Magnetické pole je velmi zajímavý jev. V současné době si jeho vlastnosti našly uplatnění v mnoha oblastech. Víte, co je zdrojem magnetického pole? Po přečtení článku se o něm dozvíte. Kromě toho vám řekneme o některých skutečnostech souvisejících s magnetismem. Nejprve se podívejme na historii.
Trochu historie
Magnetismus a elektřina nejsou v žádném případě dvarůzné jevy, jak se mylně dlouho věřilo. Jejich vztah se stal jasným až v roce 1820, kdy dánský vědec Hans Christian Oersted (1777-1851) ukázal, že elektrický proud protékající drátem vychyluje jehlu kompasu. Proud vždy vytváří magnetické pole. Nezáleží na tom, kam proudí - mezi mrakem a zemí ve formě blesku nebo ve svalu našeho těla.
Už ve starověku se to lidé snažili zjistitje zdrojem magnetického pole. Zjištěné objevy byly navíc použity v praxi. Magnetismus byl pozorován a používán (zejména pro navigační účely) tisíce let před objevením povahy elektřiny a našel praktické aplikace. Teprve když vyšlo najevo, že hmota je tvořena atomy, bylo nakonec zjištěno, že magnetismus a elektřina jsou vzájemně propojeny. Kdekoli je magnetismus pozorován, musí vždy existovat nějaký druh elektrického proudu. Tento objev však byl pouze začátkem nového výzkumu.
Co určuje projev magnetických vlastnostímateriály bez externího zdroje energie? Pohyb elektronů, vytváření elektrických proudů uvnitř atomů. Budeme zde uvažovat o tomto typu magnetismu. Stručně jsme popsali zdroj vířivého magnetického pole (střídavý proud).
Magnetit a jiné materiály
Vlastnost přitahování železa a obsahujícího železomateriály pozorované v přírodě v jednom zajímavém minerálu. Mluvíme o magnetitu, jedné z chemických sloučenin železa. Pravděpodobně nějaký druh byl použit v prvních kompasech vynalezených Číňany. Tento minerál není jediným zdrojem magnetického pole. U některých materiálů je také relativně snadné záměrně dodat požadované vlastnosti. Mezi nimi jsou nejznámější železo a ocel. Jeden i druhý materiál se snadno stává zdrojem magnetického pole.
Permanentní magnety
Látky, které přitahují železo, tvoří zvláštní látkutřída. Říká se jim permanentní magnety. Navzdory jménu jsou schopni zachovat požadované vlastnosti pouze po omezenou dobu. Permanentní magnet ve tvaru tyče ukazuje sílu zemského magnetismu. Pokud se může volně pohybovat, pak se jeden jeho konec vždy otáčí ve směru k severnímu pólu Země a druhý ve směru k jižnímu pólu. Dva konce magnetu se nazývají severní a jižní pól.
Magnety mohou být téměř v jakémkoli tvaru: bar, podkova, prsten nebo složitější. Používají se v elektrických měřicích přístrojích. Póly magnetů jsou označeny takto: N (sever) a S (jih). Pojďme si promluvit o tom, jak interagují.
Přitahování a odpor
Protilehlé magnetické póly přitahují. Víme to od školy. Přitahováním nějakého jiného materiálu jej magnet nejprve přemění na slabý magnet. Poláci se stejným názvem odpuzují (i když to není tak zřejmé jako přitažlivost). Při vystavení magnetu se ze železa a oceli samy stávají magnety, které získávají opačnou polaritu. Proto je přitahují. Ale pokud jsou blízko sebe nainstalovány dva stejné magnety se stejnými „náboji“ se stejnými póly, co se stane? Pozorovaná odpudivá síla se bude rovnat síle přitažlivosti, která působí mezi dvěma protilehlými póly nastavenými ve stejné vzdálenosti od sebe.
Nejen materiály obsahující železo jsou ovlivňovány magnetismem. Magnetické jevy však lze nejsnáze pozorovat u čistých kovů. Jedná se například o železo, nikl, kobalt.
Domény
Kovy, které mohou být zdrojemmagnetická pole jsou tvořena malými magnety náhodně umístěnými uvnitř látky. Orientují se stejným způsobem pouze na malé oblasti zvané domény, které lze vidět elektronovým mikroskopem. V nemagnetizované hmotě - protože samotné domény jsou tam také orientovány v různých směrech - je magnetické pole nulové. V důsledku toho nejsou v tomto případě pozorovány žádné magnetické vlastnosti. Látka tedy získává potřebné vlastnosti pouze za určitých podmínek.
Proces magnetizace spočívá v tom, že všechnodomény jsou nuceny seřadit v jednom směru. Při správném otočení se jejich akce hromadí. Látka jako celek se stává zdrojem magnetického pole. Pokud jsou všechny domény zarovnány přesně ve stejném směru, materiál dosáhne svého magnetického limitu. Je třeba poznamenat jeden důležitý vzor. Magnetizace materiálu nakonec závisí na magnetizaci domén. A to je zase určeno tím, jak jsou jednotlivé atomy umístěny v doménách.
Zemské magnetické pole
Magnetické pole Země bylo dlouho přesně měřeno apopsáno, ale zatím to nebylo zcela vysvětleno. Velmi zjednodušeným způsobem jej lze znázornit, jako by se mezi severním a jižním zeměpisným pólem nacházel jednoduchý plochý magnet. To je příčinou některých pozorovaných účinků. To ale nevysvětluje ani velmi neobvyklé změny v intenzitě a dokonce ani směru magnetických siločar nad zemským povrchem, ani to, proč před miliony let bylo umístění magnetických pólů opačné než současnost, ani proč se neustále, i když pomalu, pohybují. Všechno je tedy poněkud komplikovanější.
Model magnetického pole Země
Popíšeme si poněkud podrobněji jeho zjednodušenou verzi. Představte si dlouhý plochý magnet ve středu Země, který bude zdrojem magnetického pole. Co dalšího je třeba vzít v úvahu? Magnetické látky na povrchu zeměkoule by měly být umístěny tak, aby se jejich pól, směřující na sever, otáčel ve směru, který nazýváme sever (ve skutečnosti jižní pól imaginárního magnetu), a druhý pól se otočil na jih (severní pól magnetu).
Pochopení příčin složitých fyzikálních procesůnějaké potíže. Pozemský magnetismus i magnetismus malých kousků železa lze snadněji vysvětlit za předpokladu, že magnetické silové linie (často nazývané linie magnetického toku) pocházejí ze severního konce magnetu a vstupují na jižní konec. Toto je velmi libovolné znázornění, které se používá pouze pro větší pohodlí, podobně jako se používají čáry zeměpisné šířky a délky nakreslené na mapě. Pomáhá nám však pochopit, co je zdrojem magnetického pole Země.
Procházejí siločáry jednoduchého plochého magnetuz jednoho pólu na druhý a pokrývající celý magnet, tvoří něco jako válec. Silové linie stejného směru se zdají být odrazeny. Vždy začínají na tyči jednoho typu a končí na tyči jiného typu a nikdy se neprotínají.
Na závěr
Takže jsme otevřeli téma „Zdroj magnetického pole“. Jak vidíte, je poměrně rozsáhlý. Zvažovali jsme pouze základní pojmy související s tímto tématem.
