Fizikte kullanılan temel kavramlardan biri manyetik alandır. Hareket eden elektrik yüklerine etki eder. Bir kişi tarafından algılanamaz ve hissedilmez, ancak varlığı bir mıknatıs veya demir kullanılarak tespit edilebilir. Hangi manyetik alanın homojen ve homojen olmayan olarak adlandırıldığını anlamak da oldukça kolaydır.
Manyetik alanı algılamanın tanımı ve yöntemleri
Manyetik alan kavramıyla karşılaştığımızda, nasıl bir manyetik alan olduğu, homojen mi yoksa homojen olmayan mı diye bir sorumuz var. Böyle bir soruyu cevaplamadan önce terimlerin ilk tanımlarını vermek gerekir.
Manyetik alanın, hareketli elektrik yüklerinin yakınında, özellikle de akımı olan iletkenlerin yakınında bulunan özel bir madde türü olarak düşünülmesi gerekir. Manyetik iğne veya demir talaşları kullanılarak tespit edilebilir.
Tek tip alan
Grubun içinde gerçekleşirmıknatıs ve solenoidde, uzunluğu çaptan çok daha büyük olduğunda. Bu durumda gimlet kuralına göre manyetik alanın konturları saat yönünün tersine yönlendirilecektir.
Manyetik çizgiler paralel ve düzdür, aralarındaki boşluk her zaman aynıdır, manyetik iğne üzerindeki etki kuvveti, büyüklüğü ve yönünde her noktada farklılık göstermez.
Heterojen alan
Homojen olmayan bir alan durumunda, manyetik çizgiler bükülecek, aralarındaki boşluk boyut olarak değişecek, manyetik iğne üzerindeki etki kuvveti, alanın farklı noktalarında büyüklük ve yön olarak farklı olacaktır. Ayrıca, bir şerit mıknatısın alanına yerleştirilmiş bir ok üzerine etkiyen kuvvet, çeşitli noktalarda büyüklük ve yön olarak farklı kuvvetlerle etki eder. Buna homojen olmayan alan denir. Böyle bir alanın çizgileri eğridir, frekans noktadan noktaya değişir.
Akım, çubuk mıknatıs ve solenoid ile düz bir iletkenin yakınında bu tür bir alanı tespit etmek mümkündür.
Manyetik çizgiler nelerdir
Öncelikle bir problem oluştuğunda homojen veya homojen olmayan nasıl bir manyetik alan oluştuğunu belirlemeli, şeklinden alan karakteristiği netleşen manyetik çizgileri öğrenmelidir.
Manyetik alanı tasvir etmek için manyetik çizgiler kullanmaya başladı. Manyetik bir iğne boyunca uzanan ve manyetik bir alana yerleştirilmiş hayali çizgilerdir. Herhangi bir noktadan manyetik bir çizgi çekmek mümkündür.alan noktası, yönü olacak ve her zaman yakın olacak.
Yön
Mıknatısın kuzey kutbunu bırakıp güneye yönelirler. Mıknatısın içinde her şey kesinlikle tam tersidir. Çizgilerin kendilerinin başı veya sonu yoktur, kapalıdır veya sonsuzdan sonsuza gider.
Mıknatısın dışında, çizgiler kutupların yakınına mümkün olduğunca yoğun yerleştirilmiştir. Buradan, alanın etkisinin kutupların yakınında en güçlü olduğu ve dipten uzaklaştıkça zayıfladığı anlaşılır. Manyetik şeritlerin eğri olduğu göz önüne alındığında, manyetik iğneye etki eden kuvvetin yönü de değişir.
Nasıl canlandırılır
Homojen manyetik alanların homojen olmayanlardan ne kadar farklı olduğunu anlamak için, onları manyetik çizgiler kullanarak nasıl göstereceğinizi öğrenmeniz gerekir.
Yukarıdaki örnek, içinden akımın geçtiği silindirik bir tel bobin olan solenoidde düzgün bir manyetik alanın meydana geldiğine dair bir örnek olarak düşünülmelidir. İçinde, uzunluğun çaptan çok daha büyük olması koşuluyla, manyetik alan tek tip olarak kabul edilebilir (bobin dışında, alan düzgün olmayacak, manyetik çizgiler bir çubuk mıknatısla aynı şekilde yerleştirilecektir).
