EN magnetfelt omgiver enhver elektrisk ladning i bevægelse. Magnetfeltet er kontinuerligt og usynligt, men dets styrke og orientering kan repræsenteres af magnetfeltlinjer. Ideelt set viser magnetfeltlinjer eller magnetiske fluxlinier styrken og orienteringen af et magnetfelt. Repræsentationen er nyttig, fordi den giver mennesker en måde at se en usynlig kraft på, og fordi matematiske fysiske love let kan rumme "antal" eller tæthed af feltlinjer.
- Magnetfeltlinjer er en visuel repræsentation af de usynlige kraftlinjer i et magnetfelt.
- I overensstemmelse med konventionen sporer linjerne kraften fra den nordlige til den sydlige pol af en magnet.
- Afstanden mellem linjerne indikerer magnetfeltets relative styrke. Jo tættere linjerne er, jo stærkere er magnetfeltet.
- Jernfilinger og et kompas kan bruges til at spore form, styrke og retning af magnetfeltlinjer.
Et magnetfelt er et vektor, hvilket betyder, at den har størrelse og retning. Hvis elektrisk strøm flyder i en lige linje, højre regel viser retningen, usynlige magnetfeltlinjer, der strømmer omkring en ledning. Hvis du forestiller dig at gribe ledningen med din højre hånd med tommelfingeren i retning af strømmen, bevæger magnetfeltet sig i retning af fingrene rundt om tråden. Men hvad nu hvis du ikke kender strømretningen eller blot ønsker at visualisere et magnetfelt?
Sådan ser du et magnetfelt
Ligesom luft er et magnetfelt usynligt. Du kan se vinden indirekte ved at kaste små papirstykker i luften. På samme måde kan du placere bit magnetisk materiale i et magnetfelt, hvor du kan spore dens vej. Nemme metoder inkluderer:
Brug et kompas
Vifter med en enkelt kompas omkring et magnetfelt viser feltlinjernes retning. Hvis du faktisk kortlægger magnetfeltet, angiver placering af mange kompasser retningen på magnetfeltet på ethvert tidspunkt. For at tegne magnetfeltlinjer skal du tilslutte kompasset "prikker". Fordelen ved denne metode er, at den viser retningen på magnetfeltlinjer. Ulempen er, at det ikke angiver magnetfeltstyrke.
Brug jernfilter eller magnetit-sand
Jern er ferromagnetisk. Dette betyder, at den justerer sig langs magnetfeltlinjer og danner små magneter med nord- og sydpoler. Små jernstykker, såsom jernfilinger, justeres for at danne et detaljeret kort over feltlinjer, fordi nordpolen i ét stykke orienterer sig for at afvise nordpolen i et andet stykke og tiltrække sin sydpol. Men du kan ikke bare drysse filingerne på en magnet, fordi de er tiltrukket af den og vil holde sig til den snarere end at spore magnetfeltet.
For at løse dette problem dryses jernfiltringer på papir eller plast over et magnetfelt. En teknik, der bruges til at sprede filingerne, er at drysse dem på overfladen fra en højde på nogle få inches. Flere arkiveringer kan tilføjes for at gøre feltlinjerne mere klare, men kun op til et punkt.
Alternativer til jernfiltninger inkluderer stål-BB-pellets, tinbelagte jernfolier (som ikke vil rustes), små papirclips, hæfteklammer eller magnetit sand. Fordelen ved at bruge partikler af jern, stål eller magnetit er, at partiklerne danner et detaljeret kort over magnetfeltlinjer. Kortet giver også en grov indikation af magnetfeltstyrken. Tæt linjer, der er tæt adskilt, forekommer, hvor feltet er stærkest, mens vidt adskilte, sparsomme linjer viser, hvor det er svagere. Ulempen ved at bruge jernfilinger er, at der ikke er nogen indikation af magnetfeltorientering. Den nemmeste måde at overvinde dette på er at bruge et kompas sammen med jernfilinger til at kortlægge både orientering og retning.
Prøv magnetisk visningsfilm
Magnetisk film er en fleksibel plast indeholdende væskebobler snøret med små magnetiske stænger. Filmene ser mørkere eller lysere ud, afhængigt af stangenes orientering i et magnetfelt. Magnetisk visningsfilm fungerer bedst til at kortlægge kompleks magnetisk geometri, såsom den produceret af en flad køleskabsmagnet.
Naturlige magnetfeltlinjer
Magnetfeltlinjer vises også i naturen. Under en samlet solformørkelse, linjerne i korona sporer solens magnetiske felt. Tilbage på Jorden, the linjer i en aurora angive stien til planetens magnetfelt. I begge tilfælde er de synlige linier glødende strømme af ladede partikler.
Regler for magnetfeltlinje
Ved hjælp af magnetfeltlinjer til at konstruere et kort bliver nogle regler tydelige:
- Magnetfeltlinjer krydser aldrig.
- Magnetfeltlinjer er kontinuerlige. De danner lukkede løkker, der fortsætter hele vejen gennem et magnetisk materiale.
- Magnetfeltlinjer samles, hvor magnetfeltet er stærkest. Med andre ord angiver densiteten af feltlinjer magnetfeltstyrken. Hvis feltlinjerne omkring en magnet er kortlagt, er dens stærkeste magnetfelt er ved begge poler.
- Medmindre magnetfeltet er kortlagt ved hjælp af et kompas, kan magnetfeltets retning være ukendt. Efter konvention angives retning ved at tegne pilespidser langs magnetfeltlinjer. I ethvert magnetfelt flyder linjerne altid fra nordpolen til sydpolen. Navnene "nord" og "syd" er historiske og har muligvis ikke betydning for magnetfeltets geografiske orientering
Kilde
- Durney, Carl H. og Curtis C. Johnson (1969). Introduktion til moderne elektromagnetik. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Griffiths, David J. (2017). Introduktion til elektrodynamik (4. udgave). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
- Newton, Henry Black og Harvey N. Davis (1913). Praktisk fysik. MacMillan Co., USA.
- Tipler, Paul (2004). Fysik for forskere og ingeniører: Elektricitet, magnetisme, lys og elementær moderne fysik (5. udgave). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.