- Kaj je magnetno polje?
- Izvor magnetnega polja
- Vrste magnetnega polja
- Smer magnetnega polja
- Zemljino magnetno polje
Pojasnimo, kaj je magnetno polje, kako nastane in kakšne so njegove značilnosti. Povedali vam bomo tudi o zemeljskem magnetnem polju.
Kaj je magnetno polje?
Magnetno polje je matematična predstavitev načina, na katerega so magnetne sile porazdeljene v prostor ki obdaja magnetni vir. Ta vir je lahko a magnet, obremenitev premikanje ali eno električni tok (veliko obremenitev v gibanju). Kadar koli obstaja kateri koli od teh elementov, bo okoli njega magnetno polje, torej polje magnetnih sil. Zunaj tega polja ni magnetnih učinkov.
Temeljna značilnost magnetnih polj je, da so dipolna: imajo severni in južni pol, ki ju imenujemo tudi pozitiven in negativni pol. Za razliko od električna polja ki jih lahko ustvarijo električni naboji (npr elektron), ni "magnetnih nabojev", ki ustvarjajo magnetna polja. Magnetna polja imajo vedno povezana dva pola. Posledično so linije magnetnega polja vedno zaprte, kot v primeru magneta: zapustijo severni pol in prispejo na južni pol.
Izvor magnetnega polja
Da magnetno polje obstaja, mora obstajati vir magnetne energije (kot je magnet), gibljiv naboj ali električni tok.Ti elementi so edini, ki lahko ustvarijo magnetno polje in edini, na katere lahko vpliva.
Električni naboj (kot elektron, ki se giblje v vesolju) ustvari okoli sebe magnetno polje, ki bo delovalo s silo na drug gibajoči se naboj. Enako se zgodi z električnimi tokovi.
Primer magnetov je poseben, ker ni vključenih gibljivih nabojev, temveč ti materiali ustvarjajo magnetno polje zaradi določenih mikroskopskih pojavov določene kompleksnosti.
Kot opisujeta Amperov zakon in Maxwellove enačbe, magnetna polja in električna polja pogosto obstajajo skupaj v narave. Določene spremembe v času magnetnega polja povzročajo električna polja. Dober primer sožitja teh dveh polj je elektromagnetno sevanje, kot npr svetloba.
Prisotnost magnetnih polj je mogoče preveriti z napravo, znano kot magnetometer.
Vrste magnetnega polja
Magnetna polja lahko razvrstimo glede na njihov vir nastanka:
- Magnetna polja, ki prihajajo iz magneta. Magneti so materiali, ki imajo posebnost, da imajo stalno magnetno polje, ki ga ustvarja kaj v fizično je znan kot vrtenje elektronov (lahko jih razumemo tako, da razmišljamo o njih kot o vrtenju na sebi). Po drugi strani pa obstaja kovine ki lahko "postanejo" magneti, ko jih magnetizira zunanje magnetno polje.
- Magnetna polja iz toka. Vsak naboj v gibanju ustvari magnetno polje. Zato električni tok proizvaja tudi magnetno polje. Na primer: elektromagneti (kot je na zgornji sliki) so naprave, v katerih s pomočjo a baterija tok kroži skozi žico, navito na kovino. Ta tok okoli sebe ustvari magnetno polje, ki magnetizira kovino in ustvari drugo magnetno polje. Tako se elektromagneti uporabljajo za ustvarjanje spremenljivih magnetnih polj, saj se s spreminjanjem toka magnetno polje spreminja.
Smer magnetnega polja
Črte magnetnega polja nam povedo njegovo smer.
Thenaslov magnetnega polja lahko opišemo s črtami oz vektor, ki je zadolžen za označevanje smeri, v katero kažejo magnetne sile. Na zgornji sliki lahko jasno vidite črte magnetnega polja, ki ga ustvarja magnet, ki označujejo smer sile, s katero magnet deluje s kovinskimi delci.
Dejstvo, da ima magnetno polje smer, pomeni, da je vektor. Kaj sila je vektorska količina, torej predstavlja količino, ki ima smer in smisel, kot je hitrost. Ker je magnetno polje sorazmerno magnetni sili, je tudi vektorska količina. Pravzaprav je zanimivo omeniti, da je magnetna sila, ki jo čuti gibajoči se delec, potopljen v magnetno polje, vedno pravokotna na smer tega polja in njegovo lastno hitrost.
Zemljino magnetno polje
Naš planet ima naravno magnetno polje, imenovano tudi geomagnetno polje. V središču Zemlja obstaja lito železo (za visoko temperature). Zaradi vrtenja Zemlje je ta kovinska tekočina v stalnem gibanju in tvori električni tok (ko se kovina premika, se premikajo elektroni, ki jo sestavljajo). Ta tok je tisto, kar proizvaja zemeljsko magnetno polje, ki je tako močno, da uhaja z zemeljskega površja.
Zemljino magnetno polje ima zelo pomembno vlogo, saj odvrača zelo nevarno sevanje za živa bitja. sonce. Brez zemeljskega magnetnega polja, vzdušje uničili bi ga kozmični žarki. Kompasi, ki jih uporabljamo za navigacijo, delujejo s tem poljem: njegova magnetizirana igla je vedno poravnana z zemeljskim magnetnim poljem, kar označuje sever. Poleg tega številne živali selivke uporabljajo magnetno polje planeta, da se vedno orientirajo in premikajo v istih smereh v določenih obdobjih leta.