نحوه ایجاد میدان مغناطیسی ثابت مغناطیس درمانی چیست؟ میدان مغناطیسی چه چیزی را درمان می کند؟

میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی چیست؟

در علم از فعل و انفعالات و زمینه های مختلف به عنوان ابزاری برای درک طبیعت استفاده می شود. در طی یک آزمایش فیزیکی، محقق با تأثیرگذاری بر موضوع مطالعه، پاسخ به این تأثیر را مطالعه می کند. با تجزیه و تحلیل آن در مورد ماهیت پدیده نتیجه می گیرند. مؤثرترین وسیله تأثیر میدان مغناطیسی است، زیرا مغناطیس خاصیت گسترده مواد است.

مشخصه قدرت میدان مغناطیسی القای مغناطیسی است. در ادامه متداول‌ترین روش‌ها برای تولید میدان‌های مغناطیسی فوق قوی، یعنی. میدان های مغناطیسی با القای بیش از 100 T (تسلا).

برای مقایسه -

• حداقل میدان مغناطیسی ثبت شده با استفاده از تداخل سنج کوانتومی ابررسانا (SQUID) 10-13 T است.
• میدان مغناطیسی زمین - 0.05 mT.
• آهنرباهای یخچال سوغاتی - 0.05 T;
• آهنرباهای alnico (آلومینیوم نیکل- کبالت) (AlNiCo) - 0.15 T.
• آهنرباهای دائمی فریت (Fe 2 O 3) - 0.35 T.
• آهنرباهای دائمی ساماریوم-کبالت (SmCo) - 1.16 تسلا؛
• قوی ترین آهنرباهای دائمی نئودیمیم (NdFeB) - 1.3 تسلا.
• الکترومغناطیس برخورد دهنده بزرگ هادرونی - 8.3 تسلا؛
• قویترین میدان مغناطیسی ثابت (آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا، دانشگاه فلوریدا) - 36.2 تسلا؛
• قوی ترین میدان مغناطیسی پالسی که بدون تخریب تاسیسات به دست آمده است (آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، 22 مارس 2012) 100.75 تسلا است.

در حال حاضر، تحقیقات در زمینه ایجاد میدان های مغناطیسی فوق قوی در کشورهای شرکت کننده در باشگاه مگاگاوس در حال انجام است و در کنفرانس های بین المللی در مورد تولید میدان های مغناطیسی مگاگاوس و آزمایش های مرتبط مورد بحث قرار می گیرد. گاوس– واحد اندازه گیری القای مغناطیسی در سیستم CGS، 1 مگاگاوس = 100 تسلا).

برای ایجاد میدان های مغناطیسی با چنین قدرتی، به توان بسیار بالایی نیاز است، بنابراین در حال حاضر آنها را فقط می توان در حالت پالسی به دست آورد و مدت زمان پالس از ده ها میکروثانیه تجاوز نمی کند.

تخلیه به شیر برقی تک دور

ساده ترین روش به دست آوردن میدان های مغناطیسی پالسی فوق قوی با القای مغناطیسی در محدوده 100...400 تسلا، تخلیه دستگاه های ذخیره انرژی خازنی بر روی شیر برقی های تک دور می باشد. شیر برقی- این یک سیم پیچ استوانه ای تک لایه است که پیچ های آن از نزدیک پیچیده شده است و طول آن به طور قابل توجهی بیشتر از قطر است).

قطر داخلی و طول سیم پیچ های مورد استفاده معمولاً از 1 سانتی متر تجاوز نمی کند، اندوکتانس آنها کوچک است (واحد نانوهنری)، بنابراین برای ایجاد میدان های فوق قوی در آنها، جریان هایی در سطح مگا آمپر مورد نیاز است. آنها با استفاده از بانک های خازن ولتاژ بالا (10-40 کیلوولت) با خود القایی کم و انرژی ذخیره شده از ده ها تا صدها کیلوژول به دست می آیند. در این حالت، زمان افزایش القاء به حداکثر مقدار نباید از 2 میکروثانیه بیشتر شود، در غیر این صورت تخریب شیر برقی قبل از رسیدن به میدان مغناطیسی فوق العاده قوی رخ می دهد.

تغییر شکل و تخریب شیر برقی با این واقعیت توضیح داده می شود که به دلیل افزایش شدید جریان در شیر برقی، اثر سطح ("پوست") نقش مهمی ایفا می کند - جریان در یک لایه نازک بر روی سطح متمرکز می شود. شیر برقی و چگالی جریان می توانند به مقادیر بسیار زیادی برسند. پیامد این امر ظاهر شدن در ماده شیر برقی ناحیه ای با افزایش دما و فشار مغناطیسی است. در حال حاضر با القای 100 تسلا، لایه سطحی سیم پیچ، که حتی از فلزات نسوز ساخته شده است، شروع به ذوب شدن می کند و فشار مغناطیسی از مقاومت کششی بیشتر فلزات شناخته شده فراتر می رود. با رشد بیشتر میدان، منطقه ذوب به عمق هادی گسترش می یابد و تبخیر مواد در سطح آن آغاز می شود. در نتیجه، تخریب انفجاری مواد شیر برقی رخ می دهد ("انفجار لایه پوست").

اگر مقدار القای مغناطیسی از 400 تسلا تجاوز کند، چنین میدان مغناطیسی دارای چگالی انرژی قابل مقایسه با انرژی اتصال یک اتم در جامدات است و بسیار بیشتر از چگالی انرژی مواد منفجره شیمیایی است. در منطقه عمل چنین میدانی، به عنوان یک قاعده، تخریب کامل مواد سیم پیچ با سرعت انبساط مواد سیم پیچ تا 1 کیلومتر در ثانیه اتفاق می افتد.

روش فشرده سازی شار مغناطیسی (انباشت مغناطیسی)

برای به دست آوردن حداکثر میدان مغناطیسی (تا 2800 T) در آزمایشگاه، از روش فشرده سازی شار مغناطیسی استفاده می شود. تجمع مغناطیسی).

در داخل یک پوسته استوانه ای رسانا ( آستر) با شعاع r 0و مقطع S 0یک میدان مغناطیسی شروع محوری با القاء ایجاد می شود B 0و شار مغناطیسی اف = B 0 S 0و. سپس آستر به طور متقارن و به سرعت توسط نیروهای خارجی فشرده می شود، در حالی که شعاع آن کاهش می یابد rfو سطح مقطع تا Sf. شار مغناطیسی نفوذی به لاینر نیز متناسب با سطح مقطع کاهش می یابد. تغییر در شار مغناطیسی مطابق با قانون القای الکترومغناطیسی باعث ظاهر شدن جریان القایی در لاینر می شود و میدان مغناطیسی ایجاد می کند که تمایل دارد کاهش شار مغناطیسی را جبران کند. در این حالت، القای مغناطیسی متناسب با مقدار افزایش می یابد B f =B 0 *λ*S 0 /Sf، که در آن λ ضریب بقای شار مغناطیسی است.

روش تجمع مغناطیسی در دستگاه هایی به نام پیاده سازی می شود ژنراتورهای مغناطیسی تجمعی (منفجره مغناطیسی).. لاینر توسط فشار محصولات انفجار مواد منفجره شیمیایی فشرده می شود. منبع جریان برای ایجاد میدان مغناطیسی اولیه یک بانک خازن است. بنیانگذاران تحقیق در زمینه ایجاد ژنراتورهای تجمعی مغناطیسی آندری ساخاروف (اتحادیه شوروی) و کلارنس فاولر (ایالات متحده آمریکا) بودند.

