Πώς να κατανοήσετε τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου;

Από το 1600 μ.Χ. όταν ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ έβαλε την επιστημονική του ιδιοφυΐα στο γράψιμο, δημιουργώντας ένα από τα πιο θαυμάσια βιβλία στην ιστορία, το De Magnete, πολλοί επιστήμονες έχουν αγκαλιάσει το πεδίο του μαγνητισμού ως πεδίο με μεγάλες δυνατότητες. Τα μαγνητικά πεδία βασίζονται στην αρχή των μαγνητικών υλικών και των ηλεκτρικών ρευμάτων και η επίδρασή της σε άλλα υλικά με μαγνητικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Ένα μαγνητικό πεδίο σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο καθορίζεται τόσο από μια κατεύθυνση όσο και από ένα μέγεθος ως τέτοιο είναι ένα διανυσματικό πεδίο. Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου είναι το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου.

Υπάρχουν διάφορα φυσικά φαινόμενα και απλές διαδικασίες στη φυσική που μπορούν να δείξουν πώς λειτουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Ένα απλό παράδειγμα είναι η πυξίδα. Όταν ένας πόλος πυξίδας τοποθετείται κοντά στο βόρειο πόλο ενός μαγνήτη, η βελόνα δείχνει μακριά από αυτήν την κατεύθυνση και το αντίστροφο. Αυτό το φαινόμενο συνήθως επισημαίνεται στη μαγνητική φυσική ως "αντίθετο πόλο απωθητικό, παρόμοιοι πόλοι προσελκύουν." Ένα τυπικό πείραμα φυσικής που μπορεί να έχετε κάνει στο γυμνάσιο είναι όταν τοποθετείτε γεμίσματα σιδήρου σε μια γραμμή μαγνητικού πεδίου. Δεδομένου ότι τα γεμίσματα σιδήρου έχουν μαγνητικά χαρακτηριστικά, φανταστείτε πόσο θα επηρεαζόταν σε μια γραμμή πεδίου. Αυτό το πείραμα αποκαλύπτει οπτικά πώς αλλάζουν οι γραμμές πεδίου στη διαδικασία λόγω του μαγνητισμού των γεμίσματος σιδήρου. Οι πολικές αύρες, οι οποίες είναι ραβδώσεις φωτός που δημιουργούνται στο μαγνητικό πεδίο της γης, αποδεικνύουν επίσης το ίδιο.

Ονομάζεται μαγνητική ροή

Όταν μιλάτε για ισχύ μαγνητικού πεδίου, πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργεί η πυκνότητα μαγνητικής ροής. Δεδομένου ότι τα μαγνητικά πεδία μπορούν να απεικονιστούν ως μαγνητικές γραμμές, μπορείτε εύκολα να προσδιορίσετε τη δύναμή του παρατηρώντας την πυκνότητα των γραμμών. Αυτό κάνει τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου. Ο συνολικός αριθμός γραμμών που προέρχονται από το μαγνητικό πεδίο που διεισδύει σε μια συγκεκριμένη περιοχή ονομάζεται μαγνητική ροή που εκφράζεται σε τετράγωνο μέτρο tesla ή το weber (Wb). Αυτή η πυκνότητα μαγνητικής ροής είναι ευθέως ανάλογη με το ηλεκτρικό ρεύμα που μετράται σε αμπέρ και μειώνεται καθώς απομακρύνεται από μια γραμμή ρεύματος.

Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου είναι ένας τρόπος διαχωρισμού των εξωτερικών μαγνητικών επιδράσεων διαφορετικών μαγνητικών υλικών. Για παράδειγμα, όταν τοποθετείται κοντά σε μαγνητικά πεδία, ένα μαγνητικό υλικό με το δικό του εσωτερικό μαγνητικό πεδίο θα παρεμβαίνει στις υπάρχουσες γραμμές μαγνητικού πεδίου. Δεδομένου ότι θα υπάρχουν δύο σειρές γραμμών μαγνητικού πεδίου, οι επιστήμονες πρέπει να βρουν έναν τρόπο να γνωρίζουν ποιες γραμμές πεδίου προέρχονται από ποιο υλικό. Εδώ εμφανίζεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου, που αντιπροσωπεύεται από το H στην εξίσωση B = μ0 (H + M).

Το μαγνητικό πεδίο έχει εξελιχθεί σε μια περίπλοκη και ευρεία επιστήμη, καθώς ήταν το επίκεντρο ορισμένων από τις πιο προηγμένες επιστήμες που έχουμε σήμερα. Μεταξύ αυτών των πεδίων που χρησιμοποιούν τις θεωρίες του μαγνητισμού και των μαγνητικών πεδίων είναι οι ηλεκτρικοί κινητήρες, δυναμό, πηνίο Helmholtz, φιλμ μαγνητικού πεδίου, πηνίο Maxwell, σωλήνας Teltron και μαγνητικό πεδίο Stellar. Επίσης, έχει συσχετιστεί με διαφορετικές μαθηματικές εξισώσεις και νόμους όπως ο νόμος του Ampere, ο νόμος Biot-Savart, η Μαγνητική Ελικία και οι εξισώσεις του Maxwell.