Pole magnetyczne
Z Wikipedii
Pole magnetyczne w fizyce jest stanem (własnością) przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne jest obok pola elektrycznego przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od opisu (obserwatora), to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego lub obu.
Pole magnetyczne jest polem wektorowym, wielkości fizyczne używane do opisu pola magnetycznego to indukcja magnetyczna B oraz natężenie pola magnetycznego H (te dwie wielkości są powiązane ze sobą poprzez przenikalność magnetyczną).
Obrazowo pole magnetyczne przedstawia się jako linie pola magnetycznego. Kierunek pola określa ustawienie igły magnetycznej lub obwodu, w którym płynie prąd elektryczny.
Stałe pole magnetyczne jest wywoływane przez ładunki elektryczne znajdujące się w ruchu jednostajnym. Dlatego też, przepływ prądu (który też jest ruchem ładunków elektrycznych) wytwarza pole magnetyczne. Ładunki poruszające się ruchem zmiennym (np. hamowane) wytwarzają zmienne pole magnetyczne, które rozchodzi się jako fala elektromagnetyczna. Wytwarzanie pola przez prąd i ładunki w ruchu opisuje Prawo Biota-Savarta, oraz prawo Ampera będące obecnie częścią równań Maxwella.
Niektóre materiały magnetyczne, jak np. ferromagnetyki, wykazują istnienie stałego pola magnetycznego. Jego istnienie spowodowane jest przez ruch ładunków elektrycznych głównie elektronów w atomach takiego materiału. Zjawisko to jest dokładniej wyjaśnione w opisie magnetyzmu.
Pole magnetyczne jest też wytwarzane przez zmienne pole elektryczne. Z kolei zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. Takie wzajemnie indukowanie się pól zachodzi w fali elektromagnetycznej. Stałe w czasie pole magnetyczne nie wytwarza pola elektrycznego, co także matematycznie ujmują równania Maxwella.
Spis treści |
[edytuj] Własności pola magnetycznego
Pole magnetyczne jest bezźródłowe, co wyraża Prawo Gaussa dla magnetyzmu. Wynika z niego, że linie pola magnetycznego tworzą zamknięte krzywe, nie zaczynają się, ani się nie kończą.
[edytuj] Pole magnetyczne kołowe
Pole magnetyczne kołowe jest to przestrzeń, której linie pola magnetycznego układają się we współśrodkowe okręgi. Pole takie jest wytwarzane przez prostoliniowy przewodnik. Indukcja magnetyczna takiego pola jest większa bliżej źródła.
[edytuj] Definicja
Podobnie jak w polu elektrycznym pole magnetyczne definiuje się przez siłę, jaka działa na poruszający się ładunek w polu magnetycznym. W układzie SI siła ta wyraża się wzorem:
Gdzie:
to wektor siły
to iloczyn wektorowy
to ładunek elektryczny
to wektor prędkości ładunku 
to wektor indukcji magnetycznej
W układzie Gaussa:
Wzór na siłę zapisany skalarnie:
gdzie α to kąt pomiędzy wektorem prędkości a indukcji magnetycznej
[edytuj] Pole magnetyczne jako konsekwencja szczególnej teorii względności
Pole magnetyczne będące składnikiem pola elektromagnetycznego jest różnie widziane w zależności od obserwatora. Wielkości pól elektrycznego i magnetycznego zależą od układu odniesienia obserwatora (transformata pola). Powstawanie pola magnetycznego w wyniku płynięcia prądu (ruchu ładunków) można tłumaczyć jako konsekwencję skrócenia przestrzeni dla poruszających się ładunków, skutkującą powstawaniem dodatkowej siły kulombowskiej pomiędzy ładunkami wzajemnie się poruszającymi. Zauważyć można, że pole magnetyczne jest nierozerwalnie związane z polem elektrycznym. Pole magnetyczne jest w istocie swego rodzaju "pomocniczym polem" w rozważaniach oddziaływań elektromagnetycznych. W rzeczywistości jest ono polem elektrycznym, pojawiającym się "dodatkowo" w odniesieniu do wzajemnie ruchomych ładunków jako konsekwencja szczególnej teorii względności Einsteina. Można by tak skonstruować prawa elektromagnetyzmu by nie było w nich pola magnetycznego, jednak byłoby to wysoce niewygodne w licznych teoretycznych i praktycznych zastosowaniach.
