De cette façon, un champ magnétique peut être créé. Le champ magnétique et sa signification. Champ magnétique du disque dur
Page 1
La création d'un champ magnétique autour de la bobine se produit grâce à l'énergie du générateur courant alternatif- Lorsque le courant augmente, le champ magnétique augmente et de l'énergie est prélevée sur le générateur. Lorsque le courant diminue, le champ renvoie l'énergie accumulée dans le circuit électrique. En général, pendant la période de courant alternatif, il n'y a pas de consommation d'énergie dans un circuit à inductance. La puissance réactive est également appelée puissance qui oscille entre le générateur et l'inductance.
Les aimants peuvent être combinés pour diminuer ou augmenter leur force, en fonction de leur orientation les uns par rapport aux autres. La combinaison de deux aimants identiques ne doublera pas leur force, mais elle s'en rapprochera. La raison pour laquelle il ne doublera pas exactement est que les aimants n'occupent pas le même espace. Bien que l'intensité du champ soit additive, l'intensité du champ sur la surface supérieure de l'aimant combiné est à une distance de l'autre aimant, à savoir la largeur de l'aimant supérieur, de sorte que le plein effet de l'aimant inférieur n'est pas ressenti.
La création d’un champ magnétique dans les moteurs est appelée excitation.
La création d'un champ magnétique axial aux arcs parallèles les empêche de se connecter, ce qui maintient l'arc diffus. Le courant issu de l'alimentation centrale 5 se propage le long de quatre rayons conducteurs 6 situés radialement, se terminant en périphérie par des conducteurs en forme d'anneau, mais limités à seulement un quart de cercle chacun. Globalement, cela crée un tour circulant autour du courant de déclenchement. Les extrémités de ces arcs annulaires sont reliées directement à l'électrode 7, sur laquelle se produit le processus d'initiation et d'extinction de l'arc. Les surfaces directement en contact des électrodes 7, 8 présentent des fentes radiales qui empêchent les arcs de fusionner.
Si deux aimants sont combinés de manière à ce que les mêmes pôles se fassent face, leur force magnétique sera alors considérablement réduite. Ils ne seront pas complètement annulés par les mêmes arguments que ci-dessus : ils n'occupent pas la même place. L'étudiant peut s'attendre à ce que les aimants combinés soient annulés, comme les charges électriques. Mais champs magnétiques sont plutôt additifs.
Notez que le magnétisme peut être vu de manière vague par les cercles que font les électrons sur leurs orbites. Si l’orientation de ces orbites est aléatoire, elles s’annuleront. S’ils sont tous orientés dans la même direction, leur effet est cumulatif et l’intensité du champ est additive.
Pour créer un champ magnétique dans les machines à courant alternatif, une puissance réactive est nécessaire. Des courants actifs et réactifs circulent dans les enroulements d'une machine à courant alternatif. Les courants réactifs créent un champ magnétique tournant et les composantes actives des courants déterminent la puissance active de la machine. La puissance réactive en régime permanent peut provenir soit du côté stator, soit du côté rotor, ou des deux côtés de la machine simultanément. Directions des flux d'énergie active et réactive quel que soit le mode de fonctionnement machine électrique peut coïncider ou être opposé. Cela signifie que la puissance active peut provenir du côté stator et la puissance réactive du côté rotor et vice versa.
Champ magnétique du disque dur
Aimants : ils maintiennent des notes sur la porte du réfrigérateur, tamponnent les sacs, maintiennent le savon sur le porte-savon. Comment est-ce possible et quelles forces invisibles sont à l’œuvre ? Un aimant a toujours deux pôles. Et si vous le coupez au milieu, les deux moitiés auront deux pôles.
Un aimant a toujours deux extrémités
Les aimants sont des métaux qui attirent ou repoussent d'autres métaux. Les métaux dotés de propriétés magnétiques comprennent le fer, le nickel et le cobalt. Ces cibles sont appelées pôle Nord et pôle Sud. Ici, les pôles opposés attirent tout le monde. Vous pouvez essayer vous-même en prenant deux aimants. Lorsque vous maintenez le pôle Nord et le pôle Sud ensemble, les aimants tirent. Cependant, lorsque vous maintenez le pôle Nord et le pôle Nord ensemble, les aimants se repoussent. Pouvez-vous ressentir des forces magnétiques ?
