A magnetväli ümbritseb mis tahes elektrilaeng liikumisel. Magnetväli on pidev ja nähtamatu, kuid selle tugevust ja suunda võivad tähistada magnetvälja jooned. Ideaalis näitavad magnetvälja jooned või magnetvoo jooned magnetvälja tugevust ja suunda. Esitus on kasulik, kuna see annab inimestele võimaluse vaadata nähtamatut jõudu ja kuna füüsikalised füüsikaseadused sobivad hõlpsalt väljade sirgete arvu või tihedusega.
- Magnetvälja jooned on magnetvälja nähtamatute jõujoonte visuaalne esitus.
- Kokkuleppel jälitavad jooned magneti põhja- ja lõunapoolusele avalduvat jõudu.
- Joonte vaheline kaugus näitab magnetvälja suhtelist tugevust. Mida lähemal jooned on, seda tugevam on magnetväli.
- Magnetvälja joonte kuju, tugevuse ja suuna jälgimiseks võib kasutada rauavarusid ja kompassi.
Magnetväli on a vektor, mis tähendab, et sellel on suurus ja suund. Kui elektrivool voolab sirgjooneliselt, parempoolne reegel näitab suunda, milles nähtamatud magnetvälja read voolavad ümber traadi. Kui kujutate ette juhtme haaramist parema käega, kui pöial on suunatud voolu suunas, liigub magnetväli sõrmede ümber juhtme. Aga mis siis, kui te ei tea voolu suunda või soovite lihtsalt magnetvälja visualiseerida?
Kuidas näha magnetvälja
Nagu õhk, on ka magnetväli nähtamatu. Tuult saate kaudselt vaadata, visates õhku väikeseid paberitükke. Samamoodi võimaldab magnetmaterjali bittide paigutamine magnetväljale jälgida selle rada. Lihtsate meetodite hulka kuuluvad:
Kasutage kompassi
Üksiku lehvitamine kompass ümber magnetvälja näitab välja joonte suunda. Magnetvälja tegelikuks kaardistamiseks näitab paljude kompasside asetamine magnetvälja suunda suvalises punktis. Magnetvälja joonte joonistamiseks ühendage kompass "punktidega". Selle meetodi eeliseks on see, et see näitab magnetvälja joonte suunda. Puuduseks on see, et see ei näita magnetvälja tugevust.
Kasutage rauast viilusid või magnetiitliiva
Raud on ferromagnetiline. See tähendab, et see joondab ennast mööda magnetvälja jooni, moodustades põhja- ja lõunapoolusega pisikesi magneteid. Pisikesed rauajäägid, näiteks rauaviilud, joonduvad detailse põllujoonte kaardi moodustamiseks, kuna ühe tüki põhjapoolus on suunatud teise tüki põhjapooluse tõrjumiseks ja selle lõunapooluse ligimeelitamiseks. Kuid viiludele ei saa lihtsalt magneti peale puistata, sest need tõmbavad seda ja kleepuvad selle asemel, et jälgida magnetvälja.
Selle probleemi lahendamiseks piserdatakse rauast viilud magnetvälja kohal paberile või plastile. Üks viilide hajutamiseks kasutatav meetod on puista need pinnale mõne tolli kõrguselt. Põlluradade selgemaks muutmiseks võib lisada rohkem viilutusi, kuid ainult kuni punktini.
Raudviilude alternatiivide hulka kuuluvad terasest BB-graanulid, tinatatud rauast viilutused (mis ei roosteta), väikesed kirjaklambrid, klambrid või magnetiitliiv. Raua, terase või magnetiidi osakeste kasutamise eeliseks on see, et osakesed moodustavad üksikasjaliku magnetvälja joonte kaardi. Kaart annab ka umbkaudse ülevaate magnetvälja tugevusest. Tihedalt asetsevad tihedad jooned tekivad seal, kus väli on kõige tugevam, samal ajal kui laialt eraldatud, hõredad jooned näitavad, kus see on nõrgem. Raua viilude kasutamise puuduseks on see, et seal pole märke magnetvälja orientatsiooni kohta. Lihtsaim viis sellest üle saada on kasutada nii suuna kui ka suuna kaardistamiseks kompassi koos rauaviiludega.
Proovige magnetilist vaatamisfilmi
Magnetvaatega film on paindlik plastist mis sisaldavad pisikeste magnetiliste varrastega nööritud vedeliku mullid. Filmid tunduvad tumedamad või heledamad, sõltuvalt vardade orientatsioonist magnetväljas. Magnetiline vaatamiskile töötab kõige paremini keeruka magnetilise geomeetria kaardistamisel, näiteks lameda külmkapimagneti abil.
Looduslikud magnetvälja read
Looduses ilmuvad ka magnetvälja read. Ajal a kogu päikesevarjutus, jälgivad koroonas olevad jooned Päikese magnetvälja. Maa peal, read aurora näitavad planeedi magnetvälja rada. Mõlemal juhul on nähtavad jooned laetud osakeste hõõguvad voolud.
Magnetvälja joonte reeglid
Magnetvälja joonte abil kaardi koostamisel ilmnevad mõned reeglid:
- Magnetvälja read ei ristu kunagi.
- Magnetvälja read on pidevad. Need moodustavad suletud ahelad, mis jätkuvad kogu magnetilise materjali ulatuses.
- Magnetvälja read liituvad kokku seal, kus magnetväli on kõige tugevam. Teisisõnu näitab väljaliinide tihedus magnetvälja tugevust. Kui magneti ümber olevad väljajooned on kaardistatud, on see tugevaim magnetväli on mõlemal poolusel.
- Kui magnetväli ei ole kompassi abil kaardistatud, võib magnetvälja suund olla teadmata. Tavaliselt näidatakse suunda nooleotsade joonistamisega mööda magnetvälja jooni. Mis tahes magnetväljas voolavad jooned alati põhjapoolusest lõunapoolusele. Nimed "põhja" ja "lõuna" on ajaloolised ja ei pruugi mõjutada magnetvälja geograafilist orientatsiooni
Allikas
- Durney, Carl H ja Curtis C. Johnson (1969). Sissejuhatus tänapäevasesse elektromagnetikasse. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Griffiths, David J (2017). Sissejuhatus elektrodünaamikasse (4. väljaanne). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
- Newton, Henry Black ja Harvey N. Davis (1913). Praktiline füüsika. MacMillan Co., USA.
- Tipler, Paul (2004). Füüsika teadlastele ja inseneridele: elekter, magnetism, valgus ja tänapäevane elementaarfüüsika (5. väljaanne). W. H Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.