Definición simple: La sustancia que tiene un efecto magnético sobre la pequeña aguja magnética colocada en su interior se llama campo magnético.
La característica básica de un campo magnético es que puede ejercer una fuerza sobre las cargas que se mueven en él. La fuerza o fuerza distancia del campo magnético sobre la corriente y el imán proviene de ésta. La teoría moderna muestra que el magnetismo es un efecto relativista de la fuerza del campo eléctrico.
Al igual que el campo eléctrico, el campo magnético es un campo vectorial distribuido continuamente dentro de un área espacial determinada. La cantidad física básica que describe el campo magnético es el vector de intensidad de inducción magnética B, que también se puede representar mediante el gráfico de líneas de inducción magnética. Sin embargo, como campo vectorial, las propiedades de un campo magnético son muy diferentes a las de un campo eléctrico. El campo magnético generado por cargas en movimiento o campos eléctricos cambiantes, o el campo magnético total combinado con ambos, es un campo vectorial pasivo y giratorio, y las líneas del campo magnético son una familia cerrada de curvas que son ininterrumpidas y no se cruzan. En otras palabras, no hay una fuente de líneas de campo magnético ni colas de líneas de campo magnético convergentes. El cierre de las líneas del campo magnético indica que la integral de bucle a lo largo de las líneas del campo magnético no es cero, es decir, el campo magnético tiene un campo de espín en lugar de un campo potencial (campo conservativo), y no existe una función escalar similar a la potencial.
Intensidad de inducción magnética: el número de líneas de campo magnético que pasan a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de las líneas de campo magnético, también llamada densidad de líneas de campo magnético, también llamada densidad de flujo magnético, representada por B, y la unidad es Tesla t.
Flujo magnético: El flujo magnético es el número total de líneas de campo magnético que pasan por una determinada área de sección transversal, representada por φ, la unidad es Weber y el símbolo es Wb. La expresión del flujo magnético que pasa a través de la bobina es: φ = b s (donde b es la intensidad de inducción magnética y s es el área de la bobina). 1Wb = 1T m2
Dirección del campo magnético: Especifique el polo norte de la pequeña aguja magnética en un punto determinado del campo magnético. La dirección de la fuerza magnética es la dirección del campo electromagnético. La dirección del polo norte al polo sur es del polo sur al polo norte dentro del imán. Puede expresarse como la dirección tangente de la línea de inducción magnética, o puede expresarse como la dirección del polo norte cuando la pequeña aguja magnética. ¡Está estacionario y colocado en el campo magnético! Los polos norte y sur del campo magnético son exactamente opuestos a los polos norte y sur geográficos. Hay una declinación magnética entre los dos polos en un extremo, lo que se llama declinación magnética. ¡La declinación magnética sigue cambiando lentamente! ¡Dominar los cambios en la declinación magnética es de gran importancia para la aplicación de la orientación con brújula!
Líneas de inducción magnética: Dibuja unas curvas en el campo magnético de modo que la dirección tangente en cualquier punto de la curva sea la misma que la dirección del campo magnético en ese punto. Estas curvas se llaman líneas de campo magnético. Las líneas del campo magnético son curvas cerradas. La dirección en la que apunta el polo norte de la pequeña aguja magnética se define como la dirección de las líneas del campo magnético. Todas las líneas del campo magnético alrededor del imán salen del polo N y entran en el polo S. Dentro del imán, las líneas del campo magnético van desde el polo S al polo N.
El campo electromagnético es el medio de la acción electromagnética y es un todo unificado. Los campos eléctrico y magnético son dos aspectos estrechamente relacionados e interdependientes. Un campo eléctrico cambiante produce un campo magnético, un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico y un campo electromagnético cambiante se propaga en el espacio en forma de fluctuaciones. Las ondas electromagnéticas se propagan a una velocidad finita y la energía y el momento son intercambiables. La interacción entre ondas electromagnéticas y objetos, la transformación mutua entre ondas electromagnéticas y partículas, etc. Todos prueban que el campo electromagnético es una sustancia objetiva y su "especialidad" es que no tiene masa en reposo.
