Линиите на магнитната индукция са винаги. Магнитно поле

Магнитна индукция (символ B)– основната характеристика на магнитното поле (векторна величина), която определя силата на въздействие върху движещ се електрически заряд (ток) в магнитно поле, насочено в посока, перпендикулярна на скоростта на движение.

Магнитната индукция се определя като способността да се влияе върху обект с помощта на магнитно поле. Тази способност се проявява, когато движещ сепостоянен магнит в бобината, в резултат на което се индуцира (възниква) ток в бобината, като същевременно се увеличава и магнитният поток в бобината.

Физическо значение на магнитната индукция

Физически това явление се обяснява по следния начин. Металът има кристална структура (бобината е изработена от метал). Кристалната решетка на метала съдържа електрически заряди - електрони. Ако върху метала не се упражнява магнитно въздействие, тогава зарядите (електроните) са в покой и не се движат никъде.

Ако металът попадне под въздействието на променливо магнитно поле (поради движението на постоянен магнит вътре в бобината - а именно движения), тогава зарядите започват да се движат под въздействието на това магнитно поле.

В резултат на това в метала възниква електрически ток. Силата на този ток зависи от физическите свойства на магнита и намотката и скоростта на движение на едната спрямо другата.

Когато метална намотка се постави в магнитно поле, заредените частици от металната решетка (в намотката) се завъртат под определен ъгъл и се разполагат по силовите линии.

Колкото по-висока е силата на магнитното поле, толкова повече частици се въртят и толкова по-равномерно ще бъде тяхното разположение.

Магнитните полета, ориентирани в една посока, не се неутрализират взаимно, а се сумират, образувайки едно поле.

Формула за магнитна индукция

Където, IN— вектор на магнитна индукция, Е- максимална сила, действаща върху проводник с ток, аз- сила на тока в проводника, л— дължина на проводника.

Магнитен поток

Магнитният поток е скаларна величина, която характеризира ефекта на магнитната индукция върху определена метална верига.

Магнитната индукция се определя от броя на силовите линии, преминаващи през 1 cm2 от металното сечение.

Магнитометрите, използвани за измерването му, се наричат ​​теслометри.

Мерната единица SI за магнитна индукция е Тесла (Tl).

След прекратяване на движението на електрони в бобината сърцевината, ако е направена от меко желязо, губи своите магнитни качества. Ако е направен от стомана, тогава той има способността да запази магнитните си свойства за известно време.

Не можем да видим магнитното поле, но за да разберем по-добре магнитните явления, е важно да се научим как да го изобразяваме. Магнитните игли ще ви помогнат с това. Всяка такава стрелка е малък постоянен магнит, който лесно се върти в хоризонтална равнина (фиг. 2.1). От този параграф ще научите как се изобразява графично магнитното поле и каква физична величина го характеризира.

Ориз. 2.2. В магнитно поле магнитните стрелки са ориентирани по определен начин: северният полюс на стрелката показва посоката на вектора на индукция на магнитното поле в дадена точка

Изследваме якостните характеристики на магнитното поле

Ако заредена частица се движи в магнитно поле, тогава полето ще действа върху частицата с известна сила. Големината на тази сила зависи от заряда на частицата, посоката и скоростта на нейното движение, а също и от това колко силно е полето.

Силовата характеристика на магнитното поле е магнитната индукция.

Магнитната индукция (индукция на магнитно поле) е векторна физическа величина, която характеризира силовото действие на магнитното поле.

Магнитната индукция се обозначава със символа B.

Единицата SI за магнитна индукция е тесла; на името на сръбския физик Никола Тесла (1856-1943):

Посоката на вектора на магнитната индукция в дадена точка на магнитното поле се приема за посоката, посочена от северния полюс на магнитната стрелка, инсталирана в тази точка (фиг. 2.2).

Забележка! Посоката на силата, с която магнитното поле действа върху движещи се заредени частици или върху проводник с ток, или върху магнитна стрелка, не съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция.

Магнитни линии:

Ориз. 2.3. Линиите на магнитното поле на лентовия магнит

Извън магнита те напускат северния полюс на магнита и навлизат в южния полюс;

Винаги затворен (магнитното поле е вихрово поле);

Те са най-плътно разположени на полюсите на магнита;

Никога не се пресичат

Представяне на магнитно поле

На фиг. 2.2 виждаме как магнитните игли са ориентирани в магнитно поле: техните оси изглежда образуват линии, а векторът на магнитната индукция във всяка точка е насочен по допирателната към линията, минаваща през тази точка.

Магнитните полета се изобразяват графично с помощта на магнитни линии:

1) посоката на вектора на магнитната индукция в дадена точка се приема като посока на линията на магнитна индукция;

Ориз. 2.4. Веригите от железни стружки възпроизвеждат модела на линиите на магнитна индукция на магнитното поле на подковообразен магнит

2) колкото по-голям е модулът за магнитна индукция, толкова по-близо са магнитните линии една към друга.

След като разгледахме графичното представяне на магнитното поле на лентовия магнит, можем да направим някои заключения (виж фиг. 2.3).

Имайте предвид, че тези заключения са валидни за магнитните линии на всеки магнит.

Каква посока имат магнитните линии в лентовия магнит?

Моделът на магнитните линии може да бъде възпроизведен с помощта на железни стружки.

Нека вземем подковообразен магнит, поставим плоча от плексиглас върху него и изсипем железни стружки върху плочата през цедка. В магнитно поле всяко парче желязо ще се магнетизира и ще се превърне в малка „магнитна игла“. Импровизираните „стрелки“ са ориентирани по магнитните линии на магнитното поле на магнита (фиг. 2.4).