در یکی از آزمایش‌ها در سال 1964، با استفاده از ژنراتور تجمعی مغناطیسی MK-1 در حفره‌ای به قطر 4 میلی‌متر، میدان رکوردی 2500 تسلا ثبت شد. با این حال، ناپایداری انباشت مغناطیسی دلیلی برای ماهیت تکرار نشدنی تولید انفجاری میدان های مغناطیسی فوق قوی بود. تثبیت فرآیند تجمع مغناطیسی با فشرده سازی شار مغناطیسی توسط سیستمی از پوسته های کواکسیال متوالی متصل شده امکان پذیر است. چنین دستگاه هایی را مولدهای آبشاری میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی می نامند. مزیت اصلی آنها این است که عملکرد پایدار و تکرارپذیری بالای میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی را ارائه می دهند. طراحی چند مرحله ای ژنراتور MK-1 با استفاده از 140 کیلوگرم مواد منفجره، تضمین سرعت تراکم لاینر تا 6 کیلومتر بر ثانیه، به دست آوردن رکورد جهانی میدان مغناطیسی 2800 تسلا در حجم 2 سانتی متر 3 در سال 1998 در مرکز فدرال هسته ای روسیه. چگالی انرژی چنین میدان مغناطیسی بیش از 100 برابر بیشتر از چگالی انرژی قوی ترین مواد منفجره شیمیایی است.

کاربرد میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی

استفاده از میدان های مغناطیسی قوی در تحقیقات فیزیکی با کارهای فیزیکدان شوروی پیوتر لئونیدوویچ کاپیتسا در اواخر دهه 1920 آغاز شد. میدان‌های مغناطیسی فوق‌العاده قوی در مطالعات پدیده‌های گالوانومغناطیسی، ترمو مغناطیسی، نوری، مغناطیسی-اپتیکی و رزونانس استفاده می‌شوند.

آنها به طور خاص اعمال می شوند:

آهنربای دائمی چیست؟ آهنربای دائم جسمی است که می تواند مغناطش را برای مدت طولانی حفظ کند. در نتیجه تحقیقات مکرر و آزمایش های متعدد، می توان گفت که تنها سه ماده روی زمین می توانند آهنربای دائمی باشند (شکل 1).

برنج. 1. آهنرباهای دائمی. ()

فقط این سه ماده و آلیاژهای آنها می توانند آهنربای دائمی باشند، فقط می توانند مغناطیسی شوند و این حالت را برای مدت طولانی حفظ کنند.

آهنرباهای دائمی برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته اند و اول از همه آنها ابزارهایی برای جهت یابی در فضا هستند - اولین قطب نما در چین برای حرکت در بیابان اختراع شد. امروزه هیچ کس در مورد سوزن های مغناطیسی یا آهنرباهای دائمی بحث نمی کند؛ آنها در همه جا در تلفن ها و فرستنده های رادیویی و به سادگی در محصولات مختلف الکتریکی استفاده می شوند. آنها می توانند متفاوت باشند: آهنرباهای نواری وجود دارد (شکل 2)

برنج. 2. آهنربای نواری ()

و آهن رباهایی هستند که به آنها قوسی شکل یا نعل اسبی می گویند (شکل 3)

برنج. 3. آهنربای قوسی ()

مطالعه آهنرباهای دائمی منحصراً به تعامل آنها مربوط می شود. یک میدان مغناطیسی می تواند توسط یک جریان الکتریکی و یک آهنربای دائمی ایجاد شود، بنابراین اولین کاری که انجام شد تحقیق با سوزن های مغناطیسی بود. اگر یک آهنربا را به فلش نزدیک کنیم، شاهد تعامل خواهیم بود - قطب های مشابه دفع می شوند، و برخلاف قطب ها جذب می شوند. این برهمکنش با تمام آهنرباها مشاهده می شود.

بیایید فلش های مغناطیسی کوچک را در امتداد آهنربای نواری قرار دهیم (شکل 4)، قطب جنوب با شمال تعامل خواهد داشت و شمال جنوب را جذب می کند. سوزن های مغناطیسی در امتداد خط میدان مغناطیسی قرار خواهند گرفت. به طور کلی پذیرفته شده است که خطوط مغناطیسی به خارج از آهنربای دائمی از قطب شمال به جنوب و در داخل آهنربا از قطب جنوب به شمال هدایت می شوند. بنابراین، خطوط مغناطیسی دقیقاً به همان روشی که در یک جریان الکتریکی بسته می شود، اینها دایره های متحدالمرکز هستند، آنها در داخل خود آهنربا بسته می شوند. به نظر می رسد که در خارج از آهنربا، میدان مغناطیسی از شمال به جنوب، و در داخل آهنربا از جنوب به شمال هدایت می شود.

برنج. 4. خطوط میدان مغناطیسی یک آهنربای نواری ()

برای مشاهده شکل میدان مغناطیسی آهنربای نواری، شکل میدان مغناطیسی آهنربای قوسی شکل، از دستگاه ها یا قطعات زیر استفاده می کنیم. بیایید یک صفحه شفاف، براده های آهن برداریم و آزمایشی انجام دهیم. بیایید براده های آهن را روی صفحه ای که روی آهنربای نواری قرار دارد بپاشیم (شکل 5):

برنج. 5. شکل میدان مغناطیسی یک آهنربای نواری ()

می بینیم که خطوط میدان مغناطیسی از قطب شمال خارج شده و وارد قطب جنوب می شوند؛ با چگالی خطوط می توانیم قطب های آهنربا را قضاوت کنیم؛ جایی که خطوط ضخیم تر هستند، قطب های آهنربا در آنجا قرار دارند (شکل 6).

برنج. 6. شکل میدان مغناطیسی یک آهنربای قوسی شکل ()

ما آزمایش مشابهی را با آهنربای قوسی شکل انجام خواهیم داد. می بینیم که خطوط مغناطیسی در سراسر آهنربا از شمال شروع شده و به قطب جنوب ختم می شوند.

ما قبلاً می دانیم که میدان مغناطیسی فقط در اطراف آهنرباها و جریان های الکتریکی تشکیل می شود. چگونه میدان مغناطیسی زمین را تعیین کنیم؟ هر سوزن، هر قطب نما در میدان مغناطیسی زمین به طور دقیق جهت گیری می شود. از آنجایی که سوزن مغناطیسی به طور دقیق در فضا است، بنابراین تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد و این میدان مغناطیسی زمین است. می توان نتیجه گرفت که زمین ما یک آهنربای بزرگ است (شکل 7) و بر این اساس، این آهنربا میدان مغناطیسی نسبتاً قدرتمندی در فضا ایجاد می کند. وقتی به سوزن یک قطب نما مغناطیسی نگاه می کنیم، می دانیم که فلش قرمز به سمت جنوب و فلش آبی به سمت شمال است. قطب های مغناطیسی زمین چگونه قرار دارند؟ در این مورد لازم به یادآوری است که قطب مغناطیسی جنوب در قطب جغرافیایی شمال زمین و قطب مغناطیسی شمال زمین در قطب جغرافیایی جنوب قرار دارد. اگر زمین را جسمی در فضا در نظر بگیریم، می‌توان گفت که وقتی از قطب‌نما به سمت شمال می‌رویم، به قطب مغناطیسی جنوب می‌رسیم و وقتی به سمت جنوب می‌رویم، به قطب مغناطیسی شمال می‌رسیم. در خط استوا، سوزن قطب نما تقریباً به صورت افقی نسبت به سطح زمین قرار خواهد گرفت و هر چه به قطب ها نزدیکتر باشیم، سوزن عمودی تر خواهد بود. میدان مغناطیسی زمین می توانست تغییر کند؛ زمان هایی وجود داشت که قطب ها نسبت به یکدیگر تغییر می کردند، یعنی جنوب جایی بود که شمال بود و بالعکس. به گفته دانشمندان، این منادی بلایای بزرگ در زمین بود. این در چند ده هزاره اخیر مشاهده نشده است.

برنج. 7. میدان مغناطیسی زمین ()

قطب های مغناطیسی و جغرافیایی بر هم منطبق نیستند. همچنین یک میدان مغناطیسی در داخل خود زمین وجود دارد و مانند یک آهنربای دائمی، از قطب مغناطیسی جنوب به سمت شمال هدایت می شود.

