Магнитное поле на оси цилиндрического магнита

  Рет қаралды 4,697

GetAClass - Physics in experiments

GetAClass - Physics in experiments

3 жыл бұрын

В ролике рассматривается простая формула для расчёта магнитного поля на оси цилиндрического магнита.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
www.nsu.ru/n/
Физический факультет НГУ

Пікірлер: 93
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
Я можно оставлю бессодержательный комментарий просто потому что хочу сподвигнуть такие видео быть более популярными) Ну и спасибо вам, конечно же, вы делаете очень хорошее дело.
@ph08nyx
@ph08nyx 3 жыл бұрын
Спасибо, так понятнее почему и для чего там конусы.
@DenisSvistoplasov
@DenisSvistoplasov 3 жыл бұрын
Гениальное решение!
@vasyllizanets7954
@vasyllizanets7954 3 жыл бұрын
Для инженеров есть более информативный ресурс по постоянным магнитам здесь www.intemag.com/magnetic-frequently-asked-questions#strength Там описано как испытывать магниты, как понимать ихние характеристики, есть также формула для индукция, как и в данном ролике, но в более практическом виде, косинусы уже представлены размерами. Вообщем очень полезный ресурс с теорией и практикой.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
Может быть, к этим двум роликам о магнитах стоило бы добавить, что магнитное поле внутри бесконечно длинного магнита-стержня не зависит от его диаметра, а зависит только от свойств материала. Можно ли показать это без тяжелой математики? Наверно, да
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
Думаю, что, можно, используя теорму о циркуляции для длинного соленоида, но ее в школе не учат.
@elnurbda
@elnurbda 3 жыл бұрын
большое спасибо за видеоролик!
@RomanVladimirovichF
@RomanVladimirovichF 3 жыл бұрын
Уважаемая редакция, прошу, если используете выводимые на окне ютуб-плеера аннотации, - дублируйте их в описании под видео. или первым закреплённым комментом. Часто бывает, что просмотр вашего ролика идёт на сторонних ресурсах, где аннотации не выводятся.
@vic7871
@vic7871 3 жыл бұрын
Большое спасибо!
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
Первая модель кстати очень хорошо демонстрирует принцип КЭД Фэйнмана , когда утверждается , что виртуальные фотоны распространяются во все стороны и сквозь любое экранирование. Тут тоже поверхности выхода полюсов какбы излучают, и не экранируются самим магнитом ))
@LOVE_USA_USSR
@LOVE_USA_USSR 3 жыл бұрын
Спасибо!!!
@user-eb4vc5ff8r
@user-eb4vc5ff8r 3 жыл бұрын
лайк
@space_games
@space_games Жыл бұрын
А если вместо магнитов взять короткозамкнутые катушки с током из сверхпроводника, то мы получим эквивалент постоянных магнитов? Если да, тогда при сближении двух таких катушек, как известно, магнитный поток, пронизывающий каждую из них, никак не изменится. Следовательно, и магнитная индукция на полюсах тоже не изменится. А изменится лишь напряжённость магнитного поля. Так что, может и со сложенными в стопку магнитами получается та же история? Может величина магнитного потока не меняется, но за счёт увеличения напряжённости этот же магнитный поток просто распространяется на большее расстояние? В пользу этой точки зрения ещё выступает такой факт: если взять 2 "прилепленных" плоских магнита, а затем разъединить их и развести на большое расстояние, то их суммарная магнитная энергия должна увеличиться на ту работу, которую мы произвели, когда их разъединили. Соответственно, если их обратно соединить, то энергия магнитного поля должна уменьшиться на ту же величину.
@user-eo2pg1zu7z
@user-eo2pg1zu7z 3 жыл бұрын
А почему прибор не учитывает расстояние датчики до магнита и не прибавляет "систематическую ошибку" ?
@sldimaf
@sldimaf 3 жыл бұрын
@@schetnikov то есть в зависимости от расстояния до поверхности магнита, эта "систематическая ошибка" будет разной?
@user-eo2pg1zu7z
@user-eo2pg1zu7z 3 жыл бұрын
@@schetnikov а в документации к прибору прописана зависимость значения магнитного поля от расстояния до измеряемого объекта?
@user-eo2pg1zu7z
@user-eo2pg1zu7z 3 жыл бұрын
@@schetnikov Понял, спасибо большое
@WhatAWondWorld
@WhatAWondWorld 3 жыл бұрын
как всегда очень ...
