Магнитное поле

Магнитное поле - это особый  вид  материи,  невидимый  и  неосязаемый для человека, существующий независимо от нашего сознания.

Магнитная стрелка – это устройство, необходимое   при  изучении  магнитного  действия  электрического  тока.  Она представляет из себя маленький  магнит, установленный на острие иглы,  имеет  два  полюса: северный  и  южный. Магнитная стрелка может свободно вращаться на кончике иглы.  Северный  конец  магнитной  стрелки всегда показывает на север".  Линия,  соединяющая  полюсы  магнитной  стрелки  называется  осью  магнитной  стрелки. Аналогичная магнитная стрелка есть в любом компасе - приборе для ориентирования на местности. 

Где возникает магнитное поле?

О пыт  Эрстеда  ( 1820г.)  -  показывает,  как  взаимодействует  проводник  с  током  и  магнитная  стрелка. При замыкании эл. цепи магнитная стрелка отклоняется от своего начального положения, а при размыкании цепи стрелка возвращается в свое первоначальное положение.  

В  пространстве  вокруг  проводника  с  током   (а  в  общем  случае  вокруг  любого  движущегося  электрическогозаряда)  возникает  магнитное  поле. Магнитные  силы  этого  поля  действуют  на  стрелку  и  поворачивают  ее перпендикулярно проводнику с током. В общем случае можно сказать, что магнитное поле возникает вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Интересно, что ...

... многие небесные тела – планеты и звезды -  обладают собственными магнитными полями.  Однако наши ближайшие соседи - Луна, Венера и Марс -  не имеют магнитного поля,  подобного Земному. Гильберт открыл, что, когда приближают к одному полюсу магнита кусок железа, другой полюс начинает притягивать сильнее. Эта идея была запатентована лишь через 250 лет после смерти Гильберта.

... если взять долларовую  купюру за угол и поднести к  мощному магниту (например, подковообразному),  создающему неоднородное  магнитное поле, бумажка  отклонится к одному из полюсов.  Оказывается,  краска долларовой купюры содержит соли железа,   обладающие магнитными  свойствами, поэтому доллар притягивается к одному из полюсов магнита.

Нельзя ли защититься от действия магнитных сил, укрыться от них за какой-нибудь непроницаемой для них преградой?

К ак ни странно, веществом, непроницаемым для магнитных сил, является то же самое железо, которое так легко намагничивается! Внутри кольца из железа стрелка компаса не отклоняется магнитом, помещенным вне кольца. Железным футляром можно защитить от действия магнитных сил стальной механизм карманных часов. Если бы вы положили золотые часы на полюсы сильного подковообразного магнита, то все стальные части механизма, прежде всего тонкая волосяная пружинка при балансире, намагнитились бы и часы перестали бы ходить правильно. Удалив магнит, вы не вернете часы к прежнему состоянию, стальные части механизма останутся намагниченными, и часы потребуют самой радикальной починки, замены многих частей механизма. Поэтому с золотыми часами не следует делать подобного опыта, – он обойдется чересчур дорого.

Напротив, с часами, механизм которых плотно закрыт железными или стальными крышками, вы можете смело произвести этот опыт, – магнитные силы через железо и сталь не проникают. Поднесите такие часы к обмоткам сильнейшей динамо,  – верность хода не пострадает ни в малейшей степени. Для электротехников такие дешевые железные часы являются идеальными, тогда как золотые или серебряные скоро приходят в негодность от воздействия магнитов.

Магнитное поле обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю. Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля.

Г рафически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки. Северный полюс стрелки всегда устанавливается в направлении действия сил поля. Конец постоянного магнита, из которого выходят силовые линии, принято считать северным полюсом, а противоположный конец, в который входят силовые линии,— южным полюсом (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны). Распределение силовых линий между полюсами плоского магнита можно обнаружить при помощи стальных опилок, насыпанных на лист бумаги, положенный на полюсы. Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя параллельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

Схемы действия магнитного поля на движущиеся электрические заряды: положительный ион (а) и электрон (б).

Магнитное поле, созданное постоянным магнитом.

Однородное магнитное поле между полюсами постоянного магнита

Магнитный поток, пронизывающий катушку при перпендикулярном (а) и наклонном (б) ее положениях по отношению к направлению магнитных силовых линий

Для более наглядного изображения магнитного поля силовые линии располагают реже или гуще. В тех местах, где магнитное роле сильнее, силовые линии располагают ближе друг к другу, там же, где оно слабее,— дальше друг от друга. Силовые линии нигде не пересекаются.

Во многих случаях удобно рассматривать магнитные силовые линии как некоторые упругие растянутые нити, которые стремятся сократиться, а также взаимно отталкиваются друг от друга (имеют взаимный боковой распор). Такое механическое представление о силовых линиях позволяет наглядно объяснить возникновение электромагнитных сил при взаимодействии магнитного поля и Проводника с током, а также двух магнитных полей.

Магнитные свойства вещества определяют по тому, как эти вещества реагируют на внешнее магнитное поле и каким образом упорядочена их внутренняя структура. Исходя из этих параметров, все вещества можно разделить на такие группы. Парамагнетики диамагнетики антиферромагнетики ферромагнетики и ферримагнетики.