میدان مغناطیسی در آهنرباهای دائمی از کجا می آید؟ پاسخ این سوال را دانشمند فرانسوی آندره ماری آمپر داده است. او این ایده را بیان کرد که میدان مغناطیسی آهنرباهای دائمی با ابتدایی ترین و ساده ترین جریان هایی که در داخل آهنرباهای دائمی جریان دارند توضیح داده می شود. این ساده ترین جریان های ابتدایی یکدیگر را به روش خاصی تقویت می کنند و میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. یک ذره با بار منفی - یک الکترون - در اطراف هسته یک اتم حرکت می کند؛ این حرکت را می توان جهت دار در نظر گرفت و بر این اساس، یک میدان مغناطیسی در اطراف چنین بار متحرکی ایجاد می شود. در داخل هر جسمی، تعداد اتم‌ها و الکترون‌ها به سادگی بسیار زیاد است؛ بر این اساس، تمام این جریان‌های ابتدایی یک جهت منظم می‌گیرند و یک میدان مغناطیسی نسبتاً قابل توجهی دریافت می‌کنیم. در مورد زمین هم می توانیم بگوییم، یعنی میدان مغناطیسی زمین بسیار شبیه به میدان مغناطیسی آهنربای دائمی است. یک آهنربای دائمی مشخصه نسبتاً روشن هر مظهر میدان مغناطیسی است.

علاوه بر وجود طوفان های مغناطیسی، ناهنجاری های مغناطیسی نیز وجود دارد. آنها با میدان مغناطیسی خورشیدی مرتبط هستند. هنگامی که انفجارها یا پرتاب های به اندازه کافی قوی در خورشید رخ می دهد، بدون کمک تجلی میدان مغناطیسی خورشید رخ می دهد. این پژواک به زمین می رسد و میدان مغناطیسی آن را تحت تأثیر قرار می دهد، در نتیجه ما طوفان های مغناطیسی را مشاهده می کنیم. ناهنجاری های مغناطیسی با رسوبات سنگ آهن در زمین مرتبط است، ذخایر عظیم توسط میدان مغناطیسی زمین برای مدت طولانی مغناطیسی می شوند و تمام اجسام اطراف میدان مغناطیسی را از این ناهنجاری تجربه می کنند، فلش های قطب نما جهت اشتباه را نشان می دهند.

در درس بعدی به سایر پدیده های مرتبط با اعمال مغناطیسی خواهیم پرداخت.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Gendenshtein L.E.، Kaidalov A.B.، Kozhevnikov V.B. فیزیک 8 / ویرایش. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. پریشکین A.V. فیزیک 8. - M.: Bustard، 2010.
3. Fadeeva A.A.، Zasov A.V.، Kiselev D.F. فیزیک 8. - م.: اشراق.

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

مشق شب

1. کدام انتهای سوزن قطب نما به قطب شمال زمین جذب می شود؟
2. در کدام نقطه از زمین نمی توان به سوزن مغناطیسی اعتماد کرد؟
3. چگالی خطوط روی آهنربا چه چیزی را نشان می دهد؟

مقدمه 1

(1) بارزترین پدیده مکانیکی در آزمایشات الکتریکی و مغناطیسی برهمکنش است که به دلیل آن اجسام در حالات خاصی با وجود فاصله نسبتاً قابل توجهی بین آنها یکدیگر را به حرکت در می آورند.

بنابراین، برای تفسیر علمی این پدیده ها، ابتدا لازم است که مقدار و جهت نیروی وارده بین اجسام مشخص شود و اگر معلوم شود که این نیرو تا حدودی به موقعیت نسبی اجسام بستگی دارد. بر روی حالت الکتریکی یا مغناطیسی آنها، پس در نگاه اول طبیعی به نظر می رسد که این حقایق را با فرض وجود چیز دیگری، در حال سکون یا حرکت در هر جسم، که حالت الکتریکی یا مغناطیسی آن را تشکیل می دهد، و قادر به عمل در فاصله دور در بدن است، توضیح دهیم. مطابق با قوانین ریاضی

به این ترتیب نظریه های ریاضی الکتریسیته ساکن، مغناطیس، عمل مکانیکی بین رساناهای حامل جریان و نظریه القای جریان به وجود آمد. در این نظریه ها نیروی وارده بین دو جسم تنها به این صورت در نظر گرفته می شود که بسته به وضعیت اجسام و موقعیت نسبی آنها، محیط مورد توجه قرار نمی گیرد.

این نظریه ها کم و بیش به صراحت وجود موادی را پذیرفته اند که ذرات آنها توانایی اثرگذاری بر روی یکدیگر را از فاصله دور دارند. کامل ترین توسعه نظریه ای از این دست متعلق به دبلیو وبر 2 است که هم پدیده های الکترواستاتیک و هم پدیده های الکترومغناطیسی را در آن گنجانده است.

با این حال، پس از انجام این کار، او مجبور شد اعتراف کند که نیرویی که بین دو ذره الکتریکی اعمال می‌شود نه تنها به فاصله متقابل آنها، بلکه به سرعت نسبی آنها نیز بستگی دارد.

این نظریه که توسط وبر و نویمان 3 ارائه شد، در کاربرد آن در پدیده‌های الکتریسیته ساکن، جاذبه‌های الکترومغناطیسی، القای جریان‌ها و پدیده‌های دیامغناطیس بسیار مبتکرانه و به‌طور شگفت‌آوری جامع است. این نظریه برای ما معتبرتر است زیرا این ایده راهنمای کسی بود که در بخش عملی علم الکتریسیته چنین گام‌های بزرگی برداشت، هم با وارد کردن یک سیستم ثابت از واحدها در اندازه‌گیری‌های الکتریکی و هم با استفاده از عملاً. تعیین مقادیر الکتریکی با دقتی که تاکنون ناشناخته است 4 .

(2) با این حال، مشکلات مکانیکی مرتبط با فرض وجود ذراتی که در فاصله ای با نیروها بسته به سرعت آنها عمل می کنند به گونه ای است که من را از در نظر گرفتن این نظریه به عنوان قطعی باز می دارد، اگرچه ممکن است هنوز مفید باشد. در رابطه با ایجاد هماهنگی بین پدیده ها. بنابراین، ترجیح دادم به دنبال توضیح واقعیات در جهتی متفاوت باشم، با این فرض که آنها نتیجه فرآیندهایی هستند که هم در محیط اطراف بدن و هم در خود اجسام برانگیخته اتفاق می‌افتند و تلاش می‌کردم فعل و انفعالات بین اجسام دور از بدن را توضیح دهم. یکدیگر بدون فرض وجود نیروهایی که می توانند مستقیماً در فواصل قابل توجه عمل کنند.

(3) نظریه ای که من پیشنهاد می کنم را می توان نظریه میدان الکترومغناطیسی نامید، زیرا به فضای اطراف اجسام الکتریکی یا مغناطیسی می پردازد، و همچنین می توان آن را نظریه دینامیکی نامید، زیرا اذعان می کند که ماده در این فضا وجود دارد. در حال حرکت است که از طریق آن پدیده های الکترومغناطیسی مشاهده شده تولید می شود.

(4) میدان الکترومغناطیسی بخشی از فضا است که شامل و احاطه کننده اجسامی است که در حالت الکتریکی یا مغناطیسی هستند. این فضا را می توان با هر نوع ماده ای پر کرد یا می توان سعی کرد همه مواد متراکم را از آن حذف کنیم، همانطور که در لوله های هوسلر 5 یا در لوله های به اصطلاح خلاء وجود دارد. با این حال، همیشه مقدار کافی ماده برای درک و انتقال امواج نور و گرما وجود دارد. و از آنجایی که انتقال تشعشعات تغییر چندانی نمی کند، اگر به اصطلاح خلاء با اجسام شفاف با چگالی قابل ملاحظه جایگزین شود، مجبوریم بپذیریم که این حرکات موجی مربوط به ماده اتری است و نه به ماده متراکم، وجود که فقط تا حدی حرکت اتر را تغییر می دهد. بنابراین، دلایلی داریم که بر اساس پدیده های نور و گرما، فرض کنیم که نوعی محیط اثیری وجود دارد که فضا را پر می کند و در تمام اجسام نفوذ می کند، که توانایی به حرکت در آمدن را دارد تا این حرکت را از یک قسمت منتقل کند. از خود به دیگری و برای انتقال این حرکت ماده متراکم، آن را گرم می کند و به طرق مختلف بر آن تأثیر می گذارد.

