Что нового узнали учёные о дрейфе магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана

Осипов О.Д. 1, д.т.н Минлигареев В.Т.2, д.ф.-м.н Копытенко 3,

к.ф.-м.н Меркурьев С.А.3,4, Арутюнян Д.А.2,5, к.т.н Кузнецов К. М.5,

д.ф.-м.н Максимочкин В.И.5, Григорьев Е.К.6

Исследование дрейфа Южного магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана в кругосветной экспедиции    

ОИС ВМФ «Адмирал Владимирский»

Введение

Для Земли магнитное поле является жизненно важным в глобальном смысле, выступает как магнитный щит от солнечных и галактических космических лучей (СКЛ и ГКЛ) для всего живого и для созданной человечеством инфраструктуры технических средств и систем по всей планете. Магнитное поле Земли (МПЗ) с древних времен привлекает внимание человечества и используется им для решения широкого круга задач. Первоначально это было связано с мореплаванием и необходимостью решения навигационной задачи с помощью морского компаса, история которого насчитывает уже более двух тысячелетий.

В настоящее время характеристики магнитного поля используют для навигации судов, летательных аппаратов, космических кораблей, для добычи полезных ископаемых. Магнитные датчики есть практически в каждом мобильном телефоне.

Поэтому наблюдение за магнитным полем Земли (МПЗ), его «поведением» и постоянный мониторинг его полюсов является особенно важным на протяжении всего периода солнечной активности.

1. Главное магнитное поле Земли. Магнитные вариации

По современным представлениям МПЗ в любой точке земной поверхности и в околоземном пространстве можно представить в виде трёх составляющих: главного (нормального) поля — диполя, полей вариаций и магнитных аномалий (Рис. 1 и 2).

     

Главное магнитное поле, простирающееся на несколько радиусов Земли, защищает нас от влияния потока протонов и электронов, идущих от солнечных вспышек, а также от галактических лучей, приходящих из далекого космоса. Состояние магнитного поля в околоземном космическом пространстве контролируют наземные средства и многочисленные космические аппараты, в частности российские геостационарные спутники гидрометеорологического и гелиогеофизического назначения серии «Электро-Л».

Потоки СКЛ и ГКЛ, возмущая ионосферу и магнитосферу Земли, «доносят» вариации магнитного поля до поверхности Земли. Вклад поля вариаций в общее МПЗ может достигать 5–10 % и определяется по данным сети магнитовариационных станций, основной из которых является государственная наблюдательная сеть Росгидромета. Головным учреждением по магнитным наблюдениям на государственной наблюдательной сети является Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ФГБУ «ИПГ»). Необходимо отметить, что значительные изменения магнитного поля, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют на Земле магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений (ОГЯ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьёзную угрозу энергетическим системам, протяжённым трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам и могут наносить значительный материальный ущерб.

Как результат воздействия — магнитные бури в отдельных случаях могут влиять и на здоровье людей. Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна и её нельзя недооценивать. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети. Кроме того, необходимо наблюдение за перемещением магнитных полюсов, так как важно знать их место расположения при определении магнитного склонения для навигации, определении степени опасности полярных районов при сильных магнитных возмущениях. 

Источники главного магнитного поля находятся в земном ядре. Вклад главного поля в МПЗ для большинства районов Земли является определяющим и варьируется от 80 до 98 %. Исследования показали, что главное поле изменяется со временем, для него характерно наличие вековых вариаций. В последнее время эти изменения сильно ускорились. Фундаментальные исследования в этом направлении проводят академические институты, в частности Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.

Н.В. Пушкова РАН и его Санкт-Петербургский филиал (ИЗМИРАН).

Определение параметров главного поля (Рис.3) производится по международным моделям, основными из которых являются IGRF (International geomagnetic reference field) и WMM (World Magnetic Model).

Среди проблем, решаемых фундаментальной геофизикой, особо следует выделить задачи по определению возраста океанической коры, изучению её строения, механизмов формирования и эволюции. Происхождение магнитного поля Земли рассматривалось ещё Альбертом Эйнштейном как одна из трёх наиболее важных нерешённых проблем в физике. Хотя теперь мы знаем, что магнитное поле создаётся в результате конвекции в металлическом внешнем жидком ядре Земли, где самогенерирующее действие динамо не даёт полю затухнуть. Но детальная физика работы геодинамо не вполне изучена.

В настоящее время наблюдается тенденция уменьшения дипольного магнитного момента Земли, которая отчасти связана с магнитной аномалией в Южной Атлантике, где поле на поверхности Земли сейчас примерно на 35% слабее среднего. Если эта тенденция сохранится, то это может привести к распаду дипольного поля. Ответ на вопрос, как долго будет сохраняться текущая скорость распада дипольного поля, последует ли за этим инверсия главного магнитного поля, представляет более чем академический интерес.  Как отмечалось ранее — именно дипольное магнитное поле (главное поле) защищает нашу планету от СКЛ и ГКЛ.

При исследовании пространственной структуры главного магнитного поля Земли и динамики его изменений особую роль следует отвести проведению измерений на акватории Мирового океана, поскольку там практически отсутствуют магнитные обсерватории. Более 30 лет (с 1953 по 1991 гг.) на борту немагнитной шхуны «Заря» (ИЗМИРАН) проводились систематические измерения четырёх компонент геомагнитного поля — модуля вектора напряженности, горизонтальной и вертикальной составляющих, магнитного склонения, на основании которых была создана обширная база данных. В ходе этих исследований были заложены морские пункты векового хода, которые помогли отслеживать динамику изменения МПЗ в некоторых точках Мирового океана.

Ключевыми районами, где проведение измерений помогает корректировать глобальные модели геомагнитного поля, являются приполярные  области, то есть области близкие к Южному и Северному магнитным полюсам.

Таким образом, определение положения Северного и Южного магнитного полюсов и их движение является важной и актуальной фундаментальной и прикладной задачей. Исследование особенностей миграции магнитных полюсов Земли способствует пониманию природы генерации главного магнитного поля.

2. Аномальное магнитное поле Земли

Аномальная составляющая магнитного поля Земли (АМПЗ) — магнитное поле региональных и локальных магнитных аномалий, источники которого находятся в земной коре (Рис.2 и 4). АМПЗ обусловлено неоднородностью магнитных свойств горных пород, слагающих земную кору, и отражает особенности её строения, историю формирования и развития. АМПЗ фактически стабильная во времени составляющая магнитного поля, которая может измениться только в результате тектонических процессов или крупной антропогенной деятельности.

Исследование параметров АМПЗ проводится для геологоразведочных работ, изучения в области наук о Земле, а также используется для применения в системах автономной навигации по геофизическим полям Земли.

Для изучения параметров магнитного поля Мирового океана применяются буксируемые (забортные) морские магнитометры. Магнитометрические системы подобного типа традиционно, помимо решения академических научных задач, активно используются для проведения геологоразведочных, инженерных и археологических изысканий на акватории Мирового океана ведущими отечественными и зарубежными сервисными и научно-производственными компаниями (Рис.5). Одним из отечественных предприятий по выполнению морских магнитометрических изысканий является предприятие АО «Южморгеология», стоящее у истоков становления метода морской магнитной съёмки в нашей стране. Только за последние пять лет (2015–2020 гг.) компанией (холдинг АО «Росгеология») было выполнено более 100 000 погонных километров магнитометрических измерений на акватории российского шельфа, зарубежных государств и Мирового океана.

3. Исследования дрейфа магнитных полюсов

Магнитный полюс — это блуждающая точка на поверхности северного и южного полушария Земли, где геомагнитное поле направлено вертикально (горизонтальная составляющая равна нулю). Несмотря на то, что все линии равного магнитного склонения сходятся на магнитном полюсе, склонение на самом полюсе не определено. Все компасы направлены к Южному или Северному магнитным полюсам, но в силу наличия недипольной составляющей МПЗ, стрелки непосредственно на полюса не указывают. И даже в полярных областях сходимость линий магнитного склонения не является радиальной.

До 2019 г. для расчёта главного поля использовались модели эпохи 2015 г. Во все эпохи шёл дрейф магнитных полюсов. Скорость дрейфа Северного магнитного полюса в 1970-х годах составила 10 км/год, в 2001 г. — 40 км/год, в 2004 г. — 60 км/год, в 2015 г. — 48 км/год. Начиная с 2016 г. необычно большая скорость, с которой смещается Северный магнитный полюс Земли, привела к серьёзным ошибкам в расчётах модели 2015 г. В начале 2019 г. невязка определения Северного магнитного полюса составила порядка 40 км. Для устранения такого рода ошибок с начала 2019 г. началось досрочное обновление международных моделей МПЗ. В феврале — WMM — Национальным геофизическим центром данных США (NGDC), а в декабре вышла обновлённая версия WMM 2020 (Рис.6).  

В том же декабре 2019 г. Международной ассоциацией геомагнетизма и аэрономии (IAGA) выпущена очередная версия модели IGRF-13. Эти модели необходимы для функционирования как профессиональных навигационных систем, так и бытовых навигаторов, в том числе для мобильных телефонов. С меньшими скоростями и несоосно изменялось и положение Южного магнитного полюса (ЮМП). На рисунке 6 хорошо виден узел схождения изогон (линий равного магнитного склонения) между Австралией и Антарктидой. Это и есть ЮМП.

Задача определения положения Южного магнитного полюса имеет длинную историю. Первые геомагнитные измерения (измерения склонения) в Антарктическом регионе были выполнены в ходе второй кругосветной экспедиции Дж. Кука (1772–1775). Однако оценок местоположения ЮМП не делалось. Первое экспериментальное определение местоположения ЮМП было выполнено в ходе кругосветной антарктической экспедиции русских мореплавателей Ф. Беллинсгаузена и М. Лазарева (1819–1821). Вскоре после экспедиции к Северному магнитному полюсу немецкий физик К. Гаусс рассчитал на основе сферического гармонического анализа нахождение ЮМП в точке с координатами 66 ° ю.ш., 146 ° в.д. Достичь этой точки и провести инструментальные измерения удалось только 16 января 1909 г. Британской антарктической экспедицией под руководством Эрнеста Шеклтона (экспедиция на «Нимроде»). Далее ЮМП определялся в 1912, 1931, 1951, 1962 гг. (Рис.7).

Продолжая традиции русских мореплавателей и первооткрывателей Антарктиды М. Лазарева и Ф. Беллинсгаузена, моряки ВМФ СССР при участии сотрудников СПбФ ИЗМИРАН определяли местоположение Южного магнитного полюса во время первой кругосветной экспедиции на ОИС «Адмирал Владимирский» и ОИС «Фаддей Беллинсгаузен» (1982-1983). Было пройдено несколько галсов в районе ЮМП с целью определения его местоположения. Научный руководитель работ — контр-адмирал Л. Митин. (Рис.8).

Последнее инструментальное определение Южного магнитного полюса проведено австралийской геологической службой на судне «Sir Hubert Wilkins» в 2000 г.

4. Кругосветная экспедиция ВМФ ОИС «Адмирал Владимирский» 2019-2020 гг.

В 2019-2020 гг. по решению министра обороны РФ в честь 200-летия открытия Антарктиды и 250-летия со дня рождения адмирала И.Ф. Крузенштерна успешно проведена кругосветная экспедиция на океанографическом исследовательском судне (ОИС) ВМФ «Адмирал Владимирский».

Одной из задач антарктической экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля отдельных участков Мирового океана по маршруту следования и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса в море Дюрвиля (около Земли Адели Антарктиды) и определение невязки магнитного полюса по мировым моделям. Эту задачу на ОИС выполняла объединённая геофизическая группа в составе ФГБУ «ИПГ», МГУ имени М. В. Ломоносова (физический и геологический факультеты), ИЗМИРАН и АО «Южморгеология» при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ.