Düzgün alan ayrıca kalıcı çubuk mıknatısın merkezinde bulunur. Uzaydaki herhangi bir sınırlı alanda, manyetize iğneye etki eden kuvvetlerin büyüklük ve yön olarak aynı olacağı tek tip bir manyetik alanı yeniden oluşturmak da mümkündür.
Bir manyetik alanı tasvir etmek için aşağıdaki örneği kullanın. Hatlar yer alırsaçizim düzlemine diktir ve izleyiciden yönlendirilir, daha sonra izleyicideyse - noktalarla haçlarla gösterilirler. Akıntıda olduğu gibi, her çarpı, bakandan uçan bir okun görünen kuyruğudur ve nokta, bize doğru uçan oktan daha keskindir.
Ayrıca, "Tekdüze ve tekdüze olmayan bir manyetik alan çizin" gereksinimi kolayca karşılanır. Alanın özelliklerini (tekdüzelik ve homojen olmama) dikkate alarak bu manyetik çizgileri çizmeniz yeterlidir.
Ancak, homojen olmayan alanların varlığı görevi büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Bu durumda, genel denklemi kullanarak herhangi bir fiziksel sonuç elde etmek olası değildir.
Farklılıklar
Homojen manyetik alanların homojen olmayanlardan ne kadar farklı olduğu sorusunun cevabını vermek oldukça kolaydır. Her şeyden önce, manyetik çizgilere bağlıdır. Düzgün bir alan söz konusu olduğunda, aralarındaki mesafe aynı olacak ve aletlere herhangi bir noktada aynı kuvvet etki ederek eşit aralıklarla yerleştirilecektir. Homojen olmayan alanlar için her şey tam tersidir. Çizgiler eşit olmayan bir şekilde yerleştirilmiş, farklı yerlerde cihazlar üzerinde eşit olmayan kuvvetle hareket ediyorlar.
Pratikte homojen olmayan bir alan oldukça yaygındır ve bu da unutulmamalıdır, çünkü tek tip alanlar yalnızca bir mıknatıs veya solenoid gibi bir nesnenin içinde oluşabilir. Açık hava gözlemleri heterojenliği düzeltecektir.
Alan algılama
Tek tip ve homojen olmayan manyetik alanların ne olduğunu anlamak ve bunları tanımlamakparçalarına ayırdıktan sonra onları nasıl bulabileceğinizi öğrenmelisiniz.
Bunun için en basiti Oersted tarafından yapılan deneydir. Bir elektrik akımının varlığını belirlemeye yardımcı olan manyetik bir iğne kullanmaktan oluşur. Akım iletken boyunca hareket eder etmez, düzgün ve düzgün olmayan manyetik alanlar olduğu için yakındaki ok hareket edecektir.
İletkenlerin akımla etkileşimi
Akım olan her iletken, en yakındakine belirli bir kuvvetle etki eden kendi manyetik alanına sahiptir. Akımın yönüne bağlı olarak iletkenler birbirini çeker veya iter. Farklı kaynaklardan kaynaklanan alanlar toplanır ve tek bir sonuç alanı oluşturur.
Nasıl ve neden oluşturulurlar
Katot ışınlı cihazlarda kullanılan düzgün ve düzgün olmayan manyetik alan örnekleri, akımı geçen bobinler tarafından oluşturulur. Manyetik alanın gerekli şeklini elde etmek için, güçlü manyetik geçirgenliğe sahip malzemelerden yapılmış raf uçları ve manyetik ekranlar kullanılır.
Homojen olmayan manyetik alanların etkisi, çoğunlukla heterojen bir süreç olan geri döndürülemez fiziksel ve kimyasal olayların gidişatını değiştirebilir. Türbülanslı difüzyonun görünümü, formdaki herhangi bir sıvıdan yüzeye gaz hareket hızında birkaç büyüklük mertebesinde bir artışa yol açar.mikro kabarcıklar. İyonların ve partiküllerin lokal dehidrasyonunun etkisi, mikrokristalizasyon işleminin yoğunlaştırılmasından kaynaklanmaktadır. Akan ortamda, yüksek enerjili reaksiyonlar serbest radikaller, atomik oksijen, peroksitler ve azotlu bileşikler oluşturabilir. Pıhtılaşma meydana gelir ve sıvıda aşındırıcı tahribattan kaynaklanan ürünler ortaya çıkar.
