Labda hakuna mtu ambaye hajafikiria angalau mara moja juu ya uwanja wa sumaku ni nini. Katika historia, wamejaribu kuielezea kwa dhoruba za ethereal, quirks, ukiritimba wa sumaku, na mengi zaidi.
Sote tunajua kuwa sumaku zinazotazamana kwa fito kama vile hurudisha nyuma, na zile zilizo na nguzo zinazopingana huvutia. Nguvu hii itakuwa
Tofauti kulingana na umbali wa sehemu hizo mbili kutoka kwa kila mmoja. Inatokea kwamba kitu kinachoelezewa kinajenga halo ya magnetic karibu na yenyewe. Wakati huohuo, sehemu mbili zinazopishana zenye masafa sawa zinapowekwa juu zaidi, moja inapohamishwa katika nafasi kuhusiana na nyingine, athari hupatikana ambayo kwa kawaida huitwa “uga unaozunguka wa sumaku.”
Saizi ya kitu kinachochunguzwa imedhamiriwa na nguvu ambayo sumaku inavutiwa na nyingine au chuma. Ipasavyo, kadri kivutio kinavyokuwa kikubwa, ndivyo uwanja unavyokuwa mkubwa. Nguvu inaweza kupimwa kwa kutumia njia za kawaida za kuweka kipande kidogo cha chuma upande mmoja, na uzito kwa upande mwingine, iliyoundwa kusawazisha chuma dhidi ya sumaku.
Kwa uelewa sahihi zaidi wa mada, unapaswa kusoma nyanja:
Kujibu swali kuhusu uwanja wa sumaku ni nini, inafaa kusema kuwa wanadamu pia wanayo. Mwisho wa 1960, shukrani kwa maendeleo makubwa ya fizikia, iliundwa kifaa cha kupimia"SQUID." Kitendo chake kinaelezewa na sheria za matukio ya quantum. Ni kipengele nyeti cha magnetometers kutumika kwa ajili ya utafiti shamba la sumaku na vile
kiasi, kwa mfano, kama
"SQUID" haraka ilianza kutumika kupima mashamba yanayotokana na viumbe hai na, bila shaka, wanadamu. Hii ilitoa msukumo kwa maendeleo ya maeneo mapya ya utafiti kulingana na tafsiri ya habari iliyotolewa na kifaa kama hicho. Mwelekeo huu unaitwa "biomagnetism".
Kwa nini, wakati wa kuamua shamba la sumaku ni nini, hakuna tafiti zilizofanywa katika eneo hili hapo awali? Ilibadilika kuwa ni dhaifu sana katika viumbe, na kipimo chake ni kazi ngumu ya kimwili. Hii ni kutokana na kuwepo kwa kiasi kikubwa cha kelele ya magnetic katika nafasi inayozunguka. Kwa hiyo, haiwezekani kujibu swali la nini shamba la magnetic ya binadamu ni na kujifunza bila matumizi ya hatua maalum za ulinzi.
"Halo" kama hiyo inaonekana karibu na kiumbe hai kwa sababu kuu tatu. Kwanza, shukrani kwa alama za ionic zinazoonekana kama matokeo ya shughuli za umeme za membrane za seli. Pili, kwa sababu ya uwepo wa chembe ndogo za ferimagnetic ambazo huingia mwilini kwa bahati mbaya au huletwa ndani ya mwili. Tatu, wakati nyanja za sumaku za nje zimewekwa juu, matokeo yake ni unyeti mkubwa wa viungo tofauti, ambavyo hupotosha nyanja zilizowekwa juu.
Ili kuelewa ni nini tabia ya shamba la sumaku, matukio mengi lazima yafafanuliwe. Wakati huo huo, unahitaji kukumbuka mapema jinsi na kwa nini inaonekana. Jua ni nini sifa ya nguvu ya uwanja wa sumaku. Ni muhimu kwamba shamba kama hilo linaweza kutokea sio tu kwenye sumaku. Katika suala hili, haiwezi kuumiza kutaja sifa za shamba la magnetic ya dunia.
Kuibuka kwa uwanja
Kwanza tunahitaji kuelezea kuibuka kwa uwanja. Kisha unaweza kuelezea shamba la magnetic na sifa zake. Inaonekana wakati wa harakati za chembe za kushtakiwa. Inaweza kuathiri hasa makondakta hai. Mwingiliano kati ya uwanja wa sumaku na chaji zinazosonga, au makondakta ambayo sasa inapita, hufanyika kwa sababu ya nguvu zinazoitwa sumakuumeme.
Uzito au sifa ya nguvu ya uwanja wa sumaku kwenye sehemu fulani ya anga imedhamiriwa kwa kutumia induction ya sumaku. Mwisho umeteuliwa na ishara B.
Uwakilishi wa mchoro wa uwanja
Sehemu ya sumaku na sifa zake zinaweza kuwakilishwa katika fomu ya picha kwa kutumia mistari ya induction. Ufafanuzi huu unahusu mistari ambayo tangents katika hatua yoyote itafanana na mwelekeo wa vector ya induction ya magnetic.
