Uno dei concetti base usati in fisica è il campo magnetico. Agisce sulle cariche elettriche in movimento. È impercettibile e non percepito da una persona, ma la sua presenza può essere rilevata utilizzando un magnete o un ferro. È anche abbastanza facile capire quale campo magnetico è chiamato omogeneo e disomogeneo.
Definizione e metodi per rilevare un campo magnetico
Quando incontriamo il concetto di campo magnetico, abbiamo una domanda su che tipo di campo magnetico sia, se sia omogeneo o disomogeneo. Prima di rispondere a una domanda del genere, è necessario fornire le definizioni iniziali dei termini.
Si suppone che il campo magnetico sia considerato un tipo speciale di materia che esiste vicino a cariche elettriche in movimento, specialmente vicino a conduttori con corrente. Può essere rilevato utilizzando un ago magnetico o una limatura di ferro.
Campo uniforme
Si verifica all'interno della bandmagnete e nel solenoide, quando la sua lunghezza è molto maggiore del diametro. In questo caso, secondo la regola del succhiello, i contorni del campo magnetico saranno diretti in senso antiorario.
Le linee magnetiche sono parallele e diritte, il vuoto tra di loro è sempre lo stesso, la forza di influenza sull'ago magnetico non differisce in tutti i punti nella sua grandezza e direzione.
Campo eterogeneo
Nel caso di un campo disomogeneo, le linee magnetiche saranno piegate, il vuoto tra di loro varierà in dimensione, la forza d'azione sull'ago magnetico differirà in grandezza e direzione in diversi punti del campo. Inoltre, la forza che agisce su una freccia posta nel campo di una striscia magnetica agisce in vari punti con forze diverse per grandezza e direzione. Questo è chiamato un campo disomogeneo. Le linee di tale campo sono curve, la frequenza varia da punto a punto.
È possibile rilevare questo tipo di campo vicino a un conduttore rettilineo con corrente, una barra magnetica e un solenoide.
Cosa sono le linee magnetiche
Prima di tutto, quando si presenta un problema, si dovrebbe determinare che tipo di campo magnetico, omogeneo o disomogeneo, si forma, si dovrebbe conoscere le linee magnetiche, dalla forma di cui diventa chiara la caratteristica del campo.
Per rappresentare il campo magnetico, iniziò a usare le linee magnetiche. Sono strisce immaginarie lungo un ago magnetico e poste in un campo magnetico. È possibile tracciare una linea magnetica attraverso qualsiasipunto di campo, avrà una direzione e si chiuderà sempre.
Direzione
Lasciano il polo nord del magnete e si dirigono a sud. All'interno del magnete stesso, tutto è esattamente l'opposto. Le linee stesse non hanno inizio né fine, sono chiuse o vanno dall'infinito all'infinito.
Al di fuori del magnete, le linee si trovano il più densamente possibile vicino ai poli. Da ciò diventa chiaro che l'effetto del campo è più forte vicino ai poli e man mano che ti allontani dal fondo, si indebolisce. Dato che le strisce magnetiche sono curve, cambia anche la direzione della forza che agisce sull'ago magnetico.
Come ritrarre
Per capire in che modo i campi magnetici omogenei differiscono da quelli disomogenei, devi imparare a rappresentarli usando le linee magnetiche.
Si dovrebbe considerare l'esempio precedente del verificarsi di un campo magnetico uniforme nel cosiddetto solenoide, che è una bobina di filo cilindrico attraverso la quale viene fatta passare la corrente. Al suo interno il campo magnetico può essere considerato uniforme, a patto che la lunghezza sia molto maggiore del diametro (al di fuori della bobina il campo sarà disuniforme, le linee magnetiche si troveranno allo stesso modo di una barra magnetica).
Il campo uniforme si trova anche al centro della barra magnetica permanente. In qualsiasi area limitata dello spazio, è anche possibile riprodurre un campo magnetico uniforme, in cui le forze che agiscono sull'ago magnetizzato saranno le stesse in grandezza e direzione.
Per rappresentare un campo magnetico, usa il seguente esempio. Se le linee si trovanoperpendicolari al piano di disegno e sono diretti dallo spettatore, quindi sono raffigurati con croci, se sullo spettatore - con punti. Come per la corrente, ogni croce è, per così dire, la coda visibile di una freccia che vola da chi guarda, e la punta è più affilata della freccia che vola verso di noi.
Inoltre, il requisito "Disegna un campo magnetico uniforme e non uniforme" è facilmente soddisfatto. Disegna semplicemente queste linee magnetiche, tenendo conto delle caratteristiche del campo (uniformità e disomogeneità).
Tuttavia, l'esistenza di campi disomogenei complica enormemente il compito. In questo caso, è improbabile ottenere qualsiasi risultato fisico utilizzando l'equazione generale.
Differenze
La risposta alla domanda su come i campi magnetici omogenei differiscano da quelli disomogenei è abbastanza facile da dare. Innanzitutto dipende dalle linee magnetiche. Nel caso di un campo uniforme, la distanza tra loro sarà la stessa, e saranno equidistanti, con la stessa forza che agisce sugli strumenti in qualsiasi punto. Per i campi disomogenei, tutto è esattamente il contrario. Le linee sono posizionate in modo non uniforme, in luoghi diversi agiscono con forza diseguale sui dispositivi.
