В чем заключается гипотеза ампера о магнитных свойствах среды
Гипотеза Ампера
Наблюдая сходство во взаимодействии катушек, по которым текут токи, и магнитов, Ампер предположил, что все магнитные взаимодействия обусловлены взаимодействием электрических токов. Это предположение получило название гипотезы Ампера.
Согласно этой гипотезе, свойства постоянных магнитов обусловлены циркулирующими в них одинаково направленными незатухающими «молекулярными» токами. Во внутренних частях магнита «соседние» молекулярные токи направлены противоположно и поэтому компенсируют друг друга. Но вблизи поверхности магнита эти токи текут в одном направлении, образуя как бы ток, обтекающий поверхность магнита (см. рис. 12.7).
Этот «поверхностный ток», как считал Ампер, и сообщает постоянному магниту его магнитные свойства.
Гипотеза Ампера объясняет также, почему не удается разъединить полюса магнита: ведь каждая половинка магнита снова подобна катушке с током.
В дальнейшем гипотеза Ампера подтвердилась лишь частично. Выяснилось, что «молекулярные» токи действительно существуют: они обусловлены движением электронов в атомах. Однако магнитное взаимодействие, связанное с этими токами, не может объяснить существования постоянных магнитов: во-первых, магнитное взаимодействие таких токов слишком слабо, во-вторых, эти токи ориентированы хаотично. «Секрет» постоянных магнитов оказался в другом.
Выяснилось, что каждый электрон (о существовании которых Ампер, конечно, не мог знать) сам по себе является микроскопическим магнитом. И в некоторых веществах, например в железе, электроны близко расположенных атомов ориентируются одинаково. Такие области одинаковой намагниченности называют «доменами». Каждый домен представляет собой крошечный магнитик, поэтому любой железный образец является как бы совокупностью очень маленьких магнитиков.
Обычно железный образец не проявляет магнитных свойств, так как домены в нем ориентированы хаотично. Но если поместить этот образец вблизи сильного магнита, то под действием магнита домены в образце через некоторое время ориентируются сходным образом.
И тогда этот железный образец сам станет постоянным магнитом.
storinka.click
Магнитные свойства веществ. Гипотеза Ампера
Причину, почему тела имеют магнитные свойства, впервые установил французский ученый Андре Мари Ампер. Под впечатлением от наблюдения за магнитной стрелкой, которая поворачивается вблизи проводника с током в опытах Эрстеда, он предположил, что магнетизм Земли вызывают токи, протекающие внутри земного шара. Следовательно, магнитные свойства тела можно объяснить токами, циркулирующими внутри данного тела. Далее Ампер делает обобщение: магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него. Свидетельством научной смелости Ампера считается его шаг от возможности объяснения магнитных свойств тел токами к категорическому утверждению, что магнитные взаимодействия — это взаимодействия токов.
Согласно гипотезе Ампера, внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи, которые образуются вследствие движения электронов в атомах, каждый атом обладает магнитными свойствами. Если атомы внутри тела ориентированы хаотически вследствие теплового движения, то действия внутриатомных токов взаимно компенсируются, и магнитных свойств тело не проявляет (рис. 25, а). В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия суммируются (рис. 25, б).
Гипотеза Ампера объясняет, почему магнитная стрелка и рамка с током в магнитном поле ведут себя одинаково. Стрелку (постоянный магнит) можно рассматривать как большую сложную совокупность небольших рамок с током, ориентированных одинаково.
В ферромагнетиках (веществах, в состав которых входят Fe, Со, Ni и др.) элементарные магнитики-атомы образуют участки спонтанной (произвольной) намагниченности (с линейными размерами 0,001—0,01 мм), которые называют доменами. В доменах размещается множество одинаково ориентированных атомов, поэтому намагниченность домена максимальна. В ненамагниченном ферромагнетике соседние домены расположены таким образом, что их намагниченности взаимно компенсируются (рис. 26, а). Если образец такого ферромагнетика поместить в магнитное поле постоянного магнита или внутри катушки с током, то под влиянием внешнего магнитного поля атомы в разных доменах преимущественно начинают ориентироваться так, что направление их магнитного поля совмещается с направлением внешнего (рис. 26, б). При этом магнитное поле внутри образца может увеличиться тысячекратно (рис. 26, в). Говорят, что образец стал магнитом.
Если постоянный магнит нагревать, то при определенной температуре (для железа 769 °С) домены разрушаются и его намагниченность утрачивается.
Температуру, при которой ферромагнетик теряет намагниченность, называют температурой, или точкой, Кюри в честь выдающегося французского физика Фредерика Жолио-Кюри, открывшего и исследовавшего это явление.
Магнитные свойства веществ широко применяются. Одним из интересных примеров использования действия магнитного поля на вещество является «омагничивание» воды. Такая вода не создает накипи в паровых котлах, что позволяет использовать ее без дополнительной химической обработки. Бетон, замешанный на такой воде, крепче. Явление усиления магнитного поля магнитными веществами (ферромагнетиками) применяется в различных электротехнических устройствах: электромагнитных кранах, реле, электродвигателях, трансформаторах. Для этого используют специальные сорта электротехнической стали.
Трудно представить себе современную электронику без элементов, изготовленных из искусственных ферромагнетиков — ферритов. Из них изготавливают антенны, сердечники колебательных контуров и трансформаторов. Распространены ферритовые постоянные магниты.
Магнитные лекарственные препараты содержат магнитный наполнитель. Создание таких препаратов является новым перспективным научным направлением развития современной фармакологии. Среди них можна выделить жидкости, микрокапсулы, пластыри, мази.
Существует несколько направлений использования магнитных жидкостей в медицине и фармакологии: магнитоуправляемые ренгенокон-трастные композиции; искусственные тромбы и магнитные жидкости для закрытия внешних свищей полых органов; магнитоуправляемое
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Каково, по вашему мнению, значение гипотезы Ампера для науки?
2. Какие свойства имеют магнитные вещества?
3. Назовите основные отрасли, где используют магнитные вещества.
ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Можно ли изготовить магнит с одним полюсом?
Ответ: нет, поскольку магнит может иметь только четное число полюсов (2, 4, 6 и т. д.).
2. Вспомните, как взаимодействуют магниты, и объясните, где расположены магнитные Северный и Южный полюса Земли.
Ответ: в Северном полушарии все магнитные силовые линии Земли сходятся в точке, расположенной на 70°50′ северной широты и 96° западной долготы. Эта точка и является Южным магнитным полюсом Земли. Северный магнитный полюс расположен в Южном полушарии. Его координаты: 70°10′ южной широты и 150°45′ восточной долготы.
3. Как с помощью магнитной стрелки определить, намагничена ли стальная спица?
Ответ: необходимо поднести конец спицы к середине стрелки. Если стрелка притягивается, то спица намагничена.
1. Назовите и проверьте на опытах, какие из перечисленных веществ или предметов притягиваются магнитом: а) древесина (карандаш); б) бумага; в) железо (гвоздь, скрепка, винт); г) стекло; д) алюминиевый и медный провода; е)стальной циркуль.
2. К магниту, подвешенному на нити (рис. 27), приближают второй магнит. Как они будут взаимодействовать?
3. Объясните результаты опытов, изображенных на рисунках 28-29.
4. Рассмотрите рисунок 30. С какой целью использовали магнит?
5. Почему к магниту притягиваются ненамагниченные железные гвозди?
6. Будут ли правильными показания компаса внутри автобуса?
7. Почему железнодорожные рельсы, долго пролежавшие на складе, намагничиваются?
8. Почему при нагревании магнит теряет магнитные свойства?
9. Две иголки подвесили на нити. Когда к ним приблизили магнит, они начали отталкиваться друг от друга (рис. 31). Почему?
10. Железные опилки притянулись к полюсу магнита. Почему из них на полюсе образуются «кисточки», в которых отдельные опилки отталкиваются друг от друга?
11. Нарисуйте, как хранить два полосных магнита в коробочке. Проставьте полюса.
12. Почему для лучшей сохранности подковообразный магнит замыкают железной пластинкой (якорем)?
13. Почему на поверхности намагниченной детали, покрытой мыльной водой с железным порошком, в тех местах, где извне или внутри появляются трещины, концентрируется железный порошок?
14. Почему корпус компаса изготавливают из меди, алюминия, пластмассы, а не из железа?
15. Рассмотрите компас. Изучите его устройство. Положите компас на стол или подставку горизонтально (стрелка должна свободно перемещаться). Отодвиньте от него магнитные вещества (предметы). Поворачивая компас (в горизонтальном положении), определите северную (N), южную (S), западную (ТУ) и восточную (Е) стороны света. В какой стороне света относительно вас расположен ваш дом, главная улица села или города, соседнее село или город?
ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ
Магнитное поле Земли является ориентиром для улиток. Если на пути моллюска положить магнит, действие которого сильнее воздействия магнитного поля Земли, то, поворачивая магнит в ту или иную сторону, можно изменять направление движения улитки. Известно, что даже мухи в определенной степени ощущают магнитное поле Земли. Немецкий ученый Э. Гюнтер заметил, что в 90 случаях из ста они садятся на горизонтальную поверхность точно в направлении север-юг или восток-запад. Такую же особенность он обнаружил у майских жуков и термитов.
Магнитное поле. Источники. Гипотеза Ампера.
Гипотеза Ампера. Ампера (1775- 1836г.) выдвинул гипотезу о существовании электрических токов, циркулирующих внутри каждой молекулы вещества. В 1897г. гипотезу подтвердил английский учёный Томсон, а в 1910г. измерил токи американский учёный Милликен. Вывод: движение электронов представляет собой круговой ток, а о том, что вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле.
История магнетизма уходит корнями в глубокую древность, к античным цивилизациям Малой Азии. Именно на территории Малой Азии, в Магнезии, находили горную породу, образцы которой притягивались друг к другу. По названию местности такие образцы и стали называть «магнетиками». Любой магнит в форме стержня или подковы имеет два торца, которые называются полюсами; именно в этом месте сильнее всего и проявляются его магнитные свойства. Если подвесить магнит на нитке, один полюс всегда будет указывать на север. На этом принципе основан компас. Обращенный на север полюс свободно висящего магнита называется северным полюсом магнита (N). Противоположный полюс называется южным полюсом (S).
В 1820 г. Эрстед (1777-1851) обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с электрическим проводником, отклоняется, когда по проводнику течет ток, т. е. вокруг проводника с током создается магнитное поле. Если взять рамку с током, то внешнее магнитное поле взаимодействует с магнитным полем рамки и оказывает на нее ориентирующее действие, т. е. существует такое положение рамки, при котором внешнее магнитное поле оказывает на нее максимальное вращающее действие, и существует положение, когда вращающий момент сил равен нулю.
Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.
Магнитная индукция.
Если заряд частицы равен q, ее скорость равна v, а индукция магнитного поля в данной точке пространства равна В, то на частицу в данной точке со стороны магнитного поля действует сила, равная:
Таким образом, В — это вектор, величина и направление которого таковы, что сила Лоренца, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поля равна:
Здесь альфа — это угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Вектор силы Лоренца F перпендикулярен вектору скорости и вектору магнитной индукции. Его направление для случая движения положительно заряженной частицы в однородном магнитном поле определяется правилом левой руки:
«Если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца».
Поскольку ток в проводнике является движением заряженных частиц, то магнитную индукцию можно определить и как отношение максимального механического момента, действующего со стороны однородного магнитного поля на рамку с током, к произведению силы тока в рамке на площадь рамки:
Магнитная индукция — фундаментальная характеристика магнитного поля, как напряженность для электрического поля. В системе СИ магнитная индукция измеряется в тесла (Тл), в системе СГС — в гауссах (Гс). 1 тесла = 10000 гаусс. 1 Тл — это индукция такого однородного магнитного поля, в котором на рамку площадью 1 м2, по которой течет ток в 1 А, действует максимальный вращающий механический момент сил, равный 1 Н • м.
Кстати, индукция магнитного поля Земли на широте 50° в среднем составляет 0,00005 Тл, а на экваторе — 0,000031 Тл. Вектор магнитной индукции всегда направлен по касательной к магнитной силовой линии.
Магнитные силы.
Магнитное поле действует получила название – сила Сила, действующая на проводник тока, длине проводника, магнитной направлением вектора магнитной определить по правилу левой движущиеся заряды широко циклотроне- ускорителе элементарных Хорошо известно, что магнитное постоянными магнитами. Постоянные веществ, но все вещества создают магнитное поле. Согласно микроскопическими токами Закон Фарадея, основной закон э.д.с. индукции в проводнике пересекает магнитные силовые Если замкнутый проводник изменяющемся магнитном проводника в магнитном поле создавая на другом конце проводника проводника возникает разность только тогда, когда проводник проводник удаляют из магнитного Электромагнитная проводник когда Напряжение индуцированным э.д которой углом поля больше перемещается Относительное возникать вследствие перемещения поля или и того, и другого перемещается под прямым углах меньших 90 градусов перемещается параллельно проводник, тем больше индуцированное действует с определенной силой на проводник с током сила Ампера.
на проводник, по которому течет ток, прямо пропорциональна проводника, магнитной индукции и синусу угла между направлением вектора магнитной индукции. Направление силы Ампера правилу левой руки. Кроме этого, магнитное поле действует частицу, находящуюся в магнитном поле называют силой Лоренца. Силу Лоренца можно определить по формуле :
На движущуюся частицу со стороны магнитного действует сила Лоренца, которая перпендикулярна и не совершает работы. Действие магнитного широко используется в современной технике, например ускорителе элементарных частиц. магнитное поле создается ни только электрическими магнитами. Постоянные магниты могут быть изготовлены вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются поле. Согласно гипотезе Ампера эти поля порождаются токами, циркулирующими внутри атомов и молекул основной закон электромагнетизма, формулируется проводнике прямо пропорциональна скорости, с которой магнитные силовые линии, т.е. скорости изменения магнитного проводник перемещается в магнитном поле или находится магнитном поле, то в нем возникает электрический ток итном поле электроны перемещаются к одному концу конце проводника дефицит электронов. В результате возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов проводник перемещается относительно магнитного из магнитного поля, свободные электроны возвращаются Электромагнитная индукция имеет место в двух проводник перемещается относительно магнитного когда магнитное поле перемещается относительно апряжение, возникающее в проводнике, называется индуцированным напряжением, или э.д.с индукции э.д.с. определяется величиной магнитного поля которой проводник перемещается относительно углом, под которым находится проводник относительно поля, и длиной проводника. Чем сильнее магнитное больше величина э.д.с. индукции.
Чем быстре перемещается относительно поля, тем больше Относительное движение проводника и магнитного перемещения проводника (но не вдоль самого другого. Максимальное напряжение индуцируется прямым углом по отношению к силовым линиям магнитного градусов индуцируется меньшее напряжение. Если параллельно силовым линиям, э.д.с. индукции не возникает больше индуцированное напряжение.
Магнитные свойства веществ.
Всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). По величине и направлению этого момента, а также по причинам, его породившим, все вещества делятся на группы. Основные из них – диа- и парамагнетики.
Молекулы диамагнетика собственного магнитного момента не имеют. Он возникает у них только под действием внешнего магнитного поля и направлен против него. Таким образом, результирующее магнитное поле в диамагнетике меньше, чем внешнее поле, правда, на очень малую величину. Это приводит к тому, что при помещении диамагнетика в неоднородное магнитное поле он стремится сместиться в ту область, где напряжение магнитного поля меньше.
Существует ряд веществ, в которых квантовые эффекты межатомных взаимодействий приводят к появлению специфических магнитных свойств.
Естественно, что ферромагнетики, как и парамагнетики, перемещаются в ту точку поля, где напряженность максимальная (втягиваются в магнитное поле). Из-за большой величины магнитной проницаемости сила, действующая на них, гораздо больше.
При понижении температуры все парамагнетики, кроме тех, у которых парамагнетизм обусловлен электронами проводимости, переходят либо в ферромагнитное, либо в антиферромагнитное состояние.
Для антиферромагнетиков также существует температура, при которой антипараллельная ориентация спинов исчезает. Эта температура называется антиферромагнитной точкой Кюри или точкой Нееля.
У некоторых ферромагнетиков (эрбин, диоброзин, сплавов марганца и меди) таких температур две (верхняя и нижняя точка Нееля), причем антиферромагнитные свойства наблюдаются только при промежуточных температурах. Выше верхней точки вещество ведет себя как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферромагнетиком.
Суперпарамагнетизм— квазипарамагнитное поведение систем, состоящих из совокупности экстремально малых ферро- или ферримагнитных частиц. Частицы этих веществ при определенно малых размерах переходят в однодоменное состояние с однородной самопроизвольной намагниченностью по всему объему частицы. Совокупность таких веществ ведет себя по отношению к воздействию внешнего магнитного поля и температуры подобно парамагнитному газу (сплавы меди с кобальтом, тонкие порошки никеля и т.д.).
Суперпарамагнетизмприменяется в тонких структурных исследованиях, в методах неразрушающего определения размеров, форм, количества и состава магнитной фазы и т.п.
Пьезомагнетики— вещества, у которых при наложении упругих напряжений возникает спонтанный магнитный эффект, пропорциональный первой степени величины напряжений. Этот эффект весьма мал и легче всего его обнаружить в антиферромагнетиках.
21) Гармонические колебания. Условия, характеристики, уравнение, графики.
Гармонические колебания — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Кинематическое уравнение гармонических колебаний имеет вид
или 
где х — смещение (отклонение) колеблющейся точки от положения равновесия в момент времени t; А — амплитуда колебаний, это величина, определяющая максимальное отклонение колеблющейся точки от положения равновесия; ω — циклическая частота, величина, показывающая число полных колебаний происходящих в течение 2π секунд; 
— полная фаза колебаний, 
— начальная фаза колебаний.
Обобщенное гармоническое колебание в дифференциальном виде: 
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Магнитные свойства вещества.Гипотеза Ампера.Магнитная проницаемость. Температура Кюри 24(2).
Вещество, помещённое в магнитное поле,
намагничивается. Это означает, что В 
–
вектор магнитной индукции в среде отличается
отВ0 — вектора магнитной
индукции в вакууме. Магнитные свойства вещества
характеризуются магнитной проницаемостью
µ 
; µ = 
– это величина равная отношению …, скаляр.
В зависимости от µ все вещества делятся на
3 группы:1) парамагнетики, если µ чуть > 1 (1, 0001),
например, алюминий,2) ферромагнетики, если µ во много раз 
>> 1 (1000),например, железо, сталь, кобальт,
никель и их соединения. Применение ферро магнетиков: сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов; постоянные магниты в электроизмерительных приборах, громкоговорителях,
компасах, телефонах; магнитные плёнки, магнитные ленты в магнитофонах и видеомагнитофонах; ферриты – ферромагнетики,
не проводящие электротока; применяются в компьютерах
для создания оперативной памяти –быстрая запись или стирание информации. ТК 
— температура Кюри –
температура, при которой ферромагнетик
в парамагнетик;3) диамагнетики, если µ чуть
электрические токи, так как Ампер не знал, что эти токи образуются
вследствие движения электронов в атомах. Если плоскости,
в которых циркулируют элементарные токи, расположены
в одном направлении по отношению друг к другу, то тело
намагничено, если расположенных хаотически, то тело не на магничено.