Mistari hii imejumuishwa katika sifa za shamba la sumaku na hutumiwa kuamua mwelekeo na ukali wake. Kadiri nguvu ya uwanja wa sumaku inavyoongezeka, ndivyo mistari hii inavyochorwa zaidi.
Je! ni mistari ya sumaku
Mistari ya sumaku katika waendeshaji wa moja kwa moja wanaobeba sasa ina sura ya mduara wa kuzingatia, katikati ambayo iko kwenye mhimili wa kondakta aliyepewa. Mwelekeo wa mistari ya sumaku karibu na waendeshaji wanaobeba sasa imedhamiriwa na sheria ya gimlet, ambayo inasikika kama hii: ikiwa gimlet imewekwa ili imefungwa ndani ya kondakta kwa mwelekeo wa sasa, basi mwelekeo wa kuzunguka kwa kushughulikia unafanana. kwa mwelekeo wa mistari ya sumaku.
Katika coil na sasa, mwelekeo wa shamba magnetic pia kuamua na utawala gimlet. Pia inahitajika kuzunguka kushughulikia kwa mwelekeo wa sasa katika zamu za solenoid. Mwelekeo wa mistari ya induction ya magnetic itafanana na mwelekeo mwendo wa mbele gimlet.
Ni sifa kuu ya uwanja wa sumaku.
Iliyoundwa na mkondo mmoja, chini ya hali sawa, uwanja utatofautiana kwa kiwango chake mazingira tofauti kutokana na tofauti mali ya magnetic katika vitu hivi. Sifa za sumaku za kati zina sifa ya upenyezaji kamili wa sumaku. Inapimwa kwa henry kwa mita (g/m).
Tabia za uwanja wa sumaku ni pamoja na upenyezaji kamili wa sumaku ya utupu, inayoitwa mara kwa mara ya sumaku. Thamani ambayo huamua ni mara ngapi upenyezaji kamili wa sumaku wa kati utatofautiana na mara kwa mara inaitwa upenyezaji wa sumaku wa jamaa.
Upenyezaji wa sumaku wa vitu
Hii ni idadi isiyo na kipimo. Dutu zenye thamani ya upenyezaji chini ya moja huitwa diamagnetic. Katika vitu hivi shamba litakuwa dhaifu kuliko katika ombwe. Mali hizi zipo katika hidrojeni, maji, quartz, fedha, nk.
Vyombo vya habari vilivyo na upenyezaji wa sumaku unaozidi umoja huitwa paramagnetic. Katika vitu hivi shamba litakuwa na nguvu zaidi kuliko katika utupu. Mazingira na vitu hivi ni pamoja na hewa, alumini, oksijeni, na platinamu.
Katika kesi ya vitu vya paramagnetic na diamagnetic, thamani ya upenyezaji wa sumaku haitategemea voltage ya uwanja wa nje, unaovutia. Hii ina maana kwamba wingi ni mara kwa mara kwa dutu fulani.
Kundi maalum ni pamoja na ferromagnets. Kwa vitu hivi, upenyezaji wa sumaku utafikia elfu kadhaa au zaidi. Dutu hizi, ambazo zina mali ya kuwa na magnetized na kuimarisha shamba la magnetic, hutumiwa sana katika uhandisi wa umeme.
Nguvu ya shamba
Kuamua sifa za uwanja wa sumaku, thamani inayoitwa nguvu ya uwanja wa sumaku inaweza kutumika pamoja na vekta ya induction ya sumaku. Neno hili huamua ukubwa wa shamba la nje la magnetic. Mwelekeo wa uga wa sumaku katika sehemu ya kati yenye sifa zinazofanana katika pande zote, vekta ya nguvu itaambatana na vekta ya induction ya sumaku kwenye eneo la shamba.
Nguvu ya ferromagnets inaelezewa na uwepo ndani yao ya sehemu ndogo za sumaku za kiholela, ambazo zinaweza kuwakilishwa kwa namna ya sumaku ndogo.
Bila shamba la sumaku, dutu ya ferromagnetic inaweza kuwa haijatamka sifa za sumaku, kwani uwanja wa vikoa hupata mwelekeo tofauti, na uwanja wao wa jumla wa sumaku ni sifuri.
Kwa mujibu wa tabia kuu ya shamba la magnetic, ikiwa ferromagnet imewekwa kwenye uwanja wa nje wa magnetic, kwa mfano, katika coil na sasa, basi chini ya ushawishi wa shamba la nje nyanja zitageuka kwenye mwelekeo wa shamba la nje. Aidha, uwanja wa magnetic kwenye coil utaongezeka, na induction ya magnetic itaongezeka. Ikiwa shamba la nje ni dhaifu vya kutosha, basi sehemu tu ya vikoa vyote itageuka, mashamba ya magnetic ambayo ni karibu na mwelekeo wa mwelekeo wa shamba la nje. Kadiri nguvu ya uga wa nje inavyoongezeka, idadi ya vikoa vinavyozungushwa itaongezeka, na kwa thamani fulani voltage ya uwanja wa nje, karibu sehemu zote zitazungushwa ili mashamba ya sumaku yatapatikana kwenye mwelekeo wa shamba la nje. Hali hii inaitwa kueneza kwa sumaku.