In pratica, un campo disomogeneo è abbastanza comune, cosa che va anche ricordata, poiché i campi uniformi possono verificarsi solo all'interno di un oggetto, come un magnete o un solenoide. Le osservazioni all'aperto risolveranno l'eterogeneità.
Rilevamento campo
Aver compreso cosa sono i campi magnetici uniformi e disomogenei, e definendolidopo averli smontati, dovresti scoprire come trovarli.
Il più semplice per questo è l'esperimento condotto da Oersted. Consiste nell'uso di un ago magnetico, che aiuta a determinare l'esistenza di una corrente elettrica. Non appena la corrente si muove lungo il conduttore, la freccia che si trova nelle vicinanze si muoverà, a causa del fatto che ci sono campi magnetici uniformi e non uniformi.
Interazione dei conduttori con la corrente
Ogni conduttore con corrente ha un proprio campo magnetico, che agisce con una certa forza su quello più vicino. A seconda della direzione della corrente, i conduttori si attraggono o si respingono. I campi provenienti da diverse fonti si sommano e formano un unico campo risultante.
Come vengono creati e perché
Esempi di campi magnetici uniformi e non uniformi utilizzati nei dispositivi a raggi catodici sono creati da bobine che trasmettono corrente. Per ottenere la forma richiesta del campo magnetico, vengono utilizzati puntali e schermi magnetici, realizzati con materiali con forte permeabilità magnetica.
L'influenza di campi magnetici disomogenei può cambiare il corso di fenomeni fisici e chimici irreversibili, per lo più un processo eterogeneo. L'aspetto della diffusione turbolenta porta ad un aumento di diversi ordini di grandezza della velocità di movimento del gas da qualsiasi liquido alla superficie nella formamicrobolle. L'effetto della disidratazione locale di ioni e particelle è dovuto all'intensificazione del processo di microcristallizzazione. Nei fluidi fluidi, le reazioni ad alta energia possono creare radicali liberi, ossigeno atomico, perossidi e composti azotati. Si verifica la coagulazione e nel liquido compaiono prodotti causati dalla distruzione erosiva.
Durante la cavitazione idrodinamica, le grandi dimensioni delle bolle e delle caverne emergenti complicano il loro trascinamento da parte del liquido dall'area di bassa pressione all'area di maggiore pressione, dove le bolle collassano. Durante il collasso di una piccola bolla, c'è un basso contenuto d'aria e si verifica una forte reazione chimica, simile a una scarica di plasma. La presenza di campi magnetici disomogenei porta all'instabilità delle cavità, alla loro disintegrazione e alla comparsa di vortici e bolle su piccola scala. Dato che la pressione al centro di tale vortice è ridotta, converte piccole bolle di gas.
Quando si misura l'induzione in un campo magnetico non uniforme, ricordare che la tensione di Hall è proporzionale al valore medio dell'induzione di campo all'interno dell'area delimitata dalla superficie del trasduttore.
Per focalizzare i fasci parassiali vengono utilizzati anche campi magnetici non uniformi, formati da bobine corte, che sono solenoidi multistrato, la cui lunghezza è commisurata al loro diametro. Un elettrone che entra in un tale campo è soggetto a forze che ne cambiano la direzione. Un elettrone sotto l'influenza di tale forza si avvicina all'asse della lente, mentre il piano in cui si trova la sua traiettoria ècurve. L'elettrone si muove lungo un segmento a spirale che interseca l'asse della lente in un dato punto.
Il fattore di aumento spaziale è causato dalla dispersione spaziale di campi disomogenei nel territorio di un sistema eterogeneo lavato con liquido. Per ottenere l'inversione di popolazione dei livelli con il metodo della separazione, vengono utilizzati campi non uniformi creati da un magnete multibanda. La forma dei poli è simile alle aste del condensatore quadrupolare di un generatore molecolare a base di ammoniaca.
Utilizzi
Il metodo dell'ordine magnetico per il rilevamento dei difetti si basa sulla trazione delle particelle magnetiche da parte delle forze di campi disomogenei che appaiono sopra i difetti. L'accumulo di tale polvere determina la presenza di un difetto, la sua dimensione e posizione sulla parte da controllare.
Un piccolo effetto di scissione è considerato uno svantaggio significativo del metodo del fascio molecolare che utilizza forti campi magnetici disomogenei. C'è un metodo semplice e apparentemente non plausibile per aumentare questo effetto. Consiste nell'applicazione di un leggero campo magnetico esterno. Quest'ultimo consentirà di ampliare l'area di utilizzo dei magnetometri nucleari precessionali verso campi magnetici non uniformi.
Il vantaggio di questo metodo è la sua alta risoluzione, che permette di rilevare campi magnetici non uniformi commisurati alla dimensione delle particelle dello strato magnetico del nastro, oltre alla possibilità di trovare danni su superfici complesse e in aperture strette.
Gli svantaggi sonola necessità di un'elaborazione secondaria delle informazioni, vengono fissate solo le particelle di campi magnetici lungo il nastro, la complessità della smagnetizzazione e della conservazione del nastro ed è necessario prevenire l'influenza dei campi magnetici esterni.
Campi magnetici uniformi e disomogenei sono abbastanza comuni, nonostante siano invisibili al profano medio. Esempi di campi magnetici uniformi e non uniformi possono essere trovati nelle barre magnetiche e nei solenoidi. Allo stesso tempo, puoi notarli usando un semplice ago magnetico o una limatura di ferro.
