Science of Magnetic Field Lines

magnetické pole obklopuje akýkoľvek elektrický náboj v pohybe. Magnetické pole je nepretržité a neviditeľné, ale jeho silu a orientáciu môžu predstavovať čiary magnetického poľa. V ideálnom prípade, čiary magnetického poľa alebo čiary magnetického toku ukazujú silu a orientáciu magnetického poľa. Znázornenie je užitočné, pretože poskytuje ľuďom spôsob, ako vidieť neviditeľnú silu, a pretože matematické zákony fyziky ľahko prispôsobia „počet“ alebo hustotu poľných línií.

Magnetické pole je a vektor, čo znamená, že má veľkosť a smer. ak elektrický prúd tečie priamou čiarou, pravá ruka ukazuje smer neviditeľného smeru magnetického poľa prúdiaceho okolo drôtu. Ak si predstavujete uchopenie drôtu pravou rukou palcom smerujúcim v smere prúdu, magnetické pole sa pohybuje v smere prstov okolo drôtu. Ale čo keď nepoznáte smer prúdu alebo si jednoducho len chcete predstaviť magnetické pole?

Rovnako ako vzduch, aj magnetické pole je neviditeľné. Vietor môžete vidieť nepriamo hodením malých kúskov papiera do vzduchu. Podobne, umiestnenie kúskov magnetického materiálu do magnetického poľa vám umožní sledovať jeho cestu. Jednoduché metódy zahŕňajú:

Použite kompas

Máva jeden kompas okolo magnetického poľa ukazuje smer poľných čiar. Ak chcete skutočne zmapovať magnetické pole, umiestnenie mnohých kompasov označuje smer magnetického poľa v ktoromkoľvek bode. Ak chcete nakresliť čiary magnetického poľa, pripojte „bodky“ kompasu. Výhodou tohto spôsobu je, že ukazuje smer magnetických siločiar. Nevýhodou je, že to neznamená silu magnetického poľa.

Používajte železné piliny alebo magnetitový piesok

železo je feromagnetický. To znamená, že sa vyrovnáva pozdĺž magnetických siločiar a vytvára drobné magnety so severnými a južnými pólmi. Drobné kúsky železa, ako napríklad železné piliny, sa zarovnávajú a vytvárajú podrobnú mapu poľných čiar, pretože severný pól jedného kusu smeruje k odrazeniu severného pólu iného kusu a prilákaniu jeho južného pólu. Nemôžete však len posypať piliny na magnet, pretože sú k nemu priťahované a skôr sa k nemu budú pridržiavať, než sledovať magnetické pole.

Na vyriešenie tohto problému sa železné piliny rozstrekujú na papier alebo plast cez magnetické pole. Jednou technikou používanou na rozptýlenie pilierov je ich posypanie na povrch z výšky niekoľkých palcov. Môžete pridať viac záznamov, aby boli čiary poľa jasnejšie, ale iba do určitého bodu.

Alternatívy k železným pilulám zahŕňajú oceľové BB pelety, pocínované železné piliny (ktoré nehrdzavejú), malé kancelárske sponky, svorky alebo magnetitový piesok. Výhodou použitia častíc železa, ocele alebo magnetitu je to, že častice tvoria podrobnú mapu čiar magnetického poľa. Mapa tiež poskytuje hrubý údaj o intenzite magnetického poľa. Tam, kde je pole najsilnejšie, sa vyskytujú husté čiary, ktoré sú blízko seba, zatiaľ čo široko oddelené, riedke čiary ukazujú, kde je slabšie. Nevýhodou použitia železných pilín je to, že neexistuje náznak orientácie magnetického poľa. Najjednoduchší spôsob, ako to prekonať, je použiť kompas spolu so železnými pilinami na mapovanie orientácie aj smeru.

Vyskúšajte magnetický sledovací film

Magnetický pozorovací film je flexibilný plastický obsahujúce bublinky tekutiny naviazané na malé magnetické tyče. Fólie sa javia tmavšie alebo svetlejšie v závislosti od orientácie tyčiniek v magnetickom poli. Film s magnetickým pozorovaním funguje najlepšie pri mapovaní zložitej magnetickej geometrie, napríklad tej, ktorú vytvára plochý magnet chladničky.

V prírode sa objavujú aj čiary magnetického poľa. Počas a úplné zatmenie Slnka, čiary v koróne sledujú slnečné magnetické pole. Späť na Zemi, čiary v aurora naznačujú cestu magnetického poľa planéty. V oboch prípadoch viditeľné čiary žiaria prúdmi nabitých častíc.

Použitím magnetických siločiar na vytvorenie mapy sa stanú zrejmé niektoré pravidlá:

1. Čiary magnetického poľa sa nikdy nekrižujú.
2. Čiary magnetického poľa sú spojité. Tvoria uzavreté slučky, ktoré pokračujú celú cestu cez magnetický materiál.
3. Čiary magnetického poľa sa spájajú, keď je magnetické pole najsilnejšie. Inými slovami, hustota poľných čiar naznačuje silu magnetického poľa. Ak sú mapované polia okolo magnetu, je to jeho najsilnejšie magnetické pole je na oboch póloch.
4. Pokiaľ nie je magnetické pole mapované pomocou kompasu, smer magnetického poľa nemusí byť známy. Obvykle je smer naznačený nakreslením šípok pozdĺž magnetických siločiar. V akomkoľvek magnetickom poli čiary vždy tečú zo severného pólu k južnému pólu. Názvy „sever“ a „juh“ sú historické a nemusia mať žiadny vplyv na geografickú orientáciu magnetického poľa

• Durney, Carl H. a Curtis C. Johnson (1969). Úvod do modernej elektromagnetiky. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
• Griffiths, David J. (2017). Úvod do elektrodynamiky (4. vydanie). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
• Newton, Henry Black a Harvey N. Davis (1913). Praktická fyzika. MacMillan Co., USA.
• Tipler, Paul (2004). Fyzika pre vedcov a inžinierov: Elektrina, magnetizmus, svetlo a elementárna moderná fyzika (5. vydanie). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.