Hidrodinamik kavitasyon sırasında, ortaya çıkan kabarcıkların ve oyukların büyük boyutu, sıvı tarafından düşük basınç alanından kabarcıkların çöktüğü daha yüksek basınç alanına sürüklenmelerini zorlaştırır. Küçük bir kabarcığın çökmesi sırasında, düşük bir hava içeriği vardır ve plazma boşalmasına benzer güçlü bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. Homojen olmayan manyetik alanların varlığı, boşlukların kararsızlığına, parçalanmasına ve küçük ölçekli girdapların ve kabarcıkların ortaya çıkmasına neden olur. Böyle bir girdabın merkezindeki basıncın azaldığı göz önüne alındığında, küçük gaz kabarcıklarını dönüştürür.
Tekdüze olmayan bir manyetik alanda indüksiyonu ölçerken, Hall voltajının dönüştürücünün yüzeyi tarafından sınırlanan alan içindeki alan indüksiyonunun ortalama değeriyle orantılı olduğunu unutmayın.
Paraksiyal ışınları odaklamak için, uzunlukları çaplarıyla orantılı olan çok katmanlı solenoidler olan kısa bobinlerden oluşan düzgün olmayan manyetik alanlar da kullanılır. Böyle bir alana giren bir elektron, yönünü değiştiren kuvvetlere tabidir. Böyle bir kuvvetin etkisi altındaki bir elektron merceğin eksenine yaklaşırken, yörüngesinin bulunduğu düzlembükülür. Elektron, verilen bir noktada merceğin eksenini kesen spiral bir segment boyunca hareket eder.
Uzaysal artış faktörü, sıvı ile yıkanmış heterojen bir sistemin bölgesinde homojen olmayan alanların uzaysal dağılımından kaynaklanır. Ayırma yöntemiyle seviyelerin popülasyon ters çevrilmesini elde etmek için, çok bantlı bir mıknatıs tarafından oluşturulan düzgün olmayan alanlar kullanılır. Kutupların şekli, amonyak bazlı bir moleküler jeneratörün dört kutuplu kapasitöründeki çubuklara benzer.
Kullanımlar
Manyetik sıralı kusur tespiti yöntemi, kusurların üzerinde görünen homojen olmayan alanların kuvvetleri tarafından manyetik parçacıkların çekilmesine dayanır. Böyle bir tozun birikmesi, bir kusurun varlığını, boyutunu ve kontrol edilen parça üzerindeki konumunu belirler.
Küçük bir bölme etkisinin, güçlü homojen olmayan manyetik alanlar kullanan moleküler ışın yönteminin önemli bir dezavantajı olduğu düşünülmektedir. Bu etkiyi artırmak için basit ve görünüşte mantıksız bir yöntem var. Hafif bir dış manyetik alan uygulamasından oluşur. İkincisi, nükleer presesyonel manyetometrelerin kullanım alanını düzgün olmayan manyetik alanlara doğru artırmayı mümkün kılacaktır.
Bu yöntemin avantajı, bandın manyetik tabakasının parçacıklarının boyutuyla orantılı, düzgün olmayan manyetik alanları tespit etmeyi ve aynı zamanda üzerinde hasar bulma yeteneğini mümkün kılan yüksek çözünürlüğüdür. karmaşık yüzeylerde ve dar açıklıklarda.
Dezavantajlarıikincil bilgi işleme ihtiyacı, yalnızca bant boyunca manyetik alan parçacıkları sabitlenir, manyetikliğin giderilmesi ve bandın korunmasının karmaşıklığı ve harici manyetik alanların etkisinin önlenmesi gerekir.
Tekdüze ve homojen olmayan manyetik alanlar, sıradan bir insan tarafından görülmemelerine rağmen oldukça yaygındır. Düzgün ve düzgün olmayan manyetik alan örnekleri, çubuk mıknatıslarda ve solenoidlerde bulunabilir. Aynı zamanda basit bir manyetik iğne veya demir talaş kullanarak bunları fark edebilirsiniz.
