- Ce este un câmp magnetic?
- Originea unui câmp magnetic
- Tipuri de câmp magnetic
- Direcția unui câmp magnetic
- Câmpul magnetic al Pământului
Vă explicăm ce este un câmp magnetic, cum este produs și care sunt caracteristicile acestuia. Vă spunem și despre câmpul magnetic al Pământului.
Ce este un câmp magnetic?
Un câmp magnetic este reprezentarea matematică a modului în care forțele magnetice sunt distribuite în spaţiu care înconjoară o sursă magnetică. Această sursă poate fi a magnet, o sarcină pe circulaţie sau unul curent electric (multe sarcini în mișcare). Ori de câte ori există oricare dintre aceste elemente, va exista un câmp magnetic în jurul lui, adică un câmp de forțe magnetice. În afara acestui câmp nu există efecte magnetice.
O caracteristică fundamentală a câmpurilor magnetice este că sunt dipol: au un pol nord și un pol sud, care sunt numite și pol pozitiv și pol negativ. spre deosebire de câmpuri electrice care pot fi generate de sarcini electrice (cum ar fi a electron), nu există „încărcări magnetice” care generează câmpuri magnetice. Câmpurile magnetice au întotdeauna doi poli asociați. În consecință, liniile câmpului magnetic sunt întotdeauna închise, ca și în cazul magnetului: ele părăsesc polul nord și ajung la polul sud.
Originea unui câmp magnetic
Pentru ca un câmp magnetic să existe, trebuie să existe o sursă de energie magnetică (cum ar fi un magnet), o sarcină în mișcare sau un curent electric.Aceste elemente sunt singurele capabile să creeze un câmp magnetic și singurele care pot fi afectate de acesta.
O sarcină electrică (ca un electron care se mișcă în spațiu) generează un câmp magnetic în jurul ei care va exercita o forță asupra unei alte sarcini în mișcare. Același lucru se întâmplă și cu curenții electrici.
Cazul magneților este deosebit pentru că nu sunt implicate sarcini în mișcare, ci mai degrabă aceste materiale generează un câmp magnetic datorită anumitor fenomene microscopice de o anumită complexitate.
După cum este descris de Legea lui Ampère și ecuațiile lui Maxwell, câmpurile magnetice și câmpurile electrice există adesea împreună în natură. Anumite modificări ale timpului unui câmp magnetic produc câmpuri electrice. Un bun exemplu al coexistenței acestor două câmpuri este radiația electromagnetică, cum ar fi ușoară.
Prezența câmpurilor magnetice poate fi verificată folosind un dispozitiv cunoscut sub numele de magnetometru.
Tipuri de câmp magnetic
Câmpurile magnetice pot fi clasificate în funcție de sursa lor de creare:
- Câmpuri magnetice care provin de la un magnet. Magneții sunt materiale care au particularitatea de a avea un câmp magnetic permanent, creat de ceea ce în fizic este cunoscut sub numele de a învârti electroni (pot fi înțeleși gândindu-ne la ea ca la un spin asupra lor înșiși). Pe de altă parte, există metale care pot „deveni” magneți atunci când sunt magnetizate de un câmp magnetic extern.
- Câmpuri magnetice de la curent. Fiecare sarcină în mișcare produce un câmp magnetic. Prin urmare, un curent electric produce și un câmp magnetic. De exemplu: electromagneții (ca cel din figura de mai sus) sunt dispozitive în care prin intermediul a baterie curentul este circulat printr-un fir bobinat pe metal. Acest curent generează un câmp magnetic în jurul lui care magnetizează metalul și generează un alt câmp magnetic. Astfel, electromagneții sunt utilizați pentru a genera câmpuri magnetice variabile, deoarece prin schimbarea curentului, câmpul magnetic se modifică.
Direcția unui câmp magnetic
Liniile câmpului magnetic ne spun direcția acestuia.
Theabordare a unui câmp magnetic poate fi descris folosind linii sau vector, însărcinat cu indicarea direcției spre care îndreaptă forțele magnetice. În figura de mai sus puteți vedea clar liniile câmpului magnetic generat de magnet, care indică direcția forței cu care magnetul interacționează cu particulele de metal.
Faptul că câmpul magnetic are o direcție implică faptul că acesta este un vector. Orice forta este o mărime vectorială, adică reprezintă o mărime care are o direcție și un sens, cum ar fi viteza. Deoarece câmpul magnetic este proporțional cu forța magnetică, atunci este și o mărime vectorială. De fapt, este interesant de observat că forța magnetică resimțită de o particulă în mișcare scufundată într-un câmp magnetic este întotdeauna perpendiculară pe direcția acelui câmp și pe propria sa viteză.
Câmpul magnetic al Pământului
Planeta noastră are un câmp magnetic natural, numit și câmp geomagnetic. In centru Pământ există fontă (pentru cei înalți temperaturile). Datorită rotației pământului, acest lichid metalic se află în mișcare constantă, formând un curent electric (pe măsură ce metalul se mișcă, electronii care îl compun se mișcă). Acest curent este cel care produce câmpul magnetic al Pământului, care este atât de intens încât scapă de pe suprafața Pământului.
Câmpul magnetic al Pământului joacă un rol foarte important, deoarece deviază radiațiile foarte periculoase pentru ființele vii din Soare. Fără câmpul magnetic al Pământului, atmosfera ar fi distrus de razele cosmice. Busolele pe care le folosim pentru navigare interacționează cu acest câmp: acul său magnetizat este întotdeauna aliniat cu câmpul magnetic al Pământului, indicând nordul. În plus, multe animale migratoare folosesc câmpul magnetic al planetei pentru a se orienta întotdeauna și a se mișca în aceleași direcții în anumite perioade ale anului.