ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็ก คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก

เป็นสนามแรงที่ส่งผลต่อประจุไฟฟ้าและวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่และมีโมเมนต์แม่เหล็กไม่ว่าการเคลื่อนที่จะเป็นอย่างไร สนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก.

กระแสของอนุภาคที่มีประจุหรือโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอมจะสร้างสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้สนามแม่เหล็กยังเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในสนามไฟฟ้า

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก B เป็นลักษณะแรงหลักของสนามแม่เหล็ก ในทางคณิตศาสตร์ B = B (X,Y,Z) ถูกกำหนดให้เป็นสนามเวกเตอร์ แนวคิดนี้ทำหน้าที่ในการกำหนดและระบุสนามแม่เหล็กทางกายภาพ ในทางวิทยาศาสตร์ เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กมักเรียกง่ายๆ ว่าสนามแม่เหล็ก ถ้าเรียกสั้นๆ ว่าสนามแม่เหล็ก เห็นได้ชัดว่าแอปพลิเคชันดังกล่าวช่วยให้สามารถตีความแนวคิดนี้ได้ฟรี

ลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของสนามแม่เหล็กของกระแสคือศักย์เวกเตอร์

ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ คุณมักจะพบว่าเวกเตอร์ของความแรงของสนามแม่เหล็กถือเป็นลักษณะสำคัญของสนามแม่เหล็ก ในกรณีที่ไม่มีสภาพแวดล้อมแม่เหล็ก (สุญญากาศ) อย่างเป็นทางการ สถานการณ์นี้ค่อนข้างยอมรับได้ เนื่องจากในสุญญากาศ เวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก H และเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ตรงกัน ในเวลาเดียวกัน เวกเตอร์ของความแรงของสนามแม่เหล็กในสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไม่ได้ถูกเติมเต็มด้วยสิ่งเดียวกัน ความหมายทางกายภาพและเป็นปริมาณรอง จากนี้ ด้วยความเท่าเทียมกันอย่างเป็นทางการของแนวทางเหล่านี้สำหรับสุญญากาศ มุมมองที่เป็นระบบจะพิจารณา เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นคุณสมบัติหลักของสนามแม่เหล็กของกระแส.

แน่นอนว่าสนามแม่เหล็กนั้นเป็นสสารชนิดพิเศษ ด้วยความช่วยเหลือของเรื่องนี้ ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างสิ่งเหล่านั้นที่มีโมเมนต์แม่เหล็กกับอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษถือว่าสนามแม่เหล็กเป็นผลมาจากการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าเอง

สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ารวมกันเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อาการ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าคือแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ทฤษฎีสนามแม่เหล็กควอนตัมพิจารณาปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กดังนี้ กรณีที่แยกได้ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า มันถูกพาไปด้วยโบซอนไร้มวล โบซอนคือโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่สามารถคิดได้ว่าเป็นการกระตุ้นควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยกระแสของอนุภาคที่มีประจุ หรือโดยสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในปริภูมิเวลา หรือโดยโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคเอง เพื่อการรับรู้ที่สม่ำเสมอ โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคจะลดลงอย่างเป็นทางการเป็นกระแสไฟฟ้า

การคำนวณค่าสนามแม่เหล็ก

กรณีง่าย ๆ ทำให้สามารถคำนวณค่าสนามแม่เหล็กของตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าได้โดยใช้กฎหมาย Biot-Savart-Laplace หรือใช้ทฤษฎีบทการไหลเวียน ในทำนองเดียวกัน ค่าของสนามแม่เหล็กสามารถพบได้สำหรับกระแสที่กระจายตามอำเภอใจในปริมาตรหรือช่องว่าง เห็นได้ชัดว่ากฎหมายเหล่านี้ใช้กับสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องหรือค่อนข้างช้า นั่นคือในกรณีของสนามแม่เหล็ก มากกว่า กรณีที่ซับซ้อนต้องมีการคำนวณมูลค่า กระแสสนามแม่เหล็กตามสมการของแมกซ์เวลล์

การแสดงตนของสนามแม่เหล็ก

การสำแดงหลักของสนามแม่เหล็กคืออิทธิพลต่อโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคและวัตถุต่ออนุภาคที่มีประจุที่เคลื่อนที่ โดยลอเรนซ์ฟอร์ซคือแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงนี้มีทิศทางตั้งฉากกับเวกเตอร์ v และ B ที่แสดงอยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ยังมีค่าสัดส่วนกับประจุของอนุภาค q ซึ่งเป็นองค์ประกอบของความเร็ว v ซึ่งตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก B และ ขนาดที่แสดงการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก B. แรง Lorentz ตามระบบหน่วยสากลมีนิพจน์ดังนี้ ฉ = คิวในระบบหน่วย GHS: F=ค/ค

