Как да създадем постоянно магнитно поле. Какво представлява магнитната терапия? Какво лекува магнитното поле?

Какво представляват супер силните магнитни полета?

В науката различни взаимодействия и полета се използват като инструменти за разбиране на природата. По време на физически експеримент изследователят, въздействайки върху обекта на изследване, изучава отговора на това влияние. Като го анализират, те правят заключение за природата на явлението. Най-ефективното средство за въздействие е магнитното поле, тъй като магнетизмът е широко разпространено свойство на веществата.

Силовата характеристика на магнитното поле е магнитната индукция. Следва описание на най-разпространените методи за създаване на свръхсилни магнитни полета, т.е. магнитни полета с индукция над 100 Т (тесла).

За сравнение -

• минималното магнитно поле, регистрирано с помощта на свръхпроводящ квантов интерферометър (SQUID), е 10 -13 T;
• магнитно поле на Земята – 0,05 mT;
• сувенирни магнити за хладилник – 0,05 Т;
• алнико (алуминий-никел-кобалт) магнити (AlNiCo) – 0,15 T;
• феритни постоянни магнити (Fe 2 O 3) – 0,35 T;
• самариево-кобалтови постоянни магнити (SmCo) - 1,16 Tesla;
• най-силните неодимови постоянни магнити (NdFeB) – 1.3 Tesla;
• електромагнити на Големия адронен колайдер - 8,3 Тесла;
• най-силното постоянно магнитно поле (National High Magnetic Field Laboratory, University of Florida) - 36,2 Тесла;
• най-силното импулсно магнитно поле, постигнато без разрушаване на инсталацията (Национална лаборатория в Лос Аламос, 22 март 2012 г.) е 100,75 Тесла.

Понастоящем изследванията в областта на създаването на свръхсилни магнитни полета се провеждат в страните, участващи в Megagauss Club, и се обсъждат на международни конференции за генериране на мегагаусови магнитни полета и свързаните с тях експерименти ( гаус– единица за измерване на магнитна индукция в системата CGS, 1 мегагаус = 100 тесла).

За създаване на магнитни полета с такава сила е необходима много висока мощност, така че в момента те могат да бъдат получени само в импулсен режим, а продължителността на импулса не надвишава десетки микросекунди.

Изпускане към еднооборотен соленоид

Най-простият метод за получаване на свръхсилни импулсни магнитни полета с магнитна индукция в диапазона от 100...400 Tesla е разреждането на капацитивни устройства за съхранение на енергия върху еднооборотни соленоиди ( соленоид- това е еднослойна цилиндрична намотка, чиито завои са навити плътно, а дължината е значително по-голяма от диаметъра).

Вътрешният диаметър и дължината на използваните намотки обикновено не надвишава 1 см. Тяхната индуктивност е малка (единици нанохенри), поради което са необходими токове от мегаамперно ниво, за да се генерират свръхсилни полета в тях. Те се получават с помощта на високоволтови (10-40 киловолта) кондензаторни батерии с ниска самоиндуктивност и съхранена енергия от десетки до стотици килоджаули. В този случай времето за повишаване на индукцията до максималната стойност не трябва да надвишава 2 микросекунди, в противен случай разрушаването на соленоида ще настъпи преди да се постигне супер силно магнитно поле.

Деформацията и разрушаването на соленоида се обяснява с факта, че поради рязко увеличаване на тока в соленоида, повърхностният („кожен“) ефект играе значителна роля - токът се концентрира в тънък слой върху повърхността на соленоидът и плътността на тока могат да достигнат много големи стойности. Последствието от това е появата в материала на соленоида на зона с повишена температура и магнитно налягане. Още при индукция от 100 тесла, повърхностният слой на намотката, направен дори от огнеупорни метали, започва да се топи, а магнитното налягане надвишава якостта на опън на повечето известни метали. С по-нататъшното нарастване на полето зоната на топене се разпространява дълбоко в проводника и на повърхността му започва изпаряване на материала. В резултат на това се получава експлозивно разрушаване на материала на соленоида („експлозия на кожния слой“).

Ако стойността на магнитната индукция надвишава 400 тесла, тогава такова магнитно поле има енергийна плътност, сравнима с енергията на свързване на атом в твърди вещества и далеч надвишава енергийната плътност на химическите експлозиви. В зоната на действие на такова поле, като правило, настъпва пълно разрушаване на материала на намотката със скорост на разширяване на материала на намотката до 1 километър в секунда.

Метод на компресиране на магнитния поток (магнитна кумулация)

За да се получи максималното магнитно поле (до 2800 T) в лабораторията, се използва методът на компресия на магнитния поток ( магнитна кумулация).

Вътре в проводяща цилиндрична обвивка ( подложка) с радиус r 0и напречно сечение S 0създава се аксиално начално магнитно поле с индукция B 0и магнитен поток Е = B 0 S 0И. Тогава обвивката се компресира симетрично и бързо от външни сили, докато нейният радиус намалява до rfи площ на напречното сечение до S f. Магнитният поток, проникващ през обшивката, също намалява пропорционално на площта на напречното сечение. Промяната на магнитния поток в съответствие със закона за електромагнитната индукция причинява появата на индуциран ток в обвивката, създавайки магнитно поле, което се стреми да компенсира намаляването на магнитния поток. В този случай магнитната индукция нараства съответно на стойността B f =B 0 *λ*S 0 /S f, където λ е коефициентът на запазване на магнитния поток.

Методът на магнитна кумулация е реализиран в устройства, наречени магнитно-кумулативни (взривно-магнитни) генератори. Обшивката се компресира от налягането на продуктите на експлозията на химическите експлозиви. Източникът на ток за създаване на първоначалното магнитно поле е кондензаторна банка. Основателите на изследванията в областта на създаването на магнитно-кумулативни генератори са Андрей Сахаров (СССР) и Кларънс Фаулър (САЩ).

