चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन डायरेक्ट करंटच्या चुंबकीय प्रेरण वेक्टरच्या दिशेची विशेष प्रकरणे

युनिफाइड स्टेट एक्झामिनेशन कोडिफायरचे विषय: इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना, चुंबकीय प्रवाह, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा फॅराडेचा नियम, लेन्झचा नियम.

ऑर्स्टेडच्या प्रयोगातून असे दिसून आले की विद्युत प्रवाह आसपासच्या जागेत चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. मायकेल फॅराडे यांना कल्पना आली की उलट परिणाम देखील असू शकतो: चुंबकीय क्षेत्र, यामधून, विद्युत प्रवाह निर्माण करते.

दुसऱ्या शब्दांत, चुंबकीय क्षेत्रामध्ये बंद कंडक्टर असू द्या; चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली या कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होईल का?

दहा वर्षांच्या शोध आणि प्रयोगानंतर, फॅराडेने हा परिणाम शोधण्यात यश मिळवले. 1831 मध्ये त्यांनी पुढील प्रयोग केले.

1. एकाच लाकडी पायावर दोन कॉइल जखमेच्या होत्या; दुसऱ्या कॉइलचे वळण पहिल्या आणि इन्सुलेटेडच्या वळणांच्या दरम्यान घातले होते. पहिल्या कॉइलचे टर्मिनल वर्तमान स्त्रोताशी जोडलेले होते, दुसऱ्या कॉइलचे टर्मिनल गॅल्व्हानोमीटरला जोडलेले होते (गॅल्व्हनोमीटर लहान प्रवाह मोजण्यासाठी एक संवेदनशील उपकरण आहे). अशा प्रकारे, दोन सर्किट्स प्राप्त झाली: "वर्तमान स्त्रोत - प्रथम कॉइल" आणि "दुसरी कॉइल - गॅल्व्हनोमीटर".

सर्किट्समध्ये कोणताही विद्युत संपर्क नव्हता, फक्त पहिल्या कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र दुसऱ्या कॉइलमध्ये घुसले.

जेव्हा पहिल्या कॉइलचे सर्किट बंद होते, तेव्हा गॅल्व्हनोमीटरने दुस-या कॉइलमध्ये एक लहान आणि कमकुवत करंट पल्स नोंदवला.

जेव्हा पहिली कॉइल गळत होती डी.सी., दुसऱ्या कॉइलमध्ये विद्युतप्रवाह निर्माण झाला नाही.

जेव्हा पहिल्या कॉइलचे सर्किट उघडले गेले तेव्हा दुसऱ्या कॉइलमध्ये एक लहान आणि कमकुवत प्रवाह नाडी पुन्हा उद्भवली, परंतु यावेळी सर्किट बंद असताना विद्युत प्रवाहाच्या तुलनेत उलट दिशेने.

निष्कर्ष.

पहिल्या कॉइलचे वेळेनुसार बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते (किंवा ते म्हणतात, प्रेरित करते) दुसऱ्या कॉइलमध्ये विद्युत प्रवाह. या विद्युतप्रवाहाला म्हणतात प्रेरित विद्युत् प्रवाह.

जर पहिल्या कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र वाढले (सर्किट बंद असताना विद्युत प्रवाह वाढतो) तर दुसऱ्या कॉइलमधील प्रेरित विद्युत् प्रवाह एका दिशेने वाहतो.

पहिल्या कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र कमी झाल्यास (सर्किट उघडल्यावर विद्युत प्रवाह कमी होतो) तर दुसऱ्या कॉइलमधील प्रेरित विद्युत् प्रवाह वेगळ्या दिशेने वाहतो.

जर पहिल्या कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र बदलत नसेल (त्यातून थेट प्रवाह), तर दुसऱ्या कॉइलमध्ये कोणतेही प्रेरित विद्युत् प्रवाह नाही.

फॅरेडेने शोधलेल्या घटनेला म्हटले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण(म्हणजे "चुंबकत्वाद्वारे विजेचे प्रेरण").

2. इंडक्शन करंट व्युत्पन्न झाल्याच्या अंदाजाची पुष्टी करण्यासाठी चलचुंबकीय क्षेत्र, फॅराडेने कॉइल एकमेकांच्या सापेक्ष हलवली. पहिल्या कॉइलचे सर्किट नेहमीच बंद होते, त्यातून थेट प्रवाह वाहत होता, परंतु हालचाल (दृष्टिकोन किंवा अंतर) मुळे, दुसरी कॉइल स्वतःला पहिल्या कॉइलच्या वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रात सापडली.

गॅल्व्हनोमीटरने दुसऱ्या कॉइलमध्ये पुन्हा विद्युतप्रवाह नोंदवला. जेव्हा कॉइल एकमेकांच्या जवळ येतात तेव्हा इंडक्शन करंटची एक दिशा असते आणि जेव्हा ते दूर जातात तेव्हा दुसरी दिशा असते. या प्रकरणात, इंडक्शन करंटची ताकद जास्त होती, कॉइल्स जितक्या वेगाने हलतात..

3. पहिल्या कॉइलची जागा कायम चुंबकाने घेतली. दुस-या कॉइलमध्ये चुंबक आणले असता, इंडक्शन करंट निर्माण झाला. जेव्हा चुंबक बाहेर काढला गेला तेव्हा प्रवाह पुन्हा दिसू लागला, परंतु वेगळ्या दिशेने. आणि पुन्हा, चुंबक जितक्या वेगाने हलेल तितकी इंडक्शन करंटची ताकद जास्त.

या आणि त्यानंतरच्या प्रयोगांवरून असे दिसून आले की जेव्हा सर्किटमध्ये प्रवेश करणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राच्या “रेषांची संख्या” बदलते तेव्हा त्या सर्व प्रकरणांमध्ये कंडक्टिंग सर्किटमध्ये प्रेरित प्रवाह उद्भवतो. इंडक्शन करंटची ताकद जास्त असते, ही संख्या जितक्या वेगाने बदलते. जेव्हा सर्किटमधून ओळींची संख्या वाढते तेव्हा विद्युत् प्रवाहाची दिशा एक असेल आणि जेव्हा ते कमी होईल तेव्हा दुसरी असेल.

हे उल्लेखनीय आहे की दिलेल्या सर्किटमधील विद्युत् प्रवाहाच्या विशालतेसाठी, केवळ ओळींच्या संख्येतील बदलाचा दर महत्त्वाचा आहे. या प्रकरणात नेमके काय होते याने काही फरक पडत नाही - फील्ड स्वतःच बदलते का, स्थिर समोच्च भेदते किंवा समोच्च एका रेषांच्या घनतेच्या क्षेत्रापासून दुसऱ्या घनतेच्या क्षेत्राकडे सरकते.

हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या कायद्याचे सार आहे. परंतु एक सूत्र लिहिण्यासाठी आणि गणना करण्यासाठी, तुम्हाला "समोच्चाद्वारे फील्ड रेषांची संख्या" ही अस्पष्ट संकल्पना स्पष्टपणे औपचारिक करणे आवश्यक आहे.

चुंबकीय प्रवाह

चुंबकीय प्रवाहाची संकल्पना तंतोतंत सर्किटमध्ये प्रवेश करणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या संख्येचे वैशिष्ट्य आहे.

साधेपणासाठी, आम्ही स्वतःला एकसमान चुंबकीय क्षेत्रापुरते मर्यादित ठेवतो. इंडक्शनसह चुंबकीय क्षेत्रामध्ये स्थित असलेल्या क्षेत्राचा समोच्च विचार करूया.

प्रथम चुंबकीय क्षेत्र समोच्च समतलाला लंब असू द्या (चित्र 1).

तांदूळ. १.

या प्रकरणात, चुंबकीय प्रवाह अगदी सोप्या पद्धतीने निर्धारित केला जातो - चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रेरणाचे उत्पादन आणि सर्किटचे क्षेत्रफळ म्हणून:

(1)

आता सामान्य केस विचारात घ्या जेव्हा वेक्टर सामान्य ते समोच्च समतल (चित्र 2) सह कोन बनवतो.

तांदूळ. 2.

आपण पाहतो की आता फक्त चुंबकीय इंडक्शन व्हेक्टरचा लंब घटक सर्किटमधून “वाहतो” (आणि सर्किटला समांतर असलेला घटक त्यामधून “वाहत” नाही). म्हणून, सूत्र (1) नुसार, आपल्याकडे आहे. पण, म्हणून

(2)

एकसमान चुंबकीय क्षेत्राच्या बाबतीत चुंबकीय प्रवाहाची ही सामान्य व्याख्या आहे. लक्षात घ्या की जर वेक्टर लूपच्या समतलाला समांतर असेल (म्हणजे), तर चुंबकीय प्रवाह शून्य होईल.

फील्ड एकसमान नसल्यास चुंबकीय प्रवाह कसे ठरवायचे? चला फक्त कल्पना दर्शवूया. समोच्च पृष्ठभाग खूप मोठ्या संख्येने खूप लहान भागात विभागलेला आहे, ज्यामध्ये फील्ड एकसमान मानले जाऊ शकते. प्रत्येक साइटसाठी, आम्ही सूत्र (2) वापरून त्याच्या स्वतःच्या लहान चुंबकीय प्रवाहाची गणना करतो आणि नंतर आम्ही या सर्व चुंबकीय प्रवाहांची बेरीज करतो.

