Магнитное поле — определение, виды
Бесплатный вводный урок по физике
Записаться
Северный полюс и южный полюс на самом деле не совсем северный и южный, а вовсе наоборот. Звучит, как странная фантазия сумасшедшего физика, но это имеет место быть. Разбираемся с полюсами в этой статье.
Магнитное поле
Люди только и делают, что говорят про какие-то магнитные бури, привозят магнитики на холодильник, ходят в походы с компасом, который показывает, где север, а где юг. В основе всего этого лежит магнитное поле.
Магнитное поле — это особый вид материи, который существует вокруг магнитов или движущихся зарядов.
У нее есть несколько условий для существования:
- магнитное поле существует независимо от наших знаний о нем;
- порождается только движущимся электрическим зарядом;
- обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой;
- магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.
Магнитное поле создается только движущимся электрическим зарядом? А как же магниты? Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Электроны могут вращаться по разным орбитам. На каждой орбите может находиться по два электрона, которые вращаются в разных направлениях. Но у некоторых веществ не все электроны парные, и несколько электронов крутятся в одном и том же направлении, такие вещества называются ферромагнетиками. А поскольку электрон — заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле. Получается миниатюрный электромагнит. Если атомы вещества расположены в произвольном порядке, поля этих крошечных магнитиков компенсируют друг друга. |
У любого магнита есть два полюса — северный и южный.
Любое магнитное поле описывается магнитными линиями, которые выходят из северного поля и приходят в южный. Эти линии всегда замкнуты, даже если у них бесконечная длина. Вот так это выглядит:
Как запомнить, что выходят магнитные линии из северного полюса, а приходят в южный? Все просто — на севере жить никто не хочет. Многие люди переезжают туда, где теплее, зимуют в теплых краях, в общем — стремятся на юг. Магнитные линии тоже. |
Северный полюс обозначается латинской буквой N (от английского слова North).
А южный — буквой S (от английского слова South).
Важный нюанс
Мы привыкли к тому, что на географическом севере находится северный магнитный полюс и на него указывает синяя стрелка компаса. Однако это не совсем так.
Из физики магнетизма нам известно, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс магнита, а выходят из северного. Если вы посмотрите на картину силовых линий магнитного поля Земли, то увидите, что они входят в Землю в районе северного географического полюса у канадских берегов Северного Ледовитого океана, а выходят в районе южного географического полюса в Антарктиде. Значит, с точки зрения физики у Земли на севере расположен южный магнитный полюс, а на юге — северный. Такие полюсы называются «истинными».
Однако, вопреки законам физики, люди договорились, что для простоты будут называть тот магнитный полюс, который находится на севере, северным, а тот магнитный полюс, что на юге, — южным. Такие магнитные полюсы Земли называются «мнимыми».
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Опыт Эрстеда
Самое главное экспериментальное доказательство того, что магнитное поле возникает из-за движения зарядов — это опыт Эрстеда. В1820 году Эрстед опытным путём связал электричество и магнетизм с помощью эксперимента с отклонением стрелки компаса.
Это явление использовали, когда создавали первые амперметры, так как отклонение стрелки пропорционально величине тока. Оно лежит в основе любого электромагнита.
Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.
Понятие материя, вещество и поле в физике…
Привет, Вы узнаете про материя, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний.
Для того чтобы лучше понимать что такое
материя, вещество, поле , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Атомная и Ядерная физика.
Мате́рия (от лат. māteria « вещество ») — одно из основных понятий физики, общий термин, определяющийся множеством всего содержимого пространства-времени и влияющий на его свойства.
Является объектом изучения физики, где рассматривается в качестве не зависящей от разума объективной реальности.
Понятие материи в разных областях физики
Определение материи расширялось с развитием различных областей науки. Раньше это были объекты, которые можно было описать классическими свойствами (масса, температура, делимость и т. п.), и в представлениях Ньютона об абсолютности пространства и времени, рассматриваемые независимо; с развитием оптики, а за ней специальной и общей теории относительности это понятие дополнилось его связями с гравитацией и волнами; а современные квантовая физика, астрофизика и физика высоких энергий установили это понятие в современном[уточнить] смысле и активно занимаются поиском новых видов материи.
Основные виды материи
- Вещество:
- Адронное вещество — его структурой является множество составных частиц: адронов.
- Барионное вещество (барионная
материя ) — вещество состоящее из барионов.
- Вещество в классическом понимании. Состоит преимущественно из фермионов. Эта форма материи доминирует в Солнечной системе и в ближайших звездных системах.
- Барионное вещество (барионная
материя ) — вещество состоящее из барионов.