В един от експериментите през 1964 г. е регистрирано рекордно поле от 2500 Tesla с помощта на магнитно-кумулативен генератор MK-1 в кухина с диаметър 4 mm. Нестабилността на магнитната кумулация обаче е причината за невъзпроизводимия характер на експлозивното генериране на свръхсилни магнитни полета. Стабилизирането на процеса на магнитна кумулация е възможно чрез компресиране на магнитния поток от система от последователно свързани коаксиални черупки. Такива устройства се наричат ​​каскадни генератори на свръхсилни магнитни полета. Основното им предимство е, че осигуряват стабилна работа и висока възпроизводимост на свръхсилни магнитни полета. Многостепенният дизайн на генератора MK-1, използващ 140 kg експлозив, осигуряващ скорост на компресия на обшивката до 6 km/s, направи възможно получаването на световен рекорд за магнитно поле от 2800 тесла в обем от 2 cm 3 през 1998 г. в Руския федерален ядрен център. Енергийната плътност на такова магнитно поле е повече от 100 пъти по-висока от енергийната плътност на най-мощните химически експлозиви.

Приложение на свръхсилни магнитни полета

Използването на силни магнитни полета във физическите изследвания започва с трудовете на съветския физик Пьотр Леонидович Капица в края на 20-те години. Свръхсилните магнитни полета се използват при изследване на галваномагнитни, термомагнитни, оптични, магнитооптични и резонансни явления.

Те се прилагат по-специално:

Какво е постоянен магнит? Постоянният магнит е тяло, което може да поддържа магнетизация за дълго време. В резултат на многократни изследвания и многобройни експерименти можем да кажем, че само три вещества на Земята могат да бъдат постоянни магнити (фиг. 1).

Ориз. 1. Постоянни магнити. ()

Само тези три вещества и техните сплави могат да бъдат постоянни магнити, само те могат да бъдат намагнетизирани и да поддържат това състояние за дълго време.

Постоянните магнити се използват от много дълго време и преди всичко те са устройства за ориентация в пространството - първият компас е изобретен в Китай, за да се ориентирате в пустинята. Днес никой не спори за магнитни игли или постоянни магнити, те се използват навсякъде в телефони и радиопредаватели и просто в различни електрически продукти. Те могат да бъдат различни: има лентови магнити (фиг. 2)

Ориз. 2. Магнитна лента ()

И има магнити, които се наричат ​​дъгообразни или подковообразни (фиг. 3)

Ориз. 3. Дъгов магнит ()

Изследването на постоянните магнити е свързано изключително с тяхното взаимодействие. Магнитно поле може да се създаде от електрически ток и постоянен магнит, така че първото нещо, което беше направено, беше изследване с магнитни игли. Ако доближим магнит до стрелката, ще видим взаимодействие – еднаквите полюси ще се отблъскват, а разнополюсните ще се привличат. Това взаимодействие се наблюдава при всички магнити.

Нека поставим малки магнитни стрелки по лентовия магнит (фиг. 4), южният полюс ще взаимодейства със северния, а северният ще привлече южния. Магнитните стрелки ще бъдат разположени по линията на магнитното поле. Общоприето е, че магнитните линии са насочени извън постоянен магнит от северния полюс към юг и вътре в магнита от южния полюс към север. Така магнитните линии са затворени точно по същия начин като тези на електрическия ток, това са концентрични кръгове, те са затворени вътре в самия магнит. Оказва се, че извън магнита магнитното поле е насочено от север на юг, а вътре в магнита от юг на север.

Ориз. 4. Линии на магнитно поле на лентов магнит ()

За да наблюдаваме формата на магнитното поле на лентовия магнит, формата на магнитното поле на дъгообразния магнит, ще използваме следните устройства или части. Нека вземем прозрачна чиния, железни стружки и проведем експеримент. Нека поръсим железни стърготини върху плочата, разположена на магнитната лента (фиг. 5):

Ориз. 5. Форма на магнитното поле на лентов магнит ()

Виждаме, че линиите на магнитното поле напускат северния полюс и навлизат в южния полюс; по плътността на линиите можем да преценим полюсите на магнита; където линиите са по-дебели, там се намират полюсите на магнита (фиг. 6).

Ориз. 6. Форма на магнитното поле на дъгообразен магнит ()

Ще проведем подобен експеримент с дъгообразен магнит. Виждаме, че магнитните линии започват на север и завършват на южния полюс в целия магнит.

Вече знаем, че магнитно поле се образува само около магнити и електрически токове. Как можем да определим магнитното поле на Земята? Всяка стрелка, всеки компас в магнитното поле на Земята е строго ориентиран. Тъй като магнитната стрелка е строго ориентирана в пространството, следователно тя се влияе от магнитно поле, а това е магнитното поле на Земята. Можем да заключим, че нашата Земя е голям магнит (фиг. 7) и съответно този магнит създава доста мощно магнитно поле в космоса. Когато погледнем стрелката на магнитен компас, знаем, че червената стрелка сочи юг, а синята стрелка сочи север. Как са разположени магнитните полюси на Земята? В този случай е необходимо да се помни, че южният магнитен полюс се намира на северния географски полюс на Земята, а северният магнитен полюс на Земята е разположен на южния географски полюс. Ако разглеждаме Земята като тяло, разположено в космоса, тогава можем да кажем, че когато вървим на север по компаса, ще стигнем до южния магнитен полюс, а когато вървим на юг, ще се окажем на северния магнитен полюс. На екватора иглата на компаса ще бъде разположена почти хоризонтално спрямо повърхността на Земята и колкото по-близо сме до полюсите, толкова по-вертикална ще бъде иглата. Магнитното поле на Земята можеше да се промени; имаше моменти, когато полюсите се променяха един спрямо друг, тоест югът беше там, където беше северът, и обратно. Според учените това е било предвестник на големи бедствия на Земята. Това не е наблюдавано през последните няколко десетки хилядолетия.

Ориз. 7. Магнитното поле на Земята ()

Магнитните и географските полюси не съвпадат. Вътре в самата Земя също има магнитно поле и, подобно на постоянен магнит, то е насочено от южния магнитен полюс към севера.

