciptakan pada saat ini oleh semua sumber medan magnet:
28. Hukum Biot-Savart-Laplace. Hukum arus total.
Rumusan hukum Biot-Savart-Laplace adalah sebagai berikut: Bila arus searah melewati suatu rangkaian tertutup yang terletak dalam ruang hampa, untuk suatu titik yang terletak pada jarak r0 dari rangkaian tersebut, induksi magnet akan berbentuk.
dimana I adalah arus pada rangkaian tersebut
kontur gamma sepanjang integrasi berlangsung
r0 titik sewenang-wenang
Total hukum saat ini Ini adalah hukum yang menghubungkan sirkulasi vektor kekuatan medan magnet dan arus.
Sirkulasi vektor kuat medan magnet sepanjang rangkaian sama dengan jumlah aljabar arus yang dicakup oleh rangkaian ini.
29. Medan magnet suatu penghantar berarus. Momen magnet arus melingkar.
30. Pengaruh medan magnet pada penghantar berarus. hukum Ampere. Interaksi arus .
F = B Saya aku sinα ,
Di mana α - sudut antara induksi magnet dan vektor arus,B - induksi medan magnet,SAYA - kekuatan arus dalam konduktor,aku - panjang konduktor.
Interaksi arus. Jika dua kabel dihubungkan pada rangkaian DC, maka: Konduktor-konduktor paralel yang jaraknya berdekatan dan dihubungkan secara seri akan tolak menolak. Konduktor-konduktor yang dihubungkan secara paralel saling tarik-menarik.
31. Pengaruh medan listrik dan magnet pada muatan yang bergerak. gaya Lorentz.
gaya Lorentz - memaksa, dengan yang medan elektromagnetik menurut klasik (non-kuantum) elektrodinamika bertindak titik dibebankan partikel. Kadang-kadang gaya Lorentz disebut gaya yang bekerja pada benda bergerak dengan kecepatan mengenakan biaya hanya dari luar Medan gaya, seringkali dengan kekuatan penuh - dari medan elektromagnetik secara umum , dengan kata lain, dari luar listrik Dan bersifat magnetis bidang.
32. Pengaruh medan magnet pada suatu materi. Dia-, para- dan feromagnet. histeresis magnetik.
B= B 0 + B 1
Di mana B⃗ B→ - induksi medan magnet dalam materi; B⃗ 0 B→0 - induksi medan magnet dalam ruang hampa, B⃗ 1 B→1 - induksi medan magnet yang timbul akibat magnetisasi suatu zat.
Zat yang permeabilitas magnetiknya dapat diabaikan kurang dari satu (μ < 1), называются bahan diamagnetik, sedikit lebih besar dari satu (μ > 1) - paramagnetik.
feromagnet - zat atau bahan di mana suatu fenomena diamati feromagnetisme, yaitu munculnya magnetisasi spontan pada suhu di bawah suhu Curie.
Magnetik histeresis - fenomena ketergantungan vektor magnetisasi Dan vektor kekuatan magnet bidang V zat Bukan hanya dari terlampir luar bidang, Tetapi Dan dari latar belakang dari sampel ini
1. Sebuah konduktor lurus ditempatkan dalam medan magnet seragam yang tegak lurus terhadap garis induksi magnet yang melaluinya mengalirarus dengan gaya 8 A. Tentukan induksi medan ini jika bekerja dengan gaya 0,02 N untuk setiap 5 cm panjang penghantar.
1) 0,05 T
2) 0,0005 T
3) 80 T
4) 0,0125 T
2. Berapa gaya yang diberikan medan magnet pada penghantar yang panjangnya 20 cm? Arus dalam penghantar adalah 50 A, vektor induksi magnet adalah 0,01 Tesla. Garis induksi medan dan arus saling tegak lurus.1) 1 N
2) HAI,1 N
3) 25 N
4) 250 N
3.1) Di bidang gambar
2) Di bidang gambar ↓,
3)
4)
4. Gambar tersebut menunjukkan sebuah konduktor yang dilalui arus listrik. Arah arus ditunjukkan dengan tanda panah. Ke manakah arah vektor induksi magnet di titik C?1) Di bidang gambar
2) Di bidang gambar ↓,
3) Dari kita tegak lurus terhadap bidang gambar
4) Tegak lurus terhadap kita terhadap bidang gambar
5. Dua kawat sejajar yang mengalirkan arus berlawanan arah1) tidak berinteraksi 3) menolak
2) tarik-menarik 4) tarik-menarik dulu, lalu tolak-menolak
1. Gambar tersebut menunjukkan arah garis-garis medan magnet. Dalam medan magnet ini, kumparan kawat tertutup digerakkan terlebih dahuluvertikal ke atas sehingga bidang kumparan sejajar dengan garis induksi medan magnet (pada gambar – situasi A), kemudian dalam arah horizontal sehingga bidang kumparan tegak lurus terhadap garis induksi medan magnet (pada gambar - situasi B). Pada pergerakan bingkai berapa fluks magnet berubah?
