Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

21.1: Магнетизм та магнітні поля

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    75036

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    навчальні цілі

    • Опишіть форму магнітного поля, що утворюється електричним струмом, що протікає через дріт

    Електричний струм і магнітні поля

    Електричний струм виробляє магнітне поле. Це магнітне поле можна візуалізувати як візерунок кругових ліній поля, що оточують дріт. Одним із способів дослідження напрямку магнітного поля є компас, як показано довгим прямим струмоведучим проводом в. Зонди Холла можуть визначати величину поля. Інший варіант правила правої руки випливає з цього дослідження і дійсний для будь-якого поточного сегмента— наведіть великий палець у напрямку струму, а пальці скручуються у напрямку створюваних ним петель магнітного поля.

    зображення

    Магнітне поле, що генерується струмом: (а) Компаси, розміщені поблизу довгого прямого струмоведучого дроту, вказують на те, що лінії поля утворюють кругові петлі, зосереджені на дроті. (б) Правило правої руки 2 стверджує, що, якщо великий палець правої руки вказує у напрямку струму, пальці згортаються у напрямку поля. Це правило узгоджується з полем, відображеним для довгого прямого проводу і діє для будь-якого поточного сегмента.

    Магніти та магнітні поля: Короткий вступ до магнетизму для вступних студентів фізики.

    Величина магнітного поля від струму

    Рівняння напруженості (величини) магнітного поля, виробленого довгим прямим струмоведучим проводом, становить:

    \[\mathrm { B } = \dfrac { \mu _ { 0 } \mathrm { I } } { 2 \pi \mathrm { r } }\]

    Для довгого прямого проводу, де I - струм, r - найкоротша відстань до проводу, а постійна 0 = 4π10 −7 Т⋅м/А - проникність вільного простору. (μ 0 - одна з основних констант в природі, пов'язана зі швидкістю світла.) Так як провід дуже довгий, величина поля залежить тільки від відстані від дроту r, а не від положення уздовж проводу. Це один з найпростіших випадків для обчислення сили магнітного поля від струму.

    Магнітне поле довгого прямого дроту має більше наслідків, ніж можна було б спочатку підозрювати. Кожен відрізок струму створює магнітне поле, подібне до довгого прямого дроту, а загальне поле струму будь-якої форми є векторною сумою полів, обумовлених кожним сегментом. Формальна постановка напрямку і величини поля, обумовленого кожним сегментом, називається законом Біот-Саварта. Інтегральне числення потрібне для підсумовування поля для струму довільної форми. Закон Біот-Саварта пишеться в повному вигляді як:

    \[\mathrm{ B } = \dfrac { \mu _ { 0 } \mathrm { I } } { 4 \pi } \int \dfrac { \mathrm { dl } \times \hat { \mathrm { r } } } { \mathrm { r } ^ { 2 } }\]

    де інтегральні суми по довжині дроту, де вектор d- напрямок струму; r - відстань між місцем розташування d, і місцем, в якому обчислюється магнітне поле; а r- одиничний вектор у напрямку р. Читач може застосувати спрощення при обчисленні магнітного поля з нескінченного прямого дроту, як зазначено вище, і побачити, що закон Біот-Саварта зводиться до першого, більш простого рівняння.

    Закон Ампера

    Більш фундаментальним законом, ніж закон Біот-Саварта, є Закон Ампера, який загальним чином пов'язує магнітне поле і струм. В одиницях СІ інтегральною формою вихідного циркулярного закону Ампера є лінійний інтеграл магнітного поля навколо деякої замкнутої кривої С (довільна, але повинна бути замкнута). Крива С, в свою чергу, обмежує як поверхню S, через яку проходить електричний струм (знову довільний, але не замкнутий - оскільки жоден тривимірний об'єм не укладений S), і охоплює струм. Ви можете думати про «поверхні» як про площу поперечного перерізу дроту, що несе струм.

