Что может служить источником магнитного поля
Содержание
Человеку с давних времен известны вещества, обладающие способностью притягивать металлические предметы. Поскольку подобные минералы впервые были обнаружены возле древнегреческого города Магнесия, то их назвали магнитами, что в переводе означает камень из Магнесии. Форму материи, присутствующей в пространстве вокруг магнита и способной взаимодействовать с окружающими предметами, было названо магнитным полем. Впервые этот термин в 1845 году ввел английский ученый М. Фарадей.
Виды магнитов
Если следовать простой логике, то можно сказать, что источники магнитного поля — это магниты. Такая наука, как физика выделяет три вида магнитов:
- Постоянные.
- Временные.
- Электромагниты.
Постоянные магниты — это то, что служит источником не исчезающего со временем магнитного поля. Они представляют собой материалы с высокой магнитной восприимчивостью и делятся на естественные и искусственные. К первым относятся природные вещества, например, магнитный железняк. Искусственные постоянные магниты создаются людьми из довольно сложных металлических сплавов, в составе которых присутствуют железо, кобальт, никель, неодим и прочие магнетики.
Временными магнитами называют металлические изделия, которые под воздействием магнитных полей намагничиваются и на некоторое время приобретают способность притягивать другие предметы из металлов.
Электромагниты — это тоже разновидность искусственных магнитов, но при их создании используется основной принцип теории электромагнетизма, заключающийся в том, что магнитное поле возникает вокруг проводников с электротоком.
Земля — самый большой естественный магнит
Магнитное поле Земли и источники этого магнитного поля считают фундаментальной характеристикой нашей планеты, играющей ключевую роль в создании уникального окружающего нас мира.
Одной из важных функций МП Земли является защита от вредного воздействия солнечного ветра и космических излучений. Этот естественный щит отражает заряженные частицы, летающие вокруг планеты, предотвращая их воздействие на ее атмосферу и поверхность. Важным аспектом также является использование магнитного поля для навигации многими видами живых организмов и различными технологическими устройствами.
Несколько упрощенно можно говорить, что наша планета — это полосовой магнит, ось которого направлена примерно с севера на юг. Источником магнитного поля Земли являются круговые токи, циркулирующие в ядре. Геомагнитные полюса не совпадают с географическими. За миллиарды лет существования нашей планеты они неоднократно меняли свое местоположение. Явление смены полюсов названо инверсией.
Особенности электромагнетизма
Сущность электромагнитного явления стала понятна благодаря экспериментам датского физика Ханса Христиана Эрстеда. Он случайно заметил, что стрелка компаса начинает перемещаться, оказавшись рядом с проводником, по которому проходит ток. Так была открыта взаимосвязь между магнетизмом и электричеством.
Кроме Эрстеда изучением электромагнитных явлений занимались Фарадей, Ампер, Максвелл. К концу 19-го века были сформулированы основные законы, касающиеся магнитного поля и его источников.
Согласно этим законам, МП представляет собой особую разновидность материи, способную взаимодействовать с движущимися электрозарядами. Основной силовой характеристикой этой материи является магнитная индукция.
Направление ее вектора показывает, как действует сила со стороны поля на частицу с зарядом или проводник с током. Модуль вектора соответствует величине этой силы.
Магнитное и электрическое поля тесно связаны между собой, поэтому их нельзя рассматривать по отдельности. Изменяющееся во времени электрополе порождает магнитное поле и наоборот, изменяющееся МП способствует образованию ЭП.
Магнитные свойства природных магнитов также связаны с электротоком. Природа магнетизма была обоснована в гипотезе Ампера. Ученый выяснил, что в любом веществе присутствуют микроскопические токи. Впоследствии они были названы амперовскими. Существование токов Ампера связано с вращением электронов вокруг своей оси и вокруг ядра атома. Вследствие этого образуются элементарные магнитные поля. Их взаимодействие между собой способствует формированию общего МП вещества.
Применение на практике
В современных технологиях электрические токи используются для создания магнитных полей с конкретными характеристиками. Устройства, состоящие из провода, обмотанного вокруг сердечника, создают сильные и управляемые поля. Этот принцип используется в широком спектре устройств, начиная от датчиков и заканчивая электрическими машинами. В медицине МП играют решающую роль в магнитно-резонансной томографии (МРТ), где создается сильное переменное поле для изучения внутренних структур организма.
В электротехнике переменные поля являются основой работы трансформаторов и генераторов электроэнергии. Эти устройства преобразуют энергию переменного магнитного поля в электрическую. Также МП применяются в современных технологиях коммуникаций. Например, в технологии RFID (радиочастотная идентификация) они используются для бесконтактной передачи данных и идентификации объектов.
Еще одно любопытное применение — магнитная левитация. На этом явлении основывается метод бесконтактной подвески, используемый для перемещения объектов. Поезда на магнитной подушке как бы «парят» в воздухе. Их движение происходит без трения и механического контакта.
Загрузка...