1) Hanya di A 3) Baik di A maupun B
2) Hanya di B 4) Baik di A maupun di B
2. Lingkaran tertutup terletak pada sudut tertentu terhadap garis induksi magnet. Bagaimana fluks magnet berubah jika besar vektor induksi magnet diperbesar 3 kali lipat?1) Akan meningkat 3 kali lipat 3) Meningkat 6 kali lipat
2) Akan berkurang 3 kali lipat 4) Akan berkurang 9 kali lipat
3. Lingkaran tertutup terletak pada sudut tertentu terhadap garis induksi magnet. Bagaimana fluks magnet berubah jika luas rangkaian berkurang 2 kali lipat, dan besar vektor induksi magnet bertambah 4 kali lipat?1) Akan meningkat 2 kali lipat 3) Akan meningkat 4 kali lipat
2) Akan berkurang 2 kali lipat 4) Akan berkurang 4 kali lipat
4. Garis-garis induksi magnetik terletak pada bidang loop tertutup. Bagaimana fluks magnet berubah jika besar vektor induksi magnet diperbesar 3 kali lipat?1) Akan meningkat 3 kali lipat 3) Meningkat 9 kali lipat
2) Akan berkurang 3 kali lipat 4) Tidak akan berubah
tolong bantu aku!!! dengan gaya berapa sebuah konduktor lurus didorong keluar dari medan magnet seragam jika induksi magnet medan tersebut sama dengan 1,Topik kodifier Ujian Negara Bersatu: interaksi magnet, medan magnet suatu penghantar dengan arus.
Sifat kemagnetan suatu materi telah diketahui manusia sejak lama. Magnet mendapatkan namanya dari kota kuno Magnesia: di sekitarnya terdapat mineral umum (kemudian disebut bijih besi magnetik atau magnetit), yang potongannya menarik benda besi.
Interaksi magnet
Di dua sisi masing-masing magnet ada kutub Utara Dan kutub selatan. Dua magnet ditarik satu sama lain oleh kutub yang berlawanan dan ditolak oleh kutub yang sejenis. Magnet dapat bekerja satu sama lain bahkan dalam ruang hampa! Namun semua ini menyerupai interaksi muatan listrik interaksi magnet tidak bersifat listrik. Hal ini dibuktikan dengan fakta eksperimen berikut.
Gaya magnet melemah saat magnet memanas. Kekuatan interaksi muatan titik tidak bergantung pada suhunya.
Gaya magnet melemah jika magnet diguncang. Hal seperti ini tidak terjadi pada benda bermuatan listrik.
Muatan listrik positif dapat dipisahkan dari muatan negatif (misalnya, ketika menggemparkan benda). Tetapi tidak mungkin untuk memisahkan kutub-kutub magnet: jika Anda memotong magnet menjadi dua bagian, maka kutub-kutub juga muncul di lokasi pemotongan, dan magnet tersebut terbelah menjadi dua magnet dengan kutub-kutub yang berlawanan di ujungnya (berorientasi dengan cara yang persis sama). sebagai kutub magnet aslinya).
Jadi magnet Selalu bipolar, mereka hanya ada dalam bentuk dipol. Kutub magnet yang terisolasi (disebut monopole magnet- analog muatan listrik) tidak ada di alam (bagaimanapun, mereka belum ditemukan secara eksperimental). Ini mungkin asimetri yang paling mengesankan antara listrik dan magnet.
Seperti benda bermuatan listrik, magnet bekerja berdasarkan muatan listrik. Namun, magnet hanya bekerja bergerak mengenakan biaya; jika muatan diam relatif terhadap magnet, maka pengaruh gaya magnet pada muatan tidak teramati. Sebaliknya, benda yang dialiri arus listrik bertindak atas muatan apa pun, terlepas dari apakah benda itu diam atau bergerak.