चुंबकीय प्रवाह मोजण्याचे एकक आहे वेबर(Wb). जसे आपण पाहतो,

Wb = T · m = V · s. (३)

चुंबकीय प्रवाह सर्किटमध्ये प्रवेश करणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राच्या "रेषांची संख्या" का दर्शवितो? अगदी साधे. "रेषांची संख्या" त्यांच्या घनतेने (आणि म्हणून त्यांचा आकार - शेवटी, प्रेरण जितके मोठे असेल तितके रेषा अधिक घनतेने) आणि फील्डद्वारे प्रवेश केलेले "प्रभावी" क्षेत्र (आणि हे पेक्षा अधिक काही नाही) द्वारे निर्धारित केले जाते. परंतु गुणक चुंबकीय प्रवाह तयार करतात!

आता आपण फॅराडेने शोधलेल्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनेची स्पष्ट व्याख्या देऊ शकतो.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण- जेव्हा सर्किटमधून जाणारा चुंबकीय प्रवाह बदलतो तेव्हा बंद कंडक्टिंग सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या घटनेची ही घटना आहे.

प्रेरित emf

कोणती यंत्रणा आहे ज्याद्वारे प्रेरित विद्युत् प्रवाह उद्भवतो? यावर आपण नंतर चर्चा करू. आतापर्यंत, एक गोष्ट स्पष्ट आहे: जेव्हा सर्किटमधून जाणारा चुंबकीय प्रवाह बदलतो, तेव्हा काही शक्ती सर्किटमधील मुक्त शुल्कांवर कार्य करतात - बाहेरील शक्ती, शुल्काच्या हालचालीमुळे.

आपल्याला माहित आहे की, सर्किटभोवती एकल सकारात्मक चार्ज हलविण्यासाठी बाह्य शक्तींच्या कार्याला इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF) म्हणतात: . आमच्या बाबतीत, जेव्हा सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह बदलतो, तेव्हा संबंधित ईएमएफ म्हणतात प्रेरित emfआणि नियुक्त केले आहे .

तर, इंडक्शन ईएमएफ हे बाह्य शक्तींचे कार्य आहे जे जेव्हा सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह बदलते, सर्किटभोवती एकच सकारात्मक चार्ज हलवते तेव्हा उद्भवते..

सर्किटमध्ये या प्रकरणात उद्भवलेल्या बाह्य शक्तींचे स्वरूप आम्ही लवकरच शोधू.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा फॅराडेचा नियम

फॅराडेच्या प्रयोगांमध्ये इंडक्शन करंटची ताकद जास्त असल्याचे दिसून आले, सर्किटद्वारे चुंबकीय प्रवाह जितका वेगाने बदलला.

जर थोड्या वेळात चुंबकीय प्रवाहातील बदल समान असेल तर गतीचुंबकीय प्रवाहातील बदल हा अपूर्णांक असतो (किंवा, जे समान आहे, वेळेच्या संदर्भात चुंबकीय प्रवाहाचे व्युत्पन्न).

प्रयोगांनी दर्शविले आहे की प्रेरण प्रवाहाची ताकद चुंबकीय प्रवाह बदलण्याच्या दराच्या तीव्रतेच्या थेट प्रमाणात असते:

मॉड्यूल आत्तासाठी नकारात्मक मूल्यांशी संबंधित न होण्यासाठी स्थापित केले आहे (अखेर, जेव्हा चुंबकीय प्रवाह कमी होईल, तेव्हा ते होईल). त्यानंतर आपण हे मॉड्यूल काढून टाकू.

संपूर्ण साखळीसाठी ओमच्या नियमानुसार आपल्याकडे एकाच वेळी आहे: . म्हणून, प्रेरित ईएमएफ चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाच्या दराशी थेट प्रमाणात आहे:

(4)

ईएमएफ व्होल्टमध्ये मोजले जाते. परंतु चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाचा दर देखील व्होल्टमध्ये मोजला जातो! खरंच, (3) वरून आपण पाहतो की Wb/s = V. त्यामुळे, समानुपातिकतेच्या (4) दोन्ही भागांच्या मोजमापाची एकके एकरूप होतात, म्हणून आनुपातिकता गुणांक ही परिमाणविहीन परिमाण आहे. एसआय सिस्टममध्ये ते एकतेच्या बरोबरीने सेट केले जाते आणि आम्हाला मिळते:

(5)

हे आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा कायदाकिंवा फॅरेडेचा कायदा. चला एक शाब्दिक सूत्र देऊ.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा फॅराडेचा नियम. जेव्हा सर्किटमध्ये प्रवेश करणारा चुंबकीय प्रवाह बदलतो, तेव्हा या सर्किटमध्ये चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाच्या दराच्या मॉड्यूलसच्या बरोबरीने एक प्रेरित ईएमएफ दिसून येतो..

लेन्झचा नियम

आम्ही चुंबकीय प्रवाह म्हणू, एक बदल ज्यामध्ये सर्किटमध्ये प्रेरित विद्युत् प्रवाह दिसून येतो. बाह्य चुंबकीय प्रवाह. आणि चुंबकीय क्षेत्र स्वतःच, जे हा चुंबकीय प्रवाह तयार करते, आम्ही कॉल करू बाह्य चुंबकीय क्षेत्र.

आम्हाला या अटींची गरज का आहे? वस्तुस्थिती अशी आहे की सर्किटमध्ये उद्भवणारी प्रेरण प्रवाह स्वतःची निर्मिती करते स्वतःचेएक चुंबकीय क्षेत्र जे, सुपरपोझिशनच्या तत्त्वानुसार, बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये जोडले जाते.

त्यानुसार, बाह्य चुंबकीय प्रवाहासह, स्वतःचेइंडक्शन करंटच्या चुंबकीय क्षेत्राद्वारे तयार केलेला चुंबकीय प्रवाह.

असे दिसून आले की हे दोन चुंबकीय प्रवाह - अंतर्गत आणि बाह्य - काटेकोरपणे परिभाषित मार्गाने एकमेकांशी जोडलेले आहेत.

लेन्झचा नियम. प्रेरित विद्युत् प्रवाहाची दिशा नेहमी अशी असते की त्याचा स्वतःचा चुंबकीय प्रवाह बाह्य चुंबकीय प्रवाहात बदल होण्यास प्रतिबंध करतो.

लेन्झचा नियम आपल्याला कोणत्याही परिस्थितीत प्रेरित विद्युत् प्रवाहाची दिशा शोधण्याची परवानगी देतो.

लेन्झचा नियम लागू करण्याची काही उदाहरणे पाहू.

आपण असे गृहीत धरू की सर्किट चुंबकीय क्षेत्राद्वारे घुसले आहे, जे कालांतराने वाढते (चित्र (3)). उदाहरणार्थ, आम्ही खालून समोच्च जवळ एक चुंबक आणतो, ज्याचा उत्तर ध्रुव या प्रकरणात वरच्या दिशेने, समोच्च दिशेने निर्देशित केला जातो.

सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह वाढतो. प्रेरित प्रवाह अशा दिशेने असेल की त्यातून निर्माण होणारा चुंबकीय प्रवाह बाह्य चुंबकीय प्रवाह वाढण्यास प्रतिबंध करेल. हे करण्यासाठी, प्रेरण प्रवाहाद्वारे तयार केलेले चुंबकीय क्षेत्र निर्देशित केले जाणे आवश्यक आहे विरुद्धबाह्य चुंबकीय क्षेत्र.

प्रेरित विद्युत् प्रवाह घड्याळाच्या उलट दिशेने वाहतो जेव्हा ते निर्माण करत असलेल्या चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशेने पाहिले जाते. या प्रकरणात, बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या बाजूने (चित्र (3)) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, वरून पाहिल्यावर प्रवाह घड्याळाच्या दिशेने निर्देशित केला जाईल.

तांदूळ. 3. चुंबकीय प्रवाह वाढतो

आता समजा की सर्किटमध्ये प्रवेश करणारे चुंबकीय क्षेत्र कालांतराने कमी होते (चित्र 4). उदाहरणार्थ, आपण चुंबकाला लूपमधून खाली हलवतो आणि चुंबकाचा उत्तर ध्रुव लूपकडे निर्देशित करतो.

तांदूळ. 4. चुंबकीय प्रवाह कमी होतो

सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह कमी होतो. प्रेरित विद्युत् प्रवाहाची दिशा अशी असेल की त्याचा स्वतःचा चुंबकीय प्रवाह बाह्य चुंबकीय प्रवाहास समर्थन देतो, त्याला कमी होण्यापासून प्रतिबंधित करतो. हे करण्यासाठी, प्रेरण प्रवाहाचे चुंबकीय क्षेत्र निर्देशित केले जाणे आवश्यक आहे त्याच दिशेने, बाह्य चुंबकीय क्षेत्र म्हणून.

या प्रकरणात, दोन्ही चुंबकीय क्षेत्रांच्या बाजूने वरून पाहिल्यावर प्रेरित प्रवाह घड्याळाच्या उलट दिशेने वाहतो.

