Magnetinio lauko koncepcija. Magnetinis laukas

Magnetinis laukas yra materijos forma (išskyrus medžiagą), kuri egzistuoja erdvėje, supančioje nuolatinius magnetus, srovės laidininkus ir judančius krūvius. Magnetinis laukas kartu su elektrinis laukas sudaro vieną elektromagnetinį lauką.

Magnetinį lauką ne tik sukuria nuolatiniai magnetai, judantys krūviai ir srovės laidininkuose, bet ir veikia juos.

Terminą „magnetinis laukas“ 1845 metais įvedė M. Faradėjus. Tuo metu jau buvo žinoma nemažai elektrodinaminių reiškinių, kuriuos reikėjo paaiškinti. Tai visų pirma apima šiuos dalykus.

1. Nuo seniausių laikų žinomas ir W. Gilberto sistemingai tyrinėtas nuolatinių magnetų sąveikos reiškinys (magnetinės adatos įsitvirtinimas palei Žemės magnetinį dienovidinį, nepanašių polių pritraukimas, panašių polių atstūmimas). paskelbtame 1600 m. traktate „Apie magnetą, magnetinius kūnus ir apie didįjį magnetą – Žemę“).

2. 1820 metais danų mokslininkas G. H. Oerstedas atrado, kad šalia laidininko, kuriuo teka srovė, įdėta magnetinė adata sukasi, bandydama išsidėstyti statmenai laidininkui.

3. Tais pačiais metais prancūzų fizikas Ampere'as, susidomėjęs Oerstedo eksperimentais, atrado dviejų tiesių laidininkų sąveiką su srove. Paaiškėjo, kad jei srovės laiduose teka viena kryptimi, t.y., yra lygiagrečios, tai laidininkai traukia (3.31 pav., a), jei priešingomis kryptimis (t.y. yra antilygiagrečiai), tai atstumia.

Sąveika tarp srovės laidininkų, t.y. judančių elektros krūvių sąveika, vadinama magnetine, o jėgos, kuriomis srovės laidininkai veikia vienas kitą, vadinamos magnetinėmis jėgomis.

Pagal trumpojo nuotolio veikimo teoriją, kurios laikėsi M. Faradėjus, srovė viename iš laidininkų negali tiesiogiai paveikti kito laidininko srovės. Panašiai kaip ir su stacionariais elektros krūviais, aplink kuriuos yra elektrinis laukas, buvo padaryta išvada, kad sroves supančioje erdvėje yra magnetinis laukas, kuris tam tikra jėga veikia kitą srovę nešantį laidininką, esantį šiame lauke. nuolatinis magnetas. Savo ruožtu antrojo srovės laidininko sukurtas magnetinis laukas veikia pirmame laidininke esančią srovę.
Kaip elektrinis laukas aptinkamas pagal jo poveikį bandomajam krūviui, įvestam į šį lauką, taip magnetinį lauką galima aptikti pagal magnetinio lauko orientacinį poveikį rėmui, kurio srovė yra maža (palyginti su atstumais, kuriais magnetinis laukas pastebimai keičiasi) matmenys. Laidai, tiekiantys srovę į rėmą, turėtų būti susipynę (arba išdėstyti arti vienas kito), tada magnetinio lauko jėga šiems laidams bus lygi nuliui. Jėgos, veikiančios tokį rėmą su srove, jį pasuks taip, kad jo plokštuma bus statmena indukcijos linijoms magnetinis laukas. Pavyzdyje, parodytame fig. 3.32, rėmas pasisuks taip, kad srovės laidas būtų rėmo plokštumoje. Pasikeitus srovės krypčiai laidininke, rėmas pasisuks 180°. Lauke tarp nuolatinio magneto polių rėmas pasisuks plokštuma, statmena magneto magnetinio lauko linijoms

Magnetinis laukas

jėgos laukas, veikiantis judėjimą elektros krūviai ir ant kūnų, turinčių magnetinį momentą (žr. Magnetinį momentą) , nepriklausomai nuo jų judėjimo būklės. Magnetiniam laukui būdingas magnetinės indukcijos vektorius B, kuri nustato: jėgą, veikiančią tam tikrame lauko taške judantį elektros krūvį (žr. Lorenco jėgą) ; magnetinių laukų poveikis kūnams, turintiems magnetinį momentą, taip pat kitos magnetinių laukų savybės.

Pirmą kartą terminas „M. P." 1845 metais pristatė M. Faradėjus , Manoma, kad tiek elektrinė, tiek magnetinė sąveika vyksta per vieną medžiagos lauką. Klasikinė teorija elektromagnetinis laukas(Žr. Elektromagnetinis laukas) sukūrė J. Maxwell (1873), kvantinę teoriją – XX amžiaus 20-aisiais (žr. Kvantinio lauko teorija).

Makroskopinio magnetizmo šaltiniai yra įmagnetinti kūnai, srovės laidininkai ir judantys elektriškai įkrauti kūnai. Šių šaltinių prigimtis yra tokia pati: magnetizmas atsiranda dėl įkrautų mikrodalelių (elektronų, protonų, jonų) judėjimo, taip pat dėl ​​mikrodalelių (sukimosi) magnetinio momento buvimo (žr. Magnetizmas).

Kintamasis magnetinis laukas taip pat atsiranda, kai laikui bėgant keičiasi elektrinis laukas (žr. Elektrinį lauką). Savo ruožtu, laikui bėgant keičiantis magnetiniam laukui, atsiranda elektrinis laukas. Išsamų elektrinių ir magnetinių laukų tarpusavio santykių aprašymą pateikia Maksvelo lygtys. Norint apibūdinti magnetinius laukus, dažnai įvedamos lauko linijos (magnetinės indukcijos linijos). Kiekviename tokios linijos taške esanti liestinė turi vektoriaus kryptį INŠiuo atveju. Lauko linijų, einančių per vienetinį plotą, statmeną joms, skaičius parodo lauko indukciją. Didelės vertės vietose IN indukcijos linijos tampa tankesnės; tose pačiose vietose, kur laukas silpnesnis, linijos skiriasi (žr., pvz. ryžių. 1 ).

Šios apraiškos būdingiausios M. p.

1. Nuolatiniame vienalyčiame magnetiniame lauke ant magnetinio dipolio su magnetiniu momentu p m sukimo momentas veikia N = [R m IN] (taigi, magnetinė adata magnetiniame lauke sukasi išilgai lauko; ritė su srove aš, kuris taip pat turi magnetinį momentą, linkęs užimti tokią padėtį, kurioje jo plokštuma būtų statmena indukcijos linijoms; atominis dipolis precesuoja aplink lauko liniją būdingu dažniu; ryžių. 1 , A).

