Што такое сілавыя лініі магнітнага поля

Без сумневу, сілавыя лініі магнітнага поля цяпер вядомыя ўсім. Прынамсі, яшчэ ў школе іх праява дэманструюць на ўроках фізікі. Памятаеце, як настаўнік пад лістом паперы размяшчаў пастаянны магніт (ці нават два, камбінуючы арыентаванасць іх палюсоў), а зверху яго насыпаў металічныя пілавінне, узятыя ў кабінеце працоўнага навучання? Цалкам зразумела, што метал павінен быў утрымлівацца на лісце, аднак назіралася нешта дзіўнае - выразна прасочваліся лініі, уздоўж якіх выстройваліся пілавінне. Заўважце - не раўнамерна, а палосамі. Гэта і ёсць сілавыя лініі магнітнага поля. Дакладней, іх праявы. Што ж адбывалася тады і як можна растлумачыць?

Пачнем здалёк. Разам з намі ў фізічным свеце бачным суіснуе адмысловы выгляд матэрыі - магнітнае поле. Яно забяспечвае ўзаемадзеянне рухаюцца элементарных часціц або больш буйных тэл, якія валодаюць электрычным зарадам або натуральным магнітным момантам. Электрычныя і магнітныя з'явы не толькі ўзаемазвязаны адзін з адным, але і часта спараджаюць самі сябе. Да прыкладу, провад, па якім працякае электрычны ток, стварае вакол сябе лініі магнітнага поля. Дакладна і зваротнае: ўздзеянне зменных магнітных палёў на замкнёнае які праводзіць контур стварае ў ім рух носьбітаў зарада. Апошняе ўласцівасць ўжываецца ў генератарах, якія пастаўляюць электрычную энергію ўсіх спажыўцоў. Яскравы прыклад электрамагнітных палёў - святло.

Сілавыя лініі магнітнага поля вакол правадыра круцяцца або, што таксама дакладна, характарызуюцца накіраваным вектарам магнітнай індукцыі. Кірунак кручэння вызначаюць па правіле свярдзёлка. Што называюцца лініі - ўмоўнасць, так як поле распаўсюджваецца раўнамерна ва ўсе бакі. Уся справа ў тым, што яно можа быць прадстаўлена ў выглядзе бясконцай колькасці ліній, некаторыя з якіх валодаюць больш ярка выяўленай напружанасцю. Менавіта таму ў вопыце з магнітам і пілавіннем выразна прасочваюцца нейкія «лініі». Што цікава, сілавыя лініі магнітнага поля ніколі не перарываюцца, таму нельга адназначна сказаць, дзе пачатак, а дзе канец.

У выпадку пастаяннага магніта (або падобнага яму электрамагніта), заўсёды ёсць два полюса, якія атрымалі ўмоўныя назвы Паўночнага і Паўднёвага. Згаданыя лініі ў гэтым выпадку - гэта кольцы і авалы, якія злучаюць абодва полюса. Часам гэта апісваецца з пункту гледжання ўзаемадзейнічаюць монополей, аднак тады ўзнікае супярэчнасць, згодна з якім нельга падзяліць монополя. Гэта значыць любая спроба дзялення магніта прывядзе да з'яўлення некалькіх двухполюсны частак.

Вялікую цікавасць ўяўляюць ўласцівасці сілавых ліній. Аб бесперапыннасці мы ўжо казалі, аднак практычны цікавасць уяўляе здольнасць ствараць у правадыру электрарухаючая сілу (ЭРС), следствам якой з'яўляецца электрычны ток. Сэнс гэтага складаецца ў наступным: калі які праводзіць контур перасякаюць лініі напружанасці магнітнага поля (ці сам правадыр рухаецца ў магнітным полі), то электронам на вонкавых арбітах атамаў матэрыялу паведамляецца дадатковая энергія, якая дазваляе ім пачынаць самастойнае накіраванае рух. Можна сказаць, што магнітнае поле нібы «выбівае» зараджаныя часціцы з крышталічнай рашоткі. Дадзенае з'ява атрымала назву электрамагнітнай індукцыі і ў сапраўдны момант з'яўляецца асноўным спосабам атрымання першаснай электрычнай энергіі. Яно было адкрыта дасведчаным шляхам ў 1831 годзе ангельскай фізікам Майклам Фарадеем.

Вывучэнне магнітных палёў пачалося яшчэ ў 1269 годзе, калі П. Перэгрын выявіў ўзаемадзеянне шарападобнага магніта са сталёвымі іголкамі. Амаль праз 300 гадоў У. Г. Колчестер выказаў здагадку, што Зямны шар сам з'яўляецца вялізным магнітам, які валодае двума полюсамі. Далей магнітныя з'явы вывучалі такія вядомыя навукоўцы, як Лорэнц, Максвел, Ампер, Эйнштэйн і інш.