Магнитное поле

Если в страшном сне представить, что в земную атмосферу ворвался бы мощный астероид, человечество неминуемо погибло.

Вслед за астероидом через образовавшуюся в атмосфере дырку на Землю хлынули бы мощные потоки смертельно опасной радиации, излучаемой Солнцем и другими небесными телами.

Спасает человека от внешних магнитных возмущений магнитосфера – область околоземного пространства, обладающая магнитными свойствами. Магнитосфера – это своеобразная подушка безопасности, защищающая от радиации всё живое на Земле.

Магнитное поле Земли с дневной стороны прижато магнитным полем Солнца к её поверхности на расстояние до 8-14 земных радиусов, с ночной – вытянуто и образует «магнитный хвост» Земли в несколько сот этих радиусов) рис. 6.29).

 

Рис. 6.29. Магнитосфера Земли

Слово «Магнетизм» происходит от названия горы «Магнезия» на Ближнем Востоке, состоящей из магнезита – минерала класса карбонатов MgCO₃ с примесью железа Fe (не менее 50%).

Кочевники, проходившие мимо этой горы, обратили внимание, что гора притягивает к себе металлические предметы.

Так что же такое магнетизм?

Магнетизм (от греч. magnếtis) – раздел физики, изучающий действие тел, обладающих магнитным полем, друг на друга, а также магнитного поля на движущиеся заряженные частицы.

Подобно электрическим зарядам, магниты могут как притягивать, так и отталкивать друг друга (рис. 6.30).

 

 

Рис. 6.30. Магниты могут притягиваться (слева вверху) или отталкиваться друг от друга (слева внизу); магнитный компас первыми изобрели древние китайцы (справа)

Каждый магнит имеет два магнитных «заряда» или полюса, один из них северный, другой – южный.

Северным называется полюс магнита, из которого магнитные силовые линии выходят наружу, в окружающую среду, южным – наоборот (рис. 5.31).

 

 

Рис. 6.31. Магнитные силовые линии подковообразного магнита

 

Если стержневой магнит свободно подвесить, он будет поворачиваться до тех пор, по­ка не установится своей осью по напра­влению север – юг

Свойства магнита первыми в мире использовали китайцы более 5 000 лет назад, когда создали магнитный компас (рис. 30, в левой руке китайца).

Землю можно рассматривать как большой магнит, в котором магнитные силовые линии выходят из южного географического полюса (в Антарктиде), огибают Земной шар и входят в северный географический полюс.

Таким образом, на южном географическом полюсе находится северный магнитный полюс, и наоборот.

Основные открытия, связанные с магнетизмом

Основные открытия, связанные с магнетизмом и получившие практическое применение, были сделаны в XIX столетии.

В 1819 году на практических занятиях у датского ученого Ханса Кристиана Эрстеда один из любопытных студентов заметил, что при пропускании ученым электрического тока через проводник рядом расположенная магнитная стрелка начинала поворачиваться.

Когда Эрстед поменял направление тока в проводнике, стрелка повернулась на 180º.

Тогда Эрстед сделал вывод: ток в проводнике способен создать вокруг себя магнитное поле.

Позднее Фарадей открыл противоположное явление: когда он перемещал проводник в магнитном поле, в проводнике появлялась электродвижущая сила и протекал ток.

Тогда Фарадей сделал вывод: магнитное поле способно создавать ток в проводнике.

Сейчас это явление, открытое Фарадеем, называется явлением электромагнитной индукции.

Таким образом, Эрстед и Фарадей сделали два противоположных по смыслу открытия: Эрстед открыл, что электрический ток способен создавать магнитное поле, а Фарадей – магнитное поле, при движении проводника в нём, способно создавать ЭДС в проводнике и ток в нем (если проводник замкнут на электрическую цепь).

Явления, обнаруженные Эрстедом и Фарадеем, лежат в основе принципа действия двигателей, генераторов, трансформаторов и многих других электротехнических устройств.

Так что же такое магнитное поле?

Магнитное поле – это особый вид материи, существующий вокруг намагниченных тел или проводников с током.

Это поле обладает способностью проникать через многие вещества – воздух, стекло, бумагу, воду, вакуум и т.п.