იმისათვის, რომ გავიგოთ რა არის მაგნიტური ველის მახასიათებელი, ბევრი ფენომენი უნდა განისაზღვროს. ამავდროულად, წინასწარ უნდა გახსოვდეთ, როგორ და რატომ ჩნდება. გაარკვიეთ რა არის მაგნიტური ველის სიმძლავრე დამახასიათებელი. ასევე მნიშვნელოვანია, რომ ასეთი ველი შეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ მაგნიტებში. ამ მხრივ, არაფერ შუაშია დედამიწის მაგნიტური ველის მახასიათებლების აღნიშვნა.
საველე გაჩენა
პირველ რიგში, უნდა აღვწეროთ ველის გარეგნობა. ამის შემდეგ შეგიძლიათ აღწეროთ მაგნიტური ველი და მისი მახასიათებლები. ჩნდება დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის დროს. შეიძლება გავლენა იქონიოს მოძრავ ელექტრო მუხტებზე, განსაკუთრებით გამტარ გამტარებლებზე. ურთიერთქმედება მაგნიტურ ველსა და მოძრავ მუხტებს შორის, ანუ გამტარებლებს შორის, რომლებშიც დენი მიედინება, ხდება ელექტრომაგნიტური წოდებული ძალების გამო.
მაგნიტური ველის დამახასიათებელი ინტენსივობა ან სიმძლავრეგარკვეული სივრცითი წერტილი განისაზღვრება მაგნიტური ინდუქციის გამოყენებით. ეს უკანასკნელი აღინიშნება B სიმბოლოთი.
ველის გრაფიკული გამოსახულება
მაგნიტური ველი და მისი მახასიათებლები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გრაფიკულად ინდუქციური ხაზების გამოყენებით. ამ განსაზღვრებას ეწოდება ხაზები, რომელთა ტანგენტები ნებისმიერ წერტილში დაემთხვევა მაგნიტური ინდუქციის y ვექტორის მიმართულებას.
ეს ხაზები შედის მაგნიტური ველის მახასიათებლებში და გამოიყენება მისი მიმართულებისა და ინტენსივობის დასადგენად. რაც უფრო მაღალია მაგნიტური ველის ინტენსივობა, მით მეტი მონაცემთა ხაზი იქნება დახატული.
რა არის მაგნიტური ხაზები
მაგნიტური ხაზები სწორ გამტარებში დენით აქვთ კონცენტრული წრის ფორმა, რომლის ცენტრი მდებარეობს ამ გამტარის ღერძზე. მაგნიტური ხაზების მიმართულება დირიჟორების მახლობლად დენით განისაზღვრება ღრძილების წესით, რომელიც ასე ჟღერს: თუ ღრძილები ისეა განთავსებული, რომ დირიჟორში დენის მიმართულებით იყოს ჩაბმული, მაშინ ბრუნის მიმართულება. სახელური შეესაბამება მაგნიტური ხაზების მიმართულებას.
დენის მქონე კოჭისთვის, მაგნიტური ველის მიმართულება ასევე განისაზღვრება გიმლეტის წესით. ასევე საჭიროა სახელურის როტაცია დენის მიმართულებით სოლენოიდის მოხვევებში. მაგნიტური ინდუქციის ხაზების მიმართულება შეესატყვისება ჯირკვლის მთარგმნელობითი მოძრაობის მიმართულებას.
ერთგვაროვნებისა და არაერთგვაროვნების განმარტება მაგნიტური ველის მთავარი მახასიათებელია.
შექმნილია ერთი დენით, თანაბარ პირობებში, ველითგანსხვავდება მისი ინტენსივობით სხვადასხვა მედიაში ამ ნივთიერებების სხვადასხვა მაგნიტური თვისებების გამო. საშუალო მაგნიტური თვისებები ხასიათდება აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობით. გაზომილია ენრებში მეტრზე (გ/მ).
მაგნიტური ველის მახასიათებელი მოიცავს ვაკუუმის აბსოლუტურ მაგნიტურ გამტარიანობას, რომელსაც ეწოდება მაგნიტური მუდმივი. მნიშვნელობას, რომელიც განსაზღვრავს რამდენჯერ განსხვავდება გარემოს აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა მუდმივისაგან, ეწოდება ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა.