सर्किटसह चुंबकाचा परस्परसंवाद

तर, चुंबकाचा दृष्टीकोन किंवा काढून टाकल्यामुळे सर्किटमध्ये एक प्रेरित विद्युत् प्रवाह दिसून येतो, ज्याची दिशा लेन्झच्या नियमाद्वारे निर्धारित केली जाते. पण चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाहावर कार्य करते! चुंबकीय क्षेत्राच्या सर्किटवर एक अँपिअर बल कार्य करताना दिसेल. ही शक्ती कुठे निर्देशित केली जाईल?

जर तुम्हाला लेन्झचा नियम आणि अँपिअर फोर्सची दिशा ठरवण्याची चांगली समज हवी असेल तर या प्रश्नाचे उत्तर स्वतःच देण्याचा प्रयत्न करा. युनिफाइड स्टेट परीक्षेत C1 साठी हा एक सोपा व्यायाम आणि उत्कृष्ट कार्य नाही. चार संभाव्य प्रकरणांचा विचार करा.

1. आम्ही चुंबकाला सर्किटच्या जवळ आणतो, उत्तर ध्रुव सर्किटच्या दिशेने निर्देशित केला जातो.
2. आम्ही सर्किटमधून चुंबक काढून टाकतो, उत्तर ध्रुव सर्किटच्या दिशेने निर्देशित केला जातो.
3. आम्ही चुंबकाला सर्किटच्या जवळ आणतो, दक्षिण ध्रुव सर्किटच्या दिशेने निर्देशित केला जातो.
4. आम्ही सर्किटमधून चुंबक काढून टाकतो, दक्षिण ध्रुव सर्किटच्या दिशेने निर्देशित केला जातो.

हे विसरू नका की चुंबकीय क्षेत्र एकसमान नाही: फील्ड रेषा उत्तर ध्रुवापासून वळतात आणि दक्षिणेकडे एकत्रित होतात. परिणामी अँपिअर फोर्स निश्चित करण्यासाठी हे खूप महत्वाचे आहे. परिणाम खालीलप्रमाणे आहे.

तुम्ही चुंबकाला जवळ आणल्यास, सर्किट चुंबकापासून दूर केले जाते. तुम्ही चुंबक काढून टाकल्यास, सर्किट चुंबकाकडे आकर्षित होते. अशा प्रकारे, जर सर्किट थ्रेडवर निलंबित केले असेल तर ते नेहमी चुंबकाच्या हालचालीच्या दिशेने विचलित होईल, जसे की त्याचे अनुसरण करत आहे. या प्रकरणात चुंबक ध्रुवांचे स्थान काही फरक पडत नाही..

कोणत्याही परिस्थितीत, आपण हे तथ्य लक्षात ठेवले पाहिजे - भाग A1 मध्ये अचानक असा प्रश्न येतो

हा परिणाम पूर्णपणे सामान्य विचारांवरून स्पष्ट केला जाऊ शकतो - उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याचा वापर करून.

समजा आपण चुंबकाला सर्किटच्या जवळ आणतो. सर्किटमध्ये इंडक्शन करंट दिसतो. पण विद्युतप्रवाह निर्माण करण्यासाठी, कार्य केले पाहिजे! कोण करतो? शेवटी, आपण चुंबक हलवत आहोत. आम्ही सकारात्मक यांत्रिक कार्य करतो, जे सर्किटमध्ये उद्भवणाऱ्या बाह्य शक्तींच्या सकारात्मक कार्यात रूपांतरित होते, ज्यामुळे एक प्रेरित प्रवाह तयार होतो.

त्यामुळे चुंबक हलवण्याचे आपले काम असावे सकारात्मक. याचा अर्थ असा की जेव्हा आपण चुंबकाच्या जवळ जातो तेव्हा आपल्याला आवश्यक आहे मातचुंबकाच्या सर्किटशी परस्परसंवादाचे बल, जे म्हणून, बल आहे तिरस्करण.

आता चुंबक काढा. कृपया या युक्तिवादांची पुनरावृत्ती करा आणि चुंबक आणि सर्किट यांच्यामध्ये एक आकर्षक शक्ती निर्माण झाली पाहिजे याची खात्री करा.

फॅराडेचा कायदा + लेन्झचा नियम = मॉड्यूल काढणे

वर आम्ही फॅराडेच्या कायद्यातील मॉड्यूलस काढून टाकण्याचे वचन दिले (5). लेन्झचा नियम आम्हाला हे करण्याची परवानगी देतो. परंतु प्रथम आपण प्रेरित ईएमएफच्या चिन्हावर सहमत होणे आवश्यक आहे - शेवटी, (5) च्या उजव्या बाजूला असलेल्या मॉड्यूलशिवाय, ईएमएफचे परिमाण एकतर सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकते.

सर्व प्रथम, समोच्च मार्गावर जाण्यासाठी दोन संभाव्य दिशांपैकी एक निश्चित आहे. ही दिशा जाहीर केली आहे सकारात्मक. समोच्च पार करण्याच्या विरुद्ध दिशेला अनुक्रमे म्हणतात, नकारात्मक. ट्रॅव्हर्सलची कोणती दिशा आपण सकारात्मक मानतो याने काही फरक पडत नाही - ही निवड करणे केवळ महत्त्वाचे आहे.

सर्किटद्वारे चुंबकीय प्रवाह सकारात्मक मानला जातो class="tex" alt="(\Phi > 0)"> !}, सर्किटमध्ये प्रवेश करणारे चुंबकीय क्षेत्र तिकडे निर्देशित केले असल्यास, सर्किट कोठून घड्याळाच्या उलट दिशेने सकारात्मक दिशेने वळले आहे ते पहा. जर, चुंबकीय प्रेरण वेक्टरच्या टोकापासून, गोलाची सकारात्मक दिशा घड्याळाच्या दिशेने दिसली, तर चुंबकीय प्रवाह नकारात्मक मानला जातो.

प्रेरित ईएमएफ सकारात्मक मानला जातो class="tex" alt="(\mathcal E_i > 0)"> !}, जर प्रेरित विद्युत् प्रवाह सकारात्मक दिशेने वाहत असेल. या प्रकरणात, सर्किटमध्ये उद्भवलेल्या बाह्य शक्तींची दिशा जेव्हा त्यातून चुंबकीय प्रवाह बदलतो तेव्हा सर्किट बायपास करण्याच्या सकारात्मक दिशेशी एकरूप होतो.

याउलट, जर प्रेरित विद्युत् प्रवाह नकारात्मक दिशेने वाहत असेल तर प्रेरित ईएमएफ नकारात्मक मानला जातो. या प्रकरणात, बाह्य शक्ती देखील सर्किट बायपासच्या नकारात्मक दिशेने कार्य करतील.

तर, सर्किट चुंबकीय क्षेत्रात असू द्या. आम्ही सकारात्मक सर्किट बायपासची दिशा निश्चित करतो. चला असे गृहीत धरू की चुंबकीय क्षेत्र तिकडे निर्देशित केले आहे, तेथून सकारात्मक वळसा घड्याळाच्या उलट दिशेने बनवला आहे. मग चुंबकीय प्रवाह सकारात्मक आहे: class="tex" alt="\Phi > 0"> .!}

तांदूळ. 5. चुंबकीय प्रवाह वाढतो

म्हणून, या प्रकरणात आमच्याकडे आहे. प्रेरित emf चे चिन्ह चुंबकीय प्रवाह बदलण्याच्या दराच्या चिन्हाच्या विरुद्ध असल्याचे दिसून आले. चला हे दुसर्या परिस्थितीत तपासूया.

म्हणजे, आता आपण असे गृहीत धरू की चुंबकीय प्रवाह कमी होतो. लेन्झच्या नियमानुसार, प्रेरित विद्युत् प्रवाह सकारात्मक दिशेने वाहतो. त्यामुळे, class="tex" alt="\mathcal E_i > 0"> !}(चित्र 6).

तांदूळ. 6. चुंबकीय प्रवाह वाढतो class="tex" alt="\Rightarrow \mathcal E_i > 0"> !}

हे प्रत्यक्षात सामान्य तथ्य आहे: चिन्हांवरील आमच्या करारानुसार, लेन्झचा नियम नेहमीच या वस्तुस्थितीकडे नेतो की प्रेरित ईएमएफचे चिन्ह चुंबकीय प्रवाह बदलण्याच्या दराच्या चिन्हाच्या विरुद्ध असते.:

(6)

हे फॅराडेच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या नियमातील मॉड्यूलस चिन्ह काढून टाकते.

व्होर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड

पर्यायी चुंबकीय क्षेत्रामध्ये स्थित स्थिर सर्किटचा विचार करूया. सर्किटमध्ये इंडक्शन करंटच्या घटनेची यंत्रणा काय आहे? उदाहरणार्थ, कोणत्या शक्तींमुळे मुक्त शुल्काची हालचाल होते, या बाह्य शक्तींचे स्वरूप काय आहे?

या प्रश्नांची उत्तरे देण्याचा प्रयत्न करताना, महान इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ मॅक्सवेलने निसर्गाचा एक मूलभूत गुणधर्म शोधला: काळानुसार बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र निर्माण करते. हे विद्युत क्षेत्र आहे जे विनामूल्य शुल्कावर कार्य करते, ज्यामुळे एक प्रेरित प्रवाह होतो.

