PoleMagnetyczne, jkacperska
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLE MAGNETYCZNE
Własności pola magnetycznego,
powstawanie pola magnetycznego
Pole magnetyczne jest to przestrzeń otaczająca magnes
trwały lub przewodnik, w którym płynie prąd. Jego
istnienie przejawia się tym, Ŝe oddziałuje ono siłowo na
igłę magnetyczną i na poruszające się ładunki
elektryczne.
igłę magnetyczną i na poruszające się ładunki
elektryczne.
Zjawisko to wykrył (ok. 1820 roku) duński fizyk Hans
Christian Örsted (na rysunku przyrząd wykorzystywany
przez niego do eksperymentów - moŜna go oglądać
w wirtualnym muzeum fizyki Uniwersytetu w Coimbra).
Rozpoznał je i trafnie opisał André-Marie Ampère -
twórca teorii elektromagnetyzmu.
Dało to początek całej serii odkryć, które w krótkim
czasie
do
przemysłowego
doprowadziły
wykorzystywania energii elektrycznej.
W magnesie stałym źródłem pola magnetycznego jest
prąd elektryczny: Jest to uporządkowany ruch
elektronów w tworzących magnes atomach materiału
ferromagnetycznego.
Elektron (z atomu Borha) o ładunku poruszający się
w ruchu orbitalnym wokół jądra atomu z prędkością
kątową stanowi prąd elektryczny o natęŜeniu:
i
=
-
e
0
×
w
0
2
p
i
=
-
2
p
Prąd ten jest źródłem pola magnetycznego. Dla
uporządkowanych (w kryształ) struktur atomowych
niektórych pierwiastków daje to wypadkowe pole
magnetyczne. W ten sposób powstają domeny
magnetyczne. Uporządkowanie ich przez zewnętrzne
pole magnetyczne prowadzi do powstania magnesu
stałego.
Zatem źródłem pola magnetycznego jest zawsze
prąd elektryczny, a więc poruszające się ładunki
elektryczne. PoniewaŜ poruszanie się jednych
ciał względem innych jest zjawiskiem
względnym prowadzi to do sprzeczności: gdy
ładunki poruszają się względem jednego układu
mogą jednocześnie być nieruchome względem
innego układu, tak więc z punktu widzenia
pierwszego układu istnieje prąd elektryczny
i pole magnetyczne a nie ma ich z punktu
i pole magnetyczne a nie ma ich z punktu
widzenia drugiego układu. Sprzeczność tę
próbowano usuwać wprowadzając koncepcję
eteru. Miał to być niewidzialny, niewaŜki,
spręŜysty ośrodek wypełniający całą przestrzeń
i stanowiący uniwersalny układ odniesienia
(autorem tej koncepcji jest James Clerk Maxwell;
równania Maxwella pierwotnie opisywały właśnie
„fale eteru”).
Jednak hipotezy tej nie dało się utrzymać.
Przeczyła jej stwierdzona doświadczalnie
stałość prędkości światła. Właściwe rozwiązanie
znalazł na początku XX wieku Albert Einstein.
Teorię magnetyzmu uczynił częścią swojej
szczególnej teorii względności (praca
przedstawiająca szczególną teorię względności
nosi tytuł: „O elektrodynamice ciał w ruchu”).
Zgodnie z tą teorią istnienie pola
Zgodnie z tą teorią istnienie pola
magnetycznego jest efektem relatywistycznym
oddziaływania ruchu na właściwości elektryczne
ciał (upraszczając zagadnienie: skutkiem
relatywistycznej zmiany wymiarów ciał zmienia
się gęstość ich ładunków co powoduje zmiany sił
z jakimi te ładunki oddziaływają).
[ Pobierz całość w formacie PDF ]