Magneettikentän linja

Magneettikenttäviiva tai magneettivuon viiva osoittaa magneetin voiman suunnan ja magneetin voimakkuuden.

Michael Faraday keksi ajatuksen voimaviivoista. Hänen teoriansa mukaan koko todellisuus koostuu itse voimasta. Hänen teoriansa mukaan sähköllä, valolla ja painovoimalla on rajallinen etenemisviive. Einsteinin teoria on tämän kanssa samaa mieltä.

Magneettikenttäviivat voidaan saada näkymään ikään kuin ne olisivat fysikaalisia ilmiöitä. Esimerkiksi magneettikenttään asetetut rautaviilut muodostavat kenttäviivoja vastaavia viivoja.

Jos magneetin läpi kulkee paljon viivoja eikä niiden välissä ole paljon tilaa, magneetti on vahva. Jos magneetin väliset viivat ovat kaukana toisistaan ja viivoja on vähän, magneetti on heikko. Yksi tapa määrittää magneetin vahvuus on tehdä koe rautahiutaleilla. Rautalankoja vetää puoleensa magneetti ja ne liikkuvat vuoviivojen muotoon. Tämän jälkeen tarkastellaan rautahiutaleiden muotoa ja nähdään vuoviivojen välinen rako. Näin saat käsityksen magneetin voimakkuudesta.

Rautaviilujen käyttö kentän näyttämiseen muuttaa magneettikenttää niin, että se on paljon suurempi rautaviivoja pitkin. Tämä johtuu raudan suuresta läpäisevyydestä suhteessa ilmaan. Magneettikenttien "viivat" näkyvät visuaalisesti myös polaarisissa revontulissa, kun hiukkaset aiheuttavat näkyviä valoviivoja, jotka ovat linjassa Maan magneettikentän paikallisen suunnan kanssa.

Magneettikenttäviivat ovat kuin topografisen kartan ääriviivat (vakiokorkeus), sillä ne edustavat jotakin jatkuvaa, ja eri kartoitusasteikolla viivoja olisi enemmän tai vähemmän. Magneettikenttäviivojen käyttämisessä esitystapana on etunsa. Monet magnetismin (ja sähkömagnetismin) lait voidaan esittää täydellisesti ja ytimekkäästi käyttämällä yksinkertaisia käsitteitä, kuten pinnan läpi kulkevien kenttäviivojen "määrää". Nämä käsitteet voidaan nopeasti "kääntää" matemaattiseen muotoonsa.

Itse magneettikentässä ei ole "viivoja"; "viivat" ovat ainoastaan rautahiukkasia, jotka itse polarisoituvat, reagoivat toisiinsa ja kenttään ja asettuvat kentässä N- ja S-suuntaisiksi toisiinsa nähden. Jos voisit nähdä todelliset voimakentät, ne olisivat varjostettuja ja gradienttisia, jolloin magneetin vahvemman osan lähellä olisi raskaampi, paksumpi varjostus, joka hälvenisi mitä kauemmas lähteestä mentäisiin. Ja kaikissa kolmessa ulottuvuudessa, mitä rautakangasnäytökset eivät pysty toistamaan. Ferrofluidit reagoivat kaikissa 3 ulottuvuudessa ja voivat toistaa kentän tarkemmin, paitsi painovoima luo painorajoituksen. Vahvan magneetin pitäminen CRT-tyyppisen monitorin edessä, jossa on valkoinen näyttö, voi myös antaa kenttien esityksen, ilman että "voimaviivat" näkyvät. Ongelma käytettäessä ferro-/magneettisia materiaaleja kentän tarkasteluun on, että materiaalit itse magnetoituvat ja muuttavat alkuperäistä kenttää sisällyttämällä siihen oman vaikutuksensa.

Kompassit paljastavat paikallisen magneettikentän suunnan. Kuten tässä näkyy, magneettikenttä osoittaa magneetin etelänapaa kohti ja pohjoisnavasta poispäin.Zoom
Kompassit paljastavat paikallisen magneettikentän suunnan. Kuten tässä näkyy, magneettikenttä osoittaa magneetin etelänapaa kohti ja pohjoisnavasta poispäin.

Magneettikentän linjojen suunta, jota edustaa sauvamagneetin yläpuolelle asetetun paperin päälle ripoteltujen rautahiutaleiden suuntaus.Zoom
Magneettikentän linjojen suunta, jota edustaa sauvamagneetin yläpuolelle asetetun paperin päälle ripoteltujen rautahiutaleiden suuntaus.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on magneettikentän linja?


A: Magneettikentän viiva on magneetin voiman suunnan ja voimakkuuden visuaalinen esitys.

K: Kuka keksi ajatuksen voimaviivoista?


A: Voimaviivojen idean keksi Michael Faraday.

K: Miten voit määrittää magneetin voimakkuuden?


V: Voit määrittää magneetin voimakkuuden tekemällä kokeen rautahiutaleilla. Rautalankoja vetää puoleensa magneetti ja ne muuttuvat vuoviivojen muotoon, mikä antaa viitteitä siitä, kuinka vahva tai heikko magneetti on.

Kysymys: Mikä aiheuttaa näkyviä raitoja polaarisissa revontulissa?


V: Näkyvät raidat polaarisissa revontulissa johtuvat hiukkasista, jotka asettuvat linjassa Maan magneettikentän kanssa.

K: Miten magneettikentät eroavat topografisista kartoista?


V: Magneettikentät eroavat topografisista kartoista siinä, että ne esittävät jotakin jatkuvaa, ja eri karttamittakaavoissa näkyy enemmän tai vähemmän viivoja. Topografiset kartat esittävät kartalla jatkuvaa korkeutta, kun taas magneettikentät esittävät jotakin jatkuvaa, joka muuttuu sen mukaan, missä mittakaavassa sitä tarkastellaan.

Kysymys: Miksi todellisia kenttiä on vaikea tarkastella muuttamatta niitä?


V: Todellisia kenttiä on vaikea tarkastella muuttamatta niitä, koska ferro-/magneettiset materiaalit magnetisoituvat, kun ne altistuvat niille, jolloin alkuperäinen kenttä muuttuu niin, että se sisältää niiden oman vaikutuksen.

K: Millä tavoin voi tarkastella kentän tarkkaa esitystä muuttamatta sitä?


V: Joitakin tapoja, joilla voi tarkastella kentän tarkkaa esitystä muuttamatta sitä, ovat esimerkiksi ferrofluidien käyttö (jotka reagoivat kaikissa kolmessa ulottuvuudessa) tai vahvan magneetin pitäminen CRT-tyyppisen näytön edessä, jossa on valkoinen ruutu (joka ei tuota näkyviin mitään "viivoja").

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3