Pour créer un champ magnétique spécifié en ampleur et en direction, des anneaux de Helmholtz sont utilisés, constitués de deux enroulements de contour circulaire d'un rayon de 185 mm, situés parallèlement l'un à l'autre à une distance égale au rayon des anneaux.
| Calcul graphique par exemple 5 - 4. |
Les aimants permanents sont souvent utilisés pour créer un champ magnétique dans les instruments et appareils de mesure électriques.
Rendre visibles les forces magnétiques
Les forces invisibles agissant entre les aimants sont appelées forces magnétiques. Les forces magnétiques sont invisibles à l’œil humain et nous ne pouvons pas ressentir ou entendre ces forces. La zone autour d'un aimant dans laquelle agissent les forces magnétiques, c'est-à-dire Un aimant attire ou repousse d’autres objets magnétiques, appelé champ magnétique. Les scientifiques représentent un champ magnétique par des lignes appelées lignes de champ magnétique.
Rendre visibles les lignes de champ magnétique
Les puces dépendent du champ magnétique d'une barre magnétique située en dessous. Vous pouvez visualiser les lignes de champ magnétique invisibles en dispersant d’abord de la limaille de fer ou de petites aiguilles sur un morceau de papier. Vous pouvez ensuite appuyer l'aimant sous le papier et observer comment la limaille de fer correspond au champ magnétique de la barre magnétique. Si vous déplacez l'aimant lentement, vous verrez la limaille de fer suivre l'aimant comme par des « forces magiques ».
Pour créer un champ magnétique, un courant en dents de scie est appliqué aux bobines de déviation ; dans ce cas, le champ magnétique évolue selon une loi linéaire.
Pour créer un champ magnétique, il est possible d'utiliser des électro-aimants à courant continu et alternatif. Pour le traitement magnétique de l'eau utilisée pour refroidir les condenseurs, des appareils dotés d'aimants à courant continu sont utilisés.
Comment le métal métallique devient-il magnétique ?
Tous les métaux métalliques ne sont pas magnétiques. En effet, les petites particules ou atomes métalliques qui composent la pièce métallique sont désordonnés. Vous pouvez considérer chacune de ces particules comme un petit aimant. Parce que ces minuscules aimants sont désordonnés, leurs forces magnétiques s’annulent de sorte qu’il n’y a ni pôle nord ni pôle sud dans la pièce métallique. Cependant, ces particules peuvent être organisées en passant un aimant en fer sur une pièce métallique.
| Conception du système magnétique magnétron. |
Les électro-aimants et les aimants permanents sont utilisés pour créer un champ magnétique.
Pour créer un champ magnétique dans le canal du générateur MHD, des systèmes magnétiques spéciaux sont utilisés, qui doivent, avec des valeurs minimales d'énergie, de taille et de masse, garantir les valeurs requises de l'amplitude et de la configuration du champ magnétique. Ce problème ne peut être résolu que par des systèmes magnétiques supraconducteurs.
Toutes les particules tournent dans le même sens, donc leurs forces magnétiques se combinent et la pièce métallique devient magnétique. Au fait, vous pouvez essayer par vous-même. Elle est liée à la densité du flux magnétique et à l'intensité du champ magnétique de l'aimant et constitue donc une quantité qui sert à mesurer l'énergie magnétique de l'aimant. Les aimants élémentaires individuels sont alignés et forment ainsi un moment magnétique. En raison de cette énergie potentielle de tous les moments magnétiques, l’énergie magnétique s’arrête.
Plus cette énergie est grande, plus le produit énergétique est important et plus la force de l’aimant est grande. La courbe dite d'hystérésis visualise la relation entre la densité de flux magnétique et l'intensité du champ magnétique lors de la démagnétisation, ou sur cette courbe se trouvent diverses caractéristiques de reconnaissance : par exemple, la densité de flux résiduelle ou la distance résiduelle peuvent être très bien identifiées. Le terme « rémanent » fait référence à l’aimantation d’un matériau présent après suppression du champ magnétique externe.
Pour créer un champ magnétique, des aimants permanents sont souvent utilisés dans certains instruments et appareils de mesure électriques.
Pour créer un champ magnétique, des aimants permanents sont généralement utilisés, mais dans les magnétrons puissants, des électroaimants sont également utilisés. L'induction de champ va de 0 1 à 0 5 T, avec des valeurs plus grandes correspondant généralement aux magnétrons de longueur d'onde plus courte et aux magnétrons pulsés.
Si un objet ainsi magnétisé est à nouveau démagnétisé par un champ magnétique, un champ dit coercitif est alors nécessaire. Ce champ est un champ magnétique dont la magnétisation possède une certaine intensité de champ coercitif. A partir de cette force, l'aimantation s'annule, mais pas l'inverse.
