Jak wytworzyć stałe pole magnetyczne. Co to jest magnetoterapia? Co leczy pole magnetyczne?

Czym są super silne pola magnetyczne?

W nauce różne interakcje i pola są wykorzystywane jako narzędzia do zrozumienia natury. Podczas eksperymentu fizycznego badacz, wpływając na przedmiot badań, bada reakcję na ten wpływ. Analizując je, wyciągają wniosek na temat natury zjawiska. Najbardziej skutecznym środkiem oddziaływania jest pole magnetyczne, ponieważ magnetyzm jest powszechną właściwością substancji.

Charakterystyczną cechą pola magnetycznego jest indukcja magnetyczna. Poniżej znajduje się opis najpopularniejszych metod wytwarzania ultrasilnych pól magnetycznych, tj. pola magnetyczne o indukcji powyżej 100 T (tesla).

Dla porownania -

• minimalne pole magnetyczne zarejestrowane za pomocą nadprzewodzącego interferometru kwantowego (SQUID) wynosi 10 -13 T;
• Ziemskie pole magnetyczne – 0,05 mT;
• pamiątkowe magnesy na lodówkę – 0,05 T;
• magnesy alnico (aluminiowo-niklowo-kobaltowe) (AlNiCo) – 0,15 T;
• magnesy trwałe ferrytowe (Fe 2 O 3) – 0,35 T;
• magnesy trwałe samarowo-kobaltowe (SmCo) - 1,16 Tesli;
• najsilniejsze magnesy trwałe neodymowe (NdFeB) – 1,3 Tesli;
• elektromagnesy Wielkiego Zderzacza Hadronów - 8,3 Tesli;
• najsilniejsze stałe pole magnetyczne (National High Magnetic Field Laboratory, University of Florida) - 36,2 Tesli;
• najsilniejsze pulsacyjne pole magnetyczne osiągnięte bez zniszczenia instalacji (Los Alamos National Laboratory, 22 marca 2012) wynosi 100,75 Tesli.

Obecnie badania w zakresie wytwarzania supersilnych pól magnetycznych prowadzone są w krajach uczestniczących w Klubie Megagaussowym i są omawiane na międzynarodowych konferencjach poświęconych wytwarzaniu megagausowych pól magnetycznych i eksperymentom z tym związanym ( gaus– jednostka miary indukcji magnetycznej w systemie CGS, 1 megagaus = 100 tesli).

Do wytworzenia pól magnetycznych o takiej sile wymagana jest bardzo duża moc, dlatego obecnie można je uzyskać jedynie w trybie impulsowym, a czas trwania impulsu nie przekracza kilkudziesięciu mikrosekund.

Wyładowanie do cewki jednoobrotowej

Najprostszą metodą uzyskania ultrasilnych pulsacyjnych pól magnetycznych o indukcji magnetycznej w zakresie 100...400 Tesli jest wyładowanie pojemnościowych urządzeń magazynujących energię na elektromagnesy jednoobrotowe ( Elektrozawór- jest to jednowarstwowa cewka cylindryczna, której zwoje są ściśle nawinięte, a długość jest znacznie większa niż średnica).

Średnica wewnętrzna i długość stosowanych cewek zwykle nie przekraczają 1 cm, ich indukcyjność jest niewielka (jednostki nanohenrów), dlatego do wytworzenia w nich supersilnych pól potrzebne są prądy na poziomie megaamperów. Uzyskuje się je przy użyciu baterii kondensatorów wysokiego napięcia (10-40 kilowoltów) o niskiej indukcyjności własnej i zmagazynowanej energii od dziesiątek do setek kilodżuli. W takim przypadku czas narastania indukcji do wartości maksymalnej nie powinien przekraczać 2 mikrosekund, w przeciwnym razie zniszczenie elektromagnesu nastąpi przed osiągnięciem super silnego pola magnetycznego.

Odkształcenie i zniszczenie elektromagnesu tłumaczy się faktem, że z powodu gwałtownego wzrostu prądu w elektromagnesie znaczącą rolę odgrywa efekt powierzchniowy („skóry”) - prąd koncentruje się cienką warstwą na powierzchni elektrozawór i gęstość prądu mogą osiągać bardzo duże wartości. Konsekwencją tego jest pojawienie się w materiale elektromagnesu obszaru o podwyższonej temperaturze i ciśnieniu magnetycznym. Już przy indukcji 100 Tesli wierzchnia warstwa cewki, wykonana nawet z metali ogniotrwałych, zaczyna się topić, a ciśnienie magnetyczne przekracza wytrzymałość na rozciąganie większości znanych metali. Wraz z dalszym wzrostem pola obszar topnienia rozprzestrzenia się w głąb przewodnika, a na jego powierzchni rozpoczyna się parowanie materiału. W efekcie następuje wybuchowe zniszczenie materiału elektromagnesu („wybuch warstwy naskórkowej”).

Jeżeli wartość indukcji magnetycznej przekracza 400 tesli, wówczas takie pole magnetyczne ma gęstość energii porównywalną z energią wiązania atomu w ciałach stałych i znacznie przekracza gęstość energii chemicznych materiałów wybuchowych. W strefie działania takiego pola z reguły całkowite zniszczenie materiału cewki następuje przy prędkości rozszerzania się materiału cewki do 1 kilometra na sekundę.

Metoda kompresji strumienia magnetycznego (kumulacja magnetyczna)

Aby uzyskać maksymalne pole magnetyczne (do 2800 T) w laboratorium, stosuje się metodę kompresji strumienia magnetycznego ( kumulacja magnetyczna).

Wewnątrz przewodzącej cylindrycznej powłoki ( liniowiec) z promieniem r 0 i przekrój S 0 powstaje osiowe początkowe pole magnetyczne z indukcją B 0 i strumień magnetyczny F = B 0 S 0 I. Następnie wykładzina jest symetrycznie i szybko ściskana przez siły zewnętrzne, a jej promień maleje do RF i pole przekroju poprzecznego do S f. Strumień magnetyczny przenikający przez wykładzinę również maleje proporcjonalnie do pola przekroju poprzecznego. Zmiana strumienia magnetycznego zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej powoduje pojawienie się w wykładzinie prądu indukowanego, tworząc pole magnetyczne, które ma tendencję do kompensowania spadku strumienia magnetycznego. W tym przypadku indukcja magnetyczna wzrasta odpowiednio do wartości Bf =B 0 *λ*S 0 /S f, gdzie λ jest współczynnikiem zachowania strumienia magnetycznego.

Metoda kumulacji magnetycznej jest realizowana w urządzeniach tzw generatory magnetyczno-kumulacyjne (wybuchowo-magnetyczne).. Wyściółka jest ściskana pod wpływem ciśnienia produktów wybuchu chemicznych materiałów wybuchowych. Źródłem prądu wytwarzającym początkowe pole magnetyczne jest bateria kondensatorów. Założycielami badań w dziedzinie tworzenia generatorów magnetyczno-kumulacyjnych byli Andriej Sacharow (ZSRR) i Clarence Fowler (USA).

