ფიზიკაში გამოყენებული ერთ-ერთი ძირითადი ცნება არის მაგნიტური ველი. ის მოქმედებს მოძრავ ელექტრო მუხტებზე. ის შეუმჩნეველია და არ იგრძნობა ადამიანის მიერ, მაგრამ მისი არსებობის დადგენა შესაძლებელია მაგნიტის ან რკინის გამოყენებით. ასევე საკმაოდ მარტივია იმის გაგება, თუ რომელ მაგნიტურ ველს ჰქვია ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი.
განმარტება და მეთოდები მაგნიტური ველის გამოვლენის
როდესაც ვაწყდებით მაგნიტური ველის ცნებას, გვიჩნდება კითხვა, თუ რა სახის მაგნიტური ველია, ერთგვაროვანია თუ არაჰომოგენური. ასეთ კითხვაზე პასუხის გაცემამდე აუცილებელია ტერმინების საწყისი განმარტებების მიცემა.
მაგნიტური ველი ითვლება მატერიის განსაკუთრებულ სახეობად, რომელიც არსებობს მოძრავი ელექტრული მუხტების მახლობლად, განსაკუთრებით დირიჟორებთან ახლოს. შეიძლება გამოვლინდეს მაგნიტური ნემსის ან რკინის ნარჩენების გამოყენებით.
ერთგვაროვანი ველი
ხდება ჯგუფის შიგნითმაგნიტი და სოლენოიდში, როდესაც მისი სიგრძე დიამეტრზე ბევრად მეტია. ამ შემთხვევაში, გიმლეტის წესის მიხედვით, მაგნიტური ველის კონტურები მიმართული იქნება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.
მაგნიტური ხაზები პარალელური და სწორია, მათ შორის სიცარიელე ყოველთვის ერთნაირია, მაგნიტურ ნემსზე ზემოქმედების ძალა არ განსხვავდება მისი სიდიდისა და მიმართულების ყველა წერტილში.
ჰეტეროგენული ველი
არაჰომოგენური ველის შემთხვევაში, მაგნიტური ხაზები მოხრილი იქნება, მათ შორის სიცარიელე განსხვავდება ზომით, მაგნიტურ ნემსზე მოქმედების ძალა განსხვავდება სიდიდით და მიმართულებით ველის სხვადასხვა წერტილში. ასევე, ზოლის მაგნიტის ველში მოთავსებულ ისრზე მოქმედი ძალა მოქმედებს სხვადასხვა წერტილში ძალებით, რომლებიც განსხვავდება სიდიდისა და მიმართულების მიხედვით. ამას ეწოდება არაჰომოგენური ველი. ასეთი ველის ხაზები მრუდია, სიხშირე მერყეობს წერტილიდან წერტილამდე.
შესაძლებელია ამ სახის ველის გამოვლენა სწორი გამტარის მახლობლად დენით, ბარის მაგნიტით და სოლენოიდით.
რა არის მაგნიტური ხაზები
პირველ რიგში, როდესაც პრობლემა წარმოიქმნება, უნდა განისაზღვროს როგორი მაგნიტური ველი წარმოიქმნება, ერთგვაროვანი თუ არაერთგვაროვანი, უნდა გაეცნოთ მაგნიტურ ხაზებს, რომელთა ფორმიდანაც ირკვევა ველის მახასიათებელი.
მაგნიტური ველის გამოსახატავად დაიწყო მაგნიტური ხაზების გამოყენება. ისინი წარმოსახვითი ზოლებია მაგნიტური ნემსის გასწვრივ და მოთავსებულია მაგნიტურ ველში. შესაძლებელია მაგნიტური ხაზის გავლება ნებისმიერზეველი წერტილი, მას ექნება მიმართულება და ყოველთვის დახურულია.
მიმართულება
ისინი ტოვებენ მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსს და მიემართებიან სამხრეთისაკენ. თავად მაგნიტის შიგნით ყველაფერი საპირისპიროა. თავად ხაზებს არ აქვთ დასაწყისი და დასასრული, დახურულია ან მიდიან უსასრულობიდან უსასრულობამდე.