    Математичне положення закону стверджує, що сумарне магнітне поле навколо деякого шляху прямо пропорційно струму, який проходить через цей замкнутий шлях. Вона може бути написана в ряді форм, одна з яких наведена нижче.

    \[\oint \mathrm { B } \cdot \mathrm { dl } = \mu _ { 0 } \iint _ { \mathrm { S } } \mathrm { J } \cdot \mathrm { dS } = \mu _ { 0 } \mathrm { I } _ { \mathrm { enc } }\]

    де магнітне поле інтегровано по кривій (окружність проводу), еквівалентна інтеграції щільності струму (в амперах на квадратний метр, Am -2) по площі перерізу дроту (яка дорівнює постійній проникності раз укладеного струму I енс) . Закон Ампера завжди діє для стійких струмів і може бути використаний для обчислення B-поля для певних високосиметричних ситуацій, таких як нескінченний провід або нескінченний соленоїд. Закон Ампера також є компонентом рівнянь Максвелла.

    Сила на струмоведучому дроті

    Сила на струмоведучому дроті (як в) подібна до сили рухомого заряду, як очікується, оскільки провід, що несе заряд, - це сукупність рухомих зарядів. Струмоведучий провід відчуває силу при наявності магнітного поля. Розглянемо провідник (провід) довжиною, перетином A, і заряд q який відбувається за рахунок електричного струму i. Якщо цей провідник поміщений в магнітне поле величиною B, яке становить кут зі швидкістю зарядів (струму) в провіднику, сила, що чиниться на один заряд q, дорівнює

    зображення

    Сила на струмоведучому дроті: Правило правої руки можна використовувати для визначення напрямку сили на струмоведучому дроті, розміщеному у зовнішньому магнітному полі.

    \[\mathrm { F } = \mathrm { q } \mathrm { vB } \sin \theta\]

    Отже, для N зарядів, де

    \[\mathrm { N } = \mathrm { n } \mathrm { lA }\]

    сила, що чиниться на провідник, становить

    \[\mathrm { f } = \mathrm { FN } = \mathrm { q } \mathrm { vBnl } A \sin \theta = \mathrm { Bilsin } \theta\]

    де\(\mathrm{i = nqvA}\). Правило правої руки може дати вам напрямок сили на дроті, як видно на малюнку вище. Зверніть увагу, що B-поле в даному випадку є зовнішнім полем.

    Постійні магніти

    Постійні магніти - це предмети, виготовлені з феромагнітного матеріалу, які виробляють постійне магнітне поле.

    навчальні цілі

    • Наведіть приклади і контрприклади постійних магнітів

    Постійні магніти

    Огляд

    Нагадаємо, що магніт - це матеріал або предмет, який генерує магнітне поле. Це магнітне поле невидиме, але відповідає за найбільш помітну властивість магніту: силу, яка тягне за собою інші феромагнітні матеріали, такі як залізо, і притягує або відштовхує інші магніти.

    Типи магнітів

    Постійний магніт - це предмет, виготовлений з матеріалу, який намагнічується і створює власне постійне магнітне поле. Повсякденним прикладом є магніт на холодильник, який використовується для зберігання нотаток на дверцятах холодильника. Матеріали, які можуть бути намагнічені, які також є тими, які сильно притягуються до магніту, називаються феромагнітними. До них відносяться залізо, нікель, кобальт, деякі сплави рідкісноземельних металів та деякі природні мінерали, такі як лодестон. Хоча феромагнітні матеріали є єдиними, які притягуються до магніту досить сильно, щоб їх прийнято вважати магнітними, всі інші речовини слабо реагують на магнітне поле одним з кількох інших типів магнетизму. Контрприклад постійного магніту - електромагніт, який намагнічується тільки тоді, коли через нього протікає електричний струм.

    зображення

    Приклад постійного магніту: Приклад постійного магніту: «підковоподібний магніт» з алніко, сплаву заліза. Магніт виконаний у формі підкови, щоб наблизити два магнітних полюса один до одного, створити там сильне магнітне поле, яке може забрати важкі залізні шматки.