В составе геофизической группы по измерениям параметров магнитного поля проводили работы: Илья Грушников — кафедра физики Земли физического факультета МГУ (г. Москва), Вадим Солдатов — ИЗМИРАН (Санкт-Петербург), Михаил Кузякин — «Южморгеология» (г. Геленджик) (Рис.10).

Программу исследований, координацию съёмок формировали специалисты и руководство ФГБУ «ИПГ», ИЗМИРАН, геологического факультета МГУ. Определение характеристик МПЗ (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей. Собственное и наведённое магнитное поле корабля требует применения буксируемых морских магнитометров. Кроме того, отсутствие в океане магнитовариационных станций затрудняет учёт переменной составляющей МПЗ. Для решения измерительных задач в экспедиции использовалось два типа приборов. Первый — классический буксируемый магнитометр. В настоящее время большинство магнитометрических измерений на акватории Мирового океана выполняется морскими протонными буксируемыми магнитометрами, а измеряемой величиной является модуль полного вектора магнитного поля. 

Для выполнения задач экспедиции компанией АО «Южморгеология» был предоставлен комплект магнитометрического оборудования и опытный квалифицированный оператор, сопровождавший ход выполнения работ. Важным фактором, повлиявшим на успешное завершение работ по уточнению положения ЮМП, стало наличие у компании обширного опыта и понимание специфики выполнения магнитометрических измерений в приполярных областях (Рис.11).

Модульные площадные съёмки выполнялись с помощью протонных буксируемых морских магнитометров для измерения модуля индукции магнитного поля. Их работа осуществлялась в дифференциальном режиме для наблюдений и учёта вариаций магнитного поля. Измерения параметров МПЗ производились двумя гондолами с датчиками, работающими на эффекте Оверхаузера, буксируемыми последовательно друг за другом на расстояние не менее 300–400 м за судном, чтобы минимизировать влияние магнитного поля корабля.

Для определения положения ЮМП чрезвычайно важно знание компонент магнитного поля, поэтому в ходе съёмки были дополнительно использованы трёхкомпонентные магнитометры.

Компонентные измерения проводились с помощью магнитовариационного комплекса MVC-2, разработанного ИЗМИРАН и состоящего из трёх датчиков торсионного типа. Параллельно с этим комплексом использовался компонентный магнитометр с датчиками, основанными на магниторезистивном эффекте. Датчики были ориентированы вдоль продольной, поперечной и вертикальной оси корабля. Вся магнитометрическая аппаратура находилась в лаборатории, расположенной на корме судна таким образом, чтобы датчики находились максимально удалённо от корпуса судна с целью уменьшения влияния  магнитного поля корабля на показания датчиков (Рис.12).

Эта работа велась научным сотрудником лаборатории морских геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИРАН В. Солдатовым. Компонентные магнитометрические измерения проводились практически непрерывно на всех этапах экспедиции, что позволило выполнить десятки тысяч линейных километров морской компонентной магнитной съёмки. Это имеет большую ценность для исследования магнитного поля Земли, поскольку забортные измерения иногда не проводились в силу погодных условий. Общий объём измерений составляет несколько терабайт и требует тщательной камеральной обработки, которая будет выполнена сотрудниками лаборатории. 

В ходе экспедиции проводились измерения магнитометрами обоих видов, что позволило проводить анализ и сопоставление этих измерений и постоянно контролировать работу аппаратуры. В ходе рейса несколько раз проводились исследования собственного и наведённого магнитного поля судна (девиационные работы). Для этого необходимо было определить районы и методику, согласовать предложения с руководством экспедиции. Этим в экспедиции занимался магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Грушников И.Ю. (Рис.13 и 14).  

Работы по инструментальному определению ЮМП были в начале апреля 2020 г. по плану экспедиции. Несмотря на сильные шторма в Южном океане — ветер более 30 метров в секунду и 7-метровые волны, — команда «Адмирала Владимирского» выполнила одну из основных задач экспедиции.

6 апреля 2020 года судно «Адмирал Владимирский» прибыло в район съёмки магнитного поля Земли в море Дюрвиля в районе Земли Адели Антарктиды для определения положения ЮМП. Более 48 часов специалисты, члены команды в сложных метеоусловиях непрерывно проводили съёмки параметров магнитного поля.  Для определения положения магнитного полюса экспедицией были проведены площадные морские магнитометрические работы с использованием трёхкомпонентного и протонного морского буксируемого магнитометра (Рис.15 и 16).

Экспериментальное определение положения магнитного полюса подразумевает проведение магнитной съёмки, по результатам которой можно определить область, где поле направлено практически вертикально. О том, что корабль находился непосредственно в районе местонахождения МПЗ, свидетельствовала, например, и «сошедшая с ума» стрелка компаса, которая меняла направление вместе с судном, разворачивалась на 180 градусов, беспричинно крутилась во все стороны.

Для параметрического определения положения ЮМП заранее была спроектирована площадная сеть наблюдений. На рисунке 17 отмечены положения полюса по данным международной модели геомагнитного поля IGRF-13 в 2020 году, а также за предыдущие годы и прогнозируемое положение. Наряду с данными модели IGRF-13 на рисунке представлены положения ЮМП по данным модели IGRF-12 и модели WMM. Если обратить внимание на историю дрейфа ЮМП, то можно заметить, что его траектория описывается не прямой, а кривой линией (Рис. 16). В 2019 и 2020 гг. направление его смещения было в направлении запад-юго-запад. Основываясь на положении полюса по данным различных моделей и тренду его смещения в прошлых годах, проектная сеть наблюдений расширена на юго-запад относительно положения полюса по данным модели IGRF-13.

На рисунке 17 показано положение галсов детальной морской магнитной съёмки акватории Южного океана у берегов Антарктиды, выполненных ОИС «Адмирал Владимирский» с целью определения положение ЮМП (справа). Жёлтые кружки — положение полюса на эпоху, обозначенную цифрами, зелёные звёздочки — положение ЮМП по моделям WMM и IGRF-12.

В полученные данные также будут внесены поправки по магнитным вариациям на день проведения съёмок, взятые с ближайших магнитных обсерваторий, — Дюмон-Дюрвиль (Франция) в Антарктиде и на острове Маккуори (Новая Зеландия). Данные магнитных измерений в море Дюрвиля в районе ЮМП будут переданы в организации участников экспедиции, где пройдут камеральную обработку, сравнение с другими параметрами и пройдут процедуру окончательного уточнения положения Южного магнитного полюса Земли. Сводный заключительный отчёт по исследованиям МПЗ будет представлен на заседании Русского географического общества в конце 2020 г.

Заключение

Таким образом, команда ОИС «Адмирал Владимирский» спустя 20 лет после последнего инструментального уточнения магнитного полюса провела работы в районе нахождения Южного магнитного полюса вблизи берегов Антарктиды. Этот факт является серьёзным вкладом российской науки (при безусловной поддержке Военно-морского флота России и Русского географического общества) в мировую копилку достижений в познании основополагающих геофизических процессов, происходящих на нашей планете для фундаментальных и прикладных задач.

Принимая во внимание важность и глобальность подобных исследований, необходимо определить перспективы исследований и мониторинга магнитного поля Земли. Целесообразно объединение наземных наблюдательных сетей и отдельных магнитных обсерваторий Росгидромета, РАН, Минобрнауки и Росгеологии.

В международном сотрудничестве в рамках Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии  IAGA, в связи с ускорением движения магнитных полюсов необходимо достигнуть договоренностей по регулярному инструментальному контролю магнитных полюсов для уточнения мировых моделей.

Используя опыт проведения Международного геофизического года — МГГ (в самый разгар холодной войны — в 1957-1958 гг.), в преддверии нового 25 солнечного цикла и в условиях непростых международных отношений, целесообразно провести Международный год магнитного поля (или новый МГГ) в целях исследования и прогнозирования «здоровья» и состояния нашей планеты.

________

Примечания

        1. Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»).

2. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН).

3. Санкт-Петербургский государственный университет.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

5. АО «Южморгеология», Росгеология.

Благодарности

Коллектив авторов выражает благодарность всем, кто принимал участие в подготовке специалистов, обработке результатов измерений, доставке оборудования для экспедиции, оперативно организовывал передачу информации, обеспечивал связь и координацию по маршруту следования ОИС «Адмирал Владимирский», кто осуществлял поддержку и проведение научных консультаций.

1. Руководителю экспедиции ОИС «Адмирал Владимирский», заместителю начальника Управления навигации и океанографии МО РФ Осипову Олегу Дмитриевичу.

2. Директору Института прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»), докт. физ.-мат. наук Репину Андрею Юрьевичу, сотрудникам института.

3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет. Заведующему кафедрой физики Земли докт. физ.-мат. наук, профессору Смирнову Владимиру Борисовичу и сотрудникам кафедры.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Геологический факультет. Заведующему кафедрой геофизических методов исследования земной коры, докт. физ.-мат. наук, профессору Булычеву Андрею Александровичу; доценту кафедры, канд. геол.-минерал. наук Лыгину Ивану Владимировичу; сотрудникам и студентам кафедры.

5. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН). Научным сотрудникам отдела геомагнитных исследований: канд. физ.-мат. наук Дёминой И.М., канд. физ.-матем. наук Иванову С.А., канд. техн. наук Сергушину П.А., Зайцеву Д.Б., Леваненко В.А., Петленко А.В.

6. Управляющему директору АО «Южморгеология» Красинскому Егору Михайловичу (Российский геологический холдинг «Росгеология»).

7. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета (ФГБУ «ААНИИ»). Директору института, докт. географ. наук Макарову Александру Сергеевичу, руководителю Российской антарктической экспедиции (РАЭ), канд. физ.-мат. наук Клепикову Александру Вячеславовичу, руководителю отдела геофизики, канд. техн. наук Калишину Алексею Сергеевичу.

8. Начальнику Гидрометеорологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации Удришу Владимиру Викторовичу и сотрудникам службы.

 9. Управление навигации и океанографии МО РФ.  Канд. техн. наук Процаенко Сергею Владимировичу.

Фотографии с ОИС «Адмирал Владимирский» предоставлены членами экспедиции, пресс-службой РГО и РИА Новости.

