Ֆիզիկայի մեջ օգտագործվող հիմնական հասկացություններից մեկը մագնիսական դաշտն է: Այն գործում է շարժվող էլեկտրական լիցքերի վրա։ Այն աննկատ է և չի զգացվում մարդու կողմից, սակայն դրա առկայությունը կարելի է հայտնաբերել մագնիսի կամ երկաթի միջոցով։ Նաև բավականին հեշտ է հասկանալ, թե որ մագնիսական դաշտն է կոչվում համասեռ և անհամասեռ։
Մագնիսական դաշտի հայտնաբերման սահմանում և մեթոդներ
Երբ հանդիպում ենք մագնիսական դաշտ հասկացությանը, մեզ մոտ հարց է առաջանում, թե ինչ մագնիսական դաշտ է դա, միատարր է, թե անհամասեռ: Նման հարցին պատասխանելուց առաջ անհրաժեշտ է տալ տերմինների նախնական սահմանումներ։
Ենթադրվում է, որ մագնիսական դաշտը համարվում է նյութի հատուկ տեսակ, որը գոյություն ունի շարժվող էլեկտրական լիցքերի մոտ, հատկապես հոսանք ունեցող հաղորդիչների մոտ: Կարելի է հայտնաբերել մագնիսական ասեղի կամ երկաթի թելերի միջոցով։
Համատեղ դաշտ
Առաջանում է խմբի ներսումմագնիս և սոլենոիդում, երբ դրա երկարությունը շատ ավելի մեծ է, քան տրամագիծը: Այս դեպքում, ըստ գիմլետի կանոնի, մագնիսական դաշտի ուրվագծերը կուղղվեն ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ։
Մագնիսական գծերը զուգահեռ են և ուղիղ, նրանց միջև եղած բացը միշտ նույնն է, մագնիսական ասեղի վրա ազդեցության ուժը իր մեծությամբ և ուղղությամբ բոլոր կետերում չի տարբերվում։
Հետերոգեն դաշտ
Անհամասեռ դաշտի դեպքում մագնիսական գծերը կծկվեն, դրանց միջև եղած դատարկությունը կտարբերվի չափերով, մագնիսական ասեղի վրա գործողության ուժը կտարբերվի մեծությամբ և ուղղությամբ դաշտի տարբեր կետերում: Նաև ժապավենային մագնիսի դաշտում տեղադրված նետի վրա ազդող ուժը գործում է տարբեր կետերում ուժերով, որոնք տարբեր են մեծությամբ և ուղղությամբ: Սա կոչվում է անհամասեռ դաշտ: Նման դաշտի գծերը կոր են, հաճախականությունը տատանվում է կետից կետ։
Հնարավոր է հայտնաբերել այս տեսակի դաշտը ուղիղ հաղորդիչի մոտ հոսանքով, ձողային մագնիսով և էլեկտրամագնիսով:
Ինչ են մագնիսական գծերը
Նախ, երբ խնդիր է առաջանում, պետք է որոշել, թե ինչպիսի մագնիսական դաշտ է գոյանում՝ համասեռ, թե անհամասեռ, պետք է սովորել մագնիսական գծերի մասին, որոնց ձևից պարզ է դառնում դաշտի բնութագիրը։
Մագնիսական դաշտը պատկերելու համար սկսեցին օգտագործել մագնիսական գծեր: Դրանք երևակայական շերտեր են մագնիսական ասեղի երկայնքով և տեղադրված են մագնիսական դաշտում: Ցանկացածի միջով հնարավոր է մագնիսական գիծ գծելդաշտային կետ, այն կունենա ուղղություն և միշտ փակ կլինի:
Ուղղություն
Նրանք թողնում են մագնիսի հյուսիսային բևեռը և ուղղվում դեպի հարավ։ Ինքնին մագնիսի ներսում ամեն ինչ խիստ հակառակն է։ Տողերն իրենք չունեն սկիզբ կամ վերջ, փակ են կամ անցնում են անսահմանությունից անվերջություն։
Մագնիսի սահմաններից դուրս գծերը գտնվում են բևեռների մոտ հնարավորինս խիտ: Այստեղից պարզ է դառնում, որ դաշտի ազդեցությունն ամենաուժեղն է բևեռների մոտ, և երբ հեռանում ես հատակից, այն թուլանում է։ Հաշվի առնելով, որ մագնիսական շերտերը կոր են, մագնիսական ասեղի վրա ազդող ուժի ուղղությունը նույնպես փոխվում է։
Ինչպես պատկերել
Որպեսզի հասկանաք, թե ինչպես են միատարր մագնիսական դաշտերը տարբերվում անհամասեռ դաշտերից, դուք պետք է սովորեք, թե ինչպես դրանք պատկերել մագնիսական գծերի միջոցով:
Պետք է դիտարկել այսպես կոչված էլեկտրամագնիսական դաշտում միատեսակ մագնիսական դաշտի առաջացման վերը նշված օրինակը, որը գլանաձև մետաղալար է, որի միջով անցնում է հոսանք: Դրա ներսում մագնիսական դաշտը կարելի է համարել միատեսակ, պայմանով, որ երկարությունը շատ ավելի մեծ է, քան տրամագիծը (կծիկից դուրս դաշտը կլինի ոչ միատարր, մագնիսական գծերը կտեղակայվեն այնպես, ինչպես ձողային մագնիսի մեջ).