W jednym z eksperymentów w 1964 roku zarejestrowano rekordowe pole o wartości 2500 Tesli za pomocą generatora magnetyczno-kumulacyjnego MK-1 we wnęce o średnicy 4 mm. Jednak niestabilność kumulacji magnetycznej była przyczyną nieodtwarzalnego charakteru wybuchowego generowania supersilnych pól magnetycznych. Stabilizacja procesu kumulacji magnetycznej możliwa jest poprzez kompresję strumienia magnetycznego przez układ kolejno połączonych współosiowych powłok. Urządzenia takie nazywane są generatorami kaskadowymi ultrasilnych pól magnetycznych. Ich główną zaletą jest to, że zapewniają stabilną pracę i wysoką powtarzalność ultrasilnych pól magnetycznych. Wielostopniowa konstrukcja generatora MK-1, wykorzystująca 140 kg materiału wybuchowego, zapewniająca prędkość ściskania wykładziny do 6 km/s, umożliwiła uzyskanie rekordowego w świecie pola magnetycznego o wartości 2800 tesli w objętości 2 cm 3 w 1998 r. w Rosyjskim Federalnym Centrum Jądrowym. Gęstość energii takiego pola magnetycznego jest ponad 100 razy większa niż gęstość energii najsilniejszych chemicznych materiałów wybuchowych.

Zastosowanie ultrasilnych pól magnetycznych

Zastosowanie silnych pól magnetycznych w badaniach fizycznych zapoczątkowano pracami radzieckiego fizyka Piotra Leonidowicza Kapicy pod koniec lat dwudziestych XX wieku. Ultrasilne pola magnetyczne wykorzystywane są w badaniach zjawisk galwanomagnetycznych, termomagnetycznych, optycznych, magnetyczno-optycznych i rezonansowych.

Obowiązują w szczególności:

Co to jest magnes trwały? Magnes trwały to obiekt, który może utrzymać namagnesowanie przez długi czas. W wyniku wielokrotnych badań i licznych eksperymentów możemy stwierdzić, że magnesami trwałymi mogą być tylko trzy substancje na Ziemi (ryc. 1).

Ryż. 1. Magnesy trwałe. ()

Tylko te trzy substancje i ich stopy mogą być magnesami trwałymi, tylko one mogą być namagnesowane i utrzymywać ten stan przez długi czas.

Magnesy trwałe są stosowane od bardzo dawna, a przede wszystkim są urządzeniami służącymi do orientacji w przestrzeni – pierwszy kompas wynaleziono w Chinach, aby poruszać się po pustyni. Dziś nikt nie dyskutuje o igłach magnetycznych czy magnesach trwałych; są one stosowane wszędzie w telefonach i nadajnikach radiowych, a także po prostu w różnych produktach elektrycznych. Mogą być różne: są magnesy paskowe (ryc. 2)

Ryż. 2. Magnes paskowy ()

Istnieją magnesy zwane łukowymi lub podkowowymi (ryc. 3)

Ryż. 3. Magnes łukowy ()

Badanie magnesów trwałych dotyczy wyłącznie ich interakcji. Pole magnetyczne można wytworzyć za pomocą prądu elektrycznego i magnesu trwałego, dlatego pierwszą rzeczą, którą wykonano, były badania z igłami magnetycznymi. Jeśli zbliżymy magnes do strzałki, zobaczymy interakcję - jak bieguny będą się odpychać, a w przeciwieństwie do biegunów - przyciągać. Interakcję tę obserwuje się w przypadku wszystkich magnesów.

Umieśćmy małe strzałki magnetyczne wzdłuż magnesu paskowego (ryc. 4), biegun południowy będzie oddziaływać z północą, a północ przyciągnie południe. Igły magnetyczne będą rozmieszczone wzdłuż linii pola magnetycznego. Powszechnie przyjmuje się, że linie magnetyczne skierowane są na zewnątrz magnesu trwałego z bieguna północnego na południe, a wewnątrz magnesu z bieguna południowego na północ. Zatem linie magnetyczne są zamknięte dokładnie w taki sam sposób, jak linie prądu elektrycznego, są to koncentryczne okręgi, są zamknięte wewnątrz samego magnesu. Okazuje się, że na zewnątrz magnesu pole magnetyczne skierowane jest z północy na południe, a wewnątrz magnesu z południa na północ.

Ryż. 4. Linie pola magnetycznego magnesu paskowego ()

Aby obserwować kształt pola magnetycznego magnesu paskowego, kształt pola magnetycznego magnesu w kształcie łuku, użyjemy następujących urządzeń lub części. Weźmy przezroczystą płytkę, opiłki żelaza i przeprowadźmy eksperyment. Posypmy opiłkami żelaza płytkę znajdującą się na magnesie paskowym (ryc. 5):

Ryż. 5. Kształt pola magnetycznego magnesu paskowego ()

Widzimy, że linie pola magnetycznego opuszczają biegun północny i wchodzą do bieguna południowego, na podstawie gęstości linii możemy ocenić bieguny magnesu, a tam, gdzie linie są grubsze, znajdują się tam bieguny magnesu (ryc. 6).

Ryż. 6. Kształt pola magnetycznego magnesu w kształcie łuku ()

Podobny eksperyment przeprowadzimy z magnesem w kształcie łuku. Widzimy, że linie magnetyczne w całym magnesie zaczynają się na północy i kończą na biegunie południowym.

Wiemy już, że pole magnetyczne powstaje tylko wokół magnesów i prądów elektrycznych. Jak możemy określić pole magnetyczne Ziemi? Każda igła, każdy kompas w polu magnetycznym Ziemi jest ściśle zorientowany. Ponieważ igła magnetyczna jest ściśle zorientowana w przestrzeni, dlatego oddziałuje na nią pole magnetyczne, a jest to pole magnetyczne Ziemi. Możemy stwierdzić, że nasza Ziemia jest dużym magnesem (ryc. 7) i dlatego magnes ten wytwarza w przestrzeni dość silne pole magnetyczne. Kiedy patrzymy na igłę kompasu magnetycznego, wiemy, że czerwona strzałka wskazuje południe, a niebieska strzałka wskazuje północ. Jak rozmieszczone są bieguny magnetyczne Ziemi? W tym przypadku należy pamiętać, że południowy biegun magnetyczny znajduje się na północnym biegunie geograficznym Ziemi, a północny biegun magnetyczny Ziemi znajduje się na południowym biegunie geograficznym. Jeśli weźmiemy pod uwagę Ziemię jako ciało znajdujące się w przestrzeni, to możemy powiedzieć, że kierując się według kompasu na północ, dotrzemy do południowego bieguna magnetycznego, a gdy udamy się na południe, znajdziemy się na północnym biegunie magnetycznym. Na równiku igła kompasu będzie ustawiona prawie poziomo względem powierzchni Ziemi, a im bliżej biegunów, tym bardziej pionowa będzie igła. Pole magnetyczne Ziemi mogło się zmieniać; zdarzały się okresy, gdy bieguny zmieniały się względem siebie, to znaczy południe znajdowało się tam, gdzie była północ, i odwrotnie. Według naukowców był to zwiastun wielkich katastrof na Ziemi. Nie zaobserwowano tego przez ostatnie kilkadziesiąt tysiącleci.

Ryż. 7. Pole magnetyczne Ziemi ()

Bieguny magnetyczne i geograficzne nie pokrywają się. Wewnątrz samej Ziemi istnieje również pole magnetyczne, które podobnie jak w magnesie trwałym jest skierowane od południowego bieguna magnetycznego na północ.