- Антивещество — состоит из античастиц.
- Нейтронное вещество — состоит преимущественно из нейтронов и лишено атомного строения. Основной компонент нейтронных звезд, существенно более плотный, чем обычное вещество, но менее плотный, чем кварк-глюонная плазма.
- Другие виды веществ, имеющие атомоподобное строение (например, вещество, образованное мезоатомами с мюонами).
- Кварк-глюонная плазма — сверхплотная форма вещества, существовавшая на ранней стадии эволюции Вселенной до объединения кварков в классические элементарные частицы (до конфайнмента).
- Гипотетические докварковые сверхплотные материальные образования, составляющие которых — струны и другие объекты, c которыми оперируют теории великого объединения (см. теория струн, теория суперструн). Основные формы материи, предположительно существовавшие на ранней стадии эволюции Вселенной. Струноподобные объекты в современной физической теории претендуют на роль наиболее фундаментальных материальных образований, к которым можно свести все элементарные частицы, то есть в конечном счете, все известные формы материи. Данный уровень анализа материи, возможно, позволит объяснить с единых позиций свойства различных элементарных частиц. Принадлежность к «веществу» здесь следует понимать условно, поскольку различие между вещественной и поле вой формами материи на данном уровне стирается.
- Адронное вещество — его структурой является множество составных частиц: адронов.
Поле, в отличие от вещества, не имеет внутренних пустот, обладает абсолютной плотностью.
- Поле (в классическом смысле):
- Электромагнитное поле.
- Гравитационное поле.
- Электромагнитное поле.
- Квантовые поля различной природы. Согласно современным представлениям квантовое поле является универсальной формой материи, к которой могут быть сведены как вещества, так и классические поля, при этом существует нечеткое разделение на вещественные поля (лептонные и кварковые поля фермионной природы) и поля взаимодействий (глюонные сильные, промежуточные бозонные слабые и фотонное электромагнитное поля бозонной природы, сюда же относят пока гипотетическое поле гравитонов) . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Особняком среди них стоит поле Хиггса, которое сложно отнести однозначно к любой из этих категорий.
- Материальные объекты неясной физической природы:
- Темная материя.
- Темная энергия.
Эти объекты были введены в научный обиход для объяснения ряда астрофизических и космологических явлений.
Вещество
Вещество — одна из форм материи, состоящая из фермионов или содержащая фермионы наряду с бозонами; обладает массой покоя, в отличие от некоторых типов полей, как например электромагнитное.
Обычно (при сравнительно низких температурах и плотностях) вещество состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе — атомы (атомное вещество), из которых — молекулы, кристаллы и так далее. В некоторых условиях, как например в нейтронных звездах, могут существовать достаточно необычные виды вещества.
Понятие вещества иногда используется и в философии как эквивалент латинского термина substantia.
Классическое вещество может находиться в одном из нескольких агрегатных состояний: газообразном, жидком, твердом кристаллическом, твердом аморфном или в виде жидкого кристалла. Кроме того, выделяют высокоионизованное состояние вещества (чаще газообразного, но, в широком смысле, любого агрегатного состояния), называемое плазмой. Известны также состояния вещества, называемые конденсат Бозе — Эйнштейна и кварк-глюонная плазма.
Понятие о поле
По́ле в физике — физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных).
В квантовой теории поля — полевая переменная может рассматриваться формально подобно тому, как в обычной квантовой механике рассматривается пространственная координата, и полевой переменной сопоставляется квантовый оператор соответствующего названия.
Полевая парадигма, представляющая всю физическую реальность на фундаментальном уровне сводящейся к небольшому количеству взаимодействующих (квантованных) полей, является не только одной из важнейших в современной физике, но, пожалуй, безусловно главенствующей.
Проще всего наглядно представить себе поле (когда речь идет, например, о фундаментальных полях, не имеющих очевидной непосредственной механической природы
Например, как деформацию упругой среды, уравнения движения которой совпадают с или близки к полевым уравнениям того более абстрактного поля, которое мы хотим наглядно себе представить. Исторически такая среда называлась эфиром, однако впоследствии термин практически полностью вышел из употребления, а его подразумеваемая физически содержательная часть слилась с самим понятием поля. Тем не менее, для принципиального наглядного понимания концепции физического поля в общих чертах такое представление полезно, с учетом того, что в рамках современной физики такой подход обычно принимается по большому счету лишь на правах иллюстрации.Физическое поле, таким образом, можно характеризовать как распределенную динамическую систему, обладающую бесконечным числом степеней свободы.
