Vitenskapen om magnetfeltlinjer

EN magnetfelt omgir eventuell elektrisk ladning i bevegelse. Magnetfeltet er kontinuerlig og usynlig, men dets styrke og orientering kan være representert av magnetfeltlinjer. Ideelt sett viser magnetfeltlinjer eller magnetiske flukslinjer styrken og orienteringen til et magnetfelt. Representasjonen er nyttig fordi den gir mennesker en måte å se en usynlig kraft på og fordi matematiske fysiske lover lett kan romme "antall" eller tetthet av feltlinjer.

Et magnetfelt er et vektor, noe som betyr at den har styrke og retning. Hvis elektrisk strøm flyter i en rett linje, viser høyresnittet retningen usynlige magnetfeltlinjer strømmer rundt en ledning. Hvis du ser for deg å ta tak i ledningen med høyre hånd med tommelen som peker i retning av strømmen, beveger magnetfeltet seg i retning av fingrene rundt ledningen. Men hva om du ikke vet strømretningen eller bare ønsker å visualisere et magnetfelt?

Som luft er et magnetfelt usynlig. Du kan se på vind indirekte ved å kaste små papirbiter i luften. På samme måte, hvis du plasserer biter av magnetisk materiale i et magnetfelt, kan du spore banen. Enkle metoder inkluderer:

Bruk et kompass

Vifter med en singel kompass rundt et magnetfelt viser retningen til feltlinjene. Hvis du faktisk kartlegger magnetfeltet, viser mange kompasser retningen til magnetfeltet når som helst. For å tegne magnetfeltlinjer, koble kompasset "prikker". Fordelen med denne metoden er at den viser retningen til magnetfeltlinjer. Ulempen er at den ikke indikerer magnetfeltstyrke.

Bruk jernfilinger eller magnettsand

Jern er ferromagnetisk. Dette betyr at den justerer seg langs magnetfeltlinjer og danner bittesmå magneter med nord- og sørpolen. Små jernbiter, for eksempel jernfilinger, justeres for å danne et detaljert kart over feltlinjer fordi nordpolen i ett stykke orienterer seg for å avvise nordpolen til et annet stykke og tiltrekke seg sin sørpol. Men du kan ikke bare strø filingene på en magnet fordi de er tiltrukket av den og vil holde seg til den i stedet for å spore magnetfeltet.

For å løse dette problemet blir sprøytet på jern drysset på papir eller plast over et magnetfelt. En teknikk som brukes til å spre filingene, er å strø dem på overflaten fra en høyde på noen få centimeter. Flere arkeringer kan legges til for å gjøre feltlinjene mer oversiktlige, men bare opp til et punkt.

Alternativer til jernfilinger inkluderer stål BB-pellets, tin-plated jern filings (som ikke vil ruste), små binders, stifter eller magnetitt sand. Fordelen med å bruke partikler av jern, stål eller magnetitt er at partiklene danner et detaljert kart over magnetfeltlinjer. Kartet gir også en grov indikasjon på magnetfeltstyrken. Tettlinjer med tett avstand forekommer der feltet er sterkest, mens vidt adskilte, sparsomme linjer viser hvor det er svakere. Ulempen med å bruke jernfilinger er at det ikke er noen indikasjon på magnetfeltorientering. Den enkleste måten å overvinne dette på er å bruke et kompass sammen med jernfilinger for å kartlegge både retning og retning.

Prøv magnetisk visningsfilm

Magnetisk visningsfilm er en fleksibel plast som inneholder bobler av væske snøret med bittesmå magnetiske stenger. Filmene virker mørkere eller lysere avhengig av orienteringen til stengene i et magnetfelt. Magnetisk visningsfilm fungerer best for å kartlegge kompleks magnetisk geometri, for eksempel den som produseres av en flat kjøleskapsmagnet.

Magnetfeltlinjer vises også i naturen. Under en Total solformørkelse, linjene i koronaen sporer solens magnetiske felt. Tilbake på jorden, the linjer i en aurora angi banen til planetens magnetiske felt. I begge tilfeller er de synlige linjene glødende strømmer av ladede partikler.

Ved hjelp av magnetfeltlinjer for å konstruere et kart, blir noen regler tydelige:

1. Magnetiske feltlinjer krysser aldri.
2. Magnetfeltlinjer er kontinuerlige. De danner lukkede løkker som fortsetter hele veien gjennom magnetisk materiale.
3. Magnetfeltlinjer går sammen der magnetfeltet er sterkest. Med andre ord indikerer tettheten av feltlinjer magnetfeltstyrke. Hvis feltlinjene rundt en magnet er kartlagt, er dens sterkeste magnetfelt er på begge polene.
4. Med mindre magnetfeltet er kartlagt ved hjelp av et kompass, kan retningen til magnetfeltet være ukjent. Ved stevne er retning indikert ved å tegne pilspisser langs magnetfeltlinjer. I ethvert magnetfelt flyter linjene alltid fra nordpolen til sørpolen. Navnene "nord" og "sør" er historiske og har muligens ingen betydning for magnetfeltets geografiske orientering

• Durney, Carl H. og Curtis C. Johnson (1969). Introduksjon til moderne elektromagnetikk. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
• Griffiths, David J. (2017). Introduksjon til elektrodynamikk (4. utg.). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
• Newton, Henry Black og Harvey N. Davis (1913). Praktisk fysikk. MacMillan Co., USA.
• Tipler, Paul (2004). Fysikk for forskere og ingeniører: Elektrisitet, magnetisme, lys og elementær moderne fysikk (5. utg.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.