Magnetno polje je zelo zanimiv pojav. Trenutno so njegove lastnosti našle uporabo na številnih področjih. Ali veste, kaj je vir magnetnega polja? Ko boste prebrali članek, boste izvedeli o tem. Poleg tega bomo govorili o nekaterih dejstvih, povezanih z magnetizmom. Začnimo z zgodovino.
Malo zgodovine
Magnetizem in elektrika nikakor nista dva različna pojava, kot so dolgo zmotno verjeli. Njun odnos je postal jasen šele leta 1820, ko je danski znanstvenik Hans Christian Oersted (1777-1851) pokazal, da električni tok, ki teče skozi žico, odbije iglo kompasa. Tok vedno ustvari magnetno polje. Ni pomembno, kje teče – med oblakom in zemljo v obliki strele ali v mišici našega telesa.
Že v starih časih so ljudje poskušali ugotoviti, kaj je vir magnetnega polja. Poleg tega so bila odkritja uporabljena v praksi. Magnetizem so opazovali in uporabljali (zlasti za navigacijske namene) tisoče let, preden so ga razjasnili.narave električne energije in je našla praktično uporabo. Šele ko je postalo znano, da je snov sestavljena iz atomov, je bilo dokončno ugotovljeno, da sta magnetizem in elektrika medsebojno povezana. Kjerkoli opazimo magnetizem, mora biti vedno prisoten nekakšen električni tok. Vendar je bilo to odkritje šele začetek novih raziskav.
Kaj določa manifestacijo magnetnih lastnosti materialov v odsotnosti kakršnega koli zunanjega vira toka? Gibanje elektronov, ki ustvarjajo električne tokove znotraj atomov. To vrsto magnetizma bomo obravnavali tukaj. Na kratko smo opisali vir vrtinčnega magnetnega polja (izmenični tok).
Magnetit in drugi materiali
Zmožnost privabljanja železa in materialov, ki vsebujejo železo, je v naravi opažena v enem zanimivem mineralu. Govorimo o magnetitu, eni od kemičnih spojin železa. Verjetno so ga uporabljali v prvih kompasih, ki so jih izumili Kitajci. Vir magnetnega polja ni samo ta mineral. Nekaterim materialom je tudi razmeroma enostavno namerno sporočiti želene lastnosti. Med njimi sta najbolj znana železo in jeklo. Oba materiala zlahka postaneta vir magnetnega polja.
Trajni magneti
Snovi, ki privlačijo železo, tvorijo poseben razred. Imenujejo se trajni magneti. Kljub imenu so sposobni obdržati potrebne lastnosti le za omejen čas. v obliki trajnega magnetabar dokazuje moč zemeljskega magnetizma. Če se lahko prosto giblje, se en konec vedno obrne v smeri severnega pola Zemlje, drugi pa v smeri juga. Oba konca magneta se imenujeta severni in južni pol.
Magneti so lahko skoraj poljubne oblike: palica, podkev, obroč ali bolj zapletena. Uporabljajo se v električnih merilnih instrumentih. Pola magnetov so označena na naslednji način: N (severni) in S (južni). Pogovorimo se o tem, kako medsebojno delujejo.
Privlačnost in odboj
Nasprotna magnetna pola se privlačita. To vemo že od šole. S tem, da pritegne kakšen drug material, ga magnet najprej spremeni v šibek magnet. Poljaki z istim imenom se odbijajo (čeprav to ni tako očitno kot privlačnost). Ko sta izpostavljena magnetu, železo in jeklo sama postaneta magneta in pridobita nasprotno polarnost. Zato jih privlači. Toda če sta dva enaka magneta z enakimi "naboji" postavljena blizu drug drugemu z istimi poli, kaj se bo zgodilo? Opažena odbojna sila bo enaka privlačni sili, ki deluje med dvema nasprotnima poloma, postavljenima na enaki razdalji drug od drugega.
Magnetizem ne vpliva samo na materiale, ki vsebujejo železo. Vendar pa magnetne pojave najlažje opazimo v čistih kovinah. To so na primer železo, nikelj, kob alt.
Domene
Kovine, ki lahkopostanejo vir magnetnega polja, sestavljeni iz majhnih magnetov, ki se nahajajo naključno znotraj snovi. Enakomerno so usmerjeni le na majhnih območjih, imenovanih domene, ki jih je mogoče videti skozi elektronski mikroskop. V nemagnetizirani snovi – ker so tudi same domene tja usmerjene v različne smeri – je magnetno polje nič. Zato v tem primeru ni opaziti nobenih magnetnih lastnosti. Tako snov pridobi potrebne lastnosti le pod določenimi pogoji.
Proces magnetizacije je, da so vse domene prisiljene poravnati v isto smer. Ko se pravilno vrtijo, se njihova dejanja kopičijo. Snov kot celota postane vir magnetnega polja. Če se vse domene razporedijo v popolnoma isto smer, material doseže svojo magnetno mejo. Treba je opozoriti na en pomemben vzorec. Magnetizacija materiala je na koncu odvisna od magnetizacije domen. To pa je odvisno od tega, kako se posamezni atomi nahajajo znotraj domen.
zemeljsko magnetno polje
Zemeljsko magnetno polje je že dolgo natančno izmerjeno in opisano, vendar doslej še ni v celoti razloženo. Na zelo poenostavljen način ga lahko predstavimo, kot da se preprost ploščat magnet nahaja med severnim in južnim geografskim polom. To je tisto, kar povzroča nekatere opažene učinke. Toda to ne pojasni niti zelo nenavadnih sprememb v jakosti niti celo smeri linij magnetnega polja nad zemljo.površine, niti zakaj je bila pred milijoni let lokacija magnetnih polov nasprotna sedanjosti, niti zakaj se, čeprav počasi, nenehno premikajo. Tako so stvari nekoliko bolj zapletene.
Model zemeljskega magnetnega polja
Opišimo njegovo poenostavljeno različico podrobneje. Predstavljajte si dolg ploščat magnet v središču Zemlje, ki bo vir magnetnega polja. Kaj je še treba upoštevati? Magnetne snovi na površini globusa morajo biti razporejene tako, da se njihov severno usmerjen pol obrne v smeri, ki jo imenujemo sever (pravzaprav južni pol namišljenega magneta), drugi pol pa kaže na jug (severni pol magneta).).
Razumevanje zapletenih fizičnih procesov povzroča nekaj težav. Tako zemeljski magnetizem kot magnetizem majhnih kosov železa je lažje razložiti s predpostavko, da magnetne silnice (pogosto imenovane črte magnetnega toka) izhajajo iz severnega konca magneta in vstopajo v južni konec. To je zelo poljuben prikaz, ki se uporablja samo zaradi udobja, podobno kot se uporabljajo črte zemljepisne širine in dolžine, narisane na zemljevidu. Vendar nam pomaga razumeti, kaj je vir zemeljskega magnetnega polja.
Silne črte preprostega ravnega magneta, ki prehajajo od enega pola do drugega in pokrivajo celoten magnet, tvorijo nekaj podobnega cilindru. Zdi se, da se črte sile v isti smeri odbijajo. Vedno se začnejo pri eni vrsti drogov in končajo pri drugi vrsti drogov in se nikoli ne sekajo.
Bzaključek
Torej smo odprli temo "Izvor magnetnega polja". Kot lahko vidite, je precej obsežen. Upoštevali smo le osnovne koncepte, povezane s to temo.