परिणामी विद्युत क्षेत्राच्या ओळी बंद होतात, म्हणूनच त्याला म्हणतात भोवरा विद्युत क्षेत्र. व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड रेषा चुंबकीय क्षेत्र रेषांभोवती फिरतात आणि खालीलप्रमाणे निर्देशित केल्या जातात.

चुंबकीय क्षेत्र वाढू द्या. जर त्यात एक कंडक्टिंग सर्किट असेल, तर प्रेरित प्रवाह लेन्झच्या नियमानुसार वाहू लागेल - वेक्टरच्या टोकापासून पाहिल्यावर घड्याळाच्या दिशेने. याचा अर्थ असा की सर्किटच्या सकारात्मक मुक्त शुल्कावर व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्डमधून कार्य करणारी शक्ती देखील तेथे निर्देशित केली जाते; याचा अर्थ व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड तीव्रतेचा वेक्टर नेमका तिथे निर्देशित केला जातो.

तर, व्होर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्डच्या तीव्रतेच्या रेषा या प्रकरणात घड्याळाच्या दिशेने निर्देशित केल्या जातात (वेक्टरच्या टोकापासून पाहणे , (चित्र 7).

तांदूळ. 7. वाढत्या चुंबकीय क्षेत्रासह व्होर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड

याउलट, चुंबकीय क्षेत्र कमी झाल्यास, भोवरा विद्युत क्षेत्राच्या तीव्रतेच्या रेषा घड्याळाच्या उलट दिशेने निर्देशित केल्या जातात (चित्र 8).

तांदूळ. 8. घटत्या चुंबकीय क्षेत्रासह व्होर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड

आता आपण इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना अधिक चांगल्या प्रकारे समजू शकतो. त्याचे सार तंतोतंत या वस्तुस्थितीत आहे की पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र भोवरा विद्युत क्षेत्र निर्माण करते. हा परिणाम चुंबकीय क्षेत्रामध्ये बंद प्रवाहकीय सर्किट आहे की नाही यावर अवलंबून नाही; सर्किटच्या मदतीने आम्ही केवळ प्रेरित विद्युत् प्रवाहाचे निरीक्षण करून ही घटना शोधतो.

व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड हे आम्हाला आधीच ज्ञात असलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डच्या काही गुणधर्मांमध्ये वेगळे आहे: इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड आणि चार्जेसचे स्थिर फील्ड जे थेट प्रवाह तयार करतात.

1. व्हर्टेक्स फील्ड लाईन्स बंद आहेत, तर इलेक्ट्रोस्टॅटिक आणि स्थिर फील्ड लाईन्स पॉझिटिव्ह चार्जेसपासून सुरू होतात आणि ऋणावर संपतात.
2. व्हर्टेक्स फील्ड गैर-संभाव्य आहे: बंद लूपसह चार्ज हलवण्याचे त्याचे कार्य शून्य नाही. अन्यथा, भोवरा क्षेत्र विद्युत प्रवाह तयार करू शकत नाही! त्याच वेळी, जसे आपल्याला माहित आहे, इलेक्ट्रोस्टॅटिक आणि स्थिर फील्ड संभाव्य आहेत.

तर, स्थिर सर्किटमधील इंडक्शन ईएमएफ हे सर्किटभोवती एकल सकारात्मक चार्ज हलविण्यासाठी व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्डचे कार्य आहे.

उदाहरणार्थ, समोच्च त्रिज्येची एक रिंग असू द्या आणि एकसमान पर्यायी चुंबकीय क्षेत्राद्वारे प्रवेश करा. मग रिंगच्या सर्व बिंदूंवर व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्डची तीव्रता सारखीच असते. व्हर्टेक्स फील्ड चार्जवर कार्य करते ते कार्यबल समान आहे:

म्हणून, प्रेरित ईएमएफसाठी आम्हाला मिळते:

चालत्या कंडक्टरमध्ये इंडक्शन emf

जर कंडक्टर स्थिर चुंबकीय क्षेत्रात फिरत असेल तर त्यात एक प्रेरित ईएमएफ देखील दिसून येतो. तथापि, आता कारण व्हर्टेक्स इलेक्ट्रिक फील्ड नाही (ते उद्भवत नाही - सर्व केल्यानंतर, चुंबकीय क्षेत्र स्थिर आहे), परंतु कंडक्टरच्या विनामूल्य शुल्कावर लॉरेंट्झ फोर्सची क्रिया आहे.

चला अशा परिस्थितीचा विचार करूया जी बर्याचदा समस्यांमध्ये येते. समांतर रेल क्षैतिज विमानात स्थित आहेत, त्यांच्यातील अंतर समान आहे. रेल उभ्या एकसमान चुंबकीय क्षेत्रात आहेत. एक पातळ प्रवाहकीय रॉड रेल्वेच्या बाजूने वेगाने फिरते; ते सर्व वेळ रेल्वेला लंबवत राहते (चित्र 9).

तांदूळ. 9. चुंबकीय क्षेत्रात कंडक्टरची हालचाल

चला रॉडच्या आत सकारात्मक मुक्त शुल्क घेऊ. या चार्जच्या रॉडसह वेगाने हालचाली केल्यामुळे, लॉरेन्ट्झ फोर्स चार्जवर कार्य करेल:

आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे ही शक्ती रॉडच्या अक्ष्यासह निर्देशित केली जाते (हे स्वतःसाठी पहा - घड्याळाच्या दिशेने किंवा डावीकडे नियम विसरू नका!).

लॉरेन्ट्झ फोर्स या प्रकरणात बाह्य शक्तीची भूमिका बजावते: ते रॉडच्या मुक्त शुल्कास गती देते. बिंदूपासून बिंदूकडे चार्ज हलवताना, आपली बाह्य शक्ती कार्य करेल:

(आम्ही रॉडची लांबी समान मानतो.) म्हणून, रॉडमधील प्रेरित emf समान असेल:

(7)

अशा प्रकारे, रॉड सकारात्मक टर्मिनल आणि नकारात्मक टर्मिनलसह वर्तमान स्त्रोतासारखा असतो. रॉडच्या आत, बाह्य लॉरेंट्झ फोर्सच्या क्रियेमुळे, शुल्कांचे पृथक्करण होते: सकारात्मक शुल्क बिंदूकडे जातात, नकारात्मक शुल्क बिंदूकडे जातात.

आपण प्रथम असे गृहीत धरू की रेल विद्युत प्रवाह चालवत नाही मग रॉडमधील शुल्काची हालचाल हळूहळू थांबेल. खरंच, जसजसे पॉझिटिव्ह चार्जेस शेवटी जमा होतात आणि शेवटी ऋण चार्ज होतात, कूलॉम्ब फोर्स ज्याच्या सहाय्याने पॉझिटिव्ह फ्री चार्ज दूर केले जाते आणि आकर्षित केले जाते ते वाढेल - आणि काही क्षणी हे कुलॉम्ब फोर्स लॉरेन्ट्झ फोर्सचे संतुलन करेल. रॉडच्या टोकांमध्ये प्रेरित emf (7) सारखा संभाव्य फरक स्थापित केला जाईल.

आता समजा की रेल आणि जम्पर प्रवाहकीय आहेत. मग सर्किटमध्ये एक प्रेरित प्रवाह दिसून येईल; ते दिशेने जाईल (“प्लस स्त्रोत” पासून “वजा” पर्यंत एन). समजू या की रॉडचा प्रतिकार समान आहे (हा वर्तमान स्त्रोताच्या अंतर्गत प्रतिकाराचा एक ॲनालॉग आहे), आणि विभागाचा प्रतिकार समान आहे (बाह्य सर्किटचा प्रतिकार). मग संपूर्ण सर्किटसाठी ओमच्या नियमानुसार इंडक्शन करंटची ताकद आढळेल:

हे उल्लेखनीय आहे की अभिव्यक्ती (7) प्रेरित emf साठी देखील फॅराडेचा नियम वापरून मिळवता येते. हे करूया.
कालांतराने, आमची रॉड एक मार्ग प्रवास करते आणि एक स्थान घेते (चित्र 9). समोच्च क्षेत्र आयताच्या क्षेत्रानुसार वाढते:

सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह वाढतो. चुंबकीय प्रवाह वाढ समान आहे:

चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाचा दर सकारात्मक आणि प्रेरित ईएमएफच्या समान आहे:

आम्हाला (7) प्रमाणेच परिणाम मिळाला. इंडक्शन करंटची दिशा, आम्ही लक्षात घेतो, लेन्झच्या नियमाचे पालन करते. खरंच, विद्युत प्रवाह दिशेने वाहत असल्याने, त्याचे चुंबकीय क्षेत्र बाह्य क्षेत्राच्या विरुद्ध निर्देशित केले जाते आणि म्हणूनच, सर्किटद्वारे चुंबकीय प्रवाह वाढण्यास प्रतिबंध करते.

या उदाहरणात, आपण पाहतो की ज्या परिस्थितीत कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात फिरतो, त्या परिस्थितीत आपण दोन प्रकारे कार्य करू शकतो: एकतर लॉरेन्ट्झ बल बाह्य शक्ती म्हणून वापरणे किंवा फॅराडेचा नियम वापरणे. परिणाम समान असतील.