Начертайте линията на магнитното поле на подковообразен магнит.

Нека научим за еднообразното магнитно поле

Магнитното поле в определена част от пространството се нарича равномерно, ако във всяка точка векторите на магнитната индукция са еднакви както по величина, така и по посока (фиг. 2.5).

В области, където магнитното поле е еднородно, линиите на магнитната индукция са успоредни и разположени на еднакво разстояние една от друга (фиг. 2.5, 2.6). Магнитните линии на равномерно магнитно поле, насочени към нас, обикновено се изобразяват като точки (фиг. 2.7, а) - сякаш виждаме „върхове на стрели“, летящи към нас. Ако магнитните линии са насочени далеч от нас, тогава те са изобразени с кръстове - сякаш виждаме „перата на стрелите“ да летят от нас (фиг. 2.7, b).

В повечето случаи имаме работа с нееднородно магнитно поле - поле, в различни точки на което векторите на магнитната индукция имат различни стойности и посоки. Магнитните линии на такова поле са извити и тяхната плътност е различна.

Ориз. 2.6. Магнитното поле вътре в магнитна лента (a) и между два магнита, обърнати един към друг с противоположни полюси (b), може да се счита за еднородно

Изучаване на магнитното поле на Земята

За да изследва земния магнетизъм, Уилям Гилбърт прави постоянен магнит под формата на топка (модел на Земята). След като постави компас върху топката, той забеляза, че иглата на компаса се държи по същия начин, както на повърхността на Земята.

Експериментите позволиха на учения да предположи, че Земята е огромен магнит и нейният южен магнитен полюс се намира в северната част на нашата планета. Допълнителни изследвания потвърдиха хипотезата на У. Гилбърт.

На фиг. Фигура 2.8 показва картина на линиите на магнитната индукция на магнитното поле на Земята.

ориз. 2.7. Изображение на линии на магнитна индукция на еднородно магнитно поле, които са перпендикулярни на равнината на чертежа и насочени към нас (а); насочено от нас (b)

Представете си, че вървите към Северния полюс, движейки се точно в посоката, в която сочи стрелката на компаса. Ще стигнете ли целта си?

Линиите на магнитната индукция на магнитното поле на Земята не са успоредни на нейната повърхност. Ако фиксирате магнитната стрелка в кардан, т.е. така че да може да се върти свободно както около хоризонталата, така и

Ориз. 2.8. Разположение на магнитните линии на магнитното поле на планетата Земя

и около вертикалните оси стрелката ще бъде поставена под ъгъл спрямо повърхността на Земята (фиг. 2.9).

Как ще бъде разположена магнитната стрелка в устройството на фиг. 2,9 близо до северния магнитен полюс на Земята? близо до южния магнитен полюс на Земята?

Магнитното поле на Земята отдавна е помагало на пътници, моряци, военен персонал и други да се ориентират. Доказано е, че рибите, морските бозайници и птиците се ориентират според магнитното поле на Земята по време на своите миграции. Някои животни, като котките, също навигират, когато търсят пътя към дома.

Научете за магнитните бури

Проучванията показват, че във всяка област магнитното поле на Земята се променя периодично, всеки ден. Освен това се наблюдават малки годишни изменения в магнитното поле на Земята. Има обаче и резки промени. Силните смущения в магнитното поле на Земята, които обхващат цялата планета и продължават от един до няколко дни, се наричат ​​магнитни бури. Здравите хора практически не ги усещат, но за тези, които имат сърдечно-съдови заболявания и заболявания на нервната система, магнитните бури причиняват влошаване на тяхното благосъстояние.

Магнитното поле на Земята е вид „щит“, който предпазва нашата планета от заредени частици, летящи от космоса, главно от Слънцето („слънчев вятър“). В близост до магнитните полюси потоци от частици летят доста близо до земната атмосфера. С увеличаване на слънчевата активност космическите частици навлизат в горните слоеве на атмосферата и йонизират газовите молекули – на Земята се наблюдават полярни сияния (фиг. 2.10).

Нека обобщим

Магнитната индукция B е векторна физическа величина, която характеризира силовото действие на магнитното поле. Посоката на вектора на магнитната индукция съвпада с посоката, към която сочи северният полюс на магнитната стрелка. Единицата SI за магнитна индукция е тесла (T).

Условно насочените линии, във всяка точка на които допирателната съвпада с линията, по която е насочен векторът на магнитната индукция, се наричат ​​линии на магнитна индукция или магнитни линии.

Линиите на магнитната индукция винаги са затворени, извън магнита те напускат северния полюс на магнита и навлизат в южния полюс и са по-плътни в онези области на магнитното поле, където модулът на магнитната индукция е по-голям.

Планетата Земя има магнитно поле. Близо до северния географски полюс на Земята е нейният южен магнитен полюс, а близо до южния географски полюс е нейният северен магнитен полюс.

Контролни въпроси

1. Определете магнитната индукция. 2. Каква е посоката на вектора на магнитната индукция? 3. Каква е единицата SI за магнитна индукция? На кого е кръстен? 4. Дайте определението за линии на магнитна индукция. 5. Каква посока се приема за посока на магнитните линии? 6. Какво определя плътността на магнитните линии? 7. Какво магнитно поле се нарича равномерно? 8. Докажете, че Земята има магнитно поле. 9. Как са разположени магнитните полюси на Земята спрямо географските? 10. Какво представляват магнитните бури? Как влияят на човек?

