Un dels conceptes bàsics utilitzats en física és el camp magnètic. Actua sobre càrregues elèctriques en moviment. És imperceptible i no sent per una persona, però la seva presència es pot detectar mitjançant un imant o una planxa. També és bastant fàcil entendre quin camp magnètic s'anomena homogeni i no homogeni.
Definició i mètodes per detectar un camp magnètic
Quan ens trobem amb el concepte de camp magnètic, tenim una pregunta sobre quin tipus de camp magnètic és, si és homogeni o no homogeni. Abans de respondre a aquesta pregunta, cal donar les definicions inicials dels termes.
Se suposa que el camp magnètic es considera un tipus especial de matèria que existeix a prop de càrregues elèctriques en moviment, especialment a prop de conductors amb corrent. Es pot detectar mitjançant una agulla magnètica o llimadures de ferro.
Camp uniforme
Es produeix dins de la bandaimant i en el solenoide, quan la seva longitud és molt més gran que el diàmetre. En aquest cas, segons la regla del gimlet, els contorns del camp magnètic es dirigiran en sentit contrari a les agulles del rellotge.
Les línies magnètiques són paral·leles i rectes, el buit entre elles és sempre el mateix, la força d'influència sobre l'agulla magnètica no difereix en tots els punts en la seva magnitud i direcció.
Camp heterogeni
En el cas d'un camp no homogeni, les línies magnètiques es doblegaran, el buit entre elles variarà de mida, la força d'acció sobre l'agulla magnètica variarà en magnitud i direcció en diferents punts del camp. A més, la força que actua sobre una fletxa col·locada en el camp d'un imant de banda actua en diversos punts amb forces que són diferents en magnitud i direcció. Això s'anomena camp no homogeni. Les línies d'aquest camp són corbes, la freqüència varia d'un punt a un altre.
És possible detectar aquest tipus de camp prop d'un conductor recte amb corrent, un imant de barra i un solenoide.
Què són les línies magnètiques
En primer lloc, quan sorgeix un problema, s'ha de determinar quin tipus de camp magnètic, homogeni o no homogeni, es forma, s'ha d'aprendre sobre les línies magnètiques, a partir de la forma de les quals es fa evident la característica del camp.
Per representar el camp magnètic, va començar a utilitzar línies magnètiques. Són ratlles imaginàries al llarg d'una agulla magnètica i col·locades en un camp magnètic. És possible traçar una línia magnètica a través de qualsevolpunt de camp, tindrà direcció i sempre es tancarà.
Direcció
Surten del pol nord de l'imant i es dirigeixen cap al sud. Dins del propi imant, tot és estrictament el contrari. Les línies en si no tenen principi ni final, estan tancades o van de l'infinit a l'infinit.
Fora de l'imant, les línies es troben tan densament com sigui possible a prop dels pols. A partir d'això queda clar que l'efecte del camp és més fort a prop dels pols i, a mesura que t'allunyes del fons, es debilita. Atès que les bandes magnètiques són corbes, també canvia la direcció de la força que actua sobre l'agulla magnètica.
Com retratar
Per entendre com difereixen els camps magnètics homogenis dels no homogenis, heu d'aprendre a representar-los mitjançant línies magnètiques.
Cal considerar l'exemple anterior de l'aparició d'un camp magnètic uniforme a l'anomenat solenoide, que és una bobina de fil cilíndrica a través de la qual passa el corrent. A l'interior, el camp magnètic es pot considerar uniforme, sempre que la longitud sigui molt més gran que el diàmetre (fora de la bobina, el camp no serà uniforme, les línies magnètiques es situaran de la mateixa manera que en un imant de barra).
El camp uniforme també es troba al centre de l'imant de barra permanent. En qualsevol àrea limitada de l'espai, també és possible reproduir un camp magnètic uniforme, en el qual les forces que actuen sobre l'agulla imantada seran les mateixes en magnitud i direcció.
Per representar un camp magnètic, utilitzeu l'exemple següent. Si les línies estan localitzadesperpendiculars al pla de dibuix i es dirigeixen des de l'espectador, després es representen amb creus, si és a l'espectador, amb punts. Com passa amb el corrent, cada creu és, per dir-ho, la cua visible d'una fletxa que vola de l'espectador, i la punta és més aguda que la fletxa que vola cap a nos altres.
A més, el requisit "Dibuixa un camp magnètic uniforme i no uniforme" es compleix fàcilment. Simplement dibuixeu aquestes línies magnètiques, tenint en compte les característiques del camp (uniformitat i deshomogeneïtat).
No obstant això, l'existència de camps no homogenis complica molt la tasca. En aquest cas, és poc probable obtenir cap resultat físic amb l'equació general.
Diferències
La resposta a la pregunta de com es diferencien els camps magnètics homogenis dels no homogenis és bastant fàcil de donar. En primer lloc, depèn de les línies magnètiques. En el cas d'un camp uniforme, la distància entre ells serà la mateixa, i estaran uniformement espaiats, amb la mateixa força que actua sobre els instruments en qualsevol punt. Per a camps no homogenis, tot és estrictament el contrari. Les línies estan ubicades de manera desigual, en diferents llocs actuen amb una força desigual als dispositius.