2. Nuolatiniame vienalyčiame magnetiniame lauke Lorenco jėgos veikimas lemia tai, kad elektros krūvio trajektorija yra spiralės formos, kurios kreivumas yra atvirkščiai proporcingas greičiui ( ryžių. 1 , b). Elektros krūvių trajektorijos kreivumas, veikiamas Lorenco jėgos, turi įtakos, pavyzdžiui, srovės perskirstymui laidininko skerspjūvyje, kai jis įvedamas į magnetinį lauką.Šis poveikis yra galvanomagnetinio, termomagnetinio ir kt. susijusių reiškinių.

3. Erdvėje nevienalyčiame magnetiniame lauke jėga veikia magnetinį dipolį F, perkeliant dipolį lauko gradiento kryptimi: F= grad ( p m B); Taigi, atomų pluoštas, kuriame yra atomų, kurių magnetiniai momentai yra priešingi, nehomogeniniame magnetiniame lauke yra padalintas į du besiskiriančius pluoštus ( ryžių. 1 , V).

4. Magnetinis laukas, kuris nėra pastovus laike, veikia nejudančius elektros krūvius ir juos pajudina; grandinėje kylanti srovė I ind.(ryžių. 1 , d) su savo M. p. Indijoje neutralizuoja pradinio magnetinio lauko pokyčius (žr. Elektromagnetinė indukcija).

Magnetinė indukcija IN nustato vidutinį makroskopinį magnetinį lauką, kurį tam tikrame lauko taške sukuria tiek laidumo srovės (laisvųjų krūvininkų judėjimas), tiek esamų įmagnetintų kūnų (jonų ir materijos atomų). Magnetinis laukas, sukurtas laidumo srovių ir nepriklausomas nuo medžiagos magnetinių savybių, apibūdinamas magnetinio lauko stiprumo vektoriumi (žr. Magnetinio lauko stiprumas) N = IN- 4 π J arba N = (IN/ μ 0) - J(atitinkamai in GHS vienetų sistema (žr. GHS vienetų sistemą) ir tarptautinė vienetų sistema (žr. Tarptautinė vienetų sistema)). Šiuose santykiuose vektorius J - Įmagnetinimas medžiaga (jos tūrio vieneto magnetinis momentas), μ 0 - Magnetinė konstanta.

Santykis m = IN / m 0 N, kuris lemia medžiagos magnetines savybes, vadinamas jos magnetiniu pralaidumu (žr. Magnetinis pralaidumas). Priklausomai nuo m reikšmės, medžiagos skirstomos į diamagnetines ir (m paramagnetines (m > 1), medžiagos, kurių m >> 1, vadinamos feromagnetais (žr. Feromagnetai).

Magnetinio lauko tūrinis energijos tankis, kai nėra feromagnetų: w M = m H 2/8p arba w M = B.H./ 8p (GHS vienetais); w M = mm 0 H 2/2 arba B.H./ 2 (SI vienetais). Apskritai w M = 1/2 ò HDB, kur integracijos ribas lemia pradinės ir galutinės magnetinės indukcijos vertės IN, kuris kompleksiškai priklauso nuo lauko N.

Magnetinių laukų charakteristikoms ir medžiagų magnetinėms savybėms matuoti jie naudoja įvairių tipų Magnetometras s. Magnetinio lauko indukcijos vienetas CGS vienetų sistemoje yra Gausas ( gs), Tarptautinėje vienetų sistemoje – tesla ( tl), 1 tl = 10 4 ms.Įtempimas matuojamas atitinkamai oerstedais ( ai) ir amperais vienam metrui ( A/m, 1 a/m = 4p/10 3 ai» 0,01256 ai; energija M. p. - in erg/cm2 arba j/m 2, 1 j/m 2 = 10 erg/cm2.

Magnetiniai laukai gamtoje labai įvairūs tiek savo mastu, tiek sukeliamu poveikiu. Žemės magnetosferą formuojantis Žemės magnetinis laukas tęsiasi iki 70-80 tūkst. km link Saulės ir daugeliui milijonų km į priešinga kryptimi (žr. Žemę) . UŽemės paviršiaus M. p. vidutiniškai lygus 0,5 gs, ties magnetosferos riba Magnetinis laukas 10 -3 ms. Geomagnetinis laukas apsaugo Žemės paviršių ir biosferą (žr. Biosfera) nuo įkrautų saulės vėjo dalelių srauto (žr. Saulės vėjas) ir iš dalies kosminių spindulių. (Žr. Kosminiai spinduliai) Paties geomagnetinio lauko įtaką organizmų gyvybinei veiklai tiria Magnetobiologija. Netoli Žemės esančioje erdvėje magnetinis laukas sudaro magnetinį spąstą didelės energijos įkrautoms dalelėms – Žemės radiacijos juostą (žr. Žemės radiacijos diržus). Radiacijos juostoje esančios dalelės kelia didelį pavojų skrendant į kosmosą. Žemės magnetinio lauko kilmė siejama su konvekciniais laidžios skystos medžiagos judėjimais žemės šerdyje (žr. Žemės magnetizmas).

Tiesioginiai matavimai naudojant erdvėlaivius parodė, kad arčiausiai Žemės esantys kosminiai kūnai – Mėnulis ir Veneros bei Marso planetos – neturi savo magnetinio lauko, panašaus į Žemės. Iš kitų Saulės sistemos planetų tik Jupiteris ir, matyt, Saturnas turi savo magnetinius laukus, kurių pakanka planetų magnetiniams spąstams sukurti. Jupiteryje buvo aptikta iki 10 balų gs ir daug būdingų reiškinių (magnetinės audros , sinchrotroninė radijo emisija ir kiti), nurodant reikšmingą magnetinių laukų vaidmenį planetos procesuose.

Tarpplanetinis magnetinis laukas daugiausia yra saulės vėjo laukas (nuolat besiplečianti Saulės vainiko plazma). Netoli Žemės orbitos tarpplanetinis laukas Magnetinis laukas 10 -4 -10 -5 ms. Taisyklingo tarpplanetinio magnetinio lauko lauko linijos turi išsivyniojančių iš Saulės spiralių formą (jų formą lemia radialinis plazmos judėjimas ir Saulės sukimasis). Tarpplanetinės plazmos magnetinis laukas turi sektorių struktūrą: vienuose sektoriuose jis nukreiptas nuo Saulės, kituose – į Saulę. Dėl vystymosi gali sutrikti tarpplanetinio magnetinio lauko reguliarumas įvairių tipų plazmos nestabilumas, smūginių bangų sklidimas ir greitų dalelių srautų, kuriuos sukuria saulės blyksniai, plitimas (žr. Erdvės magnetohidrodinamika).