Упражнение No2

1. На фиг. Фигура 1 показва линии на магнитна индукция в определен участък от магнитното поле. За всеки случай a-c определете: 1) какъв вид е полето - хомогенно или разнородно; 2) посоката на вектора на магнитната индукция в точките А и В на полето; 3) в коя точка - A или B - индукцията на магнитното поле е по-голяма.

2. Защо стоманената решетка за прозорци може да се магнетизира с течение на времето?

3. На фиг. Фигура 2 показва линиите на магнитното поле, създадено от два еднакви постоянни магнита, обърнати един към друг с еднакви полюси.

1) Има ли магнитно поле в точка А?

2) Каква е посоката на вектора на магнитната индукция в точка В? в точка C?

3) В коя точка - A, B или C - индукцията на магнитното поле е най-голяма?

4) Каква е посоката на векторите на магнитната индукция вътре в магнитите?

4. Преди това по време на експедиции до Северния полюс възникнаха трудности при определяне на посоката на движение, тъй като близо до полюса обикновените компаси почти не работеха. Защо мислиш?

5. Използвайте допълнителни източници на информация и разберете какво значение има магнитното поле за живота на нашата планета. Какво би се случило, ако магнитното поле на Земята внезапно изчезне?

6. Има области от земната повърхност, където магнитната индукция на магнитното поле на Земята е много по-голяма, отколкото в съседните области. Използвайте допълнителни източници на информация и научете повече за магнитните аномалии.

7. Обяснете защо всяко незаредено тяло винаги се привлича от тяло, което има електрически заряд.

Това е материал от учебника

Линия, начертана в магнитно поле, така че във всяка точка допирателната да съвпада с вектора на индукция (и фиг. 119, а) на магнитното поле в тази точка, се нарича линия на индукция на магнитно поле.За да получите картина на индукционните линии, трябва да поставите голям брой магнитни игли в магнитно поле. Местоположението на стрелките ще покаже формата на индукционните линии. За такива стрели се приемат железни стружки, които се магнетизират в магнитно поле и, взаимодействайки помежду си, се зацепват с краищата си, образувайки вериги, представляващи индукционни линии. Посоката на индукционната линия се приема за посока, която показва северния полюс на магнитната стрелка на дадено място в полето.Следователно векторът на индукция в дадена точка на полето има посока, съвпадаща с посоката на индукционната линия, прекарана през тази точка.

Индукционните линии на прав проводник с ток са концентрични кръгове, разположени в равнини, перпендикулярни на посоката на тока, а центровете на всички тези кръгове са върху оста на проводника (виж фиг. 118, b). Тяхната посока се определя от правилото на гимлета. Магнитното поле с постоянен ток няма магнитни полюси. Индукционните линии на магнитното поле на намотката с ток вътре в нея са успоредни (виж фиг. 119, б), но извън намотката те не са успоредни. Бобина, по която протича ток, има два магнитни полюса. Неговата полярност и следователно посоката на индукционните линии вътре в бобината се определя от правилото за захващане с дясната ръка (фиг. 119, c): ако държите намотката с дясната си ръка, така че четири пръста да показват посоката на тока, тогава палецът, разположен по протежение на намотката, ще сочи към края на намотката, който е северният магнитен полюс,и също ще покаже посоката на индукционните линии вътре в намотката. Магнитните полета на намотка с ток и постоянен магнит са идентични. Северният и южният полюс съществуват само по двойки - невъзможно е да се получи един полюс.

Както в случая на електростатично поле, само една индукционна линия може да бъде начертана през всяка точка в пространството. Следователно тези линии не се пресичат никъде. За разлика от линиите на напрегнатост на електростатичното поле (виж фиг. 50), линиите на индукция на магнитното поле са затворени линии както на магнитното поле на тока, така и на постоянния магнит (фиг. 119, d). Затвореността на индукционните линии показва, че магнитното поле е вихрово. Те винаги покриват текущия или подвижния заряд, с който е свързано магнитното поле. Някои от индукционните линии се затварят в непосредствена близост до тока, други - далеч от него и тогава ни се струва, че отиват в безкрайност в двата края (виж фиг. 119, b, d).

Беше договорено да се начертаят индукционните линии така, че броят на линиите, преминаващи през единица площ, перпендикулярна на вектора на индукция в дадена точка, да е равен на стойността на индукцията на полето в това място. Магнитните спектри дават представа за разпределението на магнитната индукция по големина и посока.

Въз основа на формулата за индукция ще установим мерна единица за индукция на магнитно поле в Международната система от единици:

За единица индукция на магнитно поле тесла се приема индукцията на такова еднородно магнитно поле, при което сила от 1 N действа върху прав проводник с дължина 1 m, с ток 1 A, разположен перпендикулярно на индукционните линии * (Фиг. 120, а).На фиг. 120, b показва магнитометър, измерващ големината на магнитното поле на постоянен магнит.

* (При това условие силата ще бъде максимална.)

Индукцията на магнитното поле на Земята е малка: на екватора около 32*10 -6 т.л, на полюсите - 65*10 -6 т.л, в района на Курската магнитна аномалия - 190*10 -6 т.л.В момента магнитни полета с индукция до 15 т.л.

Големината на индукцията на магнитното поле на тока зависи ли от формата на проводника? Между страните на проводник, оформен като на фиг. 121, а, поставете магнитна стрелка и свържете проводника към източник на ток. Наблюдаваме голямо отклонение на стрелката. След като направихме проводника прав (фиг. 121, b) и поставихме магнитна игла под него, ще прекараме ток през него, както в първия случай. Ще забележим леко отклонение на стрелката. Нека завъртим проводника, както е показано на фиг. 121, в; виждаме, че стрелката не се отклонява, т.е. усуканият (бифиларен) проводник няма магнитно поле. Колкото по-голяма е индукцията на магнитното поле, толкова по-силен е ефектът му върху магнитната стрелка. От експериментите заключаваме: големината на индукцията на магнитното поле на тока зависи от формата на проводника: a > b, c = 0. При равни други условия големината на индукцията на магнитното поле е най-голяма за проводник под формата на намотка.