ნივთიერებების მაგნიტური გამტარიანობა
ეს არის განზომილებიანი რაოდენობა. ნივთიერებებს, რომელთა გამტარიანობა ერთზე ნაკლებია, ეწოდება დიამაგნიტური. ამ ნივთიერებებში ველი უფრო სუსტი იქნება ვიდრე ვაკუუმში. ეს თვისებები გვხვდება წყალბადში, წყალში, კვარცში, ვერცხლს და ა.შ.
მედიას ერთზე მეტი მაგნიტური გამტარიანობით ეწოდება პარამაგნიტური. ამ ნივთიერებებში ველი უფრო ძლიერი იქნება ვიდრე ვაკუუმში. ეს საშუალებები და ნივთიერებები მოიცავს ჰაერს, ალუმინს, ჟანგბადს, პლატინას.
პარამაგნიტური და დიამაგნიტური ნივთიერებების შემთხვევაში, მაგნიტური გამტარიანობის მნიშვნელობა არ იქნება დამოკიდებული გარე, მაგნიტიზებული ველის ძაბვაზე. ეს ნიშნავს, რომ მნიშვნელობა მუდმივია კონკრეტული ნივთიერებისთვის.
ფერომაგნიტები მიეკუთვნება სპეციალურ ჯგუფს. ამ ნივთიერებებისთვის მაგნიტური გამტარიანობა რამდენიმე ათასს ან მეტს მიაღწევს. ეს ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ მაგნიტიზებული და მაგნიტური ველის გაძლიერების თვისება, ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში.
ველის სიძლიერე
მაგნიტური ველის მახასიათებლების დასადგენად, მაგნიტური ინდუქციის ვექტორთან ერთად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მნიშვნელობა, რომელსაც ეწოდება მაგნიტური ველის სიძლიერე. ეს ტერმინი არის ვექტორული სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს გარე მაგნიტური ველის ინტენსივობას. მაგნიტური ველის მიმართულება ერთნაირი თვისებების მქონე გარემოში ყველა მიმართულებით, ინტენსივობის ვექტორი დაემთხვევა მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს ველის წერტილში.
ფერომაგნიტების ძლიერი მაგნიტური თვისებები აიხსნება მათში შემთხვევით მაგნიტიზებული მცირე ნაწილების არსებობით, რომლებიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც პატარა მაგნიტები.
მაგნიტური ველის გარეშე, ფერომაგნიტურ ნივთიერებას შეიძლება არ ჰქონდეს გამოხატული მაგნიტური თვისებები, რადგან დომენის ველები იძენენ სხვადასხვა ორიენტაციას და მათი ჯამური მაგნიტური ველი არის ნული.
მაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლების მიხედვით, თუ ფერომაგნიტი მოთავსებულია გარე მაგნიტურ ველში, მაგალითად, კოჭში დენით, მაშინ გარე ველის გავლენით დომენები გადაიქცევა გარე ველის მიმართულება. უფრო მეტიც, მაგნიტური ველი კოჭზე გაიზრდება და მაგნიტური ინდუქცია გაიზრდება. თუ გარე ველი საკმარისად სუსტია, მაშინ გადაბრუნდება ყველა დომენის მხოლოდ ნაწილი, რომლის მაგნიტური ველები უახლოვდება გარე ველის მიმართულებას. გარე ველის სიძლიერის მატებასთან ერთად გაიზრდება შემობრუნებული დომენების რაოდენობა, ხოლო გარე ველის ძაბვის გარკვეული მნიშვნელობისას თითქმის ყველა ნაწილი შემობრუნდება ისე, რომ მაგნიტური ველები განლაგდეს გარე ველის მიმართულებით.ამ მდგომარეობას ეწოდება მაგნიტური გაჯერება.