(5) انرژی وارد شده به بدن از طریق گرم کردن باید قبلاً در محیط متحرک وجود داشته باشد، زیرا حرکات موج مدتی قبل از رسیدن به خود جسم گرم شده منبع گرما را ترک می‌کند و در طول این مدت انرژی باید نیمی از آن وجود داشته باشد. شکل حرکت متوسط ​​و نیمه به صورت کشش کشسان. بر اساس این ملاحظات، پروفسور W. Thomson 6 استدلال کرد که این محیط باید چگالی قابل مقایسه با چگالی ماده معمولی داشته باشد و حتی حد پایین تر این چگالی را تعیین کرد.

(6) بنابراین، ما می‌توانیم به‌عنوان داده‌ای که برگرفته از شاخه علم است، صرف نظر از آن چیزی که (در مورد مورد بررسی) با آن سروکار داریم، وجود رسانه‌ای نافذ با چگالی کم اما واقعی را بپذیریم. با قابلیت به حرکت در آمدن و انتقال حرکت از یک قسمت به قسمت دیگر با سرعت زیاد اما نه بی نهایت.

در نتیجه، قطعات این محیط باید به گونه ای به هم متصل شوند که حرکت یک قسمت به نحوی به حرکت قسمت های باقی مانده بستگی داشته باشد و در عین حال این اتصالات باید قابلیت جابجایی خاصی را داشته باشند، زیرا ارتباط برقرار می شود. حرکت آنی نیست، بلکه نیاز به زمان دارد.

بنابراین، این محیط توانایی دریافت و ذخیره دو نوع انرژی را دارد: انرژی «واقعی» بسته به حرکت قطعات آن و انرژی «پتانسیل» که کاری است که محیط به دلیل خاصیت ارتجاعی انجام می‌دهد. بازگشت به حالت اولیه خود، پس از آن جابجایی که او تجربه کرد.

انتشار نوسانات شامل تبدیل پیوسته یکی از این اشکال انرژی به صورت متناوب است و در هر لحظه مقدار انرژی در کل محیط به طور مساوی تقسیم می شود، به طوری که نیمی از انرژی انرژی حرکت و دیگری انرژی حرکت است. نصف انرژی کشش.

(7) رسانه ای با این نوع ساختار ممکن است قادر به انواع حرکت و جابجایی غیر از آنهایی باشد که پدیده های نور و گرما را تعیین می کنند. برخی از آنها ممکن است به گونه ای باشند که توسط حواس ما از طریق پدیده هایی که تولید می کنند درک شوند.

(8) اکنون می دانیم که یک محیط درخشان در برخی موارد عمل مغناطیس را تجربه می کند، زیرا فارادی 7 کشف کرد که در مواردی که یک پرتو پلاریزه صاف از یک محیط دیامغناطیسی شفاف در جهت خطوط مغناطیسی نیروی تشکیل شده توسط آهنرباها عبور می کند. جریان، سپس قطبش صفحه شروع به چرخش می کند.

این چرخش همیشه در جهتی اتفاق می افتد که الکتریسیته مثبت باید در اطراف جسم دیامغناطیسی جریان یابد تا یک میدان مغناطیسی موثر تشکیل شود.

Verde 8 از آن زمان کشف کرده است که اگر یک جسم دیامغناطیسی با یک جسم پارامغناطیس جایگزین شود، به عنوان مثال، محلولی از کلرید آهن در اتر، آنگاه چرخش در جهت مخالف رخ می دهد.

پروفسور W. Thomson 9 Tuck اشاره کرد که هیچ توزیع نیروهایی که بین اجزای هر محیطی که تنها حرکت آن حرکت ارتعاشات نور است، برای توضیح این پدیده کافی نیست، اما باید وجود آن را در محیط بپذیریم. یک حرکت بسته به مغناطش، علاوه بر آن حرکت ارتعاشی که نور است.

این کاملاً صحیح است که چرخش صفحه قطبش به دلیل تأثیر مغناطیسی فقط در محیط هایی با چگالی قابل توجه مشاهده شد. اما خواص میدان مغناطیسی زمانی که یک محیط با محیطی دیگر یا با خلاء جایگزین می‌شود، چندان تغییر نمی‌کند تا به ما این امکان را بدهد که فرض کنیم یک محیط متراکم چیزی بیش از تغییر ساده حرکت اتر انجام می‌دهد. بنابراین، ما مبنای قانونی برای طرح این سوال داریم: آیا حرکت محیط اثیری در هر جایی که اثرات مغناطیسی مشاهده می شود انجام نمی شود؟ ما دلایلی داریم که فرض کنیم این حرکت یک حرکت چرخشی است که محور آن در جهت نیروی مغناطیسی است.

(9) اکنون می توانیم پدیده دیگری را که در میدان الکترومغناطیسی مشاهده شده است مورد بحث قرار دهیم. هنگامی که جسمی در خطوط نیروی مغناطیسی حرکت می کند، چیزی را تجربه می کند که نیروی الکتروموتور نامیده می شود. دو انتهای مخالف بدن به روش های مخالف برق می گیرند و جریان الکتریکی تمایل دارد از بدن عبور کند. هنگامی که نیروی الکتروموتور به اندازه کافی بزرگ باشد و بر روی اجسام پیچیده شیمیایی خاصی تأثیر بگذارد، آنها را تجزیه می کند و باعث می شود یکی از اجزاء به سمت یک انتهای بدنه و دیگری در جهت دقیقاً مخالف 10 هدایت شود.

در این حالت ما یک تجلی آشکار از نیرویی داریم که علیرغم مقاومت باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود و برعکس انتهای بدن را برق می اندازد. این حالت خاص بدن تنها با اثر نیروی محرکه الکتریکی حفظ می شود و به محض حذف این نیرو، با نیرویی مساوی و مخالف تمایل دارد تا جریان معکوس را در بدن ایجاد کند و حالت الکتریکی اولیه خود را بازگرداند. . در نهایت، اگر این نیرو به اندازه کافی قوی باشد، ترکیبات شیمیایی را تجزیه می کند و اجزاء را در دو جهت مخالف حرکت می دهد، در حالی که تمایل طبیعی آنها به هم پیوستگی با نیرویی است که می تواند نیروی محرکه الکتریکی در جهت مخالف ایجاد کند.

بنابراین این نیرو نیرویی است که بر جسم به دلیل حرکت آن در یک میدان الکترومغناطیسی یا به دلیل تغییراتی که در خود آن میدان رخ می دهد، وارد می شود. عمل این نیرو یا در ایجاد جریان و گرم شدن بدن یا در تجزیه بدن ظاهر می شود، یا اگر نتواند یکی یا دیگری را انجام دهد، در این صورت بدن را به حالت قطبش الکتریکی می رساند. - حالت اجباری، که در آن انتهای بدن برعکس برق می‌گیرد و به محض حذف نیروی مزاحم، بدن تمایل دارد خود را از آن رها کند.

(10) طبق نظریه ای که من پیشنهاد می کنم، این "نیروی حرکتی" نیرویی است که هنگام انتقال حرکت از یک قسمت از محیط به قسمت دیگر ایجاد می شود، به طوری که به لطف این نیرو است که حرکت یک قسمت باعث حرکت می شود. از دیگر. هنگامی که یک نیروی الکتروموتور در امتداد یک مسیر رسانا عمل می کند، جریانی تولید می کند که در صورت مواجهه با مقاومت، باعث می شود انرژی الکتریکی به طور مداوم به گرما تبدیل شود. دومی دیگر نمی تواند به شکل انرژی الکتریکی با هیچ گونه معکوس کردن فرآیند بازیابی شود.

(11) اما هنگامی که یک نیروی الکتروموتور بر دی الکتریک اثر می کند، حالت قطبش اجزای آن ایجاد می کند که مشابه قطبش قطعات یک توده آهن تحت تأثیر است. آهنربا و مانند قطبش مغناطیسی می توان آن را حالتی توصیف کرد که در آن هر ذره دارای انتهای مخالف در حالت های مخالف است 11 .

