Një nga konceptet bazë të përdorur në fizikë është fusha magnetike. Ai vepron në lëvizjen e ngarkesave elektrike. Është i padukshëm dhe nuk ndihet nga një person, por prania e tij mund të zbulohet duke përdorur një magnet ose hekur. Është gjithashtu mjaft e lehtë të kuptohet se cila fushë magnetike quhet homogjene dhe johomogjene.
Përkufizimi dhe metodat për zbulimin e një fushe magnetike
Kur hasim konceptin e një fushe magnetike, kemi një pyetje se çfarë lloj fushe magnetike është, nëse është homogjene apo johomogjene. Para se t'i përgjigjeni një pyetjeje të tillë, është e nevojshme të jepni përkufizimet fillestare të termave.
Fusha magnetike supozohet të konsiderohet një lloj i veçantë i lëndës që ekziston pranë ngarkesave elektrike lëvizëse, veçanërisht pranë përçuesve me rrymë. Mund të zbulohet duke përdorur një gjilpërë magnetike ose tallash hekuri.
Fusha uniforme
Ndodh brenda grupitmagnet dhe në solenoid, kur gjatësia e tij është shumë më e madhe se diametri. Në këtë rast, sipas rregullit gimlet, konturet e fushës magnetike do të drejtohen në drejtim të kundërt.
Vijat magnetike janë paralele dhe të drejta, boshllëku midis tyre është gjithmonë i njëjtë, forca e ndikimit në gjilpërën magnetike nuk ndryshon në të gjitha pikat në madhësinë dhe drejtimin e saj.
Fushë heterogjene
Në rastin e një fushe johomogjene, linjat magnetike do të përkulen, boshllëku midis tyre do të ndryshojë në madhësi, forca e veprimit në gjilpërën magnetike do të ndryshojë në madhësi dhe drejtim në pika të ndryshme të fushës. Gjithashtu, forca që vepron në një shigjetë të vendosur në fushën e një magneti shiriti vepron në pika të ndryshme me forca që janë të ndryshme në madhësi dhe drejtim. Kjo quhet fushë johomogjene. Vijat e një fushe të tillë janë të lakuara, frekuenca ndryshon nga pika në pikë.
Është e mundur të zbulohet kjo lloj fushe pranë një përcjellësi të drejtë me rrymë, një magnet me shirit dhe një solenoid.
Çfarë janë linjat magnetike
Së pari, kur lind një problem, duhet përcaktuar se çfarë lloj fushe magnetike, homogjene apo johomogjene, krijohet, duhet mësuar për linjat magnetike, nga forma e të cilave bëhet e qartë karakteristika e fushës.
Për të përshkruar fushën magnetike, filluan të përdorin linja magnetike. Ato janë vija imagjinare përgjatë një gjilpëre magnetike dhe të vendosura në një fushë magnetike. Është e mundur të vizatoni një vijë magnetike përmes ndonjëpika fushore, ajo do të ketë drejtim dhe gjithmonë e mbyllur.
Drejtimi
Ata lënë polin verior të magnetit dhe shkojnë në jug. Brenda vetë magnetit, gjithçka është rreptësisht e kundërta. Vetë rreshtat nuk kanë fillim apo fund, janë të mbyllura ose shkojnë nga pafundësia në pafundësi.
Jashtë magnetit, linjat janë të vendosura sa më dendur që të jetë e mundur pranë poleve. Nga kjo bëhet e qartë se efekti i fushës është më i fortë pranë poleve, dhe ndërsa largoheni nga fundi, ai dobësohet. Duke qenë se shiritat magnetikë janë të lakuar, ndryshon edhe drejtimi i forcës që vepron në gjilpërën magnetike.
Si të portretizohet
Për të kuptuar se si ndryshojnë fushat magnetike homogjene nga ato johomogjene, duhet të mësoni se si t'i përshkruani ato duke përdorur linja magnetike.
Duhet të merret parasysh shembulli i mësipërm i shfaqjes së një fushe magnetike uniforme në të ashtuquajturin solenoid, i cili është një spirale teli cilindrike nëpër të cilën kalon rryma. Brenda saj, fusha magnetike mund të konsiderohet uniforme, me kusht që gjatësia të jetë shumë më e madhe se diametri (jashtë spirales, fusha do të jetë jo uniforme, linjat magnetike do të vendosen në të njëjtën mënyrë si në një magnet me shirit).