    полярність

    Всі магніти мають два полюси, один називається північним полюсом, а один - південним полюсом. Подібні полюси відштовхуються і на відміну від опитувань притягують (по аналогії з позитивними і негативними зарядами в електростатиці). Північний і південний полюси завжди існують попарно (в природі немає магнітних монополів), тож якби розділити постійний магніт навпіл, було б створено два менші магніти, кожен з яких має північний полюс і південний полюс.

    зображення

    Північний і Південний полюси завжди приходять парами: Північний і Південний полюси завжди зустрічаються парами. Спроби відокремити їх призводять до отримання більшої кількості пар полюсів. Якщо ми продовжимо розщеплювати магніт, ми зрештою спустимося до атома заліза з північним полюсом і південним полюсом - їх теж неможливо розділити.

    Виробництво постійних магнітів

    Феромагнітні матеріали можна розділити на магнітно «м'які» матеріали, такі як відпалене залізо, яке може бути намагнічено, але не має тенденцію залишатися намагніченим, і магнітно «тверді» матеріали, які роблять. Постійні магніти виготовляються з «твердих» феромагнітних матеріалів, таких як алцино і ферит, які піддаються спеціальній обробці в потужному магнітному полі під час виготовлення, щоб вирівняти їх внутрішню мікрокристалічну структуру, що робить їх дуже важко розмагнічувати.

    Коли магніт наближається до раніше незамагніченого феромагнітного матеріалу, це викликає локальну намагніченість матеріалу з несхожими полюсами найближчими. (Це призводить до тяжіння раніше незамагніченого матеріалу до магніту.) У мікроскопічному масштабі в незамагніченому феромагнітному матеріалі є області, які діють як невеликі стрижні магніти. У кожній області полюси окремих атомів вирівняні. Однак до намагнічування ці області невеликі і випадково орієнтовані по всьому незамагнічених феромагнітних об'єктах, тому немає чистого магнітного поля. У відповідь на зовнішнє магнітне поле, подібне до того, що застосовується на наведеному вище малюнку, ці регіони ростуть і вирівнюються. Таке розташування може стати постійним, коли феромагнітний матеріал нагрівається, а потім охолоджується.

    зображення

    Виготовлення феромагнетика: Ненамагнічений шматок заліза поміщають між двома магнітами, нагрівають, а потім охолоджують або просто постукують, коли холод. Залізо стає постійним магнітом із вирівняними полюсами, як показано: його південний полюс примикає до північного полюса вихідного магніту, а його північний полюс прилягає до південного полюса вихідного магніту. Зверніть увагу, що між магнітами є сили привабливості.

    Лінії магнітного поля

    Лінії магнітного поля корисні для візуального представлення сили і напрямку магнітного поля.

    навчальні цілі

    • Зіставте напруженість магнітного поля з щільністю ліній магнітного поля

    Лінії магнітного поля

    Ейнштейн, як кажуть, був захоплений компасом в дитинстві, можливо, роздумуючи про те, як голка відчувала силу без прямого фізичного контакту. Його здатність глибоко і чітко мислити про дію на відстані, особливо для гравітаційних, електричних та магнітних сил, пізніше дозволила йому створити свою революційну теорію відносності. Оскільки магнітні сили діють на відстані, ми визначаємо магнітне поле для представлення магнітних сил. Мальовниче зображення ліній магнітного поля дуже корисно для візуалізації сили і напрямку магнітного поля. Напрямок ліній магнітного поля визначається як напрямок, в якому вказує північний кінець стрілки компаса. Магнітне поле традиційно називають B-полем.