Литература

1. Баткова Л.А., Боярских В.Г., Демина И.М. Комплексная база данных геомагнитного поля по результатам съёмок на немагнитной шхуне «Заря» // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. С. 571-576.
2. Карасик А.М. Магнитные аномалии океана и гипотеза разрастания океанического дна // Геотектоника. 1971. № 2. С. 3-18.
3. Касьяненко Л.Г., Пушков А.Н. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
4. Кузнецов В.В. Причина ускорения дрейфа Северного магнитного полюса: джерк или инверсия? // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 2. С. 280-288.
5. Кузнецов В.В. Положение Северного магнитного полюса в 1994 г. ДАН. 1996. Т. 348, №.3. С. 397-399.
6. Кузнецов В.В. Прогноз положения Южного магнитного полюса на 1999 г. ДАН. 1998-б. Т. 361. № 2. С. 348-251.
7. Морские геомагнитные исследования на НИС «Заря» // Сб. под ред. В.И. Почтарева. М., Наука, 1986, 184 с.
8. Решетняк М.Ю., Павлов В.Э. Эволюция дипольного геомагнитного поля. Наблюдения и модели, Геомагнетизм и аэрономия 2016. Том 56. № 1. С. 117.
9. Заболотнов В.Н., Минлигареев В.Т.  Средства измерений магнитных величин: аналитический обзор // Мир измерений. 2013. № 4. С. 53-61.
10. Минлигареев В.Т., Заболотнов В.Н., Денисова В.И. и др. Обеспечение единства магнитных измерений на государственной наблюдательной сети // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. 2013. № 6. C. 8-19.
11. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М. и др.  Картографическое обеспечение магнитометрических навигационных систем робототехнических комплексов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. вып. «Перспективные системы и задачи управления». Ростов-на-Дону, 2019. № 1 (203). С. 248-258.
12. Ivanov S.A., Merkuriev S.A. Preliminary results of the Geohistorical and Paleomagnetic analysis of marine magnetic anomalies in the northwestern Indian Ocean. Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. International Conference on Geomagnetism, Paleomagnetism and Rock Magnetism (Kazan, Russia) Springer International Publishing, Proceedings of the 12th International School and Conference “Conference on Paleomagnetism and Rock Magnetism”. Springer International Publishing, 2019. —  pp.479-490.
13. Yu. A.Kopytenko, V.I. Pochtariev «On the ability of vector geomagnetic measurements to present information» Russian Airborne Geophysics and Remote Sensing. GTTI. SPIE. USA, v. 2111, 1993, p.196.
14. Кузнецов В.Д., Петров В.Г., Копытенко Ю.А. Использование магнитного поля Земли в проблемах ориентации и навигации // Труды II Всероссийской науч. конф. «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». СПб.: ВКА им. А.Ф.Можайского, 2012. Т.1. С.424-432.
15. Yu.A., E.A.Kopytenko, D.B.Zaitsev, P.M.Voronov, L.G.Amosov «Magnetovariation complex MVC-2» Proc. of the VI-th Workshop on Geomagnetic Observatory Instr., Data Acquisit. and Processing. Belgium. 1994, p.10.
16. Kopytenko Yu.A., Petlenko A.V., Petrova A.A., Kopytenko E.A., Voronov P.M., Ismagilov V.S., Zaitsev D.B., Timoshenkov Yu.P. Peculiarities of Interpretation of Magnetic Field Components’ Data Obtained at High-Latitudes on the Board of Moving Carrier, Proceedings of the International Conference on Marine Electromagnetics: Marelec 97 : 23-26 June 1997, London UK, pp. 6.
17. Копытенко Ю.А., Петрищев М.С., Сергушин П.А, Леваненко В.А., Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Патент РФ № 2519888, МПК D07B3/00, 20.06.2014, Бюл. № 17.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ — Студопедия

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

Магнитное поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и ее скорости.

Магнитное поле изображается силовыми линиями, касательные к которым совпадают с ориентацией магнитных стрелок, внесенных в поле (рис. 3.1). Таким образом, магнитные стрелки как бы являются пробными элементами для магнитного поля.

За положительное направление магнитного поля условно принимают направление северного полюса магнитной стрелки.

Можно утверждать, что магнитное поле и электрический ток — взаимосвязанные явления.

Вокруг проводника, в котором существует ток, всегда имеется магнитное поле, и, наоборот, в замкнутом проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает ток.

Рассмотрим количественные характеристики магнитного поля.

Магнитная индукция В — векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Эта характеристика является основной характеристикой магнитного поля, так как определяет электромагнитную силу, а также ЭДС индукции в проводнике, перемещающемся в магнитном поле.

Единицей магнитной индукции является вебер, деленный на квадратный метр, или тесла (Тл):

[В] =1Вб/1 м² = 1 Тл.

Абсолютная магнитная проницаемость среды μ_a — величина, являющаяся коэффициентом, отражающим магнитные свойства среды:

где μ₀ = 4π*10^-7 (Ом*с)/м — магнитная постоянная, характеризующая магнитные свойства вакуума.

Единицу Ом*секунда (Ом*с) называют генри (Гн) Таким образом, [μ₀] = Гн/м.

Величину μ_r, называют относительной магнитной проницаемостью среды. Она показывает, во сколько раз индукция поля, созданного током в данной среде, больше или меньше, чем в вакууме, и является безразмерной величиной.

Для большинства материалов проницаемость μ_r постоянна и близка к единице. Для ферромагнитных материалов μ_r является функцией тока, создающего магнитное поле, и достигает больших значений (10²-10⁵).

Напряженность магнитного поля Н — векторная величина, которая не зависит от свойств среды и определяется только токами в проводниках, создающими магнитное поле.

Направление вектора Н (рисунок 3.1) для изотропных сред совпадает с вектором В и определяется касательной проведенной в данной точке поля (точка А) к силовой линии. Напряженность связана с магнитной индукцией соотношением

Единица напряженности магнитного поля — ампер на метр:

[Н] =1А / 1 м

Приведенные характеристики магнитного поля

являются основными.

Теперь рассмотрим производные характеристики.

Магнитный поток Ф — поток магнитной индукции.

На рисунке 3.2 показано однородное магнитноеполе, пересекающее площадку S. Магнитный поток Ф через площадку S в однородном магнитном поле равен произведению нормальной составляющей вектора индукции В_n на площадь S площадки:

Ф = В_nS = BS cos β

Магнитное напряжение (рисунок 3.3, а) в однородном магнитном поле определяется как произведение проекции H_l вектора Н на отрезок АВ и длину этого отрезка l:

 

В случае, когда поле неоднородно или участок, вдоль которого определяется U_m не прямолинейный, участок разбивается на элементарные участки Δl. Тогда в пределах малого участка Δl поле можно считать однородным, а участок прямолинейным.

СИЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ В АКТИНИЗАТОРЕ МОЛОКА АМЭ-1 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Вестник Курганской ГСХА № 4, 2020 Таашчажие чаукч 57

УДК 621. 928

А.Н. Злыднев, В.И. Чарыков, В.А. Новикова

СИЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ В АКТИНИЗАТОРЕ

МОЛОКА АМЭ-1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т.С. МАЛЬЦЕВА», КУРГАН, РОССИЯ

A.N. Zlydnev, V.I. Charykov, V.A. Novikova POWER CHARACTERISTIC OF THE MAGNETIC FIELD IN THE MILK ACTIVATOR AME-1 FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV», KURGAN, RUSSIA

Андрей Николаевич Злыднев Виктор Иванович Чарыков Валентина Александровна Новикова

Andrei Nikolaevich Zlydnev; Viktor Ivanovich Charykov Valentina Alexandrovna Novikova

Andrey-18-09@mail. ru доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

[email protected] [email protected]

Аннотация. Электромагнитные технологии нашли эффективное применение в сельском хозяйстве. В молочной промышленности электромагнитная обработка молока-сырья в настоящее время не используется как технологический процесс ввиду недостаточного обоснования эффективности применения электромагнитов. Возрастающие требования к сохраняемости молока и молочных продуктов выдвигают повышенные требования к конструкции установок по актинизации молока. Актинизация молока обеспечивает высокую эффективность пастеризации и высокую сохранность молока. Молоко коровье обладает таким физическим свойством, как электропроводность, которая характеризуется как способность раствора проводить электричество. Электропроводность может увеличиваться в электромагнитном потоке, создаваемым специальной установкой. В, основной фактор воздействия на пропускаемый через актинизатор продукт, также возрастает, что позволяет сделать вывод об эффективной актинизации молока и возможной его долговременной сохраняемости. В установках для актинизации не происходит преобразования электрической энергии в другие виды (механическую, тепловую и т. п.). Компоненты электромагнитного поля оказывают непосредственное целенаправленное воздействие на объекты обработки, поэтому метод отличается простотой и применением дешевого оборудования, малой энергоемкостью.

Введение. В составе современных электротехнологических установок широкое применение находят электромагнитные устройства, предназначенные для обработки молока. Электрофизические методы пастеризации используются в агропромышленном комплексе для акти-низации молока и молочных продуктов с целью увеличения их сохраняемости [1, 2, 3].

Ключевые слова: электромагнитная установка, актинизатор, магнитная индукция, концентратор, технологическая зона, молоко, охлаждение.

Abstract. Electromagnetic technologies have found effective application in agriculture. In the dairy industry electromagnetic processing of raw milk is not currently used as a technological process due to the insufficient justification of the use of electromagnets effectiveness. Increasing demands on the persistence of milk and dairy products put forward higher requirements to the construction of plants for milk actini-sation. Milk actinisation provides high pasteurization efficiency and high safety of milk. Cow’s milk has such a physical property as electrical conductivity, which is characterized as the ability of the solution to conduct electricity. The electrical conductivity may increase in the electromagnetic flux created by a special installation. The milk passes through the hub of the magnetic field with high gradient of magnetic induction. If the magnetic circuit is made with an air gap, the field around it will bulge. The field of buckling and is a working field in an electromagnetic actinistia. Therefore, the field between the poles of the actinizer must be non-uniform in order to effectively affect opportunistic and technically harmful micro-organisms. The article presents the results of a study of the operation of a magnetic field concentrator in the technological zone of an electromagnetic milk actinizer under the conditional name AME-1. It is shown that in the presence of magnetic field concentrators in the technological zone, the force characteristic b increases by 2.5 times — the field becomes highly inductive. The magnetic induction gradient grad B increases by a factor of 3 — the field becomes inho-mogeneous. The value of BgradB, the main factor affecting the product passed through the actinizer, also increases, which allows us to conclude that the milk is effectively actinized and can be preserved for a long time. In installations for actinisation, there is no conversion of electrical energy into other types (mechanical, thermal, etc.). The components of the electromagnetic field have a direct purposeful effect on the processing objects, so the method is simple and uses cheap equipment, low energy consumption.

Keywords: electromagnetic installation, activator, magnetic induction, concentrator, technological zone, milk, cooling.

Одним из направлений совершенствования электромагнитной актинизации молока является создание неоднородного магнитного поля в рабочей зоне установки, увеличения силовой характеристики — магнитной индукции, действующей на молекулу молока. Одним из путей достижения указанных качеств является применение концентраторов магнитного поля в

технологическом зоне установки.

Целью работы является исследование факторов, определяющих величину силовой характеристики в технологической зоне электромагнитной установки.

Методика. С целью изучения процесса акти-низации молока в неоднородном магнитном поле в лаборатории кафедры «Электрификация и авто-

матизация сельского хозяйства» Курганской ГСХА имени Т. С. Мальцева была разработана и изготовлена экспериментальная установка электромагнитного актинизатора под условным названием АМЭ-1 с концентраторами магнитного поля [4, 5].

Элемент актинизатора представляет собой П-образный электромагнит с одной обмоткой (рисунок 1). Направление тока во всех ка-

Рисунок 1 — Магнитная система актинизатора молока

тушках актинизатора одинаковое. Для расчета магнитного поля методом конечных элементов предполагается использовать двухмерную модель с планарной симметрией (протяженность как сердечников, так и обмоток в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, предполагается бесконечной, реально можно принять глубину примерно 100 мм) [6].

Для решения поставленных задач приме-

нялись методы математического моделирования на ПК с использованием ANSOFT Maxwell для расчета магнитной системы актинизатора.

Результаты. Вначале предполагается выполнить расчет магнитного поля для магнитной системы актинизатора без концентратора. Расчет выполнен методом конечных элементов при плотности тока в обмотках катушек 1.4 А/мм2. Распределение магнитного поля показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Магнитное поле актинизатора без концентратора

Вестник Курганской ГСХА № 4, 2020 Таашческие науш 59

На рисунке 3 показана зависимость силовой характеристики магнитного поля (нормальная к плоскости полюсных наконечников компонента) от высоты (расстояние от центрального зубца полюсного наконечника с катушкой) без концентраторов магнитного поля, на рисунке 4 -с концентраторами магнитного поля [7, 8, 9].

На рисунке 5 представлено распределение магнитного поля над зубчатым полюсным наконечником в актинизаторе с 8 стальными пластинами разной толщины.