მაგნიტის გარეთ, ხაზები განლაგებულია რაც შეიძლება მჭიდროდ პოლუსებთან. აქედან ირკვევა, რომ ველის ეფექტი ყველაზე ძლიერია პოლუსების მახლობლად და როცა ძირს შორდები, ის სუსტდება. იმის გათვალისწინებით, რომ მაგნიტური ზოლები მრუდია, ასევე იცვლება იმ ძალის მიმართულება, რომელიც მოქმედებს მაგნიტურ ნემსზე.
როგორ გამოვსახოთ
იმისათვის, რომ გაიგოთ, თუ როგორ განსხვავდება ერთგვაროვანი მაგნიტური ველები არაერთგვაროვანი ველებისგან, თქვენ უნდა ისწავლოთ მათი გამოსახვა მაგნიტური ხაზების გამოყენებით.
უნდა განვიხილოთ ეგრეთ წოდებულ სოლენოიდში ერთიანი მაგნიტური ველის წარმოქმნის ზემოხსენებული მაგალითი, რომელიც წარმოადგენს მავთულის ცილინდრულ ხვეულს, რომლის მეშვეობითაც დენი გადის. მის შიგნით, მაგნიტური ველი შეიძლება ჩაითვალოს ერთგვაროვნად, იმ პირობით, რომ სიგრძე დიამეტრზე ბევრად მეტია (სპირალის გარეთ, ველი იქნება არაერთგვაროვანი, მაგნიტური ხაზები განლაგდება ისევე, როგორც ბარის მაგნიტში).
ერთიანი ველი ასევე მდებარეობს მუდმივი ზოლის მაგნიტის ცენტრში. სივრცის ნებისმიერ შეზღუდულ არეალში ასევე შესაძლებელია ერთიანი მაგნიტური ველის რეპროდუცირება, რომელშიც მაგნიტიზებულ ნემსზე მოქმედი ძალები იგივე იქნება სიდიდით და მიმართულებით.
მაგნიტური ველის გამოსახატავად გამოიყენეთ შემდეგი მაგალითი. თუ ხაზები მდებარეობსნახატის სიბრტყის პერპენდიკულარული და მიმართულია მაყურებლისგან, შემდეგ ისინი გამოსახულია ჯვრებით, თუ მნახველზე - წერტილებით. როგორც დინების შემთხვევაში, თითოეული ჯვარი არის ისრის ხილული კუდი, რომელიც მიფრინავს მნახველისგან და წერტილი უფრო მკვეთრია ვიდრე ისარი, რომელიც მიფრინავს ჩვენსკენ.
ასევე, მოთხოვნა „დახაზეთ ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველი“ადვილად სრულდება. უბრალოდ დახაზეთ ეს მაგნიტური ხაზები, ველის მახასიათებლების გათვალისწინებით (ერთგვაროვნება და არაერთგვაროვნება).
თუმცა, არაჰომოგენური ველების არსებობა დიდად ართულებს დავალებას. ამ შემთხვევაში, ზოგადი განტოლების გამოყენებით რაიმე ფიზიკური შედეგის მიღება ნაკლებად სავარაუდოა.
განსხვავებები
პასუხი კითხვაზე, თუ როგორ განსხვავდება ერთგვაროვანი მაგნიტური ველები არაერთგვაროვანი ველებისგან, საკმაოდ მარტივია. პირველ რიგში, ეს დამოკიდებულია მაგნიტურ ხაზებზე. ერთგვაროვანი ველის შემთხვევაში, მათ შორის მანძილი იგივე იქნება და ისინი თანაბრად განლაგდებიან, ინსტრუმენტებზე ნებისმიერ წერტილში იგივე ძალა მოქმედებს. არაჰომოგენური ველებისთვის ყველაფერი საპირისპიროა. ხაზები განლაგებულია არათანაბრად, სხვადასხვა ადგილას ისინი არათანაბარი ძალით მოქმედებენ მოწყობილობებზე.
