Одним з основних понять, що використовуються у фізиці,є магнітне поле. Воно впливає на переміщаються електричні заряди. Непомітно і не відчувається людиною, проте його наявність можна виявити за допомогою магніту або заліза. Також досить легко зрозуміти, яке магнітне поле називається однорідним і неоднорідним.
Коли ми стикаємося з поняттям магнітного поля,у нас виникає питання щодо того, яке це магнітне поле, однорідне або неоднорідне воно. Перш ніж дати відповідь на таке питання, слід дати початкові визначення термінам.
Магнітне поле покладається вважати особливим видомматерії, що існують біля переміщаються електричних зарядів, особливо біля провідників зі струмом. Виявити можна, використовуючи магнітну стрілку або залізні ошурки.
Зустрічається всередині смугового магніту і в соленоїді, коли його довжина набагато більше діаметру. У такому випадку за правилом свердлика контури магнітного поля будуть спрямовуватися проти годинникової стрілки.
Магнітні лінії паралельні і прямі, порожнеча між ними завжди однакова, сила впливу на магнітну стрілку не відрізняється у всіх точках за своєю величиною і напрямком.
У випадку з неоднорідним полем магнітні лініїскривлюватимуться, порожнеча між ними різниться за величиною, сила впливу на магнітну стрілку різниться в різних точках поля по своїй величині і напрямку. Також сила, що діє на вміщену в поле смугового магніту стрілку, діє в різні точки з різними по модулю і напрямку силами. Це називають неоднорідним полем. Лінії такого поля викривлені, частота змінюється від точки до точки.
Виявити такого роду поле можливо біля прямого провідника зі струмом, смугового магніту і соленоїда.
В першу чергу при виникненні завдання слідвизначити, яке магнітне поле, однорідне або неоднорідне, утворюється, слід дізнатися про магнітних лініях, за формою яких стає зрозуміла характеристика поля.
Щоб зобразити магнітне поле, сталивикористовувати магнітні лінії. Вони є уявними смугами, розташованими вздовж магнітної стрілки і розміщеними в магнітному полі. Провести магнітну лінію можливо крізь будь-яку точку поля, вона буде мати напрямок і завжди замикатися.
Виходять з північного полюса магніту інаправляються в південний. Зсередини самого магніту все строго навпаки. Самі лінії не володіють початком або кінцем, зімкнуті або проходять з нескінченності в нескінченність.
За межами магніту лінії розташовуютьсямаксимально густо біля полюсів. З цього стає ясно, що найбільш сильно вплив поля поблизу полюсів, і в міру віддалення від низу воно слабшає. З огляду на, що магнітні смуги викривлені, то напрямок сили, яка діє на магнітну стрілку, теж змінюється.
Щоб зрозуміти, чим відрізняються однорідні магнітні поля від неоднорідних, необхідно їх навчитися зображувати, використовуючи магнітні лінії.
Слід розглянути названий вище прикладвиникнення однорідного магнітного поля в так званому соленоїді, який представляє собою дротяну циліндричну котушку, через яку пускають струм. Усередині нього магнітне поле може вважатися однорідним, за умови що довжина набагато більше діаметра (поза котушки поле буде неоднорідним, магнітні лінії будуть розташовуватися так само, як і у смугового магніту).
Однорідне поле також розташовується в центріпостійного смугового магніту. У будь-якої обмеженої області в просторі можливо відтворити і однорідне магнітне поле, в якому сили впливу на намагнічену стрілку будуть однакові по модулю і напрямку.
Щоб зобразити магнітне поле, використовуютьНаведемо приклад. Якщо лінії розташуються перпендикулярно до креслярської площині і направляються від наглядача, то їх зображують хрестиками, якщо на наглядача - точками. Як і з током, кожен хрестик є як би видимим хвостовим оперенням летить від наглядача стріли, а точка - гостріше стріли, яка летить до нас.
Також вимога "Покажіть однорідне і неоднорідне магнітне поле" легко здійснимо. Попросту намалюйте ці магнітні лінії, враховуючи характеристики поля (однорідність і неоднорідність).
Однак існування неоднорідних полів сильно ускладнює завдання. У такому варіанті отримання будь-якого фізичного результату з використанням загального рівняння малоймовірно.
Відповідь на питання про те, чим відрізняються одноріднімагнітні поля від неоднорідних, досить легко дати. В першу чергу це залежить від магнітних ліній. У випадку з однорідним полем відстань між ними буде однаково, і вони будуть рівномірно розташовуватися, з однією і тією ж силою діючи на прилади в будь-якій точці. Для неоднорідних полів все строго навпаки. Лінії нерівномірно розташовані, в різних місцях діють з неоднаковою силою на прилади.
На практиці досить часто зустрічаєтьсянеоднорідне поле, про що також слід пам'ятати, оскільки однорідні поля можуть зустрічатися хіба що всередині предмета, на зразок магніту або соленоїда. Зовнішні ж спостереження зафіксують неоднорідність.