Рисунок 3 — Распределение магнитной индукции

(нормальная составляющая к плоскости полюсных наконечников) по высоте над зубцом полюсного наконечника с катушкой

Рисунок 4 — Распределение магнитной индукции

(нормальная составляющая к плоскости полюсных наконечников) по высоте над зубцом полюсного наконечника (8 сеток-пластин концентратора толщиной 0,5 мм)

Рисунок 5 — Распределение магнитного поля над зубчатым полюсным наконечником (8 сеток-пластин концентратора толщиной 0,5 мм)

Выводы. Анализ полученных графиков показывает, что силовая характеристика имеет максимальную величину при наличии концентраторов магнитного поля, что подтверждается распределением магнитного поля в технологической зоне установки. Рабочее значение силовой характеристики в технологической зоне составляет 170 мТл, в тоже время без наличия концентраторов оно равно 70 мТл. Градиет магнитной индукции соответственно 40 и 12 мТл/мм.

Список литературы

1 Рогов И.А. Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 2011. 447 с.

2 Дьяченко П.Ф., Коваленко М.С., Грищен-ко А.Д., Чеботарев А.И. Технология молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1974. 124 с.

3 Радионова А.В. Технология обеззараживания молока комплексным воздействием электромагнитных излучений разных длин волн // Технические науки — от теории к практике: сборник статей по материалам XXII межд. научно-практ. конф. Новосибирск: СибАК. 2013. С. 235-238.

4 Гак Е.З. Магнитные поля и водные электролиты в природе, научных исследованиях, технологиях. СПб.: Элмор, 2013. 536 с.

5 Чарыков В.И., Зуев В.С., Кульпин И.А. Пастеризация молока в электромагнитной установке УПМ-1 // Достижения науки — агропромышленному комплексу: материалы LIII междунар. научно-техн. конф. Челябинск. 2014. С. 17-20.

6 Чарыков В.И., Злыднев А.Н., Евдокимов А.А. Новые методы обработки молока // Методы механизации в решении инженерных задач: сб. статей по материалам II Всероссийской научно-практ. конф. Курган. 2018. С. 159-163.

7 Фоминых А.В., Воинков В.П., Мечин-ский В.Е. Ленточный фрикционный сепаратор для очистки сои на семена // Вестник Курганской ГСХА. 2012. № 4 (4). С. 65-67.

8 Попова Н.В. Обеспечение качества восстановленных продуктов переработки молока и интенсификация их производства на основе ультразвукового воздействия: автореферат на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Кемерово, 2014. 24 с.

9 Хоружева О.Г. Влияние физических факторов на качественный и количественный состав молока и молочных продуктов: автореферат на соиск. ученой степени канд. сельскохоз. наук. Москва, 2015. 23 с.

List of references

1 Rogov I.A.,Gorbatov A.V. Physical methods of food processing. M.: Food Industry, 2011. 447 p.

2 Dyachenko P.F., Kovalenko M.S., Grish-chenko A.D., Chebotarev A.I. Milk and dairy products technology. M.: Food Industry, 1974. 124 p.

3 Radionova A.V. Milk disinfection technology by the complex effect of electromagnetic radi-

ation of different wavelengths // Technical sciences — from theory to practice: a collection of articles based on the materials of the XXII international scientific and practical conference. Novosibirsk: SibAK. 2013. Pp. 235-238.

4 Gak E.Z. Magnetic fields and aqueous electrolytes in nature, scientific research, technology. Saint Petersburg: Elmore, 2013. 536 p.

5 Charykov V.I., Zuev V.S., Kulpin I.A. Milk pasteurization in the UPM-1 electromagnetic installation // Scientific achievements — to the agro-industrial complex: materials of the LIII international scientific and technical conference. Chelyabinsk.

2014. Pp. 17-20.

6 Charykov V. I., Zlydnev A.N., Evdokimov A.A. New methods of milk processing // Methods of mechanization in solving engineering problems: a collection of articles based on the materials of the II All-Russian scientific-practical conference. Kurgan. 2018. Pp. 159-163.

7 Fominykh A.V., Voinkov V.P., Mechinsky V.E. Belt friction separator for cleaning soybeans for seeds // Vestnik Kurganskoj GSKHA. 2012. № 4 (4). Pp. 65-67.

8 Popova N.V. Quality assurance of reconstituted milk processing products and intensification of their production based on ultrasonic exposure: abstract for the degree of candidate of technical sciences. Kemerovo, 2014. 24 p.

9 Khoruzheva O.G. The influence of physical factors on the qualitative and quantitative composition of milk and dairy products: abstract for the degree of candidate of agricultural sciences. Moscow,

2015. 23 p.

Магнитное поле Земли онлайн – Наука – Коммерсантъ

Развитие наземных и космических систем глобального мониторинга, а также внедрение современной аппаратуры, обеспечивающей высокочастотную регистрацию геофизических параметров, привели к беспрецедентному росту объемов регистрируемых данных в науках о Земле. Эффективная передача, хранение и обработка геофизической информации требуют адекватных методов и алгоритмов. В Геофизическом центре РАН разработан аппаратно-программный комплекс, автоматизирующий сбор и обработку магнитограмм от российских обсерваторий.

Результаты оперативного анализа геомагнитной активности на примере данных обсерватории «Магадан» во время магнитной бури 20 декабря 2015 года. Момент внезапного начала магнитной бури отмечен черной стрелкой (предоставлено ГЦ РАН). График — исходная магнитограмма горизонтальной составляющей магнитного поля. На втором графике (ниже) показана оценка часовых амплитуд геомагнитных возмущений. Третий график характеризует меру аномальности поля, построенную на принципах нечеткой математики. На четвертом графике представлена почасовая оценка скорости изменения магнитного поля. На нижнем графике показаны результаты оперативного расчета K-индекса геомагнитной активности. На графиках перечисленных индикаторов геомагнитной активности красным цветом отмечены сильно аномальные значения, фиолетовым — аномальные значения, зеленым — слабо аномальные значения и синим — фоновые значения

Последние достижения в области и работы с «большими данными» позволяют решить проблему эффективной обработки значительных массивов геофизических измерений. Современные методы системного анализа и искусственного интеллекта позволяют реализовать автоматизированное многокритериальное распознавание экстремальных явлений различной природы. Комплексный анализ наземных и спутниковых данных позволяет оперативно и с высокой точностью моделировать элементы магнитного поля Земли, что крайне важно для решения многих фундаментальных и практических задач.

Геомагнитное поле, регистрируемое на поверхности Земли и в околоземном пространстве, можно разделить на внутреннее и внешнее. Источником внутреннего магнитного поля Земли являются процессы, протекающие в ее недрах (рис. 1а). Внутреннее поле меняется медленно — в течение десятков и сотен лет (вековые вариации). Внешнее же поле формируется сложной и крайне изменчивой пространственной структурой электрических токов в магнитосфере и ионосфере Земли, образующихся под воздействием Солнца (рис. 1б).

Геомагнитную активность формируют относительно короткопериодные вариации внешнего магнитного поля, обусловленные солнечной активностью. Эффект от магнитосферных и ионосферных токов наблюдается на

Источник магнитного поля Земли в жидком ядре (ось вращения вертикальна и центрирована) (предоставлено Scientific American)

Земле в виде отклонений параметров магнитного поля — на временных масштабах от секунд до десятков часов. Повышенный уровень геомагнитной активности и геомагнитные вариации экстремальной амплитуды могут представлять опасность для технологических систем (ЛЭП, трубопроводов, спутников и т. п.). Поэтому геомагнитный мониторинг в режиме реального времени весьма важен для обеспечения технологической безопасности. Продолжительные наблюдения за изменением внутреннего поля также важны для понимания причин его эволюции.

INTERMAGNET

Непрерывные измерения параметров геомагнитного поля выполняются на обсерваториях по всему миру. Современные магнитные обсерватории — это высокотехнологичные объекты, функционирующие продолжительное время и обеспечивающие высокоточную оперативную регистрацию магнитного поля, что позволяет определять как вековые, так и короткопериодические вариации. Наиболее развитой сетью магнитных наблюдений, предоставляющей данные высшего стандарта качества, является международная сеть ИНТЕРМАГНЕТ (INTERMAGNET — International Real-Time Magnetic Observatory Network). Она включает около 140 обсерваторий.

Визуализация результатов модельных расчетов магнитного поля Земли на сферическом экране

Фото: Геофизический центр (ГЦ) РАН

За последние годы значительные успехи были достигнуты в развитии наземных магнитных наблюдений в России. При поддержке ФГБУН «Геофизический центр РАН» (ГЦ РАН) — одной из ведущих научных организаций, выполняющих исследования в данной области, были проведены работы по модернизации обсерваторий для соответствия международным стандартам. Результатом явилось, в частности, официальное включение обсерватории «Санкт-Петербург» в сеть ИНТЕРМАГНЕТ в июне 2016 года. Также при участии ГЦ РАН в Архангельской области развернута новая обсерватория «Климовская». На рис. 2 представлена карта российской сети магнитных наблюдений. Данные от 13 обсерваторий, 9 из которых включены в ИНТЕРМАГНЕТ, передаются в аналитический Центр геомагнитных данных в ГЦ РАН.

Данные предварительные, окончательные и квазиокончательные

Оперативные магнитограммы, передаваемые обсерваториями сети ИНТЕРМАГНЕТ, имеют статус предварительных данных. Они могут содержать техногенные помехи и пропуски, однако доступны пользователям с минимальной задержкой. Магнитограммам, которые прошли сложную и трудоемкую процедуру коррекции и очистки от помех, присваивается статус окончательных данных. Подготовка окончательных данных для конкретной обсерватории за один год выполняется в основном вручную и может занимать до двух лет. Для ускорения подготовки очищенных данных несколько лет назад был представлен новый тип магнитограмм — квазиокончательные данные. По характеристикам они близки к окончательным, но на их подготовку требуется значительно меньше времени. Квазиокончательные данные формируются непосредственно на магнитных обсерваториях. Их подготовка выполняется специалистами также преимущественно вручную.

Российский АПК объединяет и автоматизирует

Разработанный в ГЦ РАН аппаратно-программный комплекс (АПК) автоматизирует и ускоряет процедуру оперативного сбора магнитограмм от российских обсерваторий и подготовки квазиокончательных и окончательных данных. Это становится возможным благодаря использованию современных алгоритмов, включающих элементы искусственного интеллекта. Большинство операций выполняется в квазиреальном времени, что дает возможность оперативной оценки магнитной активности, необходимой для формирования точных прогнозов. Разработанный АПК представляет собой первую систему, выполняющую подготовку квазиокончательных магнитограмм, а также распознавание и многокритериальную классификацию экстремальных геомагнитных явлений в автоматизированном режиме. Внедрение подобных интеллектуальных систем качественно выделяет российскую сеть обсерваторий по сравнению с мировым уровнем. Ведь на многих обсерваториях ИНТЕРМАГНЕТ и сейчас магнитограммы анализируются вручную, что приводит к существенной задержке (до двух лет) в подготовке окончательных данных.

Другим важным достоинством разработанного АПК является возможность объединения геомагнитных данных из разных источников. Наряду с наземными обсерваториями, глобальное покрытие магнитными измерениями обеспечивается низкоорбитальными спутниками. Текущая спутниковая группировка Swarm, выполняющая исследования магнитного поля Земли, была запущена в ноябре 2013 года с космодрома Плесецк при помощи российской ракеты-носителя «Рокот». Миссия Swarm состоит из трех идентичных аппаратов (рис. 3), разработанных Европейским космическим агентством. Основные цели миссии — измерение характеристик магнитного поля для исследования процессов в земном ядре, мантии, литосфере, океанах, ионосфере и магнитосфере.

