Magnetinio lauko linijų mokslas

A magnetinis laukas supa bet koks judantis elektros krūvis. Magnetinis laukas yra nenutrūkstamas ir nematomas, tačiau jo stiprumą ir orientaciją gali parodyti magnetinio lauko linijos. Idealiu atveju magnetinio lauko linijos arba magnetinio srauto linijos parodo magnetinio lauko stiprumą ir orientaciją. Pateikimas yra naudingas, nes jis suteikia žmonėms galimybę pamatyti nematomą jėgą ir todėl, kad matematiniai fizikos dėsniai lengvai atitinka lauko linijų „skaičių“ ar tankį.

  • Magnetinio lauko linijos yra nematomų jėgos linijų, esančių magnetiniame lauke, vaizdinis vaizdas.
  • Pagal susitarimą linijos matuoja jėgą iš magneto šiaurės į pietus.
  • Atstumas tarp linijų rodo santykinį magnetinio lauko stiprį. Kuo arčiau linijų, tuo stipresnis yra magnetinis laukas.
  • Magnetinio lauko linijų formai, stiprumui ir krypčiai nustatyti gali būti naudojami geležies filingai ir kompasas.

Magnetinis laukas yra a vektorius, o tai reiškia, kad jis turi dydį ir kryptį. Jei elektros srovė teka tiesia linija, dešinės rankos taisyklė parodo nematomų magnetinio lauko linijų, tekančių aplink vielą, kryptį. Jei įsivaizduojate sugriebdami vielą dešine ranka nykščiu nukreipdami į srovės kryptį, magnetinis laukas juda pirštų kryptimi aplink vielą. O kas, jei nežinote srovės krypties arba tiesiog norite vizualizuoti magnetinį lauką?

instagram viewer

Kaip pamatyti magnetinį lauką

Kaip ir oras, magnetinis laukas yra nematomas. Galite vėją pamatyti netiesiogiai, įmesdami į orą mažus popieriaus lapelius. Panašiai, įdėdami magnetinės medžiagos bitus į magnetinį lauką, galite atsekti jo kelią. Tarp paprastų metodų yra:

Naudokite kompasą

Kompasų grupė gali parodyti magnetinio lauko linijų kryptis.
Kompasų grupė gali parodyti magnetinio lauko linijų kryptis.„Maciej Frolow“ / „Getty Images“

Banguoja vienas kompasas aplink magnetinį lauką rodo lauko linijų kryptį. Norėdami iš tikrųjų susieti magnetinį lauką, įdėję daug kompasų, bet kurioje vietoje nurodote magnetinio lauko kryptį. Norėdami nubrėžti magnetinio lauko linijas, prijunkite kompaso taškus. Šio metodo pranašumas yra tas, kad jis parodo magnetinio lauko linijų kryptį. Trūkumas yra tai, kad jis nenurodo magnetinio lauko stiprumo.

Naudokite geležies pluoštus arba magneto smėlį

Geležies yra feromagnetinis. Tai reiškia, kad jis išlygina save pagal magnetinio lauko linijas, sudarydamas mažus magnetus su šiaurės ir pietų poliais. Mažos geležies dalys, tokios kaip geležies drožlės, sulygiuoja ir sudaro išsamų lauko linijų žemėlapį, nes vieno gabalo šiaurinis polius nukreipia atstumti kito gabalo šiaurinį polį ir pritraukia jo pietinį polių. Jūs negalite tiesiog pabarstyti drožlių ant magneto, nes jie prie jos traukia ir prilips prie jos, o ne atseks magnetinį lauką.

Norėdami išspręsti šią problemą, geležinės drožlės apipurškiamos ant popieriaus ar plastiko per magnetinį lauką. Vienas iš būdų, naudojamų padažams išsklaidyti, yra purškimas ant paviršiaus iš kelių colių aukščio. Kad lauko eilutės būtų aiškesnės, bet tik iki taško, gali būti pridėta daugiau padavimų.

