2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 17:36 


15/09/20
198
Здравствуйте.
Наверное все видели этот опыт: опилки образуют красивые линии если они падают на бумагу пот которой магнит.
Изображение

Я вдруг задался неожиданным для себя вопросом: а откуда в этом опыте берется картина минимумов и максимумов? В формуле для напряженности однородного магнитного поля вроде бы ничего подобного нет?
Еще интересно: если опилки кидать на бумагу не разом, а по одной штучке... Картина будет аналогичной? Ну, то есть, это эффект связан со свойством магнитного поля все таки или связан с какими-то вероятностными (статистическими) законами?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 18:41 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
kzv в сообщении #1531419 писал(а):
В формуле для напряженности однородного магнитного поля вроде бы ничего подобного нет?
А в каком месте тут есть однородное магнитное поле?
kzv в сообщении #1531419 писал(а):
Еще интересно: если опилки кидать на бумагу не разом, а по одной штучке... Картина будет аналогичной?
Да.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 19:29 


15/09/20
198
Pphantom в сообщении #1531423 писал(а):
А в каком месте тут есть однородное магнитное поле?

Окей.
А вы знаете формулу, которая может описать положения минимумов и максимумов в этом опыте?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 21:01 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
kzv в сообщении #1531426 писал(а):
А вы знаете формулу, которая может описать положения минимумов и максимумов в этом опыте?
А что вы тут называете "минимумами"?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 21:29 


15/09/20
198
Pphantom в сообщении #1531430 писал(а):
kzv в сообщении #1531426 писал(а):
А вы знаете формулу, которая может описать положения минимумов и максимумов в этом опыте?
А что вы тут называете "минимумами"?

Максимумы густоты опилок и минимумы густоты опилок.

Изображение

Интересует: как найти функцию
$y(x)$

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 21:43 


05/09/16
12114
kzv в сообщении #1531431 писал(а):
Интересует: как найти функцию
$y(x)$

Похоже на синус :mrgreen:

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 21:50 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
Мда, нетривиальное толкование. :-) Тогда давайте начнем с более простого вопроса: почему вообще опилки выстраиваются в линию?
wrest в сообщении #1531432 писал(а):
Похоже на синус
На самом деле нет, там получится что-то вроде функции Вейерштрасса.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 22:07 


15/09/20
198
Pphantom в сообщении #1531433 писал(а):
Мда, нетривиальное толкование. :-) Тогда давайте начнем с более простого вопроса: почему вообще опилки выстраиваются в линию?

Хороший вопрос!
У меня была идея, что это происходит из-за сложного, вероятностного взаимодействия опилок друг с другом, но вы эту мою идею отмели в первом же ответе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 22:17 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
kzv в сообщении #1531435 писал(а):
У меня была идея, что это происходит из-за сложного, вероятностного взаимодействия опилок друг с другом, но вы эту мою идею отмели в первом же ответе.
Ну отчасти это действительно так. Просто формулировка вопроса у вас не соответствует тому, что вы хотели спросить, и ответ вы, по-видимому, воспринимаете так же.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение12.09.2021, 22:28 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
kzv в сообщении #1531435 писал(а):
У меня была идея, что это происходит из-за сложного, вероятностного взаимодействия опилок друг с другом

Не такого уж и сложного - опилки как бы втягивают в себя магнитное поле. Внутри опилок (ферромагнетиков) поле получается сильнее чем без опилок, а снаружи - слабее. То есть без опилок поле размазано равномерно, а из-за опилок стягивается в линии.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение13.09.2021, 00:49 


17/10/16
4915
kzv
Этот эффект еще более явно и в чистом виде проявляется у ферромагнитной жидкости с ее "ежиками". Он аналогичен появлению сети оврагов на изначально ровной поверхности почвы. Там, где случайно возникает углубление, вода начинает скапливаться и сильнее размывает его, создавая русло, в которое начинает стекать еще больше воды и т.д. Вместо равномерного смыва почвы получается сеть оврагов.

Здесь то же самое, только вместо воды - поток магнитного поля, а вместо русла - опилки или ферромагнитная жидкость.

Я в свое время тоже задумался, почему опилки выстраиваются в какие-то конкретные линии? Допустим, опилки имеют продолговатую форму. Тогда каждая из них должна просто повернуться вдоль линий поля в той точке, где она упала. Получится нечто вроде картины векторного поля. Но если бы было так, картина силовых линий не могла быть настолько отчетливой и макроскопической, как в этом опыте. Тут есть целые области в которых опилки не просто повернуты, а их там вообще нет. В других же областях они явно скапливаются. Т.е. картина силовых линий в опыте получается не из-за поворота опилок, а из-за их миграции из одних областей в другие. Т.е. похоже на то, что где-то поле сильнее, а где--то - слабее. От чего же зависит сила магнитного поля в разных точках (если отвлечся от расстояния до полюсов магнита)? Оказывается, от расположения проводящих его опилок. А их расположение зависит от проходящего через них магнитного поля. Эта взаимная эволюция поля и опилок заставляет последние (когда мы стучим по бумаге) собираться в проводящие нити, в которых сильный поток магнитного поля в основном и проходит от полюса к полюсу магнита. Поле магнита перестает быть равномерным и распадается на сеть нитей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение13.09.2021, 20:00 


15/09/20
198
Понятно. То есть эффект все таки статистический.
Мне вот просто теперь любопытно: если проводить опыт несколько раз и все время фотографировать получившуюся картинку, то линии будут случайно сдвигаться? Там где в одном опыте были максимумы густоты, в другом могут оказаться минимумы и наоборот? Если все зависит от случайных распределений, то вроде бы это логично?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение13.09.2021, 20:31 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
kzv в сообщении #1531498 писал(а):
Там где в одном опыте были максимумы густоты, в другом могут оказаться минимумы и наоборот? Если все зависит от случайных распределений, то вроде бы это логично?
В теории - да. На практике же магнит не будет иметь идеально правильную форму, так что в итоговой картине это будет видно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение13.09.2021, 21:07 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
kzv в сообщении #1531498 писал(а):
Мне вот просто теперь любопытно: если проводить опыт несколько раз и все время фотографировать получившуюся картинку, то линии будут случайно сдвигаться?

Результат также будет зависеть от размера и формы опилок.
Если взять идеальный вариант из калиброванных мелких шариков, то результат будет более предсказуем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опыт про опилки в магнитном поле.
Сообщение14.09.2021, 00:11 


01/04/08
2822
kzv в сообщении #1531498 писал(а):
линии будут случайно сдвигаться?

Полагаю, что макроструктура стали, из которой изготовлен магнит - неоднородна, а суммарное магнитное поле создается отдельными зернами (твердыми растворами) структурообразующих элементов с разной намагниченностью, которые и определяют видимую топографию линий магнитного поля.
То есть, наиболее характерные линии поля могут быть на одних и тех же местах.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 21 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: YandexBot [bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group