Միատեսակ դաշտը նույնպես գտնվում է մշտական ձողային մագնիսի կենտրոնում: Տիեզերքի ցանկացած սահմանափակ տարածքում հնարավոր է նաև վերարտադրել միատեսակ մագնիսական դաշտ, որտեղ մագնիսացված ասեղի վրա ազդող ուժերը մեծությամբ և ուղղությամբ նույնը կլինեն:
Մագնիսական դաշտը պատկերելու համար օգտագործեք հետևյալ օրինակը. Եթե գծերը գտնվում ենգծագրության հարթությանը ուղղահայաց և ուղղված են դիտողից, ապա դրանք պատկերված են խաչերով, եթե դիտողի վրա՝ կետերով: Ինչպես հոսանքի դեպքում, այնպես էլ յուրաքանչյուր խաչ, կարծես, դիտողից թռչող նետի տեսանելի պոչ է, և կետն ավելի սուր է, քան նետը, որը թռչում է դեպի մեզ:
Նաև հեշտությամբ կատարվում է «Նկարել միատեսակ և ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտ» պահանջը։ Պարզապես գծեք այս մագնիսական գծերը՝ հաշվի առնելով դաշտի բնութագրերը (միատարրություն և անհամասեռություն):
Սակայն անհամասեռ դաշտերի առկայությունը մեծապես բարդացնում է խնդիրը։ Այս դեպքում ընդհանուր հավասարման միջոցով որևէ ֆիզիկական արդյունք ստանալը քիչ հավանական է։
Տարբերություններ
Հարցի պատասխանը, թե ինչպես են միատարր մագնիսական դաշտերը տարբերվում անհամասեռներից, բավականին հեշտ է տալ: Առաջին հերթին դա կախված է մագնիսական գծերից։ Միատեսակ դաշտի դեպքում նրանց միջև հեռավորությունը կլինի նույնը, և դրանք կլինեն հավասարաչափ, ցանկացած կետում գործիքների վրա ազդող նույն ուժը: Անհամասեռ դաշտերի համար ամեն ինչ խիստ հակառակն է։ Գծերը գտնվում են անհավասարաչափ, տարբեր տեղերում անհավասար ուժով են գործում սարքերի վրա։
Գործնականում անհամասեռ դաշտը բավականին տարածված է, ինչը նույնպես պետք է հիշել, քանի որ միատեսակ դաշտերը կարող են առաջանալ միայն օբյեկտի ներսում, օրինակ՝ մագնիսի կամ էլեկտրամագնիսականի: Բացօթյա դիտարկումները կֆիքսեն տարասեռությունը։
Դաշտի հայտնաբերում
Հասկանալով, թե ինչ են միատեսակ և անհամասեռ մագնիսական դաշտերը և սահմանել դրանքապամոնտաժվելուց հետո դուք պետք է պարզեք, թե ինչպես կարող եք դրանք գտնել:
Սրա համար ամենապարզը Oersted-ի կատարած փորձն է։ Այն բաղկացած է մագնիսական ասեղի օգտագործումից, որն օգնում է որոշել էլեկտրական հոսանքի առկայությունը։ Հենց հոսանքը շարժվի հաղորդիչի երկայնքով, մոտակայքում գտնվող սլաքը կշարժվի՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ կան միատեսակ և ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտեր։
Հաղորդավարների փոխազդեցությունը հոսանքի հետ
Հոսանք ունեցող յուրաքանչյուր հաղորդիչ ունի իր մագնիսական դաշտը, որը որոշակի ուժով գործում է մոտակա դաշտի վրա: Կախված հոսանքի ուղղությունից՝ հաղորդիչները միմյանց կքաշեն կամ կվանեն։ Տարբեր աղբյուրներից ծագող դաշտերը կգումարվեն և կկազմեն մեկ արդյունք:
Ինչպես են ստեղծվում և ինչու
Կաթոդային ճառագայթների սարքերում օգտագործվող միատեսակ և ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտերի օրինակները ստեղծվում են հոսանքով անցնող կծիկներով: Մագնիսական դաշտի անհրաժեշտ ձևը ստանալու համար օգտագործվում են դարակների ծայրեր և մագնիսական էկրաններ՝ պատրաստված ուժեղ մագնիսական թափանցելիությամբ նյութերից։
Անհամասեռ մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը կարող է փոխել ֆիզիկական և քիմիական անդառնալի երևույթների ընթացքը, որոնք հիմնականում տարասեռ գործընթաց են: Տուրբուլենտ դիֆուզիայի տեսքը հանգեցնում է գազի շարժման արագության մի քանի կարգով մեծության բարձրացմանը ցանկացած հեղուկից մակերևույթ ձևով:միկրոփուչիկները. Իոնների և մասնիկների տեղային ջրազրկման ազդեցությունը պայմանավորված է միկրոբյուրեղացման գործընթացի ուժեղացմամբ։ Հոսող միջավայրում բարձր էներգիայի ռեակցիաները կարող են ստեղծել ազատ ռադիկալներ, ատոմային թթվածին, պերօքսիդներ և ազոտային միացություններ: Տեղի է ունենում կոագուլյացիա, և հեղուկի մեջ հայտնվում են էրոզիվ ոչնչացման հետևանքով առաջացած ապրանքներ։
