Магнитный дипольный момент тороида

Вопрос: Должны ли каждая магнитная конфигурация иметь северный и южный полюса?

Ответ: Не обязательно. Верно только в том случае, если источник поля имеет чистый ненулевой магнитный момент. Это не так для тороида или даже для прямого бесконечного проводника.

Изображение токоведущей тороидальной петли
(источник: uni-wuppertal.de )

Я понимаю, что прямой бесконечный проводник не будет испытывать крутящий момент в однородном магнитном поле. Он будет испытывать результирующую силу только в зависимости от его ориентации. И поэтому у него нет чистого магнитного момента.

Но я не могу себе представить, как тороид будет вести себя в однородном внешнем магнитном поле. Поскольку ответ на поставленный выше вопрос говорит о том, что у тороида нет магнитного дипольного момента, я могу сделать вывод, что он не испытывает крутящего момента. Но испытывает ли он результирующую силу? Пожалуйста, объясните, как тороид ведет себя во внешнем магнитном поле на базовом уровне каждой петли провода.

Во-первых, все известные фундаментальные источники магнетизма в первом приближении являются магнитными диполями. Наблюдений свободных магнитных монополей пока нет. Во-вторых, бесконечный провод может не иметь, строго говоря, чистого магнитного момента, но то, как ток должен течь в разомкнутом контуре. В этом отношении он фактически нефизичен. В-третьих, непонятно, о чем вы спрашиваете... Что такое тороид? Есть ток?
@Г. Бержерон 1. Все источники магнетизма представляют собой либо магнитные диполи, либо магнитные конфигурации без каких-либо полюсов. Примерами последних являются тороидальные и прямые бесконечные проводники с током. 2. Ток может течь по прямому проводу, у которого на обоих концах есть резервуары заряда +ve и -ve, которые не соединены друг с другом. Разве это не возможно физически? (но я понимаю, что это не может быть бесконечно). 3. Спасибо, что сообщили мне. Я обновил вопрос.
Во-первых, совершенно неверно, что все источники магнетизма либо являются диполями, либо вообще не имеют полюсов (если только поле не равно нулю). Значение полюсов берет свое начало в мультиполярном расширении и, таким образом, требует, чтобы поле было асимптотически нулевым, что не имеет места для объектов бесконечной протяженности. Наивное вычисление векторного потенциала с объектами бесконечной протяженности приводит к абсурдным результатам, зависящим от топологии пространства.
Случай резервуаров заряда приводит к тому, что по сути является дипольной антенной, и, хотя это правда, у нее может не быть дипольного момента, но она будет иметь ненулевые более высокие мультипольные моменты. Но теперь будет чистый крутящий момент от внешнего магнитного поля. В случае идеального тороида, несмотря на исчезновение внешнего магнитного поля, будут мультиполярные моменты всех порядков. См. en.wikipedia.org/wiki/Toroidal_inductors_and_transformers .

Ответы (1)

Тор может быть намагничиваемым объектом; то, что вы описываете, представляет собой соленоидную обмотку, изогнутую в тороидальную форму. Итак, ток циркулирует через отверстие в торе по маршруту меньшего диаметра. Такой ток называется полоидальным. тороидальные и полоидальные

Этот ток представляет собой самозащитную магнитную геометрию (и тороиды с обмотками для создания полоидального тока высоко ценятся как катушки индуктивности, потому что они не воспринимают внешние помехи и не излучают). И да, тот факт, что никакое внешнее поле не связано, означает, что нет чистого крутящего момента или силы.

Есть еще одно полезное свойство, заключающееся в том, что намагничиваемый тор с полоидальной намоткой может управляться нелинейно из-за дополнительного внешнего поля, которое насыщает намагничиваемый материал. Такое насыщение разбалансирует поток в торе и создаст связь (которую можно использовать для обнаружения внешнего поля). Это принцип, на котором основано обнаружение магнитного поля с помощью феррозонда.

Параграф 1: Спасибо за разъяснение, что такое тороид. Параграф 2: я понимаю, почему тороид не излучает магнитное поле из Закона Ампера о цепях. Но объясните, пожалуйста, почему и как тороид не приемлет внешних помех. Также, пожалуйста, объясните, что означает связь внешнего поля. Пункт 3: Интересная идея. Можете ли вы предложить мне источники для чтения, чтобы лучше понять то, что вы сказали. PS Я учусь в школе. Извините, если мои вопросы покажутся наивными. :)
Хорошо. Полоидальный ток вокруг тороидальной формы не имеет монополя, диполя или другого внешнего поля B. Из-за этого, по третьему закону Ньютона, он не может воздействовать магнитной силой на внешний магнит (поскольку равная, противоположная сила реакции на внешний магнит не может исходить от магнитного поля тороида).
Что касается внешних помех, связь между магнетизмом полоидального тока (я не должен говорить «тороидальный ток», потому что это означает круговой ток, который ДЕЙСТВИТЕЛЬНО создает внешнее магнитное поле) нарушена; точно так же, как он не оказывает силы вне тора, он не может иметь «равную и противоположную» реакцию на магнитную силу извне. Я не уверен, как лучше понять это; мне потребовалось несколько лет в колледже и аспирантуре.
На иллюстрации показана обмотка, которая помимо того, что идет полоидально, одновременно делает один виток (ну, 95% от одного витка) в тороидальном направлении. Это означает, что это не чисто непересекающаяся обмотка.
Магнитный дипольный момент тороида
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v