    зображення

    Візуалізація ліній магнітного поля: Лінії магнітного поля визначаються таким чином, щоб мати напрямок, на який вказує невеликий компас при розміщенні в певному місці. (A) Якщо малі компаси використовуються для відображення магнітного поля навколо стрижневого магніту, вони будуть вказувати в напрямках, показаних: далеко від північного полюса магніту, до південного полюса магніту (нагадаємо, що північний магнітний полюс Землі насправді є південним полюсом з точки зору визначень полюсів на стрижневому магніті.) (B ) З'єднання стрілок дає безперервні лінії магнітного поля. Напруженість поля пропорційна близькості (або щільності) ліній. (C) Якби внутрішню частину магніту можна було б промацати, польові лінії утворюють безперервні замкнуті петлі.

    Відображення магнітного поля об'єкта в принципі просто. Спочатку виміряйте силу і напрямок магнітного поля у великій кількості місць (або в кожній точці простору). Потім відзначте кожне місце стрілкою (так званої вектором), що вказує в напрямку місцевого магнітного поля з його величиною, пропорційною напруженості магнітного поля (виробляючи векторне поле). Можна «з'єднати» стрілки, щоб утворити лінії магнітного поля. Напрямок магнітного поля в будь-якій точці паралельно напрямку прилеглих ліній поля, а локальну щільність ліній поля можна зробити пропорційною його напруженості.

    Лінії магнітного поля схожі на контурні лінії (постійна висота) на топографічній карті тим, що вони представляють щось безперервне, а інший масштаб відображення покаже більше або менше ліній. Перевага використання ліній магнітного поля як зображення полягає в тому, що багато законів магнетизму (і електромагнетизму) можуть бути викладені повністю і стисло, використовуючи прості поняття, такі як «кількість» ліній поля через поверхню. Ці поняття можна швидко перевести в їх математичну форму. Наприклад, кількість ліній поля через задану поверхню є поверхневим інтегралом магнітного поля.

    зображення

    Стрижневий магніт та лінії магнітного поля: Напрямок ліній магнітного поля, представлених вирівнюванням залізних пилок, посипаного на папері, розміщеному над барним магнітом.

    Різні явища мають ефект «відображення» ліній магнітного поля так, ніби лінії поля є фізичними явищами. Наприклад, залізні пилки, розміщені в лінії магнітного поля вгору, утворюючи лінії, які відповідають «лініям поля». лінії магнітних полів також візуально відображаються в полярних сяйвах, в яких дипольні взаємодії частинок плазми створюють видимі смуги світла, які вирівнюються з місцевим напрямком магнітного Землі поле.

    Маленькі циркулі, що використовуються для перевірки магнітного поля, не будуть його турбувати. (Це аналогічно тому, як ми тестували електричні поля з невеликим тестовим зарядом. В обох випадках поля представляють лише об'єкт, який їх створює, а не зонд, який їх перевіряє.) Рисунок 15051 показує, як з'являється магнітне поле для струмового контуру та довгого прямого дроту, як це можна було дослідити за допомогою малих циркулів. Невеликий компас, розміщений в цих полах, буде вирівнюватися паралельно лінії поля в його розташуванні, причому його північний полюс спрямований у напрямку B. Зверніть увагу на символи, які використовуються для поля в і з паперу. Ми вивчимо наслідки цих різних джерел магнітних полів у подальших розділах.

    зображення

    Відображення ліній магнітного поля: Малі компаси можуть бути використані для відображення полів, показаних тут. (A) Магнітне поле кругового контуру струму схоже на магніт стрижня. (B) Довгий і прямий провід створює поле з лініями магнітного поля, що утворюють кругові петлі. (C) Коли дріт знаходиться в площині паперу, поле перпендикулярно папері. Зверніть увагу, що символи використовуються для поля, спрямованого всередину (як хвіст стрілки) і поля, спрямованого назовні (як кінчик стрілки).

