Magnētiskais lauks
Magnētiskais lauks ir apgabals ap magnētu, kurā darbojas magnētiskais spēks. Magnētisko lauku var radīt kustīgi elektriskie lādiņi. Magnētiskos laukus parasti var redzēt pēc magnētiskās plūsmas līnijām. Magnētiskā lauka virzienu vienmēr parāda magnētiskā indukcijas līniju virziens. Magnēta spēks ir saistīts ar atstarpēm starp magnētiskā indukcijas līnijām. Jo tuvāk viena otrai ir magnētiskās indukcijas līnijas, jo spēcīgāks ir magnēts. Jo tālāk tās atrodas, jo vājākas. Magnētiskās indukcijas līnijas var redzēt, novietojot dzelzs skaidas virs magnēta. Dzelzs skaidas pārvietojas un sakārtojas līnijās. Magnētiskie lauki dod spēku citām daļiņām, kas pieskaras magnētiskajam laukam.
Fizikā magnētiskais lauks ir lauks, kas iet cauri telpai un ar magnētisko spēku pārvieto elektriskos lādiņus un magnētiskos dipolus. Magnētiskie lauki ir ap elektrisko strāvu, magnētiskajiem dipoliem un mainīgajiem elektriskajiem laukiem.
Magnētiskajā laukā magnētiskie dipoli atrodas vienā līnijā, un to asis ir paralēlas lauka līnijām, kā to var redzēt, kad magnēta klātbūtnē atrodas dzelzs skaidas. Magnētiskajam laukam ir arī sava enerģija un impulss, un enerģijas blīvums ir proporcionāls lauka intensitātes kvadrātam. Magnētisko lauku mēra teslu (SI vienības) vai gausu (CGS vienības) vienībās.
Ir daži ievērojami magnētiskā lauka veidi. Par magnētisko materiālu fiziku sk. magnētisms un magnēts, un konkrētāk - diamagnētisms. Par magnētiskajiem laukiem, ko rada mainīgs elektriskais lauks, skatiet elektromagnētisms.
Elektriskais lauks un magnētiskais lauks ir elektromagnētiskā lauka sastāvdaļas.
Elektromagnētisma likumu pamatlicējs ir Maikls Faradejs.
H lauks
Fiziķi var teikt, ka spēku un griezes momentu starp diviem magnētiem rada magnētiskie poli, kas viens otru atgrūž vai piesaista. Tas ir tāpat kā Kulona spēks, kas atgrūž vienādus elektriskos lādiņus vai piesaista pretējus elektriskos lādiņus. Šajā modelī magnētisko H lauku rada magnētiskie lādiņi, kas ir "izkaisīti" ap katru polu. Tātad H lauks ir kā elektriskais lauks E, kas sākas pie pozitīva elektriskā lādiņa un beidzas pie negatīva elektriskā lādiņa. Ziemeļu pola tuvumā visas H lauka līnijas ir vērstas prom no ziemeļu poliem (gan magnēta iekšpusē, gan ārpus tā), bet dienvidu polu tuvumā (gan magnēta iekšpusē, gan ārpus tā) visas H lauka līnijas ir vērstas uz dienvidu polu. Tātad ziemeļu pols izjūt spēku H lauka virzienā, bet dienvidu pols ir pretējs spēks H laukam.
Magnētisko polu modelī elementāro magnētisko dipolu m veido divi pretēji magnētiskie poli ar polu stiprumu qm, kurus šķir ļoti mazs attālums d, tātad m = qm d.
Diemžēl magnētiskie poli nevar pastāvēt atsevišķi viens no otra. Visiem magnētiem ir ziemeļu/ dienvidu pāri, kurus nevar atdalīt, neradot divus magnētus, kuriem katram ir ziemeļu/ dienvidu pāris. Turklāt magnētiskie polis neatspoguļo ne magnētismu, ko rada elektriskās strāvas, ne arī spēku, ko magnētiskais lauks pieliek kustīgiem elektriskajiem lādiņiem.
Magnētiskā pola modelis : divi pretēji polis, ziemeļu (+) un dienvidu (-), kurus šķir attālums d, rada H lauku (līnijas).
H lauks un magnētiskie materiāli
H lauku definē šādi:
H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \\equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} 
(H definīcija SI vienībās)
Izmantojot šo definīciju, Ampera likums kļūst:
∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{{\mathrm {b} }=I_{{\mathrm {f} }} 
kur If ir "brīvā strāva", ko ietver cilpa, lai H lineārais integrāls vispār nebūtu atkarīgs no saistītajām strāvām. Šā vienādojuma diferenciālo ekvivalentu skatīt Maksvela vienādojumos. Ampera likums noved pie robežnosacījuma:
H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\paralēlais }-H_{2,\paralēlais }=\mathbf {K} _{\text{f}},} 
kur Kf ir virsmas brīvās strāvas blīvums.
Līdzīgi arī virsmas integrālis no H uz jebkuras slēgtas virsmas ir neatkarīgs no brīvajām strāvām, un tajā tiek atlasīti "magnētiskie lādiņi" šajā slēgtajā virsmā:
∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},} 
kas nav atkarīgs no brīvajām strāvām.
Tāpēc H lauku var sadalīt divās neatkarīgās daļās:
H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,} 
kur H0 ir magnētiskais lauks, ko rada tikai brīvās strāvas, un Hd ir demagnetizējošais lauks, ko rada tikai saistītās strāvas.
Tāpēc magnētiskais H lauks pārveido saistīto strāvu "magnētisko lādiņu" izteiksmē. H lauka līnijas apmetas tikai ap "brīvo strāvu" un atšķirībā no magnētiskā B lauka sākas un beidzas arī pie magnētiskajiem poliem.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir magnētiskais lauks?
A: Magnētiskais lauks ir apgabals ap magnētu, kurā darbojas magnētiskais spēks, ko izraisa kustīgu elektrisko lādiņu darbība.
J: Kā var noteikt magnēta stiprumu?
A: Magnēta stiprumu var noteikt, aplūkojot attālumu starp magnētiskajām līnijām - jo tuvāk viena otrai, jo spēcīgāks ir magnēts.
J: Kas notiek, kad daļiņas saskaras ar magnētisko lauku?
A: Kad daļiņas pieskaras magnētiskajam laukam, tās saņem no tā spēku.
J: Ko nozīmē, ka kaut kam ir sava enerģija un impulss?
Atbilde: Savas enerģijas un impulsa esamība nozīmē, ka kaut kam piemīt savas īpašības, kas ļauj tam kustēties vai darboties neatkarīgi no citiem objektiem vai spēkiem.
J: Kā izmērīt magnētiskā lauka stiprumu?
A: Magnētiskā lauka intensitāti mēra teslaksos (SI mērvienībās) vai gausos (Cgs mērvienībās).
J: Kas noteica elektromagnētisma likumu?
A: Maikls Faradejs izveidoja elektromagnētisma likumu.
J: Kas notiek, ja dzelzs pārslas novieto pie magnēta?
A: Kad dzelzs pārslas novieto magnēta tuvumā, tās pārvietojas un sakārtojas plūsmas līnijās, kas norāda magnētiskā lauka virzienu un stiprumu.
