22. Постоянное магнитное поле и его действие на организм
Магнитное поле создается только движущимися зарядами и действует только на движущиеся заряды. Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B r . Он направлен по касательной к силовой линии в какой-либо точке. Траектория движения частицы в общем случае – винтовая линия. Заряженные частицы космического излучения, летящие к Земле, попадая в магнитное поле нашей планеты, движутся по винтовым траекториям вдоль силовых линий к полюсам. В приполярных областях они приближаются к поверхности (где выше концентрация молекул воздуха) и возбуждают атомы азота, кислорода и других компонентов воздуха, сталкиваясь с ними. При переходе в невозбужденное состояние атомы излучают кванты света – фотоны, которые мы видим как полярное сияние. Вообще, магнитное поле Земли совместно с атмосферой хорошо защищает живые организмы от потоков быстрых заряженных частиц, идущих от Солнца или от центра нашей галактики.
Так как электроны в атомах постоянно движутся (орбитальное и спиновое движение), то в веществе неизбежно возникает магнитное поле. В отсутствии внешнего магнитного поля в некоторых веществах магнитные поля атомов ориентированы хаотично (немагнитные материалы) и собственное магнитное поле равно нулю. В других веществах существует упорядоченная ориентация магнитных полей атомов, – такие вещества намагничены и в отсутствии внешнего поля (магнитные материалы или ферромагнетики).
Магнитное поле Земли (геомагнитное поле ) помогает ориентироваться многим насекомым, рыбам и птицам, совершающим миграции. Так, перелетные птицы преодолевают расстояния в несколько тысяч километров и практически безошибочно находят старые места зимовок или весенних гнездовий. Ориентируются птицы в основном по силовым линиям магнитного поля Земли. Поэтому стая птиц, пролетающая мимо работающего радиопередатчика, искажающего геомагнитное поле, вблизи него распадается, а затем вдали вновь собирается. Пчела отчетливо видит предметы на расстоянии 3-4 м, однако находит свой улей, поднимаясь на большую высоту и улетая от него на несколько километров. Для ориентации в пространстве пчелы используют геомагнитное поле. При полете на разведку или за взятком они запоминают значения меняющейся индукции магнитного поля В и благополучно возвращаются назад.
23. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца
Если меняется магнитный поток, пронизывающий контур замкнутого провода, в проводе возникает электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией. Электродвижущая сила, вызывающая индукционный ток, называется ЭДС индукции и определяется формулой закона Фарадея:
ЭДС индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур (производной потока по времени).
Правило Ленца: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, вызывающей этот ток. Другими словами, в замкнутом проводнике начинает течь ток, который создает свое магнитное поле, стремящееся изменить воздействие внешнего поля на противоположное
Явление самоиндукции заключается в том, что контур, в котором меняется ток, возбуждает дополнительный (индукционный) ток в самом себе. Например, лампочка, подключенная к источнику тока через катушку с большой индуктивностью, в полный накал загорится не сразу после замыкания ключа, так как индукционные токи будут препятствовать нарастанию основного. А при размыкании ключа часто возникает искра в ключе, что говорит о большой ЭДС самоиндукции при падении тока. Индукционные токи могут быть очень большими, и лампочка может перегореть.
Взаимной индукцией называют возбуждение тока в контуре при изменении тока в соседнем контуре.