Um dos conceitos básicos usados na física é o campo magnético. Atua sobre cargas elétricas em movimento. É imperceptível e não é sentido por uma pessoa, mas sua presença pode ser detectada usando um ímã ou ferro. Também é muito fácil entender qual campo magnético é chamado de homogêneo e não-homogêneo.
Definição e métodos para detectar um campo magnético
Quando nos deparamos com o conceito de campo magnético, temos uma dúvida sobre que tipo de campo magnético é, se é homogêneo ou não homogêneo. Antes de responder a essa pergunta, é necessário dar as definições iniciais dos termos.
O campo magnético deve ser considerado um tipo especial de matéria que existe perto de cargas elétricas em movimento, especialmente perto de condutores com corrente. Pode ser detectado usando uma agulha magnética ou limalha de ferro.
Campo uniforme
Ocorre dentro da bandaímã e no solenóide, quando seu comprimento é muito maior que o diâmetro. Neste caso, de acordo com a regra do gimlet, os contornos do campo magnético serão direcionados no sentido anti-horário.
As linhas magnéticas são paralelas e retas, o vazio entre elas é sempre o mesmo, a força de influência sobre a agulha magnética não difere em todos os pontos em sua magnitude e direção.
Campo heterogêneo
No caso de um campo não homogêneo, as linhas magnéticas serão dobradas, o vazio entre elas variará em tamanho, a força de ação na agulha magnética será diferente em magnitude e direção em diferentes pontos do campo. Além disso, a força que atua em uma seta colocada no campo de um ímã de tira atua em vários pontos com forças que são diferentes em magnitude e direção. Isso é chamado de campo não homogêneo. As linhas de tal campo são curvas, a frequência varia de ponto a ponto.
É possível detectar este tipo de campo próximo a um condutor reto com corrente, uma barra magnética e um solenóide.
O que são linhas magnéticas
Primeiro de tudo, quando surge um problema, deve-se determinar que tipo de campo magnético, homogêneo ou não homogêneo, é formado, deve-se aprender sobre linhas magnéticas, a partir da forma da qual a característica do campo fica clara.
Para representar o campo magnético, começou a usar linhas magnéticas. São listras imaginárias ao longo de uma agulha magnética e colocadas em um campo magnético. É possível traçar uma linha magnética através de qualquerponto de campo, ele terá direção e sempre próximo.
Direção
Eles saem do pólo norte do ímã e seguem para o sul. Dentro do próprio ímã, tudo é exatamente o oposto. As próprias linhas não têm começo nem fim, são fechadas ou vão do infinito ao infinito.
Fora do ímã, as linhas estão localizadas o mais densamente possível perto dos pólos. A partir disso, fica claro que o efeito do campo é mais forte perto dos pólos e, à medida que você se afasta do fundo, enfraquece. Dado que as tarjas magnéticas são curvas, a direção da força que atua na agulha magnética também muda.
Como retratar
Para entender como os campos magnéticos homogêneos diferem dos não homogêneos, você precisa aprender a descrevê-los usando linhas magnéticas.
Deve-se considerar o exemplo acima da ocorrência de um campo magnético uniforme no chamado solenóide, que é uma bobina de fio cilíndrico por onde passa a corrente. Dentro dela, o campo magnético pode ser considerado uniforme, desde que o comprimento seja muito maior que o diâmetro (fora da bobina, o campo será não uniforme, as linhas magnéticas estarão localizadas da mesma forma que em uma barra magnética).
O campo uniforme também está localizado no centro da barra magnética permanente. Em qualquer área limitada do espaço, também é possível reproduzir um campo magnético uniforme, no qual as forças que atuam na agulha magnetizada serão as mesmas em magnitude e direção.
Para representar um campo magnético, use o seguinte exemplo. Se as linhas estiverem localizadasperpendiculares ao plano de desenho e são direcionados do espectador, então eles são representados com cruzes, se no espectador - com pontos. Tal como acontece com a corrente, cada cruz é, por assim dizer, a cauda visível de uma flecha voando do observador, e a ponta é mais afiada do que a flecha que voa em nossa direção.
Além disso, o requisito "Desenhar um campo magnético uniforme e não uniforme" é facilmente atendido. Simplesmente desenhe essas linhas magnéticas, levando em consideração as características do campo (uniformidade e não homogeneidade).
No entanto, a existência de campos não homogêneos complica muito a tarefa. Nesse caso, é improvável obter qualquer resultado físico usando a equação geral.
Diferenças
A resposta para a questão de como os campos magnéticos homogêneos diferem dos não homogêneos é bem fácil de dar. Em primeiro lugar, depende das linhas magnéticas. No caso de um campo uniforme, a distância entre eles será a mesma, e eles serão espaçados uniformemente, com a mesma força atuando sobre os instrumentos em qualquer ponto. Para campos não homogêneos, tudo é estritamente o oposto. As linhas estão localizadas de forma desigual, em lugares diferentes atuam com força desigual nos dispositivos.
