Selgitame, mis on magnetväli, kuidas see tekib ja millised on selle omadused. Räägime teile ka Maa magnetväljast.
Mis on magnetväli?
Magnetväli on matemaatiline esitus viisist, kuidas magnetjõud jaotuvad ruumi mis ümbritseb magnetallikat. See allikas võib olla a magnet, koormus peal liikumine või üks elektrivool (palju koormusi liigub). Kui mõni neist elementidest eksisteerib, tekib selle ümber magnetväli, see tähendab magnetjõudude väli. Väljaspool seda välja pole magnetilisi efekte.
Magnetväljade põhiomadus on see, et need on dipoolid: neil on põhjapoolus ja lõunapoolus, mida nimetatakse ka positiivseks ja negatiivseks pooluseks. Erinevalt sellest elektriväljad mida võivad tekitada elektrilaengud (nt a elektron), puuduvad magnetvälju tekitavad "magnetlaengud". Magnetväljadega on alati seotud kaks poolust. Selle tulemusena on magnetvälja jõujooned alati suletud, nagu magneti puhul: nad lahkuvad põhjapoolusest ja jõuavad lõunapoolusele.
Magnetvälja päritolu
Magnetvälja eksisteerimiseks peab olema magnetenergia allikas (näiteks magnet), liikuv laeng või elektrivool.Need elemendid on ainsad, mis on võimelised tekitama magnetvälja, ja ainsad, mida see võib mõjutada.
Elektrilaeng (nagu kosmoses liikuv elektron) tekitab enda ümber magnetvälja, mis avaldab jõudu teisele liikuvale laengule. Sama juhtub elektrivooludega.
Magnetite juhtum on eriline, kuna need ei sisalda liikuvaid laenguid, vaid pigem tekitavad need materjalid teatud keerukusega mikroskoopiliste nähtuste tõttu magnetvälja.
Nagu on kirjeldatud Ampère'i seaduses ja Maxwelli võrrandites, eksisteerivad magnetväljad ja elektriväljad sageli koos loodus. Teatud muutused magnetvälja ajas tekitavad elektrivälju. Hea näide nende kahe välja kooseksisteerimisest on elektromagnetkiirgus, nt valgus.
Magnetvälja olemasolu saab kontrollida magnetomeetrina tuntud seadme abil.
Magnetvälja tüübid
Magnetvälju saab liigitada nende tekkeallika järgi:
- Magnetist lähtuvad magnetväljad. Magnetid on materjalid, mille eripäraks on püsimagnetväli, mille loob see, mis on füüsiline on tuntud kui keerutada elektronid (saab mõista, mõeldes sellele kui enda keerlemisele). Teisest küljest on olemas metallid mis võivad välise magnetvälja toimel magnetiseerida magnetiteks.
- Voolu magnetväljad. Iga liikuv laeng tekitab magnetvälja. Seetõttu tekitab elektrivool ka magnetvälja. Näiteks: elektromagnetid (nagu ülaltoodud joonisel) on seadmed, milles a aku vool ringleb läbi metallile keritud traadi. See vool tekitab enda ümber magnetvälja, mis magnetiseerib metalli ja tekitab teise magnetvälja. Seega kasutatakse elektromagneteid muutuvate magnetväljade genereerimiseks, kuna voolu muutmisel muutub magnetväli.
Magnetvälja suund
Magnetvälja jooned näitavad meile selle suuna.
Theaadress magnetvälja saab kirjeldada joonte või joonte abil vektor, mis vastutab suuna näitamise eest, mille poole magnetjõud osutavad. Ülaltoodud joonisel on selgelt näha magneti tekitatud magnetvälja jooned, mis näitavad selle jõu suunda, millega magnet interakteerub metalliosakestega.
Asjaolu, et magnetväljal on suund, tähendab, et see on vektor. Ükskõik milline jõudu on vektorkogus, see tähendab suurust, millel on suund ja mõte, näiteks kiirus. Kuna magnetväli on võrdeline magnetjõuga, siis on see ka vektorsuurus. Tegelikult on huvitav märkida, et magnetjõud, mida tunneb magnetvälja sukeldatud liikuv osake, on alati risti selle välja suuna ja tema enda kiirusega.
Maa magnetväli
Meie planeedil on loomulik magnetväli, mida nimetatakse ka geomagnetväljaks. Keskel Maa seal on malm (kõrgete jaoks temperatuurid). Maa pöörlemise tõttu on see metalliline vedelik pidevas liikumises, moodustades elektrivoolu (metalli liikumisel liiguvad seda moodustavad elektronid). See vool tekitab Maa magnetvälja, mis on nii intensiivne, et pääseb Maa pinnalt välja.
Maa magnetväli mängib väga olulist rolli, kuna see suunab elusolendite jaoks väga ohtliku kiirguse eemale. Päike. Ilma Maa magnetväljata õhkkond selle hävitaksid kosmilised kiired. Navigeerimiseks kasutatavad kompassid suhtlevad selle väljaga: selle magnetiseeritud nõel on alati joondatud Maa magnetväljaga, mis näitab põhja. Lisaks kasutavad paljud rändloomad planeedi magnetvälja, et alati orienteeruda ja teatud aastaaegadel samades suundades liikuda.