Skąd bierze się pole magnetyczne w magnesach trwałych? Odpowiedzi na to pytanie udzielił francuski naukowiec Andre-Marie Ampère. Wyraził pogląd, że pole magnetyczne magnesów trwałych tłumaczy się elementarnymi, najprostszymi prądami płynącymi wewnątrz magnesów trwałych. Te najprostsze prądy elementarne wzmacniają się w określony sposób i tworzą pole magnetyczne. Ujemnie naładowana cząstka - elektron - porusza się wokół jądra atomu, ruch ten można uznać za skierowany, w związku z czym wokół takiego poruszającego się ładunku powstaje pole magnetyczne. Wewnątrz każdego ciała liczba atomów i elektronów jest po prostu ogromna, dlatego wszystkie te prądy elementarne mają uporządkowany kierunek i otrzymujemy dość znaczne pole magnetyczne. To samo możemy powiedzieć o Ziemi, to znaczy, że pole magnetyczne Ziemi jest bardzo podobne do pola magnetycznego magnesu trwałego. Magnes trwały jest dość jasną cechą każdego przejawu pola magnetycznego.

Oprócz istnienia burz magnetycznych występują również anomalie magnetyczne. Są one powiązane ze słonecznym polem magnetycznym. Kiedy na Słońcu zdarzają się dostatecznie potężne eksplozje lub wyrzuty, nie pojawiają się one bez pomocy manifestacji pola magnetycznego Słońca. Echo to dociera do Ziemi i oddziałuje na jej pole magnetyczne, w efekcie czego obserwujemy burze magnetyczne. Anomalie magnetyczne są związane ze złożami rud żelaza na Ziemi, ogromne złoża są namagnesowane przez pole magnetyczne Ziemi przez długi czas, a wszystkie ciała wokół doświadczą pola magnetycznego z powodu tej anomalii, strzałki kompasu wskażą zły kierunek.

Na następnej lekcji przyjrzymy się innym zjawiskom związanym z działaniami magnetycznymi.

Bibliografia

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fizyka 8 / wyd. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.

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

Praca domowa

1. Który koniec igły kompasu jest przyciągany do bieguna północnego Ziemi?
2. W którym miejscu na Ziemi nie można zaufać igle magnetycznej?
3. Co wskazuje gęstość linii na magnesie?

Wprowadzenie 1

(1) Najbardziej oczywistym zjawiskiem mechanicznym w eksperymentach elektrycznych i magnetycznych jest oddziaływanie, w wyniku którego ciała w określonych stanach wprawiają się w ruch pomimo istnienia pomiędzy nimi dość znacznej odległości.

Dlatego dla naukowej interpretacji tych zjawisk konieczne jest przede wszystkim ustalenie wielkości i kierunku siły działającej pomiędzy ciałami, a jeśli okaże się, że siła ta w pewnym stopniu zależy od względnego położenia ciał i na ich stan elektryczny lub magnetyczny, wówczas na pierwszy rzut oka wydaje się naturalne wyjaśnić te fakty zakładając, że w każdym ciele istnieje coś innego, w spoczynku lub w ruchu, co stanowi jego stan elektryczny lub magnetyczny i może działać na odległość w zgodnie z prawami matematycznymi.

W ten sposób powstały matematyczne teorie elektryczności statycznej, magnetyzmu, oddziaływania mechanicznego pomiędzy przewodnikami, w których płynie prąd, oraz teoria indukcji prądu. W teoriach tych siłę działającą pomiędzy dwoma ciałami uwzględnia się jedynie w zależności od stanu ciał i ich względnego położenia, nie bierze się pod uwagę środowiska.

Teorie te mniej lub bardziej jednoznacznie dopuszczają istnienie substancji, których cząstki mają zdolność wzajemnego oddziaływania na odległość. Najpełniejsze rozwinięcie teorii tego rodzaju należy do W. Webera2, który uwzględnił w niej zarówno zjawiska elektrostatyczne, jak i elektromagnetyczne.

Dokonawszy tego był jednak zmuszony przyznać, że siła działająca pomiędzy dwiema cząstkami elektrycznymi zależy nie tylko od ich wzajemnej odległości, ale także od ich względnej prędkości.

Teoria ta rozwinięta przez Webera i Neumanna3 jest niezwykle pomysłowa i zaskakująco wszechstronna w zastosowaniu do zjawisk elektryczności statycznej, przyciągania elektromagnetycznego, indukcji prądów i zjawisk diamagnetycznych; teoria ta jest dla nas tym bardziej autorytatywna, że ​​była myślą przewodnią tego, który poczynił tak wielkie postępy w praktycznej części nauki o elektryczności, zarówno wprowadzając stały układ jednostek do pomiarów elektrycznych, jak i faktycznie wyznaczanie wielkości elektrycznych z nieznaną dotąd dokładnością 4 .

(2) Jednakże trudności mechaniczne związane z założeniem istnienia cząstek działających na odległość z siłami zależnymi od ich prędkości są na tyle duże, że nie pozwalają mi uznać tej teorii za ostateczną, choć możliwe, że nadal może być użyteczna w odniesieniu do ustalania koordynacji pomiędzy zjawiskami. Dlatego wolałem szukać wyjaśnień faktów w innym kierunku, wychodząc z założenia, że ​​są one wynikiem procesów zachodzących zarówno w środowisku otaczającym ciało, jak i w samych wzbudzonych ciałach, i próbując wyjaśnić oddziaływania pomiędzy ciałami odległymi od wzajemnie, bez zakładania istnienia sił, które mogą bezpośrednio oddziaływać na zauważalne odległości.

(3) Teorię, którą proponuję, można nazwać teorią pola elektromagnetycznego, ponieważ zajmuje się przestrzenią otaczającą ciała elektryczne lub magnetyczne, można ją też nazwać teorią dynamiczną, ponieważ uznaje, że w tej przestrzeni znajduje się materia, która jest w ruchu, przez co powstają obserwowane zjawiska elektromagnetyczne.

(4) Pole elektromagnetyczne to ta część przestrzeni, która zawiera i otacza ciała znajdujące się w stanie elektrycznym lub magnetycznym. Przestrzeń tę można wypełnić dowolną materią lub możemy spróbować usunąć z niej całą gęstą materię, jak ma to miejsce w rurach Heuslera 5 lub w innych tzw. Lampach próżniowych. Jednak zawsze jest wystarczająca ilość materii, aby dostrzec i przekazać ruchy fal światła i ciepła. A ponieważ przenoszenie promieniowania nie zmienia się zbytnio, jeśli tak zwaną próżnię zastąpimy ciałami przezroczystymi o znacznej gęstości, zmuszeni jesteśmy przyznać, że te ruchy fal dotyczą substancji eterycznej, a nie gęstej, obecności co tylko w pewnym stopniu zmienia ruch eteru. Mamy zatem podstawy przypuszczać, opierając się na zjawiskach światła i ciepła, że ​​istnieje jakiś rodzaj ośrodka eterycznego, który wypełnia przestrzeń i przenika wszystkie ciała, i który ma zdolność wprawiania w ruch, przekazywania tego ruchu z jednej części siebie nawzajem i komunikować ten ruch gęstej materii, podgrzewając ją i wpływając na nią na różne sposoby.

(5) Energia przekazana ciału w wyniku ogrzewania musiała wcześniej istnieć w poruszającym się ośrodku, ponieważ ruchy fal opuściły źródło ciepła na jakiś czas przed dotarciem do samego ogrzanego ciała i w tym czasie energia musiała istnieć w połowie w postać ruchu ośrodka, a połowa w postaci napięcia sprężystego. Na podstawie tych rozważań profesor W. Thomson6 argumentował, że ośrodek ten powinien mieć gęstość porównywalną z gęstością zwykłej materii, a nawet określił dolną granicę tej gęstości.