El magnetismo es uno de los primeros fenómenos físicos reconocidos por los humanos, y la brújula es un invento importante en la antigua China. Los campos magnéticos existen ampliamente en la Tierra, las estrellas (como el Sol), las galaxias (como la Vía Láctea), los planetas, los satélites y los espacios interestelares e intergalácticos. Para comprender y explicar muchos fenómenos y procesos físicos, debemos considerar el importante factor de los campos magnéticos. Los campos magnéticos se pueden ver en todas partes de la tecnología moderna y de la vida humana. Generadores, motores eléctricos, transformadores, telégrafos, teléfonos, radios, aceleradores, dispositivos de fusión termonuclear e instrumentos de medición electromagnética están todos relacionados con fenómenos magnéticos. Incluso en el cuerpo humano, junto con las actividades vitales, algunos tejidos y órganos generan campos magnéticos débiles. El nivel magnético de la Tierra está opuesto a los polos geográficos.
Fuerza de amperios: (regla de la izquierda) F=BIL*Sinθ
Fuerza de Lorentz: (regla de la izquierda) microscópicamente F=qvBSinθ.
[Editar este párrafo]Campo electromagnético
Campo electromagnético es el término unificado y general para los campos eléctricos y magnéticos interconectados e interdependientes. Un campo eléctrico variable en el tiempo produce un campo magnético, y un campo magnético variable en el tiempo produce un campo eléctrico, lo que hace que entre sí formen un campo electromagnético. Los campos electromagnéticos pueden ser causados por partículas cargadas que se mueven a velocidades variables o por corrientes de diferentes intensidades. Independientemente del motivo, los campos electromagnéticos siempre se propagan a la velocidad de la luz, formando ondas electromagnéticas. El campo electromagnético es el medio de la acción electromagnética, tiene energía e impulso y es una forma de existencia material. La naturaleza, las características y los cambios de movimiento del campo electromagnético están determinados por las ecuaciones de Maxwell.
[Editar este párrafo] El campo geomagnético
El campo geomagnético es el campo magnético existente en el espacio desde el centro de la tierra hasta la cima de la magnetosfera. El principal objeto de investigación del geomagnetismo.
La comprensión temprana de la existencia del campo geomagnético provino de la polaridad de los dedos de los imanes naturales y las agujas magnéticas. El polo norte magnético geomagnético está cerca del polo sur geográfico; el polo magnético sur geomagnético está cerca del polo norte geográfico. La polaridad de la aguja magnética se debe a que el polo magnético norte de la Tierra (polo S magnético) atrae el polo N de la aguja magnética, y el polo magnético sur de la Tierra (polo N magnético) atrae el polo S de la aguja magnética. Esta explicación fue propuesta por primera vez por W. Gilbert de Inglaterra en 1600. La hipótesis de Gilbert de que el campo geomagnético proviene de la propia Tierra era correcta. Esto ha sido confirmado por el matemático alemán C.F. Gauss, quien aplicó por primera vez el análisis armónico esférico en 1839.
Las líneas de inducción magnética del campo geomagnético no son paralelas a los meridianos geográficos, y el ángulo entre ellas se llama declinación magnética. Shen Kuo, un famoso científico de la antigua China, fue el primer científico en notar el fenómeno de la declinación magnética.
El campo geomagnético es un campo vectorial. Para describir la fuerza y dirección del campo geomagnético en un determinado punto del espacio, se necesitan tres elementos geomagnéticos independientes. Hay siete elementos geomagnéticos comúnmente utilizados, a saber, intensidad geomagnética total F, intensidad horizontal H e intensidad vertical Z. X e Y son los componentes norte y este de H respectivamente, y D e I son declinación e inclinación respectivamente. Entre ellos, la historia de observación de la declinación magnética es la más antigua. En las observaciones modernas del campo geomagnético, las estaciones geomagnéticas generalmente solo registran h, d, z o x, y, z.
El campo geomagnético en el espacio cercano a la Tierra es el mismo que el campo magnético de una esfera uniformemente magnetizada. Es inferior a 1 Gauss cerca de los dos polos de la Tierra, por lo que el campo geomagnético es muy débil. La unidad de intensidad del campo geomagnético solía ser gamma (γ), que es 1 nanotesla. En 1960, se decidió adoptar Tesla como unidad internacional de medida magnética, 1 Gauss = 10 Tesla (T), 1 gamma = 10 (-9) Tesla = 1 nanotesla (NT). Aunque el campo geomagnético es débil, se extiende hasta el espacio lejano y protege a los organismos y a los humanos en la Tierra de la radiación cósmica.
