Што з'яўляецца крыніцай магнітнага поля? Крыніца магнітнага поля Зямлі

Магнітнае поле - вельмі цікавая з'ява. У цяперашні час яго ўласцівасці знайшлі прымяненне ў многіх галінах. А ці ведаеце вы, што з'яўляецца крыніцай магнітнага поля? Прачытаўшы артыкул, вы даведаецеся пра гэта. Акрамя таго, мы распавядзем пра некаторыя факты, звязаных з магнетызмам. Для пачатку звернемся да гісторыі.

трохі гісторыі

Магнетызм і электрычнасць - гэта зусім не два розныя з'явы, як памылкова лічылася доўгі час. Іх ўзаемасувязь стала зразумелай толькі ў 1820 г., калі дацкі навуковец Ханс Крысціян Эрстэд (1777-1851 гг.) Паказаў, што бягучы па дроту электрычны ток адхіляе стрэлку компаса. Ток заўсёды стварае магнітнае поле. Пры гэтым не важна, дзе ён працякае - паміж воблакам і зямлёй у выглядзе маланкі ці ў цягліцы нашага цела.

Яшчэ ў старажытныя часы людзі спрабавалі высветліць, што з'яўляецца крыніцай магнітнага поля. Больш за тое, зробленыя адкрыцця ўжываліся на практыцы. Магнетызм назіралі і выкарыстоўвалі (асабліва для мэт навігацыі) за тысячы гадоў да таго, як была высветленая прырода электрычнасці, і яно знайшло практычнае прымяненне. Толькі калі стала вядома, што рэчыва складаецца з атамаў, было, нарэшце, ўстаноўлена, што магнетызм і электрычнасць ўзаемазвязаны. Дзе б ні назіраўся магнетызм, там заўсёды павінен прысутнічаць і нейкі электрычны ток. Аднак гэта адкрыццё было толькі пачаткам новых даследаванняў.

Чым жа вызначаецца праява магнітных уласцівасцяў матэрыялаў у адсутнасць якога-небудзь вонкавага крыніцы току? Рухам электронаў, якія ствараюць электрычныя токі ўнутры атамаў. Гэты тып магнетызму мы і будзем тут разглядаць. Крыніца віхравога магнітнага поля (пераменны ток) мы сцісла ахарактарызавалі.

Магнетыт і іншыя матэрыялы

Ўласцівасць прыцягваць жалеза і железосодержащие матэрыялы назіраецца ў прыродзе ў аднаго цікавага мінерала. Гаворка ідзе пра магнетыт, адным з хімічных злучэнняў жалеза. Верагодна, нейкая яго разнавіднасць ўжывалася ў першых компас, вынайдзеных кітайцамі. Крыніцай ўзнікнення магнітнага поля з'яўляецца не толькі гэты мінерал. Некаторым матэрыялах таксама адносна проста наўмысна паведаміць неабходныя ўласцівасці. Сярод іх найбольш вядомыя жалеза і сталь. І той, і іншы матэрыял лёгка становіцца крыніцай магнітнага поля.

пастаянныя магніты

Рэчывы, прыцягвае жалеза, ўтвараюць асаблівы клас. Іх называюць пастаяннымі магнітамі. Нягледзячы на назву, яны здольныя захоўваць неабходныя ўласцівасці толькі на працягу абмежаванага часу. Пастаянны магніт ў форме бруска дэманструе сілу зямнога магнетызму. Калі ён можа свабодна рухацца, то адзін яго канец заўсёды паварочваецца ў кірунку Паўночнага полюса Зямлі, а другі - у кірунку Паўднёвага. Два канцы магніта называюцца паўночным і паўднёвым полюсамі адпаведна.

Магніты могуць мець практычна любую форму: бруска, падковы, кольцы або больш складаную. Яны выкарыстоўваюцца ў электравымяральных прыборах. Канцавоссі магнітаў пазначаюць так: N (паўночны) і S (паўднёвы). Пагаворым пра тое, як яны ўзаемадзейнічаюць.

Прыцягненне і адштурхванне

Рознаіменныя магнітныя канцавоссі прыцягваюцца. Гэта нам вядома яшчэ са школы. Прыцягваючы нейкі іншы матэрыял, магніт спачатку ператварае яго ў слабы магніт. Аднайменныя канцавоссі адштурхваюцца (хоць гэта не гэтак відавочна, як прыцягненне). Выпрабоўваючы ўздзеянне магніта, жалеза і сталь самі становяцца магнітамі, набываючы процілеглы палярнасць. Менавіта таму яны прыцягваюцца да яго. Але калі два аднолькавых магніта з роўнымі «зарадамі» усталяваць блізка адзін да аднаго аднайменнымі канцавоссямі, што ж адбудзецца? Назіраная сіла адштурхвання будзе роўная сіле прыцягнення, якая дзейнічае паміж двума рознаіменнымі полюсамі, усталяванымі на тым жа адлегласці адзін ад аднаго.