در یک دی الکتریک تحت تأثیر نیروی محرکه الکتریکی، می توان تصور کرد که الکتریسیته در هر مولکول به قدری جابجا شده است که یک طرف مولکول به طور مثبت الکتریسیته می شود و طرف دیگر به طور منفی الکتریسیته می شود، اما الکتریسیته کاملاً با مولکول مرتبط می ماند و نمی شود. از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می شود.1 اثر این عمل بر کل جرم دی الکتریک بیان می شود! در جابجایی کلی برق در جهت معین. 12 این جابجایی معادل جریان نیست، زیرا وقتی به درجه معینی می رسد بدون تغییر می ماند، بلکه شروع جریان است و تغییرات آن با توجه به افزایش یا کاهش جابجایی 12 جریان هایی در جهت مثبت یا منفی ایجاد می کند. هیچ نشانه ای از هیچ گونه برقی شدن در داخل دی الکتریک وجود ندارد، زیرا برقی شدن سطح هر مولکولی با الکتریکی شدن مخالف سطح مولکول در تماس با آن خنثی می شود. اما در سطح مرزی دی الکتریک، جایی که الکتریسیته خنثی نمی شود، پدیده هایی را می یابیم که نشان دهنده الکتریکی شدن مثبت یا منفی این سطح است. رابطه بین نیروی الکتروموتور و مقدار جابجایی الکتریکی که تولید می‌کند به ماهیت دی‌الکتریک بستگی دارد، همان نیروی الکتروموتور معمولاً در دی‌الکتریک‌های جامد، مانند شیشه یا گوگرد، جابجایی الکتریکی بیشتری نسبت به هوا ایجاد می‌کند.

(12) بنابراین، در اینجا، اثر دیگری از نیروی محرکه الکتریکی، یعنی جابجایی الکتریکی را می بینیم، که طبق نظریه ما، نوعی انطباق الاستیک با عمل یک نیرو است، مشابه آنچه در سازه ها و ماشین ها به دلیل ایجاد می شود. به صلبیت ناقص اتصالات 13 .

(13) مطالعه عملی ظرفیت القایی دی الکتریک 14 به دلیل دو پدیده تداخلی دشوار شده است. اولین مورد رسانایی دی الکتریک است که اگرچه در بسیاری از موارد بسیار کوچک است، اما کاملاً نامحسوس نیست. دوم پدیده ای به نام جذب الکتریکی 15 است و شامل این واقعیت است که وقتی یک دی الکتریک در معرض نیروی محرکه الکتریکی قرار می گیرد، جابجایی الکتریکی به تدریج افزایش می یابد و اگر نیروی الکتروموتور حذف شود، دی الکتریک فوراً به حالت اولیه خود باز نمی گردد. اما تنها بخشی از برق رسانی را تخلیه می کند و با رها شدن به حال خود، به تدریج در سطح خود برق می گیرد، در حالی که داخل دی الکتریک به تدریج دپلاریزه می شود. تقریباً همه دی الکتریک های جامد این پدیده را نشان می دهند که بار باقیمانده شیشه لیدن و برخی پدیده ها در کابل های الکتریکی را توضیح می دهد که توسط F. Jenkin 16 توضیح داده شده است.

(14) ما در اینجا با دو نوع دیگر انطباق، متفاوت از کشش یک دی الکتریک ایده آل، که با یک بدنه ایده آل الاستیک مقایسه کردیم، مواجه می شویم. انطباق، که به رسانایی مربوط می شود، می تواند با انطباق یک سیال چسبناک (به عبارت دیگر، یک سیال با اصطکاک داخلی بالا) یا یک جسم نرم مقایسه شود، که در آن کوچکترین نیرو تغییر شکل ثابتی ایجاد می کند و با گذشت زمان افزایش می یابد. عمل نیرو انطباق مرتبط با پدیده جذب الکتریکی را می توان با انطباق بدنه الاستیک یک ساختار سلولی حاوی مایع غلیظ در حفره های آن مقایسه کرد. چنین جسمی که تحت فشار قرار می گیرد، به تدریج فشرده می شود و با برداشته شدن فشار، بدن بلافاصله به شکل قبلی خود باز نمی گردد، زیرا کشسانی ماده بدن باید به تدریج قبل از تعادل کامل بر ویسکوزیته مایع غلبه کند. بازسازی می شود. برخی از جامدات، اگرچه ساختاری که در بالا گفتیم ندارند، دارای خواص مکانیکی از این دست هستند (17) و این احتمال وجود دارد که همین مواد، مانند دی الکتریک، خواص الکتریکی مشابهی داشته باشند و اگر مواد مغناطیسی باشند، دارای خواص مشابهی باشند. ویژگی های مربوط به کسب، حفظ و از دست دادن قطبیت مغناطیسی 18.

(15) بنابراین به نظر می‌رسد که پدیده‌های خاصی از الکتریسیته و مغناطیس منجر به نتایج مشابه پدیده‌های نوری می‌شوند، یعنی اینکه یک محیط اثیری وجود دارد که در همه اجسام نفوذ می‌کند و تنها تا حدی با حضور آنها تغییر می‌یابد. که بخش‌هایی از این محیط دارای قدرت حرکت توسط جریان‌های الکتریکی و آهن‌ربا هستند. که این حرکت با کمک نیروهای ناشی از اتصالات این قسمت ها از یک قسمت رسانه به قسمت دیگر منتقل می شود. که تحت تأثیر این نیروها، بسته به کشسانی این اتصالات، جابجایی خاصی به وجود می آید و در نتیجه، انرژی در محیط می تواند به دو شکل مختلف وجود داشته باشد که یکی از آنها انرژی واقعی حرکت قطعات است. محیط و دیگری انرژی پتانسیل ناشی از اتصالات قطعات به دلیل خاصیت ارتجاعی آنهاست.

(16) از این رو ما به مفهوم مکانیزم پیچیده ای می رسیم که قادر به انجام حرکات متنوع است، اما در عین حال به گونه ای متصل است که حرکت یک قسمت، طبق روابط معین، به حرکت قسمت دیگر بستگی دارد. قطعات، و این حرکات توسط نیروهای ناشی از جابجایی نسبی قطعات به هم پیوسته به دلیل کشسانی اتصالات ارتباط برقرار می کنند. چنین مکانیزمی باید از قوانین کلی دینامیک تبعیت کند و ما باید بتوانیم همه پیامدهای این حرکت را استنتاج کنیم، با این فرض که شکل رابطه بین حرکات قطعات مشخص است. (17) می دانیم که وقتی جریان الکتریکی در یک مدار رسانا جریان دارد، قسمت مجاور میدان با خواص مغناطیسی شناخته شده مشخص می شود و اگر دو مدار در میدان وجود داشته باشد، خواص مغناطیسی میدان مربوط به هر دو جریان است. ترکیب شده. بنابراین، هر قسمت از میدان با هر دو جریان در ارتباط است و هر دو جریان به دلیل ارتباط آنها با مغناطش میدان به یکدیگر متصل می شوند. اولین نتیجه این اتصال که مطالعه آن را پیشنهاد می کنم، القای یک جریان توسط جریان دیگر و القای ناشی از حرکت هادی ها در یک میدان است.

نتیجه دیگری که از این نتیجه حاصل می شود، برهمکنش مکانیکی بین هادی هایی است که جریان ها از طریق آنها جریان می یابد. پدیده القای جریان از برهمکنش مکانیکی هادی ها توسط هلمهولتز 19 و تامسون 20 به دست آمده است. من ترتیب معکوس را دنبال کردم و برهمکنش مکانیکی را از قوانین القاء به دست آوردم. سپس روش‌های تجربی را برای تعیین مقادیر L، M، N 21 که این پدیده‌ها به آن‌ها بستگی دارد، شرح دادم.

(18) سپس پدیده‌های القاء و جذب جریان‌ها را برای مطالعه میدان الکترومغناطیسی و ایجاد سیستمی از خطوط مغناطیسی نیرو که ویژگی‌های مغناطیسی آنها را نشان می‌دهد، به کار می‌برم. با بررسی همان میدان با یک آهنربا، من توزیع سطوح مغناطیسی معادل پتانسیل آن را نشان می‌دهم که خطوط میدان را در زوایای قائم قطع می‌کنند.

برای معرفی این نتایج به قلمرو حساب نمادین، 22 آنها را در قالب معادلات میدان الکترومغناطیسی عمومی بیان می کنم.

