Магнитното поле, наричано още векторно поле, е магнитното въздействие върху движещи се електрически заряди, магнитни материали и електрически токове.

Магнитните полета принуждават електрически заредените частици да се движат по кръгов или спирален път, а заредените частици упражняват сила, перпендикулярна на собствената им скорост и на магнитното поле. Магнитното поле може да се изрази като областта около магнит, в която се усеща ефектът на магнетизма.

Магнитното поле може да се означи с B или H. От математическа гледна точка то се обозначава с величини, известни като вектори, които имат посока и големина.

Два различни вектора помагат за представянето на магнитното поле: плътност на магнитния поток (или магнитна индукция) и интензивност на магнитното поле (или сила на магнитното поле).

Единицата за магнитно поле е тесла, а нейната основна единица е (нютон.секунда)/кулон. Известно е, че линиите на магнитното поле не се пресичат една с друга. Всъщност магнитните линии образуват затворени цикли, започващи от северния полюс и завършващи при южния. Гъстотата на полевите линии обикновено показва силата на полето.

Какво е магнитното поле?

• Магнитното поле е поле, създадено от движението на електрически заряди.
• Магнитното поле може да се определи като областта около магнит, в която се усеща ефектът на магнетизма.
• Това е силово поле, което упражнява сила върху материали като желязо, когато е поставено близо до него.
• Магнитните полета не се нуждаят от среда, за да се разпространяват; те могат да се разпространяват дори във вакуум.
• Магнитното поле има по-голям капацитет за съхранение на енергия от електрическото поле, което го отличава от електрическото поле и позволява използването му във всяко електромеханично устройство, като трансформатори, двигатели и генератори.

Магнитно поле

• Магнитното поле е векторно поле, обикновено разположено в близост до магнит, електрически ток или променящо се електрическо поле, в което се откриват магнитни сили.
• Магнитното поле и електрическото поле по принцип са две взаимосвързани понятия и по същество са част от електромагнитната сила.

Често задавани въпроси

Как се представят линиите на магнитното поле на баров магнит?

При бар магнит линиите на полето се издигат от северния полюс и влизат в магнита при южния полюс. След това тези линии проникват в магнита до северния полюс, където се появяват отново.

История на магнитното поле

Магнитното поле е изследвано за първи път през 1269 г., когато френският учен Петрус Перегрин дьо Марикур използва железни игли, за да картографира магнитното поле върху повърхността на сферичен магнит.

Той видял, че получените линии на полето се пресичат в две точки. Тези точки били наречени "полюси". След това наблюдение той стигнал до заключението, че независимо колко фино е нарязан един магнит, той винаги има северен и южен полюс.

Уилям Гилбърт твърди три века по-късно, че Земята е магнит.

Според Джон Мичъл, английски духовник и философ, магнитните полюси се привличат и отблъскват; той излиза с това твърдение през 1750 г.

Шарл-Огюстен дьо Кулон проверява експериментално магнитното поле на Земята през 1785 г.

След това, през XIX век френският математик и геометрик Симеон Дени Поасон разработва първия модел на магнитното поле, който публикува през 1824 г.

През деветнадесети век нови открития поставят под въпрос приетите дотогава възгледи.

Ханс Кристиан Орстед, датски физик и химик, открива през 1819 г., че електрическият ток създава магнитно поле около себе си.

През 1825 г. Андре-Мари Ампер предлага модел на магнетизма, в който магнитната сила се дължи на непрекъснато течащи токови контури, а не на диполи на магнитния заряд.

Английският учен Фарадей демонстрира през 1831 г., че променящото се магнитно поле създава електрическо поле. Той открива електромагнитната индукция.

Джеймс Клерк Максуел публикува теории за електричеството и магнетизма между 1861 и 1865 г. Разработени са уравненията на Максуел. Тези уравнения описват подробно взаимодействието на електричеството и магнетизма.

Илюстрация на магнитно поле

Обикновено магнитното поле може да се представи по два начина.

• Вектор на магнитното поле
• Линии на магнитното поле

Вектор на магнитното поле

Магнитното поле се описва математически като векторно поле. Приема се, че магнитното поле има както големина, така и посока. Едно векторно поле може да се представи като мрежа от вектори. Дължината на вектора се определя от силата на магнитното привличане.

Линии на магнитното поле

Линиите на магнитното поле са въображаеми линии, които обграждат магнит. Гъстотата на полевите линии показва неговата големина. Магнитното поле е най-силно около южния и северния полюс на магнита и отслабва, когато се отдалечава от полюсите.

Експеримент с линиите на магнитното поле

Общо магнитното поле е най-силно около северния и южния полюс и силата му отслабва с отдалечаването от тях. Експериментът по-долу:

Какво ви е необходимо

Лист бяла хартия, бар магнит, железни стърготини

Експеримент

-<! Поставете бял лист хартия на масата и поставете под него в центъра плътен магнит.

-<! Разпръснете железни стърготини около магнита.

-<! Притиснете хартията внимателно.

-<! Може да се види, че железните стърготини се подреждат в точен модел, който възпроизвежда полето на магнита.

-<! Ако се вгледате внимателно в тези стърготини, ще видите, че железните стърготини се събират около магнита най-вече в областта на полюсите, но концентрацията им намалява, колкото по-далеч са от полюсите.