Le produit énergétique peut également être déterminé à partir de l’intensité du champ magnétique dans le produit de densité de flux. Cependant, le résultat obtenu est environ quatre fois supérieur au produit énergétique maximum réel. Si la densité d'énergie est calculée avec précision, le rapport proportionnel au produit énergétique s'avère être seulement de 0, 5. Bien que la relation décrite ne soit pas exacte, les exigences d'un aimant dont l'intensité du champ magnétique est proportionnelle au flux magnétique sont plus ou moins les mêmes. même.
Que sont les champs magnétiques super puissants ?
En science, diverses interactions et domaines sont utilisés comme outils pour comprendre la nature. Lors d'une expérience physique, le chercheur, influençant l'objet d'étude, étudie la réponse à cette influence. En l'analysant, ils tirent une conclusion sur la nature du phénomène. La plupart des moyens efficaces l'influence est un champ magnétique, puisque le magnétisme est une propriété répandue des substances.
Dans ce cas, la dérivée de la localisation du produit énergétique est également proportionnelle à la force : cela peut être représenté par la densité de la force agissant dans une direction. Cette densité de puissance modifie en même temps la densité d’énergie dans la même direction.
Champ magnétique classique
En d’autres termes, ce volume peut bien entendu également être multiplié par la moitié du produit énergétique – le résultat est le même. Il résulte également des formules que l'unité du produit énergétique est le produit d'Oersted et de Tesla. Pour le reste, comme brièvement mentionné ci-dessus, la magnétisation du matériau est donnée. Dans ce cas, le champ magnétique H de l'aimant est proportionnel au champ résiduel, et donc bien entendu, les propriétés du matériau doivent être prises en compte. Ainsi, la densité d’énergie d’un aimant est proportionnelle au carré de l’activité résiduelle.
La force caractéristique d’un champ magnétique est l’induction magnétique. Ce qui suit est une description des méthodes les plus courantes pour produire des champs magnétiques ultra-puissants, c'est-à-dire champs magnétiques avec induction supérieure à 100 T (tesla).
En comparaison -
- le champ magnétique minimum enregistré à l'aide d'un interféromètre quantique supraconducteur (SQUID) est de 10 -13 T ;
- Champ magnétique terrestre – 0,05 mT ;
- aimants souvenirs pour réfrigérateur – 0,05 T;
- aimants alnico (aluminium-nickel-cobalt) (AlNiCo) – 0,15 T ;
- aimants permanents en ferrite (Fe 2 O 3) – 0,35 T ;
- aimants permanents samarium-cobalt (SmCo) - 1,16 Tesla ;
- les aimants permanents en néodyme (NdFeB) les plus puissants – 1,3 Tesla ;
- électroaimants du Grand collisionneur de hadrons - 8,3 Tesla ;
- le champ magnétique constant le plus puissant (Laboratoire national du champ magnétique élevé, Université de Floride) - 36,2 Tesla ;
- le champ magnétique pulsé le plus puissant obtenu sans détruire l'installation (Laboratoire national de Los Alamos, 22 mars 2012) est de 100,75 Tesla.
Actuellement, des recherches dans le domaine de la création de champs magnétiques ultra-puissants sont menées dans les pays participant au Megagauss Club et sont discutées lors de conférences internationales sur la génération de champs magnétiques mégagauss et d'expériences associées ( gauss– unité de mesure de l'induction magnétique dans le système CGS, 1 mégagauss = 100 tesla). 
Ainsi, si l’aimantation est deux fois plus forte, le matériau emmagasine quatre fois plus d’énergie magnétique. À l’inverse, cela signifie que la double aimantation multiplie par quatre les forces magnétiques. Les aimants élémentaires, qui sont clairement utilisés pour expliquer les processus de magnétisation dans les cours de physique, ne sont fondamentalement rien d'autre que les spins électroniques des électrons libres de chaque atome dans un matériau ferromagnétique. Si les spins des électrons atomiques sont également deux fois plus alignés avec le champ doublement de magnétisation, ils sont également attirés deux fois plus.
Pour créer des champs magnétiques d'une telle force, une puissance très élevée est nécessaire, c'est pourquoi ils ne peuvent actuellement être obtenus qu'en mode pulsé et la durée de l'impulsion ne dépasse pas des dizaines de microsecondes.