Откъде идва магнитното поле в постоянните магнити? Отговорът на този въпрос е даден от френския учен Андре-Мари Ампер. Той изрази идеята, че магнитното поле на постоянните магнити се обяснява с елементарни, най-прости токове, протичащи вътре в постоянните магнити. Тези най-прости елементарни токове се подсилват взаимно по определен начин и създават магнитно поле. Отрицателно заредена частица - електрон - се движи около ядрото на атома; това движение може да се счита за насочено и съответно около такъв движещ се заряд се създава магнитно поле. Във всяко тяло броят на атомите и електроните е просто огромен; съответно всички тези елементарни токове приемат подредена посока и получаваме доста значително магнитно поле. Можем да кажем същото за Земята, тоест магнитното поле на Земята е много подобно на магнитното поле на постоянен магнит. Постоянният магнит е доста ярка характеристика на всяко проявление на магнитно поле.

Освен наличието на магнитни бури има и магнитни аномалии. Те са свързани със слънчевото магнитно поле. Когато на Слънцето възникнат достатъчно мощни експлозии или изхвърляния, те не се случват без помощта на проявлението на магнитното поле на Слънцето. Това ехо достига до Земята и въздейства на нейното магнитно поле, в резултат на което наблюдаваме магнитни бури. Магнитните аномалии са свързани с находищата на желязна руда в Земята, огромните находища се магнетизират от магнитното поле на Земята за дълго време и всички тела наоколо ще изпитат магнитното поле от тази аномалия, стрелките на компаса ще покажат грешната посока.

В следващия урок ще разгледаме други явления, свързани с магнитните действия.

Библиография

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Физика 8 / Ред. Орлова V.A., Roizena I.I. - М.: Мнемозина.
2. Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. Class-fizika.narod.ru ().
3. Files.school-collection.edu.ru ().

Домашна работа

1. Кой край на стрелката на компаса е привлечен от северния полюс на Земята?
2. На кое място на Земята не можете да се доверите на магнитната стрелка?
3. Какво показва плътността на линиите върху магнит?

Въведение 1

(1) Най-очевидният механичен феномен в електрическите и магнитните експерименти е взаимодействието, поради което телата в определени състояния се привеждат в движение едно друго, въпреки наличието на доста голямо разстояние между тях.

Следователно за научно тълкуване на тези явления е необходимо преди всичко да се установи големината и посоката на силата, действаща между телата, и ако се установи, че тази сила до известна степен зависи от взаимното разположение на телата и върху тяхното електрическо или магнитно състояние, тогава на пръв поглед изглежда естествено да се обяснят тези факти, като се предположи съществуването на нещо друго, в покой или в движение във всяко тяло, съставляващо неговото електрическо или магнитно състояние и способно да действа на разстояние в в съответствие с математическите закони.

По този начин възникват математическите теории за статичното електричество, магнетизма, механичното действие между проводниците, по които тече ток, и теорията за индукцията на ток. В тези теории силата, действаща между две тела, се разглежда само като зависима от състоянието на телата и тяхното взаимно положение, околната среда не се взема предвид.

Тези теории повече или по-малко изрично допускат съществуването на вещества, чиито частици имат способността да действат една на друга на разстояние. Най-пълното развитие на теория от този вид принадлежи на W. Weber, 2 който включва в нея както електростатичните, така и електромагнитните явления.

След като направи това обаче, той беше принуден да признае, че силата, действаща между две електрически частици, зависи не само от тяхното взаимно разстояние, но и от тяхната относителна скорост.

Тази теория, както е разработена от Вебер и Нойман 3, е изключително гениална и изненадващо изчерпателна в нейното приложение към явленията на статично електричество, електромагнитни привличания, индукция на токове и диамагнитни явления; тази теория е още по-авторитетна за нас, защото това беше водещата идея на този, който направи толкова големи крачки в практическата част на науката за електричеството, както чрез въвеждане на постоянна система от единици в електрическите измервания, така и чрез действително определяне на електрически величини с непозната досега точност 4 .

(2) Обаче механичните трудности, свързани с предположението за съществуването на частици, действащи на разстояние със сили, зависещи от техните скорости, са такива, че ми пречат да считам тази теория за окончателна, въпреки че е възможно тя все още да е полезна във връзка с установяването на координация между явленията. Затова предпочетох да потърся обяснения на фактите в друга посока, приемайки, че те са резултат от процеси, протичащи както в заобикалящата тялото среда, така и в самите възбудени тела, и опитвайки се да обясня взаимодействията между телата, отдалечени от една друга, без да се предполага съществуването на сили, които могат директно да действат на забележими разстояния.

(3) Теорията, която предлагам, може да се нарече теория на електромагнитното поле, тъй като се занимава с пространството, заобикалящо електрическите или магнитните тела, и може също да се нарече динамична теория, тъй като признава, че в това пространство има материя, която е в движение, чрез което се произвеждат наблюдаваните електромагнитни явления.

(4) Електромагнитното поле е тази част от пространството, която съдържа и заобикаля тела, които са в електрическо или магнитно състояние. Това пространство може да бъде запълнено с всякакъв вид материя или можем да се опитаме да премахнем цялата плътна материя от нея, какъвто е случаят с тръбите на Heusler 5 или с други така наречени вакуумни тръби. Винаги обаче има достатъчно количество материя, за да възприема и предава вълнови движения на светлина и топлина. И тъй като предаването на лъченията не се променя много, ако така нареченият вакуум се замени с прозрачни тела с осезаема плътност, ние сме принудени да признаем, че тези вълнови движения се отнасят до етерната субстанция, а не до плътната материя, наличието на което само до известна степен променя движението на етера. Следователно имаме някакво основание да предположим, въз основа на явленията на светлината и топлината, че има някаква ефирна среда, която изпълва пространството и прониква във всички тела, която има способността да се привежда в движение, да предава това движение от една част от себе си на друг и да предаде това движение на плътна материя, като я нагрява и й влияе по различни начини.

(5) Енергията, предадена на тялото чрез нагряване, трябва да е съществувала преди това в движещата се среда, тъй като вълновите движения са напуснали източника на топлина известно време преди да достигнат самото нагрято тяло и през това време енергията трябва да е съществувала наполовина в формата на движение на средата и половината под формата на еластично напрежение. Въз основа на тези съображения професор У. Томсън 6 твърди, че тази среда трябва да има плътност, сравнима с плътността на обикновената материя, и дори определя долната граница на тази плътност.