Menurut konsep modern teori jarak pendek, interaksi magnet dilakukan melalui Medan gaya Yaitu, magnet menciptakan medan magnet di ruang sekitarnya, yang bekerja pada magnet lain dan menyebabkan gaya tarik-menarik atau tolak-menolak yang terlihat pada magnet tersebut.
Contoh magnet adalah jarum magnet kompas. Dengan menggunakan jarum magnet, Anda dapat menilai keberadaan medan magnet di suatu wilayah ruang tertentu, serta arah medan tersebut.
Planet Bumi kita adalah magnet raksasa. Tidak jauh dari kutub utara bumi terdapat kutub magnet selatan. Oleh karena itu, ujung utara jarum kompas, yang mengarah ke kutub selatan magnet bumi, menunjuk ke utara geografis. Dari sinilah nama “kutub utara” magnet berasal.
Garis medan magnet
Medan listrik, kita ingat, dipelajari dengan menggunakan muatan uji kecil, yang berdasarkan pengaruhnya seseorang dapat menilai besaran dan arah medan. Analog dari muatan uji dalam kasus medan magnet adalah jarum magnet kecil.
Misalnya, Anda bisa mendapatkan wawasan geometris tentang medan magnet dengan menempatkan jarum kompas yang sangat kecil di berbagai titik di ruang angkasa. Pengalaman menunjukkan bahwa panah akan berbaris di sepanjang garis tertentu - yang disebut garis medan magnet. Mari kita definisikan konsep ini dalam bentuk tiga poin berikut.
1. Garis-garis medan magnet, atau garis-garis gaya magnet, adalah garis-garis berarah dalam ruang yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: jarum kompas kecil yang ditempatkan pada setiap titik pada garis tersebut berorientasi bersinggungan dengan garis tersebut..
2. Arah garis medan magnet dianggap sebagai arah ujung utara jarum kompas yang terletak pada titik-titik pada garis tersebut.
3. Semakin padat garisnya, semakin kuat medan magnet di suatu wilayah ruang tertentu..
Pengarsipan besi dapat berfungsi sebagai jarum kompas: dalam medan magnet, pengarsipan kecil menjadi termagnetisasi dan berperilaku persis seperti jarum magnet.
Jadi, dengan menuangkan serbuk besi di sekitar magnet permanen, kita akan melihat kira-kira gambar garis medan magnet berikut (Gbr. 1).
Beras. 1. Medan magnet permanen
Kutub utara magnet ditandai dengan warna biru dan huruf ; kutub selatan - berwarna merah dan huruf . Perlu diketahui bahwa garis-garis medan meninggalkan kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan: lagipula, ujung utara jarum kompas akan diarahkan ke kutub selatan magnet.
pengalaman Oersted
Terlepas dari kenyataan bahwa fenomena listrik dan magnet telah diketahui orang sejak jaman dahulu, tidak ada hubungan di antara keduanya yang diamati sejak lama. Selama beberapa abad, penelitian tentang listrik dan magnet dilakukan secara paralel dan independen satu sama lain.
Fakta luar biasa bahwa fenomena listrik dan magnet sebenarnya berhubungan satu sama lain pertama kali ditemukan pada tahun 1820 - dalam eksperimen Oersted yang terkenal.
Diagram percobaan Oersted ditunjukkan pada Gambar. 2 (gambar dari situs rt.mipt.ru). Di atas jarum magnet (dan merupakan kutub utara dan selatan jarum) terdapat penghantar logam yang dihubungkan dengan sumber arus. Jika Anda menutup rangkaian, panah akan berputar tegak lurus terhadap konduktor!
Eksperimen sederhana ini secara langsung menunjukkan hubungan antara listrik dan magnet. Eksperimen yang mengikuti eksperimen Oersted dengan tegas membentuk pola berikut: medan magnet dihasilkan arus listrik dan bertindak berdasarkan arus.
Beras. 2. Eksperimen Oersted
Pola garis-garis medan magnet yang dihasilkan oleh suatu penghantar berarus bergantung pada bentuk penghantar tersebut.
Medan magnet kawat lurus yang dialiri arus
Garis-garis medan magnet kawat lurus yang dialiri arus berbentuk lingkaran konsentris. Pusat lingkaran ini terletak pada kawat, dan bidangnya tegak lurus terhadap kawat (Gbr. 3).