Décharge vers un solénoïde monotour
Le plus méthode simple l'obtention de champs magnétiques pulsés ultra-forts avec une induction magnétique dans la plage de 100 à 400 tesla est la décharge de dispositifs de stockage d'énergie capacitifs sur des solénoïdes monotours ( solénoïde- il s'agit d'une bobine cylindrique monocouche dont les spires sont enroulées étroitement et dont la longueur est nettement supérieure au diamètre). 
Ainsi, la quantité totale d’énergie magnétique est quatre fois supérieure dans un champ deux fois plus puissant. Chaque système tente d'atteindre un minimum d'énergie dans son ensemble. La définition de la localisation énergétique a été évoquée plus haut : si nous étions en dehors du minimum énergétique, la dérivée de la définition pointerait toujours vers l'endroit où se situe le minimum énergétique. Or, si l'on est directement à ce minimum, la dérivée est indéfinie et disparaît. Selon cette compréhension, les forces magnétiques opèrent à partir des forces du système dans les matériaux ferromagnétiques pour atteindre le niveau d'énergie le plus bas possible.
Le diamètre interne et la longueur des bobines utilisées ne dépassent généralement pas 1 cm. Leur inductance est petite (unités de nanohenry), par conséquent, des courants de niveau mégaampère sont nécessaires pour y générer des champs extrêmement puissants. Ils sont obtenus à l'aide de batteries de condensateurs haute tension (10-40 kilovolts) à faible auto-inductance et à énergie stockée de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilojoules. Dans ce cas, le temps nécessaire à l'induction pour atteindre la valeur maximale ne doit pas dépasser 2 microsecondes, sinon la destruction du solénoïde se produira avant qu'un champ magnétique extrêmement puissant ne soit atteint. 
Il s’ensuit que la force entre deux aimants est proportionnelle au flux magnétique carré et à la surface de la section transversale. À grand μ, la densité d'énergie due à la fissure est particulièrement faible. Les matériaux ferromagnétiques ont généralement un μ très grand. Lorsque l’aimant s’éloigne du fer, la densité énergétique de l’air ambiant augmente. Elle sera supérieure à la densité d'énergie qui sera présente, les lignes de champ traverseront directement le fer. Pour retrouver l'équilibre, le système tend vers un minimum d'énergie, de sorte qu'il doit y avoir autant de lignes de champ que possible dans le matériel.
La déformation et la destruction du solénoïde s'expliquent par le fait qu'en raison d'une forte augmentation du courant dans le solénoïde, l'effet de surface (« peau ») joue un rôle important - le courant est concentré en une fine couche à la surface de le solénoïde et la densité de courant peuvent atteindre des valeurs très élevées. La conséquence en est l'apparition dans le matériau du solénoïde d'une zone présentant une température et une pression magnétique accrues. Déjà à une induction de 100 Tesla, la couche superficielle de la bobine, constituée même de métaux réfractaires, commence à fondre et la pression magnétique dépasse la résistance à la traction de la plupart des métaux connus. Avec la poursuite de la croissance du champ, la région de fusion s'étend profondément dans le conducteur et l'évaporation du matériau commence à sa surface. Il en résulte une destruction explosive du matériau du solénoïde (« explosion de la couche cutanée »).
Comment apparaît un champ magnétique ?
Ce désir d’équilibre énergétique s’exprime dans la force qui repousse l’aimant dans le fer. Le pôle nord géographique est le point auquel l'axe imaginaire de la Terre pénètre dans la surface terrestre. Egalement la page "latitude et longitude". Le pôle nord magnétique est généralement un pôle magnétique situé à proximité du pôle nord géographique. Ce pôle magnétique nord est donc le point où les lignes de champ magnétique convergent du pôle magnétique vers le sud.
Si la valeur de l'induction magnétique dépasse 400 tesla, alors un tel champ magnétique a une densité d'énergie comparable à l'énergie de liaison d'un atome dans solides et dépasse de loin la densité énergétique des explosifs chimiques. Dans la zone d'action d'un tel champ, en règle générale, une destruction complète du matériau de la bobine se produit avec une vitesse d'expansion du matériau de la bobine pouvant atteindre 1 kilomètre par seconde.
Champ de deux aimants liés
Les lignes du champ magnétique terrestre « ressemblent » essentiellement à de grands barres magnétiques. Les pôles magnétiques eux-mêmes parcourent jusqu'à 80 km jour après jour en fonction de l'intensité de l'activité solaire. Dans l’ensemble, le pôle Nord se déplace actuellement lentement dans le nord du Canada. La migration des pôles à long terme dépend de l’activité géologique de la Terre et peut être assez bien prédite en quelques années.
