Що таке силові лінії магнітного поля

Без сумніву, силові лінії магнітного поля зараз відомі всім. Принаймні, ще в школі їх прояв демонструють на уроках фізики. Пам`ятаєте, як учитель під аркушем паперу розміщував постійний магніт (або навіть два, комбінуючи орієнтованість їх полюсів), а зверху нього насипав металеві тирса, взяті в кабінеті трудового навчання? Цілком зрозуміло, що метал повинен був утримуватися на аркуші, проте спостерігалося щось дивне - чітко простежувалися лінії, уздовж яких шикувалися тирсу. Зауважте - не рівномірно, а смугами. Це і є силові лінії магнітного поля. Вірніше, їх прояв. Що ж відбувалося тоді і як можна пояснити?

Почнемо здалеку. Разом з нами у фізичному світі видимому співіснує особливий вид матерії - магнітне поле. Воно забезпечує взаємодію рухомих елементарних частинок або більших тіл, які мають електричним зарядом або природним магнітним моментом. Електричні та магнітні явища не тільки взаємопов`язані один з одним, але і часто породжують самі себе. Приміром, дріт, по якому протікає електричний струм, створює навколо себе лінії магнітного поля. Вірно і зворотне: вплив змінних магнітних полів на замкнутий проводить контур створює в ньому рух носіїв заряду. Остання властивість застосовується в генераторах, що постачають електричну енергію всім споживачам. Яскравий приклад електромагнітних полів - світло.

Силові лінії магнітного поля навколо провідника обертаються або, що також вірно, характеризуються спрямованим вектором магнітної індукції. Напрямок обертання визначають за правилом буравчика. Вказуються лінії - умовність, так як поле поширюється рівномірно на всі боки. Вся справа в тому, що воно може бути представлено у вигляді нескінченної кількості ліній, деякі з яких мають більш яскраво вираженою напруженістю. Саме тому в досліді з магнітом і тирсою чітко простежуються якісь «лінії». Що цікаво, силові лінії магнітного поля ніколи не перериваються, тому не можна однозначно сказати, де початок, а де кінець.

У разі постійного магніту (або подібного йому електромагніту), завжди є два полюси, які отримали умовні назви Північного і Південного. Згадані лінії в цьому випадку - це кільця і овали, що з`єднують обидва полюси. Іноді це описується з точки зору взаємодіючих монополів, проте тоді виникає протиріччя, згідно з яким не можна розділити монополя. Тобто будь-яка спроба поділу магніту призведе до появи декількох двополюсних частин.

Величезний інтерес представляють властивості силових ліній. Про безперервність ми вже говорили, однак практичний інтерес представляє здатність створювати в провіднику електрорушійну силу (ЕРС), наслідком якої є електричний струм. Сенс цього полягає в наступному: якщо проводить контур перетинають лінії напруженості магнітного поля (Або сам провідник рухається в магнітному полі), то електронам на зовнішніх орбітах атомів матеріалу повідомляється додаткова енергія, що дозволяє їм починати самостійне спрямований рух. Можна сказати, що магнітне поле немов «вибиває» заряджені частинки з кристалічної решітки. Дане явище отримало назву електромагнітної індукції і зараз є основним способом отримання первинної електричної енергії. Воно було відкрите дослідним шляхом в 1831 році англійським фізиком Майклом Фарадеєм.

Вивчення магнітних полів почалося ще у 1269 році, коли П. Перегрин виявив взаємодія кулястого магніту зі сталевими голками. Майже через 300 років У. Г. Колчестер припустив, що Земну кулю сам є величезним магнітом, що володіє двома полюсами. Далі магнітні явища вивчали такі відомі вчені, як Лоренц, Максвелл, Ампер, Ейнштейн та ін.