29. Кориолисова сила

Най-страшната сила, която не се нуждае от гравитони

Първо, какво знае научният свят за силата на Кориолис?

Когато дискът се върти, точките, които са по-далеч от центъра, се движат с по-висока тангенциална скорост от точките, които са по-малко отдалечени (група черни стрелки по радиуса). Можете да преместите тяло по радиуса, така че да остане на радиуса (синя стрелка от позиция “A” до позиция “B”), като увеличите скоростта на тялото, тоест като му придадете ускорение. Акореферентна рамка се върти заедно с диска, ясно е, че тялото „не иска“ да остане в радиуса, но „се опитва“ да отиде наляво - това е силата на Кориолис.

Траектории на топка, движеща се по повърхността на въртяща се плоча в различни отправни системи (горе - в инерционна, долу - в неинерционна).

Кориолисова сила- един отсъществуващи инерционни сили неинерциална отправна системапоради въртенето и законите на инерцията , проявяваща се при движение в посока под ъгъл спрямо оста на въртене. Кръстен на френския ученГюстав Гаспар Кориолис , който пръв го описва. Кориолисовото ускорение е получено от Кориолис през 1833 г.,Гаус през 1803 г. и Ойлер през 1765 г.

Причината за появата на силата на Кориолис е кориолисовото (въртеливо) ускорение. INинерциални референтни системиважи законът за инерцията , тоест всяко тяло се стреми да се движи праволинейно и с константаскорост . Ако разгледаме движението на тяло, равномерно по определен радиус на въртене и насочено от центъра, става ясно, че за да се осъществи, е необходимо да се даде на тялотоускорение , тъй като колкото по-далеч от центъра, толкова по-голяма трябва да бъде тангенциалната скорост на въртене. Това означава, че от гледна точка на въртящата се отправна система, някаква сила ще се опита да измести тялото от радиуса.

За да може едно тяло да се движи с ускорение на Кориолис, е необходимо към тялото да се приложи сила, равна на Е = ма, Където а— Кориолисово ускорение. Съответно тялото действа споредТрети закон на Нютон със сила в обратна посока.Ф К = — ма.

Силата, която действа от тялото, ще се нарича сила на Кориолис. Силата на Кориолис не трябва да се бърка с другасила на инерцията - центробежна сила , която е насочена порадиус на въртящата се окръжност. Ако въртенето се извършва по посока на часовниковата стрелка, тогава тяло, движещо се от центъра на въртене, ще се стреми да напусне радиуса наляво. Ако въртенето се извършва обратно на часовниковата стрелка, след това надясно.

Правилото на Жуковски

Допълнения:

Правило на Gimlet

Прав проводник с ток. Токът (I), протичащ през проводник, създава магнитно поле (B) около проводника.Правило на Gimlet(също, правило на дясната ръка) -мнемоника правило за определяне посоката на векторъглова скорост , характеризиращ скоростта на въртене на тялото, както и векторамагнитна индукция били за определяне на посокатаиндуциран ток . Правило на дясната ръка Правило на Gimlet: „Ако посоката на постъпателно движениегилза (винт) ) съвпада с посоката на тока в проводника, тогава посоката на въртене на дръжката на гимлета съвпада с посокатавектор на магнитна индукция “.

Определя посоката на индуцирания ток в проводник, движещ се в магнитно поле

Правило на дясната ръка: „Ако дланта на дясната ръка е разположена така, че линиите на магнитното поле да влизат в нея, а свитият палец е насочен по протежение на движението на проводника, тогава 4 изпънати пръста ще показват посоката на индукционния ток.“

За соленоидтой се формулира по следния начин: „Ако закопчаете соленоида с дланта на дясната си ръка, така че четири пръста да са насочени по протежение на тока в завоите, тогава удълженият палец ще покаже посоката на линиите на магнитното поле вътре в соленоида.“

Правило на лявата ръка

Ако зарядът се движи и магнитът е в покой, тогава правилото на лявата ръка се прилага за определяне на силата: „Ако лявата ръка е разположена така, че линиите на индукция на магнитното поле да влизат в дланта перпендикулярно на нея и четирите пръста са насочени по течението (по протежение на движението на положително заредена частица или срещу отрицателно заредено движение), тогава палецът, поставен на 90°, ще покаже посоката на действащата сила на Лоренц или Ампер.“

МАГНИТНО ПОЛЕ

СВОЙСТВА НА (СТАЦИОНАРНОТО) МАГНИТНО ПОЛЕ

Постоянно (или стационарно)Магнитното поле е магнитно поле, което не се променя с времето.

1. Магнитно поле е създадендвижещи се заредени частици и тела, проводници с ток, постоянни магнити.

2. Магнитно поле валиденвърху движещи се заредени частици и тела, върху проводници с ток, върху постоянни магнити, върху рамка с ток.

3. Магнитно поле вихър, т.е. няма източник.

МАГНИТНИ СИЛИ- това са силите, с които тоководещите проводници действат един върху друг.

………………

МАГНИТНА ИНДУКЦИЯ

Векторът на магнитната индукция винаги е насочен по същия начин, както свободно въртящата се магнитна стрелка е ориентирана в магнитно поле.