Uhusiano kati ya induction ya magnetic na mvutano
Uhusiano kati ya uingizaji wa sumaku wa dutu ya ferromagnetic na nguvu ya uga wa nje unaweza kuonyeshwa kwa kutumia grafu inayoitwa curve ya sumaku. Katika hatua ambapo grafu ya curve inama, kasi ya ongezeko la induction ya sumaku hupungua. Baada ya kuinama, ambapo mvutano hufikia thamani fulani, kueneza hutokea, na curve huinuka kidogo, hatua kwa hatua kuchukua sura ya mstari wa moja kwa moja. Katika eneo hili, induction bado inakua, lakini badala ya polepole na tu kutokana na ongezeko la nguvu za nje za shamba.
Utegemezi wa kielelezo wa data ya kiashiria sio moja kwa moja, ambayo ina maana kwamba uwiano wao sio mara kwa mara, na upenyezaji wa magnetic wa nyenzo sio kiashiria cha mara kwa mara, lakini inategemea shamba la nje.
Mabadiliko katika mali ya sumaku ya nyenzo
Nguvu ya sasa inapoongezeka hadi kueneza kamili katika koili iliyo na msingi wa ferromagnetic na kisha kupungua, mkondo wa sumaku hautaambatana na mkunjo wa demagnetization. Kwa nguvu ya sifuri, induction ya sumaku haitakuwa na thamani sawa, lakini itapata kiashiria fulani kinachoitwa induction ya mabaki ya sumaku. Hali ambapo induction ya magnetic iko nyuma ya nguvu ya magnetizing inaitwa hysteresis.
Ili kufuta kabisa msingi wa ferromagnetic katika coil, ni muhimu kutoa sasa reverse, ambayo itaunda voltage muhimu. Dutu tofauti za ferromagnetic zinahitaji kipande cha urefu tofauti. Kadiri inavyokuwa kubwa, ndivyo nishati inavyohitajika kwa demagnetization. Thamani ambayo demagnetization kamili ya nyenzo hutokea inaitwa nguvu ya kulazimisha.
Kwa kuongezeka zaidi kwa sasa katika coil, induction itaongezeka tena hadi kueneza, lakini kwa mwelekeo tofauti wa mistari ya magnetic. Wakati demagnetizing katika mwelekeo kinyume, induction mabaki itapatikana. Jambo la sumaku iliyobaki hutumiwa kuunda sumaku za kudumu kutoka kwa vitu vyenye index ya juu ya sumaku iliyobaki. Cores huundwa kutoka kwa vitu ambavyo vina uwezo wa kurejesha tena sumaku mashine za umeme na vyombo.
Utawala wa mkono wa kushoto
Nguvu inayoathiri conductor ya sasa ina mwelekeo uliowekwa na utawala wa kushoto: wakati kiganja cha mkono wa bikira kimewekwa kwa njia ambayo mistari ya magnetic huingia ndani yake, na vidole vinne vinapanuliwa kwa mwelekeo wa sasa. katika kondakta, kidole gumba kilichoinama kitaonyesha mwelekeo wa nguvu. Nguvu hii ni perpendicular kwa vector induction na sasa.
Kondakta inayobeba sasa inayosonga kwenye uwanja wa sumaku inachukuliwa kuwa mfano wa motor ya umeme inayobadilika nishati ya umeme kwa mitambo.
Utawala wa mkono wa kulia
Wakati conductor inakwenda kwenye uwanja wa magnetic, nguvu ya electromotive inaingizwa ndani yake, ambayo ina thamani ya uwiano na induction magnetic, urefu wa conductor kushiriki na kasi ya harakati yake. Utegemezi huu unaitwa induction ya sumakuumeme. Wakati wa kuamua mwelekeo wa emf iliyosababishwa katika kondakta, tumia utawala mkono wa kulia: wakati mkono wa kulia umewekwa kwa njia sawa na katika mfano na kushoto, mistari ya magnetic huingia kwenye mitende, na kidole kinaonyesha mwelekeo wa harakati ya kondakta, vidole vilivyopanuliwa vitaonyesha mwelekeo wa EMF iliyosababishwa. Kondakta anayehamia katika flux ya magnetic chini ya ushawishi wa nguvu ya nje ya mitambo ni mfano rahisi zaidi jenereta ya umeme, ambayo nishati ya mitambo inabadilishwa kuwa nishati ya umeme.
Inaweza kutengenezwa kwa njia tofauti: in kitanzi kilichofungwa EMF inasukumwa; pamoja na mabadiliko yoyote katika mtiririko wa sumaku unaofunikwa na mzunguko huu, EMF katika saketi ni sawa na kiwango cha mabadiliko ya mtiririko wa sumaku unaofunika mzunguko huu.
Fomu hii hutoa kiashiria cha wastani cha EMF na inaonyesha utegemezi wa EMF si kwa flux magnetic, lakini kwa kiwango cha mabadiliko yake.
Sheria ya Lenz
Pia unahitaji kukumbuka sheria ya Lenz: sasa iliyosababishwa wakati shamba la magnetic linapita kupitia mabadiliko ya mzunguko, shamba lake la magnetic linazuia mabadiliko haya. Ikiwa zamu za coil zimepenyezwa na fluxes ya sumaku ya ukubwa tofauti, basi EMF iliyoingizwa kwenye coil nzima ni sawa na jumla ya EDE kwa zamu tofauti. Jumla ya fluxes ya sumaku ya zamu tofauti za coil inaitwa uhusiano wa flux. Kitengo cha kipimo cha wingi huu, pamoja na flux ya magnetic, ni Weber.