این معادلات بیان می کنند:
(الف) رابطه بین جابجایی الکتریکی، جریان رسانش واقعی و جریان کل متشکل از هر دو.
(ب) رابطه بین خطوط مغناطیسی نیرو و ضرایب القایی مدار، همانطور که قبلاً از قوانین القاء به دست آمده است.
ج) رابطه بین قدرت جریان و اثرات مغناطیسی آن بر اساس سیستم الکترومغناطیسی واحدها.
(د) مقدار نیروی محرکه الکتریکی در هر جسم ناشی از حرکت جسم در میدان، تغییر در خود میدان و تغییر پتانسیل الکتریکی از یک قسمت میدان به قسمت دیگر.
(ه) رابطه بین جابجایی الکتریکی و نیروی محرکه الکتریکی که آن را ایجاد می کند.
(و) رابطه بین جریان الکتریکی و نیروی حرکتی الکتریکی که آن را هدایت می کند.
(ز) رابطه بین مقدار برق آزاد در هر نقطه و جابجایی های الکتریکی در مجاورت آن.
(H) رابطه بین افزایش یا کاهش جریان الکتریسیته آزاد و جریانهای الکتریکی مجاور. در مجموع 20 معادله از این قبیل وجود دارد که شامل 20 متغیر است.

(19) سپس انرژی داخلی میدان الکترومغناطیسی را از طریق این مقادیر بیان می کنم که تا حدی به قطبش مغناطیسی و تا حدی به قطبش الکتریکی در هر نقطه بستگی دارد.

از اینجا من نیروی مکانیکی عمل کننده را ابتدا روی یک هادی متحرک که از طریق آن جریان الکتریکی جریان می یابد، تعیین می کنم. دوم، به قطب مغناطیسی؛ ثالثاً، روی بدنه برق دار.

نتیجه اخیر، یعنی نیروی مکانیکی که بر یک جسم برق‌دار وارد می‌شود، یک روش مستقل برای اندازه‌گیری الکتریکی بر اساس اعمال الکتریکی ایجاد می‌کند. به نظر می رسد نسبت بین واحدهای مورد استفاده در این دو روش به چیزی که من "الاستیسیته الکتریکی" محیط نامیده ام بستگی دارد و نرخی است که به طور تجربی توسط وبر و کولراوش تعیین شده است.

سپس نحوه محاسبه خازن الکترواستاتیکی خازن و ظرفیت القایی خاص دی الکتریک را نشان می دهم.

مورد خازن متشکل از لایه‌های موازی مواد با مقاومت‌های الکتریکی و ظرفیت‌های القایی متفاوت بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده می‌شود که پدیده‌ای به نام جذب الکتریکی، به طور کلی، رخ می‌دهد، یعنی اگر خازن به طور ناگهانی تخلیه شود، پس از یک زمان کوتاهی حضور را تشخیص می دهد باقی ماندهشارژ.

(20) معادلات کلی بیشتر در مورد یک اختلال مغناطیسی که از طریق یک میدان نارسانا منتشر می شود اعمال می شود و نشان داده می شود که تنها اختلالاتی که می توانند به این روش منتشر شوند اختلالات عرضی نسبت به جهت انتشار هستند و اینکه سرعت انتشار سرعت است v، به صورت تجربی از آزمایش های مشابه وبر تعیین شد که تعداد واحدهای الکترواستاتیک الکتریسیته موجود در یک واحد الکترومغناطیسی را بیان می کند.

این سرعت به قدری به سرعت نور نزدیک است که به نظر می رسد دلیل خوبی برای این نتیجه داشته باشیم که خود نور (شامل گرمای تابشی و سایر تشعشعات) یک اختلال الکترومغناطیسی به شکل امواج منتشر شده در یک میدان الکترومغناطیسی بر اساس قوانین الکترومغناطیس است. 24 . اگر اینطور باشد، در آن صورت همزمانی بین الاستیسیته محیط محاسبه شده، از یک سو، از ارتعاشات نور سریع و از سوی دیگر، که توسط فرآیند آهسته آزمایش های الکتریکی به دست آمده است، نشان می دهد که خواص کشسانی چقدر کامل و صحیح است. اگر با ماده یا ماده چگالی تر از هوا پر نشده باشد، محیط باید باشد. اگر همان خاصیت ارتجاعی در اجسام شفاف متراکم حفظ شود، آنگاه معلوم می شود که مجذور ضریب شکست برابر است با حاصلضرب خازن دی الکتریک خاص و خازن مغناطیسی خاص 25 . رسانه های رسانا به سرعت چنین تشعشعی را جذب می کنند و بنابراین معمولاً مات هستند.

مفهوم انتشار اغتشاشات مغناطیسی عرضی به استثنای اغتشاشات طولی قطعاً توسط پروفسور فارادی 26 در «اندیشه‌هایی درباره ارتعاشات پرتو» دنبال می‌شود. نظریه الکترومغناطیسی نور که توسط او ارائه شده است در اصل همان چیزی است که من در این گزارش توسعه می دهم، با این تفاوت که در سال 1846 هیچ داده ای برای محاسبه سرعت انتشار وجود نداشت.

(21) سپس معادلات کلی برای محاسبه ضرایب القایی متقابل دو جریان دایره ای و ضریب خود القایی سیم پیچ اعمال می شود.

عدم توزیع یکنواخت جریان در قسمت های مختلف مقطع سیم در لحظه ای که جریان شروع به جریان می کند، همانطور که معتقدم برای اولین بار مورد مطالعه قرار گرفته است و اصلاح مربوطه برای ضریب خود القایی انجام شده است. یافت.

این نتایج برای محاسبه خود القایی سیم پیچ مورد استفاده در آزمایشات کمیته انجمن استانداردهای مقاومت الکتریکی بریتانیا اعمال می شود و مقادیر به دست آمده با مقادیر تعیین شده تجربی مقایسه می شوند.

* در کتاب: D. K. Maxwell آثار منتخب در مورد نظریه میدان الکترومغناطیسی. م، 1954، ص. 251-264.
1 معاملات انجمن سلطنتی، جلد CLV، 1864
2 ویلهلم وبر (1804-1891) - فیزیکدان آلمانی، قانون اولیه الکترودینامیک دوربرد را استخراج کرد. او همراه با Kohlrausch Rudolf (1809-1858) برای اولین بار در سال 1856 نسبت واحدهای بار الکترواستاتیک و مغناطیسی را اندازه گیری کرد که برابر با سرعت نور (3-108 متر بر ثانیه) بود.
3 Electrodynamische Maassbestimmungen، لایپزیگ. ترجمه، جلد 1، 1849 و خاطرات علمی تیلور، جلد پنجم، فصل چهاردهم.
4 این به آزمایشات وبر و کولراوش اشاره دارد.
5 هاینریش گیسلر (1814-1879) فیزیکدان آلمانی بود که تعدادی ابزار فیزیکی را طراحی کرد: هیدرومتر، پمپ های جیوه، لوله های خلاء - به اصطلاح لوله های هوسلر و غیره.
6 تامسون ویلیام (لرد کلوین) (1824-1907) - فیزیکدان برجسته انگلیسی، یکی از بنیانگذاران ترمودینامیک. مقیاس دمای مطلق را که نام خود را دارد معرفی کرد، نظریه نوسانات الکتریکی را توسعه داد، فرمول دوره یک مدار نوسانی را به دست آورد، نویسنده بسیاری از اکتشافات و اختراعات دیگر، و حامی تصویر مکانیکی جهان فیزیکی. دبلیو تامسون. "درباره چگالی احتمالی محیط نورانی و ارزش مکانیکی یک مایل مکعب نور خورشید"، معاملات انجمن سلطنتی ادینبورگ، ص. 57، 1854.
7 این همان چیزی است که ماکسول آن را انرژی جنبشی می نامد.
8 "انقضا Res."، سری XIX. امیل وردت (1824-1866) - فیزیکدان فرانسوی که به طور تجربی کشف کرد که چرخش مغناطیسی صفحه قطبش با مجذور طول موج نور متناسب است. Verdet، Comptes rendus، 1856، نیمه دوم، با 529 و 1857، نیمه اول، ص. 1209.
9 بنابراین W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, ژوئن 1856 و ژوئن 1861.
10 ماکسول به ایده های منسوخ در مورد تجزیه الکترولیت ها توسط میدان الکتریکی پایبند است.
11 فارادی، «انقضا. Res»، سری یازدهم; ماسوتی، مم. دلا سوک. ایتالیانا (Mode-pa)، ج XXIV، قسمت 2، ص 138. 49.
12 در اینجا ماکسول مفهوم جریان جابجایی را معرفی می کند.
13 مدل تئوری کشش برای اهداف توضیحی استفاده می شود.
14 این همان چیزی است که ماکسول آن را ثابت دی الکتریک یک ماده می نامد.
15 فارادی، "Exp Res" (1233-1250).
16 F. Jenkm Reports of the British Association, 1859, p. 248، و گزارش کمیته هیئت تجارت کابلهای زیردریایی، ص. 136 و 464.
17 برای مثال، ترکیبی از چسب، ملاس و غیره که از آن پیکره های پلاستیکی کوچکی ساخته می شود که با تغییر شکل، تنها به تدریج شکل اصلی خود را به دست می آورند.
18 مثال دیگری از نحوه استفاده ماکسول از قیاس های نظریه کشش.
19 نسخه روسی، هلمهولتز. "در مورد حفظ قدرت." م.، 1922.
20 دبلیو تامسون. گزارش های انجمن بریتانیا، 1848; فیل. Mag.، دسامبر 1851.
21 L، M، N برخی از کمیت های هندسی هستند که توسط ماکسول برای توصیف وابستگی برهمکنش هادی ها با جریان معرفی شده اند: L به شکل هادی اول، N به شکل هادی دوم و M به موقعیت نسبی هادی بستگی دارد. این هادی ها
22 این «حساب نمادین» از کار همیلتون در مورد تحلیل بردار و عملگر وام گرفته شده است.
23 این معادلات در شکل مدرن خود (در SI) به این صورت هستند: (A) یک معادله نیست، بلکه تعریفی از بردار چگالی جریان کل است:
24 در اینجا ماکسول بر ماهیت الکترومغناطیسی نور تأکید می کند.
25 یعنی p2 = e|l.
26 فیل. Mag., May 1846 یا «Exp. Res."، ج III.
27 اولین مقادیر قابل اعتماد برای سرعت نور در آزمایش های I. Fizeau (1849) و L. Foucault (1850) به دست آمد.