(6) Следователно можем, като даденост, произлизаща от клона на науката, независимо от този, с който (в разглеждания случай) имаме работа, да приемем съществуването на проникваща среда с малка, но реална плътност, с възможност да се привеждат в движение и да предават движение от една част на друга с голяма, но не безкрайна скорост.

Следователно частите на тази среда трябва да бъдат така свързани, че движението на една част да зависи по някакъв начин от движението на останалите части и в същото време тези връзки трябва да са способни на определен вид еластично изместване, тъй като комуникацията движението не е моментално, а изисква време.

Следователно тази среда има способността да получава и съхранява два вида енергия, а именно „действителна“ енергия, в зависимост от движението на нейните части, и „потенциална“ енергия, която е работата, която средата ще извърши поради своята еластичност, връщане в първоначалното си състояние, след това разместването, което е преживяла.

Разпространението на трептенията се състои от непрекъснато преобразуване на една от тези форми на енергия в другата последователно и във всеки момент количеството енергия в цялата среда се разделя поравно, така че половината енергия е енергията на движението, а другата половината от енергията на еластичното напрежение.

(7) Среда, имаща този вид структура, може да е способна на други видове движение и преместване, различни от тези, които определят феномените на светлината и топлината; някои от тях може да са такива, че да се възприемат от нашите сетива чрез явленията, които произвеждат.

(8) Сега знаем, че светлинната среда в някои случаи изпитва действието на магнетизъм, тъй като Фарадей 7 откри, че в тези случаи, когато равнинен поляризиран лъч преминава през прозрачна диамагнитна среда в посоката на магнитните силови линии, образувани от магнити или токове, тогава равнинната поляризация започва да се върти.

Това въртене винаги се случва в посоката, в която положителното електричество трябва да тече около диамагнитното тяло, за да се образува ефективно магнитно поле.

Оттогава Verde 8 откри, че ако диамагнитното тяло се замени с парамагнитно, например разтвор на железен хлорид в етер, тогава въртенето се извършва в обратна посока.

Професор W. Thomson 9 Tuck посочи, че никакво разпределение на силите, действащи между частите на която и да е среда, чието единствено движение е движението на светлинни вибрации, не е достатъчно, за да обясни тези явления, но че трябва да признаем съществуването в средата на движение, зависещо от намагнитването, в допълнение към това вибрационно движение, което е светлина.

Абсолютно вярно е, че въртене на поляризационната равнина поради магнитно въздействие се наблюдава само в среди със забележима плътност. Но свойствата на магнитното поле не се променят толкова много, когато една среда се замени с друга или с вакуум, за да ни позволи да приемем, че една плътна среда прави нещо повече от просто промяна на движението на етера. Следователно имаме законно основание да зададем въпроса: движението на етерната среда не се извършва навсякъде, където се наблюдават магнитни ефекти? Имаме някакво основание да приемем, че това движение е въртеливо, чиято ос е в посоката на магнитната сила.

(9) Сега можем да обсъдим друго явление, наблюдавано в електромагнитното поле. Когато едно тяло се движи през линии на магнитна сила, то изпитва това, което се нарича електродвижеща сила; двата противоположни края на тялото се наелектризират по противоположни начини и електрическият ток се стреми да премине през тялото. Когато електродвижещата сила е достатъчно голяма и действа върху определени химически сложни тела, тя ги разгражда и кара един от компонентите да бъде насочен към единия край на тялото, а другият в точно обратната посока 10.

В този случай имаме очевидно проявление на сила, предизвикваща електрически ток въпреки съпротивлението и наелектризираща краищата на тялото по обратния начин; това особено състояние на тялото се поддържа само от действието на електродвижеща сила и веднага щом тази сила бъде отстранена, тя се стреми с еднаква и противоположна сила да предизвика обратен ток през тялото и да възстанови първоначалното си електрическо състояние . И накрая, ако тази сила е достатъчно силна, тя разлага химическите съединения и движи компонентите в две противоположни посоки, докато естествената им тенденция е да се свържат с такава сила, която може да генерира електродвижеща сила в противоположната посока.

Следователно тази сила е сила, действаща върху тяло поради неговото движение през електромагнитно поле или поради промени, настъпващи в самото това поле; действието на тази сила се проявява или в генерирането на ток и нагряване на тялото, или в разлагането на тялото, или, ако не може да направи нито едното, нито другото, тогава в привеждането на тялото в състояние на електрическа поляризация - принудително състояние, при което краищата на тялото се наелектризират по обратен начин и от което тялото се стреми да се освободи веднага след премахване на смущаващата сила.

(10) Според теорията, която предлагам, тази „електродвижеща сила“ е силата, която възниква, когато движението се предава от една част на средата към друга, така че благодарение на тази сила движението на една част предизвиква движението на друг. Когато електродвижеща сила действа по проводящ път, тя произвежда ток, който, ако срещне съпротивление, кара електрическата енергия непрекъснато да се превръща в топлина; последната вече не може да бъде възстановена под формата на електрическа енергия чрез обръщане на процеса.

(11) Но когато електродвижеща сила действа върху диелектрик, тя създава състояние на поляризация на неговите части, което е аналогично на поляризацията на частите от маса желязо под въздействието; магнит и който, подобно на магнитната поляризация, може да бъде описан като състояние, в което всяка частица има противоположни краища в противоположни състояния 11 .