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
Я бы добавил следущее. Можно, конечно, интегрировать по тонким кольцам. Но можно применить рассуждение, аналогичное тому, что используется при геометрическом доказательсве теоремы Гаусса. Тогда получается, что компонента поля, которую мы ищем на оси симметрии, пропорциональна телесному углу, под которым виден заряженный круг. А дальше - простая школьная стереометрия позволит получить эти косинусы.
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
телесный угол ? сферическая геометрия? очень сложно.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
@@RobotN001 Понятие телесного угла у меня в школе было. Формула площади поверности сегмента сферы - тоже. А в этой задаче больше ничего и не нужно.
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
​@@michaelpovolotskyi3295 , постойте, но если начинать уточнять одни слагаемые, то надо и уточнять другие. тут ведь не сфера , а плоскость. а элементарные площади получается находятся немного на разных расстояниях от пробного заряда\датчика.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
@@RobotN001 Да, на разных. Но в силу закона обратных квадратов, увеличение площади площадки компенсируется увеличением расстояния до нее.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@michaelpovolotskyi3295 Правильно ли я понимаю, что из вашего рассуждения следует, что поле заряженной бесконечной плоскости и заряженной полусферы (в центре) совпадают при равных поверхностных плотностях зарядов sigma? Формулы для этих двух случаев известны и они различаются. А именно, для полусферы E = sigma/(4 epsilon0), а для плоскости в знаменателе 2 вместо 4.
@user-gb8qb8oc4l
@user-gb8qb8oc4l 3 жыл бұрын
Целесообразно было ли так элегантно вырезать конус, если потом его все равно резали на колечки, разве не проще было бы просто 2 плоскости отдельно порезать, не уходя от линейных расстояний к угловым?
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
да, целесообразно. мы все наглядно увидели где и из-за чего поле уменьшается.
@user-gb8qb8oc4l
@user-gb8qb8oc4l 3 жыл бұрын
@@schetnikov спасибо
@alanhk147
@alanhk147 3 жыл бұрын
Вот как выглядит измеренное поле кольцевого ферритового магнита kzfaq.info/get/bejne/b7RnnNiQmN7WgY0.html
@user-be9vc5zq7g
@user-be9vc5zq7g 3 жыл бұрын
Спасибо! Лайк!🌺
@rexby
@rexby 3 жыл бұрын
Интересно, а как можно использовать этот принцип с фиктивными магнитными зарядами для расчета поля не на оси магнита? Видно (даже по картинке на превью), что вблизи боковой поверхности картина силовых линий существенно отличается от поля конденсатора.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
Эта модель не даёт правильного поля внутри магнита. Снаружи правильное. Можете почитать здесь о модели Гилберта и Ампера ru.qaz.wiki/wiki/Force_between_magnets
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@schetnikov Да, действительно. Получается интересный математический казус. Если бы описанным геометрическим методом искалось поле конденсатора, при перемещении точки А во внутреннюю область мы бы вышли за рамки применимости данного метода и он бы перестал работать, формула становилась бы ошибочной. А в случае с магнитным полем случайно (или неслучайно?) решение правильно продлевается во внутреннюю область.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
@@schetnikov А интересно, можно ли получить решение внури используя аналитическое продолжение? По-видимому да, если не пересекать боковую поверхность цилиндра.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
@@schetnikov Я имел в виду аналитическое продолжение вдоль оси симметрии. А для точек вне оси запишем решение в виде ряда Тейлора.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@michaelpovolotskyi3295 Как понимаю, формула с косинусами и есть решение, работоспособное для области внутри магнита, и полученное как аналитическое продолжение вдоль оси симметрии снаружи внутрь
@vasyllizanets7954
@vasyllizanets7954 3 жыл бұрын
Хотя, если бы это были электрические заряды, то поле было бы только внутри между плоскостями, равное удвоенной величине для одной плоскости. Интересно, знал ли уже Пуассон, как работает плоский конденсатор.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
Нет, поле снаружи конденсатора такое же по форме, как магнитное поле магнита. Конденсатор имеет поле, как вы описали (только внутри между плоскостями, равное удвоенной величине для одной плоскости) только в пределе, когда отношение диаметра обкладок к зазору между ними стремится к бесконечности. Но в таком пределе и магнитное поле снаружи магнита (если отношение его диаметра к толщине устремить к бесконечности) аналогично стремится к нулю.