Հիդրոդինամիկական կավիտացիայի ժամանակ առաջացող փուչիկների և քարանձավների մեծ չափերը բարդացնում են դրանց ներթափանցումը հեղուկով ցածր ճնշման տարածքից դեպի ավելի բարձր ճնշման տարածք, որտեղ փուչիկները փլուզվում են: Փոքր պղպջակի փլուզման ժամանակ կա օդի ցածր պարունակություն և տեղի է ունենում ուժեղ քիմիական ռեակցիա, որը նման է պլազմայի արտանետմանը: Անհամասեռ մագնիսական դաշտերի առկայությունը հանգեցնում է խոռոչների անկայունության, դրանց քայքայման և փոքրածավալ հորձանուտների և փուչիկների առաջացմանը։ Հաշվի առնելով, որ ճնշումը նման հորձանուտի կենտրոնում նվազում է, այն փոխակերպում է գազի փոքր փուչիկները։
Ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտում ինդուկցիան չափելիս հիշեք, որ Hall-ի լարումը համաչափ է դաշտի ինդուկցիայի միջին արժեքին փոխարկիչի մակերեսով սահմանափակված տարածքում:
Պարաքսիալ ճառագայթները կենտրոնացնելու համար օգտագործվում են նաև ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտեր, որոնք ձևավորվում են կարճ պարույրներով, որոնք բազմաշերտ էլեկտրամագնիսներ են, որոնց երկարությունը համաչափ է տրամագծին։ Նման դաշտ մտնող էլեկտրոնը ենթարկվում է նրա ուղղությունը փոխող ուժերին: Նման ուժի ազդեցությամբ էլեկտրոնը մոտենում է ոսպնյակի առանցքին, մինչդեռ այն հարթությունը, որում գտնվում է նրա հետագիծը.թեքում է. Էլեկտրոնը շարժվում է պարուրաձև հատվածով, որը հատում է ոսպնյակի առանցքը տվյալ կետում։
Տարածական աճի գործոնը պայմանավորված է հեղուկով լվացված տարասեռ համակարգի տարածքում անհամասեռ դաշտերի տարածական ցրմամբ։ Տարանջատման մեթոդով մակարդակների պոպուլյացիայի ինվերսիա ստանալու համար օգտագործվում են բազմաշերտ մագնիսով ստեղծված ոչ միատեսակ դաշտեր։ Բևեռների ձևը նման է ամոնիակի վրա հիմնված մոլեկուլային գեներատորի քառաբևեռ կոնդենսատորի ձողերին:
Օգտագործում
Թերի հայտնաբերման մագնիսական կարգի մեթոդը հիմնված է մագնիսական մասնիկների ձգման վրա անհամասեռ դաշտերի ուժերով, որոնք հայտնվում են արատների վերևում: Նման փոշու կուտակումը որոշում է թերության առկայությունը, դրա չափը և դիրքը ստուգվող մասի վրա։
Փոքր պառակտման էֆեկտը համարվում է ուժեղ անհամասեռ մագնիսական դաշտերի օգտագործմամբ մոլեկուլային ճառագայթային մեթոդի զգալի թերություն: Այս ազդեցությունը մեծացնելու պարզ և անհավանական թվացող մեթոդ կա: Այն բաղկացած է թեթև արտաքին մագնիսական դաշտի կիրառումից: Վերջինս հնարավորություն կտա մեծացնել միջուկային պրեսեսիոն մագնիսաչափերի օգտագործման տարածքը դեպի ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտեր։
Այս մեթոդի առավելությունը նրա բարձր լուծունակությունն է, որը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել ժապավենի մագնիսական շերտի մասնիկների չափին համարժեք ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտեր, ինչպես նաև վնասներ հայտնաբերելու հնարավորություն։ բարդ մակերեսներ և ամուր բացվածքներ։
Թերություններն ենտեղեկատվության երկրորդային մշակման անհրաժեշտությունը, ժապավենի երկայնքով միայն մագնիսական դաշտերի մասնիկներն են ամրագրված, ժապավենի ապամագնիսացման և պահպանման բարդությունը և անհրաժեշտ է կանխել արտաքին մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը։
Միատեսակ և անհամասեռ մագնիսական դաշտերը բավականին տարածված են, չնայած այն հանգամանքին, որ դրանք անտեսանելի են սովորական աշխարհիկ մարդկանց համար: Միատեսակ և ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտերի օրինակներ կարելի է գտնել ձողային մագնիսներում և սոլենոիդներում: Միևնույն ժամանակ, դուք կարող եք դրանք նկատել հասարակ մագնիսական ասեղի կամ երկաթի թելերի միջոցով:
