A magnetické pole obklopuje jakýkoli elektrický náboj v pohybu. Magnetické pole je spojité a neviditelné, ale jeho sílu a orientaci mohou představovat čáry magnetického pole. V ideálním případě ukazují čáry magnetického pole nebo čáry magnetického toku sílu a orientaci magnetického pole. Reprezentace je užitečná, protože dává lidem způsob, jak zobrazit neviditelnou sílu, a protože matematické zákony fyziky snadno pojmou „počet“ nebo hustotu polních čar.
- Linie magnetického pole jsou vizuální reprezentací neviditelných linií síly v magnetickém poli.
- Podle konvence čáry sledují sílu od severního k jižnímu pólu magnetu.
- Vzdálenost mezi čarami označuje relativní sílu magnetického pole. Čím jsou čáry blíže, tím silnější je magnetické pole.
- Železné piliny a kompas mohou být použity ke sledování tvaru, síly a směru čar magnetického pole.
Magnetické pole je a vektor, což znamená, že má velikost a směr. Li elektrický proud proudí přímou čarou, pravá ruka ukazuje směr neviditelného magnetického pole, který proudí kolem drátu. Pokud si představujete uchopení drátu pravou rukou palcem směřujícím ve směru proudu, magnetické pole putuje ve směru prstů kolem drátu. Co když ale neznáte směr proudu nebo si jednoduše chcete představit magnetické pole?
Jak vidět magnetické pole
Stejně jako vzduch je magnetické pole neviditelné. Na vítr se můžete dívat nepřímo házením malých kousků papíru do vzduchu. Podobně umístění kousků magnetického materiálu do magnetického pole vám umožní sledovat jeho cestu. Snadné metody zahrnují:
Použijte kompas
Mává jeden kompas kolem magnetického pole ukazuje směr linií pole. Abychom skutečně zmapovali magnetické pole, umístění mnoha kompasů ukazuje směr magnetického pole v kterémkoli bodě. Chcete-li nakreslit čáry magnetického pole, připojte „tečky“ kompasu. Výhodou této metody je, že ukazuje směr čar magnetického pole. Nevýhodou je, že to neznamená sílu magnetického pole.
Používejte železné piliny nebo magnetitový písek
Žehlička je feromagnetický. To znamená, že se vyrovnává podél čar magnetického pole a vytváří malé magnety se severními a jižními póly. Drobné kousky železa, jako jsou železné piliny, se zarovná, aby vytvořily podrobnou mapu linií pole, protože severní pól jednoho kusu směřuje k odpuzování severního pólu jiného kusu a přilákání jeho jižního pólu. Nemůžete však pouze posypat piliny na magnet, protože jsou přitahovány k němu a budou se na něm držet, nikoli sledovat magnetické pole.
K vyřešení tohoto problému se železné piliny rozstřikují na papír nebo plast přes magnetické pole. Jednou technikou používanou k rozptýlení pilin je posypat je na povrch z výšky několika palců. Další pole lze přidat, aby byly řádky pole jasnější, ale pouze do určitého bodu.
Alternativy k železným pilinám zahrnují ocelové BB pelety, pocínované železné piliny (které nebudou rezivět), malé kancelářské sponky, svorky nebo magnetitový písek. Výhodou použití částic železa, oceli nebo magnetitu je, že částice tvoří podrobnou mapu čar magnetického pole. Mapa také ukazuje hrubou indikaci síly magnetického pole. Tam, kde je pole nejsilnější, se vyskytují úzce rozmístěné, husté čáry, zatímco široce oddělené řídké čáry ukazují, kde je slabší. Nevýhodou použití železných pilin je to, že neexistuje žádný náznak orientace magnetického pole. Nejjednodušší způsob, jak to překonat, je použít kompas spolu se železnými pilinami k mapování orientace i směru.
Vyzkoušejte magnetický sledovací film
Magnetický sledovací film je flexibilní plastický obsahující bublinky tekutiny přichycené malými magnetickými tyčemi. Fólie se jeví tmavší nebo světlejší v závislosti na orientaci tyčí v magnetickém poli. Magnetický sledovací film funguje nejlépe při mapování složité magnetické geometrie, jako je ta, která je produkována plochým magnetem chladničky.
Čáry z přírodního magnetického pole
V přírodě se také objevují čáry magnetického pole. Během a úplné zatmění Slunce, čáry v koróně sledují magnetické pole Slunce. Zpět na Zemi, čáry v polární záře naznačují cestu magnetického pole planety. V obou případech jsou viditelné čáry zářícími proudy nabitých částic.
Pravidla magnetického pole
Použitím čar magnetického pole k vytvoření mapy se stanou zřejmá některá pravidla:
- Čáry magnetického pole se nikdy nekříží.
- Linie magnetického pole jsou spojité. Tvoří uzavřené smyčky, které pokračují celou cestu přes magnetický materiál.
- Čáry magnetického pole se spojují, kde je magnetické pole nejsilnější. Jinými slovy, hustota polních čar označuje sílu magnetického pole. Pokud jsou mapovány řádky pole kolem magnetu, je to nejsilnější magnetické pole je na jednom pólu.
- Pokud není magnetické pole mapováno pomocí kompasu, může být směr magnetického pole neznámý. Obvykle je směr naznačen nakreslením šipek podél čar magnetického pole. V jakémkoli magnetickém poli proudí čáry vždy od severního pólu k jižnímu pólu. Názvy „sever“ a „jih“ jsou historické a nemusí mít vliv na geografickou orientaci magnetického pole
Zdroj
- Durney, Carl H. a Curtis C. Johnson (1969). Úvod do moderní elektromagnetiky. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Griffiths, David J. (2017). Úvod do elektrodynamiky (4. ed.). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
- Newton, Henry Black a Harvey N. Davis (1913). Praktická fyzika. The MacMillan Co., USA.
- Tipler, Paul (2004). Fyzika pro vědce a inženýry: elektřina, magnetismus, světlo a elementární moderní fyzika (5. vydání). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.