    Широке дослідження магнітних полів виявило ряд жорстких і швидких правил. Ми використовуємо лінії магнітного поля для представлення поля (лінії є образливим інструментом, а не фізичною сутністю самі по собі). Властивості ліній магнітного поля можна узагальнити за такими правилами:

    1. Напрямок магнітного поля дотичне до лінії поля в будь-якій точці простору. Невеликий компас буде вказувати в напрямку лінії поля.
    2. Напруженість поля пропорційна близькості ліній. Вона в точності пропорційна кількості ліній на одиницю площі, перпендикулярної лініям (називається ареальної щільністю).
    3. Лінії магнітного поля ніколи не можуть перетинатися, а це означає, що поле унікальне в будь-якій точці простору.
    4. Лінії магнітного поля безперервні, утворюючи замкнуті петлі без початку або кінця. Вони йдуть від північного полюса до південного полюса.

    Останнє властивість пов'язане з тим, що північний і південний полюси не можуть бути розділені. Це відмінність від ліній електричного поля, які починаються і закінчуються на позитивних і негативних зарядах. Якби магнітні монополя існували, то лінії магнітного поля починалися б і закінчувалися на них.

    Геомагнетизм

    Магнітне поле Землі викликається електричними струмами в розплавленому зовнішньому ядрі і змінюється з часом.

    навчальні цілі

    • Поясніть походження магнітного поля Землі і його значення для життя на Землі

    Геомагнетизм

    Структура магнітного поля Землі

    Земля значною мірою захищена від сонячного вітру, потоку енергетичних заряджених частинок, що виходять від Сонця, своїм магнітним полем, яке відхиляє більшу частину заряджених частинок. Ці частинки видалили б озоновий шар, який захищає Землю від шкідливих ультрафіолетових променів. Область над іоносферою, і простягається на кілька десятків тисяч кілометрів в космос, називається магнітосферою. Цей регіон захищає Землю від космічних променів, які позбавили б верхню атмосферу, включаючи озоновий шар, який захищає нашу планету від шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Напруженість магнітного поля коливається приблизно від 25 до 65 мікротесел (від 0,25 до 0,65 Г; для порівняння, сильний рефрижераторний магніт має поле близько 100 Г). Напруженість поля найбільша біля полюсів і слабша біля екватора. Ізодинамічна діаграма магнітного поля Землі показує мінімальну напруженість над Південною Америкою, тоді як є максимуми над північною Канадою, Сибіром та узбережжям Антарктиди на південь від Австралії. Біля поверхні Землі її магнітне поле може бути тісно наближено полем магнітного диполя, розташованого в центрі Землі і нахиленого під кутом близько 10° щодо осі обертання Землі.

    Фізичне походження

    Магнітне поле Землі в основному викликається електричними струмами в рідкому зовнішньому сердечнику, який складається з високопровідного розплавленого заліза. Магнітне поле генерується петлею зворотного зв'язку: Струмові петлі генерують магнітні поля (закон Ампера); мінливе магнітне поле генерує електричне поле (закон Фарадея); а електричні та магнітні поля чинять силу на заряди, що протікають струмами (сила Лоренца). Ці ефекти можна об'єднати в рівняння з частинними похідними, яке називається рівнянням магнітної індукції:

    \[\dfrac { \partial \mathrm{ B } } { \partial \mathrm { t } } = \eta \nabla ^ { 2 } \mathrm{ B } + \mathrm{ \nabla } \times ( \mathrm{ u } \times \mathrm { B } )\]

    У цьому рівнянні u - швидкість рідини, В - магнітне поле, а ета - магнітна дифузійність. Перший член з правого боку рівняння індукції - це дифузійний член. Якщо динамо Землі відключиться, дипольна частина зникне через кілька десятків тисяч років. Рух розплавленого зовнішнього залізного сердечника підтримується конвекцією або рухом, приведеним в рух плавучістю. Температура збільшується до центру Землі, а більш висока температура рідини нижче вниз робить її плавучою. Ефект Коріоліса, викликаний загальним планетарним обертанням, має тенденцію організовувати потік у валки, вирівняні вздовж полярної осі північ-південь.

