Магнетизм знаком людям з давніх часів. Перші письмові згадки про нього датуються I століттям до н. е., але вчені впевнені, що знання про це явище з`явилися набагато раніше. Воно є глобальним і життя без нього на нашій планеті взагалі неможлива. Тому дослідники в усі часи намагалися вивчити цю силу і приборкати її для прогресу людства.
Магнітне поле
Живучи на Землі, ми, самі того не помічаючи, постійно знаходимося під впливом різноманітних сил. Магнітне поле винятком з цього правила також не є. Хоча, якщо бути точними, воно визначається як особливий вид матерії, а не сила. Джерелом його виникнення є заряджені електричні частинки або магніти. Якщо ж брати просторову характеристику цієї матерії, то це сукупність сил, здатних впливати на тіла, які намагнічені. Така її здатність виникає завдяки руху розрядів між молекулами об`єкта. Головною умовою появи такого поля є постійний рух електричних зарядів. Взаємодія магнітного і електричного полів призвело до того, що існувати порізно вони не можуть. Це явище називається електромагнітним полем. Всі елементи такої матерії нерозривно пов`язані і діють між собою так, що їх властивості змінюються.
властивості магнетизму
Магнітне поле, як і будь-яке інше фізичне явище на Землі, має свої характеристики:
- Джерело виникнення - рухомі електричні заряди.
- Індукція магнітного поля - основна силова його характеристика, яка існує в кожній окремій його точці і є спрямованою.
- Його вплив обмежується магнітами, рухомими зарядами і провідниками струму.
- Воно поділяється вченими на два типи: постійне і змінне.
- Людина без спеціальних приладів не може відчути вплив магнетизму.
- Це електродинамічне явище, адже джерело його походження - рухомі частинки електричного струму. І тільки такі ж частинки можуть бути схильні до впливу магнітного поля.
- Траєкторія руху заряджених частинок може бути лише перпендикулярної.
Явище індукції в магнетизм
Індукція магнітного поля визначена своєю спрямованістю, тобто вона векторна і властива будь-якому полю, яке виникає в таких умовах. Направлена вона завжди так само, як і стрілка, яка безперешкодно обертається в компасі. Такого роду поле повністю характеризується магнітною індукцією. Кожна точка є носієм напрямки і модуля цієї сили. Якщо ж вони однакові для всіх точок даного поля, то воно називається однорідним. Індукція магнітного поля в фізиці позначається вектором і великою латинською літерою В.
Формула магнітної індукції
Для того щоб розрахувати цю силову характеристику, потрібно знати формулу її розрахунку:
- B = F: I х l.
У цій формулі:
B означає індукцію магнітного поля-
F - силу, яка впливає на провідник з боку поля-
I - силу, з якою струм проходить по проводніку-
l - власне довжина самого провідника.
Одиницею виміру магнітної індукції, згідно Міжнародній системі одиниць, є тесла (Тл).
Лінії, що проходять в магнітному полі
Магнітна індукція має вектор, тобто спрямованість. Якщо її відобразити на папері, то вона буде виражена лініями. Вони збігаються з дотичними, які мають таку ж спрямованість, як і вектор індукції. Якщо магнітне поле однорідне, то ці лінії проходять паралельно один одному. Коли ж воно не однорідне, напрямок цієї сили буде різний у всіх точках виникає поля, а дотичні до них будуть виглядати як окружності.
магнетизм соленоїда
Магнітне поле може бути створене різними предметами, наприклад, соленоидом. Соленоїд, по своїй суті, є електромагнітом, тобто котушкою індуктивності. Щоб створити соленоїд, потрібно циліндрична поверхня (серцевина) і ізольований провідник під напругою (провід), який намотують на серцевину. Проходить по дроту струм і створює цей вид матерії навколо соленоїда. У цей момент він перетворюється в магніт. Якщо ж вимкнути електрику, все особливі властивості соленоїда зникають, а при зворотному включенні знову поновлюються. Чим більше приводу намотано навколо серцевини і чим більше подається струму, тим сильніше буде привабливість соленоїда.
Магнітна індукція соленоїда
Дуже цікавим для розгляду є соленоїд, довжина якого набагато більше, ніж його діаметр. Індукція магнітного поля соленоїда в такому випадку всюди має одну спрямованість, яка паралельна сердечника котушки, що означає паралельність кожної лінії поля один одному. Якщо провідник намотаний рівномірно, то однакова не тільки спрямованість, - числове значення також буде незмінним. Через те, що соленоїд має дуже просту структуру, його поле було визнано еталоном поля.
магнітосфера Землі
На нашій планеті існують мільйони магнітів різної величини і походження, але найбільшим з них, до якого ми постійно торкаємося, є сама наша Земля. У перший раз про Землю як про подібне предмет було сказано в 1600 році. Цей рік ознаменувався появою книги англійського фізика У. Гільберта, в якій він тісно пов`язує Землю і цю матерію. Крім того, він говорить про те, що вісь магнітного поля Землі і вісь, по якій планета обертається, не є ідентичними, а навпаки, мають лише одну точку дотику. Якщо зробити графічний малюнок цього явища навколо нашого блакитного кулі, то відразу стає видно, що воно дуже схоже зі звичайним постійним магнітом. Перші карти, що показують нашу планету з такого боку, були намальовані Е. Галлея в 1702 році. Яким же чином Земля регенерує свої особливі властивості? Все досить просто. Як відомо, в глибинах нашої планети є ядро. Це величезна куля розпеченого заліза, яке є відмінним провідником струму, тобто заряджене ядро і дає потужний потоки нчастіц. Завдяки цьому явищу Земля оточена магнітосферою, яка захищає її від негативних впливів з глибини космосу, і навіть від рідного нам Сонця. Індукція магнітного поля Землі дорівнює 0,5 middot- 10- 4 Тл.
Зміни в магнітосфері Землі
Після відкриття магнітного поля Землі багато вчених-фізики вирішили зайнятися цією проблемою. В 1635 Г. Геллібранд з`ясував, що цей шар земної кулі знаходиться в постійних змінах. Ці зміни діляться на два типи: постійні і недовгострокові. Постійні виникають через покладів рудних корисних копалин, які дають спотворення через власні сильних потоків енергії. Винуватцем же недовгострокового змін є так званий «сонячний вітер». Це потік електричних частинок, які викидаються з поверхні Сонця. Взаємодія цих двох явищ призводить до «магнітним бурям». Якщо така буря сильна, вона навіть може привести до втрати радіозв`язку або невизначеності стрілки компаса. Одним з найкрасивіших наслідків подібних бур є північне сяйво, так як полюса особливо сильно схильні до їх впливу.
Таким чином, магнетизм присутній в житті кожної людини. Він впливає на нас, хоч ми цього і не відчуваємо. Завдяки цьому явищу наша планета не піддається негативним впливам ззовні, і у нас є можливість поспостерігати за різнокольоровими переливами Аврори.