В диелектрик под въздействието на електродвижеща сила можем да си представим, че електричеството във всяка молекула е толкова изместено, че едната страна на молекулата става положително наелектризирана, а другата отрицателно наелектризирана, но електричеството остава напълно свързано с молекулата и не преминават от едната молекула в другата.друга.1 Ефектът от това действие върху цялата маса на диелектрика се изразява! в общото изместване на електричеството в определена посока. 12 Това изместване не е еквивалентно на ток, тъй като когато достигне определена степен, остава непроменено, но е началото на ток и неговите промени произвеждат токове в положителни или отрицателни посоки в зависимост от това дали изместването се увеличава или намалява 12. Вътре в диелектрика няма признаци на електрификация, тъй като електрификацията на повърхността на всяка молекула се неутрализира от противоположната електрификация на повърхността на молекулата в контакт с нея; но на граничната повърхност на диелектрика, където наелектризирането не е неутрализирано, откриваме явления, показващи положително или отрицателно наелектризиране на тази повърхност. Връзката между електродвижещата сила и количеството електрическо изместване, което произвежда, зависи от естеството на диелектрика, като същата електродвижеща сила обикновено произвежда по-голямо електрическо изместване в твърди диелектрици, като стъкло или сяра, отколкото във въздуха.

(12) Следователно тук виждаме друг ефект на електродвижещата сила, а именно електрическото изместване, което според нашата теория е вид еластично съответствие с действието на сила, подобно на това, което се случва в конструкции и машини поради до несъвършена твърдост на връзките 13 .

(13) Практическото изследване на индуктивния капацитет на диелектриците 14 е затруднено поради две интерфериращи явления. Първият е проводимостта на диелектрика, която, въпреки че в много случаи е изключително малка, все пак не е напълно незабележима. Второто е явление, наречено електрическо поглъщане 15 и се състои във факта, че когато диелектрикът е изложен на електродвижеща сила, електрическото изместване постепенно се увеличава и ако електродвижещата сила бъде премахната, диелектрикът не се връща моментално в първоначалното си състояние, а но разрежда само част от придаденото му наелектризиране и, оставен на собствените си устройства, постепенно придобива наелектризиране на повърхността си, докато вътрешността на диелектрика постепенно се деполяризира. Почти всички твърди диелектрици проявяват това явление, което обяснява остатъчния заряд на Лайденския буркан и някои явления в електрическите кабели, описани от F. Jenkin 16 .

(14) Тук срещаме два други вида съответствие, различни от еластичността на идеален диелектрик, който сравнихме с идеално еластично тяло. Податливостта, която се отнася до проводимостта, може да се сравни с податливостта на вискозна течност (с други думи, течност с високо вътрешно триене) или меко тяло, в което най-малката сила предизвиква постоянна промяна във формата, нарастваща с времето на действие на силата. Съответствието, свързано с феномена на електрическо поглъщане, може да се сравни с съответствието на еластичното тяло на клетъчна структура, съдържаща гъста течност в своите кухини. Такова тяло, подложено на натиск, се компресира постепенно и когато налягането се премахне, тялото не се връща веднага в предишната си форма, тъй като еластичността на материята на тялото трябва постепенно да преодолее вискозитета на течността преди пълното равновесие се възстановява. Някои твърди вещества, въпреки че нямат структурата, за която говорихме по-горе, проявяват механични свойства от този вид, 17 и е напълно възможно същите тези вещества, като диелектриците, да имат подобни електрически свойства, а ако са магнитни вещества, те имат съответните свойства, свързани с придобиването, задържането и загубата на магнитна полярност 18.

(15) Следователно изглежда, че определени явления на електричеството и магнетизма водят до същите заключения като оптичните явления, а именно, че има ефирна среда, проникваща във всички тела и модифицирана само до известна степен от тяхното присъствие; че части от тази среда имат силата да се движат от електрически токове и магнити; че това движение се съобщава от една част на средата към друга с помощта на сили, произтичащи от връзките на тези части; че под въздействието на тези сили възниква известно изместване в зависимост от еластичността на тези връзки и че в резултат на това енергията в средата може да съществува в две различни форми, едната от които е действителната енергия на движение на части от средата, а другата е потенциална енергия, дължаща се на връзките на частите поради тяхната еластичност.

(16) Така стигаме до концепцията за сложен механизъм, способен на голямо разнообразие от движения, но в същото време свързан по такъв начин, че движението на една част зависи, според определени отношения, от движението на други части и тези движения се комуникират от сили, произтичащи от относителното изместване на взаимосвързани части поради еластичността на връзките. Такъв механизъм трябва да се подчинява на общите закони на динамиката и ние трябва да можем да изведем всички последствия от това движение, ако приемем, че формата на връзката между движенията на частите е известна. (17) Знаем, че когато електрически ток протича в проводяща верига, съседната част на полето се характеризира с известни магнитни свойства и ако има две вериги в полето, магнитните свойства на полето, свързани с двата тока, са комбинирани. Така всяка част от полето е във връзка с двата тока и двата тока са свързани помежду си по силата на връзката им с намагнитването на полето. Първият резултат от тази връзка, който предлагам да изследвам, е индукцията на един ток от друг и индукцията, дължаща се на движението на проводници в поле.

Друг резултат, който следва от това, е механичното взаимодействие между проводниците, през които протичат токове. Феноменът индукция на ток е получен от механичното взаимодействие на проводниците от Хелмхолц 19 и Томсън 20. Следвах обратния ред и изведох механичното взаимодействие от законите на индукцията. След това описах експериментални методи за определяне на стойностите на L, M, N 21, от които зависят тези явления.

(18) След това прилагам явленията на индукцията и привличането на токове към изследването на електромагнитното поле и към установяването на система от магнитни силови линии, показващи техните магнитни свойства. Като изследвам същото поле с магнит, показвам разпределението на неговите еквипотенциални магнитни повърхности, пресичащи силовите линии под прав ъгъл.

За да въведа тези резултати в сферата на символното смятане, 22 аз ги изразявам под формата на общи уравнения на електромагнитното поле.

Тези уравнения изразяват:
(A) Връзка между електрическо изместване, истински ток на проводимост и общ ток, съставен от двете.
(B) Връзката между магнитните силови линии и коефициентите на индукция на веригата, както вече е получено от законите на индукцията.
(C) Връзката между силата на тока и неговите магнитни ефекти според електромагнитната система от единици.
(D) Стойността на електродвижещата сила във всяко тяло, произтичаща от движението на тялото в поле, промени в самото поле и промени в електрическия потенциал от една част на полето в друга.
(E) Връзката между електрическото изместване и електродвижещата сила, която го предизвиква.
(F) Връзката между електрическия ток и електродвижещата сила, която го провежда.
(G) Връзката между количеството свободно електричество във всяка точка и електрическите премествания в нейната близост.
(H) Връзката между увеличаването или намаляването на безплатното електричество и близките електрически токове. Има общо 20 такива уравнения, съдържащи 20 променливи.