Geležinės drožlių alternatyvos yra plieninės BB granulės, alavuotos geležies drožlės (kurios nerūdys), mažos sąvaržėlės, kabės ar magneto smėlis. Geležies, plieno ar magnetito dalelių naudojimo pranašumas yra tas, kad dalelės sudaro išsamų magnetinio lauko linijų žemėlapį. Žemėlapyje taip pat apytiksliai nurodomas magnetinio lauko stipris. Artimai išsidėsčiusios tankios linijos susidaro ten, kur laukas yra stipriausias, tuo tarpu plačiai atskirtos, retos linijos rodo, kur jis silpnesnis. Geležies drožlių naudojimo trūkumas yra tas, kad nėra indikacijos apie magnetinio lauko orientaciją. Lengviausias būdas tai išspręsti yra naudoti kompasą kartu su geležies drožlėmis, kad būtų galima nustatyti tiek orientaciją, tiek kryptį.

Išbandykite magnetinį filmą

Magnetinis žiūrėjimo filmas yra lankstus plastmasinis kuriuose yra skysčio burbuliukų, pririštų mažais magnetiniais strypais. Plėvelės atrodo tamsesnės arba šviesesnės, atsižvelgiant į strypų orientaciją į magnetinį lauką. Magnetinis žiūrėjimo filmas geriausiai atvaizduoja sudėtingą magnetinę geometriją, tokią, kokią sukuria plokščias šaldytuvo magnetas.

Natūralios magnetinio lauko linijos

Auroroje esančios linijos seka Žemės magnetinio lauko linijas.
Auroroje esančios linijos seka Žemės magnetinio lauko linijas.Oskaras Bjarnasonas / „Getty Images“

Gamtoje atsiranda ir magnetinio lauko linijos. Per a viso saulės užtemimo, linijos koronoje nusako Saulės magnetinį lauką. Žemėje, linijos auroroje nurodykite planetos magnetinio lauko kelią. Abiem atvejais matomos linijos yra žėrintys įkrautų dalelių srautai.

Magnetinio lauko linijos taisyklės

Naudojant magnetinio lauko linijas žemėlapiui sudaryti, paaiškėja kai kurios taisyklės:

  1. Magnetinio lauko linijos niekada nekerta.
  2. Magnetinio lauko linijos yra ištisinės. Jie sudaro uždaras kilpas, kurios tęsiasi per magnetinę medžiagą.
  3. Magnetinio lauko linijos susikerta ten, kur stipriausias magnetinis laukas. Kitaip tariant, lauko linijų tankis parodo magnetinio lauko stiprį. Jei lauko linijos aplink magnetą yra nubrėžtos, jo stipriausias magnetinis laukas yra prie bet kurio stulpo.
  4. Jei magnetinis laukas nenustatytas naudojant kompasą, magnetinio lauko kryptis gali būti nežinoma. Pagal susitarimą kryptis nurodoma brėžiniais nukreipiant galvutes išilgai magnetinio lauko linijų. Bet kuriame magnetiniame lauke linijos visada eina iš šiaurės ašigalio į pietų ašigalį. Vardai „šiaurė“ ir „pietūs“ yra istoriniai ir gali neturėti jokios įtakos geografinei magnetinio lauko orientacijai

Šaltinis

  • Durney, Carlas H. ir Curtis C. Johnsonas (1969). Įvadas į šiuolaikinę elektromagnetiką. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
  • Griffithsas, Davidas Dž. (2017). Įvadas į elektrodinamiką (4-asis leidimas). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
  • Niutonas, Henris Blackas ir Harvey N. Davisas (1913). Praktinė fizika. „MacMillan Co.“, JAV.
  • Tipleris, Paulius (2004). Fizika mokslininkams ir inžinieriams: elektra, magnetizmas, šviesa ir pradinė šiuolaikinė fizika (5-asis leidimas). W. H. Freemanas. ISBN 978-0-7167-0810-0.