A la pràctica, un camp no homogeni és força comú, cosa que també cal recordar, ja que els camps uniformes només es poden produir a l'interior d'un objecte, com un imant o un solenoide. Les observacions a l'aire lliure solucionaran l'heterogeneïtat.
Detecció de camp
Haver entès què són els camps magnètics uniformes i no homogenis i definir-losun cop desmuntats, hauríeu d'esbrinar com podeu trobar-los.
El més senzill d'això és l'experiment realitzat per Oersted. Consisteix a utilitzar una agulla magnètica, que ajuda a determinar l'existència d'un corrent elèctric. Tan bon punt el corrent es mogui al llarg del conductor, la fletxa situada a prop es mourà, a causa del fet que hi ha camps magnètics uniformes i no uniformes.
Interacció dels conductors amb el corrent
Cada conductor amb corrent té el seu propi camp magnètic, que actua amb una força determinada sobre el més proper. Depenent de la direcció del corrent, els conductors s'atreuen o es repel·leixen mútuament. Els camps provinents de fonts diferents s'afegiran i formaran un únic camp resultant.
Com es creen i per què
Exemples de camps magnètics uniformes i no uniformes utilitzats en dispositius de raigs catòdics són creats per bobines que passen el corrent. Per obtenir la forma requerida del camp magnètic, s'utilitzen puntes de prestatge i pantalles magnètiques, fetes de materials amb una forta permeabilitat magnètica.
La influència dels camps magnètics no homogenis pot canviar el curs de fenòmens físics i químics irreversibles, majoritàriament un procés heterogeni. L'aparició de la difusió turbulenta condueix a un augment en diversos ordres de magnitud de la velocitat de moviment del gas des de qualsevol líquid a la superfície en formamicrobombolles. L'efecte de la deshidratació local d'ions i partícules es deu a la intensificació del procés de microcristal·lització. En medis que flueixen, les reaccions d' alta energia poden crear radicals lliures, oxigen atòmic, peròxids i compostos nitrogenats. Es produeix la coagulació i els productes causats per la destrucció erosiva apareixen al líquid.
Durant la cavitació hidrodinàmica, la gran mida de les bombolles i cavernes emergents complica el seu arrossegament per líquid des de la zona de baixa pressió fins a la zona de major pressió, on les bombolles col·lapsen. Durant el col·lapse d'una petita bombolla, hi ha un baix contingut d'aire i es produeix una reacció química forta, similar a una descàrrega de plasma. La presència de camps magnètics no homogenis provoca la inestabilitat de les cavitats, la seva desintegració i l'aparició de vòrtexs i bombolles a petita escala. Atès que la pressió al centre d'aquest vòrtex es redueix, converteix petites bombolles de gas.
Quan mesureu la inducció en un camp magnètic no uniforme, recordeu que la tensió de Hall és proporcional al valor mitjà de la inducció de camp dins de l'àrea delimitada per la superfície del transductor.
Per enfocar els feixos paraxials també s'utilitzen camps magnètics no uniformes, formats per bobines curtes, que són solenoides multicapa, la longitud dels quals és proporcional al seu diàmetre. Un electró que entra en aquest camp està subjecte a forces que canvien la seva direcció. Un electró sota la influència d'aquesta força s'acosta a l'eix de la lent, mentre que el pla en què es troba la seva trajectòria éscorbes. L'electró es mou al llarg d'un segment espiral que talla l'eix de la lent en un punt donat.
El factor d'augment espacial és causat per la dispersió espacial de camps no homogenis en el territori d'un sistema heterogeni arrossegat amb líquid. Per obtenir la inversió de població dels nivells pel mètode de separació, s'utilitzen camps no uniformes creats per un imant multibanda. La forma dels pols és similar a les barres del condensador quadrupol d'un generador molecular basat en amoníac.
Usos
El mètode d'ordre magnètic de detecció de defectes es basa en la tracció de partícules magnètiques per les forces de camps no homogenis que apareixen per sobre dels defectes. L'acumulació d'aquesta pols determina la presència d'un defecte, la seva mida i posició a la peça que es comprova.
Es considera que un petit efecte de divisió és un desavantatge important del mètode del feix molecular que utilitza camps magnètics no homogenis forts. Hi ha un mètode senzill i aparentment poc plausible per augmentar aquest efecte. Consisteix en l'aplicació d'un camp magnètic exterior lleuger. Aquest últim permetrà augmentar l'àrea d'ús dels magnetòmetres nuclears de precessió cap a camps magnètics no uniformes.
L'avantatge d'aquest mètode és la seva alta resolució, que permet detectar camps magnètics no uniformes proporcionals a la mida de les partícules de la capa magnètica de la cinta, així com la capacitat de trobar danys a la cinta. superfícies complexes i en obertures tancades.
Els desavantatges sónla necessitat de processament secundari de la informació, només es fixen partícules de camps magnètics al llarg de la cinta, la complexitat de la desmagnetització i la preservació de la cinta, i cal evitar la influència dels camps magnètics externs.
Els camps magnètics uniformes i no homogenis són força comuns, malgrat que són invisibles per al profà mitjà. Es poden trobar exemples de camps magnètics uniformes i no uniformes als imants i solenoides de barres. Al mateix temps, pots observar-los fent servir una simple agulla magnètica o llimadures de ferro.