Wakati inabadilika mkondo wa umeme katika mzunguko kuna mabadiliko katika flux magnetic iliyoundwa na hilo. Wakati huo huo, kwa mujibu wa sheria induction ya sumakuumeme, EMF inaingizwa ndani ya kondakta. Inaonekana kuhusiana na mabadiliko ya sasa katika conductor, kwa hiyo jambo hili linaitwa kujitegemea induction, na EMF induced katika conductor inaitwa self-induction EMF.
Uunganisho wa Flux na flux ya sumaku hutegemea sio tu kwa nguvu ya sasa, lakini pia juu ya saizi na sura ya kondakta aliyepewa, na upenyezaji wa sumaku wa dutu inayozunguka.
Uingizaji wa kondakta
Sababu ya uwiano inaitwa inductance ya kondakta. Inahusu uwezo wa kondakta kuunda uhusiano wa flux wakati umeme unapita ndani yake. Hii ni moja ya vigezo kuu vya nyaya za umeme. Kwa mizunguko fulani, inductance ni thamani ya mara kwa mara. Itategemea saizi ya mzunguko, usanidi wake na upenyezaji wa sumaku wa kati. Katika kesi hii, nguvu ya sasa katika mzunguko na flux ya sumaku haijalishi.
Ufafanuzi na matukio hapo juu hutoa maelezo ya uwanja wa sumaku ni nini. Tabia kuu za shamba la magnetic pia hutolewa, kwa msaada ambao jambo hili linaweza kuelezwa.
Uga wa sumaku wa dunia
Sehemu ya sumaku ni sehemu ya nguvu inayofanya kazi kwenye chaji za umeme zinazosonga na kwenye miili ambayo ina wakati wa sumaku, bila kujali hali yao ya mwendo.
Vyanzo vya uga wa sumaku wa macroscopic ni miili yenye sumaku, kondakta zinazobeba sasa, na miili inayosonga yenye chaji ya umeme. Asili ya vyanzo hivi ni sawa: uwanja wa sumaku unatokea kama matokeo ya harakati ya chembe ndogo za kushtakiwa (elektroni, protoni, ions), na pia kwa sababu ya uwepo wa wakati wa sumaku wa microparticles mwenyewe (spin).
Sehemu ya sumaku inayobadilishana pia hutokea wakati inabadilika kwa wakati uwanja wa umeme. Kwa upande wake, wakati uwanja wa sumaku unabadilika kwa wakati, a uwanja wa umeme. Maelezo kamili uwanja wa umeme na sumaku katika uhusiano wao hutoa milinganyo ya Maxwell. Ili kuashiria uwanja wa sumaku, dhana ya mistari ya shamba (mistari ya induction ya sumaku) mara nyingi huletwa.
Ili kupima sifa za shamba la magnetic na mali ya magnetic ya vitu, hutumia aina mbalimbali magnetometers. Kitengo cha uingizaji wa shamba la magnetic katika mfumo wa CGS wa vitengo ni Gauss (G), katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI) - Tesla (T), 1 T = 104 G. Uzito hupimwa, kwa mtiririko huo, katika oersteds (Oe) na amperes kwa kila mita (A/m, 1 A/m = 0.01256 Oe; nishati ya uga wa sumaku - katika Erg/cm2 au J/m2, 1 J/m2 = 10 erg/ cm2.
Dira humenyuka
kwa uwanja wa sumaku wa Dunia
Sehemu za sumaku katika maumbile ni tofauti sana kwa kiwango chao na athari zinazosababisha. Sehemu ya sumaku ya Dunia, ambayo huunda sumaku ya Dunia, inaenea hadi umbali wa kilomita 70-80,000 kwa mwelekeo wa Jua na mamilioni ya kilomita kwa mwelekeo tofauti. Katika uso wa Dunia uwanja wa sumaku ni wastani wa 50 μT, kwenye mpaka wa sumaku ~ 10 -3 G. Sehemu ya sumakuumeme ya jiografia hulinda uso wa dunia na biolojia kutokana na kutiririka kwa chembechembe zinazochajiwa za upepo wa jua na kwa kiasi. mionzi ya cosmic. Magnetobiology inasoma ushawishi wa uwanja wa geomagnetic yenyewe kwenye shughuli za maisha ya viumbe. Katika nafasi ya karibu ya Dunia, uga wa sumaku huunda mtego wa sumaku kwa chembe zilizochajiwa za nishati ya juu - ukanda wa mionzi ya Dunia. Chembe zilizomo kwenye ukanda wa mionzi huleta hatari kubwa wakati wa kuruka angani. Asili ya uga wa sumaku wa Dunia inahusishwa na miondoko ya kiowevu cha conductive kwenye kiini cha dunia.