बसा, रेणूंचे अणूंमध्ये विभाजन करा,
बटाटे शेतातच कुजत आहेत हे विसरले.
व्ही. वायसोत्स्की

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र वापरून गुरुत्वीय परस्परसंवादाचे वर्णन कसे करावे? विद्युत क्षेत्राचा वापर करून विद्युतीय परस्परसंवादाचे वर्णन कसे करावे? विद्युत आणि चुंबकीय परस्परसंवाद एकाच इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादाचे दोन घटक का मानले जाऊ शकतात?

धडा-व्याख्यान

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र. तुमच्या भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासक्रमात, तुम्ही सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाचा अभ्यास केला आहे, ज्यानुसार सर्व शरीरे त्यांच्या वस्तुमानाच्या गुणानुपातीच्या प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात एका बलाने एकमेकांना आकर्षित करतात.

चला सूर्यमालेतील कोणत्याही शरीराचा विचार करू आणि त्याचे वस्तुमान m ने दर्शवू. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार, सूर्यमालेतील इतर सर्व शरीरे या शरीरावर कार्य करतात आणि एकूण गुरुत्वाकर्षण बल, जे आपण F ने दर्शवतो, या सर्व बलांच्या वेक्टर बेरीजच्या बरोबरीचे आहे. प्रत्येक बल हे वस्तुमान m च्या प्रमाणात असल्याने, एकूण बल या फॉर्ममध्ये दर्शविले जाऊ शकते. सदिश परिमाण हे सौरमालेतील इतर शरीरांच्या अंतरावर अवलंबून असते, म्हणजे, आम्ही निवडलेल्या शरीराच्या निर्देशांकांवर. मागील परिच्छेदात दिलेल्या व्याख्येवरून, G हे परिमाण क्षेत्र आहे. या क्षेत्राला नाव आहे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र.

काझिमिर मालेविच. काळा चौरस

मालेविचच्या पेंटिंगचे हे विशिष्ट पुनरुत्पादन परिच्छेदाच्या मजकुरासोबत का आहे याचा अंदाज व्यक्त करा.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळ, तुमच्यासारख्या शरीरावर पृथ्वीद्वारे प्रयुक्त होणारी शक्ती इतर सर्व गुरुत्वाकर्षण शक्तींपेक्षा खूप जास्त आहे. ही गुरुत्वाकर्षण शक्ती आहे जी तुम्हाला परिचित आहे. गुरुत्वाकर्षण शक्ती शरीराच्या वस्तुमानाशी F g = mg या नात्याने संबंधित असल्याने, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळील G म्हणजे फक्त गुरुत्वाकर्षणाचा प्रवेग.

G चे मूल्य आपण निवडलेल्या शरीराच्या वस्तुमानावर किंवा इतर कोणत्याही पॅरामीटरवर अवलंबून नसल्यामुळे, हे स्पष्ट आहे की जर दुसरा शरीर त्याच बिंदूवर अवकाशात ठेवला असेल, तर त्यावर कार्य करणारी शक्ती त्याच द्वारे निर्धारित केली जाईल. मूल्य आणि, वस्तुमान नवीन शरीराने गुणाकार. अशाप्रकारे, सूर्यमालेतील सर्व शरीरांच्या गुरुत्वाकर्षण शक्तींच्या विशिष्ट चाचणी शरीरावरील क्रियेचे वर्णन या चाचणी शरीरावरील गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राची क्रिया म्हणून केले जाऊ शकते. "चाचणी" या शब्दाचा अर्थ असा आहे की हे शरीर अस्तित्वात नाही, अंतराळातील दिलेल्या बिंदूवर फील्ड अजूनही अस्तित्वात आहे आणि या शरीराच्या उपस्थितीवर अवलंबून नाही. टेस्ट बॉडी फक्त या फील्डवर कार्य करणारी एकूण गुरुत्वाकर्षण शक्ती मोजून मोजली जाऊ शकते.

हे अगदी स्पष्ट आहे की आपल्या चर्चेत आपण स्वतःला सौर यंत्रणेपुरते मर्यादित करू शकत नाही आणि कोणत्याही गोष्टीचा विचार करू शकत नाही मोठी यंत्रणादूरध्वनी

शरीराच्या एका विशिष्ट प्रणालीद्वारे तयार केलेली आणि चाचणी शरीरावर कार्य करणारी गुरुत्वाकर्षण शक्ती चाचणी शरीरावर सर्व शरीराद्वारे (चाचणी शरीर वगळता) तयार केलेल्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राची क्रिया म्हणून दर्शविली जाऊ शकते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड. विद्युत बल हे गुरुत्वाकर्षण बलांसारखेच असतात, फक्त ते चार्ज केलेल्या कणांमध्ये कार्य करतात आणि समान-चार्ज केलेल्या कणांसाठी ही तिरस्करणीय शक्ती असतात आणि चार्ज नसलेल्या कणांसाठी ती आकर्षक शक्ती असतात. सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमासारखाच एक नियम म्हणजे कुलॉम्बचा नियम. त्यानुसार, दोन चार्ज केलेल्या शरीरांमध्ये कार्य करणारे बल हे शुल्काच्या गुणानुपातिक असते आणि शरीरांमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

कुलॉम्बचा नियम आणि सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाचा नियम यांच्यातील साधर्म्यामुळे, गुरुत्वाकर्षण बलांबद्दल जे सांगितले गेले होते ते विद्युत बलांसाठी पुनरावृत्ती केले जाऊ शकते आणि चार्ज केलेल्या शरीराच्या विशिष्ट प्रणालीतून चाचणी चार्ज q वर कार्य करणारे बल F e या स्वरूपात प्रस्तुत केले जाऊ शकते. = qE हे प्रमाण E तुम्हाला इलेक्ट्रिक फील्डचे वैशिष्ट्य दर्शवते आणि त्याला इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ म्हणतात. गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रासंबंधीचा निष्कर्ष विद्युत क्षेत्रासाठी जवळजवळ शब्दशः पुनरावृत्ती होऊ शकतो.

आधीच नमूद केल्याप्रमाणे चार्ज केलेल्या बॉडीज (किंवा फक्त चार्जेस) मधील परस्परसंवाद कोणत्याही शरीरांमधील गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादासारखाच असतो. तथापि, एक अतिशय लक्षणीय फरक आहे. गुरुत्वाकर्षण शक्ती शरीरे हलवत आहेत की स्थिर आहेत यावर अवलंबून नाहीत. परंतु चार्जेस हलवल्यास शुल्कांमधील परस्परसंवादाची शक्ती बदलते. उदाहरणार्थ, तिरस्करणीय शक्ती दोन समान स्थिर शुल्कांमध्ये कार्य करतात (चित्र 12, अ). जर हे शुल्क हलले तर परस्परसंवाद शक्ती बदलतात. विद्युत तिरस्करणीय शक्तींव्यतिरिक्त, आकर्षक शक्ती दिसतात (चित्र 12, बी).

तांदूळ. 12. दोन स्थिर शुल्कांचा परस्परसंवाद (a), दोन गतिमान शुल्कांचा परस्परसंवाद (b)

तुमच्या भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासक्रमातून तुम्ही या शक्तीशी आधीच परिचित आहात. या शक्तीमुळेच दोन समांतर विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरचे आकर्षण निर्माण होते. या शक्तीला चुंबकीय बल म्हणतात. खरंच, समान दिग्दर्शित प्रवाह असलेल्या समांतर कंडक्टरमध्ये, आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे चार्ज हलतात, याचा अर्थ ते चुंबकीय शक्तीद्वारे आकर्षित होतात. दोन विद्युत्-वाहक कंडक्टरमध्ये कार्य करणारी शक्ती ही फक्त शुल्कांच्या दरम्यान कार्यरत असलेल्या सर्व बलांची बेरीज आहे.

चार्ज केलेल्या शरीराच्या काही प्रणालीद्वारे तयार केलेले आणि चाचणी शुल्कावर कार्य करणारे विद्युत बल चाचणी चार्जवर सर्व चार्ज केलेल्या बॉडी (चाचणी वगळता) तयार केलेल्या विद्युत क्षेत्राची क्रिया म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते.

या प्रकरणात विद्युत शक्ती का नाहीशी होते? हे खूप सोपे आहे. कंडक्टरमध्ये सकारात्मक आणि ऋण शुल्क दोन्ही असतात आणि सकारात्मक शुल्कांची संख्या नकारात्मक शुल्कांच्या संख्येइतकीच असते. म्हणून, सर्वसाधारणपणे, विद्युत शक्तींना भरपाई दिली जाते. कंडक्टरमध्ये केवळ नकारात्मक शुल्काच्या हालचालीमुळे प्रवाह उद्भवतात; त्यामुळे चुंबकीय शक्तींची भरपाई होत नाही.

यांत्रिक गती नेहमीच सापेक्ष असते, म्हणजेच गती नेहमी काही संदर्भ प्रणालीच्या सापेक्ष असते आणि एका संदर्भ प्रणालीतून दुसऱ्याकडे जाताना बदलते.

आता आकृती 12 काळजीपूर्वक पहा. आकृती a आणि b मध्ये काय फरक आहे? आकृती 6 मध्ये, शुल्क हलवत आहेत. परंतु ही चळवळ केवळ आपण निवडलेल्या एका विशिष्ट चौकटीत आहे. आम्ही संदर्भाची भिन्न फ्रेम निवडू शकतो ज्यामध्ये दोन्ही शुल्क स्थिर आहेत. आणि मग चुंबकीय शक्ती नाहीशी होते. हे सूचित करते की विद्युत आणि चुंबकीय शक्ती समान स्वरूपाची शक्ती आहेत.