МАГНИТНИ ИНДУКЦИОННИ ЛИНИИ - това са линии, допирателни към които във всяка точка е векторът на магнитната индукция.

Еднородно магнитно поле– това е магнитно поле, в което във всяка точка векторът на магнитната индукция е постоянен по големина и посока; наблюдавани между плочите на плосък кондензатор, вътре в соленоид (ако диаметърът му е много по-малък от дължината му) или вътре в магнитна лента.

СВОЙСТВА НА МАГНИТНИТЕ ИНДУКЦИОННИ ЛИНИИ

– имат посока;

– непрекъснато;

– затворен (т.е. магнитното поле е вихрово);

– не се пресичат;

– тяхната плътност се използва за преценка на големината на магнитната индукция.

Правило на Gimlet(основно за прав проводник с ток):

	Ако посоката на транслационното движение на гимлета съвпада с посоката на тока в проводника, тогава посоката на въртене на дръжката на гимлета съвпада с посоката на линиите на магнитното поле на тока.Правило на дясната ръка (основно за определяне на посоката на магнитните линии вътре в соленоида):Ако закопчаете соленоида с дланта на дясната си ръка, така че четири пръста да са насочени по протежение на тока в завоите, тогава удълженият палец ще покаже посоката на линиите на магнитното поле вътре в соленоида.
	Има и други възможни приложения на правилата за гимлет и дясна ръка.
	МОЩНОСТ НА УСИЛВАТЕЛЯе силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток.Модулът на амперната сила е равен на произведението на силата на тока в проводника от големината на вектора на магнитната индукция, дължината на проводника и синуса на ъгъла между вектора на магнитната индукция и посоката на тока в проводника. .Силата на Ампер е максимална, ако векторът на магнитната индукция е перпендикулярен на проводника.Ако векторът на магнитната индукция е успореден на проводника, тогава магнитното поле няма ефект върху проводника с ток, т.е. Силата на Ампер е нула.Посока на силата на Амперопределя се от правило на лявата ръка:

Ако лявата ръка е разположена така, че компонентът на вектора на магнитната индукция, перпендикулярен на проводника, да влезе в дланта и 4 удължени пръста са насочени по посока на тока, тогава палецът, огънат на 90 градуса, ще покаже посоката на действащата сила върху проводника с ток.

Така в магнитното поле на прав проводник с ток (той е неравномерен) рамката с ток е ориентирана по радиуса на магнитната линия и се привлича или отблъсква от правия проводник с ток, в зависимост от посоката на теченията.

Посока на силата на Кориолис върху въртяща се Земя.Центробежна сила , действащ върху тяло с маса м, по модул равно на F pr = мб 2 r, където b = омега – ъглова скорост на въртене и r— разстояние от оста на въртене. Векторът на тази сила лежи в равнината на оста на въртене и е насочен перпендикулярно на нея. величинаКориолисови сили , въздействащи върху движеща се със скорост частица спрямо дадена въртяща се отправна система, се дава от, където алфа е ъгълът между векторите на скоростта на частиците и ъгловата скорост на отправната система. Векторът на тази сила е насочен перпендикулярно на двата вектора и вдясно от скоростта на тялото (определена отgimlet rule ).

Ефекти на силата на Кориолис: лабораторни експерименти

Махалото на Фуко на Северния полюс. Оста на въртене на Земята лежи в равнината на трептене на махалото.Махалото на Фуко . Експеримент, който ясно демонстрира въртенето на Земята, е извършен през 1851 г. от френски физикЛеон Фуко . Значението му е, че равнината на трептенематематическо махало е постоянна спрямо инерциалната отправна система, в този случай спрямо неподвижните звезди. По този начин в отправната система, свързана със Земята, равнината на трептене на махалото трябва да се върти. От гледна точка на неинерциална отправна система, свързана със Земята, равнината на трептене на махалото на Фуко се върти под въздействието на силата на Кориолис.Този ефект трябва да бъде най-ясно изразен на полюсите, където периодът на пълно завъртане на равнината на махалото е равен на периода на въртене на Земята около оста си (звезден ден). Като цяло периодът е обратно пропорционален на синуса на географската ширина; на екватора равнината на колебание на махалото е непроменена.

ПонастоящемМахалото на Фуко успешно демонстрирани в редица научни музеи и планетариуми, по-специално в планетариумаСанкт Петербург , планетариум на Волгоград.

Има редица други експерименти с махала, използвани за доказване на въртенето на Земята. Например в експеримента на Bravais (1851) е използванконично махало . Въртенето на Земята се доказва от факта, че периодите на трептене по посока на часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка са различни, тъй като силата на Кориолис в тези два случая има различен знак. През 1853гГаус предложи използването на нематематическо махало, катоФуко, физическо , което би позволило намаляване на размера на експерименталната постановка и повишаване на точността на експеримента. Тази идея беше реализирана Kamerlingh Onnes през 1879 г

Жироскоп– въртящо се тяло със значителен инерционен момент запазва ъглов момент, ако няма силни смущения. Фуко, който беше уморен да обяснява какво се случва с махалото на Фуко извън полюса, разработи друга демонстрация: окачен жироскоп запази ориентацията си, което означава, че се върти бавно спрямо наблюдателя.