Оборудование российских магнитных обсерваторий модернизируется для соответствия международным стандартам

Включение в разработанный АПК данных Swarm делает его инновационным инструментом для координированной обработки и совместного анализа наземных и спутниковых данных, тем самым существенно расширяя области его применения.

АПК является ядром аналитического Центра геомагнитных данных российского сегмента сети ИНТЕРМАГНЕТ. Комплекс базируется на последних достижениях в области мониторинга геофизических процессов и интеллектуального анализа данных. АПК построен по модульному принципу, обладает гибкостью и имеет большой потенциал для расширения функциональных возможностей. Технологические подходы, использованные при создании АПК, позволяют его легко тиражировать, превращая в стандартизированное решение.

Солнечный ветер и магнитосфера Земли (изображено не в масштабе) (предоставлено University of Waikato)

Основные функции АПК:

· автоматическая загрузка и систематизация исходных наземных и спутниковых магнитных измерений;

· автоматизированная фильтрация обсерваторских данных от искусственных помех и их верификация;

· распознавание, классификация и кодирование данных об экстремальных геомагнитных явлениях;

· модельные расчеты в режиме онлайн.

Схема функционирования АПК представлена на рис. 4.

Исходные и обработанные обсерваторские магнитограммы, данные от спутников, результаты анализа и модельных расчетов хранятся в единой реляционной базе данных под управлением СУБД. Это предоставляет большую гибкость при формировании запросов и обеспечивает удобный и гибкий интерактивный доступ ко всему массиву данных, хранящихся в базе. Такой подход реализован впервые и не имеет аналогов в зарубежных центрах.

Разработанная система обладает широкими возможностями визуализации геомагнитных данных, включая использование современного проекционного оборудования со сферическим экраном.

Концепция, заложенная в основу системы, соответствует современной парадигме развития информационных технологий в части обращения с «большими данными». АПК повышает скорость получения достоверных данных о магнитном поле Земли. Объединение информации, полученной из разных источников — наземных и спутниковых,- обеспечивает многообразие собираемых данных, а также увеличивает объем наших знаний о процессах, происходящих на планете. Функциональность АПК делает его исключительно востребованным инструментом для экспертов и представителей власти при оценке и снижении рисков, вызванных экстремальными геомагнитными явлениями.

АПК в 2014-2016 годах в рамках проекта «Разработка инновационной технологии и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для мониторинга экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных» (соглашение N14.607.21.0058) ФЦП Минобрнауки «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

Алексей Гвишиани, профессор, академик РАН, директор ФГБУН «Геофизический центр РАН»

Анатолий Александрович Соловьев, член-корреспондент РАН, заместитель директора ФГБУН «Геофизический центр РАН»

Магнитное поле и его характеристики

| на главную | доп. материалы | физика как наука и предмет | электричество и электромагнетизм |

Организационные, контрольно-распорядительные и инженерно-технические услуги
в сфере жилой, коммерческой и иной недвижимости. Московский регион. Официально.

Опыт показывает, что, подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле, так и в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесенные в него проводники с током или постоянные магниты. Название «магнитное поле» связывают с ориен­тацией магнитной стрелки под действием поля, создаваемого током (это явление впервые обнаружено датским физиком X. Эрстедом (1777—1851)).

Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся в нем электрические заряды. Важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. Опыт показы­вает, что характер воздействия магнитного поля на ток различен в зависимости от формы проводника, по которому течет ток, от расположения проводника и от направления тока. Следовательно, чтобы охарактеризовать магнитное поле, надо рассмотреть его действие на определенный ток.

Подобно тому, как при исследовании электростатического поля использовались точечные заряды, при исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле. Ориентация контура в пространстве определяется направлением нормали к контуру. Направление нормали определяется правилом правого винта: за положительное направление нормали принимается направление поступательного движения винта, головка которого вращается в направ­лении тока, текущего в рамке (рис. 160).

Опыты показывают, что магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие, поворачивая ее определенным образом. Этот результат используется для выбора направления магнитного поля. За направление магнитного поля в данной точке принимается направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к рамке (рис. 161). За направление магнитного поля может быть также принято направление, совпадающее с направлением силы, которая действует на север­ный полюс магнитной стрелки, помещенной в данную точку. Так как оба полюса магнитной стрелки лежат в близких точках поля, то силы, действующее на оба полюса, равны друг другу. Следовательно, на магнитную стрелку действует пара сил, поворачивающая ее так, чтобы ось стрелки, соединяющая южный полюс с северным, совпадала с направлением поля.

Рамкой с током можно воспользоваться также и для количественного описания магнитного поля. Так как рамка с током испытывает ориентирующее действие поля, то на нее в магнитном поле действует пара сил. Вращающий момент сил зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств рамки и определяется формулой

                                                 (109.1)

где p_m — вектор магнитного момента рамки с током (В — вектор магнитной индукции, количественная характеристика магнитного поля). Для плоского контура с током I

                                                      (109.2)

где S — площадь поверхности контура (рамки), n — единичный вектор нормали к поверхности рамки. Направление р_m совпадает, таким образом, с направлением положительной нормали.

Если в данную точку магнитного поля помещать рамки с различными магнитными моментами, то на них действуют различные вращающие моменты, однако отношение М_max/р_m (М_max — максимальный вращающий момент) для всех контуров одно и то же и поэтому может служить характеристикой магнитного поля, называемой магнитной индукцией:

Магнитная индукция в данной точке однородного магнитного поля определяется максимальным вращающим моментом, действующим на рамку с магнитным момен­том, равным единице, когда нормаль к рамке перпендикулярна направлению поля. Следует отметить, что вектор В может быть выведен также из закона Ампера и из выражения для силы Лоренца.

Так как магнитное поле является силовым, то его, по аналогии с электрическим, изображают с помощью линий магнитной индукции — линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В. Их направление задается правилом правого винта: головка винта, ввинчиваемого по направлению тока, вращается в направлении линий магнитной индукции.

Линии магнитной индукции можно «проявить» с помощью железных опилок, намагничивающихся в исследуемом поле и ведущих себя подобно маленьким магнит­ным стрелкам. На рис. 162, а показаны линии магнитной индукции поля кругового тока, на рис. 162, б — линии магнитной индукции поля соленоида (соленоид — равномерно намотанная на цилиндрическую поверхность проволочная спираль, по которой течет электрический ток).

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Этим они отличаются от линий напряженности электростатического поля, которые являются разомкнутыми (начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных).

На ряс. 163 изображены линии магнитной индукции полосового магнита; они выходят из северного полюса и входят в южный. Вначале казалось, что здесь наблюдается полная аналогия с линиями напряженности электростатического поля и полюсы магнитов играют роль магнитных «зарядов» (магнитных монополей). Опыты показали, что, разрезая магнит на части, его полюсы разделять нельзя, т. е. в отличие от электрических зарядов свободные магнитные «заряды» не существуют, поэтому линии магнитной индукции не могут обрываться на полюсах. В дальнейшем было установлено, что внутри полосовых магнитов имеется магнитное поле, аналогичное полю внутри соленоида, и линии магнитной индукции этого магнитного поля являются продолжением линий магнитной индукции вне магнита. Таким образом, линии магнитной индукции магнитного поля постоянных магнитов являются также замкнутыми.

До сих пор мы рассматривали макроскопические токи, текущие в проводниках. Однако, согласно предположению французского физика А. Ампера (1775—1836), в лю­бом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах. Эти микроскопические молекулярные токи создают свое магнитное поле и могут поворачиваться в магнитных полях макротоков. Например, если вблизи какого-то тела поместить проводник с током (макроток), то под действием его магнитного поля микротоки во всех атомах определенным образом ориентируются, создавая в теле дополнительное магнитное поле. Вектор магнитной индукции В характеризует результирующее магнитное поле, создаваемое всеми макро- и микротоками, т. е. при одном и том же токе и прочих равных условиях вектор В в различных средах будет иметь разные значения.

Магнитное поле макротоков описывается вектором напряженности Н. Для однородной изотропной среды вектор магнитной индукции связан с вектором напряженности следующим соотношением:

где m₀ — магнитная постоянная, m — безразмерная величина — магнитная проницае­мость среды, показывающая, во сколько раз магнитное поле макротоков Н усаливается за счет поля микротоков среды.

Сравнивая векторные характеристики электростатического (Е и D) и магнитного (В и Н) полей, укажем, что аналогом вектора напряженности электростатического поля Е является вектор магнитной индукции В, так как векторы Е и В определяют силовые действия этих полей и зависят от свойств среды. Аналогом вектора электрического смещения D является вектор напряженности Н магнитного поля.

---

План. 1) Магнитное поле и его характеристики. 2) Влияние магнитного поля на организм. 3) Магнитотерапия. 4) Магнитодиагностика.

Тема 2.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Тема 2.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 1. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея) 2. Закон Фарадея 3. Вихревые токи (токи Фуко) 4. Индуктивность контура. Самоиндукция 5. Взаимная индукция 1. Явление

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

ЛЕКЦИЯ 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Серюкова Ирина Владимировна, к.ф.-м.н., доцент кафедры «Физики» КрасГАУ Использованная литература 1. Грабовский Р.И. Курс физики.- СПб.: Издательство «Лань», 00. Трофимова

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ МЕТОДИЧЕСКОЕ

Подробнее

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция Явление электромагнитной индукции Электромагнитная индукция явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его. Явление

Подробнее

Лекц ия 22 Самоиндукция и взаимоиндукция

Лекц ия Самоиндукция и взаимоиндукция Вопросы. Самоиндукция и взаимоиндукция. Индуктивность соленоида. Работа силы Ампера. Энергия магнитного поля тока. Энергия и плотность энергии магнитного поля… Самоиндукция.

Подробнее

ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. 1. Какой буквой в физике принято обозначать Магнитная индукция? Магнитный поток? Индуктивность? ЭДС индукции? Активная длина проводника? Магнитная проницаемость среды? Энергия

Подробнее

Высокочастотная электротерапия. Лекция 8

Высокочастотная электротерапия Лекция 8 План лекции: 1.Методы и общие принципы высокочастотной терапии 2.Ультратонотерапия 3.Местная дарсонвализация 4.Ультравысокочастотная терапия 5.Микроволновая терапия

Подробнее

Магнитное поле. Лукьянов И.В.

Магнитное поле. Лукьянов И.В. Содержание: 1. Магнитное поле в вакууме. 2. Электромагнитная индукция. 3. Магнитное поле в веществе. Магнитное поле в вакууме. Содержание раздела: 1. Понятие магнитного поля

Подробнее

Лекц ия 21 Электромагнитная индукция

Лекц ия 21 Электромагнитная индукция Вопросы. Опыты Фарадея. Направление индукционного тока. Правило Ленца. Электродвижущая сила индукции. Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле.

Подробнее

Компас. Магнитное поле Земли.

Магнитное поле Магнитный момент контура с током. Вращающий момент, действующий на контур с током в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био Савара Лапласа. Расчет полей, создаваемых

Подробнее

Лекция 7 Магнитное поле

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления Лекция 7 Магнитное поле ВСГУТУ, кафедра «Физика» План Магнитная индукция Магнитное поле движущегося заряда Действие магнитного поля

Подробнее

Магнитные взаимодействия

Магнитные взаимодействия В пространстве, окружающем намагниченные тела, возникает магнитное поле. Помещенная в это поле маленькая магнитная стрелка устанавливается в каждой его точке вполне определенным

Подробнее

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА»

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА» Электричество и электромагнетизм. Электростатическое поле в вакууме. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность. Принцип суперпозиции

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.6 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Минск

Подробнее

Репозиторий БНТУ СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 16. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ… 3 16.1. Закон Кулона… 3 16.2. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности электростатических полей… 6 16.3. Поток вектора

Подробнее

Электромагнитная индукция. Лекция 2.7.