Източник:QuantumBoffin

Свойства на линиите на магнитното поле

Някои от важните свойства на линиите на магнитното поле включват: Линиите на магнитното поле никога не се пресичат.

• Той се движи по пътя на най-малкото съпротивление между противоположните магнитни полюси. Линиите на магнитното поле на бар магнит се движат в затворени контури от единия полюс до другия.
• Линиите на магнитното поле ще бъдат с еднаква дължина.
• Плътността на електропроводите намалява, когато те се движат от област с по-висока пропускливост към област с по-ниска пропускливост.
• Линиите се движат от южния към северния полюс в материално магнитно поле, докато във въздуха те текат от северния към южния полюс.
• Гъстотата на магнитното поле варира в зависимост от разстоянието от полюса. Плътността му намалява с отдалечаването от полюса.

Как да чертаем линии на магнитното поле

• Магнитните силови линии могат да се начертаят с помощта на компас, бар магнит и лист хартия.
• На първо място поставете хартията върху дъската за рисуване. Поставете бар магнита в центъра и го отбележете с молив.
• Дръжте компаса близо до един от полюсите на магнита. Уверете се, че наблизо няма друг магнитен материал.
• Виждате стрелката на компаса, която сочи в много посоки. Направете точков знак в тази посока.
• Извадете компаса от тази точка и го поставете върху точката, така че основата на стрелката да е в точката.
• Направете нова точка в посоката, в която сега сочи стрелката на компаса.
• Повторете този метод, докато компасът попадне на противоположния полюс на магнита. Свържете точките. Върнете се на предишната позиция и повторете процеса от новото място.
• След като нарисувате няколко линии, става ясно, че линиите образуват затворен контур, който изглежда започва от единия полюс на магнита и завършва при другия. Ето как се чертаят линиите на магнитното поле.
• Линиите на магнитното поле варират в зависимост от вида на използваните магнити.

Източник: vt.physics

Как се създава магнитно поле?"

Магнитно поле може да се създаде не само от магнит, но и от движещ се заряд или електрически ток. Всички знаем, че материята е съставена от малки части, известни като атоми. Ядрото на атома е съставено от протони и неутрони, а около него обикалят електрони.

Магнитното поле се създава от въртенето и обикалянето на протоните и неутроните или ядрото на атома. Посоката на магнитното поле се определя от посоките на обикаляне и въртене. Магнитното поле се представя математически с буквата "В". тесла е наименованието на неговата единица (Т).

Сила на магнитното поле

• Напрегнатостта на магнитното поле може да се определи и като сила на магнитното поле или интензитет на магнитното поле.
• Силата на магнитното поле може да се означи с вектора H.
• Силата на магнитното поле може да се определи като съотношението, необходимо за създаване на определена плътност на потока (B) в определен материал на единица дължина от този материал.
• Силата на магнитното поле може да се измерва в единици ампер/метър.

Формулата за интензивността на магнитното поле може да се представи по следния начин:

H = B/μ - M

Където:

B = плътността на магнитния поток

M = намагнитване

μ = магнитна проницаемост

Тесла е единица за сила на магнитното поле. Една Тесла (1 Т) може да се изрази като напрегнатост на полето, създаващо един нютон сила на ампер ток на метър проводник.

Как още може да се създаде магнитно поле?

Магнитно поле може да се създаде, когато зарядът е в движение. Съществуват два други начина за подреждане на заряда така, че той да е в движение и допълнително да генерира полезно магнитно поле.

1. Магнитно поле може да се създаде винаги, когато електрически заряд е в движение.

2. Постоянните магнити работят чрез движението на електроните около ядрата. Само някои материали могат да бъдат превърнати в магнити, а някои са много по-силни от други.

Магнитното поле на Земята

Сър Уилям Гилбърт за първи път картографира магнитното поле на Земята през 1600 г. Въз основа на своите тестове той установява, че Земята има магнитни свойства и магнитно поле. Ако един магнит се окачи свободно и се остави да се върти в хоризонтално положение, той автоматично ще се подравни и спре в посока север-юг.

Магнитът ще бъде подравнен така, че северният полюс да се привлича към географския юг, а южният полюс - към географския север.

Хипотеза за източника на магнитното поле на Земята

1. Земното ядро е гореща разтопена течност, която съдържа йони. Тези йони циркулират вътре в течността под формата на токови контури и създават магнитно поле.

2. Земята се върти около оста си и материята на планетата е съставена от заредени частици. Тези заредени частици под формата на токови контури също се въртят около земната ос и са отговорни за създаването на магнитното поле.

3. Ионизираните газове образуват външния слой на Земята. Когато Земята се върти, движението на йоните генерира електрически ток, който води до създаването на магнитно поле.

Но можете да научите повече за магнитното поле на Земята в отделна статия.

Източници:

Физика на магнитното поле на уебсайта на Физическия факултет на Великобритания: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/prednasky/fmp/

Статии за магнитното поле в сайта Vesmír.cz: https://vesmir.cz/tag/magneticke-pole/

Магнитно поле в Уикипедия: https://cs.wikipedia.org/wiki/Magnetick%C3%A9_pole

Онлайн лекция за магнитното поле на Мишел ван Бийзен в YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=TKTNZBGD22w