პრაქტიკაში, არაერთგვაროვანი ველი საკმაოდ გავრცელებულია, რაც ასევე უნდა გვახსოვდეს, რადგან ერთგვაროვანი ველები შეიძლება აღმოჩნდეს მხოლოდ ობიექტის შიგნით, როგორიცაა მაგნიტი ან სოლენოიდი. გარე დაკვირვებები დააფიქსირებს ჰეტეროგენულობას.
ველის გამოვლენა
გაცნობიერებული რა არის ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველები და განვსაზღვრეთ ისინიდაშლის შემდეგ, თქვენ უნდა გაარკვიოთ, როგორ შეგიძლიათ იპოვოთ ისინი.
ამისთვის ყველაზე მარტივი არის ოერსტედის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტი. იგი მოიცავს მაგნიტური ნემსის გამოყენებას, რომელიც ხელს უწყობს ელექტრული დენის არსებობის დადგენას. როგორც კი დენი გადავა გამტარის გასწვრივ, იქვე მდებარე ისარი გადაადგილდება, იმის გამო, რომ არსებობს ერთიანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველები.
გამტარების ურთიერთქმედება დენთან
ყველა დირიჟორს აქვს თავისი მაგნიტური ველი, რომელიც მოქმედებს გარკვეული ძალით უახლოეს ერთზე. დენის მიმართულებიდან გამომდინარე, გამტარები იზიდავენ ან მოიგერიებენ ერთმანეთს. ველები, რომლებიც წარმოიქმნება სხვადასხვა წყაროდან, გაერთიანდება და წარმოქმნის ერთ ველს.
როგორ იქმნება და რატომ
ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველების მაგალითები, რომლებიც გამოიყენება კათოდური სხივების მოწყობილობებში, იქმნება კოჭებით, რომლებიც გადიან დენს. მაგნიტური ველის საჭირო ფორმის მისაღებად გამოიყენება თაროების წვერები და მაგნიტური ეკრანები, რომლებიც დამზადებულია ძლიერი მაგნიტური გამტარიანობის მასალებისგან.
არაჰომოგენური მაგნიტური ველების გავლენამ შეიძლება შეცვალოს შეუქცევადი ფიზიკური და ქიმიური მოვლენების მიმდინარეობა, ძირითადად ჰეტეროგენული პროცესი. ტურბულენტური დიფუზიის გამოჩენა იწვევს გაზის გადაადგილების სიჩქარის რამდენიმე რიგით სიდიდის ზრდას ნებისმიერი სითხიდან ზედაპირზე ზედაპირზე.მიკრობუშტები. იონების და ნაწილაკების ადგილობრივი გაუწყლოების ეფექტი განპირობებულია მიკროკრისტალიზაციის პროცესის გაძლიერებით. დინების მედიაში, მაღალი ენერგიის რეაქციებს შეუძლია შექმნას თავისუფალი რადიკალები, ატომური ჟანგბადი, პეროქსიდები და აზოტოვანი ნაერთები. ხდება კოაგულაცია და სითხეში ჩნდება ეროზიული განადგურებით გამოწვეული პროდუქტები.
ჰიდროდინამიკური კავიტაციის დროს წარმოქმნილი ბუშტებისა და გამოქვაბულების დიდი ზომა ართულებს მათ შეყვანას სითხის მიერ დაბალი წნევის ზონიდან უფრო მაღალი წნევის არეში, სადაც ბუშტები იშლება. პატარა ბუშტის დაშლის დროს ჰაერის დაბალი შემცველობაა და ძლიერი ქიმიური რეაქცია ხდება პლაზმური გამონადენის მსგავსი. არაჰომოგენური მაგნიტური ველების არსებობა იწვევს ღრუების არასტაბილურობას, მათ დაშლას და მცირე ზომის მორევებისა და ბუშტების გაჩენას. იმის გათვალისწინებით, რომ წნევა ასეთი მორევის ცენტრში მცირდება, ის გარდაქმნის პატარა გაზის ბუშტებს.
არაერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციის გაზომვისას გახსოვდეთ, რომ ჰოლის ძაბვა პროპორციულია ველის ინდუქციის საშუალო მნიშვნელობისა გადამყვანის ზედაპირით შემოსაზღვრულ არეში.
პარაქსიალური სხივების ფოკუსირებისთვის გამოიყენება აგრეთვე არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველები, რომლებიც წარმოიქმნება მოკლე ხვეულებით, რომლებიც წარმოადგენს მრავალშრიანი სოლენოიდებს, რომელთა სიგრძე მათი დიამეტრის პროპორციულია. ელექტრონი, რომელიც შედის ასეთ ველში, ექვემდებარება ძალებს, რომლებიც ცვლიან მის მიმართულებას. ასეთი ძალის გავლენის ქვეშ მყოფი ელექტრონი უახლოვდება ლინზის ღერძს, ხოლო სიბრტყე, რომელშიც მისი ტრაექტორია მდებარეობს.იხრება. ელექტრონი მოძრაობს სპირალური სეგმენტის გასწვრივ, რომელიც კვეთს ლინზის ღერძს მოცემულ წერტილში.
სივრცითი ზრდის ფაქტორი გამოწვეულია სითხით ჩამორეცხილი ჰეტეროგენული სისტემის ტერიტორიაზე არაჰომოგენური ველების სივრცით გაფანტვით. გამოყოფის მეთოდით დონეების პოპულაციის ინვერსიის მისაღებად გამოიყენება მრავალზოლიანი მაგნიტის მიერ შექმნილი არაერთგვაროვანი ველები. ბოძების ფორმა მსგავსია ამიაკის დაფუძნებული მოლეკულური გენერატორის ოთხპოლუსიანი კონდენსატორის ღეროების.
გამოიყენება
ხარვეზის გამოვლენის მაგნიტური რიგის მეთოდი ეფუძნება მაგნიტური ნაწილაკების წევას არაჰომოგენური ველების ძალებით, რომლებიც ჩნდება დეფექტების ზემოთ. ასეთი ფხვნილის დაგროვება განსაზღვრავს დეფექტის არსებობას, მის ზომას და პოზიციას შესამოწმებელ ნაწილზე.
მცირე გაყოფის ეფექტი ითვლება მოლეკულური სხივის მეთოდის მნიშვნელოვან მინუსად ძლიერი არაჰომოგენური მაგნიტური ველების გამოყენებით. ამ ეფექტის გაზრდის მარტივი და ერთი შეხედვით წარმოუდგენელი მეთოდი არსებობს. იგი შედგება მსუბუქი გარე მაგნიტური ველის გამოყენებაში. ეს უკანასკნელი შესაძლებელს გახდის ბირთვული პრეცესიული მაგნიტომეტრების გამოყენების არეალის გაზრდას არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველების მიმართ.
ამ მეთოდის უპირატესობაა მისი მაღალი გარჩევადობა, რაც შესაძლებელს ხდის ფირის მაგნიტური ფენის ნაწილაკების ზომის არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველების აღმოჩენას, აგრეთვე დაზიანების პოვნის შესაძლებლობას. რთული ზედაპირები და მჭიდრო ღიობები.
მინუსები არისინფორმაციის მეორადი დამუშავების აუცილებლობა, ფიქსირდება მხოლოდ მაგნიტური ველის ნაწილაკები ფირის გასწვრივ, დემაგნიტიზაციის სირთულე და ფირის შენარჩუნება და აუცილებელია გარე მაგნიტური ველების გავლენის თავიდან აცილება.
ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველები საკმაოდ გავრცელებულია, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი უხილავია საშუალო ერისკაცისთვის. ერთიანი და არაერთგვაროვანი მაგნიტური ველების მაგალითები შეიძლება მოიძებნოს ზოლის მაგნიტებსა და სოლენოიდებში. ამავდროულად, თქვენ შეგიძლიათ შეამჩნიოთ ისინი მარტივი მაგნიტური ნემსის ან რკინის ნარჩენების გამოყენებით.
