Μαγνητικό πεδίο
Το μαγνητικό πεδίο είναι η περιοχή γύρω από έναν μαγνήτη στην οποία υπάρχει μαγνητική δύναμη. Τα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία. Τα μαγνητικά πεδία είναι συνήθως ορατά από τις γραμμές μαγνητικής ροής. Ανά πάσα στιγμή η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου φαίνεται από την κατεύθυνση των γραμμών μαγνητικής ροής. Η ισχύς ενός μαγνήτη έχει να κάνει με τα διαστήματα μεταξύ των γραμμών μαγνητικής ροής. Όσο πιο κοντά βρίσκονται οι γραμμές ροής μεταξύ τους, τόσο ισχυρότερος είναι ο μαγνήτης. Όσο πιο μακριά βρίσκονται, τόσο πιο αδύναμος. Οι γραμμές ροής μπορούν να γίνουν αντιληπτές τοποθετώντας ρινίσματα σιδήρου πάνω από έναν μαγνήτη. Τα ρινίσματα σιδήρου κινούνται και διατάσσονται στις γραμμές. Τα μαγνητικά πεδία δίνουν ισχύ σε άλλα σωματίδια που αγγίζουν το μαγνητικό πεδίο.
Στη φυσική, το μαγνητικό πεδίο είναι ένα πεδίο που διαπερνά το χώρο και το οποίο προκαλεί μια μαγνητική δύναμη που κινεί τα ηλεκτρικά φορτία και τα μαγνητικά δίπολα. Τα μαγνητικά πεδία βρίσκονται γύρω από ηλεκτρικά ρεύματα, μαγνητικά δίπολα και μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία.
Όταν τοποθετούνται σε μαγνητικό πεδίο, τα μαγνητικά δίπολα βρίσκονται σε μία γραμμή με τους άξονές τους να είναι παράλληλοι με τις γραμμές του πεδίου, όπως μπορεί να παρατηρηθεί όταν τα ρινίσματα σιδήρου βρίσκονται παρουσία μαγνήτη. Τα μαγνητικά πεδία έχουν επίσης τη δική τους ενέργεια και ορμή, με πυκνότητα ενέργειας ανάλογη του τετραγώνου της έντασης του πεδίου. Το μαγνητικό πεδίο μετριέται σε μονάδες teslas (μονάδες SI) ή gauss (μονάδες cgs).
Υπάρχουν ορισμένα αξιοσημείωτα είδη μαγνητικού πεδίου. Για τη φυσική των μαγνητικών υλικών, βλέπε μαγνητισμός και μαγνήτης, και πιο συγκεκριμένα διαμαγνητισμός. Για τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από τη μεταβολή των ηλεκτρικών πεδίων, βλέπε ηλεκτρομαγνητισμός.
Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο είναι συνιστώσες του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
Ο νόμος του ηλεκτρομαγνητισμού θεμελιώθηκε από τον Michael Faraday.
Πεδίο H
Οι φυσικοί μπορούν να πουν ότι η δύναμη και οι ροπές μεταξύ δύο μαγνητών προκαλούνται από μαγνητικούς πόλους που απωθούνται ή έλκονται μεταξύ τους. Αυτό είναι σαν τη δύναμη Coulomb που απωθεί τα ίδια ηλεκτρικά φορτία ή έλκει αντίθετα ηλεκτρικά φορτία. Σε αυτό το μοντέλο, ένα μαγνητικό πεδίο Η παράγεται από μαγνητικά φορτία που είναι "πασαλειμμένα" γύρω από κάθε πόλο. Έτσι, το πεδίο Η είναι σαν το ηλεκτρικό πεδίο Ε που ξεκινά από ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο και καταλήγει σε ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Κοντά στο βόρειο πόλο, όλες οι γραμμές του πεδίου Η δείχνουν μακριά από το βόρειο πόλο (είτε μέσα στο μαγνήτη είτε έξω), ενώ κοντά στο νότιο πόλο (είτε μέσα στο μαγνήτη είτε έξω) όλες οι γραμμές του πεδίου Η δείχνουν προς το νότιο πόλο. Ένας βόρειος πόλος, λοιπόν, αισθάνεται μια δύναμη προς την κατεύθυνση του πεδίου Η, ενώ η δύναμη στο νότιο πόλο είναι αντίθετη προς το πεδίο Η.
Στο μοντέλο των μαγνητικών πόλων, το στοιχειώδες μαγνητικό δίπολο m σχηματίζεται από δύο αντίθετους μαγνητικούς πόλους με ένταση πόλου q που mχωρίζονται από μια πολύ μικρή απόσταση d, έτσι ώστε m = q md.