(6) Można zatem jako oczywistość wywodzącą się z gałęzi nauki, niezależnie od tej, z którą (w rozpatrywanym przypadku) mamy do czynienia, przyjąć istnienie ośrodka penetrującego o małej, ale rzeczywistej gęstości, z możliwością wprawiania w ruch i przekazywania ruchu z jednej części na drugą z dużą, ale nie nieskończoną prędkością.

W konsekwencji części tego ośrodka muszą być tak połączone, aby ruch jednej części był w jakiś sposób zależny od ruchu pozostałych części, a jednocześnie połączenia te muszą wykazywać pewien rodzaj elastycznego przemieszczenia, ponieważ komunikacja ruchu nie jest natychmiastowy, ale wymaga czasu.

Zatem ośrodek ten ma zdolność przyjmowania i magazynowania dwóch rodzajów energii, a mianowicie energii „rzeczywistej”, zależnej od ruchu jego części, oraz energii „potencjalnej”, czyli pracy, którą ośrodek wykona dzięki swojej sprężystości, powrót do stanu pierwotnego, po którym nastąpiło przemieszczenie, którego doświadczyła.

Rozchodzenie się drgań polega na ciągłym przekształcaniu jednej z tych form energii na przemian w drugą i w każdej chwili ilość energii w całym ośrodku jest równo dzielona tak, że połowa energii jest energią ruchu, a druga połowę energii napięcia sprężystego.

(7) Ośrodek posiadający tego rodzaju strukturę może być zdolny do innych rodzajów ruchu i przemieszczania niż te, które determinują zjawiska światła i ciepła; niektóre z nich mogą być takie, że są postrzegane przez nasze zmysły poprzez zjawiska, które wytwarzają.

(8) Teraz wiemy, że ośrodek świetlny w niektórych przypadkach ulega działaniu magnetyzmu, ponieważ Faradaya 7 odkrył, że w tych przypadkach, gdy płaska spolaryzowana wiązka przechodzi przez przezroczysty ośrodek diamagnetyczny w kierunku linii magnetycznych siły utworzonych przez magnesy lub prądów, wówczas polaryzacja płaszczyzny zaczyna się obracać.

Obrót ten zawsze następuje w kierunku, w którym dodatni prąd musi przepływać wokół ciała diamagnetycznego, aby wytworzyć efektywne pole magnetyczne.

Verde 8 odkrył, że jeśli ciało diamagnetyczne zastąpi się ciałem paramagnetycznym, na przykład roztworem chlorku żelaza w eterze, wówczas obrót następuje w przeciwnym kierunku.

Profesor W. Thomson 9 Tuck zwracał uwagę, że do wyjaśnienia tych zjawisk nie jest wystarczający rozkład sił działających pomiędzy częściami jakiegokolwiek ośrodka, którego jedynym ruchem jest ruch drgań świetlnych, lecz trzeba przyznać istnienie w tym ośrodku ruchu zależnego od namagnesowania, oprócz ruchu wibracyjnego, jakim jest światło.

Jest całkowicie prawdą, że obrót płaszczyzny polaryzacji pod wpływem pola magnetycznego zaobserwowano tylko w ośrodkach o zauważalnej gęstości. Jednak właściwości pola magnetycznego nie zmieniają się tak bardzo, gdy jedno medium zostaje zastąpione innym lub próżnią, co pozwala nam założyć, że gęsty ośrodek nie tylko zmienia ruch eteru. Mamy zatem uzasadnione podstawy do postawienia pytania: czy ruch ośrodka eterycznego nie ma miejsca wszędzie tam, gdzie obserwuje się efekty magnetyczne? Mamy podstawy przypuszczać, że ruch ten jest ruchem obrotowym, którego oś jest zwrócona w kierunku siły magnetycznej.

(9) Możemy teraz omówić inne zjawisko obserwowane w polu elektromagnetycznym. Kiedy ciało porusza się po liniach siły magnetycznej, doświadcza tak zwanej siły elektromotorycznej; dwa przeciwległe końce ciała są naelektryzowane w przeciwny sposób, a prąd elektryczny ma tendencję do przepływu przez ciało. Kiedy siła elektromotoryczna jest wystarczająco duża i działa na pewne złożone chemicznie ciała, powoduje ich rozkład i powoduje, że jeden ze składników jest skierowany w stronę jednego końca ciała, a drugi w dokładnie przeciwnym kierunku 10.

W tym przypadku mamy oczywisty przejaw siły wywołującej prąd elektryczny pomimo oporu i elektryzującej końce ciała w odwrotny sposób; ten szczególny stan ciała utrzymuje się jedynie dzięki działaniu siły elektromotorycznej, a gdy tylko siła ta zostanie usunięta, ma ona tendencję z równą i przeciwną siłą do wywołania prądu wstecznego w ciele i przywrócenia jego pierwotnego stanu elektrycznego . Wreszcie, jeśli siła ta jest wystarczająco duża, rozkłada związki chemiczne i przemieszcza składniki w dwóch przeciwnych kierunkach, podczas gdy ich naturalną tendencją jest łączenie się z taką siłą, która może wygenerować siłę elektromotoryczną w przeciwnym kierunku.

Siła ta jest zatem siłą działającą na ciało w wyniku jego ruchu w polu elektromagnetycznym lub w wyniku zmian zachodzących w samym tym polu; działanie tej siły objawia się albo wytworzeniem prądu i nagrzaniem ciała, albo rozkładem ciała, albo, jeśli nie może tego zrobić ani jedno, ani drugie, to wprowadzenie ciała w stan polaryzacji elektrycznej - stan wymuszony, w którym końce ciała są naelektryzowane w przeciwny sposób i z którego ciało ma tendencję do uwalniania się, gdy tylko usunie się zakłócającą siłę.

(10) Zgodnie z teorią, którą proponuję, owa „siła elektromotoryczna” to siła powstająca podczas przenoszenia ruchu z jednej części ośrodka na drugą, tak że to dzięki tej sile ruch jednej części powoduje ruch innego. Kiedy siła elektromotoryczna działa wzdłuż ścieżki przewodzącej, wytwarza prąd, który, jeśli napotka opór, powoduje ciągłą przemianę energii elektrycznej w ciepło; tej ostatniej nie można już przywrócić w postaci energii elektrycznej w wyniku odwrócenia procesu.

(11) Ale kiedy siła elektromotoryczna działa na dielektryk, tworzy to stan polaryzacji jego części, który jest analogiczny do polaryzacji części masy żelaza pod wpływem; magnes i który podobnie jak polaryzację magnetyczną można opisać jako stan, w którym każda cząstka ma przeciwne końce w przeciwnych stanach 11 .