(19) След това изразявам чрез тези количества вътрешната енергия на електромагнитното поле като зависима отчасти от магнитната и отчасти от електрическата поляризация във всяка точка 23 .

Оттук определям действащата механична сила, първо, върху подвижен проводник, през който протича електрически ток; второ, към магнитния полюс; трето, върху електрифицирано тяло.

Последният резултат, а именно механичната сила, действаща върху електрифицирано тяло, води до независим метод за електрическо измерване, основан на електрически действия. Съотношението между единиците, използвани в тези два метода, изглежда зависи от това, което нарекох "електрическа еластичност" на средата и е скоростта, определена експериментално от Вебер и Колрауш.

След това показвам как да изчисля електростатичния капацитет на кондензатор и специфичния индуктивен капацитет на диелектрик.

Случаят на кондензатор, състоящ се от паралелни слоеве от вещества, имащи различно електрическо съпротивление и индуктивен капацитет, е изследван допълнително и е показано, че явлението, наречено електрическо поглъщане, най-общо казано, ще се случи, т.е. ако кондензаторът внезапно се разреди, тогава след кратко време ще открие присъствието остатъчензареждане.

(20) Общите уравнения се прилагат допълнително към случая на магнитно смущение, разпространяващо се през непроводимо поле, и е показано, че единствените смущения, които могат да се разпространяват по този начин, са смущения, напречни на посоката на разпространение, и че скоростта на разпространение е скоростта v, определен експериментално от експерименти, подобни на този на Вебер, който изразява броя на електростатичните единици електричество, съдържащи се в една електромагнитна единица.

Тази скорост е толкова близка до скоростта на светлината, че изглежда имаме добра причина да заключим, че самата светлина (включително лъчистата топлина и други излъчвания) е електромагнитно смущение под формата на вълни, разпространяващи се през електромагнитно поле според законите на електромагнетизма 24 . Ако това е така, тогава съвпадението между еластичността на средата, изчислена, от една страна, от бързи светлинни вибрации и, от друга страна, установена чрез бавния процес на електрически експерименти, показва колко съвършени и правилни са еластичните свойства на средата трябва да бъде, ако не е пълна с някаква материя, по-плътна от въздуха. Ако същият характер на еластичност се запази в плътни прозрачни тела, тогава се оказва, че квадратът на индекса на пречупване е равен на произведението на специфичния диелектричен капацитет и специфичния магнитен капацитет 25 . Проводимите среди бързо абсорбират такова лъчение и затова обикновено са непрозрачни.

Концепцията за разпространението на напречните магнитни смущения с изключение на надлъжните е определено преследвана от професор Фарадей 26 в неговите „Мисли за лъчевите вибрации“. Електромагнитната теория на светлината, предложена от него, е същата по същество като тази, която развивам в този доклад, с изключение на това, че през 1846 г. не е имало данни за изчисляване на скоростта на разпространение 27 .

(21) След това общите уравнения се прилагат за изчисляване на коефициентите на взаимна индукция на двата кръгови тока и коефициента на самоиндукция на намотката.

Отсъствието на равномерно разпределение на тока в различни части на напречното сечение на проводника в момента, в който токът започва да тече, както смятам, се изследва за първи път и е направена съответна корекция за коефициента на самоиндукция намерени.

Тези резултати се прилагат към изчисляването на собствената индуктивност на бобината, използвана в експериментите на British Electrical Resistance Standards Association Committee и получените стойности се сравняват с тези, определени експериментално.

* В книгата: Д. К. Максуел Избрани трудове по теория на електромагнитното поле. М, 1954, стр. 251-264.
1 Транзакции на Кралското дружество, том CLV, 1864 г
2 Вилхелм Вебер (1804-1891) – немски физик, извел елементарния закон на електродинамиката на далечни разстояния; заедно с Kohlrausch Rudolf (1809-1858), той първи измерва през 1856 г. съотношението на електростатичните и магнитните единици заряд, което се оказва равно на скоростта на светлината (3-108 m/s).
3 Electrodynamische Maassbestimmungen, Лайпциг. Trans, том 1, 1849 г. и Научните мемоари на Тейлър, том V, глава XIV. „Explicare tentatur quomodo fiat ut lucis planum polarizationis per vires electricas vel magneticas declinetur“, Halis Saxonum, 1858.
4 Това се отнася до експериментите на Weber и Kohlrausch.
5 Хайнрих Гайслер (1814-1879) е немски физик, който е проектирал редица физически инструменти: ареометри, живачни помпи, вакуумни тръби - т. нар. тръби на Хойслер и др.
6 Томсън Уилям (лорд Келвин) (1824-1907) - изключителен английски физик, един от основателите на термодинамиката; въвежда абсолютната температурна скала, която носи неговото име, развива теорията на електрическите трептения, получавайки формулата за периода на колебателна верига, автор на много други открития и изобретения и привърженик на механистичната картина на физическия свят. У. Томсън. „Относно възможната плътност на светлинната среда и механичната стойност на кубична миля слънчева светлина“, Транзакции на Кралското общество на Единбург, стр. 57, 1854 г.
7 Това е, което Максуел нарича кинетична енергия.
8 „Exp. Res.“, серия XIX. Емил Верде (1824-1866) - френски физик, който експериментално открива, че магнитното въртене на равнината на поляризация е пропорционално на квадрата на дължината на вълната на светлината. Verdet, Comptes rendus, 1856, втора половина, с 529 и 1857, първа половина, p. 1209.
9 И така, W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, юни 1856 г. и юни 1861 г.
10 Максуел се придържа към остарели идеи за разлагането на електролитите от електрическо поле.
11 Фарадей, „Exp. Res“, серия XI; Mossotti, Mem. della Soc. Italina (Mode-pa), том XXIV, част 2, стр. 49.
12 Тук Максуел въвежда понятието ток на изместване.
13 Моделите на теорията на еластичността се използват за илюстративни цели.
14 Това е, което Максуел нарича диелектрична константа на веществото.
15 Фарадей, "Exp Res" (1233-1250).
16 F. Jenkm Reports of the British Association, 1859, p. 248 и Доклад на Комитета на Търговския съвет по подводни кабели, стр. 136 и 464.
17 Като например състав от лепило, меласа и др., от който се правят малки пластмасови фигурки, които, като се деформират, само постепенно придобиват първоначалната си форма.
18 Друг пример за това как Максуел използва аналогии от теорията на еластичността.
19 Руско издание, Хелмхолц. "За поддържане на силата." М., 1922.
20 W. Томсън. Доклади на Британската асоциация, 1848 г.; Фил. Маг., декември 1851 г.
21 L, M, N са някои геометрични величини, въведени от Максуел, за да опишат зависимостта на взаимодействието на проводниците с тока: L зависи от формата на първия проводник, N от формата на втория и M от относителната позиция на тези проводници.
22 Това "символно смятане" е заимствано от работата на Хамилтън върху векторен и операторен анализ.
23 Тези уравнения в съвременната им форма (в SI) изглеждат така: (A) не е уравнение, а дефиниция на вектора на общата плътност на тока:
24 Тук Максуел подчертава електромагнитната природа на светлината.
25 Тоест, p2 = e|l.
26 Фил. Маг., май 1846 г. или „Exp. Res.“, том III.
27 Първите надеждни стойности за скоростта на светлината са получени в експериментите на I. Fizeau (1849) и L. Foucault (1850).

