Linia pola magnetycznego
Linia pola magnetycznego lub strumień magnetyczny wskazuje kierunek siły magnesu i jego siłę.
Idea linii sił została wymyślona przez Michaela Faradaya. Jego teoria jest taka, że cała rzeczywistość składa się z samej siły. Jego teoria przewiduje, że elektryczność, światło i grawitacja mają skończone opóźnienia w propagacji. Teoria Einsteina zgadza się z tym.
Można sprawić, że linie pola magnetycznego będą wyglądały jak zjawiska fizyczne. Dla przykładu, opiłki żelaza umieszczone w linii pola magnetycznego tworzą linie, które odpowiadają "liniom pola".
Jeśli przez magnes przechodzi wiele linii, a nie ma między nimi dużej przestrzeni, to magnes jest silny. Jeśli linie między magnesami są daleko od siebie i nie ma zbyt wielu linii, to magnes jest słaby. Sposobem na określenie siły magnesu jest przeprowadzenie eksperymentu z opiłkami żelaza. Żelazne opiłki zostaną przyciągnięte do magnesu i przejdą w kształt linii strumienia magnesu. Następnie należy przyjrzeć się kształtowi opiłków żelaznych i zobaczyć szczelinę pomiędzy liniami strumienia magnesu. To daje Ci pojęcie o sile magnesu.
Użycie opiłków żelaza do wyświetlania pola zmienia pole magnetyczne tak, że jest ono znacznie większe wzdłuż "linii" żelaza. Jest to spowodowane dużą przepuszczalnością żelaza w stosunku do powietrza. Linie" pola magnetycznego są również wizualnie wyświetlane w zorzach polarnych, kiedy cząsteczki powodują widzialne smugi światła ustawiające się zgodnie z lokalnym kierunkiem ziemskiego pola magnetycznego.
Linie pola magnetycznego są jak linie konturowe (stała wysokość) na mapie topograficznej w tym sensie, że reprezentują coś ciągłego, a inna skala mapowania pokazywałaby więcej lub mniej linii. Korzystne jest wykorzystanie linii pola magnetycznego jako reprezentacji. Wiele praw magnetyzmu (i elektromagnetyzmu) można określić całkowicie i zwięźle za pomocą prostych pojęć, takich jak "liczba" linii pola przez powierzchnię. Pojęcia te mogą być szybko "przełożone" na ich formę matematyczną.
Rzeczywiste pole magnetyczne samo w sobie nie posiada "linii"; "liniami" są wyłącznie opiłki żelaza, które same się polaryzują, reagując na siebie i na pole, ustawiając N i S względem siebie w polu. Gdyby można było zobaczyć rzeczywiste pola sił, byłoby ono zacienione i nachylone, z cięższym, grubszym odcieniem w pobliżu silniejszej części magnesu, zanikającym im dalej od źródła. I to we wszystkich 3 wymiarach, których demonstracje opiłków żelaza nie mogą odtworzyć. Ferrofluidy będą reagować we wszystkich 3 wymiarach i mogą dokładniej odtworzyć pole, z wyjątkiem grawitacji tworząc ograniczenie wagowe. Trzymanie silnego magnesu przed monitorem typu CRT z białym ekranem może również dać odwzorowanie pola, bez widocznych "linii sił". Problem z wykorzystaniem materiałów ferro/magnetycznych do oglądania pola polega na tym, że same materiały stają się namagnesowane i zmieniają pierwotne pole, aby uwzględnić ich własny wpływ.
Kierunek linii pola magnetycznego reprezentowany przez ułożenie opiłków żelaza posypanych papierem umieszczonym nad magnesem prętowym
Kompasy ujawniają kierunek lokalnego pola magnetycznego. Jak widać, pole magnetyczne skierowane jest w kierunku południowego bieguna magnesu i z dala od jego północnego bieguna
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest linia pola magnetycznego?
O: Linia pola magnetycznego to wizualne przedstawienie kierunku i siły oddziaływania magnesu.
P: Kto wpadł na pomysł linii sił?
O: Idea linii sił została wymyślona przez Michaela Faradaya.
P: Jak można określić siłę magnesu?
O: Siłę magnesu można określić, wykonując doświadczenie z płatkami żelaza. Druty żelazne są przyciągane przez magnes i zamieniają się w linie przepływu, które wskazują, jak silny lub słaby jest magnes.
P: Co powoduje widoczne smugi w zorzy polarnej?
O: Widoczne smugi w zorzy polarnej są powodowane przez cząstki ustawione w jednej linii z polem magnetycznym Ziemi.
P: Czym różnią się pola magnetyczne od map topograficznych?
O: Pola magnetyczne różnią się od map topograficznych tym, że przedstawiają coś ciągłego, a różne skale map pokazują więcej lub mniej linii. Mapy topograficzne przedstawiają ciągłą wysokość na mapie, natomiast pola magnetyczne przedstawiają coś ciągłego, co zmienia się w zależności od skali, w jakiej jest oglądane.
P. Dlaczego trudno jest wyświetlić prawdziwe pola bez ich zmiany?
O: Prawdziwe pola są trudne do obejrzenia bez ich zmiany, ponieważ materiały żelazne/magnetyczne ulegają namagnesowaniu, gdy są wystawione na ich działanie, zmieniając oryginalne pole, aby uwzględnić swój własny efekt.
P: Jak można obejrzeć dokładną reprezentację pola, nie zmieniając jej?
O: Niektóre sposoby obejrzenia dokładnego odwzorowania pola bez jego zmiany to zastosowanie ferrofluidów (reagujących we wszystkich trzech wymiarach) lub trzymanie silnego magnesu przed monitorem typu CRT z białym ekranem (który nie wytwarza żadnych "linii").