Отклоняване на снаряди по време на стрелба с оръдие.Друго наблюдавано проявление на силата на Кориолис е отклонението на траекториите на снарядите (надясно в северното полукълбо, наляво в южното полукълбо), изстреляни в хоризонтална посока. От гледна точка на инерционната референтна система, за снаряди, изстреляни по дължинатамеридиан , това се дължи на зависимостта на линейната скорост на въртене на Земята от географската ширина: когато се движи от екватора към полюса, снарядът запазва хоризонталния компонент на скоростта непроменен, докато линейната скорост на въртене на точките на земната повърхност намалява, което води до изместване на снаряда от меридиана по посока на въртене на Земята. Ако изстрелът е бил изстрелян успоредно на екватора, тогава изместването на снаряда от паралела се дължи на факта, че траекторията на снаряда лежи в една равнина с центъра на Земята, докато точките на земната повърхност се движат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене на Земята.

Отклонение на свободно падащи тела от вертикалата.Ако скоростта на тялото има голяма вертикална компонента, силата на Кориолис е насочена на изток, което води до съответно отклонение в траекторията на свободно падащо (без начална скорост) тяло от висока кула. Когато се разглежда в инерционна референтна система, ефектът се обяснява с факта, че върхът на кулата спрямо центъра на Земята се движи по-бързо от основата, поради което траекторията на тялото се оказва тясна парабола и тялото е малко по-напред от основата на кулата.

Този ефект беше предвиденНютон през 1679 г. Поради сложността на провеждането на съответните експерименти, ефектът може да бъде потвърден едва в края на 18-ти - първата половина на 19-ти век (Guglielmini, 1791; Benzenberg, 1802; Reich, 1831).

австрийски астрономЙохан Хаген (1902) провежда експеримент, който е модификация на този експеримент, където вместо свободно падащи тежести се използваКолата на Атууд . Това позволи да се намали ускорението на падането, което доведе до намаляване на размера на експерименталната постановка и повишаване на точността на измерванията.

Ефектът на Eötvös.При ниски географски ширини силата на Кориолис при движение по земната повърхност е насочена във вертикална посока и нейното действие води до увеличаване или намаляване на ускорението на гравитацията в зависимост от това дали тялото се движи на запад или на изток. Този ефект се наричаЕфект на Eötvös в чест на унгарския физикРоланд Йотвьос , който го открива експериментално в началото на 20 век.

Експерименти, използващи закона за запазване на ъгловия момент.Някои експерименти се основават назакон за запазване на ъгловия момент : в инерционна отправна система, големината на ъгловия момент (равна на произведениетомомент на инерция до ъгловата скорост на въртене) не се променя под въздействието на вътрешни сили. Ако в някакъв начален момент от време инсталацията е неподвижна спрямо Земята, тогава скоростта на нейното въртене спрямо инерциалната отправна система е равна на ъгловата скорост на въртене на Земята. Ако промените инерционния момент на системата, тогава ъгловата скорост на нейното въртене трябва да се промени, тоест ще започне въртене спрямо Земята. В неинерциална отправна система, свързана със Земята, въртенето възниква в резултат на силата на Кориолис. Тази идея е предложена от френски ученЛуи Поансо през 1851 г

Проведен е първият подобен експериментХаген през 1910 г.: две тежести върху гладка напречна греда бяха монтирани неподвижно спрямо повърхността на Земята. След това разстоянието между товарите беше намалено. В резултат на това инсталацията започна да се върти. Германски учен направи още по-демонстративен експеримент.Ханс Бука (Hans Bucka) през 1949 г. Прът с дължина приблизително 1,5 метра беше монтиран перпендикулярно на правоъгълна рамка. Първоначално прътът беше хоризонтален, инсталацията беше неподвижна спрямо Земята. След това прътът беше приведен във вертикално положение, което доведе до промяна в инерционния момент от приблизително 10 4 пъти и бързото му въртене с ъглова скорост 10 4 пъти скоростта на въртене на Земята.

Фуния във ваната.Тъй като силата на Кориолис е много слаба, тя има незначителен ефект върху посоката на завихряне на водата при източване на мивка или вана, така че като цяло посоката на въртене във фунията не е свързана с въртенето на Земята. Въпреки това, при внимателно контролирани експерименти е възможно да се изолират ефектите на силата на Кориолис от други фактори: в северното полукълбо фунията ще се върти обратно на часовниковата стрелка, в южното полукълбо ще се върти обратно на часовниковата стрелка (вярно е обратното).

Ефекти на силата на Кориолис: явления в околната природа

Закон на Баер.Както петербургският академик първи отбелязаКарл Баер през 1857 г. реките подкопават десния бряг в северното полукълбо (левия бряг в южното полукълбо), който впоследствие се оказва по-стръмен (Законът на Бирата ). Обяснението за ефекта е подобно на обяснението за отклонението на снарядите при изстрел в хоризонтална посока: под въздействието на силата на Кориолис водата удря по-силно десния бряг, което води до размиването му и, обратно, отдръпва се от левия бряг.

Циклон над югоизточното крайбрежие на Исландия (изглед от космоса).Ветрове: пасати, циклони, антициклони.Атмосферните явления са свързани и с наличието на силата на Кориолис, насочена надясно в северното полукълбо и наляво в южното полукълбо: пасати, циклони и антициклони. Феноменпасати се причинява от неравномерно нагряване на долните слоеве на земната атмосфера в екваториалната зона и в средните ширини, което води до движение на въздуха по меридиана на юг или север съответно в северното и южното полукълбо. Действието на силата на Кориолис води до отклонение на въздушните потоци: в северното полукълбо - на североизток (североизточен пасат), в южното полукълбо - на югоизток (югоизточен пасат).