Δυστυχώς, οι μαγνητικοί πόλοι δεν μπορούν να υπάρξουν ο ένας χωριστά από τον άλλο. Όλοι οι μαγνήτες έχουν ζεύγη βορρά/νότου τα οποία δεν μπορούν να διαχωριστούν χωρίς να δημιουργηθούν δύο μαγνήτες που ο καθένας έχει ένα ζεύγος βορρά/νότου. Επίσης, οι μαγνητικοί πόλοι δεν εξηγούν τον μαγνητισμό που παράγεται από ηλεκτρικά ρεύματα ούτε τη δύναμη που ασκεί ένα μαγνητικό πεδίο στα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία.
Το μοντέλο του μαγνητικού πόλου : δύο αντίθετοι πόλοι, ο Βόρειος (+) και ο Νότιος (-), που απέχουν μεταξύ τους απόσταση d, παράγουν ένα πεδίο Η (γραμμές).
Πεδίο Η και μαγνητικά υλικά
Το πεδίο H ορίζεται ως εξής:
H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} 
(ορισμός του H σε μονάδες SI)
Με αυτόν τον ορισμό, ο νόμος του Ampere γίνεται:
∮ 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} }} 
όπου το If αντιπροσωπεύει το "ελεύθερο ρεύμα" που περικλείεται από το βρόχο, έτσι ώστε το γραμμικό ολοκλήρωμα του H να μην εξαρτάται καθόλου από τα δεσμευμένα ρεύματα. Για το διαφορικό ισοδύναμο αυτής της εξίσωσης βλέπε εξισώσεις του Maxwell. Ο νόμος του Ampere οδηγεί στη συνοριακή συνθήκη:
H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},} 
όπου Κ fείναι η επιφανειακή πυκνότητα ελεύθερου ρεύματος.
Ομοίως, ένα επιφανειακό ολοκλήρωμα του Η πάνω σε οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι ανεξάρτητο από τα ελεύθερα ρεύματα και διαλέγει τα "μαγνητικά φορτία" μέσα σε αυτή την κλειστή επιφάνεια:
∮ 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},} 
η οποία δεν εξαρτάται από τα ελεύθερα ρεύματα.
Το πεδίο Η, επομένως, μπορεί να διαχωριστεί σε δύο ανεξάρτητα μέρη:
H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,} 
όπου H0 είναι το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο που οφείλεται μόνο στα ελεύθερα ρεύματα και H dείναι το πεδίο απομαγνήτισης που οφείλεται μόνο στα δεσμευμένα ρεύματα.
Το μαγνητικό πεδίο Η, επομένως, αναδιαμορφώνει το δεσμευμένο ρεύμα σε όρους "μαγνητικών φορτίων". Οι γραμμές του πεδίου Η σχηματίζουν βρόχο μόνο γύρω από το "ελεύθερο ρεύμα" και, σε αντίθεση με το μαγνητικό πεδίο Β, αρχίζουν και τελειώνουν επίσης κοντά στους μαγνητικούς πόλους.
Σχετικές σελίδες
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι το μαγνητικό πεδίο;
Α: Μαγνητικό πεδίο είναι η περιοχή γύρω από έναν μαγνήτη όπου υπάρχει μαγνητική δύναμη λόγω της δράσης κινούμενων ηλεκτρικών φορτίων.
Ερ: Πώς μπορεί να προσδιοριστεί η ισχύς ενός μαγνήτη;
Α: Η ισχύς ενός μαγνήτη μπορεί να προσδιοριστεί κοιτάζοντας την απόσταση μεταξύ των μαγνητικών γραμμών - όσο πιο κοντά είναι μεταξύ τους, τόσο ισχυρότερος είναι ο μαγνήτης.
Ερ: Τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια αγγίζουν ένα μαγνητικό πεδίο;
Α: Όταν τα σωματίδια αγγίζουν το μαγνητικό πεδίο, δέχονται δύναμη από αυτό.
Ερ: Τι σημαίνει ότι κάτι έχει τη δική του ενέργεια και ορμή;
Α: Το να έχεις τη δική σου ενέργεια και ορμή σημαίνει ότι κάτι έχει τις δικές του ιδιότητες που του επιτρέπουν να κινείται ή να δρα ανεξάρτητα από άλλα αντικείμενα ή δυνάμεις.
Ερ: Πώς μετράτε την ένταση ενός μαγνητικού πεδίου;
Α: Η ένταση του μαγνητικού πεδίου μετριέται σε teslax (μονάδες SI) ή gauss (μονάδες cgs).
Ερ: Ποιος καθιέρωσε το νόμο του ηλεκτρομαγνητισμού;
Α: Ο Michael Faraday καθιέρωσε τον νόμο του ηλεκτρομαγνητισμού.
Ερ: Τι συμβαίνει όταν οι νιφάδες σιδήρου τοποθετούνται κοντά σε μαγνήτη;
Α: Όταν οι νιφάδες σιδήρου τοποθετούνται κοντά σε έναν μαγνήτη, μετακινούνται και διατάσσονται σε γραμμές ροής που υποδεικνύουν την κατεύθυνση και την ένταση του μαγνητικού πεδίου.