Fusha uniforme ndodhet gjithashtu në qendër të magnetit të shiritit të përhershëm. Në çdo zonë të kufizuar në hapësirë, është gjithashtu e mundur të riprodhohet një fushë magnetike uniforme, në të cilën forcat që veprojnë në gjilpërën e magnetizuar do të jenë të njëjta në madhësi dhe drejtim.
Për të përshkruar një fushë magnetike, përdorni shembullin e mëposhtëm. Nëse linjat janë të vendosurapingul me rrafshin e vizatimit dhe drejtohen nga shikuesi, atëherë ato përshkruhen me kryqe, nëse në shikues - me pika. Ashtu si me rrymën, çdo kryq është, si të thuash, bishti i dukshëm i një shigjete që fluturon nga shikuesi dhe pika është më e mprehtë se shigjeta që fluturon drejt nesh.
Gjithashtu, kërkesa "Vizatoni një fushë magnetike uniforme dhe jo uniforme" përmbushet lehtësisht. Thjesht vizatoni këto vija magnetike, duke marrë parasysh karakteristikat e fushës (uniformiteti dhe johomogjeniteti).
Megjithatë, ekzistenca e fushave johomogjene e ndërlikon shumë detyrën. Në këtë rast, marrja e ndonjë rezultati fizik duke përdorur ekuacionin e përgjithshëm nuk ka gjasa.
Diferencat
Përgjigja në pyetjen se si ndryshojnë fushat magnetike homogjene nga ato johomogjene është mjaft e lehtë për t'u dhënë. Para së gjithash, kjo varet nga linjat magnetike. Në rastin e një fushe uniforme, distanca midis tyre do të jetë e njëjtë dhe ato do të jenë të barabarta, me të njëjtën forcë që do të veprojë në instrumentet në çdo pikë. Për fushat johomogjene, gjithçka është rreptësisht e kundërta. Linjat janë të vendosura në mënyrë të pabarabartë, në vende të ndryshme ato veprojnë me forcë të pabarabartë në pajisje.
Në praktikë, një fushë johomogjene është mjaft e zakonshme, e cila gjithashtu duhet të mbahet mend, pasi fusha uniforme mund të ndodhin vetëm brenda një objekti, të tillë si një magnet ose një solenoid. Vëzhgimet në natyrë do të rregullojnë heterogjenitetin.
Zbulimi në terren
Duke kuptuar se çfarë janë fushat magnetike uniforme dhe johomogjene dhe duke i përcaktuar atopasi të keni çmontuar, duhet të zbuloni se si mund t'i gjeni ato.
Më e thjeshta për këtë është eksperimenti i kryer nga Oersted. Ai konsiston në përdorimin e një gjilpëre magnetike, e cila ndihmon për të përcaktuar ekzistencën e një rryme elektrike. Sapo rryma të lëvizë përgjatë përcjellësit, shigjeta e vendosur aty pranë do të lëvizë, për faktin se ka fusha magnetike uniforme dhe jo uniforme.
Ndërveprimi i përçuesve me rrymën
Çdo përcjellës me rrymë ka fushën e vet magnetike, e cila vepron me një forcë të caktuar në atë më të afërt. Në varësi të drejtimit të rrymës, përçuesit do të tërheqin ose zmbrapsin njëri-tjetrin. Fushat me origjinë nga burime të ndryshme do të mblidhen dhe do të formojnë një fushë të vetme rezultuese.
Si krijohen dhe pse
Shembuj të fushave magnetike uniforme dhe jo uniforme të përdorura në pajisjet me rreze katodike krijohen nga mbështjelljet që kalojnë rrymë. Për të marrë formën e kërkuar të fushës magnetike, përdoren majat e rafteve dhe ekranet magnetike, të bëra nga materiale me përshkueshmëri të fortë magnetike.
Ndikimi i fushave magnetike johomogjene mund të ndryshojë rrjedhën e fenomeneve fizike dhe kimike të pakthyeshme, kryesisht një proces heterogjen. Shfaqja e difuzionit turbulent çon në një rritje me disa rend të madhësisë në shkallën e lëvizjes së gazit nga çdo lëng në sipërfaqe në formëmikroflluska. Efekti i dehidrimit lokal të joneve dhe grimcave është për shkak të intensifikimit të procesit të mikrokristalizimit. Në mediat rrjedhëse, reaksionet me energji të lartë mund të krijojnë radikale të lira, oksigjen atomik, perokside dhe komponime azotike. Ndodh koagulimi dhe produktet e shkaktuara nga shkatërrimi gërryes shfaqen në lëng.