    зображення

    Походження магнітного поля Землі: Схема, що ілюструє взаємозв'язок між рухом провідної рідини, організованої в рулони силою Коріоліса, і магнітним полем, яке генерує рух.

    Електричні струми, індуковані в іоносфері, генерують магнітні поля (область іоносферного динамо). Таке поле завжди генерується поблизу того місця, де атмосфера знаходиться найближче до сонця, викликаючи щоденні зміни, які можуть відхиляти поверхневі магнітні поля на цілих один градус. Типові щоденні варіації напруженості поля становлять близько 25 нанотеслах (nT), з варіаціями протягом декількох секунд, як правило, близько 1 нТ.

    Варіації часу

    Геомагнітне поле змінюється за часовими шкалами від мілісекунд до мільйонів років. Більш короткі часові шкали здебільшого виникають від струмів в іоносфері (область іоносферного динамо) та магнітосфері, а деякі зміни можна простежити до геомагнітних бур або добових змін струмів. Зміни часових масштабів року або більше здебільшого відображають зміни в надрах Землі, особливо в ядрі, багатому залізом. Нерідко магнітосферу Землі вражають сонячні спалахи, що викликають геомагнітні бурі, провокуючи прояви полярного сяйва. В даний час загальне геомагнітне поле стає слабшим; теперішнє сильне погіршення відповідає 10-15-відсотковому зниженню за останні 150 років і прискорилося за останні кілька років. Геомагнітна інтенсивність майже безперервно знижувалася з максимальних 35 відсотків вище сучасного значення, досягнутого приблизно 2,000 років тому. Магнітний Північний полюс Землі дрейфує від північної Канади до Сибіру з нинішньою швидкістю прискорення - 10 км на рік на початку 20 століття, до 40 км на рік у 2003 році, і з тих пір тільки прискорився.

    Хоча поле Землі, як правило, добре наближене магнітним диполем з його віссю поблизу осі обертання, трапляються випадкові драматичні події, коли Північний і Південний геомагнітні полюси торгуються місцями. Ці події називаються геомагнітними розворотами. Докази цих подій можна знайти у всьому світі в базальтах, осадових ядрах, взятих з дна океану, і магнітних аномалій морського дна. Розвороти відбуваються з очевидно випадковими інтервалами, починаючи від менш ніж 0,1 мільйона років до цілих 50 мільйонів років. Найостанніша така подія, яка називається розворотом Брюнхаса-Матуяма, сталася близько 780 000 років тому.