Vipimo vya moja kwa moja kwa kutumia vyombo vya anga vimeonyesha kuwa wale walio karibu zaidi na Dunia miili ya ulimwengu- Mwezi, sayari za Venus na Mirihi hazina uwanja wao wa sumaku unaofanana na wa Dunia. Kutoka kwa sayari zingine mfumo wa jua Jupita tu na, inaonekana, Zohali zina nyuga zao za sumaku za kutosha kuunda mitego ya sumaku ya sayari. Sehemu za sumaku hadi 10 G na idadi ya matukio ya tabia (dhoruba za sumaku, utoaji wa redio ya synchrotron, na wengine) zimegunduliwa kwenye Jupiter, ikionyesha jukumu kubwa la uga wa sumaku katika michakato ya sayari.
© Picha: http://www.tesis.lebedev.ru
Upigaji picha wa jua
katika wigo finyu
Sehemu ya sumaku ya sayari ni hasa uwanja wa upepo wa jua (plasma inayoendelea kupanua ya corona ya jua). Karibu na mzunguko wa Dunia, uwanja wa sayari ni ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Kawaida ya uwanja wa sumaku kati ya sayari inaweza kukatizwa kwa sababu ya maendeleo aina mbalimbali kutokuwa na utulivu wa plasma, kifungu cha mawimbi ya mshtuko na uenezi wa mito ya chembe za haraka zinazozalishwa na miali ya jua.
Katika michakato yote kwenye Jua - miali, kuonekana kwa matangazo na umaarufu, kuzaliwa kwa mionzi ya jua ya ulimwengu, uwanja wa sumaku hucheza. jukumu muhimu. Vipimo kulingana na athari ya Zeeman vimeonyesha kuwa uwanja wa sumaku wa jua hufikia elfu kadhaa za Gauss, umaarufu unashikiliwa na maeneo ya ~ 10-100 Gauss (yenye thamani ya wastani ya uwanja wa sumaku wa Jua ~ 1 Gauss).
Dhoruba za sumaku
Dhoruba za sumaku ni usumbufu mkubwa katika uwanja wa sumaku wa Dunia, na kuvuruga sana mzunguko wa kila siku laini wa vitu vya sumaku ya dunia. Dhoruba za sumaku hudumu kutoka masaa kadhaa hadi siku kadhaa na huzingatiwa wakati huo huo katika Dunia nzima.
Kama sheria, dhoruba za sumaku zinajumuisha awamu za awali, za awali na kuu, pamoja na awamu ya kurejesha. Katika awamu ya awali, mabadiliko madogo katika uwanja wa geomagnetic yanazingatiwa (hasa katika latitudo za juu), pamoja na msisimko wa tabia ya oscillations ya shamba ya muda mfupi. Awamu ya awali ina sifa ya mabadiliko ya ghafla katika vipengele vya shamba la mtu binafsi duniani kote, na awamu kuu ina sifa ya kushuka kwa thamani kubwa ya shamba na kupungua kwa nguvu kwa sehemu ya usawa. Wakati wa awamu ya kurejesha ya dhoruba ya magnetic, shamba linarudi kwa thamani yake ya kawaida.
Ushawishi wa upepo wa jua
kwa sumaku ya Dunia
Dhoruba za sumaku husababishwa na vijito vya plasma ya jua kutoka maeneo amilifu ya Jua yaliyowekwa juu ya upepo tulivu wa jua. Kwa hiyo, dhoruba za magnetic mara nyingi huzingatiwa karibu na upeo wa mzunguko wa miaka 11 wa shughuli za jua. Kufikia Dunia, mito ya plasma ya jua huongeza mgandamizo wa sumaku, na kusababisha awamu ya awali ya dhoruba ya sumaku, na kupenya kwa sehemu kwenye sumaku ya Dunia. Chembe za nishati ya juu zinaingia anga ya juu Dunia na athari zao kwenye magnetosphere husababisha kizazi na kuongezeka kwa mikondo ya umeme ndani yake, kufikia kiwango kikubwa zaidi katika maeneo ya polar ya ionosphere, ambayo inahusishwa na kuwepo kwa eneo la juu la latitudo ya shughuli za sumaku. Mabadiliko katika magnetospheric-ionospheric mifumo ya sasa kuonekana kwenye uso wa Dunia kwa namna ya usumbufu usio wa kawaida wa magnetic.
Katika matukio ya ulimwengu mdogo, jukumu la uwanja wa sumaku ni muhimu kama kwa kiwango cha ulimwengu. Hii inafafanuliwa na kuwepo kwa wakati wa magnetic katika chembe zote - vipengele vya kimuundo vya suala (elektroni, protoni, neutroni), pamoja na athari za shamba la magnetic juu ya kusonga mashtaka ya umeme.
Utumiaji wa nyanja za sumaku katika sayansi na teknolojia. Mashamba ya sumaku kawaida hugawanywa katika dhaifu (hadi 500 Gs), kati (500 Gs - 40 kGs), nguvu (40 kGs - 1 MGs) na ultra-nguvu (zaidi ya 1 MGs). Karibu uhandisi wote wa umeme, uhandisi wa redio na umeme hutegemea matumizi ya mashamba dhaifu na ya kati ya magnetic. Maeneo ya sumaku dhaifu na ya kati yanapatikana kwa kutumia sumaku za kudumu, sumaku-umeme, solenoidi ambazo hazijapozwa, na sumaku za superconducting.
