Salah satu konsep dasar yang digunakan dalam fisika adalah medan magnet. Ini bekerja pada muatan listrik yang bergerak. Itu tidak terlihat dan tidak dirasakan oleh seseorang, tetapi keberadaannya dapat dideteksi menggunakan magnet atau besi. Juga cukup mudah untuk memahami medan magnet mana yang disebut homogen dan tidak homogen.
Definisi dan metode untuk mendeteksi medan magnet
Ketika kita menemukan konsep medan magnet, kita memiliki pertanyaan tentang jenis medan magnet itu, apakah itu homogen atau tidak homogen. Sebelum menjawab pertanyaan seperti itu, perlu diberikan definisi awal istilah.
Medan magnet dianggap sebagai jenis materi khusus yang ada di dekat muatan listrik yang bergerak, terutama di dekat konduktor berarus. Dapat dideteksi menggunakan jarum magnet atau serbuk besi.
Bidang seragam
Terjadi di dalam bandmagnet dan dalam solenoida, ketika panjangnya jauh lebih besar dari diameternya. Dalam hal ini, menurut aturan gimlet, kontur medan magnet akan diarahkan berlawanan arah jarum jam.
Garis magnet sejajar dan lurus, ruang kosong di antara keduanya selalu sama, gaya pengaruh pada jarum magnet tidak berbeda di semua titik besar dan arahnya.
bidang heterogen
Dalam kasus medan yang tidak homogen, garis-garis magnet akan ditekuk, ruang kosong di antara mereka akan bervariasi dalam ukuran, gaya aksi pada jarum magnet akan berbeda dalam besar dan arah pada titik-titik yang berbeda di medan. Juga, gaya yang bekerja pada panah yang ditempatkan di bidang magnet strip bekerja di berbagai titik dengan gaya yang berbeda besar dan arahnya. Ini disebut medan tidak homogen. Garis bidang seperti itu melengkung, frekuensinya bervariasi dari satu titik ke titik lainnya.
Dimungkinkan untuk mendeteksi medan semacam ini di dekat konduktor lurus berarus, magnet batang, dan solenoida.
Apa itu garis magnet
Pertama-tama, ketika masalah muncul, seseorang harus menentukan medan magnet apa, homogen atau tidak homogen, yang terbentuk, seseorang harus belajar tentang garis-garis magnet, dari bentuk yang menjadi karakteristik medannya.
Untuk menggambarkan medan magnet, mulai digunakan garis-garis magnet. Mereka adalah garis-garis imajiner di sepanjang jarum magnet dan ditempatkan di medan magnet. Garis magnet dapat ditarik melalui sembarangtitik medan, itu akan memiliki arah dan selalu dekat.
Arah
Mereka meninggalkan kutub utara magnet dan menuju ke selatan. Di dalam magnet itu sendiri, semuanya benar-benar kebalikannya. Garis itu sendiri tidak memiliki awal atau akhir, tertutup atau berpindah dari tak terhingga ke tak terhingga.
Di luar magnet, garis terletak sepadat mungkin di dekat kutub. Dari sini menjadi jelas bahwa efek medan paling kuat di dekat kutub, dan saat Anda menjauh dari bawah, itu melemah. Mengingat garis magnet melengkung, arah gaya yang bekerja pada jarum magnet juga berubah.
Cara menggambarkan
Untuk memahami bagaimana medan magnet homogen berbeda dari medan magnet tidak homogen, Anda perlu mempelajari cara menggambarkannya menggunakan garis magnet.
Kita harus mempertimbangkan contoh di atas tentang terjadinya medan magnet seragam dalam apa yang disebut solenoida, yang merupakan kumparan kawat silindris yang dilalui arus. Di dalamnya, medan magnet dapat dianggap seragam, asalkan panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya (di luar kumparan, medannya tidak seragam, garis-garis magnet akan ditempatkan dengan cara yang sama seperti di magnet batang).
Bidang seragam juga terletak di tengah magnet batang permanen. Di area terbatas mana pun di ruang angkasa, medan magnet seragam juga dimungkinkan, di mana gaya yang bekerja pada jarum magnet akan sama besar dan arahnya.
Untuk menggambarkan medan magnet, gunakan contoh berikut. Jika garis beradategak lurus dengan bidang gambar dan diarahkan dari penampil, kemudian mereka digambarkan dengan salib, jika pada penampil - dengan titik. Seperti arus, setiap salib seolah-olah adalah ekor panah yang terlihat terbang dari yang melihatnya, dan ujungnya lebih tajam daripada panah yang terbang ke arah kita.
Juga, persyaratan "Gambar medan magnet seragam dan tidak seragam" mudah dipenuhi. Cukup gambar garis-garis magnet ini, dengan mempertimbangkan karakteristik medan (keseragaman dan ketidakhomogenan).
Namun, keberadaan bidang yang tidak homogen sangat memperumit tugas. Dalam hal ini, mendapatkan hasil fisik apa pun menggunakan persamaan umum tidak mungkin.
Perbedaan
Jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana medan magnet homogen berbeda dari yang tidak homogen cukup mudah diberikan. Pertama-tama, itu tergantung pada garis magnet. Dalam kasus medan yang seragam, jarak antara mereka akan sama, dan mereka akan ditempatkan secara merata, dengan gaya yang sama yang bekerja pada instrumen di setiap titik. Untuk bidang yang tidak homogen, semuanya benar-benar sebaliknya. Garis terletak tidak merata, di tempat yang berbeda mereka bertindak dengan kekuatan yang tidak sama pada perangkat.
Dalam praktiknya, medan yang tidak homogen cukup umum, yang juga harus diingat, karena medan seragam hanya dapat terjadi di dalam suatu benda, seperti magnet atau solenoida. Pengamatan di luar ruangan akan memperbaiki heterogenitas.
