Магнитное поле: теория и практика

Рассказываем, что такое магнитное поле и объясняем, зачем оно нужно. 

Что такое магнитное поле

«Этот человек обладает чем-то притягательным. В его глазах есть какой-то мистический магнетизм». Примерно так могут описывать человека, который притягивает к себе внимание окружающих. Это магнетизм в обыденном смысле, магнетизм личности.

В физике мы говорим о другом магнетизме. Этим свойством обладают неодушевленные тела. И здесь нет никакой мистики: просто вокруг этих тел есть магнитное поле. Оно может иметь как естественную, так и искусственную природу.

Полюса: магнитный vs географический

Определить, что перед нами именно магнитное поле, позволяют специальные приборы, которые регистрируют и измеряют его характеристики. Однако наличие магнитного поля также выдают некоторые физические явления. Самый известный пример — поведение стрелки компаса. 

Именно магнитный полюс стремились «покорить» великие исследователи северных широт в 19-м и 20-м веке. Для этого им приходилось идти не по карте, а по направлению, которое указывала стрелка компаса. А искателям южного полюса — против этого направления.

Интриги добавляет то, что в отличие от статичных географических полюсов, магнитные дрейфуют. Ученые уже давно наблюдают за их передвижениями и пытаются спрогнозировать дальнейшее смещение. 

Объяснить явление дрейфа полюсов пытаются довольно давно. Но пока оно остается одной из научных загадок, ждущих решения. Как, впрочем, и само наличие магнитного поля вокруг Земли. 

Магнитное поле Земли

Реальность такова, что все человечество живет на планете, которая является огромным природным магнитом. И это обстоятельство очень помогает нам выживать. Если бы не было магнитного поля, то из космоса на поверхность Земли в большом количестве проникали бы заряженные частицы, большая часть которых выбрасывает Солнце. 

Почему оно вообще есть у Земли, ученые могут только строить гипотезы. Одна из них предполагает, что это следствие движения раскаленного вещества, из которого состоит земное ядро.

Магнитное поле обычно изображают как раз в виде таких сферических линий, которые выходят из одного полюса и скрываются в другом.

Проведем эксперимент:

Возьмем обычный магнит, лист белой бумаги и металлические опилки. Высыплем опилки на бумагу и поднесем к ней снизу магнит. Опилки выстроятся в вытянутые полуокружности, которые повторяют направление силовых линий. На самом деле это области равной интенсивности действия сил магнитного поля. У этих линий есть направление:  «выходят» они из одного полюса, а «входят» в другой. Эти полюса условились называть «северным» и «южным». Эти названия такие же условные, как и обозначение на источниках тока плюса и минуса. Но такая договоренность помогает избежать путаницы при описании свойств магнитного поля.

Таким образом, изображение силовых магнитных линий — своего рода визуальная характеристика магнитного поля.

Есть у поля и физические характеристики. Ими являются:

• магнитная индукция;
• магнитный поток;
• магнитная проницаемость.

Магнитная индукция считается ведущей характеристикой поля. Обозначают эту величину буквой «B». Единицей измерения является Тесла (Тл) — в честь легендарного физика Николы Тесла. 

Магнитный поток — это характеристика поля, равная произведению индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. 

Магнитный поток характеризует количество линий индукции, которые проходят через единицу площади пространства, где наблюдают магнитное поле. Измеряется эта величина в Веберах (Вб).

Магнитная проницаемость — это коэффициент, который определяет магнитные свойства среды. От этого параметра зависит сила индукции исследуемого поля. 

Условно говоря, есть среды с низкой магнитной проницаемостью и с высокой магнитной проницаемостью. Соответственно, в условиях, когда проницаемость низкая, индукция поля будет выше.

Различают относительную и абсолютную магнитную проницаемость. Поскольку это коэффициент, то единицы измерения у величины проницаемости нет. Обозначают греческой буквой «μ» (мю).

В этой статье мы рассмотрели только начальные сведения, касающиеся магнитного поля. Это первые шаги по увлекательному пути изучения физических законов нашего мира.

Если для контрольной, курсовой или дипломной работы нужны более глубокие знания, обращайтесь за помощью в ФениксХелп.