El campo geomagnético consta de dos partes: el campo magnético básico y el campo magnético cambiante. Los orígenes de las dos partes son completamente diferentes. El campo magnético básico es la parte principal del campo geomagnético. Se origina en el interior de la Tierra. Es relativamente estable y cambia muy lentamente. El campo magnético cambiante incluye diversos cambios a corto plazo en el campo geomagnético, que proviene principalmente del exterior de la Tierra y es muy débil.
El campo magnético básico de la Tierra se puede dividir en campo magnético dipolar, campo magnético no dipolar y anomalía geomagnética. El campo magnético dipolo es un componente básico del campo geomagnético. Su intensidad representa aproximadamente el 90% de la intensidad total del campo magnético. Es producido por el proceso hidrodinámico electromagnético en el núcleo externo líquido de la Tierra, es decir, el motor autoexcitado. efecto. El campo magnético no dipolar se distribuye principalmente en Asia Oriental, África Occidental, el Atlántico Sur y el Océano Índico Sur, con una intensidad media de alrededor del 10% del campo magnético. Las anomalías geomagnéticas se dividen en anomalías regionales y anomalías locales, que están relacionadas con la distribución de rocas y yacimientos.
Los cambios en el campo geomagnético se pueden dividir en dos tipos: cambios de calma y cambios de perturbación. Los cambios silenciosos son principalmente cambios de días solares tranquilos con un día solar como ciclo y sus fuentes de campo están distribuidas en la ionosfera. Los cambios de perturbación incluyen tormentas magnéticas, subtormentas geomagnéticas, perturbaciones solares y pulsaciones geomagnéticas. Las fuentes de campo son varios sistemas de corrientes de corto plazo generados por la interacción entre la radiación de las partículas solares y el campo geomagnético en la magnetosfera y la ionosfera. Las tormentas magnéticas son fuertes perturbaciones magnéticas que ocurren simultáneamente en todo el mundo. La duración es de aproximadamente 1 a 3 días y la amplitud puede alcanzar 10 NAT. Otros cambios de perturbaciones se distribuyen principalmente en la región auroral de la Tierra. Además de los campos fuente externos, los campos magnéticos cambiantes también tienen campos fuente internos. Los campos endógenos son generados por corrientes inducidas por campos exógenos en la Tierra. El análisis armónico esférico gaussiano se puede aplicar a campos magnéticos cambiantes y puede distinguir entre campos internos y externos. Según la relación entre los campos interno y externo del campo magnético cambiante, se puede obtener la distribución de la conductividad eléctrica en la tierra. Esta se ha convertido en un área importante del geomagnetismo y se denomina inducción electromagnética de la Tierra.
Los cambios en el campo geomagnético no sólo están relacionados con los procesos electromagnéticos de la magnetosfera y la ionosfera, sino también con la estructura eléctrica de la corteza terrestre y el manto superior, por lo que son de gran importancia en la investigación. de la física espacial y la geofísica de sólidos.
[Editar este párrafo] Tipos de campos magnéticos
1. Un campo magnético cuya intensidad y dirección permanecen inalteradas se denomina campo magnético constante o campo magnético constante, como el producido. por láminas ferromagnéticas y electroimanes energizados de campo magnético.
2. Un campo magnético con intensidad y dirección que cambian regularmente de un campo magnético alterno, como el campo magnético generado por máquinas de terapia magnética de frecuencia eléctrica y máquinas de terapia magnética giratorias heteropolares.
3. Campo magnético pulsante: La intensidad del campo magnético cambia regularmente pero la dirección del campo magnético no cambia, al igual que el campo magnético generado por el dispositivo de terapia magnética con polo giratorio y el electroimán de CC pulsante.
4. La corriente de pulso intermitente del campo magnético se genera mediante un oscilador intermitente. Al pasar esta corriente a la bobina del electroimán, se pueden generar campos magnéticos de pulso de varias formas. La característica del campo magnético pulsado es que el campo magnético es intermitente y su frecuencia, forma de onda y valor máximo se pueden ajustar según sea necesario.
El campo magnético constante también se denomina campo magnético estático, mientras que el campo magnético alterno, el campo magnético pulsante y el campo magnético pulsado son todos campos magnéticos dinámicos. Cuando la intensidad del campo magnético en el espacio del campo magnético es igual o aproximadamente igual, se denomina campo magnético uniforme; de lo contrario, se denomina campo magnético no uniforme. Cuanto más lejos de la superficie del polo magnético, más débil será el campo magnético y mayor será el gradiente de intensidad del campo magnético.