आणि हे खरे आहे. अनुभव दर्शवतो की एकच आहे विद्युत चुंबकीय शक्ती, शुल्क दरम्यान कार्य करते, जे वेगवेगळ्या संदर्भ प्रणालींमध्ये स्वतःला वेगळ्या प्रकारे प्रकट करते. त्यानुसार, आपण एकेरीबद्दल बोलू शकतो इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड, जे दोन क्षेत्रांचे संयोजन आहे - विद्युत आणि चुंबकीय. वेगवेगळ्या संदर्भ प्रणालींमध्ये, विद्युत आणि चुंबकीय घटक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डस्वतःला वेगवेगळ्या प्रकारे प्रकट करू शकते. विशेषतः, असे होऊ शकते की काही संदर्भ फ्रेममध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे इलेक्ट्रिक किंवा चुंबकीय घटक अदृश्य होतात.

गतीच्या सापेक्षतेवरून असे दिसून येते की विद्युत परस्परसंवाद आणि चुंबकीय परस्परसंवाद हे एकाच इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादाचे दोन घटक आहेत.

परंतु जर असे असेल तर विद्युत क्षेत्रासंबंधीचा निष्कर्ष पुनरावृत्ती होऊ शकतो.

विद्युत चुंबकीय शक्ती विशिष्ट शुल्क प्रणालीद्वारे तयार केली जाते आणि चाचणी शुल्कावर कार्य करते, चाचणी शुल्कावरील सर्व शुल्क (चाचणी शुल्क वगळता) तयार केलेल्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची क्रिया म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते.

व्हॅक्यूममध्ये किंवा सतत माध्यमात असलेल्या शरीरावर कार्य करणारी अनेक शक्ती शरीरावरील संबंधित फील्डच्या क्रियेच्या परिणामी दर्शविली जाऊ शकतात. अशा शक्तींमध्ये, विशेषतः, गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युत चुंबकीय शक्तींचा समावेश होतो.

• पृथ्वीवरून तुमच्यावर काम करणारी गुरुत्वाकर्षण शक्ती सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षण शक्तीपेक्षा किती वेळा जास्त आहे? (सूर्याचे वस्तुमान 330,000 पट आहे अधिक वस्तुमानपृथ्वी, आणि पृथ्वीपासून सूर्याचे अंतर 150 दशलक्ष किमी आहे.)
• विद्युत बलाप्रमाणेच दोन शुल्कांमध्ये कार्य करणारे चुंबकीय बल हे शुल्काच्या गुणानुपातिक असते. आकृती 12 मध्ये b चार्जेसपैकी एकाच्या जागी विरुद्ध चिन्हाचा चार्ज लावल्यास चुंबकीय शक्ती कुठे निर्देशित होतील?
• दोन्ही चार्जांची गती विरुद्ध दिशेने बदलल्यास आकृती 12, b मध्ये चुंबकीय शक्ती कुठे निर्देशित केल्या जातील?

हे बर्याच काळापासून ज्ञात आहे की चुंबकीय लोह धातूचे तुकडे धातूच्या वस्तूंना आकर्षित करण्यास सक्षम आहेत: नखे, नट, धातूचे फाइलिंग, सुया इ. निसर्गाने त्यांना ही क्षमता दिली आहे. या नैसर्गिक चुंबक .

नैसर्गिक चुंबकाला लोखंडाची पट्टी उघड करू. काही काळानंतर, ते स्वतःचे चुंबकीकरण करेल आणि इतर धातूच्या वस्तूंना आकर्षित करण्यास सुरवात करेल. ब्लॉक बनला कृत्रिम चुंबक . चला चुंबक काढूया. जर चुंबकीकरण नाहीसे झाले तर आपण याबद्दल बोलू तात्पुरते चुंबकीकरण . राहिली तर आमच्या आधी कायम चुंबक.

चुंबकाच्या टोकांना जे धातूच्या वस्तूंना सर्वाधिक आकर्षित करतात त्यांना म्हणतात चुंबकाचे ध्रुव. आकर्षण त्याच्या मध्यभागी सर्वात कमकुवत आहे. ते तिला कॉल करतात तटस्थ झोन .

जर तुम्ही चुंबकाच्या मध्यभागी धागा जोडला आणि त्याला ट्रायपॉडवरून लटकवून मुक्तपणे फिरू दिले तर तो अशा प्रकारे वळेल की त्याचा एक ध्रुव काटेकोरपणे उत्तरेकडे असेल आणि दुसरा काटेकोरपणे दक्षिणेकडे असेल. उत्तरेकडे तोंड करून चुंबकाच्या टोकाला म्हणतात उत्तर ध्रुव(N), आणि विरुद्ध - दक्षिणेकडील(एस).

चुंबक संवाद

चुंबक इतर चुंबकांना स्पर्श न करता त्यांना आकर्षित करतो. वेगवेगळ्या चुंबकांच्या ध्रुवांप्रमाणेच मागे हटतात आणि विरुद्ध ध्रुव आकर्षित करतात. हे विद्युत शुल्काच्या परस्परसंवादाशी साम्य आहे हे खरे नाही का?

इलेक्ट्रिक चार्जेसचा एकमेकांवर परिणाम होतो विद्युत क्षेत्र , त्यांच्या भोवती तयार झाले. कायम चुंबक अंतरावर संवाद साधतात कारण तेथे a आहे चुंबकीय क्षेत्र .

19व्या शतकातील भौतिकशास्त्रज्ञांनी चुंबकीय क्षेत्राला इलेक्ट्रोस्टॅटिकचे ॲनालॉग म्हणून सादर करण्याचा प्रयत्न केला. त्यांनी चुंबकाच्या ध्रुवांना सकारात्मक आणि नकारात्मक चुंबकीय शुल्क मानले (उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवअनुक्रमे). परंतु त्यांना लवकरच समजले की पृथक चुंबकीय शुल्क अस्तित्वात नाही.

समान परिमाणाचे परंतु चिन्हात भिन्न असलेले दोन विद्युत चार्ज म्हणतात विद्युत द्विध्रुव . चुंबकाला दोन ध्रुव असतात आणि असतात चुंबकीय द्विध्रुव .

विद्युत द्विध्रुवातील चार्जेस कंडक्टरला दोन भागांमध्ये कापून एकमेकांपासून सहजपणे वेगळे केले जाऊ शकतात, ज्याच्या वेगवेगळ्या भागात ते स्थित आहेत. पण हे चुंबकाने चालणार नाही. अशाच प्रकारे कायम चुंबकाचे विभाजन केल्याने आपल्याला दोन नवीन चुंबक मिळतील, त्या प्रत्येकाला दोन चुंबकीय ध्रुव देखील असतील.

स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र असलेल्या शरीरांना म्हणतात चुंबक . विविध साहित्यत्यांच्याकडे वेगळ्या प्रकारे आकर्षित होतात. हे सामग्रीच्या संरचनेवर अवलंबून असते. बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यासाठी सामग्रीची मालमत्ता म्हणतात चुंबकत्व .

चुंबकांकडे सर्वाधिक आकर्षित होतात फेरोमॅग्नेट्स. शिवाय, रेणू, अणू किंवा आयन यांनी तयार केलेले त्यांचे स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र हे बाह्य चुंबकीय क्षेत्रापेक्षा शेकडो पटीने मोठे आहे. लोह, कोबाल्ट, निकेल, तसेच काही मिश्रधातूंसारखे लोहचुंबकीय घटक हे रासायनिक घटक आहेत.

परमचुंबक - बाह्य क्षेत्रामध्ये त्याच्या दिशेने चुंबकीय केलेले पदार्थ. ते कमकुवतपणे चुंबकाकडे आकर्षित होतात. रासायनिक घटक ॲल्युमिनियम, सोडियम, मॅग्नेशियम, लोहाचे क्षार, कोबाल्ट, निकेल इत्यादी पॅरामॅग्नेटची उदाहरणे आहेत.

परंतु अशी सामग्री आहेत जी आकर्षित होत नाहीत, परंतु चुंबकांद्वारे दूर केली जातात. त्यांना म्हणतात डायमॅग्नेटिक साहित्य. ते बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशेच्या विरूद्ध चुंबकीकृत केले जातात, परंतु चुंबकांपासून ते दुर्बलपणे दूर केले जातात. हे तांबे, चांदी, जस्त, सोने, पारा इ.

ऑर्स्टेडचा अनुभव

तथापि, केवळ स्थायी चुंबकच चुंबकीय क्षेत्र तयार करत नाहीत.

