- Hva er et magnetfelt?
- Opprinnelsen til et magnetfelt
- Typer av magnetfelt
- Retning av et magnetfelt
- Jordens magnetfelt
Vi forklarer hva et magnetfelt er, hvordan det produseres og hva dets egenskaper er. Vi forteller deg også om jordas magnetfelt.
Hva er et magnetfelt?
Et magnetfelt er den matematiske representasjonen av måten magnetiske krefter er fordelt på rom som omgir en magnetisk kilde. Denne kilden kan være en magnet, en last på bevegelse eller en elektrisk strøm (mange belastninger i bevegelse). Når noen av disse elementene eksisterer, vil det være et magnetisk felt rundt det, det vil si et felt med magnetiske krefter. Utenfor dette feltet er det ingen magnetiske effekter.
Et grunnleggende kjennetegn ved magnetiske felt er at de er dipoler: de har en nordpol og en sørpol, som også kalles en positiv pol og en negativ pol. i motsetning til elektriske felt som kan genereres av elektriske ladninger (som f.eks elektron), er det ingen "magnetiske ladninger" som genererer magnetiske felt. Magnetiske felt har alltid to poler knyttet til seg. Som en konsekvens er magnetfeltlinjene alltid lukket, som i tilfellet med magneten: de forlater nordpolen og ankommer sørpolen.
Opprinnelsen til et magnetfelt
For at et magnetfelt skal eksistere, må det være en kilde til magnetisk energi (som en magnet), en bevegelig ladning eller en elektrisk strøm.Disse elementene er de eneste som er i stand til å skape et magnetfelt og de eneste som kan påvirkes av det.
En elektrisk ladning (som et elektron som beveger seg i rommet) genererer et magnetfelt rundt den som vil utøve en kraft på en annen bevegelig ladning. Det samme skjer med elektriske strømmer.
Tilfellet med magneter er spesielt fordi det ikke er noen bevegelige ladninger involvert, men disse materialene genererer et magnetfelt på grunn av visse mikroskopiske fenomener av en viss kompleksitet.
Som beskrevet av Ampères lov og Maxwells ligninger, eksisterer magnetiske felt og elektriske felt ofte sammen i natur. Visse endringer i tiden for et magnetisk felt produserer elektriske felt. Et godt eksempel på sameksistensen av disse to feltene er elektromagnetisk stråling, som f.eks lys.
Tilstedeværelsen av magnetiske felt kan kontrolleres ved hjelp av en enhet kjent som et magnetometer.
Typer av magnetfelt
Magnetiske felt kan klassifiseres i henhold til kilden til opprettelsen:
- Magnetiske felt som kommer fra en magnet. Magneter er materialer som har den spesielle egenskapen at de har et permanent magnetfelt, skapt av hva som er i fysisk er kjent som snurre rundt elektroner (kan forstås ved å tenke på det som et spinn på seg selv). På den annen side er det metaller som kan "bli" til magneter når de magnetiseres av et eksternt magnetfelt.
- Magnetiske felt fra strøm. Hver ladning i bevegelse produserer et magnetisk felt. Derfor produserer en elektrisk strøm også et magnetfelt. For eksempel: elektromagneter (som den i figuren ovenfor) er enheter som ved hjelp av en batteri strømmen sirkuleres gjennom en ledning viklet på metall. Denne strømmen genererer et magnetfelt rundt den som magnetiserer metallet og genererer et annet magnetfelt. Dermed brukes elektromagneter til å generere variable magnetiske felt siden ved å endre strømmen, endres magnetfeltet.
Retning av et magnetfelt
De magnetiske feltlinjene forteller oss retningen.
Deadresse av et magnetfelt kan beskrives ved hjelp av linjer eller vektor, med ansvar for å peke ut retningen som de magnetiske kreftene peker mot. I figuren over kan du tydelig se linjene til magnetfeltet som genereres av magneten, som indikerer retningen til kraften som magneten samhandler med metallpartiklene.
Det at magnetfeltet har en retning tilsier at det er en vektor. Noen makt er en vektormengde, det vil si at den representerer en mengde som har en retning og en følelse, for eksempel hastighet. Siden magnetfeltet er proporsjonalt med den magnetiske kraften, er det også en vektormengde. Faktisk er det interessant å merke seg at den magnetiske kraften som føles av en bevegelig partikkel nedsenket i et magnetfelt alltid er vinkelrett på retningen til det feltet og dets egen hastighet.
Jordens magnetfelt
Planeten vår har et naturlig magnetfelt, også kalt et geomagnetisk felt. I sentrum av Jord det er støpejern (for de høye temperaturer). På grunn av jordens rotasjon er denne metalliske væsken i konstant bevegelse, og danner en elektrisk strøm (når metallet beveger seg, beveger elektronene som utgjør det). Denne strømmen er det som produserer jordens magnetfelt som er så intenst at det slipper ut fra jordens overflate.
Jordens magnetfelt spiller en svært viktig rolle siden det avleder svært farlig stråling for levende vesener fra Sol. Uten jordens magnetfelt vil atmosfære det ville bli ødelagt av kosmiske stråler. Kompassene vi bruker til navigering samhandler med dette feltet: dens magnetiserte nål er alltid på linje med jordens magnetfelt, og indikerer nord. Videre bruker mange trekkdyr planetens magnetfelt til å alltid orientere seg og bevege seg i samme retninger i bestemte perioder av året.