نمونه هایی از منابع تک پالس های الکترومغناطیسی: انفجار هسته ای، تخلیه صاعقه، تخلیه الکتریکی، سوئیچینگ در مدارهای الکتریکی. طیف EMR اغلب صورتی است. نمونه هایی از منابع پالس های الکترومغناطیسی متعدد: ماشین های جمع کننده، تخلیه تاج در جریان متناوب، تخلیه قوس متناوب در جریان متناوب.

در فناوری، تشعشعات الکترومغناطیسی با طیف محدود اغلب با آن مواجه می شوند، اما مانند EMR ناشی از انفجار هسته ای، می تواند منجر به خرابی تجهیزات یا ایجاد تداخل قدرتمند شود. به عنوان مثال، تشعشعات ایستگاه های رادار، تاسیسات فرسایش الکتریکی، ارتباطات دیجیتال و غیره.

میدان الکترومغناطیسی و تاثیر آن بر سلامت انسان

1. EMF چیست، انواع و طبقه بندی آن

2. منابع اصلی EMF

2.1 حمل و نقل الکتریکی

2.2 خطوط برق

2.3 سیم کشی برق

2.7 سلولی

2.8 رادار

2.9 کامپیوترهای شخصی

3. چگونه EMF بر سلامتی تأثیر می گذارد؟

4. چگونه از خود در برابر EMF محافظت کنید

در عمل، هنگام توصیف محیط الکترومغناطیسی، از اصطلاحات "میدان الکتریکی"، "میدان مغناطیسی"، "میدان الکترومغناطیسی" استفاده می شود. اجازه دهید به طور خلاصه توضیح دهیم که این به چه معناست و چه ارتباطی بین آنها وجود دارد.

میدان الکتریکی توسط بارها ایجاد می شود. به عنوان مثال، در تمام آزمایش‌های معروف مدرسه در مورد برق‌سازی آبنیت، یک میدان الکتریکی وجود دارد.

میدان مغناطیسی زمانی ایجاد می شود که بارهای الکتریکی در یک هادی حرکت کنند.

برای مشخص کردن بزرگی میدان الکتریکی، از مفهوم قدرت میدان الکتریکی، نماد E، واحد اندازه گیری V/m استفاده می شود. بزرگی میدان مغناطیسی با شدت میدان مغناطیسی H، واحد A/m مشخص می‌شود. هنگام اندازه‌گیری فرکانس‌های بسیار کم و بسیار پایین، مفهوم القای مغناطیسی B نیز اغلب استفاده می‌شود، واحد T، یک میلیونیم T مربوط به 1.25 A/m است.

طبق تعریف، میدان الکترومغناطیسی شکل خاصی از ماده است که از طریق آن برهمکنش بین ذرات باردار الکتریکی رخ می دهد. دلایل فیزیکی وجود یک میدان الکترومغناطیسی به این واقعیت مربوط می شود که یک میدان الکتریکی متغیر با زمان E یک میدان مغناطیسی H ایجاد می کند و یک H در حال تغییر یک میدان الکتریکی گردابی ایجاد می کند: هر دو مؤلفه E و H که پیوسته تغییر می کنند، هر یک را تحریک می کنند. دیگر. EMF ذرات باردار ثابت یا متحرک یکنواخت به طور جدایی ناپذیری با این ذرات مرتبط است. با حرکت شتابان ذرات باردار، EMF از آنها جدا می شود و به طور مستقل به شکل امواج الکترومغناطیسی وجود دارد، بدون اینکه با حذف منبع ناپدید شود.

امواج الکترومغناطیسی با طول موج، نماد - l مشخص می شوند. منبعی که تشعشع تولید می کند و اساساً نوسانات الکترومغناطیسی ایجاد می کند، با فرکانس مشخص می شود که f نامیده می شود.

یکی از ویژگی های مهم EMF تقسیم آن به مناطق به اصطلاح "نزدیک" و "دور" است. در منطقه "نزدیک" یا منطقه القایی، در فاصله ای از منبع r 3l. در ناحیه "دور"، شدت میدان به نسبت معکوس فاصله تا منبع r -1 کاهش می یابد.

در ناحیه "دور" تابش ارتباط بین E و H وجود دارد: E = 377H، که در آن 377 امپدانس موج خلاء، اهم است. بنابراین، به عنوان یک قاعده، تنها E اندازه گیری می شود.در روسیه، در فرکانس های بالاتر از 300 مگاهرتز، معمولاً چگالی شار انرژی الکترومغناطیسی یا بردار Poynting اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری که با S نشان داده می شود W/m2 است. PES مقدار انرژی منتقل شده توسط یک موج الکترومغناطیسی در واحد زمان را از طریق یک واحد سطح عمود بر جهت انتشار موج مشخص می کند.

طبقه بندی بین المللی امواج الکترومغناطیسی بر اساس فرکانس

نام محدوده فرکانس

1. وادیم بیش از 4 سال پیش یک مثال عملی از همگرایی امواج حلقه‌ای شکل در روشی ابتدایی برای پرتاب یک شناور نجات بر روی آب توصیف کرد. امواج از منبع منحرف شدند و در واقع همگرا شدند.از لحاظ نظری تلاش‌های بی‌ثباتی برای ایجاد یک پوسته الکترومغناطیسی از یک «ماشین تمپو» ساختگی وجود داشت. صادقانه بگویم، او دانه های دور اندیش، شهودی، هنوز درک نشده است.

3. مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، بازگشت زمان به عقب امکان پذیر است. اما با تغییر مسیر بیشتر.

4. سرعت زمان یکسان نیست.

5. نسبیت - فضا و زمان برای یک جهان معین و بشریت - معیاری برای سرعت نور، سپس جهان دیگر. سرعت های مختلف، قوانین متفاوت همچنین در کاهش.

6. «بیگ بنگ» حدود 14 میلیارد سال نوری، فقط چند لحظه در دنیایی دیگر، در جریانی دیگر، زمانی که برای بشریت 5 دقیقه - برای دنیاهای دیگر - میلیاردها سال است.

7. جهان نامتناهی برای دیگران مانند یک ذره کوانتومی نامرئی است و بالعکس.

