5: Магнітне поле
- Page ID
- 34677
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Стародавні китайці знали, що магнетит заліза (\(\ce{FesO4}\)) притягував дрібні шматочки заліза. Першим застосуванням цього ефекту став навігаційний компас, який не був розроблений до тринадцятого століття. Ніяких серйозних досягнень не було зроблено знову до початку дев'ятнадцятого століття, коли точні експерименти виявили властивості магнітного поля.
- 5.1: Сили на рухомих зарядах
- Було добре відомо, що магніти чинять сили один на одного, але в 1820 році Ерстед виявив, що магніт, розміщений біля проводу, що несе струм, буде вирівнюватися перпендикулярно проводу.
- 5.2: Магнітне поле через струми
- Після того, як було продемонстровано, що електричні струми чинять сили на магніти, Ампер відразу показав, що електричні струми також чинять сили один на одного і що магніт можна замінити еквівалентним струмом з тим же результатом. Тепер магнітні поля можна було вмикати і вимикати за бажанням з їх силою легко контролювати.
- 5.3: Розбіжність і завиток магнітного поля
- Через наші успіхи в дослідженні різних векторних операцій на електричному полі варто виконувати аналогічні операції над магнітним полем.
- 5.4: Векторний потенціал
- Оскільки розбіжність магнітного поля дорівнює нулю, ми можемо записати магнітне поле як завиток вектора,
- 5.5: Намагніченість
- Наш розвиток досі обмежувався магнітними полями у вільному просторі, що виникають внаслідок нав'язаних розподілів струму. Подібно до того, як невеликі переміщення заряду в діелектричних матеріалах сприяли електричному полю, атомні рухи складають мікроскопічні струми, які також сприяють магнітному полю. Існує пряма аналогія між поляризацією та намагніченістю, тому наш розвиток буде паралельним розвитку Розділу 3-1.
- 5.6: Граничні умови
- При міжфазних границях, що розділяють матеріали різних властивостей, магнітні поля по обидва боки кордону повинні підкорятися певним умовам. Методика полягає у використанні інтегральної форми законів поля для диференціальних розмірних контурів, поверхонь та об'ємів так само, як це було виконано для електричних полів у розділі 3-3.
- 5.7: крайові задачі магнітного поля
- Лінійний струм I нескінченної протяжності в напрямку z - це відстань d над площиною, яка або ідеально проводить, або нескінченно проникна, як показано на малюнку 5-24. Для обох випадків
- 5.8: Магнітні поля і сили
- Намагнічуване середовище, що несе вільний струм,\(\textbf{J}_{f}\) розміщується в магнітному полі\(\textbf{B}\), яке є функцією положення. Крім сили Лоренца, середовище відчуває сили на всіх своїх магнітних диполах. Зосередьте увагу на прямокутному магнітному диполі, показаному на малюнку 5-26. Сила на кожній нозі, що несе струм, становить
Мініатюра: Магнітні поля можна візуалізувати за допомогою залізних пилок, які вирівнюються вздовж напрямку магнітного поля. Тут було точно обчислено магнітне поле однорідно намагніченого циліндричного стрижневого магніту, а поле показано з імітацією випадково розміщених залізних пилок. Щільність пилок також пропорційна напруженості поля. Поле найсильніше навколо магнітних полюсів. (CC BY-SA 4.0; Geek3 через Вікіпедію)