- •Концепции современного естествознания
- •Оглавление
- •1. Естествознание в мировой культуре
- •1.1. Естествознание, как единая наука о природе
- •1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культура, их взаимодействие
- •1.3. Естественнонаучная картина мира
- •2. Структурные уровни организации материи и типы материальных систем
- •3. Концепции современной физики в макромире
- •3.1. Новые технологии и прогресс цивилизации
- •3.2. Механическое движение
- •3.3. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела
- •3.3.1. Классическая механика и границы ее применения
- •3.3.2. Законы динамики
- •3.3.3. Виды взаимодействия и их учет
- •3.4. Динамика вращательного движения твердого тела
- •3.5. Элементы механики жидкостей
- •3.6. Колебательные и волновые процессы
- •3.6.1. Колебания
- •3.6.2. Свободные, запухающие и вынужденные колебания
- •3.6.3. Автоколебания
- •3.6.4. Волновое движение
- •3.6.5. Звук
- •3.7. Молекулярная физика и термодинамика
- •3.7.1. Основные характеристики и законы молекулярно-кинетической теории идеального газа
- •3.7.2. Основные понятия и законы термодинамики
- •3.7.3. Реальные газы
- •3.7.4. Некоторые свойства жидкостей
- •3.7.4.1. Диффузия в жидкости
- •3.7.4.2. Осмотическое давление
- •3.7.4.3. Поверхностное натяжение, капиллярность и испарение
- •3.8. Электрические и магнитные явления
- •3.8.1. Электрические заряд и поле
- •3.8.2. Постоянный электрический ток
- •3.8.3. Сопротивление однородного проводника. Сверхпроводимость
- •3.8.4. Высокотемпературная сверхпроводимость
- •3.8.5. Ток в жидкостях. Электролиз. Законы Фарадея
- •3.8.6. Газовые разряды. Плазма
- •3.8.7. Магнитное поле
- •3.8.8. Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся заряд
- •3.8.9. Электромагнитная индукция
- •3.8.10. Электромагнитные волны и их свойства
- •3.9. Оптические процессы
- •3.9.1.Фотометрические понятия и единицы
- •3.9.2. Основы геометрической оптики
- •3.9.3. Волоконная оптика
- •3.9.4. Интерференция света
- •3.9.5. Дифракция и рассеивание света
- •3.9.6. Поляризация света
- •4. Микромир: концепции современной физики
- •4.1. Тепловое излучение
- •4.1.1. Некоторые примеры использования законов теплового излучения
- •4.2. Фотоэлектрический эффект
- •4.3. Давление света
- •4.4. Модели атома
- •4.5. Основы квантовой механики. Уравнение Шредингера
- •4.6. Принцип неразличимости одинаковых частиц. Принцип Паули. Распределение электронов в многоэлектронных атомах
- •4.7. Поглощение света
- •4.8. Вынужденное излучение
- •4.8.1. Лазерная технология
- •4.9. Понятие о зонной теории твердых тел
- •4.10. Основные характеристики и состав ядра атома
- •4.11. Реакции деления и синтеза атомных ядер
- •4.12. Понятие и типы взаимодействий элементарных частиц
- •5. Мегамир - современные концепции
- •5.1. Современные космологические модели Вселенной и Галактики
- •5.2. Строение и эволюция звезд. Солнечная система. Земля
- •Библиографический список
- •Алфавитно-предметный указатель
- •Часть I
- •644099, Омск, ул. Красногвардейская, 9
3.8.7. Магнитное поле
Магнитным полем будем называть материальную среду, в которой действуют магнитные силы. Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами, следовательно, вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле, направление которого определяется по правилу правого буравчика.
В настоящее время магнетизм широко используется в науке, технике и обыденной жизни. Постоянные магниты и электромагниты стоят в генераторах, вырабатывающих ток, и в электромоторах, его потребляющих: без них не может обойтись большинство транспортных средств - автомобиль, троллейбус, тепловоз, самолет, корабль. Магниты облегчают нашу жизнь и развлекают нас, служа нам в различных электробытовых приборах, также в магнитофонах, радиолах и всевозможных игрушках. Наконец, магниты неотъемлемая часть многих научных приборов, начиная с небольших, располагающихся на столе исследователя, и до огромных ускорителей с размерами, измеряемыми многими километрами. Магнитные явления интересуют сейчас не только инженеров, создающих новую технику. Эти явления изучают применительно к своей специальности врачи, биологи, геологи и представители других профессий.
Физическая величина, определяемая отношением максимального вращательного момента Мтax, действующего на контур, к магнитному
моменту контура Рт называется магнитной индукцией , где Рт = IS; Мтax = Fr. Единицей измерения индукции является тесла. Напряженность магнитного поля связана с индукцией соотношением
, где µ- магнитная проницаемость вещества; µ0, - магнитная
постоянная, равная Н/А2. Единицей измерения напряженности магнитного поля является А/м.
Приведем значение магнитных полей, встречающихся в природе и технике в А/м, Самые сильные магнитные поля создаются
нейтронными звездами и пульсарами. Эти поля достигают значений Н = 1014. В лабораториях удается достичь магнитной напряженности поля 108, и то на очень короткое время, измеряемое долями секунды. Напряженность магнитного поля в установках «Токамак» — порядка 106. Магнитное поле в солнечных пятнах характеризуется напряженностью 104. Горизонтальная составляющая напряженности земного магнитного поля около 40. Напряженность магнитного поля сердца человека 10"4, напряженность магнитного поля мозга человека 10.
Из вышеприведенной зависимости для напряженности магнитного поля видно, что оно в веществе зависит от , которое характеризует способность вещества намагничиваться. По этому признаку все вещества разделяются на: диамагнитные, ослабляющие внешнее магнитное поле, парамагнитные и ферромагнитные, усиливающие его. Исследования показывают, что магнитные свойства вещества обусловлены орбитальным движением электронов, спинам электронов и магнитными моментами ядер в атомах.
Ферромагнитные материалы широко используются в технике. Из них изготавливают магнитные экраны, ленты для магнитной звукозаписи, постоянные магниты, сердечники электромагнитов для многих приборов и механизмов (телефона, телеграфного аппарата, трансформатора, магнитного крана и т.д.).
Плотность энергии магнитного поля выражается: W =.