معرفی فن آوری های جدید و استفاده گسترده از الکتریسیته منجر به پیدایش میدان های الکترومغناطیسی مصنوعی شده است که اغلب اثرات مضری بر انسان و محیط زیست می گذارد. این میدان های فیزیکی در جایی به وجود می آیند که بارهای متحرک وجود دارد.

ماهیت میدان الکترومغناطیسی

میدان الکترومغناطیسی نوع خاصی از ماده است. در اطراف هادی هایی که بارهای الکتریکی در امتداد آنها حرکت می کنند، رخ می دهد. چنین میدان نیرویی از دو میدان مستقل تشکیل شده است - مغناطیسی و الکتریکی، که نمی توانند جدا از یکدیگر وجود داشته باشند. هنگامی که یک میدان الکتریکی بوجود می آید و تغییر می کند، همیشه یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

یکی از اولین کسانی که در اواسط قرن نوزدهم ماهیت میدان های متناوب را مورد مطالعه قرار داد، جیمز ماکسول بود که به خلق نظریه میدان الکترومغناطیسی نسبت داده می شود. این دانشمند نشان داد که بارهای الکتریکی که با شتاب حرکت می کنند، میدان الکتریکی ایجاد می کنند. تغییر آن میدانی از نیروهای مغناطیسی ایجاد می کند.

منبع یک میدان مغناطیسی متناوب می تواند یک آهنربا باشد اگر در حرکت باشد و همچنین یک بار الکتریکی که با شتاب نوسان می کند یا حرکت می کند. اگر باری با سرعت ثابت حرکت کند، جریان ثابتی از هادی عبور می کند که با میدان مغناطیسی ثابت مشخص می شود. با انتشار در فضا، میدان الکترومغناطیسی انرژی را منتقل می کند که به بزرگی جریان در هادی و فرکانس امواج ساطع شده بستگی دارد.

تاثیر میدان الکترومغناطیسی بر انسان

سطح تمام تشعشعات الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط سیستم های فنی ساخت بشر چندین برابر بیشتر از تابش طبیعی سیاره است. این میدان با یک اثر حرارتی مشخص می شود که می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد بافت های بدن و عواقب جبران ناپذیر شود. به عنوان مثال، استفاده طولانی مدت از تلفن همراه که منبع تشعشع است، می تواند منجر به افزایش دمای مغز و عدسی چشم شود.

میدان های الکترومغناطیسی ایجاد شده در هنگام استفاده از لوازم خانگی می تواند باعث ظهور تومورهای بدخیم شود. این به ویژه در مورد بدن کودکان صدق می کند. حضور طولانی مدت فرد در نزدیکی منبع امواج الکترومغناطیسی، کارایی سیستم ایمنی را کاهش می دهد و منجر به بیماری های قلبی و عروقی می شود.

البته نمی توان به طور کامل استفاده از وسایل فنی را که منبع میدان های الکترومغناطیسی هستند کنار گذاشت. اما می توانید از ساده ترین اقدامات پیشگیرانه استفاده کنید، مثلاً از تلفن همراه فقط با هدست استفاده کنید و پس از استفاده از تجهیزات، سیم های دستگاه را در پریزهای برق رها نکنید. در زندگی روزمره، توصیه می شود از کابل های تقویت کننده و کابل هایی که دارای محافظ محافظ هستند استفاده کنید.

اگر میدانی برای مغناطیس کردن چیزی مورد نیاز باشد، این قطعه از ماده مغناطیسی باید در مدار مغناطیسی گنجانده شود. آن ها یک هسته فولادی بسته را می گیریم، به اندازه موادی که باید آن را مغناطیسی کنیم، در آن سوراخ ایجاد می کنیم، این ماده را در دهانه حاصل وارد می کنیم، بنابراین دوباره مدار مغناطیسی اره شده را می بندیم. میدانی که در مواد شما نفوذ می کند بسیار همگن خواهد بود.

نحوه ایجاد میدان الکترومغناطیسی

یک میدان الکترومغناطیسی به خودی خود ایجاد نمی شود، بلکه توسط یک وسیله یا جسم منتشر می شود. قبل از مونتاژ چنین دستگاهی، لازم است اصل ظاهر میدان را درک کنید. از نام آن به راحتی می توان فهمید که این ترکیبی از میدان های مغناطیسی و الکترونیکی است که می توانند یکدیگر را تحت شرایط خاصی تولید کنند. مفهوم EMF با نام دانشمند ماکسول مرتبط است.

محققان آزمایشگاه میدان‌های مغناطیسی بالا در درسدن با ایجاد قوی‌ترین میدان مغناطیسی تولید شده به‌طور مصنوعی، رکورد جهانی جدیدی را به ثبت رساندند. آنها با استفاده از یک سیم پیچ سلفی دو لایه به وزن 200 کیلوگرم و ابعادی قابل مقایسه با اندازه یک سطل معمولی، توانستند میدان مغناطیسی 91.4 تسلا را در عرض چند ده میلی ثانیه بدست آورند. به عنوان یک مرجع، رکورد قبلی در این زمینه 89 تسلا بود که سال ها پابرجا بود که توسط محققان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، ایالات متحده آمریکا ثبت شد.

91 تسلا یک میدان مغناطیسی فوق العاده قدرتمند است؛ آهنرباهای الکتریکی معمولی با قدرت بالا که در لوازم صنعتی و خانگی استفاده می شود، میدان مغناطیسی بیش از 25 تسلا تولید می کنند. به دست آوردن میدان های مغناطیسی با مقادیر بازدارنده نیاز به رویکردهای خاصی دارد؛ چنین آهنرباهای الکتریکی به روشی خاص ساخته می شوند تا بتوانند عبور بدون مانع مقدار زیادی انرژی را تضمین کنند و سالم و سالم بمانند. مشخص است که جریان الکتریکی که از یک سلف عبور می کند یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند، اما این میدان مغناطیسی با الکترون های موجود در هادی برهمکنش می کند و آنها را در جهت مخالف دفع می کند، یعنی. مقاومت الکتریکی ایجاد می کند. هر چه میدان مغناطیسی تولید شده توسط مغناطیس الکترومغناطیسی بیشتر باشد، اثر دافعه ای روی الکترون ها که در هادی های سیم پیچ ایجاد می شود، بیشتر می شود. و زمانی که به حد معینی رسید، این ضربه می تواند منجر به نابودی کامل آهنربای الکتریکی شود.

به منظور جلوگیری از خود تخریبی سیم پیچ تحت تاثیر میدان مغناطیسی خود، دانشمندان آلمانی پیچ های سیم پیچ را در یک "کرست" از مواد انعطاف پذیر و بادوام، مشابه آنچه در زره بدن استفاده می شود، "لباس" کردند. این راه حل به دانشمندان سیم پیچی داد که قادر بود میدان مغناطیسی 50 تسلا را برای دو صدم ثانیه بدون تخریب ایجاد کند. مرحله بعدی آنها کاملاً قابل پیش بینی بود: به سیم پیچ اول آنها یک سیم پیچ دیگر از 12 لایه اضافه کردند که همچنین در یک "کرست" فیبر محصور شده بود. سیم پیچ دوم قادر است میدان مغناطیسی 40 تسلا را تحمل کند، اما کل میدان مغناطیسی دو سیم پیچ که با کمک برخی ترفندها به دست می آید، از آستانه 90 تسلا فراتر رفت.

اما مردم هنوز به آهنرباهای بسیار قوی نیاز دارند. میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر و دقیق‌تر، مطالعه و اندازه‌گیری بهتر برخی از خواص مواد جدیدی را که دانشمندان دائماً در حال اختراع و ایجاد آن هستند، ممکن می‌سازد. بنابراین، این آهنربای الکتریکی قدرتمند جدید مورد استقبال برخی از دانشمندان در زمینه علم مواد قرار گرفت. محققان HZDR قبلاً برای شش عدد از این آهن‌رباهای الکتریکی سفارش‌هایی دریافت کرده‌اند که انتظار می‌رود در چند سال آینده تولید کنند.

منابع: engangs.ru، it-med.ru، tinyfamily.ru، www.kakprosto.ru، flyback.org.ru، dokak.ru، www.dailytechinfo.org