Примери за източници на единични електромагнитни импулси: ядрен взрив, мълния, електрически разряд, превключване в електрически вериги. ЕМР спектърът най-често е розов. Примери за източници на множество електромагнитни импулси: колекторни машини, коронен разряд на променлив ток, периодичен дъгов разряд на променлив ток.

В технологиите най-често се среща електромагнитно излъчване с ограничен спектър, но то, подобно на ЕМР от ядрена експлозия, може да доведе до повреда на оборудването или създаване на мощни смущения. Например радиация от радарни станции, електрически ерозионни инсталации, цифрови комуникации и др.

Електромагнитното поле и неговото влияние върху човешкото здраве

1. Какво е ЕМП, неговите видове и класификация

2. Основни източници на ЕМП

2.1 Електрически транспорт

2.2 Електропроводи

2.3 Електрическо окабеляване

2.7 Клетъчен

2.8 Радари

2.9 Персонални компютри

3. Как ЕМП влияе на здравето?

4. Как да се предпазите от ЕМП

На практика, когато се характеризира електромагнитната среда, се използват термините "електрическо поле", "магнитно поле", "електромагнитно поле". Нека накратко обясним какво означава това и каква връзка съществува между тях.

Електрическото поле се създава от заряди. Например, във всички известни училищни експерименти за наелектризиране на ебонит присъства електрическо поле.

Магнитно поле се създава, когато електрическите заряди се движат през проводник.

За характеризиране на големината на електрическото поле се използва понятието напрегнатост на електрическото поле, символ Е, мерна единица V/m. Големината на магнитното поле се характеризира със силата на магнитното поле H, единица A/m. При измерване на ултраниски и изключително ниски честоти също често се използва концепцията за магнитна индукция B, единица T, една милионна от T съответства на 1,25 A/m.

По дефиниция електромагнитното поле е специална форма на материя, чрез която се осъществява взаимодействие между електрически заредени частици. Физическите причини за съществуването на електромагнитно поле са свързани с факта, че променящото се във времето електрическо поле E генерира магнитно поле H, а променящото се H генерира вихрово електрическо поле: и двата компонента E и H, непрекъснато променящи се, възбуждат всеки друго. ЕМП на неподвижни или равномерно движещи се заредени частици е неразривно свързана с тези частици. С ускореното движение на заредените частици ЕМП се „откъсва“ от тях и съществува самостоятелно под формата на електромагнитни вълни, без да изчезва, когато източникът се премахне.

Електромагнитните вълни се характеризират с дължина на вълната, символ - l. Източник, който генерира радиация и по същество създава електромагнитни трептения, се характеризира с честота, обозначена като f.

Важна характеристика на ЕМП е разделянето му на така наречените „близки“ и „далечни“ зони. В „близката“ зона, или индукционна зона, на разстояние от източника r 3l. В „далечната“ зона интензитетът на полето намалява обратно пропорционално на разстоянието до източника r -1.

В "далечната" зона на излъчване има връзка между E и H: E = 377H, където 377 е вълновият импеданс на вакуума, Ohm. Следователно, като правило, се измерва само E. В Русия, при честоти над 300 MHz, обикновено се измерва плътността на потока на електромагнитната енергия или векторът на Пойнтинг. Означена като S, мерната единица е W/m2. PES характеризира количеството енергия, пренесено от електромагнитна вълна за единица време през единица повърхност, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната.

Международна класификация на електромагнитните вълни по честота

Име на честотния диапазон

1. Вадим описа преди повече от 4 години практически пример за сближаване на пръстеновидни вълни при примитивен за разбиране метод за хвърляне на спасителна шамандура във водата. Вълните се отклоняваха от източника и всъщност се събираха.Имаше теоретично необосновани опити да се създаде електромагнитна обвивка на фиктивна „темпова машина“. Честно казано, той има далновидни зърна, интуитивен, все още неразбран.

3. Колкото и парадоксално да изглежда, връщането на времето назад е възможно. но с допълнително променен курс.

4. Скоростта на времето не е същата.

5. ОТНОСИТЕЛНОСТ - пространство и време за даден свят и човечеството - мярка за скоростта на светлината, след това друг свят. различни скорости, различни закони. Също така в намаление.

6. „Големият взрив“ около 14 милиарда светлинни години, само няколко мига в друг свят, в друг поток, време, което за човечеството е 5 минути – за другите светове – милиарди години.