Vyanzo vya shamba la sumaku
Vyanzo vyote vya mashamba ya magnetic vinaweza kugawanywa katika bandia na asili. Vyanzo vikuu vya asili vya uwanja wa sumaku ni uwanja wa sumaku wa sayari ya Dunia na upepo wa jua. Vyanzo vya bandia vinajumuisha yote mashamba ya sumakuumeme, ambayo yetu imejaa tele ulimwengu wa kisasa, na nyumba zetu hasa. Soma zaidi na usome kwenye yetu.
Magari yanayoendeshwa kwa umeme ni chanzo chenye nguvu cha uga wa sumaku katika safu kutoka 0 hadi 1000 Hz. Matumizi ya usafiri wa reli mkondo wa kubadilisha. Usafiri wa jiji ni wa kudumu. Maadili ya juu ya induction ya uwanja wa sumaku katika usafirishaji wa umeme wa miji hufikia 75 μT, maadili ya wastani ni karibu 20 μT. Thamani za wastani za magari yanayoendeshwa na mkondo wa moja kwa moja iliyorekodiwa kwa 29µT. Katika tramu, ambapo waya wa kurudi ni reli, mashamba ya sumaku hughairi kila mmoja kwa umbali mkubwa zaidi kuliko waya za trolleybus, na ndani ya trolleybus kushuka kwa thamani katika uwanja wa magnetic ni ndogo hata wakati wa kuongeza kasi. Lakini mabadiliko makubwa zaidi katika uwanja wa sumaku ni katika njia ya chini ya ardhi. Wakati treni inaondoka, uga wa sumaku kwenye jukwaa ni 50-100 µT au zaidi, unaozidi uga wa sumakuumeme. Hata wakati treni imetoweka kwa muda mrefu kwenye handaki, uwanja wa sumaku haurudi kwa thamani yake ya hapo awali. Ni baada tu ya treni kupita sehemu inayofuata ya unganisho kwenye reli ya mawasiliano ndipo uwanja wa sumaku utarudi kwa thamani yake ya zamani. Kweli, wakati mwingine hawana muda: treni inayofuata tayari inakaribia jukwaa na inapopungua, uwanja wa magnetic hubadilika tena. Katika gari lenyewe, uwanja wa sumaku una nguvu zaidi - 150-200 µT, ambayo ni, mara kumi zaidi kuliko treni ya kawaida.
Thamani za utangulizi za nyuga za sumaku ambazo mara nyingi tunakutana nazo Maisha ya kila siku zimeonyeshwa kwenye mchoro hapa chini. Kuangalia mchoro huu, ni wazi kwamba tunakabiliwa na mashamba ya magnetic wakati wote na kila mahali. Kulingana na wanasayansi wengine, sehemu za sumaku zilizo na induction juu ya 0.2 µT zinachukuliwa kuwa hatari. Ni kawaida kwamba tahadhari fulani zichukuliwe ili kujilinda kutokana na madhara ya mashamba yanayotuzunguka. Kwa kufuata tu sheria chache rahisi, unaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa athari za uwanja wa sumaku kwenye mwili wako.
SanPiN ya sasa 2.1.2.2801-10 "Mabadiliko na nyongeza No. 1 kwa SanPiN 2.1.2.2645-10 "Mahitaji ya usafi na epidemiological kwa hali ya maisha katika majengo ya makazi na majengo" inasema yafuatayo: "Kiwango cha juu cha kuruhusiwa cha kupungua kwa geomagnetic shamba katika majengo ya majengo ya makazi imeanzishwa sawa na 1.5". Pia kuweka kikomo maadili halali nguvu na nguvu ya uwanja wa sumaku na mzunguko wa 50 Hz:
- katika majengo ya makazi - 5µT au 4 A/m;
- V majengo yasiyo ya kuishi majengo ya makazi, katika maeneo ya makazi, ikiwa ni pamoja na kwenye eneo viwanja vya bustani —10 µT au 8 A/m.
Kulingana na viwango hivi, kila mtu anaweza kuhesabu ni ngapi vifaa vya umeme vinaweza kugeuka na katika hali ya kusubiri katika kila chumba maalum, au kwa misingi ambayo mapendekezo yatatolewa kwa kuhalalisha nafasi ya kuishi.
Video zinazohusiana
Filamu fupi ya kisayansi kuhusu uwanja wa sumaku wa Dunia
Marejeleo
1. Encyclopedia kubwa ya Soviet.
Uga wa sumaku umezua maswali mengi kwa wanadamu kwa muda mrefu, lakini hata sasa bado ni jambo lisilojulikana sana. Wanasayansi wengi walijaribu kusoma sifa na mali zake, kwa sababu faida na uwezo wa kutumia uwanja huo ulikuwa ukweli usiopingika.
