magnetinis laukas

Fizinis

2022

Mes paaiškiname, kas yra magnetinis laukas, kaip jis susidaro ir kokios jo charakteristikos. Taip pat pasakojame apie Žemės magnetinį lauką.

Magnetiniai laukai yra dipoliai, jie turi Šiaurės ašigalį ir Pietų ašigalį.

Kas yra magnetinis laukas?

Magnetinis laukas yra matematinis būdo, kuriuo magnetinės jėgos pasiskirsto erdvė kuris supa magnetinį šaltinį. Šis šaltinis gali būti a magnetas, apkrova judėjimas arba vienas elektros srovė (daug apkrovų juda). Kai bet kuris iš šių elementų egzistuoja, aplink jį bus magnetinis laukas, tai yra magnetinių jėgų laukas. Už šio lauko ribų nėra magnetinio poveikio.

Pagrindinė magnetinių laukų savybė yra ta, kad jie yra dipoliai: jie turi Šiaurės ir Pietų polius, kurie taip pat vadinami teigiamu ir neigiamu poliais. Skirtingai nuo elektriniai laukai kuriuos gali sukurti elektros krūviai (pvz., a elektronas), nėra „magnetinių krūvių“, kurie generuotų magnetinius laukus. Magnetiniai laukai visada turi du polius, susietus su jais. Dėl to magnetinio lauko linijos visada yra uždaros, kaip ir magneto atveju: jos palieka šiaurinį ašigalį ir patenka į pietų ašigalį.

Magnetinio lauko kilmė

Kad egzistuotų magnetinis laukas, turi būti magnetinės energijos šaltinis (pvz., magnetas), judantis krūvis arba elektros srovė.Šie elementai yra vieninteliai, galintys sukurti magnetinį lauką ir vieninteliai, kuriuos jis gali paveikti.

Elektrinis krūvis (kaip elektronas, judantis erdvėje) aplink jį sukuria magnetinį lauką, kuris veiks jėgą kitam judančiam krūviui. Tas pats atsitinka ir su elektros srovėmis.

Magnetų atvejis ypatingas tuo, kad juose nėra judančių krūvių, o šios medžiagos sukuria magnetinį lauką dėl tam tikrų tam tikro sudėtingumo mikroskopinių reiškinių.

Kaip aprašyta Ampero įstatyme ir Maksvelo lygtyse, magnetiniai laukai ir elektriniai laukai dažnai egzistuoja kartu. gamta. Tam tikri magnetinio lauko laiko pokyčiai sukuria elektrinius laukus. Geras šių dviejų laukų sambūvio pavyzdys yra elektromagnetinė spinduliuotė, pvz šviesa.

Magnetinių laukų buvimą galima patikrinti naudojant prietaisą, žinomą kaip magnetometras.

Magnetinio lauko tipai

Elektromagnetas susidaro dėl elektros srovės krūvių poslinkio.

Magnetiniai laukai gali būti klasifikuojami pagal jų sukūrimo šaltinį:

  • Magnetiniai laukai, atsirandantys iš magneto. Magnetai yra medžiagos, turinčios nuolatinį magnetinį lauką, kurį sukuria tai, kas yra viduje fizinis yra žinomas kaip suktis elektronai (gali būti suprantami, galvojant apie tai kaip apie sukimąsi į save). Kita vertus, yra metalai kurie gali „tapti“ magnetais, kai juos įmagnetina išorinis magnetinis laukas.
  • Magnetiniai laukai iš srovės. Kiekvienas judantis krūvis sukuria magnetinį lauką. Todėl elektros srovė taip pat sukuria magnetinį lauką. Pavyzdžiui: elektromagnetai (kaip ir aukščiau esančiame paveikslėlyje) yra įrenginiai, kuriuose a baterija srovė cirkuliuoja per laidą, apvyniotą ant metalo. Ši srovė aplink jį sukuria magnetinį lauką, kuris įmagnetina metalą ir sukuria kitą magnetinį lauką. Taigi, elektromagnetai naudojami generuoti kintamus magnetinius laukus, nes keičiant srovę keičiasi ir magnetinis laukas.

Magnetinio lauko kryptis

Magnetinio lauko linijos nurodo jo kryptį.

Theadresu Magnetinį lauką galima apibūdinti linijomis arba vektorius, atsakingas už krypties, į kurią nukreiptos magnetinės jėgos, nurodymą. Viršuje esančiame paveikslėlyje aiškiai matote magneto generuojamo magnetinio lauko linijas, kurios nurodo jėgos, kuria magnetas sąveikauja su metalo dalelėmis, kryptį.

Tai, kad magnetinis laukas turi kryptį, reiškia, kad jis yra vektorius. Bet koks jėga yra vektorinis dydis, tai yra, jis reiškia kiekį, kuris turi kryptį ir prasmę, pavyzdžiui, greitį. Kadangi magnetinis laukas yra proporcingas magnetinei jėgai, tai taip pat yra vektorinis dydis. Tiesą sakant, įdomu pastebėti, kad magnetinė jėga, kurią jaučia judanti dalelė, panardinta į magnetinį lauką, visada yra statmena to lauko krypčiai ir savo greičiui.

Žemės magnetinis laukas

Žemės magnetinis laukas nukreipia spinduliuotę nuo Saulės.

Mūsų planetoje yra natūralus magnetinis laukas, dar vadinamas geomagnetiniu lauku. Centre Žemė yra ketaus (aukštam temperatūros). Dėl žemės sukimosi šis metalinis skystis nuolat juda, sudarydamas elektros srovę (judant metalui juda jį sudarantys elektronai). Ši srovė sukuria Žemės magnetinį lauką, kuris yra toks intensyvus, kad jis ištrūksta nuo Žemės paviršiaus.

Žemės magnetinis laukas atlieka labai svarbų vaidmenį, nes nukreipia gyvoms būtybėms labai pavojingą spinduliuotę nuo Saulė. Be Žemės magnetinio lauko atmosfera jį sunaikintų kosminiai spinduliai. Kompasai, kuriuos naudojame navigacijai, sąveikauja su šiuo lauku: jo įmagnetinta adata visada sulygiuota su Žemės magnetiniu lauku, nurodant šiaurę. Be to, daugelis migruojančių gyvūnų naudoja planetos magnetinį lauką, kad tam tikrais metų laikotarpiais visada orientuotųsi ir judėtų tomis pačiomis kryptimis.

!-- GDPR -->