1820 मध्ये, डॅनिश भौतिकशास्त्रज्ञ हॅन्स क्रिस्टियन ऑर्स्टेड यांनी, विद्यापीठातील त्यांच्या एका व्याख्यानात, विद्यार्थ्यांना "व्होल्टेइक कॉलम" मधून वायर गरम करण्याचा प्रयोग दाखवला. इलेक्ट्रिकल सर्किटची एक तार टेबलावर पडलेल्या सागरी होकायंत्राच्या काचेच्या कव्हरवर संपली. जेव्हा शास्त्रज्ञाने इलेक्ट्रिकल सर्किट बंद केले आणि वायरमधून विद्युत प्रवाह वाहू लागला तेव्हा चुंबकीय होकायंत्राची सुई अचानक बाजूला गेली. अर्थात, ओरस्टेडला सुरुवातीला वाटले की हा फक्त एक अपघात आहे. परंतु, त्याच परिस्थितीत प्रयोगाची पुनरावृत्ती केल्याने त्याला समान परिणाम मिळाले. मग त्याने तारेपासून बाणापर्यंतचे अंतर बदलण्यास सुरुवात केली. ते जितके मोठे होते तितकी सुई कमकुवत होते. पण एवढेच नाही. वेगवेगळ्या धातूपासून बनवलेल्या तारांमधून विद्युतप्रवाह पार करून, त्याने शोधून काढले की जे चुंबकीय नव्हते ते देखील अचानक चुंबक बनतात जेव्हा विद्युत प्रवाह त्यांच्यामधून जातो. लाकूड, काच, दगड: लाकूड, काच, दगड अशा साहित्यापासून बनवलेल्या पडद्यांद्वारे विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या वायरपासून विभक्त असतानाही बाण विचलित झाला. तिला पाण्याच्या टाकीत ठेवल्यावरही ती विचलित होत राहिली. इलेक्ट्रिकल सर्किट तुटल्यावर, कंपासची चुंबकीय सुई त्याच्या मूळ स्थितीत परत आली. याचा अर्थ असा होता एक कंडक्टर ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो, ज्यामुळे बाण एका विशिष्ट दिशेने निर्देशित करतो.

हान्स ख्रिश्चन ओरस्टेड

चुंबकीय प्रेरण

चुंबकीय क्षेत्राचे सामर्थ्य वैशिष्ट्य आहे चुंबकीय प्रेरण . हे एक वेक्टर प्रमाण आहे जे फील्डमधील दिलेल्या बिंदूवर हलविलेल्या शुल्कांवर त्याचा प्रभाव निर्धारित करते.

चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा चुंबकीय क्षेत्रात स्थित चुंबकीय सुईच्या उत्तर ध्रुवाच्या दिशेशी जुळते. SI प्रणालीमध्ये चुंबकीय प्रेरण मोजण्याचे एकक टेस्ला आहे ( Tl) . चुंबकीय प्रेरण नावाच्या साधनांनी मोजले जाते टेस्लामीटर.

जर क्षेत्राचे चुंबकीय प्रेरण सदिश क्षेत्राच्या सर्व बिंदूंवर परिमाण आणि दिशेने समान असतील तर अशा फील्डला एकसमान म्हणतात.

संकल्पना गोंधळून जाऊ नये चुंबकीय क्षेत्र प्रेरणआणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना .

ग्राफिकरित्या, चुंबकीय क्षेत्र शक्तीच्या रेषा वापरून दर्शविले जाते.

पॉवर लाईन्स , किंवा चुंबकीय प्रेरण ओळी , अशा रेषा म्हणतात ज्यांच्या स्पर्शिका दिलेल्या बिंदूवर चुंबकीय प्रेरण वेक्टरच्या दिशेशी जुळतात. या रेषांची घनता चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची विशालता दर्शवते.

या ओळींच्या स्थानाचे चित्र साधे प्रयोग वापरून मिळवता येते. गुळगुळीत पुठ्ठा किंवा काचेच्या तुकड्यावर लोखंडी फाईलिंग्स विखुरून आणि चुंबकावर ठेवून, तुम्ही फाइलिंग्स काही विशिष्ट रेषांमध्ये कसे व्यवस्थित केले आहेत ते पाहू शकता. या रेषा चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या स्वरूपात असतात.

चुंबकीय प्रेरण ओळी नेहमी बंद असतात. त्यांना सुरुवात किंवा अंत नाही. उत्तर ध्रुव सोडून ते दक्षिणेत प्रवेश करतात आणि चुंबकाच्या आत बंद होतात.

बंद वेक्टर रेषा असलेली फील्ड म्हणतात भोवरा. म्हणून, चुंबकीय क्षेत्र भोवरा आहे. प्रत्येक बिंदूवर चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची स्वतःची दिशा असते. हे या बिंदूवर किंवा त्याद्वारे चुंबकीय बाणाच्या दिशेने निर्धारित केले जाते gimlet नियम (करंट वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरच्या आसपासच्या चुंबकीय क्षेत्रासाठी).

गिमलेट (स्क्रू) नियम आणि उजव्या हाताचा नियम

या नियमांमुळे कोणतीही भौतिक साधने न वापरता चुंबकीय प्रेरण रेषांची दिशा सहज आणि प्रामाणिकपणे निर्धारित करणे शक्य होते.

ते कसे कार्य करते हे समजून घेण्यासाठी gimlet नियम , याची कल्पना करूया उजवा हातआम्ही ड्रिल किंवा कॉर्कस्क्रूमध्ये स्क्रू करतो.

जर गिमलेटच्या ट्रान्सलेशनल हालचालीची दिशा कंडक्टरमधील वर्तमान हालचालीच्या दिशेशी जुळत असेल, तर गिमलेट हँडलच्या रोटेशनची दिशा चुंबकीय प्रेरण रेषांच्या दिशेशी जुळते.

या नियमात एक फरक आहे उजव्या हाताचा नियम .

जर तुम्ही करंट वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरला तुमच्या उजव्या हाताने मानसिकरित्या पकडले तर ते 90° वाकलेले असेल अंगठाविद्युतप्रवाहाची दिशा दाखवली, तर उरलेली बोटे या विद्युतप्रवाहाने तयार केलेल्या क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरण रेषांची दिशा दाखवतील आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा या रेषांना स्पर्शिकपणे निर्देशित करेल.

चुंबकीय प्रवाह

एकसमान चुंबकीय क्षेत्रात एक सपाट बंद सर्किट ठेवू. समोच्च पृष्ठभागावरून जाणाऱ्या बलाच्या रेषांच्या संख्येइतके मूल्य असे म्हणतात चुंबकीय प्रवाह .

Ф = В· एस cosα ,

कुठे एफ - चुंबकीय प्रवाहाचे परिमाण;

IN - इंडक्शन वेक्टरचे मॉड्यूल;

एस - समोच्च क्षेत्र;

α - चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा आणि समोच्च समतल सामान्य (लंब) यांच्यातील कोन.

कलतेच्या कोनात बदल झाल्यास, चुंबकीय प्रवाहाची परिमाण बदलते.

समोच्च समतल चुंबकीय क्षेत्राला लंब असल्यास ( α = 0), मग त्यातून जाणारा चुंबकीय प्रवाह जास्तीत जास्त असेल.

F कमाल = V S

जर सर्किट चुंबकीय क्षेत्राच्या समांतर स्थित असेल ( α =90 0), तर या प्रकरणात प्रवाह शून्य असेल.

लॉरेन्ट्झ फोर्स

आम्हाला माहित आहे की विद्युत क्षेत्र कोणत्याही शुल्कावर कार्य करते, मग ते विश्रांती घेत असले किंवा फिरत असले तरीही. चुंबकीय क्षेत्र केवळ हलत्या शुल्कावर परिणाम करू शकते.

एका डच सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञाने एका युनिट इलेक्ट्रिक चार्जवर चुंबकीय क्षेत्रातून कार्य करणाऱ्या शक्तीची अभिव्यक्ती स्थापित केली होती. हेंड्रिक अँटोन लॉरेन्झया शक्तीला पाचारण करण्यात आले लॉरेन्ट्झ फोर्स .

हेंड्रिक अँटोन लॉरेन्झ

लॉरेन्ट्झ फोर्स मापांक सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते:

F= q v B· sinα ,

कुठे q - शुल्काची रक्कम;

v - चुंबकीय क्षेत्रात चार्ज हालचालीचा वेग;

बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टरचे मॉड्यूल;

α - प्रेरण वेक्टर आणि वेग वेक्टरमधील कोन.

Lorentz फोर्स कुठे निर्देशित आहे? हे वापरून सहजपणे निर्धारित केले जाऊ शकते डाव्या हाताचे नियम : « जर तुम्ही तुमच्या डाव्या हाताचा तळहाता अशा प्रकारे ठेवलात की चार विस्तारित बोटांनी पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रिक चार्जच्या हालचालीची दिशा दाखवली आणि चुंबकीय क्षेत्र रेषा तळहातात प्रवेश करत असतील तर 90 0 ने वाकलेला अंगठा दिशा दर्शवेल. लॉरेन्ट्झ फोर्स».

अँपिअरचा कायदा

1820 मध्ये, ऑर्स्टेडने स्थापित केल्यानंतर, विद्युत प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो, प्रसिद्ध फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ आंद्रे मेरी अँपिअरविद्युत प्रवाह आणि चुंबक यांच्यातील परस्परसंवादावर सतत संशोधन.

आंद्रे मेरी अँपिअर

प्रयोगांच्या परिणामी, शास्त्रज्ञांना हे आढळून आले इंडक्शनसह चुंबकीय क्षेत्रात स्थित विद्युत् प्रवाह असलेल्या सरळ कंडक्टरकडे IN, शक्ती फील्डमधून कार्य करतेएफ , वर्तमान सामर्थ्य आणि चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण यांच्या प्रमाणात. हा कायदा म्हटले अँपिअरचा कायदा , आणि शक्ती बोलावण्यात आली अँपिअर फोर्स .