    Ключові моменти

    • Провід, що несе електричний струм, буде виробляти магнітне поле із замкнутими лініями поля, що оточують провід.
    • Інший варіант правил правої руки може бути використаний для визначення напрямку магнітного поля від струму — наведіть великий палець у напрямку струму, а пальці скручуються у напрямку створюваних ним петель магнітного поля. Див.
    • Закон Біот-Саварта може бути використаний для визначення напруженості магнітного поля з сегмента струму. Для простого випадку нескінченного прямого струмоведучого проводу він зводиться до вигляду\(\mathrm { B } = \frac { \mu _ { 0 } \mathrm { I } } { 2 \pi \mathrm { r } }\).
    • Більш фундаментальним законом, ніж закон Біот-Саварта, є Закон Ампера, який загальним чином пов'язує магнітне поле і струм. Він пишеться в інтегральному вигляді як\(\oint \mathrm { B } \cdot \mathrm { dl } = \mu _ { 0 } \mathrm { I } _ { \mathrm { enc } }\), де I enc - замкнений струм, а μ 0 - постійна.
    • Струмоведучий провід відчуває силу при наявності зовнішнього магнітного поля. Встановлено, що там\(\mathrm { F } = \mathrm { Bilsin } \theta\), де - довжина дроту, i - струм, а θ - кут між напрямком струму і магнітним полем.
    • Постійні магніти - це предмети, виготовлені з намагніченого матеріалу і виробляють безперервні магнітні поля. Щоденні приклади включають магніти на холодильник, які використовуються для зберігання нотаток на дверцятах холодильника.
    • Матеріали, які можуть бути намагнічені, які також є тими, які сильно притягуються до магніту, називаються феромагнітними. Приклади цих матеріалів включають залізо, нікель та кобальт.
    • Контрприклад постійного магніту - електромагніт, який намагнічується тільки тоді, коли через нього протікає електричний струм.
    • Магніти завжди мають північний полюс і південний полюс, тому, якби розділити постійний магніт навпіл, було б створено два менші магніти, кожен з яких має північний полюс і південний полюс.
    • Постійні магніти виготовляються з феромагнітних матеріалів, які піддаються сильному зовнішньому магнітному полю і нагріваються, щоб вирівняти їх внутрішню мікрокристалічну структуру, що робить їх дуже важко розмагнічувати.
    • Напрямок магнітного поля - це той самий напрямок, в якому вказує стрілка компаса, яка є дотичною до лінії магнітного поля в будь-якій заданій точці.
    • Напруженість B-поля обернено пропорційна відстані між лініями поля. Вона точно пропорційна кількості ліній на одиницю площі перпендикулярно лініям.
    • Лінія магнітного поля ніколи не може перетнути іншу лінію поля. Магнітне поле унікальне в кожній точці простору.
    • Лінії магнітного поля бувають безперервними і нерозривними, утворюючи замкнуті петлі. Лінії магнітного поля визначені починаються на північному полюсі магніту і закінчуються на південному полюсі.
    • Земля значною мірою захищена від сонячного вітру, потоку енергетичних заряджених частинок, що виходять від Сонця, своїм магнітним полем. Ці частинки видалили б озоновий шар, який захищає Землю від шкідливих ультрафіолетових променів.
    • Магнітне поле Землі генерується петлею зворотного зв'язку в рідкому зовнішньому осерді: струмові петлі генерують магнітні поля; мінливе магнітне поле генерує електричне поле; а електричні та магнітні поля надають силу на заряди, що протікають струмами (сила Лоренца).
    • Геомагнітне поле змінюється з часом. Струми в іоносфері та магнітосфері спричиняють зміни протягом коротких часових масштабів, тоді як драматичні геомагнітні реверсальди (де північний та південний полюси перемикають місця розташування) відбуваються з очевидно випадковими інтервалами від 0,1 до 50 мільйонів років.

    Ключові умови

    • Закон Біот-Савара: Рівняння, яке описує магнітне поле, що генерується електричним струмом. Він пов'язує магнітне поле з величиною, напрямком, довжиною та близькістю електричного струму. Закон діє в магнітостатичному наближенні і відповідає як циркулярному закону Ампера, так і закону Гаусса для магнетизму.
    • Закон Ампера: Рівняння, яке пов'язує магнітні поля з електричними струмами, які їх виробляють. Використовуючи закон Ампера, можна визначити магнітне поле, пов'язане з заданим струмом або струмом, пов'язаним із заданим магнітним полем, за умови відсутності змінного часу електричного поля.
    • постійний магніт: Матеріал, або шматок такого матеріалу, який зберігає свій магнетизм навіть тоді, коли не піддається впливу зовнішніх магнітних полів.
    • феромагнітні: з матеріалу, такого як залізо або нікель, який легко намагнічується.
    • електромагніт: магніт, який притягує метали лише при електричній активації.
    • B-поле: Синонім магнітного поля.
    • лінії магнітного поля: графічне зображення величини та напрямку магнітного поля.
    • Динамо: Механізм, за допомогою якого небесне тіло, таке як Земля або зірка, генерує магнітне поле за астрономічними часовими шкалами за допомогою обертової, конвекційної та електрично провідної рідини.

    ЛІЦЕНЗІЇ ТА АВТОРСТВА

    CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ КОНТЕНТ, РАНІШЕ ДІЛИВСЯ

    CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ ВМІСТ, СПЕЦИФІЧНА АТРИБУЦІЯ