- Kas ir magnētiskais lauks?
- Magnētiskā lauka izcelsme
- Magnētiskā lauka veidi
- Magnētiskā lauka virziens
- Zemes magnētiskais lauks
Mēs izskaidrojam, kas ir magnētiskais lauks, kā tas tiek ražots un kādi ir tā raksturlielumi. Mēs arī stāstām par Zemes magnētisko lauku.
Kas ir magnētiskais lauks?
Magnētiskais lauks ir matemātisks attēlojums tam, kā magnētiskie spēki tiek sadalīti telpa kas ieskauj magnētisko avotu. Šis avots var būt a magnēts, slodze uz kustība vai vienu elektriskā strāva (kustībā daudzas slodzes). Ikreiz, kad pastāv kāds no šiem elementiem, ap to būs magnētiskais lauks, tas ir, magnētisko spēku lauks. Ārpus šī lauka nav magnētisku efektu.
Magnētisko lauku pamatīpašība ir tā, ka tie ir dipoli: tiem ir ziemeļpols un dienvidu pols, ko sauc arī par pozitīvo un negatīvo polu. Atšķirībā no elektriskie lauki ko var radīt elektriskie lādiņi (piemēram, a elektrons), nav “magnētisko lādiņu”, kas ģenerē magnētiskos laukus. Magnētiskajiem laukiem vienmēr ir saistīti divi stabi. Tā rezultātā magnētiskā lauka līnijas vienmēr ir aizvērtas, tāpat kā magnēta gadījumā: tās atstāj ziemeļpolu un nonāk dienvidu polā.
Magnētiskā lauka izcelsme
Lai magnētiskais lauks pastāvētu, ir jābūt magnētiskās enerģijas avotam (piemēram, magnētam), kustīgam lādiņam vai elektriskajai strāvai.Šie elementi ir vienīgie, kas spēj radīt magnētisko lauku, un vienīgie, kurus tas var ietekmēt.
Elektriskais lādiņš (tāpat kā elektrons, kas pārvietojas kosmosā) ģenerē ap to magnētisko lauku, kas iedarbosies uz citu kustīgu lādiņu. Tas pats notiek ar elektrisko strāvu.
Magnētu gadījums ir īpašs, jo tajos nav iesaistīti kustīgi lādiņi, bet gan šie materiāli rada magnētisko lauku noteiktu sarežģītības mikroskopisku parādību dēļ.
Kā aprakstīts Ampēra likumā un Maksvela vienādojumos, magnētiskie lauki un elektriskie lauki bieži vien eksistē kopā dabu. Noteiktas izmaiņas magnētiskā lauka laikā rada elektriskos laukus. Labs piemērs šo divu lauku līdzāspastāvēšanai ir elektromagnētiskais starojums, piemēram gaisma.
Magnētisko lauku klātbūtni var pārbaudīt, izmantojot ierīci, kas pazīstama kā magnetometrs.
Magnētiskā lauka veidi
Magnētiskos laukus var klasificēt pēc to radīšanas avota:
- Magnētiskie lauki, kas nāk no magnēta. Magnēti ir materiāli, kuriem piemīt pastāvīga magnētiskā lauka īpatnība, ko rada iekšā fiziskais ir pazīstams kā spin elektroni (var saprast, domājot par to kā griešanos uz sevi). No otras puses, ir metāli kas var "kļūt" par magnētiem, ja tos magnetizē ārējs magnētiskais lauks.
- Magnētiskie lauki no strāvas. Katrs lādiņš kustībā rada magnētisko lauku. Tāpēc elektriskā strāva rada arī magnētisko lauku. Piemēram: elektromagnēti (tāpat kā attēlā iepriekš) ir ierīces, kurās ar a akumulators strāva tiek cirkulēta caur vadu, kas uztīts uz metāla. Šī strāva ap to rada magnētisko lauku, kas magnetizē metālu un ģenerē citu magnētisko lauku. Tādējādi elektromagnēti tiek izmantoti mainīgu magnētisko lauku ģenerēšanai, jo, mainot strāvu, mainās magnētiskais lauks.
Magnētiskā lauka virziens
Magnētiskā lauka līnijas mums norāda tā virzienu.
Theadrese magnētisko lauku var aprakstīt, izmantojot līnijas vai vektors, kas atbild par virziena norādīšanu, uz kuru vērsti magnētiskie spēki. Augšējā attēlā var skaidri redzēt magnēta radītā magnētiskā lauka līnijas, kas norāda spēka virzienu, ar kādu magnēts mijiedarbojas ar metāla daļiņām.
Tas, ka magnētiskajam laukam ir virziens, nozīmē, ka tas ir vektors. Jebkurš spēku ir vektora lielums, tas ir, tas apzīmē lielumu, kuram ir virziens un jēga, piemēram, ātrums. Tā kā magnētiskais lauks ir proporcionāls magnētiskajam spēkam, tad tas ir arī vektora lielums. Faktiski ir interesanti atzīmēt, ka magnētiskais spēks, ko izjūt kustīga daļiņa, kas iegremdēta magnētiskajā laukā, vienmēr ir perpendikulāra šī lauka virzienam un tā paša ātrumam.
Zemes magnētiskais lauks
Mūsu planētai ir dabisks magnētiskais lauks, ko sauc arī par ģeomagnētisko lauku. Centrā Zeme ir čuguns (augstam temperatūras). Zemes rotācijas dēļ šis metāliskais šķidrums atrodas pastāvīgā kustībā, veidojot elektrisko strāvu (metālam kustoties, pārvietojas elektroni, kas to veido). Šī strāva rada Zemes magnētisko lauku, kas ir tik intensīvs, ka tas izplūst no Zemes virsmas.
Zemes magnētiskajam laukam ir ļoti svarīga loma, jo tas novirza dzīvām būtnēm ļoti bīstamu starojumu no Saule. Bez Zemes magnētiskā lauka atmosfēra to iznīcinātu kosmiskie stari. Kompasi, ko izmantojam navigācijai, mijiedarbojas ar šo lauku: tā magnetizētā adata vienmēr ir saskaņota ar Zemes magnētisko lauku, norādot uz ziemeļiem. Turklāt daudzi migrējošie dzīvnieki izmanto planētas magnētisko lauku, lai konkrētos gada periodos vienmēr orientētos un pārvietotos tajos pašos virzienos.