Gjatë kavitacionit hidrodinamik, përmasat e mëdha të flluskave dhe shpellave që dalin e ndërlikojnë futjen e tyre me lëng nga zona e presionit të ulët në zonën e presionit më të lartë, ku flluska shemben. Gjatë kolapsit të një flluske të vogël, ka një përmbajtje të ulët ajri dhe ndodh një reaksion i fortë kimik, i ngjashëm me një shkarkim plazmatik. Prania e fushave magnetike johomogjene çon në paqëndrueshmërinë e zgavrave, shpërbërjen e tyre dhe shfaqjen e vorbullave dhe flluskave në shkallë të vogël. Duke pasur parasysh që presioni në qendër të një vorbulle të tillë është zvogëluar, ai konverton flluska të vogla gazi.
Kur matni induksionin në një fushë magnetike jo uniforme, mbani mend se voltazhi Hall është proporcional me vlerën mesatare të induksionit të fushës brenda zonës së kufizuar nga sipërfaqja e transduktorit.
Për fokusimin e rrezeve paraksiale përdoren edhe fusha magnetike jo uniforme, të formuara nga bobina të shkurtra, të cilat janë solenoidë shumështresorë, gjatësia e të cilave është në përpjesëtim me diametrin e tyre. Një elektron që hyn në një fushë të tillë i nënshtrohet forcave që ndryshojnë drejtimin e tij. Një elektron nën ndikimin e një force të tillë i afrohet boshtit të thjerrëzës, ndërsa rrafshi në të cilin ndodhet trajektorja e tij ështëpërkulet. Elektroni lëviz përgjatë një segmenti spirale që kryqëzon boshtin e thjerrëzës në një pikë të caktuar.
Faktori i rritjes hapësinore shkaktohet nga shpërndarja hapësinore e fushave johomogjene në territorin e një sistemi heterogjen të larë me lëng. Për të marrë përmbysjen e popullsisë së niveleve me metodën e ndarjes, përdoren fusha jo uniforme të krijuara nga një magnet me shumë breza. Forma e poleve është e ngjashme me shufrat në kondensatorin katërpolësh të një gjeneratori molekular të bazuar në amoniak.
Uses
Metoda e rendit magnetik për zbulimin e defekteve bazohet në tërheqjen e grimcave magnetike nga forcat e fushave johomogjene që shfaqen mbi defektet. Akumulimi i një pluhuri të tillë përcakton praninë e një defekti, madhësinë dhe pozicionin e tij në pjesën që kontrollohet.
Një efekt i vogël i ndarjes konsiderohet të jetë një disavantazh i rëndësishëm i metodës së rrezeve molekulare duke përdorur fusha të forta magnetike johomogjene. Ekziston një metodë e thjeshtë dhe në dukje e pabesueshme për të rritur këtë efekt. Ai konsiston në aplikimin e një fushe magnetike të jashtme të lehtë. Kjo e fundit do të bëjë të mundur rritjen e zonës së përdorimit të magnetometrave precesionistë bërthamorë drejt fushave magnetike jo uniforme.
Përparësia e kësaj metode është rezolucioni i saj i lartë, i cili bën të mundur zbulimin e fushave magnetike jo uniforme në përpjesëtim me madhësinë e grimcave të shtresës magnetike të shiritit, si dhe aftësinë për të gjetur dëmtime në sipërfaqe komplekse dhe në hapje të ngushta.
Dizavantazhet janënevoja për përpunim dytësor të informacionit, vetëm grimcat e fushave magnetike përgjatë shiritit janë të fiksuara, kompleksiteti i demagnetizimit dhe ruajtjes së shiritit dhe është e nevojshme të parandalohet ndikimi i fushave magnetike të jashtme.
Fushat magnetike uniforme dhe johomogjene janë mjaft të zakonshme, pavarësisht nga fakti se ato janë të padukshme për laikin mesatar. Shembuj të fushave magnetike uniforme dhe jo uniforme mund të gjenden në magnet me shirita dhe solenoid. Në të njëjtën kohë, ju mund t'i vini re duke përdorur një gjilpërë të thjeshtë magnetike ose tallash hekuri.