En raison du fait que le pôle magnétique au nord ne coïncide pas avec le pôle nord géographique et que les lignes de champ magnétique ne sont pas très idéales, la boussole n'indique pratiquement pas le nord, mais selon l'endroit où elle se trouve, plus à l'est ou plus à l'ouest , cela peut entraîner des déviations allant jusqu'à 180° dans certaines zones, la boussole pointe alors vers le sud.
Méthode de compression du flux magnétique (cumul magnétique)
Pour obtenir le champ magnétique maximum (jusqu'à 2800 T) en laboratoire, la méthode de compression du flux magnétique est utilisée ( cumul magnétique).
À l'intérieur d'une coque cylindrique conductrice ( doublure) avec rayon r 0 et section transversale S 0 un champ magnétique de départ axial avec induction est créé B 0 et flux magnétique F = B 0 S 0 Et. Ensuite, le revêtement est comprimé symétriquement et rapidement par des forces extérieures, tandis que son rayon diminue jusqu'à rF et section transversale jusqu'à Sf. Le flux magnétique pénétrant dans le revêtement diminue également proportionnellement à la surface de la section transversale. Une modification du flux magnétique conformément à la loi de l'induction électromagnétique provoque l'apparition d'un courant induit dans le liner, créant un champ magnétique qui tend à compenser la diminution du flux magnétique. Dans ce cas, l'induction magnétique augmente en fonction de la valeur Bf =B 0 *λ*S 0 /Sf, où λ est le coefficient de conservation du flux magnétique. 
Comme cette distorsion est d'une grande importance, ou du moins très importante pour la navigation, on utilise également ici des cartes dites isogonales, dans lesquelles les abus sont enregistrés pour la zone utilisée. Vous trouverez ci-dessous une possibilité de mal calculer l'utilisation de la boussole et l'image suivante montre la carte isogon du monde pour l'année. Parce que cette distorsion évolue au fil des années, il est important de savoir quand les valeurs saisies sur la carte s'appliquent également.
Souvent, les cartes normales montrent également une distorsion moyenne dans la zone imagée. L’erreur est souvent divisée en deux parties. D’une part, la mesure dans laquelle la grille de la carte diffère du nord réel et l’écart de la boussole par rapport au pôle Nord réel. L'image de droite montre à quoi ressemblent ces pièces.
La méthode de cumul magnétique est mise en œuvre dans des appareils appelés générateurs magnétiques-cumulatifs (explosifs-magnétiques). Le revêtement est comprimé par la pression des produits d'explosion d'explosifs chimiques. La source de courant permettant de créer le champ magnétique initial est une batterie de condensateurs. Les fondateurs de la recherche dans le domaine de la création de générateurs magnétiques cumulatifs étaient Andrei Sakharov (URSS) et Clarence Fowler (États-Unis). 
Dans l'une des expériences menées en 1964, un champ record de 2 500 Tesla a été enregistré à l'aide du générateur magnétique cumulatif MK-1 dans une cavité d'un diamètre de 4 mm. Cependant, l’instabilité du cumul magnétique était à l’origine du caractère irréproductible de la génération explosive de champs magnétiques ultra-puissants. La stabilisation du processus de cumul magnétique est possible en comprimant le flux magnétique par un système de coques coaxiales connectées successivement. De tels dispositifs sont appelés générateurs en cascade de champs magnétiques ultra-puissants. Leur principal avantage est qu’ils assurent un fonctionnement stable et une reproductibilité élevée des champs magnétiques ultra-puissants. La conception multi-étages du générateur MK-1, utilisant 140 kg d'explosif, assurant une vitesse de compression du paquebot allant jusqu'à 6 km/s, a permis d'obtenir un champ magnétique record mondial de 2800 tesla dans un volume de 2 cm 3 en 1998 au Centre nucléaire fédéral russe. La densité énergétique d’un tel champ magnétique est plus de 100 fois supérieure à la densité énergétique des explosifs chimiques les plus puissants. 
Application de champs magnétiques ultra-puissants
L’utilisation de champs magnétiques puissants dans la recherche physique a commencé avec les travaux du physicien soviétique Piotr Leonidovich Kapitsa à la fin des années 1920. Les champs magnétiques ultra-puissants sont utilisés dans l’étude des phénomènes galvanomagnétiques, thermomagnétiques, optiques, magnéto-optiques et de résonance.
Ils s'appliquent notamment :
