Magnetinis laukas
Magnetinis laukas - tai sritis aplink magnetą, kurioje veikia magnetinė jėga. Judantys elektros krūviai gali sukurti magnetinį lauką. Magnetinius laukus paprastai galima matyti pagal magnetinio srauto linijas. Visais laikais magnetinio lauko kryptį rodo magnetinio srauto linijų kryptis. Magneto stiprumas susijęs su tarpais tarp magnetinio srauto linijų. Kuo arčiau viena kitos yra magnetinio srauto linijos, tuo magnetas stipresnis. Kuo jos toliau, tuo silpnesnės. Magnetinio srauto linijas galima pamatyti ant magneto uždėjus geležies drožlių. Geležies drožlės juda ir išsidėsto į linijas. Magnetiniai laukai suteikia galią kitoms dalelėms, kurios liečiasi su magnetiniu lauku.
Fizikoje magnetinis laukas - tai per erdvę praeinantis laukas, kuriame magnetinė jėga judina elektros krūvius ir magnetinius dipolius. Magnetiniai laukai yra aplink elektros sroves, magnetinius dipolius ir kintančius elektrinius laukus.
Magnetiniame lauke esantys magnetiniai dipoliai yra vienoje linijoje, o jų ašys yra lygiagrečios lauko linijoms, kaip matyti, kai geležies drožlės yra magneto akivaizdoje. Magnetiniai laukai taip pat turi savo energiją ir impulsą, o jų energijos tankis proporcingas lauko intensyvumo kvadratui. Magnetinis laukas matuojamas teslų (SI vienetai) arba gausų (cgs vienetai) vienetais.
Yra keletas žymių magnetinio lauko rūšių. Apie magnetinių medžiagų fiziką žr. magnetizmas ir magnetas, o tiksliau - diamagnetizmas. Apie magnetinius laukus, sukurtus keičiantis elektriniams laukams, žr. elektromagnetizmą.
Elektrinis laukas ir magnetinis laukas yra elektromagnetinio lauko sudedamosios dalys.
Elektromagnetizmo dėsnį sukūrė Maiklas Faradėjus.
H laukas
Fizikai gali teigti, kad dviejų magnetų tarpusavio jėgą ir sukimo momentą sukelia vienas kitą atstumiantys arba pritraukiantys magnetiniai poliai. Tai panašu į Kulono jėgą, atstumiančią tuos pačius elektros krūvius arba pritraukiančią priešingus elektros krūvius. Šiame modelyje magnetinį H lauką sukuria magnetiniai krūviai, kurie yra "išbarstyti" aplink kiekvieną polių. Taigi H laukas yra kaip elektrinis laukas E, kuris prasideda ties teigiamu elektros krūviu ir baigiasi ties neigiamu elektros krūviu. Netoli šiaurės ašigalio visos H lauko linijos nukreiptos į šiaurinį ašigalį (tiek magneto viduje, tiek išorėje), o netoli pietų ašigalio (tiek magneto viduje, tiek išorėje) visos H lauko linijos nukreiptos į pietų ašigalį. Taigi šiaurinis polius jaučia jėgą H lauko kryptimi, o pietinį polių veikia jėga, priešinga H laukui.
Pagal magnetinių polių modelį elementarųjį magnetinį dipolį m sudaro du priešingi magnetiniai poliai, kurių polių stiprumas qm, atskirti labai mažu atstumu d, todėl m = qm d.
Deja, magnetiniai poliai negali egzistuoti atskirai vienas nuo kito. Visi magnetai turi šiaurės ir pietų poras, kurių negalima atskirti nesukūrus dviejų magnetų, turinčių po vieną šiaurės ir pietų porą. Be to, magnetiniai poliai neatspindi magnetizmo, kurį sukuria elektros srovės, ir jėgos, kuria magnetinis laukas veikia judančius elektros krūvius.
Magnetinio poliaus modelis : du priešingi poliai, šiaurinis (+) ir pietinis (-), kuriuos skiria atstumas d, sukuria H lauką (linijos).
H laukas ir magnetinės medžiagos
H laukas apibrėžiamas taip:
H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} 
(H apibrėžimas SI vienetais)
Pagal šį apibrėžimą Ampero dėsnis tampa:
∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }} 
čia If - tai "laisvoji srovė", kurią gaubia kilpa, todėl tiesinis integralas H visiškai nepriklauso nuo ribinių srovių. Diferencialinį šios lygties ekvivalentą žr. Maksvelo lygtyse. Ampero dėsnis lemia ribinę sąlygą:
H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\paralelinė }-H_{2,\paralelinė }=\mathbf {K} _{\text{f}},} 
kur Kf yra paviršiaus laisvosios srovės tankis.
Panašiai H integralas bet kokiame uždarame paviršiuje nepriklauso nuo laisvųjų srovių ir išskiria "magnetinius krūvius" tame uždarame paviršiuje:
∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},} 
kuris nepriklauso nuo laisvųjų srovių.
Todėl H lauką galima padalyti į dvi nepriklausomas dalis:
H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,} 
kur H0 yra tik laisvųjų srovių veikiamas magnetinis laukas, o Hd yra tik surištųjų srovių veikiamas demagnetizuojantis laukas.
Todėl magnetinis H laukas pertvarko rišamąją srovę į "magnetinius krūvius". H lauko linijos apjuosia tik "laisvąją srovę" ir, kitaip nei magnetinis B laukas, prasideda ir baigiasi netoli magnetinių polių.
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra magnetinis laukas?
Atsakymas: Magnetinis laukas - tai sritis aplink magnetą, kurioje dėl judančių elektros krūvių poveikio veikia magnetinė jėga.
K: Kaip galima nustatyti magneto stiprumą?
A: Magneto stiprumą galima nustatyti pagal atstumą tarp magnetinių linijų - kuo jos arčiau viena kitos, tuo magnetas stipresnis.
K: Kas atsitinka, kai dalelės liečiasi su magnetiniu lauku?
A: Kai dalelės liečiasi su magnetiniu lauku, jos patiria jo jėgą.
K: Ką reiškia, kad kažkas turi savo energiją ir pagreitį?
Atsakymas: Turėti savo energiją ir pagreitį reiškia, kad kažkas turi savo savybes, leidžiančias jam judėti ar veikti nepriklausomai nuo kitų objektų ar jėgų.
K: Kaip išmatuoti magnetinio lauko stiprumą?
A: Magnetinio lauko stipris matuojamas teslaksais (SI vienetai) arba gausais (CGS vienetai).
K: Kas nustatė elektromagnetizmo dėsnį?
A: Maiklas Faradėjus sukūrė elektromagnetizmo dėsnį.
K: Kas atsitinka, kai geležies dribsniai padedami šalia magneto?
Atsakymas: Kai geležies dribsniai padedami šalia magneto, jie juda ir išsidėsto į srauto linijas, kurios rodo magnetinio lauko kryptį ir stiprumą.
