Mágneses mezővonal
A mágneses mezővonal vagy mágneses fluxusvonal a mágneses erő irányát és a mágnes erősségét mutatja.
Az erővonalak gondolatát Michael Faraday találta fel. Elmélete szerint az egész valóságot maga az erő alkotja. Elmélete szerint az elektromosság, a fény és a gravitáció terjedési ideje véges. Einstein elmélete ezzel egyetért.
A mágneses mezővonalakat úgy lehet megjeleníteni, mintha fizikai jelenségek lennének. Például a mágneses mezőben elhelyezett vasreszelék olyan vonalakat alkot, amelyek megfelelnek a "mezővonalaknak".
Ha egy mágnesen sok vonal halad keresztül, és nincs nagy távolság közöttük, akkor a mágnes erős. Ha a vonalak egy mágnes között messze vannak egymástól, és nincs sok vonal, a mágnes gyenge. A mágnes erősségének meghatározására egy kísérletet végezhetünk vasreszelékkel. A vasreszeléket vonzza a mágnes, és a fluxusvonalak alakjába mozog. Ezután megnézed a vasreszelék alakját, és meglátod a fluxusvonalak közötti rést. Ezáltal képet kaphatsz a mágnes erősségéről.
A vasreszelék használata a mező megjelenítéséhez úgy változtatja meg a mágneses mezőt, hogy az sokkal nagyobb legyen a vas "vonalak" mentén. Ezt a vasnak a levegőhöz viszonyított nagy áteresztőképessége okozza. A mágneses mezők "vonalait" vizuálisan is megjelenítik a poláris sarki fényben, amikor a részecskék látható fénycsíkokat okoznak, amelyek a Föld mágneses terének helyi irányával egy vonalban vannak.
A mágneses mezővonalak olyanok, mint a topográfiai térképen a magassági vonalak (állandó magasság), mivel valami folytonos dolgot ábrázolnak, és egy másik térképezési skála több vagy kevesebb vonalat mutatna. Van egy előnye a mágneses mezővonalak ábrázolásának. A mágnesesség (és az elektromágnesesség) számos törvénye teljesen és tömören megfogalmazható olyan egyszerű fogalmak segítségével, mint például a felszínen áthaladó mezővonalak "száma". Ezek a fogalmak gyorsan "lefordíthatók" matematikai formájukra.
Magának a tényleges mágneses mezőnek nincsenek "vonalak" benne; a "vonalak" kizárólag a vasreszelékből származnak, amelyek maguk is polarizálódnak, reagálnak egymásra és a mezőre, és a mezőben N és S irányban sorakoznak egymáshoz képest. Ha láthatnánk a tényleges erőtereket, akkor árnyékoltak és gradiensek lennének, a mágnes erősebb részének közelében erősebb, vastagabb árnyékkal, ami a forrástól távolodva egyre halványul. És mind a 3 dimenzióban, amit a vasreszelékes demonstrációk nem tudnak reprodukálni. A ferrofluidok mind a 3 dimenzióban reagálnak, és pontosabban reprodukálnak egy mezőt, kivéve a gravitációt, amely súlykorlátozást hoz létre. Egy erős mágnest egy fehér képernyővel ellátott CRT-típusú monitor elé tartva szintén képes a mezők ábrázolását adni, anélkül, hogy "erővonalak" lennének láthatók. A probléma a vas/mágneses anyagok használatával a mező megjelenítéséhez az, hogy maguk az anyagok mágneseződnek, és megváltoztatják az eredeti mezőt, hogy a saját hatásukat is tartalmazzák.
Az iránytűk megmutatják a helyi mágneses mező irányát. Ahogy itt látható, a mágneses mező a mágnes déli pólusa felé mutat, az északi pólustól pedig távolodik.
A mágneses mezővonalak iránya, amelyet a rúdmágnes fölé helyezett papírra szórt vasreszelék elrendezése mutat.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a mágneses mezővonal?
V: A mágneses mezővonal a mágneses erő irányának és erősségének vizuális ábrázolása.
K: Ki találta ki az erővonalak ötletét?
V: Az erővonalak ötletét Michael Faraday találta fel.
K: Hogyan lehet meghatározni egy mágnes erősségét?
V: A mágnes erősségét vasreszelékkel végzett kísérlettel lehet meghatározni. A vashuzalok vonzódnak a mágneshez, és áramvonalakká alakulnak, amelyek jelzik, hogy a mágnes mennyire erős vagy gyenge.
K: Mi okozza a látható csíkokat a sarki fényben?
V: A sarki fény látható csíkjait a Föld mágneses mezejéhez igazodó részecskék okozzák.
K: Miben különböznek a mágneses mezők a topográfiai térképektől?
V: A mágneses mezők abban különböznek a topográfiai térképektől, hogy valami folytonos dolgot ábrázolnak, és a különböző léptékű térképek több vagy kevesebb vonalat mutatnak. A topográfiai térképek egy folyamatos magasságot ábrázolnak a térképen, míg a mágneses mezők valami folytonos dolgot ábrázolnak, ami attól függően változik, hogy milyen léptékben nézzük.
K. Miért nehéz a valós mezőket változtatás nélkül megtekinteni?
V: A valódi mezők nehezen láthatók anélkül, hogy megváltoztatnánk őket, mert a vas/mágneses anyagok mágneseződnek, amikor ki vannak téve nekik, megváltoztatva az eredeti mezőt, hogy a saját hatásukat is tartalmazza.
K: Hogyan lehet megnézni egy mező pontos ábrázolását anélkül, hogy megváltoztatnánk azt?
V: A mező pontos ábrázolásának megtekintéséhez, anélkül, hogy megváltoztatnánk azt, néhány módszer a ferrofolyadékok használata (amelyek mindhárom dimenzióban reagálnak), vagy egy erős mágnest egy fehér képernyővel ellátott CRT típusú kijelző elé tartva (amely nem produkál "vonalakat").
