A magnētiskais lauks ieskauj jebkurš elektriskais lādiņš kustībā. Magnētiskais lauks ir nepārtraukts un neredzams, bet tā stiprumu un orientāciju var attēlot magnētiskā lauka līnijas. Ideālā gadījumā magnētiskā lauka līnijas vai magnētiskās plūsmas līnijas parāda magnētiskā lauka stiprumu un orientāciju. Šis attēlojums ir noderīgs, jo tas dod cilvēkiem iespēju aplūkot neredzamu spēku un tāpēc, ka fizikas matemātiskie likumi viegli pielāgo lauka līniju "numuru" vai blīvumu.
- Magnētiskā lauka līnijas ir neredzamu spēka līniju vizuāls attēlojums magnētiskajā laukā.
- Pēc vienošanās līnijas izseko spēku no magnēta ziemeļu līdz dienvidu pola.
- Attālums starp līnijām norāda magnētiskā lauka relatīvo stiprumu. Jo tuvāk līnijas ir, jo spēcīgāks ir magnētiskais lauks.
- Magnētiskā lauka līniju formu, stiprumu un virzienu var izsekot dzelzs kartēm un kompasam.
Magnētiskais lauks ir a vektors, kas nozīmē, ka tam ir lielums un virziens. Ja elektriskā strāva plūst taisnā līnijā, labās puses likums parāda virzienu, kādā neredzamas magnētiskā lauka līnijas plūst ap vadu. Ja iedomājaties satvert vadu ar labo roku ar īkšķi, kas vērsts strāvas virzienā, magnētiskais lauks pārvietojas pirkstu virzienā ap stiepli. Bet ko darīt, ja nezināt strāvas virzienu vai vienkārši vēlaties vizualizēt magnētisko lauku?
Kā redzēt magnētisko lauku
Tāpat kā gaiss, arī magnētiskais lauks nav redzams. Jūs varat netieši aplūkot vēju, metot gaisā mazus papīra gabaliņus. Tāpat magnētiskā materiāla bitu ievietošana magnētiskajā laukā ļauj izsekot tā ceļam. Vienkāršās metodes ietver:
Izmantojiet kompasu
Vienkārši vicinot kompass ap magnētisko lauku parāda lauka līniju virzienu. Lai faktiski kartētu magnētisko lauku, daudzu kompasu novietošana norāda magnētiskā lauka virzienu jebkurā vietā. Lai vilktu magnētiskā lauka līnijas, savienojiet kompasa "punktus". Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tā parāda magnētiskā lauka līniju virzienu. Trūkums ir tas, ka tas nenorāda magnētiskā lauka stiprumu.
Izmantojiet dzelzs sakausējumus vai magnētīta smiltis
Dzelzs ir feromagnētisks. Tas nozīmē, ka tas izlīdzinās gar magnētiskā lauka līnijām, veidojot sīkus magnētus ar ziemeļu un dienvidu poliem. Sīkie dzelzs gabali, piemēram, dzelzs atgriezumi, izlīdzinās, veidojot detalizētu lauka līniju karti, jo viena gabala ziemeļpols orientējas, lai atgrūžot cita gabala ziemeļpolu un piesaistītu tā dienvidu polu. Bet jūs nevarat vienkārši apkaisīt materiālus uz magnēta, jo tie to piesaista un pie tā pieķersies, nevis izsekos magnētisko lauku.
Lai atrisinātu šo problēmu, dzelzs atgriezumus uz magnētiskā lauka pārkaisa uz papīra vai plastmasas. Viens paņēmiens, ko izmanto, lai izkliedētu šķiedras, ir to smidzināšana uz virsmas no dažu collu augstuma. Var pievienot vairāk iesniegumu, lai lauka līnijas būtu skaidrākas, bet tikai līdz punktam.
Dzelzs pildījumu alternatīvas ir tērauda BB granulas, ar dzelzs pārklājumu pārklātas skārda pamatnes (kas nerūsīs), mazi saspraudes, skavas vai magnīta smiltis. Dzelzs, tērauda vai magnetīta daļiņu izmantošanas priekšrocība ir tā, ka daļiņas veido detalizētu magnētiskā lauka līniju karti. Karte sniedz arī aptuvenu norādi par magnētiskā lauka stiprumu. Cieši novietotas, blīvas līnijas rodas tur, kur lauks ir spēcīgākais, savukārt plaši atdalītas, retas līnijas parāda, kur tas ir vājāks. Dzelzs šķiedru izmantošanas trūkums ir tāds, ka nav norādes par magnētiskā lauka orientāciju. Vienkāršākais veids, kā to pārvarēt, ir izmantot kompasu kopā ar dzelzs kartēm, lai kartētu gan orientāciju, gan virzienu.
Izmēģiniet filmu ar magnētisko skatīšanos
Magnētiska skatīšanās filma ir elastīga plastmasas kas satur šķidruma burbuļus, kas savīti ar sīkiem magnētiskiem stieņiem. Plēves šķiet tumšākas vai gaišākas atkarībā no stieņu orientācijas magnētiskajā laukā. Magnētiskā skatīšanās filma vislabāk kartē sarežģītu magnētisko ģeometriju, piemēram, to, ko rada plakans ledusskapja magnēts.
Dabiskās magnētiskā lauka līnijas
Dabā parādās arī magnētiskā lauka līnijas. Laikā a kopējais saules aptumsums, līnijas koronā izseko Saules magnētisko lauku. Atpakaļ uz Zemes, līnijas aurorā norāda planētas magnētiskā lauka ceļu. Abos gadījumos redzamās līnijas ir kvēlojošas uzlādētu daļiņu straumes.
Magnētiskā lauka līnijas noteikumi
Izmantojot kartes veidošanai magnētiskā lauka līnijas, kļūst redzami daži noteikumi:
- Magnētiskā lauka līnijas nekad nešķērso.
- Magnētiskā lauka līnijas ir nepārtrauktas. Tie veido slēgtas cilpas, kas visu ceļu turpinās caur magnētisku materiālu.
- Magnētiskā lauka līnijas ķeras kopā tur, kur magnētiskais lauks ir visspēcīgākais. Citiem vārdiem sakot, lauka līniju blīvums norāda magnētiskā lauka stiprumu. Ja lauka līnijas ap magnētu ir kartētas, tā spēcīgākais magnētiskais lauks ir pie jebkura pola.
- Ja magnētiskais lauks nav kartēts, izmantojot kompasu, magnētiskā lauka virziens var būt nezināms. Pēc vienošanās virzienu norāda ar bultiņu galviņu vilkšanu gar magnētiskā lauka līnijām. Jebkurā magnētiskajā laukā līnijas vienmēr plūst no ziemeļu pola uz dienvidu pole. Nosaukumi "ziemeļi" un "dienvidi" ir vēsturiski, un tiem, iespējams, nav nozīmes magnētiskā lauka ģeogrāfiskajai orientācijai
Avots
- Durnijs, Karls H. un Kurts C. Džonsons (1969). Ievads mūsdienu elektromagnētikā. Makgreivs. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Grifits, Deivids Dž. (2017). Ievads elektrodinamikā (4. izdevums). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
- Ņūtons, Henrijs Blekts un Hārvijs N. Deiviss (1913). Praktiskā fizika. MacMillan Co., ASV.
- Tiplers, Pols (2004). Fizika zinātniekiem un inženieriem: elektrība, magnētisms, gaisma un mūsdienu elementārā fizika (5. izdevums). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.