Beras. 3. Bidang kawat lurus yang diberi arus
Ada dua aturan alternatif untuk menentukan arah garis medan magnet maju.
Aturan searah jarum jam. Garis medan bergerak berlawanan arah jarum jam jika kita perhatikan sehingga arus mengalir ke arah kita.
Aturan sekrup(atau aturan gimlet, atau aturan pembuka botol- ini adalah sesuatu yang lebih dekat dengan seseorang ;-)). Garis medan mengarah ke tempat Anda perlu memutar sekrup (dengan ulir kanan biasa) sehingga bergerak sepanjang ulir searah dengan arus..
Gunakan aturan yang paling cocok untuk Anda. Lebih baik membiasakan diri dengan aturan searah jarum jam - nanti Anda akan melihat sendiri bahwa ini lebih universal dan lebih mudah digunakan (dan kemudian mengingatnya dengan rasa syukur di tahun pertama Anda, ketika Anda mempelajari geometri analitik).
Pada Gambar. 3 sesuatu yang baru telah muncul: ini disebut vektor induksi medan magnet, atau induksi magnetik. Vektor induksi magnet dianalogikan dengan vektor kuat medan listrik: ia berfungsi karakteristik kekuatan medan magnet, menentukan gaya medan magnet yang bekerja pada muatan yang bergerak.
Kita akan membahas gaya-gaya dalam medan magnet nanti, namun untuk saat ini kita hanya akan memperhatikan bahwa besar dan arah medan magnet ditentukan oleh vektor induksi magnet. Pada setiap titik dalam ruang, vektor diarahkan ke arah yang sama dengan ujung utara jarum kompas yang ditempatkan pada suatu titik tertentu, yaitu bersinggungan dengan garis medan pada arah garis tersebut. Induksi magnetik diukur dalam Tesla(Tl).
Seperti halnya medan listrik, untuk induksi medan magnet berlaku hal berikut: prinsip superposisi. Itu terletak pada kenyataan bahwa induksi medan magnet yang diciptakan pada suatu titik tertentu oleh berbagai arus dijumlahkan secara vektor dan menghasilkan vektor induksi magnet yang dihasilkan:.
Medan magnet suatu kumparan berarus
Pertimbangkan sebuah kumparan melingkar yang bersirkulasi D.C.. Kami tidak menunjukkan sumber yang menghasilkan arus pada gambar.
Gambaran garis medan orbit kita akan terlihat kira-kira sebagai berikut (Gbr. 4).
Beras. 4. Bidang kumparan berarus
Penting bagi kita untuk dapat menentukan ke setengah ruang mana (relatif terhadap bidang kumparan) medan magnet diarahkan. Sekali lagi kita memiliki dua aturan alternatif.
Aturan searah jarum jam. Garis medan mengarah ke sana, melihat dari mana arus tampak bersirkulasi berlawanan arah jarum jam.
Aturan sekrup. Garis medan mengarah ke tempat sekrup (dengan ulir kanan normal) akan bergerak jika diputar searah arus.
Seperti yang Anda lihat, arus dan medan berubah peran - dibandingkan dengan perumusan aturan ini untuk kasus arus searah.
Medan magnet kumparan arus
Gulungan Ini akan berhasil jika Anda melilitkan kawat dengan kencang, memutar ke putaran, menjadi spiral yang cukup panjang (Gbr. 5 - gambar dari en.wikipedia.org). Kumparan mungkin memiliki beberapa puluh, ratusan atau bahkan ribuan putaran. Kumparan disebut juga solenoid.
Beras. 5. Kumparan (solenoid)
Medan magnet satu putaran, seperti yang kita ketahui, tidak terlihat sederhana. Bidang? putaran kumparan individu ditumpangkan satu sama lain, dan tampaknya hasilnya akan menjadi gambaran yang sangat membingungkan. Namun, tidak demikian halnya: bidang kumparan panjang memiliki struktur sederhana yang tidak terduga (Gbr. 6).
Beras. 6. medan kumparan arus
Pada gambar ini, arus dalam kumparan mengalir berlawanan arah jarum jam jika dilihat dari kiri (hal ini terjadi jika pada Gambar 5 ujung kanan kumparan dihubungkan ke “plus” sumber arus, dan ujung kiri ke “ dikurangi”). Kita melihat bahwa medan magnet kumparan mempunyai dua sifat karakteristik.