Ўплыву магнетызму схільныя не толькі железосодержащие матэрыялы. Аднак магнітныя з'явы лягчэй за ўсё назіраць у чыстых металах. Гэта, напрыклад, жалеза, нікель, кобальт.

дамены

Металы, якія могуць стаць крыніцай магнітнага поля, складаюцца з маленькіх магніцікаў, размешчаных выпадковым чынам ўнутры рэчывы. Яны аднолькава арыентаваны толькі на малых участках, званых даменамі, якія можна ўбачыць праз электронны мікраскоп. У ненамагниченном рэчыве - паколькі самі дамены таксама арыентаваны там у розных напрамках - магнітнае поле роўна нулю. Такім чынам, ніякія магнітныя ўласцівасці ў гэтым выпадку не назіраюцца. Такім чынам, рэчыва набывае неабходныя ўласцівасці толькі пры пэўных умовах.

Працэс намагнічвання складаецца ў тым, што ўсе дамены прымушаюць выбудоўвацца ў адным кірунку. Калі яны зьвернутыя належным чынам, іх дзеянні складаюцца. Рэчыва ў цэлым становіцца крыніцай магнітнага поля. Калі ўсе дамены выстраіліся дакладна ў адным кірунку, матэрыял дасягае мяжы сваіх магнітных здольнасцяў. Варта адзначыць адну важную заканамернасць. Намагнічанасць матэрыялу ў канчатковым рахунку залежыць ад намагнічанасці даменаў. А яна, у сваю чаргу, вызначаецца тым, як размешчаны ўнутры даменаў асобныя атамы.

Магнітнае поле Зямлі

Магнітнае поле Зямлі ўжо даўно дакладна вымеранае і апісана, аднак да гэтага часу яго не ўдалося цалкам растлумачыць. Надта спрошчаны яго можна прадставіць так, як быццам паміж Паўночным і Паўднёвым геаграфічнымі полюсамі размешчаны нейкі просты плоскі магніт. Гэта і выклікае некаторыя з назіраных эфектаў. Але гэта не тлумачыць ні вельмі незвычайных змяненняў інтэнсіўнасці і нават напрамкі магнітных сілавых ліній над зямной паверхняй, ні таго, чаму мільёны гадоў таму размяшчэнне магнітных палюсоў было процілегла цяперашняму, ні таго, чаму яны, хоць і павольна, пастаянна рухаюцца. Такім чынам, усе некалькі складаней.

Мадэль магнітнага поля Зямлі

Апішам некалькі падрабязней яе спрошчаны варыянт. Уявім ў цэнтры Зямлі доўгі плоскі магніт, які будзе крыніцай магнітнага поля. Што яшчэ неабходна ўлічыць? Магнітныя рэчывы на паверхні зямнога шара павінны быць размешчаны так, каб іх полюс, які паказвае на поўнач, павярнуўся ў той бок, якую мы называем паўночнай (у рэчаіснасці да паўднёвага полюса ўяўнага магніта), а другі полюс - на поўдзень (паўночны полюс магніта).

Разуменне складаных фізічных працэсаў выклікае некаторыя цяжкасці. І зямной магнетызм, і магнетызм маленькіх кавалачкаў жалеза лягчэй растлумачыць, мяркуючы, што магнітныя сілавыя лініі (часта званыя лініямі магнітнага патоку) зыходзяць з паўночнага канца магніта, а ўваходзяць у паўднёвы. Гэта вельмі адвольнае ўяўленне, якое прымяняецца толькі дзеля зручнасці, падобна таму, як выкарыстоўваюцца лініі шыраты і даўгаты, намаляваныя на карце. Аднак яно дапамагае нам зразумець, які крыніца магнітнага поля Зямлі.

Сілавыя лініі простага плоскага магніта, ідучы з аднаго полюса да другога і ахопліваючы ўвесь магніт, ўтвараюць нешта накшталт цыліндру. Сілавыя лініі аднолькавага кірункі як бы адштурхваюцца. Яны заўсёды пачынаюцца ў полюсе аднаго тыпу і сканчаюцца ў полюсе іншага тыпу і ніколі не перасякаюцца.

У заключэнне

Такім чынам, мы раскрылі тэму "Крыніца ўзнікнення магнітнага поля". Як вы бачыце, яна досыць шырокая. Мы разгледзелі толькі асноўныя паняцці, якія тычацца гэтай тэмы.