Свойства силовых линий магнитного поля
Содержание
Вокруг постоянных магнитов или вблизи движущихся носителей электрического заряда возникает особая материя, которую называют магнитным полем (МП). Оно неотъемлемо от электрического поля и вместе с ним участвует в формировании электромагнитного поля. Визуально его изображают с помощью специальных линий, названных силовыми линиями магнитного поля. Но так как главной силовой характеристикой МП является магнитная индукция, то термин силовые линии магнитного поля может использоваться наравне с термином линии магнитной индукции.
Что такое магнитные линии
Первым понятие силовых линий сформулировал английский физик М. Фарадей. По своей сути они являются воображаемыми петлями, касательные к которым в любой точке совпадают по направлению с вектором магнитной индукции. Эти петли или замкнутые кривые представляют собой не реальные линии, а только являются удобным способом изображения МП. Использование магнитных линий позволяет отобразить силу и направление магнитной индукции. С их помощью можно обозначать слабые и сильные зоны МП, а также его взаимодействие с прочими физическими объектами.
Вокруг постоянного магнита рассматриваемые линии имеют вид замкнутых кривых, исходящих из северного полюса и входящих в южный. Магнитное поле проводника и его силовые линии изображаются концентрическими окружностями.
Принимая во внимание форму и расположение силовых линий магнитного поля, можно судить об интенсивности и распределении МП вокруг объекта, являющегося его источником. Если окружности на рисунке изображаются на небольшом расстоянии друг от друга, значит, поле создано сильным магнитом или проводником с большим током. Чтобы узнать направление вектора индукции, пользуются правилом правой руки или правилом буравчика.
Визуализация линий
Линии магнитного поля можно сделать видимыми, используя металлические опилки. Попав в МП они намагничиваются и становятся своеобразными магнитными стрелками, которые располагаются вдоль воображаемых силовых линий.
Визуализация линий МП помогает лучше понять механизм различных физических явлений, связанных с магнетизмом и электромагнетизмом.
Особенности магнитных линий
Следует отметить такие основные свойства силовых линий:
- Линии МП всегда замкнуты, то есть, точка выхода и входа у них общая. В этом заключается главное отличие между силовыми линиями магнитного и электрического полей. Для последнего характерны разомкнутые линии, которые начинаются на зарядах со знаком плюс, а заканчиваются на тех, что имеют отрицательный знак, а при отсутствии таковых силовые линии уходят в бесконечность.
- Замкнутые силовые линии магнитного поля подтверждают такую важную особенность, как отсутствие магнитных зарядов. В природе южный магнитный полюс не может существовать отдельно от северного и наоборот. Если магнит распилить пополам, то в итоге получится 2 магнита, у каждого из которых будет 2 полюса. Силовые линии выходят из северного полюса магнита и направлены в сторону южного.
- Силовые линии магнитного поля никогда не пересекаются и не прерываются. Такие линии характерны для вихревого поля.
- Густота расположения линий зависит от величины магнитной индукции. Чем выше последняя, тем меньше расстояние между линиями и наоборот.
- Линии МП не существуют как отдельные компоненты физического мира — они воображаемы. Поэтому ответ на вопрос, как можно увидеть магнитные силовые линии, однозначный — никак. Их можно лишь изобразить схематически.
Как убедиться в наличии магнитного поля
Если силовые линии нематериальны, возникает вопрос: можно ли как-то убедиться в том, что магнитное поле существует? Да, его обнаруживают разными способами. Самые распространенные:
- Опыт с магнитной стрелкой.
- Опыт с проводящим ток предметом.
Поместив в поле один из перечисленных выше элементов, можно наблюдать перемещение последнего в пространстве.
Опыты, с помощью которых можно убедиться в наличии МП
Сферы применения
Огромным магнитом является наша планета. Земное магнитное поле порождают круговые токи, циркулирующие в ядре. Человечество стало использовать МП Земли очень давно. Примерно в 17-м веке изобрели такой прибор, как компас.
Благодаря магнитному полю планеты многие живые организмы ориентируются в пространстве. Ученые, например, выяснили, что птицы имеют собственный «компас». Он представляет собой небольшой кусочек биологической ткани с кристаллами магнетита. Располагается этот компас в области птичьих глаз.
Но настоящий прорыв произошел в начале 19-го века, когда был изобретен электромагнит. Это способствовало зарождению современной электротехники. В настоящее время магнитные и электромагнитные поля находят применение практически во всех областях жизнедеятельности современного человека.
Электромагнитные устройства
В науке применяют такие устройства, как:
- Электромагниты.
- Генераторы.
- Электромагнитные клапаны.
Они используются для генерации электромагнитного поля, создаваемого с той или иной целью.
Магнитно-резонансная томография (МРТ)
Благодаря сильным магнитным полям стало возможным видеть изображения внутренних органов.
Магнитные сепараторы
Сепараторы позволяют разделять предметы на магнитные и немагнитные. Эти инструменты нашли широкое применение в промышленном производстве.
Магнитные карты
Магнитные карты отличаются от обычных тем, что применяются для определения направления магнитного поля по всей планете.
Компасы
Принцип работы компаса несложно понять. Он позволяет определить, где находится север, а где — юг. Направление магнитных линий меняется в зависимости от местоположения человека.
Декор
Магниты также применяют в декорировании помещений. Из них делают наклейки для холодильника, брелоки и так далее.
Динамики
Динамики издают звук именно благодаря силе магнита. Он позволяет трансформировать электрическую энергию в звук.
Телевизоры, компьютеры, телефоны
Технология изготовления цифровой техники основана на использовании магнитного поля.
Бытовая техника
Без знания свойств магнитного поля невозможно производство кранов, дверей холодильника, электрических звонков и многого другого. Технология изготовления цифровой техники также основана на использовании магнитного поля.
Загрузка...
