Что такое магнитное поле
Магнитное поле — это картина, которую мы используем в качестве инструмента для описания того, как магнитная сила распределяется в пространстве вокруг и внутри чего-либо магнитного.
Что такое магнитное поле?
Большинство из нас знакомы с повседневными магнитными объектами и понимают, что между ними могут действовать силы. Мы знаем, что у магнитов два полюса, и что в зависимости от ориентации двух магнитов может наблюдаться притяжение (противоположные полюса) или отталкивание (одноименные полюса). Мы понимаем, что вокруг магнита существует область, где это происходит. Магнитное поле описывает эту область.
Магнитное поле обычно изображают двумя способами:
-
Магнитное поле математически описывается как векторное поле . Его можно представить в виде множества векторов, нанесённых на сетку. Каждый вектор указывает направление, указанное стрелкой компаса, и его длина зависит от величины магнитного поля. Этот метод иллюстрируется расположением множества маленьких компасов в виде сетки и помещением этой сетки в магнитное поле. Единственное отличие заключается в том, что компас не показывает напряжённость поля.
Рисунок 1: График векторного поля стержневого магнита. -
Альтернативный способ представления информации, содержащейся в векторном поле, — использование линий поля . Здесь мы отказываемся от сетки и соединяем векторы плавными линиями. Мы можем нарисовать столько линий, сколько нужно.Описание линии поля имеет некоторые полезные свойства:
Рисунок 2: График линии поля стержневого магнита-
Линии магнитного поля никогда не пересекаются.
-
Линии магнитного поля естественным образом сгущаются в областях наибольшей интенсивности магнитного поля. Это означает, что плотность линий поля указывает на напряжённость поля.
-
Линии магнитного поля нигде не начинаются и не заканчиваются, они всегда образуют замкнутые петли и будут продолжаться внутри магнитного материала (хотя иногда они не рисуются таким образом).
-
Нам требуется способ указать направление поля. Обычно это делается с помощью стрелок, расположенных вдоль линий. Иногда стрелки не рисуются, и направление необходимо указать каким-либо другим способом. По историческим причинам принято обозначать один регион как «северный», а другой — как «южный», и проводить линии поля только от этих «полюсов». Предполагается, что поле следует линиям с севера на юг . Метки «N» и «S» обычно размещаются на концах источника магнитного поля, хотя, строго говоря, это условно, и в этих местах нет ничего особенного.
-
Линии поля довольно легко визуализировать в реальном мире. Обычно это делается с помощью железных опилок, падающих на поверхность вблизи магнитного объекта. Каждая опилка ведёт себя как крошечный магнит с северным и южным полюсами. Опилки естественным образом отделяются друг от друга, поскольку одинаковые полюса отталкиваются. В результате возникает рисунок, напоминающий линии поля. Хотя общий рисунок всегда одинаков, точное положение и плотность линий опилок зависят от того, как упали опилки, их размера и магнитных свойств.
Рисунок 3: Линии магнитного поля вокруг стержневого магнита, визуализированные с помощью железных опилок.
-