Роль полевой переменной для фундаментальных полей часто играет потенциал (скалярный, векторный, тензорный), иногда — величина, называемая напряженностью поля. (Для квантованных полей в некотором смысле обобщением классического понятия полевой переменной также является соответствующий оператор).
Также полем в физике называют физическую величину, рассматриваемую как зависящую от места: как полный набор, вообще говоря, разных значений этой величины для всех точек некоторого протяженного непрерывного тела — сплошной среды, описывающий в своей совокупности состояние или движение этого протяженного тела. Примерами таких полей может быть:
- температура (вообще говоря разная в разных точках, а также и в разные моменты времени) в некоторой среде (например, в кристалле, жидкости или газе) — (скалярное) поле температуры,
- скорость всех элементов некоторого объема жидкости — векторное поле скоростей,
- векторное поле смещений и тензорное поле напряжений при деформации упругого тела.
Динамика таких полей также описывается дифференциальными уравнениями в частных производных, и исторически первыми, начиная с XVIII века, в физике рассматривались именно такие поля.
Современная концепция физического поля выросла из идеи электромагнитного поля, впервые осознанной в физически конкретном и сравнительно близком к современному виде Фарадеем, математически же последовательно реализованной Максвеллом — изначально с использованием механической модели гипотетической сплошной среды — эфира, но затем вышедшей за рамки использования механической модели.
Элементарные частицы и поля
Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц и теории, описывающие их взаимодействия. Элементарные частицы слева — фермионы, справа — бозоны. (Термины — гиперссылки на статьи ВП)
Среди элементарных частиц, составляющих вещества и поля, выделяют фермионы и бозоны, а также частицы, обладающие и не обладающие массой покоя (безмассовые частицы), могут различаться электрическим и другими зарядами. Кроме того, отдельно выделяют виртуальные частицы, которые можно рассматривать как частицы, возникающие в промежуточных состояниях взаимодействия «реальных» элементарных частиц, отличающихся тем, что они могут наблюдаться в долгоживущем состоянии в итоге эксперимента (в принципе, частицы одного и того же вида, например, фотоны или электроны, могут в одних ситуациях участвовать как виртуальные, а в других — как реальные). Отличие виртуальных частиц в том, что они рождаются и уничтожаются (поглощаются) в процессе взаимодействия и не присутствуют в эксперименте в начальном и конечном состоянии.
Виртуальные частицы определяют свойства физического вакуума, который, таким образом, в современной физике также приобретает атрибуты материальной среды.
Материя в специальной и общей теории относительности
Материя и излучение, согласно специальной теории относительности, являются только особыми формами энергии, распределенной в пространстве; таким образом, весомая масса теряет свое особое положение и является лишь особой формой энергии.
— Альберт Эйнштейн, 1920 г.
Согласно укоренившейся терминологии материальными полями в общей теории относительности называют все поля, кроме гравитационного.
См. также
На этом все! Теперь вы знаете все про материя, Помните, что это теперь будет проще использовать на практике. Надеюсь, что теперь ты понял что такое материя, вещество, поле
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу.
Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Атомная и Ядерная физика
Что такое поле в физике, типы полей в электрических системах
Что такое поле:
Поле – это физическая величина, которая представлена числом. В физике есть много типов поля. Давайте посмотрим..
Электрическое поле:
Электрическое поле : Когда электрический заряд окружен другим электрическим зарядом в той же области означает, что он испытывает силу.
Мы знаем, что электрические заряды испытывают силы в присутствии других зарядов. Электрический заряд индуцирует электрическое поле в окружающем его пространстве, которое, в свою очередь, воздействует на другие присутствующие заряды.
Сила F, действующая на заряд q в электрическом поле E, определяется выражением..
Это электрическое поле действует радиально наружу для положительного заряда и радиально внутрь для отрицательного заряда.
Гравитационные поля:
Пример: Предметы падают на землю, потому что на них действует сила гравитационного поля Земли.
Закон всемирного тяготения Ньютона гласит, что гравитационная сила F между двумя точечными массами M и m, находящимися на расстоянии r друг от друга в вакууме, является притягивающей, действует вдоль линии, соединяющей их центры, и пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату их разлуки.
F — гравитационная сила, M и m = масса
В системе СИ константой пропорциональности является G, гравитационная постоянная, которая имеет значение 6,67×10−11 Нм2кг−2, поэтому мы можем напиши это как
Гравитационное поле — это гравитационная сила на единицу массы, которая будет воздействовать на небольшую (поэтому она не оказывает заметного влияния на гравитационное поле) тестовую массу в этой точке. Это векторное поле, и оно указывает направление силы, которую небольшая пробная масса могла бы почувствовать в этой точке.