Deteksi medan
Setelah memahami apa itu medan magnet seragam dan tidak homogen, dan mendefinisikannyasetelah dibongkar, Anda harus mencari tahu bagaimana Anda dapat menemukannya.
Yang paling sederhana untuk ini adalah eksperimen yang dilakukan oleh Oersted. Ini terdiri dari penggunaan jarum magnet, yang membantu menentukan keberadaan arus listrik. Segera setelah arus bergerak di sepanjang konduktor, panah yang terletak di dekatnya akan bergerak, karena ada medan magnet yang seragam dan tidak seragam.
Interaksi konduktor dengan arus
Setiap konduktor berarus memiliki medan magnetnya sendiri, yang bekerja dengan gaya tertentu pada konduktor terdekat. Tergantung pada arah arus, konduktor akan menarik atau menolak satu sama lain. Bidang yang berasal dari sumber yang berbeda akan bertambah dan membentuk satu bidang yang dihasilkan.
Bagaimana mereka dibuat dan mengapa
Contoh medan magnet seragam dan tidak seragam yang digunakan dalam perangkat sinar katoda dibuat oleh kumparan yang melewatkan arus. Untuk mendapatkan bentuk medan magnet yang diperlukan, ujung rak dan layar magnet digunakan, terbuat dari bahan dengan permeabilitas magnet yang kuat.
Pengaruh medan magnet yang tidak homogen dapat mengubah arah fenomena fisika dan kimia yang tidak dapat diubah, sebagian besar merupakan proses yang heterogen. Munculnya difusi turbulen menyebabkan peningkatan beberapa kali lipat dalam laju pergerakan gas dari cairan apa pun ke permukaan dalam bentukgelembung mikro. Efek dehidrasi lokal ion dan partikel disebabkan oleh intensifikasi proses mikrokristalisasi. Dalam media yang mengalir, reaksi berenergi tinggi dapat menghasilkan radikal bebas, atom oksigen, peroksida, dan senyawa nitrogen. Terjadi koagulasi, dan produk yang disebabkan oleh penghancuran erosif muncul dalam cairan.
Selama kavitasi hidrodinamik, ukuran besar gelembung dan gua yang muncul memperumit entrainment mereka oleh cairan dari area bertekanan rendah ke area bertekanan lebih tinggi, di mana gelembung runtuh. Selama runtuhnya gelembung kecil, ada kandungan udara yang rendah dan reaksi kimia yang kuat terjadi, mirip dengan pelepasan plasma. Kehadiran medan magnet yang tidak homogen menyebabkan ketidakstabilan rongga, disintegrasinya dan munculnya vortisitas dan gelembung skala kecil. Mengingat bahwa tekanan di pusat pusaran seperti itu berkurang, itu mengubah gelembung gas kecil.
Saat mengukur induksi dalam medan magnet yang tidak seragam, ingatlah bahwa tegangan Hall sebanding dengan nilai rata-rata induksi medan di dalam area yang dibatasi oleh permukaan transduser.
Untuk memfokuskan sinar paraksial, medan magnet tidak seragam juga digunakan, yang dibentuk oleh kumparan pendek, yang merupakan solenoida berlapis-lapis, yang panjangnya sepadan dengan diameternya. Elektron yang memasuki medan semacam itu tunduk pada gaya yang mengubah arahnya. Sebuah elektron di bawah pengaruh gaya seperti itu mendekati sumbu lensa, sedangkan bidang di mana lintasannya berada adalahtikungan. Elektron bergerak sepanjang segmen spiral yang memotong sumbu lensa pada titik tertentu.
Faktor peningkatan spasial disebabkan oleh penyebaran spasial bidang tidak homogen di wilayah sistem heterogen yang dicuci dengan cairan. Untuk mendapatkan inversi populasi dari level dengan metode pemisahan, medan tidak seragam yang dibuat oleh magnet multiband digunakan. Bentuk kutubnya mirip dengan batang pada kapasitor quadrupole dari generator molekuler berbasis amonia.
Menggunakan
Metode deteksi cacat urutan magnetik didasarkan pada traksi partikel magnetik oleh gaya medan tidak homogen yang muncul di atas cacat. Akumulasi bubuk tersebut menentukan adanya cacat, ukuran dan posisinya pada bagian yang diperiksa.
Efek pemisahan yang kecil dianggap sebagai kerugian signifikan dari metode berkas molekul yang menggunakan medan magnet kuat yang tidak homogen. Ada metode sederhana dan tampaknya tidak masuk akal untuk meningkatkan efek ini. Ini terdiri dari penerapan medan magnet eksternal yang ringan. Yang terakhir akan memungkinkan untuk meningkatkan area penggunaan magnetometer presesi nuklir menuju medan magnet yang tidak seragam.
Kelebihan metode ini adalah resolusinya yang tinggi, yang memungkinkan untuk mendeteksi medan magnet yang tidak seragam sesuai dengan ukuran partikel lapisan magnetik pita, serta kemampuan untuk menemukan kerusakan pada permukaan yang kompleks dan dalam bukaan yang rapat.
Kekurangannya adalahkebutuhan untuk pemrosesan informasi sekunder, hanya partikel medan magnet di sepanjang pita yang diperbaiki, kompleksitas demagnetisasi dan pelestarian pita, dan perlu untuk mencegah pengaruh medan magnet eksternal.
Medan magnet yang seragam dan tidak homogen cukup umum, meskipun faktanya mereka tidak terlihat oleh orang awam. Contoh medan magnet seragam dan tidak seragam dapat ditemukan di magnet batang dan solenoida. Pada saat yang sama, Anda dapat melihatnya menggunakan jarum magnet sederhana atau serbuk besi.