Visuose Saulės procesuose – blyksteliuose, dėmių ir iškilimų atsiradime bei saulės kosminių spindulių generavime – magnetinis laukas atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį (žr. Saulės magnetizmą). Matavimai, pagrįsti Zeemano efektu, parodė, kad saulės dėmių dydis siekia kelis tūkstančius gs, iškilumą išlaiko laukai Magnetinis laukas 10-100 gs(esant vidutinei saulės bendrojo magnetinio lauko vertei Magnetinis laukas 1 gs). Žvaigždžių atokumas dar neleidžia jose stebėti saulės tipo magnetinių laukų. Tuo pačiu metu daugiau nei du šimtai vadinamųjų magnetinių žvaigždžių (žr. Magnetines žvaigždes) atrado neįprastai didelius laukus (iki 3,4 10 4 gs). Laukai Magnetinis laukas 10 7 gs matuojamas prie kelių žvaigždžių – baltųjų nykštukų. (Žr. Baltieji nykštukai) Ypač dideli (magnetinis laukas 10 10 -10 12 gs) M. p. turėtų būti pagal šiuolaikinės idėjos, neutroninėse žvaigždėse (žr. Neutronines žvaigždes). Įkrautų dalelių (elektronų, protonų, branduolių) pagreitis iki reliatyvistinių greičių (artimo šviesos greičio) yra glaudžiai susijęs su kosminių objektų pagreičiu. Kai tokios dalelės juda kosminiuose magnetiniuose laukuose, atsiranda elektromagnetinė sinchrotroninė spinduliuotė . Tarpžvaigždinio magnetinio lauko indukcija, nulemta Zeemano efekto y (radijo linijoje 21 cm vandenilio spektras) ir pagal Faradėjų efektas y (elektromagnetinės spinduliuotės poliarizacijos plokštumos sukimasis magnetiniame lauke), yra tik Magnetinis laukas 5 10 -6 ms. Tačiau bendra tarpžvaigždinio (galaktinio) magnetinio lauko energija viršija tarpžvaigždinių dujų dalelių chaotiško judėjimo energiją ir yra palyginama su kosminių spindulių energija.

Mikropasaulio reiškiniuose magnetinio lauko vaidmuo yra toks pat reikšmingas kaip ir kosminiu mastu. Tai paaiškinama magnetinio momento egzistavimu visose dalelėse – medžiagos struktūriniuose elementuose (elektronuose, protonuose, neutronuose), taip pat magnetinių laukų poveikiu judantiems elektros krūviams. Jei bendras magnetinis momentas M dalelės, sudarančios atomą ar molekulę, yra lygios nuliui, tada tokie atomai ir molekulės vadinamos diamagnetinėmis. Atomai (jonai, molekulės) su M¹ 0 vadinami paramagnetiniais. Visi atomai (kaip ir M= 0 ir su M¹ 0), kai veikia išorinis magnetinis laukas, atsiranda indukuotas magnetinis momentas, nukreiptas į magnetizuojantį lauką (žr. Diamagnetizmą). Tačiau paramagnetiniams atomams magnetiniuose laukuose šį poveikį užmaskuoja vyraujantis jų magnetinių momentų sukimasis išilgai lauko (žr. paramagnetizmą). Paramagnetinėse ir feromagnetinėse medžiagose įmagnetinimas didėja didėjant išoriniam magnetiniam laukui (iki soties būsenos). Įmagnetinimo kreivių tipas (žr. Įmagnetinimas) feromagnetus (ir antiferomagnetus) daugiausia lemia atominių magnetizmo nešėjų magnetinė sąveika. Ši sąveika taip pat lemia platų ferimagnetų (feritų (žr. Feritai)) atominės magnetinės struktūros tipų įvairovę (žr. Magnetinę struktūrą).

Intrakristalinis magnetinis laukas, išmatuotas ferimagnetais (ferito granatais) ant geležies jonų branduolių, pasirodė esąs Magnetinis laukas 5 10 5 gs, ant retųjų žemių metalų disprozio branduolių Magnetinis laukas 8 10 6 ms. Atstumas, panašus į atomo dydį (magnetinis laukas 10-8 cm) Branduolio lyd. magnetinis laukas 50 ms. Išoriniai magnetiniai laukai ir intraatominiai magnetiniai laukai, kuriuos sukuria atomo ir jo branduolio elektronai, skaido atomo energijos lygius (Zeeman efektas); dėl to atomų spektrai įgauna sudėtingą struktūrą (žr ir itin smulkia struktūra). Atstumai tarp Zeemano energijos sublygių (ir atitinkamų spektro linijų) yra proporcingi magnetinio lauko dydžiui, todėl galima nustatyti magnetinio lauko vertę spektriniais metodais.Kitas svarbus ryšys yra susijęs su Zeemano energijos atsiradimu. polygiai magnetiniame lauke ir su kvantiniais perėjimais tarp jų fizinis reiškinys- rezonansinė radijo bangų absorbcija materijoje (magnetinio rezonanso reiškinys (žr. Magnetinis rezonansas)). Magnetinio rezonanso spektro linijų padėties ir formos priklausomybė nuo molekulių, atomų, jonų, taip pat branduolių sąveikos skysčiuose ir kietose medžiagose charakteristikų leidžia tirti naudojant elektronų paramagnetinį rezonansą (žr. Elektronų paramagnetinis rezonansas ) (EPR) ir branduolinio magnetinio rezonanso (žr. Branduolinio magnetinio rezonanso) (BMR) skysčių, kristalų ir kompleksinių molekulių struktūra, cheminių ir biocheminių reakcijų kinetika.

MP gali reikšmingai paveikti terpės optines savybes ir elektromagnetinės spinduliuotės sąveikos su medžiaga procesus (žr. Faradėjaus efektą, Magnetooptika) , sukelti galvanomagnetinius reiškinius ir termomagnetinius reiškinius laidininkuose ir puslaidininkiuose. Magnetinis laukas turi įtakos medžiagų superlaidumui: pasiekus tam tikrą vertę, magnetinis laukas sunaikina superlaidumą (žr. Kritinis magnetinis laukas). Kai feromagnetiniai kūnai įmagnetinami, magnetinis laukas keičia jų formą ir elastines savybes (žr. Magnetostrikcija). Plazma plazmoje įgauna ypatingų savybių. Magnetinis laukas neleidžia įkrautoms plazmos dalelėms judėti per lauko linijas (žr. Magnetohidrodinamika). Šis efektas naudojamas, pavyzdžiui, plazmai termiškai izoliuoti ir jos stabilumui užtikrinti aukštos temperatūros plazmos savybių tyrimo įrenginiuose.

Magnetinių laukų taikymas moksle ir technikoje. M.p. paprastai skirstomi į silpnus (iki 500 gs), vidutinė (500 gs - 40 kgf), stiprus (40 kgf - 1 Mgs) ir itin stiprus (daugiau nei 1 Mgs). Beveik visa elektrotechnika, radijo inžinerija ir elektronika remiasi silpnų ir vidutinių magnetinių grandinių naudojimu. Moksliniuose tyrimuose vidutiniai magnetiniai laukai buvo pritaikyti įkrautų dalelių greitintuvuose (žr. Įkrautų dalelių greitintuvus), Wilsono kameroje (žr. Wilsono kamerą), kibirkščių kameroje (žr. Spark chamber), burbulų kameroje (žr. Bubble chamber) ir kituose bėgių detektoriuose. jonizuojančių dalelių masės spektrometre (žr. masės spektrometrus) X, tiriant M. p poveikį gyviems organizmams ir kt. Silpni ir vidutiniai magnetiniai laukai gaunami naudojant nuolatinius magnetus (žr. Nuolatinis magnetas) , elektromagnetai, neaušinami solenoidai, superlaidūs magnetai (žr. Superlaidus magnetas).