@vasyllizanets7954
@vasyllizanets7954 3 жыл бұрын
@@andreykuznetsov7442 Возможно я не до конца понял суть, можете уточнить? Ведь само название "плоский конденсатор" говорит о том, что расстояние между заряженными плоскими проводниками гораздо меньше размеров самих проводников. Для плоского конденсатора на краях конденсатора да, есть неоднородное поле. А дальше от края конденсатора, на внешних пластинах конденсатора, расстояние между силовыми линиями становится огромным, а это является иллюстрацией того, что за пределами конденсатора поле отсутствует, так как напряженности проводников компенсируют друг друга.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@vasyllizanets7954 Поле за пределами плоского конденсатора конечной ширины и толщины все таки существует, хотя мы можем пренебречь им по сравнению со внутренним полем в конденсаторе с точки зрения каких-то технических применений. Однако нельзя понять физическую суть данного ролика и провести аналогию между магнитом и конденсатором, пренебрегая существующим внешним полем конденсатора. Для цилиндрического магнита линии магнитного поля снаружи изгибаются точно так же, как линии электрического поля снаружи конденсатора той же формы. Магнитное поле снаружи магнита так же быстро ослабевает с расстоянием, как поле снаружи конденсатора. Во внутреннем объеме линии их полей идут по-разному. Вот иллюстрация upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/VFPt_magnets_BH_charges%2Bcurrents.svg/440px-VFPt_magnets_BH_charges%2Bcurrents.svg.png На этой иллюстрации форма магнита совсем не плоская, но сути это не меняет, так как граница между плоским и неплоским условная
@vasyllizanets7954
@vasyllizanets7954 3 жыл бұрын
@@andreykuznetsov7442 В данном ролике магнит имел диаметр около 30мм и толщину 4мм, то есть расстояние между плоскостями меньше размеров самих плоскостей. Поэтому, для такого магнита, если делать аналогию, то можно назвать его плоским конденсатором, и для него, если бы это был плоский конденсатор, почти все линии напряженности были бы внутри. При этом для модели магнита, при такой толщине, магнитное сопротивление небольшое и магнитное поле замыкается вне магнита существенно. Именно для магнита в данном ролике разница очевидна, а то, что вы указали на рисунке, так там не будет плоский конденсатор, так как расстояние больше, чем размер плоскостей.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@vasyllizanets7954 Перефразирую другими словами: формула с косинусами для расчета магнитного поля на оси цилиндрического магнита также описывает и электрическое поле конденсатора с равномерно заряженными круглыми обкладками при как угодно маленьком расстоянии между ними на оси конденсатора СНАРУЖИ от него
@sldimaf
@sldimaf 3 жыл бұрын
То есть, нарезав один сильный магнит на 10 частей, мы не получим 10 равносильных отдельных новых? Тут где-то должен быть закон сохранения, верно?
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
Части равносильные (если они одинакового размера), но из-за разных расстояний между ними и точкой наблюдения создают в ней поля разной силы
@sldimaf
@sldimaf 3 жыл бұрын
@@andreykuznetsov7442 имелись ввиду равносильные исходному
@ParsleyRF
@ParsleyRF 3 жыл бұрын
@@sldimaf чем он толще (магнит) с такой индукцией, тем поле магнитное на оси выше, конечно
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
Дмитро, вопрос в том, как определить силу магнита. Если убрать половину магнита, то намагниченность материала останется. Но создаваемое поле вне магнита (на том же расстоянии от поверхности) изменится. Это похоже, как если отпилить кусок от камня - плотность сохранится, а вес изменится.
@ParsleyRF
@ParsleyRF 3 жыл бұрын
@@michaelpovolotskyi3295 в каком-то, определенном, месте измерений магнитное поле так и так будет равно индукции остаточной намагниченности, т.е. можно, бесконечно, утолщать магнит, выше величины намагниченности поле магнитное уже не получить, измерить максимальное B0 все же возможно. Т.е. даже у двух мелких замкнутых магнита в зазоре будет B0 таким же как и двух толстых кусков магнита. В общем сила магнита и индукция магнита это разные величины.