F= आय L· B· sinα ,

कुठे आय - कंडक्टरमध्ये वर्तमान शक्ती;

एल - चुंबकीय क्षेत्रामध्ये कंडक्टरची लांबी;

बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टरचे मॉड्यूल;

α - चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर आणि कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा यांच्यातील कोन.

अँपिअर फोर्सला कोन असल्यास कमाल मूल्य असते α 90 0 च्या बरोबरीचे.

ॲम्पीयर फोर्सची दिशा, लॉरेन्ट्झ फोर्सप्रमाणे, डाव्या हाताच्या नियमाद्वारे देखील सोयीस्करपणे निर्धारित केली जाते.

आमच्याकडे आहे डावा हातजेणेकरून चार बोटांनी विद्युत् प्रवाहाची दिशा दर्शविली जाते आणि फील्ड रेषा तळहातात प्रवेश करतात. त्यानंतर 90 0 ने वाकलेला अंगठा अँपिअर फोर्सची दिशा दर्शवेल.

दोन पातळ कंडक्टर्सच्या विद्युत् प्रवाहाच्या परस्परसंवादाचे निरीक्षण केल्यावर शास्त्रज्ञांना हे आढळून आले विद्युतप्रवाहासह समांतर वाहक त्यांच्यामध्ये एकाच दिशेने प्रवाह वाहल्यास ते आकर्षित करतात आणि प्रवाहांच्या दिशा विरुद्ध असल्यास ते मागे घेतात.

पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र

आपला ग्रह हा एक विशालकाय स्थायी चुंबक आहे ज्याभोवती चुंबकीय क्षेत्र आहे. या चुंबकाला उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव असतात. त्यांच्या जवळ, पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र सर्वात मजबूत आहे. कंपास सुई चुंबकीय रेषांसह सेट केली जाते. त्याचे एक टोक उत्तर ध्रुवाकडे, तर दुसरे दक्षिणेकडे आहे.

पृथ्वीचे चुंबकीय ध्रुव वेळोवेळी ठिकाणे बदलतात. खरे आहे, असे अनेकदा घडत नाही. गेल्या दशलक्ष वर्षांत हे 7 वेळा घडले आहे.

चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वीचे वैश्विक विकिरणांपासून संरक्षण करते, ज्याचा सर्व सजीवांवर विनाशकारी प्रभाव पडतो.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रावर परिणाम होतो सौर वारा, जो प्रचंड वेगाने सौर कोरोनामधून बाहेर पडणारा आयनीकृत कणांचा प्रवाह आहे. हे विशेषतः सौर ज्वाला दरम्यान तीव्र होते. आपल्या ग्रहावरून उडणारे कण अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात, परिणामी पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राची वैशिष्ट्ये बदलतात. उठणे चुंबकीय वादळे. खरे आहे, ते फार काळ टिकत नाहीत. आणि काही काळानंतर चुंबकीय क्षेत्र पुनर्संचयित केले जाते. परंतु ते बऱ्याच समस्या निर्माण करू शकतात, कारण ते पॉवर लाइन्स, रेडिओ संप्रेषणांवर परिणाम करतात, विविध उपकरणांच्या ऑपरेशनमध्ये बिघाड निर्माण करतात, हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी, श्वसनाचे कार्य बिघडवतात. मज्जासंस्थाव्यक्ती जे लोक हवामानावर अवलंबून असतात ते त्यांच्यासाठी विशेषतः संवेदनशील असतात.

चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय प्रेरण वेक्टर () वापरून दर्शविले जाते.

जर मुक्तपणे फिरणारी चुंबकीय सुई, जी उत्तर (N) आणि दक्षिण (S) ध्रुवांसह एक लहान चुंबक आहे, चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ठेवली असेल, तर ती एका विशिष्ट प्रकारे स्थित होईपर्यंत ती फिरते. विद्युत प्रवाह असलेली फ्रेम सारखीच वागते, लवचिक निलंबनावर टांगलेली आणि फिरण्यास सक्षम असते. चुंबकीय सुईला दिशा देण्यासाठी चुंबकीय क्षेत्राची क्षमता चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा ठरवण्यासाठी वापरली जाते.

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा

अशा प्रकारे, चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा चुंबकीय सुईच्या उत्तर ध्रुवाद्वारे दर्शविलेली दिशा मानली जाते, जी चुंबकीय क्षेत्रात मुक्तपणे फिरू शकते.

विद्युत् प्रवाहासह बंद लूपच्या सकारात्मक सामान्यची दिशा समान असते. पॉझिटिव्ह नॉर्मलची दिशा उजव्या स्क्रूच्या (जिमलेट) नियमाचा वापर करून निर्धारित केली जाते: पॉझिटिव्ह नॉर्मल हे सर्किटमधील विद्युत प्रवाहाच्या दिशेने फिरवल्यास जिमलेट पुढे जाईल तेथे निर्देशित केले जाते.

वर्तमान लूप किंवा चुंबकीय सुई वापरुन, आपण कोणत्याही बिंदूवर चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय इंडक्शन वेक्टरची दिशा शोधू शकता.

वेक्टरची दिशा निश्चित करण्यासाठी, तथाकथित उजव्या हाताचा नियम वापरणे कधीकधी सोयीचे असते. ते खालीलप्रमाणे वापरले जाते. ते त्यांच्या कल्पनेत कंडक्टरला त्यांच्या उजव्या हाताने अशा प्रकारे पकडण्याचा प्रयत्न करतात की अंगठा वर्तमान शक्तीची दिशा दर्शवतो, त्यानंतर उर्वरित बोटांच्या टिपा चुंबकीय प्रेरण वेक्टरप्रमाणेच निर्देशित केल्या जातात.

थेट वर्तमान चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा विशेष प्रकरणे

जर अंतराळात चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या सरळ कंडक्टरद्वारे तयार केले असेल, तर चुंबकीय सुई फील्ड स्पर्शिकेच्या वर्तुळांच्या कोणत्याही बिंदूवर स्थापित केली जाईल, ज्याची केंद्रे कंडक्टरच्या अक्षावर असतात आणि विमाने लंब असतात. वायरला. या प्रकरणात, आम्ही उजव्या स्क्रूचा नियम वापरून चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा निर्धारित करतो. जर स्क्रू फिरवला की तो वायरमधील विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने उत्तरोत्तर सरकत असेल, तर स्क्रूच्या डोक्याचे फिरणे वेक्टरच्या दिशेशी जुळते. अंजीर मध्ये. 1 आपल्यापासून दूर निर्देशित केले आहे, रेखांकनाच्या समतलाला लंब आहे.

होकायंत्राच्या मदतीने भूप्रदेशात नेव्हिगेट करणे, प्रत्येक वेळी आपण पृथ्वीच्या फील्ड वेक्टरची दिशा ठरवण्यासाठी एक प्रयोग करतो.

चार्ज केलेल्या कणाला चुंबकीय क्षेत्रात फिरू द्या, नंतर त्यावर लॉरेंट्झ बल (), ज्याची व्याख्या अशी केली जाते:

जेथे q हा कणाचा चार्ज आहे; - कण वेग वेक्टर. लॉरेन्ट्झ बल आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टर नेहमी परस्पर लंब असतात. शून्यापेक्षा जास्त शुल्कासाठी ( title="QuickLaTeX.com द्वारे प्रस्तुत" height="16" width="43" style="vertical-align: -4px;">), тройка векторов и связана правилом правого винта (рис.2).!}

चुंबकीय क्षेत्र रेषा आणि वेक्टर B ची दिशा

तुम्ही चुंबकीय प्रेरण रेषा वापरून चुंबकीय क्षेत्राचे चित्र पाहू शकता. चुंबकीय इंडक्शन फील्ड रेषा अशा रेषा आहेत ज्यासाठी कोणत्याही बिंदूवरील स्पर्शिका हे प्रश्नातील क्षेत्राचे चुंबकीय प्रेरण वेक्टर असतात. विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या सरळ कंडक्टरसाठी, चुंबकीय प्रेरणाच्या रेषा एकाग्र वर्तुळे असतात, त्यांची विमाने कंडक्टरला लंब असतात, त्यांची केंद्रे वायरच्या अक्षावर असतात. चुंबकीय क्षेत्र रेषांची विशिष्टता अशी आहे की त्या अनंत आहेत आणि नेहमी बंद असतात (किंवा अनंताकडे जातात). याचा अर्थ चुंबकीय क्षेत्र भोवरा आहे.

वेक्टर B च्या सुपरपोझिशनचे तत्व

जर चुंबकीय क्षेत्र एकाने नाही, तर प्रवाह किंवा फिरत्या शुल्काच्या संयोगाने तयार केले असेल, तर ते प्रत्येक विद्युत् प्रवाह किंवा फिरत्या शुल्काद्वारे स्वतंत्रपणे तयार केलेल्या वैयक्तिक फील्डची वेक्टर बेरीज म्हणून आढळते. सूत्राच्या स्वरूपात, सुपरपोझिशनचे तत्त्व असे लिहिले आहे:

समस्या सोडवण्याची उदाहरणे

उदाहरण १