ურთიერთობა მაგნიტურ ინდუქციასა და ინტენსივობას შორის
კავშირი ფერომაგნიტური ნივთიერების მაგნიტურ ინდუქციასა და გარე ველის სიძლიერეს შორის შეიძლება გამოსახული იყოს გრაფიკის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება მაგნიტიზაციის მრუდი. მრუდის გრაფიკის მოსახვევში, მაგნიტური ინდუქციის გაზრდის სიჩქარე მცირდება. მოსახვევის შემდეგ, სადაც დაძაბულობა გარკვეულ დონეს აღწევს, ხდება გაჯერება და მრუდი ოდნავ იზრდება, თანდათანობით იძენს სწორი ხაზის ფორმას. ამ განყოფილებაში ინდუქცია კვლავ იზრდება, მაგრამ საკმაოდ ნელა და მხოლოდ გარე ველის სიძლიერის ზრდის გამო.
ინდიკატორის მონაცემების გრაფიკული დამოკიდებულება არ არის პირდაპირი, რაც ნიშნავს, რომ მათი თანაფარდობა არ არის მუდმივი, ხოლო მასალის მაგნიტური გამტარიანობა არ არის მუდმივი მაჩვენებელი, არამედ დამოკიდებულია გარე ველზე.
ცვლილებები მასალების მაგნიტურ თვისებებში
როდესაც გაზრდის დენის სრულ გაჯერებამდე ხვეულში ფერომაგნიტური ბირთვით და შემდეგ მცირდება, მაგნიტიზაციის მრუდი არ დაემთხვევა დემაგნიტიზაციის მრუდს. ნულოვანი ინტენსივობით, მაგნიტურ ინდუქციას არ ექნება იგივე მნიშვნელობა, მაგრამ შეიძენს გარკვეულ ინდიკატორს, რომელსაც ეწოდება ნარჩენი მაგნიტური ინდუქცია. მაგნიტური ინდუქციის ჩამორჩენის სიტუაციას მაგნიტური ძალისგან ჰისტერეზი ეწოდება.
კოჭში ფერომაგნიტური ბირთვის სრული დემაგნიტირებისთვის საჭიროა საპირისპირო დენის მიცემა, რაც შექმნის აუცილებელ დაძაბულობას. სხვადასხვა ფერომაგნიტურინივთიერებები, საჭიროა სხვადასხვა სიგრძის სეგმენტი. რაც უფრო დიდია ის, მით მეტი ენერგიაა საჭირო დემაგნიტიზაციისთვის. მნიშვნელობას, რომლის დროსაც მასალა მთლიანად დემაგნიტიზებულია, ეწოდება იძულებითი ძალა.
კოჭში დენის შემდგომი მატებით, ინდუქცია კვლავ გაიზრდება გაჯერების ინდექსამდე, მაგრამ მაგნიტური ხაზების განსხვავებული მიმართულებით. საპირისპირო მიმართულებით დემაგნიტიზაციისას მიიღება ნარჩენი ინდუქცია. ნარჩენი მაგნიტიზმის ფენომენი გამოიყენება მაღალი ნარჩენი მაგნეტიზმის მქონე ნივთიერებებისგან მუდმივი მაგნიტების შესაქმნელად. მასალები ხელახალი მაგნიტიზაციის უნარით გამოიყენება ელექტრო მანქანებისა და მოწყობილობების ბირთვების შესაქმნელად.
მარცხენა ხელის წესი
ძალას, რომელიც მოქმედებს დირიჟორზე დენით, აქვს მიმართულება, რომელიც განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით: როდესაც ქალწული ხელის ხელი ისეა განლაგებული, რომ მასში შედის მაგნიტური ხაზები და ოთხი თითი არის გაშლილი. დირიჟორში დენის მიმართულებით მოხრილი ცერა თითი მიუთითებს ძალის მიმართულებაზე. ეს ძალა პერპენდიკულარულია ინდუქციის ვექტორზე და დენზე.
მაგნიტურ ველში მოძრავი დენის გამტარი ითვლება ელექტროძრავის პროტოტიპად, რომელიც ცვლის ელექტრო ენერგიას მექანიკურ ენერგიად.