Для точечной частицы массы M величина результирующей напряженности гравитационного поля g на расстоянии r от M равна
Гравитационная сила, действующая на массу m, которую также иногда называют ее весом в гравитационном поле. г, определяется как:
Магнитное поле:
Пример: скрепка, помещенная в магнитное поле, окружающее магнит, притягивается к магниту, и два одинаковых магнитных полюса отталкивают друг друга, когда один из них находится в магнитном поле другого.
[wp_ad_camp_1]
Магнитное поле может создаваться либо протеканием тока (движением заряда), либо намагниченным материалом. Полюс магнита или движущаяся заряженная частица в магнитном поле будет ощущать магнитную силу.
Электромагнитное поле:
Электромагнитное поле, свойство пространства, вызванное движением электрического заряда. Статический заряд создаст в окружающем пространстве только электрическое поле (то есть напряжение). Кроме того, если один и тот же заряд движется вокруг проводника (то есть тока), он создает магнитное поле.
Электрическое поле может быть создано также изменяющимся магнитным полем. Взаимное взаимодействие электрического и магнитного полей создает электромагнитное поле, которое считается существующим в пространстве отдельно от зарядов или токов (потока движущихся зарядов), с которыми оно может быть связано.
Лучший пример: Индуктор. Катушка индуктивности подключена параллельно источнику напряжения. Он накапливает энергию и отдает ее.
Поле – понятие и виды поля. Гравитационное и магнитное поле. Сила гравитации
- Понятие поля
Поле можно определить как область или пространство, находящееся под влиянием некоторых физических факторов, таких как гравитация, электричество и магнетизм.
- Типы полей
Поля бывают разных типов, а именно: гравитационные, магнитные и электрические.
- Гравитационное поле
Гравитационное поле – это любая область или пространство вокруг массы, в которой ощущается гравитационная сила массы.
Если мы подбрасываем массивные предметы, мы обычно наблюдаем, что они поднимаются в свои самые высокие точки, остаются неподвижными очень короткое время и, в конце концов, движутся вниз, падая все быстрее и быстрее, пока не достигнут уровня земли. Движения вверх и вниз объектов на земной поверхности подвержены влиянию гравитационного поля.
Сила гравитации
Сила гравитации — это сила притяжения между Землей, самой Землей и объектами на ней или рядом с ней.
Закон всемирного тяготения Ньютона
Закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что сила притяжения между двумя телами с массой M 1 и M 2 обратно пропорциональна квадрату расстояния R между их центрами и равна прямо пропорциональна произведению их массы.
Где F — гравитационная сила, действующая на любую частицу, M 1 и М 2 — их массы, R — расстояние между ними, G — универсальная гравитационная постоянная, числовое значение которой зависит от единиц, в которых выражены сила, масса и длина.
Ускорение под действием силы тяжести
Ускорение объектов под действием гравитационного притяжения Земли называется ускорением под действием силы тяжести. Он представлен символом g, среднее значение которого составляет около 9,81 мс −2 .
Без сопротивления воздуха разные массы или предметы, выпущенные из состояния покоя в одной и той же точке, упадут на землю одновременно (свободное падение).
ОЦЕНКА
- Определение поля.
- Государственный закон всемирного тяготения Ньютона.
Магнитное поле Область или пространство вокруг магнита, в котором можно почувствовать или обнаружить влияние магнита, называется магнитным полем. Если на магнит положить белый лист бумаги и посыпать бумагу железными наполнителями, то можно заметить, что железные опилки выстраиваются в определенном порядке, который иллюстрирует магнитные силовые линии магнита. Подобную картину можно получить, используя стрелку компаса для построения магнитных силовых линий.
Силовые линии
Силовая линия — это воображаемая линия, проведенная таким образом, что ее направление в любой точке, то есть направление касательной, совпадает с направлением поля в этой точке.
ОЦЕНКА
- Определение магнитного поля.
- Определить гравитационное поле.
Задание по чтению
New School Physics стр. 67 – 70
ЗАДАНИЕ НА ВЫХОДНЫЕ (ТЕОРИЯ)
- Дайте определение A. гравитационному полю B. ускорению свободного падения. Как зависит ускорение от широты
- A. Объясните, что понимается под полем в физике. B. Укажите три известных вам типа полей
Присоединяйтесь к дискуссионному форуму и выполните задание : Найдите вопросы в конце каждого урока. Нажмите здесь, чтобы обсудить свои ответы на форуме
Объявление: Получите БЕСПЛАТНУЮ Библию :
Обрести истинный покой.