W dielektryku pod wpływem siły elektromotorycznej możemy sobie wyobrazić, że elektryczność w każdej cząsteczce zostaje tak przesunięta, że ​​jedna strona cząsteczki zostaje naelektryzowana dodatnio, a druga ujemnie, ale elektryczność pozostaje całkowicie związana z cząsteczką i nie przejść z jednej cząsteczki na drugą.1 Efekt tego działania na całą masę dielektryka jest wyrażony! w ogólnym przemieszczeniu elektryczności w określonym kierunku. 12 To przesunięcie nie jest równoważne prądowi, ponieważ gdy osiągnie pewien stopień, pozostaje niezmienione, ale jest początkiem prądu, a jego zmiany wytwarzają prądy w kierunku dodatnim lub ujemnym, w zależności od tego, czy przemieszczenie wzrasta, czy maleje 12. Wewnątrz dielektryka nie ma śladów elektryfikacji, ponieważ elektryfikacja powierzchni dowolnej cząsteczki jest neutralizowana przez przeciwną elektryfikację powierzchni stykającej się z nią cząsteczki; natomiast na powierzchni granicznej dielektryka, gdzie elektryfikacja nie jest zneutralizowana, spotykamy zjawiska wskazujące na dodatnią lub ujemną elektryfikację tej powierzchni. Zależność między siłą elektromotoryczną a wielkością wytwarzanego przez nią przemieszczenia elektrycznego zależy od rodzaju dielektryka, ta sama siła elektromotoryczna zazwyczaj powoduje większe przemieszczenie elektryczne w stałych dielektrykach, takich jak szkło lub siarka, niż w powietrzu.

(12) Widzimy tu zatem inny efekt siły elektromotorycznej, a mianowicie przemieszczenie elektryczne, które według naszej teorii jest rodzajem sprężystego podatności na działanie siły, podobnej do tej, która występuje w konstrukcjach i maszynach pod wpływem na niedoskonałą sztywność połączeń 13 .

(13) Praktyczne badanie pojemności indukcyjnej dielektryków 14 jest utrudnione ze względu na dwa zakłócające się zjawiska. Pierwszą z nich jest przewodność dielektryka, która choć w wielu przypadkach niezwykle mała, nie jest jednak całkowicie niezauważalna. Drugie to zjawisko zwane absorpcją elektryczną 15 i polega na tym, że pod wpływem działania siły elektromotorycznej na dielektryk przemieszczenie elektryczne stopniowo wzrasta, a po usunięciu siły elektromotorycznej dielektryk nie powraca natychmiast do stanu pierwotnego, ale rozładowuje tylko część przekazanego mu elektryfikacji i pozostawiony samemu sobie, stopniowo naelektryzuje się na swojej powierzchni, podczas gdy wnętrze dielektryka stopniowo ulega depolaryzacji. Prawie wszystkie dielektryki stałe wykazują to zjawisko, co wyjaśnia ładunek resztkowy słoika Leydena i niektóre zjawiska w kablach elektrycznych opisane przez F. Jenkina 16 .

(14) Mamy tu do czynienia z dwoma innymi rodzajami podatności, różniącymi się od sprężystości idealnego dielektryka, którą porównaliśmy z ciałem idealnie sprężystym. Podatność, która dotyczy przewodności, można porównać do podatności lepkiego płynu (czyli płynu o dużym tarciu wewnętrznym) lub ciała miękkiego, w którym najmniejsza siła powoduje stałą, rosnącą z czasem zmianę kształtu działania siły. Podatność związaną ze zjawiskiem absorpcji elektrycznej można porównać z podatnością sprężystego ciała struktury komórkowej zawierającej w swoich wnękach gęstą ciecz. Ciało takie poddawane naciskowi stopniowo się ściska, a po usunięciu nacisku ciało nie wraca od razu do poprzedniego kształtu, gdyż sprężystość materii ciała musi stopniowo pokonywać lepkość cieczy, zanim osiągnie pełną równowagę zostaje przywrócony. Niektóre ciała stałe, choć nie mają budowy, o której mówiliśmy powyżej, wykazują tego rodzaju właściwości mechaniczne17 i jest całkiem możliwe, że te same substancje, jako dielektryki, mają podobne właściwości elektryczne, a jeśli są substancjami magnetycznymi, mają odpowiadające im właściwości właściwości związane z pozyskiwaniem, zatrzymywaniem i utratą polaryzacji magnetycznej 18.

(15) Wydaje się więc, że pewne zjawiska elektryczności i magnetyzmu prowadzą do tych samych wniosków, co zjawiska optyczne, a mianowicie, że istnieje ośrodek eteryczny przenikający wszystkie ciała i podlegający jedynie pewnym zmianom pod wpływem ich obecności; że części tego ośrodka mają zdolność poruszania się za pomocą prądów elektrycznych i magnesów; że ruch ten jest przenoszony z jednej części ośrodka na drugą za pomocą sił wynikających z połączeń tych części; że pod wpływem tych sił następuje pewne przemieszczenie w zależności od sprężystości tych połączeń i że w rezultacie energia w ośrodku może występować w dwóch różnych postaciach, z których jedną jest rzeczywista energia ruchu części ciała medium, a druga to energia potencjalna wynikająca z połączeń części ze względu na ich elastyczność.

(16) W ten sposób dochodzimy do koncepcji złożonego mechanizmu, zdolnego do wykonywania najróżniejszych ruchów, ale jednocześnie połączonego w taki sposób, że ruch jednej części zależy, zgodnie z pewnymi relacjami, od ruchu drugiej części, a ruchy te przenoszone są przez siły wynikające z względnego przemieszczenia połączonych ze sobą części na skutek elastyczności połączeń. Taki mechanizm musi przestrzegać ogólnych praw dynamiki i musimy móc wydedukować wszystkie konsekwencje tego ruchu, zakładając, że znana jest forma związku między ruchami części. (17) Wiemy, że gdy w obwodzie przewodzącym płynie prąd elektryczny, to sąsiadująca część pola charakteryzuje się znanymi właściwościami magnetycznymi, zaś jeżeli w polu występują dwa obwody, to właściwości magnetyczne pola odnoszące się do obu prądów wynoszą łączny. Zatem każda część pola jest połączona z obydwoma prądami, a oba prądy są ze sobą powiązane na mocy ich połączenia z namagnesowaniem pola. Pierwszym rezultatem tego połączenia, który proponuję zbadać, jest indukcja jednego prądu przez drugi oraz indukcja spowodowana ruchem przewodników w polu.

Kolejnym wynikającym z tego rezultatem jest mechaniczne oddziaływanie pomiędzy przewodnikami, przez które przepływa prąd. Zjawisko indukcji prądu zostało wyprowadzone z mechanicznego oddziaływania przewodników przez Helmholtza 19 i Thomsona 20. Postępowałem w odwrotnej kolejności i wyprowadziłem oddziaływanie mechaniczne z praw indukcji. Następnie opisałem eksperymentalne metody wyznaczania wartości L, M, N 21, od których zależą te zjawiska.

(18) Następnie stosuję zjawiska indukcji i przyciągania prądów do badania pola elektromagnetycznego i do ustalenia układu magnetycznych linii siły wskazujących ich właściwości magnetyczne. Badając to samo pole za pomocą magnesu, pokazuję rozkład jego ekwipotencjalnych powierzchni magnetycznych przecinających linie pola pod kątem prostym.

Aby wprowadzić te wyniki w obszar rachunku symbolicznego22, wyrażam je w postaci ogólnych równań pola elektromagnetycznego.

