เราอธิบายว่าสนามแม่เหล็กคืออะไร ผลิตอย่างไร และมีลักษณะอย่างไร นอกจากนี้เรายังบอกคุณเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของโลก
สนามแม่เหล็กคืออะไร?
สนามแม่เหล็กคือการแสดงทางคณิตศาสตร์ของการกระจายแรงแม่เหล็กใน ช่องว่าง ที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดแม่เหล็ก แหล่งที่มานี้สามารถเป็น แม่เหล็ก, ภาระกิจ ความเคลื่อนไหว หรือหนึ่ง กระแสไฟฟ้า (มีการเคลื่อนไหวมากมาย) เมื่อใดก็ตามที่องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ จะมีสนามแม่เหล็กอยู่รอบ ๆ นั่นคือสนามพลังแม่เหล็ก นอกสนามนี้ไม่มีเอฟเฟกต์แม่เหล็ก
ลักษณะพื้นฐานของสนามแม่เหล็กคือพวกมันเป็นไดโพล: พวกมันมีขั้วเหนือและขั้วใต้ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าขั้วบวกและขั้วลบ ไม่เหมือนกับ สนามไฟฟ้า ที่เกิดจากประจุไฟฟ้าได้ (เช่น a อิเล็กตรอน) ไม่มี "ประจุแม่เหล็ก" ที่สร้างสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กมักจะมีขั้วสองขั้วเกี่ยวข้องกันเสมอ ด้วยเหตุนี้ เส้นสนามแม่เหล็กจะปิดเสมอ เช่นเดียวกับในกรณีของแม่เหล็ก โดยจะออกจากขั้วเหนือและมาถึงขั้วใต้
ที่มาของสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กจะต้องมีแหล่งที่มาของพลังงานแม่เหล็ก (เช่น แม่เหล็ก) ประจุที่เคลื่อนที่ หรือกระแสไฟฟ้าองค์ประกอบเหล่านี้เป็นองค์ประกอบเดียวที่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้และเป็นองค์ประกอบเดียวที่อาจได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก
ประจุไฟฟ้า (เช่น อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในอวกาศ) จะสร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ ประจุซึ่งจะออกแรงกระทำต่อประจุที่เคลื่อนที่อีกอันหนึ่ง สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับกระแสไฟฟ้า
กรณีของแม่เหล็กมีความเฉพาะเจาะจงเนื่องจากไม่มีประจุเคลื่อนที่ที่เกี่ยวข้อง แต่วัสดุเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กเนื่องจากปรากฏการณ์ทางกล้องจุลทรรศน์บางอย่างที่มีความซับซ้อนบางอย่าง
ตามที่อธิบายโดยกฎของแอมแปร์และสมการของแมกซ์เวลล์ สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ามักมีอยู่ด้วยกันใน ธรรมชาติ. การเปลี่ยนแปลงบางอย่างในช่วงเวลาของสนามแม่เหล็กทำให้เกิดสนามไฟฟ้า ตัวอย่างที่ดีของการอยู่ร่วมกันของสนามทั้งสองนี้คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสงสว่าง.
สามารถตรวจสอบการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กได้โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก
ประเภทของสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กสามารถจำแนกได้ตามแหล่งที่มาของการสร้าง:
- สนามแม่เหล็กที่มาจากแม่เหล็ก แม่เหล็กเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษของการมีสนามแม่เหล็กถาวร เกิดจากอะไรใน ทางกายภาพ เรียกว่า ปั่น อิเล็กตรอน (สามารถเข้าใจได้โดยคิดว่ามันเป็นการปั่นกันเอง) อีกด้านหนึ่งมี โลหะ ที่สามารถ "กลายเป็น" แม่เหล็กได้เมื่อถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยสนามแม่เหล็กภายนอก
- สนามแม่เหล็กจากกระแส ทุกประจุที่เคลื่อนที่จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงสร้างสนามแม่เหล็กด้วย ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กไฟฟ้า (ดังรูปด้านบน) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ a แบตเตอรี่ กระแสไหลผ่านลวดพันแผลบนโลหะ กระแสนี้สร้างสนามแม่เหล็กรอบ ๆ ซึ่งดึงดูดโลหะและสร้างสนามแม่เหล็กอื่น ดังนั้นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงถูกใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กผันแปรเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนไป
ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
เส้นสนามแม่เหล็กบอกเราถึงทิศทางของมัน
ดิที่อยู่ ของสนามแม่เหล็กสามารถอธิบายได้โดยใช้เส้นหรือ เวกเตอร์ทำหน้าที่ชี้ทิศทางที่แรงแม่เหล็กชี้ไป ในรูปด้านบน คุณจะเห็นเส้นสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยแม่เหล็กได้อย่างชัดเจน ซึ่งระบุทิศทางของแรงที่แม่เหล็กทำปฏิกิริยากับอนุภาคโลหะ
ความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กมีทิศทางบ่งบอกว่ามันเป็นเวกเตอร์ ใด ๆ บังคับ เป็นปริมาณเวกเตอร์ กล่าวคือ มันแทนปริมาณที่มีทิศทางและความรู้สึก เช่น ความเร็ว เนื่องจากสนามแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับแรงแม่เหล็ก มันจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ด้วย อันที่จริง เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าแรงแม่เหล็กที่สัมผัสได้จากอนุภาคเคลื่อนที่ที่แช่อยู่ในสนามแม่เหล็กนั้นมักจะตั้งฉากกับทิศทางของสนามนั้นและความเร็วของมันเองเสมอ
สนามแม่เหล็กโลก
โลกของเรามีสนามแม่เหล็กตามธรรมชาติหรือที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กโลก ในใจกลางของ โลก มีเหล็กหล่อ (สำหรับสูง อุณหภูมิ). เนื่องจากการหมุนของโลก ของเหลวที่เป็นโลหะนี้มีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า (ในขณะที่โลหะเคลื่อนที่ อิเล็กตรอนที่ประกอบเป็นองค์ประกอบจะเคลื่อนที่) กระแสนี้เป็นสิ่งที่สร้างสนามแม่เหล็กของโลกที่มีความเข้มข้นมากจนหลุดออกจากพื้นผิวโลก
สนามแม่เหล็กของโลกมีบทบาทสำคัญมาก เนื่องจากมันเบี่ยงเบนรังสีที่อันตรายมากสำหรับสิ่งมีชีวิตจาก ดวงอาทิตย์. หากไม่มีสนามแม่เหล็กโลก บรรยากาศ มันจะถูกทำลายโดยรังสีคอสมิก วงเวียนที่เราใช้สำหรับการนำทางมีปฏิสัมพันธ์กับสนามนี้: เข็มที่เป็นแม่เหล็กจะอยู่ในแนวเดียวกับสนามแม่เหล็กของโลกซึ่งบ่งบอกถึงทิศเหนือ นอกจากนี้ สัตว์อพยพจำนวนมากยังใช้สนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์เพื่อปรับทิศทางตัวเองและเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันในช่วงเวลาที่กำหนดของปี