Lydymosi temperatūra iki magnetinio lauko500 kgf plačiai naudojamas mokslo ir taikomiesiems tikslams: kietojo kūno fizikoje metalų, puslaidininkių ir superlaidininkių elektronų energijos spektrams tirti; fero- ir antiferomagnetizmui tirti, plazmos izoliavimui MHD generatoriuose ir varikliuose, itin žemoms temperatūroms gauti (žr. Magnetinis aušinimas) , elektroniniuose mikroskopuose elektronų pluoštams fokusuoti ir kt. Stipriems magnetiniams laukams gauti naudojami superlaidieji solenoidai (iki 150-200 kgf, ryžių. 2 ), vandeniu aušinami solenoidai (iki 250 kgf, ryžių. 3 ), impulsiniai solenoidai (iki 1,6 Mgs, ryžių. 4 ). Jėgos, veikiančios srovės laidininkus stipriuose magnetiniuose laukuose, gali būti labai didelės (pvz., 250 kgf mechaninis įtempis siekia 4 10 8 n/m 2, tai vario atsparumas tempimui). Projektuojant elektromagnetus ir solenoidus atsižvelgiama į magnetinio slėgio poveikį, jis naudojamas metalo gaminių štampavimui. Ribinė lauko vertė, kurią galima gauti nepažeidžiant solenoido, neviršija 0,9 Mgs.

Itin stiprūs magnetiniai laukai naudojami duomenims apie medžiagų savybes laukuose, viršijančiuose 1, gauti Mgs ir kartu su dešimčių milijonų atmosferų slėgiu. Šie tyrimai ypač leis giliau suprasti planetų ir žvaigždžių viduje vykstančius procesus. Itin stiprūs MP gaminami naudojant nukreipto sprogimo metodą ( ryžių. 5 ). Varinis vamzdis, kurio viduje prieš tai buvo sukurtas stiprus impulsinis magnetinis laukas, radialiai suspaudžiamas sprogimo produktų slėgio. Vamzdžio spinduliui R mažėjant, didėja jame esančio magnetinio lauko dydis Magnetinis laukas 1/ R 2 (Jei magnetinis srautas išsaugotas per vamzdį). Tokio tipo įrenginiuose (vadinamuose sprogstamuosiuose magnetiniuose generatoriuose) gaunamas MP gali siekti kelias dešimtis Mgs.Šio metodo trūkumai yra trumpa M. p. egzistavimo trukmė (keli μsek), mažo tūrio itin stiprus M, elementas ir įrenginio sunaikinimas sprogimo metu.

Lit.: Landau L.D. ir Lifshitz E.M., Field Theory, 6th ed., M., 1973 (Teorinė fizika, t. 2); Tamm I.E., Elektros teorijos pagrindai, 8 leidimas, M., 1966; Parcell E., Electricity and Magnetism, vertimas iš anglų kalbos, M., 1971 (Berkeley Course in Physics, t. 2); Karasik V.R., Stiprių magnetinių laukų fizika ir technologija, M., 1964; Montgomery B., Stiprių magnetinių laukų gavimas naudojant solenoidus, vertimas iš anglų kalbos, M., 1971; Knopfel G., Superstrong impulsiniai magnetiniai laukai, vertimas iš anglų kalbos, M., 1972; Kolm G., Freeman A., Stiprūs magnetiniai laukai, „Fizikinių mokslų pažanga“, 1966, 88 v., v. 4, p. 703; Sacharovas A.D., Sprogstamieji magnetiniai generatoriai, ten pat, p. 725; Bitter F., Itin stiprūs magnetiniai laukai, ten pat, p. 735; Vainshtein S.I., Zeldovich Ya.B., Apie magnetinių laukų kilmę astrofizikoje, ten pat, 1972, t. 106, v. 3.

L. G. Aslamazovas, V. R. Karasikas, S. B. Pikelneris.

Ryžiai. 1. a - vienodo pastovaus magnetinio lauko veikimas ant magnetinės adatos, ritės su srove I ir atominiu dipoliu (e - atomo elektronas); b - vienodo pastovaus magnetinio lauko veikimas laisvai judantiems elektros krūviams q (jų trajektorija bendruoju atveju yra spiralės formos); c - magnetinių dipolių pluošto atskyrimas netolygiame magnetiniame lauke; d - indukcijos srovės atsiradimas ritėje padidėjus išoriniam magnetiniam laukui B (rodyklės rodo indukcijos srovės kryptį ir sukurtą magnetinį lauką B ind). Čia p T- magnetinis momentas, q - elektros krūvis, v - įkrovos greitis.

Saulės magnetinis laukas sukuria vainikinės masės išmetimą. Nuotrauka NOAA Žvaigždžių magnetinio lauko magnetinis laukas, sukurtas dėl laidžios plazmos judėjimo žvaigždžių viduje, daugiausia ... Wikipedia

Jėgos laukas, veikiantis judančias elektros sroves. krūviai ir ant kūnų, turinčių magnetinį momentą (nepriklausomai nuo jų judėjimo būsenos). Magnetiniam laukui būdingas magnetinės indukcijos vektorius B. B reikšmė lemia jėgą, veikiančią tam tikrame taške... ... Fizinė enciklopedija

MAGNETINIS LAUKAS – plotas šalia magneto ar laidininko, kuriuo teka srovė, kurioje galima stebėti magnetinius efektus, pvz., kompaso adatos nukrypimą. Magnetinį lauką galima pavaizduoti kaip jėgos linijų (srauto linijų) seriją,... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

magnetinis laukas- Viena iš dviejų elektromagnetinio lauko pusių, kuriai būdingas poveikis judančiai elektriškai įkrautai dalelei jėga, proporcinga šios dalelės krūviui ir jos greičiui. [GOST R 52002 2003] magnetinis laukas Viena iš pasireiškimo formų... ... Techninis vertėjo vadovas

Viena iš elektromagnetinio lauko formų. Magnetinį lauką sukuria judantys atominių magnetizmo nešėjų (elektronų, protonų ir kt.) elektros krūviai ir sukimosi magnetiniai momentai. Pilnas elektrinių ir magnetinių laukų bei jų veikimo aprašymas.... Didysis enciklopedinis žodynas

Erdvė, kurioje galima aptikti magnetinę jėgą. Pilnas užsienio žodžių, pradėtų vartoti rusų kalba, žodynas. Popov M., 1907. MAGNETINIS LAUKAS yra ta erdvės dalis, kuri traukia ar atstumia... Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