Электромагнитная индукция Лекция 2.7. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 1. Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца. 2. Величина Э.Д.С. индукции. 3. Природа Э.Д.С. индукции. 4. Токи Фуко. 5. Явление

Подробнее

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция Основные теоретические сведения Из школьного курса физики опыты Фарадея хорошо известны, например катушка и постоянный магнит Если подносить магнит к катушке или наоборот, то

Подробнее

Тема 9. Электромагнетизм

1 Тема 9. Электромагнетизм 01. Магнитное поле создается постоянными магнитами и движущимися зарядами (токами) и изображается с помощью силовых линий линий вектора магнитной индукции. Рис. 9.1 Силовые линии

Подробнее

4. Электромагнитная индукция

1 4 Электромагнитная индукция 41 Закон электромагнитной индукции Правило Ленца В 1831 г Фарадей открыл одно из наиболее фундаментальных явлений в электродинамике явление электромагнитной индукции: в замкнутом

Подробнее

c током I, расположенным в начале

Компьютерная лабораторная работа 4.3 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомиться с компьютерным моделированием магнитного поля от различных источников. Ознакомиться с видом линий магнитной индукции для

Подробнее

МАГНЕТИЗМ. Магнитное поле.

МАГНЕТИЗМ В этом разделе физики изучаются явления, обусловленные магнитным взаимодействием электрически заряженных частиц Магнитное поле Электрический ток в проводниках — это упорядоченное движение заряженных

Подробнее

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики

Ю. В. Тихомиров ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики С ЭЛЕМЕНТАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. ОПТИКА для студентов всех специальностей всех форм обучения МОСКВА — 212 ЛАБОРАТОРНАЯ

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСИ СОЛЕНОИДА 1. Цель работы. Изучение магнитного поля соленоида. 2. Содержание работы. Измерение магнитного поля соленоида и сравнение расчётом.

Подробнее

Тема 2.2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Тема.. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био Савара — Лапласа и его применение к расчету магнитного поля 3. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов 4. Магнитная постоянная.

Подробнее

9.Электродинамика. Магнетизм.

9.Электродинамика. Магнетизм. 005 1.Силу Лоренца можно определить по формуле А) F = q υ Bsinα. B) F = I Δ l Bsinα. C) F = qe. D) F = k. E) F = pgv..токи, возникающие в массивных проводниках, называют А)

Подробнее

Лекция 4 (часть 4) Магнитное поле токов.

Лекция 4 (часть 4 Магнитное поле токов. Закон Био-Савара-Лапласа. Вопросы. Магнитное взаимодействие токов. Магнитное поле. Рамка с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током. Индукция магнитного

Подробнее

Количественная характеристика — магнитное поле

Количественная характеристика — магнитное поле

Cтраница 1

Количественная характеристика магнитного поля — вектор магнитной индукции В, изменяющийся, вообще говоря, от точки к точке внутри поля. Магнитное поле создается токами ( движущимися зарядами) и всегда является, в отличие от электрического поля, вихревым. Если элемент тока / А / поместить в точку поля, характеризующуюся магнитной индукцией В, то на этот элемент тока будет действовать сила, определяемая законом Ампера.  [1]

Рассмотрим количественные характеристики магнитного поля.  [2]

Для количественной характеристики магнитного поля Земли вводится понятие о его напряженности. При точных магнитных съемках приходится оперировать с величинами, значительно меньшими одного эрстеда. Поэтому для практических целей принимается величина, равная одной стотысячной эрстеда, названная гаммой.  [4]

Поэтому величина dH может служить количественной характеристикой магнитного поля; ее называют напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля — векторная величина, направленная по касательной к силовым линиям поля.  [5]

Поэтому величина dH может служить количественной характеристикой магнитного поля; ее называют напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля есть векторная величина, направленная по касательной к силовым линиям поля.  [6]

Напряженность магнитного поля — векторная величина, являющаяся количественной характеристикой магнитного поля.  [7]

Поскольку электрические токи взаимодействуют друг с другом посредством своих магнитных полей, количественную характеристику магнитного поля можно установить на основе закона этого взаимодействия — закона Ампера.  [8]

Поскольку электрические токи взаимодей-ствуют друг с другом посредством своих магнитных полей, количественную характеристику магнитного поля можно установить на основе закона этого взаимодействия — закона Ампера.  [9]

Таким образом, картина поля не только наглядна, но и дает исчерпывающую количественную характеристику магнитного поля.  [10]

В формуле (5.1) k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц; q — величина заряда; В — магнитная индукция, количественная характеристика магнитного поля, аналогичная напряженности электрического поля в том смысле, что как напряженность Е, так и магнитная индукция определяют силу, действующую на s заряд.  [11]

Как мы уже видели, свободно вращающаяся магнитная стрелка устанавливается в магнитном поле своим северным концом в определенном направлении, которое мы и принимаем за направение магнитного поля. Кроме того, можно составить ясное представление о способе количественной характеристики магнитного поля: когда магнитная стрелка расположена вблизи большого магнита, требуется большее усилие, чтобы отклонить стрелку от направления поля, чем в случае, когда она находится в слабом поле, как, например, магнитном поле. Если магнитное поле можно характеризовать как направлением, так и величиной, то естественно предположить, что два совместно действующих магнитных поля должны складываться векторно.  [12]

Страницы:      1

Магнитное поле Земли: определение и характеристики

Магнитное поле Земли

Магнитное поле, окружающее Землю

Магнитное поле Земли — это магнитное поле, которое исходит из ядра Земли и окружает Землю. Его можно рассматривать как своего рода силовое поле, которое охватывает Землю и защищает нашу планету от солнечного излучения. Без магнитного поля космические лучи и радиация проникли бы на нашу планету, а форма солнечной радиации от Солнца, называемая солнечным ветром , , отделила бы атмосферу Земли, уничтожив большинство форм жизни на нашей планете.Знаменитое «северное сияние» вызвано отклонением смертоносных космических лучей магнитным полем Земли. Это «силовое поле» или магнитосфера, окружающая нашу планету, простирается на несколько тысяч километров в космос вокруг Земли.

Мы можем представить Землю как один большой геомагнит с северным и южным полюсами. Северный полюс и южный полюс находятся относительно близко к верху и низу планеты, поэтому иногда мы называем арктический регион Северным полюсом, а область возле Антарктиды — Южным полюсом.Силовые линии магнитного поля простираются от обоих полюсов в космос, создавая магнитосферу вокруг Земли (см. Фото). Еще один интересный факт о магнитном поле Земли заключается в том, что оно наклонено под углом 10 градусов к оси Земли.

Почему у Земли есть магнитное поле?

Мы узнали, что у Земли есть магнитное поле, которое ее окружает и действует как своего рода силовое поле, которое защищает нас от космического излучения и солнечного ветра. Но почему у Земли есть магнитное поле? Что вызывает это?

Ядро Земли состоит из различных металлов, в основном железа и никеля, а также других тяжелых металлов, таких как золото, платина и уран.Так является ли магнитное поле Земли результатом присутствия металлов в ее ядре? Хотя большинство металлов обладают магнитными свойствами, в ходе наших исследований магнетизма мы также узнали, что при чрезвычайно высоких температурах, например, в случае ядра Земли, металлы теряют свои магнитные свойства. Так что же тогда вызывает магнитные поля Земли?

Магнитное поле Земли является результатом так называемого динамо-эффекта . Эффект динамо — это когда вращающийся электрический ток создает магнитное поле.Текущий расплавленный металл в ядре Земли генерирует электрический ток. А поскольку Земля вращается, это создает магнитное поле. Следовательно, ни текучего металла, ни вращения, ни магнитного поля. Считается, что именно это случилось с Марсом. Марс, будучи скалистой планетой, имеет металлическое ядро, как Земля, и, как Земля, он вращается вокруг своей оси. Однако на Марсе нет расплавленного металла, который создавал бы электрический ток. Поэтому ученые считают, что Марс без магнитного поля, защищающего его от солнечного ветра, потерял большую часть своей атмосферы из-за того, что солнечный ветер разорвал его.

Магнитное поле Земли меняется

Еще одним действительно интересным аспектом магнитного поля Земли является то, что оно меняется каждые 100 000 — 250 000 лет или около того! Это означает, что то, что было северным полюсом (арктический регион), становится южным полюсом, а то, что было южным полюсом (антарктический регион), становится северным полюсом. Однако последний раз магнитное поле Земли перевернулось около 780 000 лет назад, а это значит, что это явление давно отстает от своего обычного графика и может произойти в ближайшее время! Более того, недавно ученые обнаружили, что магнитное поле Земли ослабевает, теряя 5% своей силы каждые 10 лет.Ученые до сих пор не уверены, почему, но некоторые предположили, что это могло произойти из-за того, что магнитное поле Земли готово измениться.

Краткое содержание урока

Магнитное поле Земли — это магнитное поле, которое исходит из ядра Земли и окружает Землю. Магнитное поле Земли вызвано динамо-эффектом , созданием магнитного поля из-за движущегося электрического тока. Текущий расплавленный металл в ядре Земли создает электрический ток, и при вращении Земли это создает эффект динамо, который дает нам наше магнитное поле.Наше магнитное поле защищает нас от вредного космического излучения и солнечного ветра , которые не позволят существовать на нашей планете известной нам жизни. Вдобавок магнитное поле уменьшается, что может быть связано с тем, что магнитное поле Земли меняется каждые сотни тысяч лет.

Количественное исследование характеристики сигнала магнитной памяти под воздействием внешнего магнитного поля

Основные моменты

•

Кривые магнитно-механических характеристик различаются в разных направлениях.

•

Сигналы магнитной памяти более различимы во внешнем магнитном поле.

•

Сигналы магнитной памяти не могут быть обнаружены, когда компоненты из ферромагнитного металла находятся в состоянии насыщения.

Abstract

Чтобы изучить эффекты сигналов магнитной памяти, на которые воздействует внешнее магнитное поле, здесь используется модель магнитной области для количественной оценки характеристик распределения поверхности магнитных сигналов, связанных с областями концентрации напряжений.С помощью метода конечных элементов (КЭ) была углублена магнитомеханическая модель трубопроводной стали Х70. Было рассчитано и проанализировано изменение правил магнитных сигналов в областях концентрации напряжений, подверженных воздействию различных внешних магнитных полей, при этом проведено систематическое исследование экспериментов. Результаты исследований показывают, что: под геомагнитным полем существует линейная взаимосвязь между степенью концентрации напряжений и сигналом магнитной памяти.Сигнал магнитной памяти по разным направлениям изменялся с увеличением напряжения, а тенденции были разными. Компоненты ферромагнитного металла были ненасыщенными, независимо от того, была ли напряженность внешнего магнитного поля слабой, в то время как интенсивность магнитного поля увеличивалась с увеличением сигнала магнитной памяти, хотя наклон магнитомеханической кривой уменьшался. Компоненты ферромагнитного металла были насыщенными независимо от того, была ли интенсивность внешнего магнитного поля сильной, в то время как магнитный сигнал на участках концентрации напряжений был перекрыт и не обнаруживался.

Ключевые слова

Магнитная память

Внешний магнитный домен

Метод конечных элементов

Количественный анализ

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2018 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Новые палеомагнитные результаты из формации Альто-Парагвай

International Geology Review 703

2008, Исследование крупных вулканических провинций и

связанных палеоэкологических событий: Белая книга для

научного бурения: Научное бурение , v.6, стр. 4–18.