1. Di dalam kumparan, jauh dari tepinya, terdapat medan magnet homogen: pada setiap titik vektor induksi magnet sama besar dan arahnya. Garis medan adalah garis lurus sejajar; mereka hanya membengkok di dekat tepi kumparan ketika keluar.
2. Di luar kumparan, medan mendekati nol. Semakin banyak lilitan pada kumparan maka semakin lemah medan di luarnya.
Perhatikan bahwa kumparan yang panjangnya tak terhingga tidak melepaskan medan sama sekali: tidak ada medan magnet di luar kumparan. Di dalam kumparan seperti itu, medannya seragam di semua tempat.
Tidak mengingatkanmu pada apa pun? Kumparan adalah analog “magnetik” dari kapasitor. Anda ingat bahwa kapasitor menghasilkan homogen Medan listrik, garis-garisnya hanya menekuk di dekat tepi pelat, dan di luar kapasitor, medannya mendekati nol; sebuah kapasitor dengan pelat tak terhingga sama sekali tidak melepaskan medan ke luar, dan medan seragam di mana pun di dalamnya.
Dan sekarang - observasi utama. Silakan bandingkan gambar garis-garis medan magnet di luar kumparan (Gambar 6) dengan garis-garis medan magnet pada Gambar. 1 . Itu hal yang sama, bukan? Dan sekarang kita sampai pada pertanyaan yang mungkin sudah lama muncul di benak Anda: jika medan magnet dihasilkan oleh arus dan bekerja pada arus, lalu apa penyebab munculnya medan magnet di dekat magnet permanen? Lagi pula, magnet ini sepertinya bukan konduktor berarus!
hipotesis Ampere. Arus dasar
Pada awalnya interaksi magnet diperkirakan disebabkan oleh muatan magnet khusus yang terkonsentrasi di kutub. Namun, tidak seperti listrik, tidak ada yang bisa mengisolasi muatan magnet; lagi pula, seperti yang telah kami katakan, tidak mungkin memperoleh kutub utara dan selatan magnet secara terpisah - kutub-kutub tersebut selalu ada dalam magnet berpasangan.
Keraguan terhadap muatan magnet diperparah dengan eksperimen Oersted, yang ternyata medan magnet dihasilkan oleh arus listrik. Selain itu, ternyata untuk magnet apa pun dimungkinkan untuk memilih konduktor dengan konfigurasi arus yang sesuai, sehingga medan konduktor ini bertepatan dengan medan magnet.
Ampere mengajukan hipotesis yang berani. Tidak ada muatan magnet. Aksi magnet dijelaskan oleh arus listrik tertutup di dalamnya.
Apa arus ini? Ini arus dasar bersirkulasi di dalam atom dan molekul; mereka terkait dengan pergerakan elektron sepanjang orbit atom. Medan magnet suatu benda terdiri dari medan magnet arus elementer ini.
Arus dasar dapat ditempatkan secara acak relatif satu sama lain. Kemudian medannya saling dihilangkan, dan benda tersebut tidak menunjukkan sifat magnetis.
Tetapi jika arus-arus elementer disusun secara terkoordinasi, maka medan-medan mereka, jika dijumlahkan, saling memperkuat. Benda menjadi magnet (Gbr. 7; medan magnet akan mengarah ke kita; kutub utara magnet juga akan mengarah ke kita).
Beras. 7. Arus magnet dasar
Hipotesis Ampere tentang arus elementer memperjelas sifat-sifat magnet. Pemanasan dan pengocokan magnet merusak tatanan arus elementernya, dan sifat magnetnya melemah. Ketidakterpisahan kutub magnet menjadi jelas: pada titik pemotongan magnet, kita mendapatkan arus dasar yang sama di ujungnya. Kemampuan suatu benda untuk termagnetisasi dalam medan magnet dijelaskan oleh keselarasan terkoordinasi dari arus-arus elementer yang “berputar” dengan baik (baca tentang perputaran arus melingkar dalam medan magnet pada lembar berikutnya).
Hipotesis Ampere ternyata benar - hal ini ditunjukkan dengan perkembangan fisika lebih lanjut. Gagasan tentang arus dasar menjadi bagian integral dari teori atom, yang sudah berkembang pada abad kedua puluh - hampir seratus tahun setelah tebakan brilian Ampere.