MAGNETINIS LAUKAS- viena iš elektromagnetinių formų (žr.). M. p. yra jėgos laukas, veikiantis judančius elektros krūvius ir kūnus, turinčius magnetinį (žr.), nepriklausomai nuo jų judėjimo būsenos. M. p. egzistuoja tarpplanetinėje erdvėje, neapsupta Žemės... Didžioji politechnikos enciklopedija

MAGNETINIS LAUKAS, viena iš elektromagnetinio lauko formų. Jį sukuria judantys elektros krūviai ir sukimosi magnetiniai momentai, taip pat kintamasis elektrinis laukas. Veikia judančius elektros krūvius ir kūnus magnetiniais... Šiuolaikinė enciklopedija

- (magnetinis laukas) erdvė, kurioje jie veikia magnetinės jėgos tam tikro magneto, ypač Žemės rutulio. Samoilovo K.I. Jūrų žodynas. M. L.: SSRS NKVMF valstybinė karinio jūrų laivyno leidykla, 1941 ... Jūrų žodynas

Magnetą supančioje erdvėje pasireiškia jo veikimas. Techninis geležinkelių žodynas. M.: Valstybinio transporto geležinkelių leidykla. N. N. Vasiljevas, O. N. Isaakjanas, N. O. Roginskis, Ja. B. Smolianskis, V. A. Sokovičius ... Techninis geležinkelių žodynas

Magnetinis laukas- viena iš dviejų elektromagnetinio lauko pusių, kuriai būdingas poveikis judančiajai elektriškai įkrautai dalelei jėga, proporcinga šios dalelės krūviui ir greičiui...

Magnetinis laukas

Tapyba magnetinio lauko linijos, sukurtas nuolatinio magneto strypo pavidalu. Geležies drožlės ant popieriaus lapo.

Taip pat žiūrėkite: Elektromagnetinis laukas

Taip pat žiūrėkite: Magnetizmas

Magnetinis laukas- galia lauke, veikiantis judant elektros krūviai ir ant kūnų su magnetinis momentas, nepriklausomai nuo jų būklės judėjimas ; magnetinis komponentas elektromagnetinis laukas .

Galima sukurti magnetinį lauką įkrautų dalelių srovė ir/arba magnetiniai momentai elektronų V atomai(ir kitų magnetinių momentų dalelių, nors ir pastebimai mažesniu mastu) ( nuolatiniai magnetai).

Be to, jis pasirodo esant kintamajam laikui elektrinis laukas.

Pagrindinė magnetinio lauko stiprumo charakteristika yra magnetinės indukcijos vektorius (magnetinio lauko indukcijos vektorius) . Matematikos požiūriu - vektorinis laukas, apibrėžiantis ir patikslinantis fizikinę magnetinio lauko sampratą. Dažnai, siekiant trumpumo, magnetinės indukcijos vektorius tiesiog vadinamas magnetiniu lauku (nors tai tikriausiai nėra griežčiausias termino vartojimas).

Kita pagrindinė magnetinio lauko charakteristika (alternatyva magnetinei indukcijai ir glaudžiai su ja susijusi, beveik lygi jai fizine verte) yra vektoriaus potencialas .

Magnetinį lauką galima pavadinti specialia materijos rūšimi , per kurią vyksta sąveika tarp judančių įkrautų dalelių ar kūnų su magnetinis momentas.

Magnetiniai laukai yra būtini (kontekste ) elektrinių laukų egzistavimo pasekmė.

Kartu, magnetiniai ir elektrinis formuojasi laukai elektromagnetinis laukas, kurios apraiškos visų pirma yra šviesa ir visi kiti elektromagnetines bangas.

Elektra(I), eidamas per laidininką, aplink laidininką sukuria magnetinį lauką (B).

Kvantinio lauko teorijos požiūriu magnetinė sąveika yra ypatingas atvejis elektromagnetinė sąveika nešamas fundamentalus bemasis bozonas - fotonas(dalelė, kuri gali būti pavaizduota kaip elektromagnetinio lauko kvantinis sužadinimas), dažnai (pvz., visais statinių laukų atvejais) – virtualus.

1 Magnetinio lauko šaltiniai

2 Skaičiavimas

3 Magnetinio lauko pasireiškimas

• 3.1 Dviejų magnetų sąveika

  3.2 Elektromagnetinės indukcijos reiškinys

4 Matematinis vaizdavimas

• 4.1 Matavimo vienetai

5 Magnetinio lauko energija

6 Magnetinės medžiagų savybės

7 Foucault srovės

8 Idėjų apie magnetinį lauką raidos istorija

9 Taip pat žr

Magnetinio lauko šaltiniai

Sukuriamas (sugeneruojamas) magnetinis laukas įkrautų dalelių srovė, arba kintančiu laiku elektrinis laukas, arba savo magnetiniai momentai dalelės (pastarosios, siekiant vaizdo vienodumo, gali būti formaliai redukuojamos į elektros sroves).

Skaičiavimas

Paprastais atvejais laidininko su srove magnetinį lauką (įskaitant ir tuo atveju, kai srovė savavališkai paskirstyta tūryje ar erdvėje) galima rasti iš Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis arba cirkuliacijos teoremos(dar žinomas kaip - Ampero dėsnis). Iš esmės šis metodas apsiriboja tuo atveju (apytikslis) magnetostatika- tai yra pastovių (jei kalbame apie griežtą pritaikomumą) arba gana lėtai kintančių (jei kalbame apie apytikslį pritaikymą) magnetinių ir elektrinių laukų atvejis.

Sudėtingesnėse situacijose jo ieškoma kaip sprendimo Maksvelo lygtys.

Magnetinio lauko pasireiškimas

Magnetinis laukas pasireiškia poveikiu dalelių ir kūnų magnetiniams momentams, judančioms įkrautoms dalelėms (arba srovės laidininkams). Jėga, veikianti magnetiniame lauke judančią elektra įkrautą dalelę, vadinama Lorenco jėga, kuri visada nukreipta statmenai vektoriams v Ir B . Tai proporcinga mokestis dalelių q, greičio komponentas v, statmenai magnetinio lauko vektoriaus krypčiai B, ir magnetinio lauko indukcijos dydis B. IN Tarptautinė vienetų sistema(SI) Lorenco jėga išreiškiamas taip:

vienetų sistemoje GHS:

kur laužtiniai skliaustai nurodo vektorinis produktas.

Taip pat (dėl Lorenco jėgos poveikio įkrautoms dalelėms, judančioms laidininku), magnetinis laukas veikia dirigentas Su elektros šokas. Jėga, veikianti laidininką, tekančią srovę, vadinama Ampero jėga. Ši jėga susideda iš jėgų, veikiančių atskirus krūvius, judančius laidininko viduje.