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
Странная модель. То есть , ежели поставить магнит ребром, из такого положения О в такое [] то на всех дистанциях получим гордый ноль? Неужели правда?:-)
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
Нет, из этой модели не следует, что будет ноль в таком положении (если смотреть на магнит с ребра). Следует, что будет вектор В, перпендикулярный лучу зрения.
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
@@andreykuznetsov7442 Иии? Откуда он такой, красивый, нарисовался в модели с магнитными зарядами? Следуя Вашим же рассуждениям, проекции площади зарядов S и N на точку, лежащую в плоскости симметрии [I] во - первых, пренебрежимо малы, во - вторых, взаимно компенсируются. Это и есть ноль. Про вектор В в модели ни слова.
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
т.е. по вашему, если мы смотрим на барабан с прозрачными стенками когда он вот так [], с правой красной мембраной и с левой синей мембраной, то мембраны у вас в глазе сольются ровно в одну фигуру и закроют ровно друг друга ?
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@bobmargadon6175 Метод, описанный в ролике, не так обобщается на случай произвольного расположения точки наблюдения (А) относительно магнита, как вы это представили. Думаю, авторы, максимально упростили объяснение, приспособив его под конкретный частный случай, когда точка А находится на оси магнита. В этом частном случае есть два удобных обстоятельства, упрощающих объяснение. 1 - центры дисков находятся на одном луче зрения, 2 - оба диска повернуты одинаково к точке А. Первое приводит к тому, что на пробный фиктивный магнитный заряд в точке А действуют силы со стороны дисков, направленные вдоль одной линии. Это позволяет при сложении полей думать только об их величинах, а о направлениях как бы забыть. Второе позволяет не рассуждать о том, как преобразуется поле диска при смещении точки А в сторону с оси диска. Когда точка А находится с ребра магнита, его торцы выглядят как эллипсы, не перерывающиеся друг с другом в поле зрения (скажем, один расположен слева, другой справа). Теперь силы со стороны этих дисков на некоторый заряд в точке А не направлены вдоль одной линии. Между ними есть угол. При сложении полей его надо учитывать. Кроме того, важно, что поле диска определяется не только его видимой площадью (проекцией на луч зрения), но и тем, насколько плотно расположен заряд в поле зрения. Короче, если диск поворачивать перед зрителем так, чтобы его видимая площадь уменьшалась, надо учитывать, что при этом в единицу телесного угла, под которым виден диск, попадает больше заряда. Если это все описать строго и полностью, получится обычный учебник)
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
​@@RobotN001 " то мембраны у вас в глазе сольются ровно в одну фигуру и закроют ровно друг друга ?" Это где я такое сказанул? Я написал - проекции площади зарядов S и N на точку, лежащую в плоскости симметрии [I] во - первых, пренебрежимо малы, во - вторых, взаимно компенсируются. Это и есть ноль. Ключевое слово - в плоскости симметрии [I] . И это полностью соответствует той упрощённой модели которую нам показали. Если измерять поле, смещаясь от плоскости то получим примерно такой график - М. Это если по модулю. Учитывая знак- одна ножка должна смотреть вниз, примерно так - И. Но и то и другое не соответствует реальности. Реальная форма будет такой - ( ,только скобку надо повернуть на 90 по часовой.
Что такое магнитное сопротивление?
16:19
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 21 М.
Почему ёмкость конденсатора увеличивается при сближении пластин?
11:05
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 29 М.
Эффект Карбонаро и бесконечное пиво
01:00
История одного вокалиста
Рет қаралды 6 МЛН
Is it Cake or Fake ? 🍰
00:53
A4
Рет қаралды 14 МЛН
Заметили?
00:11
Double Bubble
Рет қаралды 3,5 МЛН
Why You Should Always Help Others ❤️
00:40
Alan Chikin Chow
Рет қаралды 74 МЛН
Притяжение магнитов
10:35
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 40 М.
Почему магниты магнитят?
27:09
Физика с Юрием Ткачёвым
Рет қаралды 788 М.
Открытие века !!! Как управлять силой магнита ...
12:15
Забавные и полезные изобретения для землян
Рет қаралды 7 М.
На самом деле магнитного поля не существует!
14:44
Физика с Юрием Ткачёвым
Рет қаралды 255 М.
Электродвигатель на батарейке
12:59
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 58 М.
Как магнитное поле назвали магнитной индукцией
7:29
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 40 М.
Эффект Карбонаро и бесконечное пиво
01:00
История одного вокалиста
Рет қаралды 6 МЛН