Równania te wyrażają:
(A) Zależność między przemieszczeniem elektrycznym, rzeczywistym prądem przewodzenia i całkowitym prądem złożonym z obu.
(B) Zależność pomiędzy liniami sił magnetycznych i współczynnikami indukcji obwodu, jak już wyprowadzono z praw indukcji.
(C) Związek pomiędzy natężeniem prądu a jego efektami magnetycznymi zgodnie z elektromagnetycznym układem jednostek.
(D) Wartość siły elektromotorycznej w dowolnym ciele, wynikająca z ruchu ciała w polu, zmian w samym polu i zmian potencjału elektrycznego z jednej części pola do drugiej.
(E) Związek pomiędzy przemieszczeniem elektrycznym a wytwarzającą je siłą elektromotoryczną.
(F) Związek pomiędzy prądem elektrycznym a siłą elektromotoryczną, która go przewodzi.
(G) Zależność pomiędzy ilością darmowej energii elektrycznej w dowolnym punkcie a przemieszczeniami elektrycznymi w jego pobliżu.
(H) Zależność pomiędzy wzrostem lub spadkiem darmowej energii elektrycznej a pobliskimi prądami elektrycznymi.W sumie jest 20 takich równań, zawierających 20 zmiennych.

(19) Następnie wyrażam za pomocą tych wielkości energię wewnętrzną pola elektromagnetycznego zależną częściowo od polaryzacji magnetycznej, a częściowo od polaryzacji elektrycznej w każdym punkcie 23 .

Stąd wyznaczam siłę mechaniczną działającą, po pierwsze, na ruchomy przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny; po drugie, do bieguna magnetycznego; po trzecie, na naelektryzowanym ciele.

Ten ostatni wynik, a mianowicie siła mechaniczna działająca na ciało naelektryzowane, daje podstawę do niezależnej metody pomiaru elektrycznego opartej na działaniach elektrycznych. Stosunek jednostek stosowanych w tych dwóch metodach wydaje się zależeć od tego, co nazwałem „elastycznością elektryczną” ośrodka i jest szybkością określoną eksperymentalnie przez Webera i Kohlrauscha.

Następnie pokażę, jak obliczyć pojemność elektrostatyczną kondensatora i właściwą pojemność indukcyjną dielektryka.

Dalsze badania przypadku kondensatora składającego się z równoległych warstw substancji o różnej oporności elektrycznej i pojemności indukcyjnej wykazały, że zjawisko zwane absorpcją elektryczną, ogólnie rzecz biorąc, będzie miało miejsce, co oznacza, że ​​jeśli kondensator zostanie nagle rozładowany, to po pewnym czasie w krótkim czasie wykryje obecność pozostały opłata.

(20) Ogólne równania stosuje się dalej do przypadku zaburzenia magnetycznego rozchodzącego się w polu nieprzewodzącym i pokazano, że jedynymi zakłóceniami, które mogą się w ten sposób rozchodzić, są zakłócenia poprzeczne do kierunku propagacji, oraz że prędkość propagacji to prędkość w, określona eksperymentalnie na podstawie eksperymentów podobnych do eksperymentu Webera, który wyraża liczbę elektrostatycznych jednostek energii elektrycznej zawartych w jednej jednostce elektromagnetycznej.

Prędkość ta jest na tyle bliska prędkości światła, że ​​wydaje się, że mamy dobry powód, aby stwierdzić, że samo światło (w tym ciepło promieniowania i inne promieniowanie) jest zaburzeniem elektromagnetycznym w postaci fal rozchodzących się w polu elektromagnetycznym zgodnie z prawami elektromagnetyzmu 24 . Jeżeli tak jest, to zbieżność sprężystości ośrodka, obliczonej z jednej strony na podstawie szybkich drgań świetlnych, a z drugiej strony stwierdzonej w powolnym procesie eksperymentów elektrycznych, pokazuje, jak doskonałe i prawidłowe są właściwości sprężyste medium musi być, jeśli nie jest wypełnione żadną substancją lub materią gęstszą od powietrza. Jeżeli w gęstych ciałach przezroczystych zachowany zostanie ten sam charakter sprężystości, wówczas okaże się, że kwadrat współczynnika załamania światła jest równy iloczynowi właściwej pojemności dielektrycznej i właściwej pojemności magnetycznej 25 . Media przewodzące szybko absorbują takie promieniowanie i dlatego są zwykle nieprzezroczyste.

Koncepcję propagacji poprzecznych zaburzeń magnetycznych z wyłączeniem podłużnych z pewnością kontynuuje profesor Faradaya 26 w swoich „Myślach o wibracjach promieni”. Proponowana przez niego elektromagnetyczna teoria światła jest w istocie taka sama, jak ta, którą rozwijam w tym raporcie, z tym wyjątkiem, że w 1846 roku nie było danych pozwalających obliczyć prędkość propagacji27.

(21) Następnie ogólne równania stosuje się do obliczenia współczynników wzajemnej indukcji dwóch prądów kołowych oraz współczynnika indukcyjności własnej cewki.

Brak równomiernego rozkładu prądu w różnych częściach przekroju drutu w momencie, gdy prąd zaczyna płynąć, jest, jak sądzę, badany po raz pierwszy i zastosowano odpowiednią korektę współczynnika samoindukcji znaleziony.

Wyniki te stosuje się do obliczeń indukcyjności własnej cewki stosowanej w eksperymentach Komitetu Brytyjskiego Stowarzyszenia Norm Oporu Elektrycznego, a uzyskane wartości porównuje się z wartościami określonymi eksperymentalnie.

* W książce: D. K. Maxwell Wybrane prace z teorii pola elektromagnetycznego. M. 1954, s. 1. 251-264.
1 Transakcje Towarzystwa Królewskiego, t. CLV, 1864
2 Wilhelm Weber (1804-1891) – fizyk niemiecki, wyprowadził elementarne prawa elektrodynamiki dalekiego zasięgu; wraz z Kohlrauschem Rudolfem (1809-1858) po raz pierwszy zmierzył w 1856 roku stosunek jednostek ładunku elektrostatycznego i magnetycznego, który okazał się równy prędkości światła (3-108 m/s).
3 Electrodynamische Maassbestimmungen, Lipsk. Trans, t. 1, 1849 i Taylor's Scientific Memoirs, t. V, rozdział XIV. „Explicare tentatur quomodo fiat ut lucis planum polarizationis per vires electricas vel Magneticas falltur”, Halis Saxonum, 1858.
4 Dotyczy to eksperymentów Webera i Kohlrauscha.
5 Heinrich Geisler (1814-1879) był niemieckim fizykiem, który zaprojektował szereg przyrządów fizycznych: areometry, pompy rtęciowe, lampy próżniowe – tzw. lampy Heuslera itp.
6 Thomson William (Lord Kelvin) (1824-1907) – wybitny fizyk angielski, jeden z twórców termodynamiki; wprowadził noszącą jego imię absolutną skalę temperatur, rozwinął teorię drgań elektrycznych, uzyskał wzór na okres obwodu oscylacyjnego, autor wielu innych odkryć i wynalazków oraz zwolennik mechanistycznego obrazu świata fizycznego. W. Thomsona. „O możliwej gęstości ośrodka świecącego i wartości mechanicznej mili Cubis światła słonecznego”, Transactions of the Royal Society of Edinburgh, s. 15-13. 57, 1854.
7 To jest to, co Maxwell nazywa energią kinetyczną.
8 "Eksp. Res.”, seria XIX. Emile Verdet (1824-1866) – francuski fizyk, który eksperymentalnie odkrył, że rotacja magnetyczna płaszczyzny polaryzacji jest proporcjonalna do kwadratu długości fali światła. Verdet, Comptes rendus, 1856, druga połowa, z 529 i 1857, pierwsza połowa, s. 1209.
9 Tak więc W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, czerwiec 1856 i czerwiec 1861.
10 Maxwell trzyma się przestarzałych pomysłów na temat rozkładu elektrolitów pod wpływem pola elektrycznego.
11 Faradaya, „Ekp. Res”, seria XI; Mossotti, mem. della Soc. Italina (Mode-pa), t. XXIV, część 2, s. 23. 49.
12 Tutaj Maxwell wprowadza pojęcie prądu przemieszczenia.
13 Modele teorii sprężystości wykorzystano w celach ilustracyjnych.
14 To jest to, co Maxwell nazywa stałą dielektryczną substancji.
15 Faradaya, „Exp Res” (1233-1250).
16 F. Jenkm Reports of the British Association, 1859, s. 16. 248 oraz Sprawozdanie Komisji Izby Handlu Kablem Podmorskim, s. 248. 136 i 464.
17 Jak na przykład mieszanka kleju, melasy itp., z której powstają drobne plastikowe figurki, które odkształcając się dopiero stopniowo uzyskują swój pierwotny kształt.
18 Kolejny przykład wykorzystania przez Maxwella analogii z teorii sprężystości.
19 Wydanie rosyjskie, Helmholtz. „O utrzymaniu sił”. M., 1922.
20 W. Thomson. Raporty Stowarzyszenia Brytyjskiego, 1848; Fil. Mag., grudzień 1851.
21 L, M, N to pewne wielkości geometryczne wprowadzone przez Maxwella w celu opisania zależności oddziaływania przewodników z prądem: L zależy od kształtu pierwszego przewodnika, N od kształtu drugiego, M od względnego położenia przewodników tych przewodników.
22 Ten „rachunek symboliczny” został zapożyczony z prac Hamiltona na temat analizy wektorów i operatorów.
23 Równania te w ich współczesnej postaci (w SI) wyglądają tak: (A) nie jest równaniem, ale definicją wektora całkowitej gęstości prądu:
24 Maxwell podkreśla tutaj elektromagnetyczną naturę światła.
25 Czyli p2 = e|l.
26 Fil. Mag., maj 1846 lub „Exp. Res.”, t. III.
27 Pierwsze wiarygodne wartości prędkości światła uzyskano w doświadczeniach I. Fizeau (1849) i L. Foucaulta (1850).