Dviejų magnetų sąveika

Viena dažniausių magnetinio lauko apraiškų kasdieniame gyvenime yra dviejų sąveika magnetai: Kaip poliai atstumia, priešingi poliai traukia. Kyla pagunda apibūdinti magnetų sąveiką kaip dviejų sąveiką monopoliai, o formaliai ši idėja yra gana įgyvendinama ir dažnai labai patogi, todėl praktiškai naudinga (skaičiuojant); tačiau detali analizė rodo, kad iš tikrųjų tai nėra visiškai teisingas reiškinio aprašymas (akivaizdžiausias klausimas, kurio negalima paaiškinti tokiame modelyje, yra klausimas, kodėl monopoliai niekada negali būti atskirti, tai yra, kodėl eksperimentas rodo, kad izoliuotas kūnas iš tikrųjų neturi magnetinio krūvio, be to, modelio trūkumas yra tas, kad jis netaikomas makroskopinės srovės kuriamam magnetiniam laukui, o tai reiškia, jei nelaikomas grynai formaliu prietaisu, jis tik veda. teorijos komplikacija fundamentalia prasme).

Teisingiau būtų taip sakyti magnetinis dipolis, patalpintas netolygiame lauke, veikia jėga, kuri linkusi jį pasukti taip, kad dipolio magnetinis momentas susilygintų su magnetiniu lauku. Tačiau joks magnetas nepatiria (visos) jėgos, kurią veikia vienodas magnetinis laukas. Jėga, veikianti magnetinis dipolis su magnetiniu momentu m išreikšta formule :

Jėga, veikianti magnetą (kuris nėra vieno taško dipolis) iš netolygaus magnetinio lauko, gali būti nustatyta susumavus visas jėgas (nustatomas pagal šią formulę), veikiančias elementarius dipolius, kurie sudaro magnetą.

Tačiau galimas metodas, kuris sumažina magnetų sąveiką iki Ampero jėgos, o pačią aukščiau pateiktą jėgos, veikiančios magnetinį dipolį, formulę taip pat galima gauti remiantis Ampero jėga.

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys

Pagrindinis straipsnis: Elektromagnetinė indukcija

Jeigu srautas magnetinės indukcijos vektorius per uždarą grandinę kinta laike, šioje grandinėje a EMF elektromagnetinė indukcija, sukuriamas (nejudančios grandinės atveju) sūkurio elektrinio lauko, atsirandančio dėl magnetinio lauko pasikeitimo laikui bėgant (jei magnetinis laukas yra pastovus laikui bėgant ir srauto pokytis dėl laidininko grandinės judėjimas, toks EML atsiranda veikiant Lorenco jėgai).

Matematinis vaizdavimas

Magnetinis laukas makroskopiniame aprašyme pavaizduotas dviem skirtingais vektoriniai laukai, žymimas kaip H Ir B.

H paskambino magnetinio lauko stiprumas; B paskambino magnetinė indukcija. Terminas magnetinis laukas taikoma abiem šiems vektoriaus laukams (nors istoriškai pirmiausia taikoma H).

Magnetinė indukcija B yra pagrindinis būdingas magnetiniam laukui, nes, pirma, jis nustato jėgą, veikiančią krūvius, ir, antra, vektorius B Ir E iš tikrųjų yra vientiso komponentai elektromagnetinio lauko tenzorius. Panašiai kiekiai sujungiami į vieną tenzorių H Ir elektrinė indukcija D. Savo ruožtu elektromagnetinio lauko padalijimas į elektrinį ir magnetinį yra visiškai sąlyginis ir priklauso nuo atskaitos sistemos pasirinkimo, todėl vektorius B Ir E turi būti svarstomi kartu.

Tačiau vakuume (jei nėra magnetų), taigi ir pagrindiniame mikroskopiniame lygmenyje, H Ir B sutapti (sistemoje SI iki sąlyginio pastovaus koeficiento ir in GHS- visiškai), kuri iš esmės leidžia autoriams, ypač tiems, kurie nenaudoja SI, pasirinkti pagrindinį magnetinio lauko apibūdinimą. H arba B savavališkai, kuriuos jie dažnai naudoja (be to, vadovaudamiesi tradicija). Autoriai, naudojantys SI sistemą, sistemingai teikia pirmenybę vektoriui B, jei tik todėl, kad per jį tiesiogiai išreiškiama Lorenco jėga.

Vienetai

Didumas B vienetų sistemoje SI išmatuota Tesla(rusiškas pavadinimas: Tl; tarptautinis: T), sistemoje GHS– V gauss(Rusiškas pavadinimas: Гс; tarptautinis: G). Ryšys tarp jų išreiškiamas ryšiais: 1 G = 1·10 -4 T ir 1 T = 1·10 4 G.

Vektorinis laukas H išmatuota amperųįjungta metras(A/m) sistemoje SI ir į Oerstedachas(Rusiškas pavadinimas: E; tarptautinis: Oe) in GHS. Ryšys tarp jų išreiškiamas ryšiu: 1 oersted = 1000/(4π) A/m ≈ 79,5774715 A/m.

Magnetinio lauko energija

Magnetinio lauko energijos tankio padidėjimas yra lygus:

H - magnetinio lauko stiprumas,

B - magnetinė indukcija

Tiesiniu tensoriaus aproksimavimu magnetinis pralaidumas Yra tenzoras(pažymime jį), o vektoriaus padauginimas iš jo yra tenzoriaus (matricos) daugyba:

arba komponentuose .

Energijos tankis šiuo aproksimavimu yra lygus:

Tenzoriaus komponentai magnetinis pralaidumas,

Tenzorius, pavaizduotas matrica, atvirkščiai pralaidumo tenzoriaus matrica,

-magnetinė konstanta

Renkantis koordinačių ašis, kurios sutampa su pagrindinėmis ašimis magnetinio pralaidumo tenzorius, komponentų formulės yra supaprastintos:

Magnetinio pralaidumo tenzoriaus įstrižainės komponentės savo ašyse (likę komponentai šiose specialiose koordinatėse – ir tik jose! – yra lygūs nuliui).

Izotropiniame linijiniame magnete:

Giminaitis magnetinis pralaidumas

Vakuume ir:

Induktoriaus magnetinio lauko energiją galima rasti pagal formulę:

F - magnetinis srautas,

L- induktyvumas ritė arba pasukite su srove.

Magnetinės medžiagų savybės

Iš esmės, kaip minėta pirmiau, magnetinį lauką gali sukurti (taigi – šios pastraipos kontekste – susilpninti arba sustiprinti) kintamasis elektrinis laukas, elektros srovės įkrautų dalelių srautų pavidalu arba dalelių magnetiniai momentai.

Įvairių medžiagų (taip pat jų mišinių, lydinių, agregacijos būsenų, kristalinių modifikacijų ir kt.) specifinės mikroskopinės struktūros ir savybės lemia, kad makroskopiniame lygmenyje išorinio magnetinio lauko įtakoje jos gali elgtis gana skirtingai ( ypač įvairiu laipsniu susilpninant ar sustiprinant).

