магнитное поле окружает любой электрический заряд в движении. Магнитное поле непрерывно и невидимо, но его сила и ориентация могут быть представлены линиями магнитного поля. В идеале, линии магнитного поля или линии магнитного потока показывают напряженность и ориентацию магнитного поля. Представление полезно, потому что оно дает людям возможность видеть невидимую силу и потому что математические законы физики легко приспосабливаются к «числу» или плотности силовых линий.
- Линии магнитного поля представляют собой визуальное представление невидимых силовых линий в магнитном поле.
- По соглашению, линии отслеживают силу от северного до южного полюса магнита.
- Расстояние между линиями указывает на относительную напряженность магнитного поля. Чем ближе линии, тем сильнее магнитное поле.
- Железные опилки и компас могут использоваться для отслеживания формы, силы и направления линий магнитного поля.
Магнитное поле является вектор, что означает, что он имеет величину и направление. Если электрический ток
течет по прямой линии, правило правой руки показывает направление невидимых линий магнитного поля обтекания провода. Если вы представляете себе, что провод правой рукой удерживает провод большим пальцем в направлении тока, магнитное поле перемещается в направлении пальцев вокруг провода. Но что, если вы не знаете направление тока или просто хотите визуализировать магнитное поле?Как увидеть магнитное поле
Как и воздух, магнитное поле невидимо. Вы можете видеть ветер косвенно, бросая маленькие кусочки бумаги в воздух. Точно так же размещение кусочков магнитного материала в магнитном поле позволяет вам проследить его путь. Простые методы включают в себя:
Используйте компас
Размахивая одной компас Вокруг магнитного поля показано направление силовых линий. Чтобы фактически отобразить магнитное поле, размещение множества компасов указывает направление магнитного поля в любой точке. Чтобы нарисовать линии магнитного поля, подключите компас «точки». Преимущество этого метода в том, что он показывает направление линий магнитного поля. Недостатком является то, что он не указывает напряженность магнитного поля.
Используйте железные опилки или магнетитовый песок
Утюг является ферромагнитным Это означает, что он выравнивается вдоль линий магнитного поля, образуя крошечные магниты с северным и южным полюсами. Крошечные кусочки железа, такие как железные опилки, выровнены, чтобы сформировать детальную карту силовых линий, потому что северный полюс одного куска ориентирует отталкивать северный полюс другого куска и притягивает его южный полюс. Но вы не можете просто посыпать опилки магнитом, потому что они притягиваются к нему и будут прилипать к нему, а не отслеживать магнитное поле.
Чтобы решить эту проблему, железные опилки разбрызгивают на бумагу или пластик поверх магнитного поля. Один из методов, используемых для рассеивания опилок, заключается в нанесении их на поверхность с высоты в несколько дюймов. Можно добавить дополнительные опилки, чтобы сделать линии поля более четкими, но только до определенной точки.
Альтернативы железным опилкам включают стальные гранулы ВВ, луженые железные опилки (которые не ржавеют), небольшие скрепки, скобы или магнетитовый песок. Преимущество использования частиц железа, стали или магнетита состоит в том, что частицы образуют детальную карту линий магнитного поля. Карта также дает грубое указание напряженности магнитного поля. Плотно расположенные плотные линии встречаются там, где поле самое сильное, в то время как широко разделенные разреженные линии показывают, где оно слабее. Недостатком использования железных опилок является отсутствие указания ориентации магнитного поля. Самый простой способ преодолеть это - использовать компас вместе с железными опилками, чтобы отобразить как ориентацию, так и направление.
Попробуйте магнитный фильм просмотра
Магнитная пленка является гибкой пластик содержащие пузырьки жидкости, пронизанные крошечными магнитными стержнями. Пленки выглядят темнее или светлее в зависимости от ориентации стержней в магнитном поле. Магнитная пленка для просмотра лучше всего подходит для картирования сложной магнитной геометрии, например, с помощью плоского холодильного магнита.
Линии естественного магнитного поля
Линии магнитного поля также появляются в природе. Во время полное солнечное затмениелинии в короне отслеживают магнитное поле Солнца. Назад на Землю линии в сиянии указать путь магнитного поля планеты. В обоих случаях видимые линии представляют собой светящиеся потоки заряженных частиц.
Правила линии магнитного поля
Используя линии магнитного поля для построения карты, становятся очевидными некоторые правила:
- Линии магнитного поля никогда не пересекаются.
- Магнитные силовые линии непрерывны. Они образуют замкнутые петли, которые проходят через магнитный материал.
- Линии магнитного поля собираются вместе там, где магнитное поле самое сильное. Другими словами, плотность линий поля указывает напряженность магнитного поля. Если силовые линии вокруг магнита нанесены на карту, его сильное магнитное поле находится на любом полюсе.
- Если магнитное поле не отображается с помощью компаса, направление магнитного поля может быть неизвестно. По соглашению направление указывается стрелками вдоль линий магнитного поля. В любом магнитном поле линии всегда текут от северного полюса к южному полюсу. Названия «север» и «юг» являются историческими и могут не иметь никакого отношения к географической ориентации магнитного поля.
Источник
- Дарни, Карл Х. и Кертис С. Джонсон (1969). Введение в современную электромагнетизм. McGraw-Hill. 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.). W. ЧАС. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.