Кофин М., Элдхольм О., 1994, Крупные вулканические провинции:

Структура земной коры, размеры и внешние последствия:

Reviews of Geophysics, v. 32, no. 1, стр. 1–36.

Courtillot, V., Jaupart, C., Manighetti, I., Tapponnier, P., и

Besse, J., 1999, О причинно-следственных связях между паводковыми базальтами и континентальным распадом

: Earth and Planetary Science Letters,

т. 166, стр. 177–195.

Куртильо, В., и Олсон, П., 2007, Мантийные шлейфы связывают магнитные суперхроны

с фанерозойскими явлениями истощения массы: Земля и

Planetary Science Letters, v. 260, no. 3–4, с. 495–504.

Куртильо В. и Ренн П., 2003 г., О возрасте паводковых базальтов

событий / Sur lâge des trappsbasaltiques, C.R: Geoscience,

v. 335, p. 113–140.

Cox, A., 1969, Исследовательское примечание: Пределы уверенности для параметра точности

, K: Геофизический журнал Королевского астрономического общества

, v.17, стр. 545–549.

Daemon, RF и Quadros, LP, 1970, Bioestratigraf a do

Neopaleozóico da Bacia do Paraná, в статье, представленной на

24 Congresso Brasileiro de Geologia, Бразилиа, ноябрь

1970.

Day, R., Fuller , М.Д., Шмидт, В.А., 1977, Гистерезисные свойства титаномагнетитов: зависимость размера и состава зерен

: Физика Земли и недр планет, т. 13,

с. 260–267

Де Сальво, О.E., 1991, Contribución al Conocimiento

Hidrogeológico de las Rocas Basálticas de la Formación

Alto Paraná, в статье, представленной на 1er. Simposio sobre

Aguas Subterráneas y Perforaciones de Pozos en el Paraguay,

Asunción, Paraguay, March 1991.

Dunlop, DJ, 2002, Theory and application of the Day plot

(Mrs / Ms versus Hcr / Hc), теоретические кривые и испытания с использованием данных по титаномагнетиту

: Journal of Geophysical Research,

v.107, нет. B3, стр. ЭПМ4.1 – ЭПМ4.22.

Dunlop, D.J., and Özdemir, O., 1997, Рок-магнетизм, основы —

mindals and frontiers: Cambridge, UK, Cambridge University

Press.

Ernesto, M., Comin-Chiaramonti, P., Gomes, CB, Castillo,

AM, и Velazquez, JC, 1996, Палеомагнитные данные из

Центральной щелочной провинции, Восточный Парагвай, в Гомесе,

CB , и Комин-Кьярамонти, П., ред., Щелочной магматизм

в Центрально-Восточном Парагвае: Сан-Паулу, EDUSP / FAPESP,

p.85–102.

Эрнесто, М., Пакка, И.Г., Хиодо, Ф.Й., и Нарди, AJR, 1990,

Палеомагнетизм мезозойской формации Серра-Герал,

Южная Бразилия: Физика Земли и планетных недр,

т. 64 , п. 153–175.

Эрнесто, М., Рапосо, И.Б., Маркес, Л., Ренне, П., Диого, Л.,

,

и Мин, М., 1999, Палеомагнетизм, геохимия и

40Ar / 39 Ar датирование северо-востока. Парана Магматик

Провинция: Журнал геодинамики, т.28, стр. 321–340.

Fariña, S., 2009, Uso sostenible del sistema acuífero Guaraní en

la región Oriental del Paraguay, in Geología e Hidrogeología,

Volume 2: Hannover, Germany, SEAM — BGR, p. 1–31.

Фишер Н.И., Льюис Т. и Эмблтон Б.Дж., 1987, Статистический анализ сферических данных: Кембридж, Великобритания, Кембриджский университет

Press.

Геуна, С. и Визан, Х., 1998, Новый ранний мел

Палеомагнитный полюс из провинции Кордова (Аргентина):

Пересмотр предыдущих исследований и их значение для южноамериканской базы данных

: Geophysical Journal International,

v.135, стр. 1085–1100.

Geuna, SE, Somoza, R., Vizan, H., Figari, EG, and Rinaldi,

CA, 2000, Палеомагнетизм юрских и меловых пород

в Центральной Патагонии: ключ к ограничению сроков

вращения во время распада юго-западной Гондваны ?:

Earth and Planetary Science Letters, v. 181, p. 145–160.

Харрингтон, Х., 1950, Геология Восточного Парагвая.

Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas,

Físicas y Naturales: Contribuciones Científcas Serie E

(Geología), v.1, стр. 1–82.

Хоффман К.А., Фуллер М., 1978, Transitional Field Configu-

рационы и изменение геомагнитного поля: Nature, v. 273, p. 715–718.

Келли С., 2007, Геохронология крупных вулканических провинций,

земных ударных кратеров и их связь с массой

вымираний на Земле: Лондонское геологическое общество, журнал

v. 164, стр. 923–936.

Ларсон, Р.Л., Эрба, Э., 1999, Начало теплицы среднего мела

в баррем-апте: магматические события и

биологические, осадочные и геохимические реакции:

Палеоокеанография, т.14, вып. 6, стр. 663–678.

Ларсон, Р.Л., и Олсон, П., 1991, Мантийные перья, управляющие магнитным полем.

Частота обращения магнитного поля: Earth and Planetary Science Letters,

v. 107, no. 3, стр. 437–447.

McElhinny, M.W., and McFadden, P.L., 1997, Палеосекулярная вариация

за последние 5 млн лет на основе новой обобщенной базы данных

: Geophysical Journal International, v. 131, no. 2,

с. 240–252.

Макфадден П.Л. и Макэлхинни М.W., 1990, Классификация

теста обращения в палеомагнетизме: Геофизический журнал

International, v. 103, p. 725–729.

McFadden, PL, Merrill, RT, McElhinny, MW, and Lee, S.,

1991, инверсии магнитного поля Земли и временные вариации

семейств динамо: Journal of Geophysical

Research, v. 96 , нет. B3, стр. 3923–3933.

Mena, M., Goguitchaichvili, A., Solano, MC, and Vilas, JF,

2011, Палеосекулярные вариации и абсолютная геомагнитная палео-

записи интенсивности, полученные из раннемеловой формации

Posadas (Мисьонес, Аргентина) : Studia Geophysica

et Geodaetica, v.55, нет. 2, стр. 279–309.

Mena, M., Orgeira, MJ, and Lagorio, SL, 2006,

Палеомагнетизм, магнетизм горных пород и геохимические аспекты

раннемеловых базальтов Магматической провинции Парана,

Misiones, Аргентина: Earth Planets and Space , т. 58,

с. 1283–1293.

Muller, R.D., Royer, J.Y., and Lawver, L.A., 1993, Пересмотренные движения пластины

относительно горячих точек из комбинированных следов горячих точек Атлантики и

Индийского океана: Геология, т.21, стр. 275–278.

Пинто В.М., Хартманн, Л.А., Вильднер, В., Хи, Т. и

Массоне, Х.Дж., 2006, Гидротермальное происхождение самородного копи. Доклад, представленный в Semana Acadêmica dos Alunos de

Pósgraduação em Geociências, апрель 2006 г .: Porto Alegre,

Brazil, UFRGS.

Прево М. и Кэмпс П., 1993, Отсутствие предпочтительных длинных

секторов для полюсов из вулканических записей геомагнитных инверсий

: Nature, v.366, стр. 53–57.

Прево, М., Майнкинен, Р.С., Громме, С., и Лекай, А., 1983,

Высокая палеонапряженность геомагнитного поля по данным термометрии

магнитных исследований базальтов подушек рифтовой долины из середины

. Атлантический хребет: журнал геофизических исследований, т. 88,

нет. B3, стр. 2316–2326.

Прево, М., Маттерн, Э., Кэмпс, П., и Данььер, М., 2000,

Свидетельства наклона оси вращения Земли на 20 ° 110

миллионов лет назад: Earth and Planetary Science Letters , v.179,

с. 517–528.

Загружено [USP University of Sao Paulo] в 17:52, 26 мая 2013 г.

Каковы характеристики электромагнита?

Физические законы Вселенной диктуют, что противоположно заряженные частицы притягиваются друг к другу. Детей часто знакомят с этой концепцией на раннем этапе с помощью магнитов, металлических предметов, которые либо заряжены положительно, либо отрицательно. Дети видят, что эти магниты либо щелкают вместе, если они заряжены противоположно, либо отталкиваются друг от друга, если они разделяют заряд.Один из способов увеличить мощность магнита — превратить его в электромагнит.

Индукция

Электромагниты основаны на физическом явлении, называемом индукцией. Процесс индукции заставляет электрические поля создавать магнитные поля, а магнитные поля — электрические. Это явление было задокументировано в 1831 году физиком Майклом Фарадеем. Его эксперименты были направлены на то, чтобы доказать, что надлежащим образом сконструированный аппарат может производить электричество из магнитных полей.Его открытие, что вращающееся магнитное поле внутри электрического поля привело к обратному свойству индукции: введение электрического поля в магнитное приведет к появлению дополнительных магнитных полей.

Magnet Plus Power

Электромагнит работает за счет использования источника энергии для введения электрического поля в существующее магнитное поле, которое магнит создает естественным образом. Добавляя это дополнительное электрическое поле к существующему магнитному полю, электрическое поле индуцирует дополнительное магнитное поле в области вокруг магнита.Эти два магнитных поля объединяются, чтобы эффективно увеличивать силу магнита, притягивая к нему противоположно заряженные магнитные силы или отталкивая магниты и заряды с одинаковым зарядом.

Сила мощности

Сила электромагнита, возникающая в результате объединения магнита с электрическим полем от источника питания, определяется как силой электрического тока, протекающего вокруг магнита, так и существующей силой магнитного поля. . В то время как сила основного магнитного поля от магнита является статическим свойством самого магнита, кто-то, занимающийся электромагнитом, может увеличить или уменьшить силу индуцированного магнитного поля, увеличивая или уменьшая силу тока от источника питания.

Полярность

Научный термин, обозначающий заряд, который несет магнит или любая частица в этом отношении, называется полярностью магнита. Положительно заряженный магнит имеет положительную полярность, а отрицательно заряженный магнит — отрицательную. Свойства индукции диктуют, что полярность индуцированного магнитного поля будет разделять полярность магнитного поля, взаимодействие которого с электрическим полем в первую очередь генерирует индукцию. Следовательно, создание электромагнита увеличит силу основной полярности магнита, но не изменит полярность.

Что такое магнитное поле?

Всем известно, насколько забавными могут быть магниты. Кто из нас в детстве не любил видеть, сможем ли мы склеить наше столовое серебро? А как насчет тех маленьких магнитных камешков, которые мы могли бы расположить так, чтобы они образовали практически любую форму, потому что они слиплись? Что ж, магнетизм — это не просто бесконечный источник удовольствия или пользы для научных экспериментов; это также один из основных физических законов, на которых основана Вселенная.

Притяжение, известное как магнетизм, возникает при наличии магнитного поля, которое представляет собой силовое поле, создаваемое магнитным объектом или частицей.Он также может создаваться изменяющимся электрическим полем и обнаруживается по силе, которую оно оказывает на другие магнитные материалы. Поэтому область изучения магнитов известна как электромагнетизм.

Определение:

Магнитные поля можно определить разными способами в зависимости от контекста. Однако в общих чертах это невидимое поле, которое оказывает магнитное воздействие на вещества, чувствительные к магнетизму. Магниты также оказывают друг на друга силы и крутящие моменты через создаваемые ими магнитные поля.

