• Co to jest pole magnetyczne?
• Pochodzenie pola magnetycznego
• Rodzaje pola magnetycznego
• Kierunek pola magnetycznego
• Pole magnetyczne Ziemi

Wyjaśniamy, czym jest pole magnetyczne, w jaki sposób jest wytwarzane i jakie są jego właściwości. Opowiemy również o polu magnetycznym Ziemi.

Pola magnetyczne są dipolami, mają biegun północny i południowy.

Co to jest pole magnetyczne?

Pole magnetyczne jest matematyczną reprezentacją sposobu, w jaki siły magnetyczne rozkładają się w przestrzeń który otacza źródło magnetyczne. To źródło może być magnes, ładunek na ruch lub jeden prąd elektryczny (wiele ładunków w ruchu). Ilekroć którykolwiek z tych elementów istnieje, wokół niego pojawi się pole magnetyczne, czyli pole sił magnetycznych. Poza tym polem nie ma efektów magnetycznych.

Podstawową cechą pól magnetycznych jest to, że są one dipolami: mają biegun północny i południowy, zwane również biegunem dodatnim i biegunem ujemnym. w przeciwieństwie do pola elektryczne które mogą być generowane przez ładunki elektryczne (takie jak elektron), nie ma „ładunków magnetycznych”, które generują pola magnetyczne. Pola magnetyczne zawsze mają ze sobą powiązane dwa bieguny. W konsekwencji linie pola magnetycznego są zawsze zamknięte, jak w przypadku magnesu: opuszczają biegun północny i docierają do bieguna południowego.

Pochodzenie pola magnetycznego

Aby pole magnetyczne istniało, musi istnieć źródło energii magnetycznej (takie jak magnes), poruszający się ładunek lub prąd elektryczny.Te elementy są jedynymi zdolnymi do wytworzenia pola magnetycznego i jedynymi, na które może ono wpływać.

Ładunek elektryczny (jak elektron poruszający się w przestrzeni) generuje wokół siebie pole magnetyczne, które będzie wywierać siłę na inny poruszający się ładunek. To samo dzieje się z prądami elektrycznymi.

Przypadek magnesów jest szczególny, ponieważ nie występują żadne ruchome ładunki, ale raczej te materiały wytwarzają pole magnetyczne w wyniku pewnych mikroskopowych zjawisk o pewnej złożoności.

Jak opisano w prawie Ampère'a i równaniach Maxwella, pola magnetyczne i pola elektryczne często występują razem w Natura. Pewne zmiany w czasie pola magnetycznego wytwarzają pola elektryczne. Dobrym przykładem współistnienia tych dwóch pól jest promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak światło.

Obecność pól magnetycznych można sprawdzić za pomocą urządzenia zwanego magnetometrem.

Rodzaje pola magnetycznego

Elektromagnes jest generowany przez przemieszczenie ładunków z prądu elektrycznego.

Pola magnetyczne można sklasyfikować według źródła ich powstania:

• Pola magnetyczne pochodzące od magnesu. Magnesy to materiały, które mają w szczególności stałe pole magnetyczne, wytworzone przez to, co w fizyczny jest znany jako wirować elektrony (można je zrozumieć, myśląc o tym jako o spinach na sobie). Z drugiej strony jest metale które mogą „stać się” magnesami, gdy zostaną namagnesowane przez zewnętrzne pole magnetyczne.
• Pola magnetyczne z prądu. Każdy ładunek w ruchu wytwarza pole magnetyczne. Dlatego prąd elektryczny wytwarza również pole magnetyczne. Na przykład: elektromagnesy (jak na powyższym rysunku) to urządzenia, w których za pomocą a bateria prąd przepływa przez drut nawinięty na metal. Prąd ten wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które magnetyzuje metal i generuje inne pole magnetyczne. Tak więc elektromagnesy są wykorzystywane do generowania zmiennych pól magnetycznych, ponieważ zmieniając prąd, zmienia się pole magnetyczne.

Kierunek pola magnetycznego

Linie pola magnetycznego wskazują nam jego kierunek.

tenadres pola magnetycznego można opisać za pomocą linii lub wektor, odpowiedzialny za wskazanie kierunku, w którym skierowane są siły magnetyczne. Na powyższym rysunku wyraźnie widać linie pola magnetycznego generowanego przez magnes, które wskazują kierunek siły, z jaką magnes oddziałuje z cząsteczkami metalu.

Fakt, że pole magnetyczne ma kierunek, sugeruje, że jest to wektor. Każdy zmuszać jest wielkością wektorową, to znaczy reprezentuje wielkość, która ma kierunek i sens, taki jak prędkość. Ponieważ pole magnetyczne jest proporcjonalne do siły magnetycznej, jest to również wielkość wektorowa. W rzeczywistości warto zauważyć, że siła magnetyczna odczuwana przez poruszającą się cząstkę zanurzoną w polu magnetycznym jest zawsze prostopadła do kierunku tego pola i jej własnej prędkości.

Pole magnetyczne Ziemi

Pole magnetyczne Ziemi odchyla promieniowanie słoneczne.

Nasza planeta ma naturalne pole magnetyczne, zwane także polem geomagnetycznym. W centrum Ziemia jest żeliwo (dla wysokich temperatury). Ze względu na ruch obrotowy Ziemi, ta metaliczna ciecz jest w ciągłym ruchu, tworząc prąd elektryczny (podczas gdy metal się porusza, poruszają się tworzące go elektrony). Ten prąd wytwarza pole magnetyczne Ziemi, które jest tak intensywne, że ucieka z powierzchni Ziemi.

Pole magnetyczne Ziemi odgrywa bardzo ważną rolę, ponieważ kieruje bardzo niebezpieczne promieniowanie dla żywych istot z Słońce. Bez ziemskiego pola magnetycznego atmosfera zostałaby zniszczona przez promienie kosmiczne. Kompasy, których używamy do nawigacji, oddziałują z tym polem: jego namagnesowana igła jest zawsze ustawiona w linii z polem magnetycznym Ziemi, wskazując północ. Co więcej, wiele wędrownych zwierząt wykorzystuje pole magnetyczne planety, aby zawsze orientować się i poruszać w tych samych kierunkach w określonych porach roku.