Šiuo atžvilgiu medžiagos (ir aplinka apskritai) pagal jų magnetines savybes skirstomos į šias pagrindines grupes:

Antiferromagnetai- medžiagos, kuriose jis yra nustatytas antiferomagnetinisįsakymas magnetiniai momentai atomai arba jonų: medžiagų magnetiniai momentai yra nukreipti priešingai ir yra vienodo stiprumo.

Diamagnetai- medžiagos, kurios įmagnetinamos prieš išorinio magnetinio lauko kryptį.

Paramagnetai- medžiagos, kurios įmagnetinamos išoriniame magnetiniame lauke išorinio magnetinio lauko kryptimi.

Feromagnetai- medžiagos, kuriose, esant žemesnei nei tam tikra kritinė temperatūra (Curie taškas), nustatoma ilgo nuotolio feromagnetinė magnetinių momentų tvarka

Ferrimagnetai- medžiagos, kuriose medžiagos magnetiniai momentai yra nukreipti priešingai ir nėra vienodo stiprumo.

Aukščiau išvardytoms medžiagų grupėms daugiausia priklauso paprastos kietos arba (kai kurios) skystos medžiagos, taip pat dujos. Sąveika su magnetiniu lauku labai skiriasi superlaidininkai Ir plazma.

Toki Fuko

Pagrindinis straipsnis: Toki Fuko

Foucault srovės (sūkurinės srovės) – uždaros elektros srovės masinėje dirigentas, atsirandantis dėl prasiskverbimo pasikeitimo magnetinis srautas. Jie yra indukcijos srovės, susidaręs laidžiajame kūne arba pasikeitus magnetinio lauko, kuriame jis yra, laikui arba dėl kūno judėjimo magnetiniame lauke, dėl kurio pasikeičia magnetinis srautas per kūnas ar bet kuri jo dalis. Pagal Lenzo taisyklė, Foucault srovių magnetinis laukas yra nukreiptas taip, kad būtų neutralizuotas magnetinio srauto pokytis, sukeliantis šias sroves .

Idėjų apie magnetinį lauką raidos istorija

Vienas iš pirmųjų magnetinio lauko piešinių ( Renė Dekartas, 1644)

Nors magnetai ir magnetizmas buvo žinomi daug anksčiau, magnetinio lauko tyrimai prasidėjo 1269 m., kai prancūzų mokslininkas Petras Peregrinas(Knight Pierre of Mericourt) pastebėjo magnetinį lauką ant sferinio magneto paviršiaus, naudodamas plienines adatas, ir nustatė, kad susidariusios magnetinio lauko linijos susikirto dviejuose taškuose, kuriuos jis pavadino " polių„Pagal analogiją su Žemės ašigaliais. Beveik po trijų šimtmečių, Viljamas Gilbertas Kolčesteris panaudojo Peterio Peregrino darbą ir pirmą kartą neabejotinai pareiškė, kad pati Žemė yra magnetas. Išleistas 1600 m., Gilberto darbas « De Magnetė » , padėjo magnetizmo, kaip mokslo, pagrindus.

1750 metais Džonas Mišelis teigė, kad magnetiniai poliai traukia ir atstumia pagal atvirkštinį kvadrato dėsnį. Charlesas-Ogustinas de Kulonas eksperimentiškai išbandė šį teiginį 1785 m. ir tiesiogiai pareiškė, kad Šiaurės ir Pietų ašigaliai negali būti atskirti. Remiantis šia jėga, esančia tarp polių, Simeonas Denisas Poissonas, (1781-1840) sukūrė pirmąjį sėkmingą magnetinio lauko modelį, kurį pristatė 1824 m. Šiame modelyje magnetinį H lauką sukuria magnetiniai poliai, o magnetizmas atsiranda dėl kelių (šiaurės / pietų) magnetinių polių (dipolių) porų.

Trys atradimai iš eilės metė iššūkį šiam „magnetizmo pagrindui“. Pirmiausia 1819 m Hansas Kristianas Oerstedas atrado, kad elektros srovė sukuria aplink save magnetinį lauką. Tada, 1820 m. Andre-Marie Ampère parodė, kad lygiagrečiai laidai, tekant srovę ta pačia kryptimi, traukia vienas kitą. Pagaliau, Jeanas-Baptiste'as Biotas Ir Feliksas Savardas 1820 metais jie atrado įstatymą, vadinamą Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis, kuris teisingai numatė magnetinį lauką aplink bet kurį įtampą.

Išplėsdamas šiuos eksperimentus, Ampère'as paskelbė savo sėkmingą magnetizmo modelį 1825 m. Jame jis parodė elektros srovės lygiavertiškumą magnetuose, o vietoj Puasono modelio magnetinių krūvių dipolių pasiūlė mintį, kad magnetizmas siejamas su nuolat tekančiomis srovės kilpomis. Ši idėja paaiškino, kodėl negalima išskirti magnetinio krūvio. Be to, Ampere išvedė jo vardu pavadintas įstatymas, kuris, kaip ir Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis, teisingai apibūdino nuolatinės srovės sukuriamą magnetinį lauką, taip pat buvo įvestas magnetinio lauko cirkuliacijos teorema. Be to, šiame darbe Ampere įvedė terminą " elektrodinamika“, kad apibūdintų ryšį tarp elektros ir magnetizmo.

1831 metais Michaelas Faradėjus atidaryta elektromagnetinė indukcija, kai jis atrado, kad kintamasis magnetinis laukas gamina elektrą. Jis sukūrė šio reiškinio apibrėžimą, kuris yra žinomas kaip Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis. Vėliau Franzas Ernstas Neumannasįrodė, kad judančiam laidininkui magnetiniame lauke indukcija yra Ampero dėsnio veikimo pasekmė. Tuo pačiu metu jis įėjo elektromagnetinio lauko vektorinis potencialas, kuris vėliau buvo įrodytas kaip lygiavertis pagrindiniam Faradėjaus pasiūlytam mechanizmui.

1850 metais Lordas Kelvinas, tada žinomas kaip William Thomson, skirtumą tarp dviejų magnetinių laukų pažymėjo kaip laukus H Ir B. Pirmasis buvo taikomas Poisson modeliui, o antrasis - Ampere indukciniam modeliui. Be to, jis išvedė kaip H Ir B sujungti vienas su kitu.

Tarp 1861 ir 1865 m Jamesas Clerkas Maxwellas sukurtas ir paskelbtas Maksvelo lygtys kurie paaiškino ir sujungė elektrą ir magnetizmą į klasikinė fizika. Pirmasis šių lygčių rinkinys buvo paskelbtas 1861 m « Apie fizines jėgos linijas » . Nustatyta, kad šios lygtys yra galiojančios, nors ir neišsamios. Maxwellas užbaigė savo lygtis vėlesniame 1865 m. darbe « Dinaminė elektromagnetinio lauko teorija » ir nustatė, kad šviesa yra elektromagnetinės bangos. Heinrichas Hercas eksperimentiškai patvirtino šį faktą 1887 m.