Hebu tuangalie kila kitu kwa utaratibu. Kwa hivyo, uwanja wowote wa sumaku hufanyaje kazi na kuunda? Hiyo ni kweli, kutoka kwa sasa ya umeme. Na sasa, kwa mujibu wa vitabu vya fizikia, ni mtiririko wa mwelekeo wa chembe za kushtakiwa, sivyo? Kwa hiyo, wakati sasa inapita kupitia conductor yoyote, aina fulani ya jambo huanza kutenda karibu nayo - shamba la magnetic. Sehemu ya sumaku inaweza kuundwa na mkondo wa chembe zinazochajiwa au kwa nyakati za sumaku za elektroni katika atomi. Sasa uwanja huu na maada zina nishati, tunaiona katika nguvu za sumakuumeme ambazo zinaweza kuathiri mkondo na chaji zake. Sehemu ya sumaku huanza kuathiri mtiririko wa chembe za kushtakiwa, na hubadilisha mwelekeo wa awali wa harakati perpendicular kwa shamba yenyewe.
Sehemu ya magnetic pia inaweza kuitwa electrodynamic, kwa sababu huundwa karibu na chembe zinazohamia na huathiri tu chembe zinazohamia. Naam, ni nguvu kutokana na ukweli kwamba ina muundo maalum katika bions zinazozunguka katika eneo la nafasi. Chaji ya kawaida ya kusonga ya umeme inaweza kuwafanya kuzunguka na kusonga. Bions husambaza mwingiliano wowote unaowezekana katika eneo hili la anga. Kwa hiyo, malipo ya kusonga huvutia pole moja ya bions zote na huwafanya kuzunguka. Ni yeye tu anayeweza kuwatoa katika hali yao ya kupumzika, hakuna kitu kingine chochote, kwa sababu nguvu zingine hazitaweza kuwashawishi.
Katika uwanja wa umeme kuna chembe za kushtakiwa ambazo huenda haraka sana na zinaweza kusafiri kilomita 300,000 kwa sekunde moja tu. Mwanga una kasi sawa. Sehemu ya sumaku haiwezi kuwepo bila malipo ya umeme. Hii ina maana kwamba chembe hizo zina uhusiano wa karibu sana na zipo katika uwanja wa kawaida wa sumakuumeme. Hiyo ni, ikiwa kuna mabadiliko yoyote katika uwanja wa magnetic, basi kutakuwa na mabadiliko katika moja ya umeme. Sheria hii pia ni kinyume.
Tunazungumza mengi juu ya uwanja wa sumaku hapa, lakini tunawezaje kufikiria? Hatuwezi kuiona kwa macho yetu ya kibinadamu. Zaidi ya hayo, kwa sababu ya uenezi wa haraka sana wa shamba, hatuna wakati wa kugundua kwa kutumia vifaa mbalimbali. Lakini ili kujifunza kitu, unahitaji kuwa na wazo fulani juu yake. Pia mara nyingi inahitajika kuonyesha uwanja wa sumaku kwenye michoro. Ili kuifanya iwe rahisi kuelewa, tunafanya masharti mistari ya nguvu mashamba. Wamezipata wapi? Zilivumbuliwa kwa sababu.
Wacha tujaribu kuona uwanja wa sumaku kwa kutumia vichungi vidogo vya chuma na sumaku ya kawaida. Wacha tumimine machujo haya kwenye uso tambarare na kuwaweka wazi kwenye uwanja wa sumaku. Kisha tutaona kwamba watasonga, kuzunguka na kujipanga kwa muundo au muundo. Picha inayotokana itaonyesha athari ya takriban ya nguvu katika uwanja wa magnetic. Nguvu zote na, ipasavyo, safu za nguvu zinaendelea na zimefungwa mahali hapa.
Sindano ya sumaku ina sifa na mali sawa na dira, na hutumiwa kuamua mwelekeo wa mistari ya nguvu. Ikiwa itaanguka katika eneo la hatua ya shamba la magnetic, tunaweza kuona mwelekeo wa hatua ya nguvu kutoka kwa pole yake ya kaskazini. Kisha hebu tuangazie hitimisho kadhaa kutoka hapa: juu ya sumaku ya kawaida ya kudumu, ambayo mistari ya nguvu hutoka, imeteuliwa pole ya kaskazini ya sumaku. Ambapo pole ya kusini onyesha mahali ambapo nguvu zimefungwa. Kweli, mistari ya nguvu ndani ya sumaku haijaonyeshwa kwenye mchoro.
Sehemu ya sumaku, mali na sifa zake zina matumizi ya upana, kwa sababu katika shida nyingi inapaswa kuzingatiwa na kusoma. Hili ndilo jambo muhimu zaidi katika sayansi ya fizikia. Vitu ngumu zaidi kama vile upenyezaji wa sumaku na induction vimeunganishwa nayo kwa njia isiyoweza kutenganishwa. Ili kuelezea sababu zote za kuonekana kwa shamba la magnetic, ni lazima tutegemee halisi ukweli wa kisayansi na uthibitisho. Vinginevyo katika zaidi kazi ngumu mbinu mbaya inaweza kuharibu uadilifu wa nadharia.