7. Безкрайната вселена за ДРУГИТЕ е като невидима квантова частица и обратното.

Навлизането на новите технологии и широкото използване на електричеството доведе до появата на изкуствени електромагнитни полета, които най-често имат вредно въздействие върху хората и околната среда. Тези физически полета възникват там, където има движещи се заряди.

Естеството на електромагнитното поле

Електромагнитното поле е специален вид материя. Възниква около проводници, по които се движат електрически заряди. Такова силово поле се състои от две независими полета - магнитно и електрическо, които не могат да съществуват изолирано едно от друго. Когато възниква и се променя електрическо поле, то неизменно генерира магнитно поле.

Един от първите, които изучават естеството на променливите полета в средата на 19 век, е Джеймс Максуел, на когото се приписва създаването на теорията за електромагнитното поле. Ученият показа, че електрическите заряди, движещи се с ускорение, създават електрическо поле. Промяната му генерира поле от магнитни сили.

Източникът на променливо магнитно поле може да бъде магнит, ако е задвижен, както и електрически заряд, който осцилира или се движи с ускорение. Ако зарядът се движи с постоянна скорост, тогава през проводника протича постоянен ток, който се характеризира с постоянно магнитно поле. Разпространявайки се в пространството, електромагнитното поле пренася енергия, която зависи от големината на тока в проводника и честотата на излъчваните вълни.

Въздействие на електромагнитното поле върху човека

Нивото на цялото електромагнитно излъчване, създадено от създадени от човека технически системи, е многократно по-високо от естественото излъчване на планетата. Това поле се характеризира с термичен ефект, който може да доведе до прегряване на телесните тъкани и необратими последици. Например, продължителното използване на мобилен телефон, който е източник на радиация, може да доведе до повишаване на температурата на мозъка и лещата на окото.

Електромагнитните полета, генерирани при използване на домакински уреди, могат да причинят появата на злокачествени тумори. Това се отнася особено за тялото на децата. Продължителното пребиваване на човек в близост до източник на електромагнитни вълни намалява ефективността на имунната система и води до сърдечни и съдови заболявания.

Разбира се, невъзможно е напълно да се откаже от използването на технически средства, които са източник на електромагнитни полета. Но можете да използвате най-простите превантивни мерки, например, използвайте мобилен телефон само със слушалки и не оставяйте кабелите на устройството в електрически контакти след използване на оборудване. В ежедневието се препоръчва използването на удължители и кабели, които имат защитно екраниране.

ако е необходимо поле за магнетизиране на нещо, тогава това парче материал, което трябва да се магнетизира, трябва да бъде включено в магнитната верига. тези. Взимаме затворена стоманена сърцевина, правим отвор в нея с дължината на материала, който трябва да магнетизираме, вкарваме този материал в получения отвор, така че отново затваряме нарязаната магнитна верига. полето, проникващо във вашия материал, ще бъде много хомогенно.

Как да създадем електромагнитно поле

Електромагнитното поле не възниква само по себе си, то се излъчва от някакво устройство или обект. Преди да сглобите такова устройство, е необходимо да разберете самия принцип на външния вид на полето. От името е лесно да се разбере, че това е комбинация от магнитни и електронни полета, които могат да се генерират взаимно при определени условия. Концепцията за ЕМП се свързва с името на учения Максуел.

Изследователи от Лабораторията за силни магнитни полета в Дрезден поставиха нов световен рекорд, като създадоха най-силното магнитно поле, произведено изкуствено. Използвайки двуслойна индукторна намотка с тегло 200 килограма и размери, сравними с размера на обикновена кофа, те успяха да получат магнитно поле от 91,4 тесла в рамките на няколко десетки милисекунди. За справка, предишният рекорд в тази област беше 89 тесла, който се задържа в продължение на много години, който беше поставен от изследователи от Националната лаборатория в Лос Аламос, САЩ.

91 Tesla е невероятно мощно магнитно поле; конвенционалните електромагнити с висока мощност, използвани в промишлени и домакински уреди, произвеждат магнитно поле, което не надвишава 25 Tesla. Получаването на магнитни полета със забранителни стойности изисква специални подходи; такива електромагнити се произвеждат по специален начин, така че да могат да осигурят безпрепятственото преминаване на голямо количество енергия и да останат здрави и здрави. Известно е, че електрическият ток, протичащ през индуктор, създава магнитно поле, но това магнитно поле взаимодейства с електроните в проводника, като ги отблъсква в обратна посока, т.е. създава електрическо съпротивление. Колкото по-голямо е магнитното поле, създадено от електромагнита, толкова по-голям е отблъскващият ефект върху електроните, който възниква в проводниците на бобината. И когато се достигне определена граница, това въздействие може да доведе до пълно разрушаване на електромагнита.

За да предотвратят намотката от саморазрушаване под въздействието на собственото си магнитно поле, немски учени „облякоха“ намотките в „корсет“ от гъвкав и издръжлив материал, подобен на този, използван в бронежилетките. Това решение даде на учените намотка, способна да генерира магнитно поле от 50 тесла за две стотни от секундата без разрушаване. Следващата им стъпка беше доста предсказуема: към първата намотка те добавиха друга намотка от 12 слоя, също затворени в „корсет“ от влакна. Втората намотка е в състояние да издържи на магнитно поле от 40 тесла, но общото магнитно поле от двете намотки, получено с помощта на някои трикове, надхвърли прага от 90 тесла.

Но хората все още се нуждаят от много силни магнити. По-мощните, прецизно оформени магнитни полета правят възможно по-доброто изучаване и измерване на някои от свойствата на нови материали, които учените непрекъснато изобретяват и създават. Ето защо този нов мощен електромагнит беше оценен от някои учени в областта на материалознанието. Изследователите на HZDR вече са получили поръчки за шест от тези електромагнити, които се очаква да произвеждат през следващите няколко години.

Източници: engangs.ru, it-med.ru, tinyfamily.ru, www.kakprosto.ru, flyback.org.ru, dokak.ru, www.dailytechinfo.org