Зрозумівши, що таке однорідні і неоднорідні магнітні поля, і визначення їх розібравши, слід дізнатися, яким способом можна виявити їх.
Найбільш простим для цього є досвід,проведений Ерстед. Полягає він у використанні магнітної стрілки, яка допомагає визначити існування електричного струму. Як тільки струм буде пересуватися по провіднику, розташована поруч стрілка почне рухатися, за рахунок того що існують однорідні і неоднорідні магнітні поля.
У кожного провідника зі струмом спостерігається своємагнітне поле, що впливає з певною силою на найближчий. Залежно від напрямку струму, провідники будуть притягатися або відштовхуватися один від одного. Поля, що виникли від різних джерел, будуть складатися і утворювати єдине результуюче поле.
Приклади однорідного і неоднорідного магнітногополя, що застосовуються в електронно-променевих приладах, створюються котушками, які пропускають струм. Для отримання необхідної форми магнітного поля застосовують поличні наконечники і магнітні екрани, зроблені з матерій, що мають сильну магнітну проникність.
Вплив неоднорідних магнітних полів здатнезмінити перебіг необоротних явищ фізико-хімічного характеру, в основному гетерогенного процесу. Поява турбулентної дифузії веде до збільшення на кілька порядків швидкості переміщення газу з будь-якої рідини до поверхні у вигляді мікропухирців. Ефект локальної дегідратації іонів і частинок обумовлений інтенсифікацією процесу мікрокрісталлізаціі. У проточних середовищах високоенергетичні реакції здатні створювати вільні радикали, атомарний кисень, перекису і азотисті сполуки. Трапляється коагуляція, і в рідини виявляються продукти, викликані ерозійним руйнуванням.
Під час гідродинамічної кавітації великавеличина виникають бульбашок і каверн ускладнює їх винесення рідиною з території зниженого тиску в зону більшого тиску, де ведеться коллапсірованія бульбашок. Під час колапсу бульбашки малої величини є малий вміст повітря і виникає сильна хімічна реакція, схожа з плазмовим розрядом. Присутність неоднорідних магнітних полів веде до нестійкості каверн, їх розпаду і виникнення дрібномасштабних вихорів і бульбашок. З огляду на, що тиск в центрі такого вихору знижений, він конверсірует газові бульбашки незначного розміру.
Під час вимірювання індукції в неоднорідномумагнітному полі слід пам'ятати, що напруга Холла пропорційно усередненої величиною індукції поля в межах території, обмеженої поверхнею перетворювача.
Щоб сфокусувати параксіальної пучки, такожвикористовують неоднорідні магнітні поля, утворювалися короткими котушками, що є багатошаровими соленоїдами, довжина яких порівнянна з їх діаметром. На електрон, що потрапляє в таке поле, діють сили, що змінюють його напрямок. Електрон під впливом такої сили наближається до осі лінзи, при тому площину, в якій знаходиться його траєкторія, викривляється. Електрон просувається по спіралеподібні відрізку, який перетинає осі лінзи в заданій точці.
Просторовий фактор збільшення викликанийпросторовим розподілом неоднорідних полів на території гетерогенної системи, запиленості рідиною. Щоб отримати інверсію населеності рівнів шляхом поділу, застосовують неоднорідні поля, створені багатосмуговим магнітом. Форма полюсів подібна стержнів в квадрупольному конденсаторі молекулярного генератора на аміаку.
Магнітно-порядковий спосіб дефектоскопіїбазується на тязі магнітних частинок силами неоднорідних полів, що з'являються над дефектами. За скупченню такого порошку з'ясовують присутність дефекту, його величину і положення на перевіряється деталі.
Чималим недоліком методу молекулярних пучків ззастосуванням сильних неоднорідних магнітних полів вважається малий ефект розщеплення. Є простий і здається неправдоподібним метод збільшення цього ефекту. Полягає він в застосуванні легкого зовнішнього магнітного поля. Останнє дасть можливість збільшити область використання ядерних прецесійного магнітометрів в сторону неоднорідних магнітних полів.
Перевагою такого методу є високароздільна здатність, що дає можливість фіксувати неоднорідні магнітні поля, співмірні з величиною частинок магнітного шару стрічки, а також можливість знаходження пошкоджень на складних поверхнях і в тісних отворах.
Недоліками є необхідність вторинноїобробки інформації, фіксуються лише частки магнітних полів уздовж стрічки, складність розмагнічування та збереження стрічки, і необхідно запобігати вплив зовнішніх магнітних полів.
Магнітне поле однорідне і неодноріднезустрічаються досить часто, незважаючи на те, що непомітні простому обивателю. Приклади однорідного і неоднорідного магнітного поля можна виявити в смугових магнітах і соленоїдах. При цьому помітити їх можна, використовуючи найпростішу магнітну стрілку або залізні ошурки.