მარჯვენა ხელის წესი
გამტარის გადაადგილებისას მაგნიტურ ველში მის შიგნით წარმოიქმნება ელექტრომამოძრავებელი ძალა, რომელსაც აქვს მაგნიტური ინდუქციის, ჩართული გამტარის სიგრძისა და მისი მოძრაობის სიჩქარის პროპორციული მნიშვნელობა. ამ დამოკიდებულებას ელექტრომაგნიტური ინდუქცია ეწოდება. ზედირიჟორში ინდუცირებული EMF-ის მიმართულების დასადგენად, გამოიყენება მარჯვენა ხელის წესი: როდესაც მარჯვენა ხელი მდებარეობს ისე, როგორც მარცხნიდან მაგალითში, მაგნიტური ხაზები შედის ხელისგულში, ხოლო ცერა თითი მიუთითებს მიმართულებაზე. გამტარის მოძრაობა, გაშლილი თითები მიუთითებს გამოწვეული EMF-ის მიმართულებას. დირიჟორი, რომელიც მოძრაობს მაგნიტურ ნაკადში გარე მექანიკური ძალის გავლენით, არის ელექტრული გენერატორის უმარტივესი მაგალითი, რომელშიც მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად.
ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი შეიძლება სხვაგვარად ჩამოყალიბდეს: დახურულ წრეში წარმოიქმნება EMF, ამ სქემით დაფარული მაგნიტური ნაკადის ნებისმიერი ცვლილებისას, წრეში EFE რიცხობრივად უდრის ცვლილების სიჩქარეს. მაგნიტური ნაკადის, რომელიც ფარავს ამ წრეს.
ეს ფორმა იძლევა საშუალო EMF ინდიკატორს და მიუთითებს EMF-ის დამოკიდებულებაზე არა მაგნიტურ ნაკადზე, არამედ მისი ცვლილების სიჩქარეზე.
ლენცის კანონი
ასევე უნდა გახსოვდეთ ლენცის კანონი: დენი გამოწვეული მაგნიტური ველის ცვლილებით, რომელიც გადის წრედში, მისი მაგნიტური ველი ხელს უშლის ამ ცვლილებას. თუ ხვეულის მოხვევები გაჟღენთილია სხვადასხვა სიდიდის მაგნიტური ნაკადებით, მაშინ მთელ კოჭზე გამოწვეული EMF უდრის EMF-ის ჯამს სხვადასხვა ბრუნში. კოჭის სხვადასხვა შემობრუნების მაგნიტური ნაკადების ჯამს ნაკადის კავშირი ეწოდება. ამ სიდიდის საზომი ერთეული, ისევე როგორც მაგნიტური ნაკადი, არის ვებერი.
როდესაც წრეში ელექტრული დენი იცვლება, იცვლება მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადიც. ამავდროულად, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით, შიგნითდირიჟორი, EMF არის გამოწვეული. ის ჩნდება დირიჟორში დენის ცვლილებასთან დაკავშირებით, ამიტომ ამ მოვლენას ეწოდება თვითინდუქცია, ხოლო დირიჟორში გამოწვეულ EMF-ს ეწოდება თვითინდუქციური EMF.
ნაკადის კავშირი და მაგნიტური ნაკადი დამოკიდებულია არა მხოლოდ დენის სიძლიერეზე, არამედ მოცემული გამტარის ზომასა და ფორმაზე და მიმდებარე ნივთიერების მაგნიტურ გამტარიანობაზე.
გამტარის ინდუქციურობა
პროპორციულობის კოეფიციენტს ეწოდება გამტარის ინდუქცია. ეს ეხება გამტარის უნარს შექმნას ნაკადის კავშირი, როდესაც მასში ელექტროენერგია გადის. ეს არის ელექტრული სქემების ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრი. გარკვეული სქემებისთვის ინდუქციურობა არის მუდმივი. ეს დამოკიდებული იქნება კონტურის ზომაზე, მის კონფიგურაციაზე და საშუალების მაგნიტურ გამტარიანობაზე. ამ შემთხვევაში დენის სიძლიერეს წრეში და მაგნიტურ ნაკადს მნიშვნელობა არ ექნება.
ზემოხსენებული განმარტებები და ფენომენები იძლევა ახსნას, თუ რა არის მაგნიტური ველი. ასევე მოცემულია მაგნიტური ველის ძირითადი მახასიათებლები, რომელთა დახმარებითაც შესაძლებელია ამ ფენომენის განსაზღვრა.
