Магнитное поле окружает любой движущийся электрический заряд. Магнитное поле непрерывно и невидимо, но его сила и ориентация могут быть представлены линиями магнитного поля. В идеале силовые линии магнитного поля или силовые линии магнитного потока показывают силу и ориентацию магнитного поля. Представление полезно, потому что оно дает людям возможность увидеть невидимую силу и потому, что математические законы физики легко учитывают “количество” или плотность линий поля.
- Линии магнитного поля – это визуальное представление невидимых силовых линий в магнитном поле.
- По соглашению, линии проходят через сила между северным и южным полюсами магнита.
- Расстояние между линиями указывает относительную силу магнитного поля. Чем ближе линии, тем сильнее магнитное поле.
- Железные опилки и компас можно использовать для отслеживания формы, силы и направления силовых линий магнитного поля.
Магнитное поле – это вектор, что означает, что у него есть величина и направление. Если электрический ток течет по прямой линии, правило правой руки показывает направление, в котором линии невидимого магнитного поля обтекают провод. Если вы вообразите, что сжимаете провод правой рукой, а большой палец указывает в направлении тока, магнитное поле распространяется в направлении пальцев вокруг провода. Но что, если вы не знаете направление тока или просто хотите визуализировать магнитное поле?
Как увидеть магнитное поле
Подобно воздуху, магнитное поле невидимо. Вы можете наблюдать за ветром косвенно, подбрасывая в воздух небольшие кусочки бумаги. Точно так же размещение кусочков магнитного материала в магнитном поле позволяет проследить его путь. Простые методы включают:
Используйте компас
Если помахать одним компасом вокруг магнитного поля, вы увидите направление силовых линий. Чтобы нанести на карту магнитное поле, поместите несколько компасов, чтобы указать направление магнитного поля в любой точке. Чтобы нарисовать силовые линии магнитного поля, соедините «точки» компаса. Преимущество этого метода в том, что он показывает направление силовых линий магнитного поля. Недостатком является то, что он не показывает напряженность магнитного поля.
Используйте железные опилки или магнетитовый песок
Железо ферромагнитно. Это означает, что он выравнивается вдоль силовых линий магнитного поля, образуя крошечные магниты с северным и южным полюсами. Крошечные кусочки железа, такие как железные опилки, выравниваются, образуя подробную карту линий поля, потому что северный полюс одной части ориентируется так, чтобы отталкивать северный полюс другой части и притягивать ее южный полюс. Но вы не можете просто насыпать опилки на магнит, потому что они притягиваются к нему и будут прилипать к нему, а не отслеживать магнитное поле..
Чтобы решить эту проблему, железные опилки насыпают на бумагу или пластик над магнитным полем. Один из методов, используемых для рассыпания опилок, – это посыпать их на поверхность с высоты нескольких дюймов. Можно добавить больше опилок, чтобы линии поля были более четкими, но только до определенного предела.
Альтернатива железной опилке – стальные гранулы BB, луженые железные опилки (которые не ржавеют), небольшие канцелярские скрепки, скобы или магнетитовый песок. Преимущество использования частиц железа, стали или магнетита заключается в том, что частицы образуют подробную карту силовых линий магнитного поля. Карта также дает приблизительное представление о напряженности магнитного поля. Плотные линии, расположенные близко друг к другу, появляются там, где поле наиболее сильное, а разреженные, разделенные на большие расстояния линии показывают, где поле слабее. Недостатком использования железных опилок является отсутствие индикации ориентации магнитного поля. Самый простой способ решить эту проблему – использовать компас вместе с железными опилками для определения ориентации и направления.
Попробуйте магнитную пленку для просмотра
Магнитная пленка для просмотра – это гибкий пластик, содержащий пузырьки жидкости, пронизанные крошечными магнитными стержнями. Пленки выглядят темнее или светлее в зависимости от ориентации стержней в магнитном поле. Магнитная пленка лучше всего отображает сложную магнитную геометрию, например, создаваемую плоским магнитом на холодильник.
Линии естественного магнитного поля
Линии магнитного поля также встречаются в природе. Во время полного солнечного затмения линии короны отражают магнитное поле Солнца. Вернувшись на Землю, линии полярного сияния указывают путь магнитного поля планеты. В обоих случаях видимые линии представляют собой светящиеся потоки заряженных частиц.
Правила линий магнитного поля
Использование линий магнитного поля для При построении карты становятся очевидными некоторые правила:
- Силовые линии магнитного поля никогда не пересекаются.
- Силовые линии магнитного поля непрерывны. Они образуют замкнутые петли, которые проходят через магнитный материал.
- Силовые линии магнитного поля сгруппированы вместе там, где магнитное поле наиболее сильное. Другими словами, плотность силовых линий указывает на напряженность магнитного поля. Если нанесены на карту силовые линии вокруг магнита, его самое сильное магнитное поле будет на любом полюсе.
- Если магнитное поле не отображается с помощью компаса, направление магнитного поля может быть неизвестным. Обычно направление указывается стрелками вдоль линий магнитного поля. В любом магнитном поле линии всегда текут от северного полюса к южному. Названия «север» и «юг» являются историческими и могут не иметь никакого отношения к географической ориентации магнитного поля.
Источник
- Дарни, Карл Х. и Кертис К. Джонсон (1969). Введение в современную электромагнетизм . Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Гриффитс, Дэвид Дж. (2017). Введение в электродинамику (4-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781108357142.
- Ньютон, Генри Блэк и Харви Н. Дэвис (1913). Практическая физика . Макмиллан Ко., США.
- Типлер, Пол (2004). Физика для ученых и инженеров: электричество, магнетизм, свет и элементарная современная физика (5-е изд.). В. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-0810-0.