Визуализация солнечного ветра, соприкасающегося с магнитосферой Земли. Подобно дипольному магниту, он имеет силовые линии, северный и южный полюсы. Кредит: JPL

Они могут генерироваться в непосредственной близости от магнита, электрическим током или изменяющимся электрическим полем. Они диполярны по своей природе, что означает, что у них есть как северный, так и южный магнитный полюс. Стандартная международная единица (СИ), используемая для измерения магнитных полей, — это Тесла, в то время как меньшие магнитные поля измеряются в единицах Гаусса (1 Тесла = 10 000 гуасс).

Математически магнитное поле определяется величиной силы, которую оно оказывает на движущийся заряд. Измерение этой силы согласуется с законом силы Лоренца, который может быть выражен как F = qvB , где F — магнитная сила, q — заряд, v — скорость, а магнитная сила. поле B . Это отношение является векторным произведением, где F перпендикулярно (->) всем другим значениям.

Полевые линии:

Магнитные поля могут быть представлены непрерывными силовыми линиями (или магнитным потоком), которые выходят из направленных на север магнитных полюсов и входят в южные полюса.Плотность линий указывает на величину поля, поскольку она более сконцентрирована на полюсах (где поле сильно) и расширяется и ослабевает по мере удаления от полюсов.

Однородное магнитное поле представлено равномерно расположенными параллельными прямыми линиями. Эти линии непрерывны, образуют замкнутые петли, идущие с севера на юг и снова повторяющиеся. Направление магнитного поля в любой точке параллельно направлению близлежащих силовых линий, и локальная плотность силовых линий может быть сделана пропорциональной ее напряженности.

Линии магнитного поля напоминают поток жидкости тем, что они обтекаемые и непрерывные, и появляется больше (или меньше линий) в зависимости от того, насколько близко наблюдается поле. Силовые линии полезны как представление магнитных полей, позволяя упростить и выразить в математических терминах многие законы магнетизма (и электромагнетизма).

Самый простой способ наблюдать магнитное поле — это положить железные опилки вокруг железного магнита. Расположение этих опилок будет соответствовать линиям поля, образуя полосы, соединяющиеся на полюсах.Они также появляются во время полярных сияний, когда видимые полосы света совпадают с местным направлением магнитного поля Земли.

История обучения:

Изучение магнитных полей началось в 1269 году, когда французский ученый Петрус Перегринус де Марикур с помощью железных игл нанес на карту магнитное поле сферического магнита. Места, где эти линии пересекались, он назвал «полюсами» (по отношению к полюсам Земли), которые, по его словам, есть у всех магнитов.

В 16 веке английский физик и естествоиспытатель Уильям Гилберт из Колчестера повторил эксперимент Перегринуса.В 1600 году он опубликовал свои выводы в договоре ( De Magnete ), в котором заявил, что Земля является магнитом. Его работа была неотъемлемой частью установления магнетизма как науки.

Вид на восточное небо во время пика полярного сияния этим утром. Предоставлено: Боб Кинг,

. В 1750 году английский священник и философ Джон Мичелл заявил, что магнитные полюса притягиваются и отталкиваются друг от друга. Он заметил, что сила, с которой они это делают, обратно пропорциональна квадрату расстояния, иначе известному как закон обратных квадратов.

В 1785 году французский физик Шарль-Огюстен де Кулон экспериментально подтвердил магнитное поле Земли. Затем французский математик и геометр XIX века Симеон Дени Пуассон создал первую модель магнитного поля, которую представил в 1824 году.

К 19 веку дальнейшие откровения уточнили и бросили вызов ранее существовавшим представлениям. Например, в 1819 году датский физик и химик Ганс Кристиан Орстед обнаружил, что электрический ток создает вокруг него магнитное поле.В 1825 году Андре-Мари Ампер предложил модель магнетизма, в которой эта сила возникла из-за постоянно протекающих контуров тока, а не диполей магнитного заряда.

В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей показал, что изменяющееся магнитное поле порождает окружающее электрическое поле. Фактически, он открыл электромагнитную индукцию, которая характеризовалась законом индукции Фарадея (он же закон Фарадея).

Клетка Фарадея на электростанции в Хаймбахе, Германия. Предоставлено: Wikipedia Commons / Frank Vincentz

Между 1861 и 1865 годами шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свои теории электричества и магнетизма, известные как уравнения Максвелла.Эти уравнения не только указали на взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, но и показали, что сам свет является электромагнитной волной.

Область электродинамики получила дальнейшее развитие в конце 19-го и 20-го веков. Например, Альберт Эйнштейн (который предложил закон специальной теории относительности в 1905 году) показал, что электрическое и магнитное поля являются частью одного и того же явления, наблюдаемого из разных систем отсчета. Появление квантовой механики также привело к развитию квантовой электродинамики (КЭД).

Примеры:

Классический пример магнитного поля — это поле, созданное железным магнитом. Как упоминалось ранее, магнитное поле можно проиллюстрировать, окружив его железными опилками, которые будут притягиваться к его силовым линиям и образовывать петлю вокруг полюсов.

Более крупные примеры магнитных полей включают магнитное поле Земли, которое напоминает поле, создаваемое простым стержневым магнитом. Считается, что это поле является результатом движения ядра Земли, которое разделено на твердое внутреннее ядро ​​и расплавленное внешнее ядро, которое вращается в направлении, противоположном Земле.Это создает динамо-эффект, который, как полагают, приводит в действие магнитное поле Земли (также известное как магнитосфера).

Компьютерное моделирование поля Земли в период нормальной полярности между инверсиями. [1] Линии представляют собой силовые линии магнитного поля: синие, когда поле направлено к центру, и желтые, когда поле находится далеко. Предоставлено: NASA . Такое поле называется дипольным полем, потому что оно имеет два полюса — северный и южный, расположенные на обоих концах магнита, — где напряженность поля максимальна.В средней точке между полюсами сила составляет половину своего полярного значения и простирается на десятки тысяч километров в космос, образуя магнитосферу Земли.

Было показано, что другие небесные тела обладают собственными магнитными полями. Сюда входят газовые и ледяные гиганты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Магнитное поле Юпитера в 14 раз сильнее, чем у Земли, что делает его самым сильным магнитным полем среди всех планетных тел. Ганимед, спутник Юпитера, также обладает магнитным полем и является единственной луной в Солнечной системе, которая имеет его.

Считается, что когда-то Марс обладал магнитным полем, аналогичным земному, что также было результатом динамо-эффекта внутри него. Однако из-за массивного столкновения или быстрого охлаждения внутри Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад. Считается, что именно из-за этого Марс потерял большую часть своей атмосферы и способность удерживать жидкую воду на своей поверхности.

Когда доходит до этого, электромагнетизм является фундаментальной частью нашей Вселенной, прямо там, где находятся ядерные силы и гравитация.Понимание того, как это работает и где возникают магнитные поля, является не только ключом к пониманию того, как возникла Вселенная, но также может помочь нам когда-нибудь найти жизнь за пределами Земли.

Мы написали много статей о магнитном поле для «Вселенной сегодня». Вот что такое магнитное поле Земли, Готово ли магнитное поле Земли к изменению? Магнитные поля.

Если вам нужна дополнительная информация о магнитном поле Земли, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы на Земле. А вот ссылка на обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Источники:

Как это:

Нравится Загрузка …

Характеристики и классификация магнитных материалов

Магнитный материал в основном классифицируется как постоянный ферромагнитный материал и мягкий ферромагнитный материал.Постоянный ферромагнитный материал также называют твердым ферромагнитным материалом; материал может сохранять сильную магнитную силу после приложения внешнего магнитного поля. Характеристика — высокая коэрцитивность (Hc). Типичная коэрцитивная сила Hc> 10 ³ А / м, BHmax высокая. Мягкий ферромагнитный материал будет намагничен после приложения внешнего магнитного поля, но он легко потеряет силу магнетизма. Характерна низкая коэрцитивная сила, типичная Hc <10 ³ А / м.

Характеристики и классификация постоянных (твердых) ферромагнитных материалов

4 основные характеристики постоянных ферромагнитных материалов

1.High BH _max BH _max — это измерение накопленной и используемой плотности магнитного потока

2. High Hc измеряет сопротивление ферромагнитного материала размагничиванию

3. Высокое Br и высокое Mr — это измерение магнитного поля внутри воздушного зазора постоянного магнита

4. Высокая стабильность устойчивость к внешним магнитным помехам, влажности и изменениям окружающей среды.

Характеристики и классификация мягких ферромагнитных материалов

Характеристики мягких ферромагнитных материалов

1.Низкое значение Hc указывает на то, что мягкий ферромагнитный материал легко намагничивается или размагничивается внешним магнитным полем. Это означает, что потери в сердечнике слишком малы.

2. Высокие значения Bs и Ms, позволяющие достичь высокой проницаемости (u) и низкой Hc, также могут увеличить плотность магнитного потока.

3. Низкие магнитные потери и низкие электрические потери — для этого требуются низкая Hc и высокое электрическое сопротивление.

4. Высокая стабильность — Высокая устойчивость к изменениям влажности, вибрации и окружающей среды.

Классификация мягких ферромагнитных материалов

1.Феррит представляет собой серию оксидов железа и других оксидных соединений (или керамических материалов), характеризующихся низкой индукцией насыщения (ниже 0,5 Тл), высокой проницаемостью, высоким удельным электрическим сопротивлением и используемым в высокочастотных приложениях. Обычно это сердечники Mn-Zn, сердечники Ni-Zn и сердечники Mg-Zn.

2. Металлические мягкие ферромагнитные материалы — он имеет более высокую индукцию насыщения и более низкую Hc по сравнению с ферритовым материалом. В основном имеет серию железа, такую ​​как промышленное чистое железо, сердечники из железного порошка; серия железо-никель, такая как сердечники MPP и сердечники High Flux, серия железо-кремний, такая как сердечник сендуст, Fe-Si ^TM и лист кремнистой стали.

3. Аморфные и нанокристаллические материалы — новый материал, разработанный в конце 20-х годов ^{-х годов} века

Основная характеристика металлического порошкового сердечника

Металлический порошковый сердечник изготовлен из ферромагнитного порошка, покрытого изоляционным материалом, затем смешанного с органический или неорганический связующий материал и вдавливание в мягкий ферромагнитный материал. Металлические частицы имеют небольшие размеры и покрыты изоляционным материалом, поэтому он может предотвратить появление вихревых токов, и материал можно использовать с более высокой частотой.С другой стороны, влияние изолированных частиц обуславливает низкую проницаемость материала и присущие ему характеристики распределения воздушного зазора. Он подходит для применения с индуктором с накоплением энергии. Благодаря небольшому размеру частиц порошка может предотвратить скин-эффект; изменение проницаемости в зависимости от частоты также стабильно. Электромагнитная характеристика порошкового сердечника определяется проницаемостью порошка, размером и формой порошка, коэффициентом заполнения, содержанием изоляции, давлением формования и технологией термообработки.

Из-за распределенного воздушного зазора магнитопорошковый сердечник имеет мягкую характеристику насыщения. Проницаемость будет предсказуемо падать при увеличении смещения постоянного тока. Это большое преимущество перед жестким насыщением ферритовых материалов.

Характеристики захваченного поля массы YBCO во внешнем магнитном поле переменного тока — Отпечаток пальца — Университет Васэда

Характеристика захваченного поля массы YBCO во внешнем магнитном поле переменного тока — отпечаток пальца — Университет Васэда

• Сортировать по
• Масса
• По алфавиту

Инженерное дело и материаловедение

• Магнитные поля
• Температура
• Вольт-амперные характеристики
• Магнитная левитация
• Магнитный поток
• Экранирование
• Магниты
• Списки компьютерных программ
• Постоянные магниты
• Метод конечных элементов
• Компьютерное моделирование

.

No related posts.