Przykłady źródeł pojedynczych impulsów elektromagnetycznych: wybuch jądrowy, wyładowanie atmosferyczne, wyładowanie elektryczne, przełączenie w obwodach elektrycznych. Widmo EMR jest najczęściej różowe. Przykłady źródeł wielokrotnych impulsów elektromagnetycznych: maszyny kolektorowe, wyładowania koronowe na prądzie przemiennym, przerywane wyładowania łukowe na prądzie przemiennym.

W technologii najczęściej spotyka się promieniowanie elektromagnetyczne o ograniczonym widmie, które jednak podobnie jak PEM powstające w wyniku wybuchu jądrowego może doprowadzić do awarii sprzętu lub powstania silnych zakłóceń. Na przykład promieniowanie ze stacji radarowych, instalacji elektroerozyjnych, komunikacji cyfrowej itp.

Pole elektromagnetyczne i jego wpływ na zdrowie człowieka

1. Co to jest pole elektromagnetyczne, jego rodzaje i klasyfikacja

2. Główne źródła PEM

2.1 Transport elektryczny

2.2 Linie energetyczne

2.3 Okablowanie elektryczne

2.7 Komórkowy

2.8 Radary

2.9 Komputery osobiste

3. Jak pole elektromagnetyczne wpływa na zdrowie?

4. Jak chronić się przed polem elektromagnetycznym

W praktyce, charakteryzując środowisko elektromagnetyczne, stosuje się określenia „pole elektryczne”, „pole magnetyczne”, „pole elektromagnetyczne”. Wyjaśnijmy pokrótce, co to oznacza i jaki związek istnieje między nimi.

Pole elektryczne jest tworzone przez ładunki. Na przykład we wszystkich znanych szkolnych eksperymentach dotyczących elektryfikacji ebonitu obecne jest pole elektryczne.

Pole magnetyczne powstaje, gdy ładunki elektryczne przemieszczają się przez przewodnik.

Aby scharakteryzować wielkość pola elektrycznego, stosuje się pojęcie natężenia pola elektrycznego, symbol E, jednostka miary V/m. Wielkość pola magnetycznego charakteryzuje się natężeniem pola magnetycznego H, jednostka A/m. Podczas pomiaru ultraniskich i ekstremalnie niskich częstotliwości często stosuje się również koncepcję indukcji magnetycznej B, jednostka T, jedna milionowa T odpowiada 1,25 A/m.

Z definicji pole elektromagnetyczne jest specjalną formą materii, poprzez którą zachodzi interakcja pomiędzy cząstkami naładowanymi elektrycznie. Fizyczne przyczyny istnienia pola elektromagnetycznego są związane z faktem, że zmienne w czasie pole elektryczne E wytwarza pole magnetyczne H, a zmieniające się H wytwarza wirowe pole elektryczne: obie składowe E i H, stale zmieniające się, wzbudzają się nawzajem Inny. Pole elektromagnetyczne stacjonarnych lub równomiernie poruszających się naładowanych cząstek jest nierozerwalnie związane z tymi cząstkami. Wraz z przyspieszonym ruchem naładowanych cząstek, pole elektromagnetyczne „odrywa się” od nich i istnieje niezależnie w postaci fal elektromagnetycznych, nie zanikając po usunięciu źródła.

Fale elektromagnetyczne charakteryzują się długością fali, symbolem - l. Źródło generujące promieniowanie i zasadniczo wytwarzające oscylacje elektromagnetyczne charakteryzuje się częstotliwością oznaczoną jako f.

Ważną cechą pola elektromagnetycznego jest jego podział na tzw. strefę „bliską” i „daleką”. W strefie „bliskiej” lub strefie indukcji, w odległości od źródła r 3l. W strefie „dalekiej” natężenie pola maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości od źródła r -1.

W „dalekiej” strefie promieniowania istnieje połączenie pomiędzy E i H: E = 377H, gdzie 377 to impedancja falowa próżni, om. Dlatego z reguły mierzy się tylko E. W Rosji przy częstotliwościach powyżej 300 MHz zwykle mierzy się gęstość strumienia energii elektromagnetycznej, czyli wektor Poyntinga. Jednostka miary, oznaczona jako S, to W/m2. PES charakteryzuje ilość energii przenoszonej przez falę elektromagnetyczną w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do kierunku propagacji fali.

Międzynarodowa klasyfikacja fal elektromagnetycznych według częstotliwości

Nazwa zakresu częstotliwości

1. Vadim opisał ponad 4 lata temu praktyczny przykład zbieżności fal w kształcie pierścienia w prymitywnej do zrozumienia metodzie rzucania koła ratunkowego na wodę. Fale odchodziły od źródła, a właściwie się zbiegały.Podejmowano teoretycznie bezpodstawne próby stworzenia elektromagnetycznej powłoki fikcyjnej „maszyny tempa”. Szczerze mówiąc, ma ziarno dalekowzroczne, intuicyjne, jeszcze nie zrozumiane.

3. Bez względu na to, jak paradoksalne może się to wydawać, cofnięcie czasu jest możliwe. ale z dalszą zmianą kursu.

4. Prędkość czasu nie jest taka sama.

5. WZGLĘDNOŚĆ - przestrzeń i czas dla danego świata i ludzkości - miara prędkości światła, potem innego świata. różne prędkości, inne prawa. Również w redukcji.