Na prática, um campo não homogêneo é bastante comum, o que também deve ser lembrado, pois campos uniformes só podem ocorrer dentro de um objeto, como um ímã ou um solenóide. Observações externas corrigirão a heterogeneidade.
Detecção de campo
Tendo entendido o que são campos magnéticos uniformes e não homogêneos e definindo-ostendo desmontado, você deve descobrir como encontrá-los.
O mais simples para isso é o experimento conduzido por Oersted. Consiste em usar uma agulha magnética, que ajuda a determinar a existência de uma corrente elétrica. Assim que a corrente se mover ao longo do condutor, a seta localizada próxima se moverá, devido ao fato de existirem campos magnéticos uniformes e não uniformes.
Interação de condutores com corrente
Cada condutor com corrente tem seu próprio campo magnético, que atua com certa força no mais próximo. Dependendo da direção da corrente, os condutores se atraem ou se repelem. Campos originados de fontes diferentes serão somados e formarão um único campo resultante.
Como são criados e porquê
Exemplos de campos magnéticos uniformes e não uniformes usados em dispositivos de raios catódicos são criados por bobinas que passam corrente. Para obter a forma necessária do campo magnético, são utilizadas pontas de prateleira e telas magnéticas, feitas de materiais com forte permeabilidade magnética.
A influência de campos magnéticos não homogêneos pode alterar o curso de fenômenos físicos e químicos irreversíveis, principalmente um processo heterogêneo. O aparecimento da difusão turbulenta leva a um aumento de várias ordens de magnitude na taxa de movimento do gás de qualquer líquido para a superfície na formamicrobolhas. O efeito da desidratação local de íons e partículas se deve à intensificação do processo de microcristalização. Em meios fluidos, reações de alta energia podem criar radicais livres, oxigênio atômico, peróxidos e compostos nitrogenados. A coagulação ocorre e os produtos causados pela destruição erosiva aparecem no líquido.
Durante a cavitação hidrodinâmica, o grande tamanho das bolhas e cavernas emergentes dificulta seu arrastamento por líquido da área de baixa pressão para a área de maior pressão, onde as bolhas colapsam. Durante o colapso de uma pequena bolha, há um baixo teor de ar e ocorre uma forte reação química, semelhante a uma descarga de plasma. A presença de campos magnéticos não homogêneos leva à instabilidade das cavidades, à sua desintegração e ao aparecimento de vórtices e bolhas de pequena escala. Dado que a pressão no centro de tal vórtice é reduzida, ele converte pequenas bolhas de gás.
Ao medir a indução em um campo magnético não uniforme, lembre-se que a tensão Hall é proporcional ao valor médio da indução do campo dentro da área limitada pela superfície do transdutor.
Para focalizar feixes paraxiais também são utilizados campos magnéticos não uniformes, formados por bobinas curtas, que são solenóides multicamadas, cujo comprimento é proporcional ao seu diâmetro. Um elétron que entra em tal campo está sujeito a forças que mudam sua direção. Um elétron sob a influência de tal força se aproxima do eixo da lente, enquanto o plano em que sua trajetória está localizada écurvas. O elétron se move ao longo de um segmento espiral que cruza o eixo da lente em um determinado ponto.
O fator de aumento espacial é causado pela dispersão espacial de campos não homogêneos no território de um sistema heterogêneo lavado com líquido. Para obter a inversão populacional dos níveis pelo método de separação, são utilizados campos não uniformes criados por um ímã multibanda. A forma dos pólos é semelhante às hastes no capacitor quadrupolo de um gerador molecular à base de amônia.
Usos
O método de detecção de defeitos por ordem magnética é baseado na tração de partículas magnéticas pelas forças de campos não homogêneos que aparecem acima dos defeitos. O acúmulo de tal pó determina a presença de um defeito, seu tamanho e posição na peça que está sendo verificada.
Um pequeno efeito de divisão é considerado uma desvantagem significativa do método de feixe molecular usando campos magnéticos não homogêneos fortes. Existe um método simples e aparentemente implausível para aumentar esse efeito. Consiste na aplicação de um campo magnético externo leve. Este último permitirá aumentar a área de uso de magnetômetros nucleares de precessão em direção a campos magnéticos não uniformes.
A vantagem deste método é sua alta resolução, que possibilita a detecção de campos magnéticos não uniformes proporcionais ao tamanho das partículas da camada magnética da fita, bem como a capacidade de encontrar danos em superfícies complexas e em aberturas apertadas.
As desvantagens sãoa necessidade de processamento secundário de informações, apenas partículas de campos magnéticos ao longo da fita são fixas, a complexidade de desmagnetização e preservação da fita, e é necessário evitar a influência de campos magnéticos externos.
Campos magnéticos uniformes e não homogêneos são bastante comuns, apesar de serem invisíveis para o leigo médio. Exemplos de campos magnéticos uniformes e não uniformes podem ser encontrados em ímãs de barra e solenóides. Ao mesmo tempo, você pode notá-los usando uma simples agulha magnética ou limalha de ferro.