Nors Ampero dėsnyje numanomas judančio elektros krūvio magnetinio lauko stiprumas nebuvo aiškiai nurodytas, 1892 m. Hendrikas Lorencas išvedė jį iš Maksvelo lygčių. Tuo pačiu metu iš esmės buvo baigta klasikinė elektrodinamikos teorija.

Dvidešimtasis amžius išplėtė požiūrį į elektrodinamiką, nes atsirado reliatyvumo teorija ir kvantinė mechanika. Albertas Einšteinas savo 1905 m. straipsnyje, kuriame buvo sukurta jo reliatyvumo teorija, parodė, kad elektriniai ir magnetiniai laukai yra to paties reiškinio dalis, vertinama skirtingose ​​atskaitos sistemose. (Cm. Judančio magneto ir laidininko problema - minties eksperimentas, kuri galiausiai padėjo Einšteinui vystytis specialioji reliatyvumo teorija). Pagaliau, Kvantinė mechanika buvo sujungtas su elektrodinamika, kad susidarytų kvantinė elektrodinamika(QED).

Žemės magnetinio lauko elementai
		Žemės magnetinio lauko, kaip ir bet kurio magnetinio lauko, savybė yra jo įtampa F arba jo komponentai. Norėdami suskaidyti vektorių F Komponentai dažniausiai skirstomi į stačiakampę koordinačių sistemą, kurioje x ašis orientuota geografinio dienovidinio kryptimi, y - lygiagretės kryptimi, o x ašies kryptis į šiaurę laikoma teigiama , o y ašis į rytus. z ašis šiuo atveju bus nukreipta iš viršaus į apačią į Žemės centrą.
	Koordinačių pradžią pastatykime taške, kuriame stebimas Žemės magnetinio lauko intensyvumas. Šio vektoriaus projekcija į x ašį vadinama šiaurinis komponentas, projekcija į y ašį - rytinis komponentas ir projekcija į z ašį - vertikalus komponentas, ir jie žymimi Hx, Hy, Hz atitinkamai. Projekcija F horizontalioje plokštumoje vadinamas horizontalus komponentas N. Vertikali plokštuma, kurioje yra vektorius F, paskambino magnetinio dienovidinio plokštuma, o kampas tarp geografinio ir magnetinio dienovidinio yra magnetinė deklinacija, kuris žymimas D. Galiausiai kampas tarp horizontalios plokštumos ir vektoriaus krypties F vadinamas magnetinis polinkis aš. Nesunku pastebėti, kad su tokiu koordinačių ašių išdėstymu, kaip parodyta paveikslėlyje, teigiamas deklinacija bus rytinė, t.y., kai vektorius N nukrypo iš šiaurės į rytus, ir neigiamas- Vakarų. Nuotaika aš teigiamai, kai vektorius F nukreiptas žemyn nuo žemės paviršiaus, kaip yra šiauriniame pusrutulyje, ir neigiamas, Kada F nukreipta į viršų, t.y. į pietinį pusrutulį. F arba N- tarptautiniai pavadinimai atitinkamai visam Žemės magnetinio lauko vektoriui ir senovinio lauko dydžiui. Kartais Žemės magnetinio lauko stiprumas žymimas T, bet žymimas ir viso vektoriaus modulis. Deklinacija D, polinkis aš, horizontalus komponentas N, vertikalus komponentas Hz, šiaurinis Hx ir rytų Hy komponentai vadinami Žemės magnetizmo elementai , kurias galima laikyti vektoriaus galo koordinatėmis F skirtingose ​​koordinačių sistemose. Pavyzdžiui, Hx, Hy, Hz- nieko daugiau, kaip vektoriaus pabaigos koordinates F V stačiakampė koordinačių sistema; Hz, H Ir D- koordinatės cilindrinė sistema Ir F, D Ir aš- koordinatės sferinė sistema koordinates Kiekvienoje iš šių trijų sistemų koordinatės nepriklauso viena nuo kitos. Kiekiai Hx, Hy, Hz Ir N kai kuriais atvejais vadinamas galios komponentaiŽemės magnetinis laukas ir D Ir aš - kampas. Kaip rodo stebėjimai, nė vienas iš žemiškojo magnetizmo elementų laikui bėgant nepasilieka pastovus, bet nuolat keičia savo vertę kas valandą ir kasmet. Tokie pokyčiai vadinami antžeminio magnetizmo elementų kitimai . Jei stebėsite šiuos pokyčius per trumpą laiką (per dieną), pastebėsite, kad jie yra periodinio pobūdžio, tačiau jų periodai, amplitudės ir fazės yra labai įvairios. Jei stebėjimai atliekami ilgą laiką (kelerius metus), kasmet nustatant vidutinį metinį elementų reikšmės, tada nesunku nustatyti, kad kinta ir vidutinės metinės reikšmės, tačiau pokyčio pobūdis jau monotoniškas, o jų periodiškumas atsiskleidžia tik labai ilgai stebint (daug dešimčių ir šimtų dydžio). metų). Lėti antžeminio magnetizmo elementų kitimai vadinami šimtmečių senumo variacijos , jų vertė paprastai yra dešimtys gamų per metus. Šimtmečius trukusios variacijos elementai yra susiję su šaltiniais, esančiais Žemės rutulio viduje, ir juos sukelia tos pačios priežastys, kaip ir Žemės magnetinis laukas. Tam tikro elemento vidutinių metinių verčių pokytis per metus vadinamas šimtmečių senumo kursas . Trumpalaikiai variantai periodinio pobūdžio, labai skirtingos amplitudės, turi savo šaltinį elektros srovės aukštuose atmosferos sluoksniuose. Duomenys apie trumpalaikius Žemės magnetinio lauko pokyčius formoje antžeminio magnetizmo elementų valandinės ir minutinės vertės pateikta svetainėje Pasaulio saulės ir žemės fizikos duomenų centras.

Gauss-Kruger projekcija

Medžiaga iš Vikipedijos – laisvosios enciklopedijos

(peradresuota iš " Gauss-Kruger koordinačių sistema»)

Gauss-Kruger projekcija- skersinis cilindrinis lygiakampis žemėlapio projekcija, sukurta vokiečių mokslininkų Carlas Gaussas Ir Luisas Krugeris. Naudojant šią projekciją galima praktiškai be didelių iškraipymų pavaizduoti gana didelius žemės paviršiaus plotus ir, kas labai svarbu, šioje teritorijoje sukurti plokščių plokštumų sistemą. stačiakampės koordinatės. Ši sistema yra pati paprasčiausia ir patogiausia atliekant inžinerinius ir topografinius-geodezinius darbus .