Магнетско поље је толико блиско повезано са појавом електричног поља да се говори о јединственом, електромагнетском пољу. У магнетском пољу делују магнетске силе које су један појавни облик сложене, дуалне, електроматнетске силе. Ово је описано Максвеловим једначинама.
Магнетско поље, као простор у коме се осећа дејство магнетске силе, је примећено још у античким временима око сталних магнета, а тек је у XIX веку откривена повезаност са електричном струјом. Ову везу је открио дански физичар Ерстед 1819. године приметивши да у близини проводника кроз који протиче електрична струја делује сила која помера иглу компаса. До тог момента су се магнетске особине објашњавале постојањем посебног магнетског флуида кога су садржавале феромагнетске супстанце, односно магнетским оптерећењима, на сличан начин као што постоје електрична оптерећења. Француски физичар Ампер је у експериментима између 1820 и 1825. године измерио однос између електричне струје и јачине магнетске силе. Развој истраживања омагнетском пољу је наставио Фарадеј, а коначно теоријско утемељење је у својим радовима поставио Максвел.
Магнетско поље је векторско поље: свака тачка поља може се описати вектором који може бити променљив у времену. Правац поља је једнак правцу уравнотеженог магнетскогдипола (као на пример игла компаса) постављеног у пољу.
Интегришући Лоренцове силе на поједине наелектрисане честице у струји наелектрисаних честица добија се као резултат Лоренцова сила на део проводника који проводи електричну струју:
где је
- F = сила (њутн)
- B = магнетска индукција (тесла)
- l = дужина сегмента проводника за који се рачуна сила (метар)
- i = струја у жици (ампер)
У једначини изнад, вектор струје i је вектор са интензитетом једнаким скаларној струји, i, и правцем и смером који се поклапа са проводником и смером у ком струја тече кроз проводник.
Правац вектора магнетског поља следи из дефиниције магнетског поља (наведено изнад). Поклапа се са правцем оријентације магнетног диполау магнетском пољу—као на пример малог магнета или мале контуре струје у магнетском пољу, или мноштво малих честица феромагнетског материјала.
.Густина магнетског поља, позната као и густина магнетског флукса, је одговор средине на деловање магнетског поља. СИ
јединица за густину магнетског флукса је Тесла, са ознаком „Т“. 1Т = 1 Вебер по квадратномметру.
Може се лако објаснити ако се пође од израза:
где је
- B интензитет густине флукса у Теслама
- F сила у Њутнима која делује на проводник кроз који тече
- I Ампера електричне струје у
- L метара дужине проводника
Може се видети да би се имао магнетни флукс густине 1 Тесла, сила од 1 Њутн мора да делује на проводник дужине 1 метар кроз који протиче струја од 1 Ампер. Један Њутн је велика сила, и не постиже се лако. Да би се стекла јасна слика о величини јединице 1 Т треба имати у виду да највећи суперпроводни електромагнет на свету има густину флукса од само 20 Т. Магнетско поље које делује на проводник кроз који тече струја може да ствара и електромагнет и стални магнет. Тако да је горњи израз важећи за оба случаја. Али магнетско поље може да делује силом само на наелектрисања у покрету, па одатле и фигурише струја I у изразу. Израз се може написати и у облику у коме уместо струје фигурише наелектрисање покретног наелектрисања, на пример електрона, протона и тако даље:
где је:
- Q 1 Кулон наелектрисања
- v брзина тог наелектрисања у метрима у секунди.
- Познато је да у природи постоје тела која имају особину да привлаче комадиће гвожђа. Та тела се називају стални магнети. Они се израђују у облику шипке, потковице или игле, али и у многим другим облицима.
- Ако се о конац обеси гвоздени предмет, па му се приближи магнет, он ће привући тај предмет. Али, привлачење настаје и ако се магнет обеси, па му се приближи предмет. Овај пут се креће магнет. На основу тога, закључујемо да се магнет и гвожђе узајамно привлаче.
Ако се магнетна игла обеси о конац или ако се постави на вертикални шиљак, онда се запажа да се она увек поставља дуж правца север−југ. Када се магнетна игла изведе из мировања, она ће се опет вратити у правац север−југ. Због тога се онај крај магнетне игле, који се увек окреће ка северу, назива се северни пол, а онај који се окреће ка југу − јужни пол. Можемо онда увести и полове самог магнета. Северни пол магнета се обележава словом N (енг. North), а јужни магнетни пол словом S (енг. South).
Узајамно деловање магнета може се показати једноставним огледима. На колица се причврсти један магнет, а други магнет му се приближи. Колица ће се покренути према магнету. Кад се један од њих обрне, колица ће се кретати у супротном смеру. Сила која је проузроковала ово кретање, назива се магнетном силом.Магнетска сила је мера за међуделовање магнета, а може може бити привлачна и одбојна. Истоимени полови два магнета међусобно се одбијају, док се разноимени привлаче. - Магнетски флукс или магнетски ток (магнетни флукс или магнетни ток), који се представља грчким словом Φ (фи), је физичка величина која описује магнетско поље у околини покретног наелектрисања. Уколико магнетско поље замишљамо помоћу магнетских линија сила које се шире у простору, тада је флукс број линија која пролази кроз неку затворену контуру.СИ јединица за магнетски флукс је Wb (вебер), или V s (волт секунда) преко основних јединица, док је јединица која описује индукцију магнетског поља Wb/m2 или T (тесла).Магнетски флукс кроз елемент нормалан у односу на смер магнетске индукције (или магнетског поља) је производ вредности магнетске индукције и елементарне површине. Уопште, магнетски флукс је дефинисан скаларним производом вектора магнетске индукције и вектора елементарне површине. Гаусов закон магнетизма, један од четири Максвелове једначине, говори да је магнетски флукс кроз затворену контуру једнак нули. Овај закон је последица тога што се магнетски дипол не може раставити на елементарне полове, северни и јужни пол.Магнетски флукс се дефинише као интегралмагнетске индукције кроз неку површину:
где јемагнетски флукс
- B је магнетска индукција
- S је површина.
Нема коментара:
Постави коментар