Циклон наречен атмосферен вихър с намалено въздушно налягане в центъра. Въздушните маси, стремящи се към центъра на циклона, под въздействието на силата на Кориолис, се въртят обратно на часовниковата стрелка в северното полукълбо и по посока на часовниковата стрелка в южното полукълбо. По същия начин, вантициклон , където има максимално налягане в центъра, наличието на силата на Кориолис води до вихрово движение по посока на часовниковата стрелка в северното полукълбо и обратно на часовниковата стрелка в южното полукълбо. В стационарно състояние посоката на движение на вятъра в циклон или антициклон е такава, че силата на Кориолис балансира градиента на налягането между центъра и периферията на вихъра (геострофичен вятър ).

Оптични експерименти

Редица експерименти, демонстриращи въртенето на Земята, се основават наСаняк ефект: ако пръстен интерферометър извършва въртеливо движение, след което поради релативистични ефекти ивиците се изместват под ъгъл

Правилото на гимлета в живота на делфините

Малко вероятно е обаче делфините да усетят тази сила в толкова малък мащаб, пише MIGNews. Според друга версия на Менгер факт е, че животните плуват в една посока, за да останат в група по време на относителната уязвимост на полусънните часове. „Когато делфините са будни, те използват свирене, за да останат заедно“, обяснява ученият. „Но когато спят, те не искат да вдигат шум, защото се страхуват да не привлекат внимание.“ Но Менгер не знае защо изборът на посока се променя в зависимост от полукълбото: „Това е извън мен“, признава изследователят.

Аматьорско мнение

И така, имаме събранието:

1. Силата на Кориолис е една от

5. МАГНИТНО ПОЛЕ- това е специален вид материя, чрез която възниква взаимодействие между движещи се електрически заредени частици.

6. МАГНИТНА ИНДУКЦИЯ- това е силовата характеристика на магнитното поле.

7. ПОСОКА НА ЛИНИИТЕ НА МАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ- определя се от правилото на гимлета или правилото на дясната ръка.

9. Отклонение на свободно падащи тела от вертикалата.

10. Фуния във ваната

11. Ефект на десния бряг.

12. Делфини.

На екватора е проведен експеримент с вода. На север от екватора, когато се оттича, водата се върти по посока на часовниковата стрелка, а на юг от екватора - обратно на часовниковата стрелка. Фактът, че десният бряг е по-висок от левия, е защото водата влачи скалата нагоре.

Силата на Кориолис няма нищо общо с въртенето на Земята!

Подробно описание на комуникационните тръби със спътници, Луната и Слънцето е дадено в монографията „Студен ядрен синтез“.

Има и ефекти, които възникват при намаляване на потенциалите на отделните честоти в комуникационните тръби.

Ефекти, наблюдавани от 2007 г. насам:

При източване водата се въртеше както по посока на часовниковата стрелка, така и обратно на часовниковата стрелка; понякога източването се извършваше без въртене.

Делфини, изхвърлени на брега.

Нямаше трансформация на ток (всичко е на входа, нищо на изхода).

По време на трансформацията изходната мощност значително надвишава входната мощност.

Изгаряне на трафопостове.

Неизправности в комуникационната система.

Правилото на гимлета не работи за магнитна индукция.

Гълфстрийм изчезна.

Планирано:

Спиране на океанските течения.

Спиране на вливане на реки в Черно море.

Спиране на реките, вливащи се в Аралско море.

Спирка на Енисей.

Премахването на комуникационните тръби ще доведе до изместване на планетарните спътници в кръгови орбити около Слънцето, като радиусът на орбитите ще бъде по-малък от радиуса на орбитата на Меркурий.

Премахването на комуникационната тръба със Слънцето означава гасене на короната.

Премахването на комуникационната тръба с Луната означава премахване на възпроизвеждането на „златния милиард“ и „златния милион“, докато Луната се „отдалечава“ от Земята с 1 200 000 км.

За визуално изобразяване на магнитното поле се използват линии на магнитна индукция. Линия на магнитна индукция наричат ​​линия, във всяка точка на която индукцията на магнитното поле (вектор) е насочена тангенциално към кривата. Посоката на тези линии съвпада с посоката на полето. Беше договорено, че линиите на магнитната индукция трябва да бъдат начертани така, че броят на тези линии на единица площ от площадката, перпендикулярна на тях, да бъде равен на модула на индукция в дадена област на полето. Тогава за магнитното поле се съди по плътността на линиите на магнитната индукция. Когато линиите са по-плътни, модулът на индукция на магнитното поле е по-голям. Линиите на магнитната индукция винаги са затворениЗа разлика от линии на напрегнатост на електростатично поле, които са отворени (започват и завършват на заряди). Посоката на линиите на магнитната индукция се намира съгласно правилото на десния винт: ако транслационното движение на винта съвпада с посоката на тока, тогава неговото въртене се извършва в посоката на линиите на магнитната индукция.Като пример, нека дадем картина на линиите на магнитна индукция на постоянен ток, протичащ перпендикулярно на равнината на чертежа от нас отвъд чертежа (фиг. 2).

Нека намерим циркулацията на индукцията на магнитното поле около окръжност с произволен радиус а, съвпадаща с линията на магнитна индукция. Полето се създава от ток и сила аз, протичаща по протежение на безкрайно дълъг проводник, разположен перпендикулярно на равнината на чертежа (фиг. 3). Индукцията на магнитното поле е насочена тангенциално към линията на магнитна индукция. Нека преобразуваме израза, тъй като a = 0 и cosa = 1. Индукцията на магнитното поле, създадено от ток, протичащ през безкрайно дълъг проводник, се изчислява по формулата: B=м0м аз/(2стр а), Че Циркулацията на вектора по този контур се намира по формула (3):     , защото - обиколка. Така, Може да се покаже, че тази зависимост е валидна за контур с произволна форма, обграждащ проводник с ток. Ако магнитното поле се създава от система от токове аз 1, аз 2, ... , аз n, тогава циркулацията на индукцията на магнитното поле по затворен контур, обхващащ тези токове, е равна на

(4)

Връзката (4) е законът за общия ток: циркулацията на индукцията на магнитното поле по произволна затворена верига е равна на произведението на магнитната константа, магнитната проницаемост и алгебричната сума на токовете, обхванати от тази верига.