Sasa tutoe mifano. Sote tunaijua sayari yetu. Je, utasema kwamba haina shamba la sumaku? Unaweza kuwa sahihi, lakini wanasayansi wanasema kwamba michakato na mwingiliano ndani ya kiini cha Dunia hutokeza uga mkubwa wa sumaku unaoenea kwa maelfu ya kilomita. Lakini katika uwanja wowote wa sumaku lazima kuwe na miti yake. Na zipo, ziko mbali kidogo na nguzo ya kijiografia. Je, tunajisikiaje? Kwa mfano, ndege wamekuza uwezo wa urambazaji, na wanasafiri, haswa, kwa uga wa sumaku. Kwa hiyo, kwa msaada wake, bukini hufika salama Lapland. Vifaa maalum vya urambazaji pia hutumia jambo hili.
Uga wa sumaku Hili ndilo jambo linalojitokeza karibu na vyanzo vya sasa vya umeme, pamoja na karibu na sumaku za kudumu. Katika nafasi, uga wa sumaku unaonyeshwa kama mchanganyiko wa nguvu zinazoweza kuathiri miili yenye sumaku. Hatua hii inaelezewa na uwepo wa kutokwa kwa gari kwenye kiwango cha Masi.
Sehemu ya sumaku huundwa tu karibu na chaji za umeme ambazo ziko kwenye mwendo. Ndiyo maana mashamba ya magnetic na umeme ni muhimu na pamoja fomu uwanja wa sumakuumeme. Vipengele vya shamba la magnetic vinaunganishwa na kushawishi kila mmoja, kubadilisha mali zao.
Tabia za uwanja wa sumaku:
1. Shamba la magnetic hutokea chini ya ushawishi wa mashtaka ya kuendesha gari ya sasa ya umeme.
2. Wakati wowote, shamba la magnetic lina sifa ya vector ya wingi wa kimwili inayoitwa induction ya sumaku, ambayo ni sifa ya nguvu ya shamba la magnetic.
3. Uga wa sumaku unaweza tu kuathiri sumaku, waendeshaji wanaobeba sasa na chaji za kusonga mbele.
4. Sehemu ya sumaku inaweza kuwa aina ya mara kwa mara au mbadala
5. Sehemu ya sumaku inapimwa tu na vyombo maalum na haiwezi kutambuliwa na hisia za kibinadamu.
6. Sehemu ya magnetic ni electrodynamic, kwa vile inazalishwa tu na harakati za chembe za kushtakiwa na huathiri tu malipo ambayo ni katika mwendo.
7. Chembe za kushtakiwa huenda kwenye trajectory perpendicular.
Ukubwa wa shamba la magnetic inategemea kiwango cha mabadiliko ya shamba la magnetic. Kulingana na kipengele hiki, kuna aina mbili za mashamba ya magnetic: uga wenye nguvu wa sumaku Na uwanja wa sumaku wa mvuto. Sehemu ya sumaku ya mvuto inaonekana tu karibu na chembe za msingi na huundwa kulingana na sifa za kimuundo za chembe hizi.
Wakati wa sumaku hutokea wakati shamba la magnetic linafanya kazi kwenye sura ya conductive. Kwa maneno mengine, wakati wa magnetic ni vector ambayo iko kwenye mstari unaoendesha perpendicular kwa sura.
Sehemu ya sumaku inaweza kuwakilishwa graphically kwa kutumia mistari ya sumaku ya nguvu. Mistari hii hutolewa kwa mwelekeo ambao mwelekeo wa vikosi vya shamba unafanana na mwelekeo wa mstari wa shamba yenyewe. Mistari ya sumaku ya nguvu inaendelea na imefungwa kwa wakati mmoja.
Mwelekeo wa shamba la magnetic ni kuamua kutumia sindano magnetic. Mistari ya nguvu pia huamua polarity ya sumaku, mwisho na pato la mistari ya nguvu ni pole ya kaskazini, na mwisho na pembejeo ya mistari hii ni pole ya kusini.
Ni rahisi sana kuibua kutathmini shamba la sumaku kwa kutumia vichungi vya chuma vya kawaida na kipande cha karatasi.
Ikiwa tunaweka karatasi kwenye sumaku ya kudumu na kuinyunyiza machujo ya mbao juu, basi chembe za chuma zitajipanga kulingana na mistari ya shamba la sumaku.
Mwelekeo wa mistari ya nguvu kwa kondakta imedhamiriwa kwa urahisi na maarufu kanuni ya gimlet au sheria ya mkono wa kulia. Ikiwa tunafunga mkono wetu karibu na kondakta ili kidole kielekeze kwenye mwelekeo wa sasa (kutoka minus hadi plus), basi vidole 4 vilivyobaki vitatuonyesha mwelekeo wa mistari ya shamba la magnetic. 
Na mwelekeo wa nguvu ya Lorentz ni nguvu ambayo uwanja wa sumaku hufanya kazi kwenye chembe iliyoshtakiwa au kondakta na mkondo, kulingana na utawala wa mkono wa kushoto.
Ikiwa tutaweka mkono wa kushoto kwenye uwanja wa sumaku ili vidole 4 viangalie kwa mwelekeo wa sasa kwenye kondakta, na mistari ya nguvu iingie kwenye kiganja, kisha kidole gumba kitaonyesha mwelekeo wa nguvu ya Lorentz, nguvu inayofanya kazi kwa kondakta iliyowekwa kwenye sumaku. shamba. 
Ni hayo tu. Hakikisha kuuliza maswali yoyote uliyo nayo kwenye maoni.