6. „Wielki Wybuch” około 14 miliardów lat świetlnych, zaledwie kilka chwil w innym świecie, w innym przepływie, czas, który dla ludzkości wynosi 5 minut - dla innych światów - miliardy lat.

7. Nieskończony wszechświat dla INNYCH jest jak niewidzialna cząstka kwantowa i odwrotnie.

Wprowadzenie nowych technologii i powszechne wykorzystanie energii elektrycznej doprowadziło do pojawienia się sztucznych pól elektromagnetycznych, które najczęściej mają szkodliwy wpływ na ludzi i środowisko. Te pola fizyczne powstają tam, gdzie poruszają się ładunki.

Natura pola elektromagnetycznego

Pole elektromagnetyczne jest szczególnym rodzajem materii. Zachodzi wokół przewodników, wzdłuż których przemieszczają się ładunki elektryczne. Takie pole siłowe składa się z dwóch niezależnych pól – magnetycznego i elektrycznego, które nie mogą istnieć w oderwaniu od siebie. Kiedy pole elektryczne pojawia się i zmienia, niezmiennie generuje pole magnetyczne.

Jednym z pierwszych, który w połowie XIX wieku badał naturę pól przemiennych, był James Maxwell, któremu przypisuje się stworzenie teorii pola elektromagnetycznego. Naukowiec wykazał, że poruszające się z przyspieszeniem ładunki elektryczne tworzą pole elektryczne. Zmiana go generuje pole sił magnetycznych.

Źródłem zmiennego pola magnetycznego może być magnes, jeśli zostanie wprawiony w ruch, a także ładunek elektryczny, który oscyluje lub porusza się z przyspieszeniem. Jeśli ładunek porusza się ze stałą prędkością, to przez przewodnik przepływa prąd stały, który charakteryzuje się stałym polem magnetycznym. Rozchodzące się w przestrzeni pole elektromagnetyczne przenosi energię, która zależy od wielkości prądu w przewodniku i częstotliwości emitowanych fal.

Wpływ pola elektromagnetycznego na człowieka

Poziom wszelkiego promieniowania elektromagnetycznego wytwarzanego przez systemy techniczne stworzone przez człowieka jest wielokrotnie wyższy niż naturalne promieniowanie planety. Pole to charakteryzuje się efektem termicznym, który może prowadzić do przegrzania tkanek organizmu i nieodwracalnych konsekwencji. Na przykład długotrwałe korzystanie z telefonu komórkowego, który jest źródłem promieniowania, może prowadzić do wzrostu temperatury mózgu i soczewki oka.

Pola elektromagnetyczne powstające podczas korzystania z urządzeń gospodarstwa domowego mogą powodować pojawienie się nowotworów złośliwych. Dotyczy to szczególnie ciał dzieci. Długotrwała obecność człowieka w pobliżu źródła fal elektromagnetycznych zmniejsza wydajność układu odpornościowego i prowadzi do chorób serca i naczyń.

Oczywiście nie da się całkowicie zrezygnować ze stosowania środków technicznych będących źródłem pól elektromagnetycznych. Można jednak zastosować najprostsze środki zapobiegawcze, na przykład używać telefonu komórkowego wyłącznie z zestawem słuchawkowym, a po użyciu sprzętu nie zostawiać przewodów urządzeń w gniazdkach elektrycznych. W życiu codziennym zaleca się stosowanie przedłużaczy i kabli posiadających ekranowanie ochronne.

jeśli do namagnesowania czegoś potrzebne jest pole, to ten kawałek materiału, który ma zostać namagnesowany, musi być zawarty w obwodzie magnetycznym. te. Bierzemy zamknięty rdzeń stalowy, robimy w nim otwór o długości materiału, który potrzebujemy do namagnesowania, wkładamy ten materiał do powstałego otworu, więc ponownie zamykamy przetarty obwód magnetyczny. pole penetrujące Twój materiał będzie bardzo jednorodne.

Jak wytworzyć pole elektromagnetyczne

Pole elektromagnetyczne nie powstaje samoistnie, lecz jest emitowane przez jakieś urządzenie lub przedmiot. Przed montażem takiego urządzenia należy zrozumieć samą zasadę wyglądu pola. Z nazwy łatwo zrozumieć, że jest to połączenie pól magnetycznych i elektronicznych, które mogą się wzajemnie wytwarzać w określonych warunkach. Pojęcie pola elektromagnetycznego jest związane z nazwiskiem naukowca Maxwella.

Naukowcy z Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych w Dreźnie ustanowili nowy rekord świata, tworząc najsilniejsze sztucznie wytworzone pole magnetyczne. Wykorzystując dwuwarstwową cewkę indukcyjną o wadze 200 kilogramów i wymiarach porównywalnych do wielkości zwykłego wiadra, udało im się uzyskać pole magnetyczne o wartości 91,4 tesli w ciągu kilkudziesięciu milisekund. Dla porównania, poprzedni rekord w tym obszarze wynosił 89 Tesli i utrzymywał się przez wiele lat, co ustanowili naukowcy z Los Alamos National Laboratory w USA.

91 Tesli to niezwykle silne pole magnetyczne; konwencjonalne elektromagnesy dużej mocy stosowane w urządzeniach przemysłowych i gospodarstwa domowego wytwarzają pole magnetyczne nieprzekraczające 25 Tesli. Uzyskanie pól magnetycznych o zaporowych wartościach wymaga specjalnego podejścia, takie elektromagnesy są produkowane w specjalny sposób, aby zapewnić niezakłócony przepływ dużej ilości energii i pozostać bezpiecznym i zdrowym. Wiadomo, że prąd elektryczny przepływający przez cewkę wytwarza pole magnetyczne, ale to pole magnetyczne oddziałuje z elektronami w przewodniku, odpychając je w przeciwnym kierunku, tj. tworzy opór elektryczny. Im większe pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes, tym większe działanie odpychające na elektrony występujące w przewodnikach cewki. A po osiągnięciu pewnego limitu uderzenie to może doprowadzić do całkowitego zniszczenia elektromagnesu.

Aby zapobiec samozniszczeniu cewki pod wpływem własnego pola magnetycznego, niemieccy naukowcy „ubrali” zwoje cewki w „gorset” z elastycznego i wytrzymałego materiału, podobnego do tego stosowanego w kamizelkach kuloodpornych. Dzięki temu rozwiązaniu naukowcy otrzymali cewkę zdolną do generowania pola magnetycznego o mocy 50 Tesli przez dwie setne sekundy bez zniszczenia. Ich kolejny krok był dość przewidywalny: do pierwszej cewki dodano kolejną złożoną z 12 warstw, również zamkniętą w „gorsetowym” włóknie. Druga cewka jest w stanie wytrzymać pole magnetyczne o natężeniu 40 tesli, ale całkowite pole magnetyczne obu cewek, uzyskane za pomocą kilku sztuczek, przekroczyło próg 90 tesli.

Ale ludzie nadal potrzebują bardzo silnych magnesów. Mocniejsze, precyzyjnie ukształtowane pola magnetyczne pozwalają lepiej badać i mierzyć niektóre właściwości nowych materiałów, które naukowcy nieustannie wymyślają i tworzą. Dlatego ten nowy, potężny elektromagnes został doceniony przez niektórych naukowców z dziedziny inżynierii materiałowej. Badacze z HZDR otrzymali już zamówienia na sześć takich elektromagnesów, które mają wyprodukować w ciągu najbliższych kilku lat.

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