Силата на тока може да се намери с помощта на плътността на тока й: Където С- площ на напречното сечение на проводника. Тогава общият текущ закон е написан като

(5)

МАГНИТЕН ПОТОК.

По аналогия с потока на интензитета на електрическото поле се въвежда поток на индукция на магнитно поле или магнитен поток. Магнитен поток през някаква повърхност наричаме броя на линиите на магнитна индукция, проникващи в него. Нека има повърхност с площ от С. За да намерим магнитния поток през него, нека мислено разделим повърхността на елементарни области с площ dS, които могат да се считат за плоски, а полето в тях е еднородно (фиг. 4). След това елементарният магнитен поток dФ Bпрез тази повърхност е равно на: dФб = B dSзащото  = Бн dS, Където бе модулът на индукция на магнитното поле в местоположението на обекта,  е ъгълът между вектора и нормалата към обекта, бн = Б cos  е проекцията на индукцията на магнитното поле върху нормалната посока. Магнитен поток Е B по цялата повърхност е равно на сумата от тези потоци dФБ, т.е.

а С dS Ориз. 4

(6)

тъй като сумирането на безкрайно малки количества е интегриране.

В единици SI магнитният поток се измерва във вебери (Wb). 1 Wb = 1 T·1 m2.

ТЕОРЕМА НА ГАУС ЗА МАГНИТНОТО ПОЛЕ

В електродинамиката е доказана следната теорема: магнитният поток, проникващ през произволна затворена повърхност, е нула , т.е.

Това съотношение се нарича Теорема на Гаус за магнитно поле. Тази теорема е следствие от факта, че в природата няма "магнитни заряди" (за разлика от електрическите) и линиите на магнитната индукция са винаги затворени (за разлика от линиите на напрегнатост на електростатичното поле, които започват и завършват при електрически заряди).

РАБОТА ПО ДВИЖЕНИЕТО НА ПРОВОДНИК С ТОК В МАГНИТНО ПОЛЕ

Известно е, че силата на Ампер действа върху проводник, по който тече ток в магнитно поле. Ако проводникът се движи, тогава по време на движението си тази сила работи. Нека го дефинираме за специален случай. Нека разгледаме електрическа верига, една от секциите DCкойто може да се плъзга (без триене) покрай контактите. В този случай веригата образува плосък контур. Тази верига е в еднородно магнитно поле с индукция, перпендикулярна на равнината на веригата, насочена към нас (фиг. 5). Към сайта DCДейства силата на Ампер

F = BIlсина =BIl, (8)

Където л- дължина на участъка, аз- силата на тока, протичащ през проводника. - ъгълът между посоките на тока и магнитното поле. (В този случай = 90° и sin  = 1). Намираме посоката на силата, използвайки правилото на лявата ръка. При преместване на област DCна елементарно разстояние dxсвършена е елементарна работа dA, равен dA = F dx. Като вземем предвид (8), получаваме:

dA = BIl dx = IB dS = I dФБ, (9)

тъй като dS = l dx- зоната, описана от проводника по време на движението му, dФб =B·dS- магнитен поток през тази област или промяна на магнитния поток през областта на плосък затворен контур. Израз (9) е валиден и за нееднородно магнитно поле. По този начин, работата, извършена за преместване на затворен контур с постоянен ток в магнитно поле, е равна на произведението от силата на тока и промяната в магнитния поток през площта на този контур.

ФЕНОМЕН ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ

Явлението електромагнитна индукция е както следва: при всяка промяна в магнитния поток, проникващ в зоната, покрита от проводящата верига, в нея възниква електродвижеща сила. Викат я e.m.f. индукция . Ако веригата е затворена, тогава под въздействието на емф. се появява електрически ток, т.нар индукция .

Нека разгледаме един от експериментите, проведени от Фарадей за откриване на индуцирания ток и следователно на ЕДС. индукция. Ако магнит се натисне или издърпа в соленоид, свързан с много чувствително електрическо измервателно устройство (галванометър) (фиг. 6), тогава при движението на магнита се наблюдава отклонение на стрелката на галванометъра, което показва появата на индуциран ток. Същото се наблюдава, когато соленоидът се движи спрямо магнита. Ако магнитът и соленоидът са неподвижни един спрямо друг, тогава не възниква индуциран ток. По този начин, при взаимното движение на тези тела, възниква промяна в магнитния поток, създаден от магнитното поле на магнита през завоите на соленоида, което води до появата на индуциран ток, причинен от възникващата емф. индукция.

ПРАВИЛОТО НА ЛЕНЦ

Определя се посоката на индукционния ток Правилото на Ленц :индуцираният ток винаги има такава посока, че магнитното поле, което създава, предотвратява промяната в магнитния поток, която причинява този ток. От това следва, че с нарастването на магнитния поток полученият индуциран ток ще има такава посока, че генерираното от него магнитно поле е насочено срещу външното поле, противодействайки на увеличаването на магнитния поток. Намаляването на магнитния поток, напротив, води до появата на индукционен ток, който създава магнитно поле, съвпадащо по посока с външното поле.