ผลคูณกากบาทจะแสดงอยู่ในวงเล็บเหลี่ยม

เนื่องจากอิทธิพลของแรงลอเรนซ์ที่มีต่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ สนามแม่เหล็กจึงสามารถกระทำกับตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่ได้ แรงแอมแปร์คือแรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ส่วนประกอบของแรงนี้ถือเป็นแรงที่กระทำต่อประจุแต่ละประจุที่เคลื่อนที่ภายในตัวนำ

ปรากฏการณ์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กสองตัว

ปรากฏการณ์สนามแม่เหล็กที่เราสามารถพบได้ ชีวิตประจำวันเรียกว่าอันตรกิริยาของแม่เหล็กสองตัว มันแสดงออกมาในการผลักกันของขั้วที่เหมือนกันจากกันและการดึงดูดของขั้วตรงข้าม จากมุมมองที่เป็นทางการ การอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กสองตัวเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์ของโมโนโพลสองตัวเป็นแนวคิดที่ค่อนข้างมีประโยชน์ นำไปปฏิบัติได้ และสะดวก ในเวลาเดียวกัน การวิเคราะห์โดยละเอียดบ่งชี้ว่าในความเป็นจริงแล้ว นี่ไม่ใช่คำอธิบายที่ถูกต้องสมบูรณ์ของปรากฏการณ์นี้ คำถามหลักที่ยังไม่มีคำตอบภายในโมเดลดังกล่าวก็คือ เหตุใดจึงไม่สามารถแยกโมโนโพลออกได้ จริงๆ แล้ว ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองว่าวัตถุที่อยู่โดดเดี่ยวใดๆ ไม่มีประจุแม่เหล็ก นอกจากนี้ โมเดลนี้ไม่สามารถใช้กับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสมหภาคได้

จากมุมมองของเรา ถูกต้องที่จะสันนิษฐานว่าแรงที่กระทำต่อไดโพลแม่เหล็กที่อยู่ในสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันมีแนวโน้มที่จะหมุนไปในลักษณะที่โมเมนต์แม่เหล็กของไดโพลมีทิศทางเดียวกันกับสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามไม่มีแม่เหล็กใดที่จะรับแรงทั้งหมดจาก กระแสสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ- แรงที่กระทำต่อไดโพลแม่เหล็กด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก มแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:

.

แรงที่กระทำต่อแม่เหล็กจากสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอจะแสดงด้วยผลรวมของแรงทั้งหมดที่กำหนดโดยสูตรนี้และกระทำต่อไดโพลพื้นฐานที่ประกอบเป็นแม่เหล็ก

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

หากฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านวงจรปิดเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในวงจรนี้ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- หากวงจรอยู่กับที่ จะถูกสร้างขึ้นโดยสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน ซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อสนามแม่เหล็กไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและไม่มีการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์เนื่องจากการเคลื่อนตัวของวงตัวนำ EMF จะถูกสร้างขึ้นโดยแรงลอเรนซ์

สนามแม่เหล็กได้ก่อให้เกิดคำถามมากมายในมนุษย์มานานแล้ว แต่ถึงแม้ตอนนี้ก็ยังคงเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามศึกษาลักษณะและคุณสมบัติของมันเนื่องจากประโยชน์และศักยภาพของการใช้สนามนั้นเป็นข้อเท็จจริงที่ไม่อาจปฏิเสธได้

ลองดูทุกอย่างตามลำดับ แล้วสนามแม่เหล็กทำงานและก่อตัวอย่างไร? ถูกต้องจากกระแสไฟฟ้า และกระแสตามตำราฟิสิกส์คือการไหลของอนุภาคที่มีประจุตามทิศทางใช่ไหม ดังนั้นเมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำใด ๆ สสารบางประเภทก็เริ่มทำปฏิกิริยารอบ ๆ ตัวมันนั่นคือสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้จากกระแสของอนุภาคที่มีประจุหรือโดยโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอม ตอนนี้สนามและสสารนี้มีพลังงานแล้ว เราเห็นมันในแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจส่งผลต่อกระแสและประจุของมัน สนามแม่เหล็กเริ่มมีอิทธิพลต่อการไหลของอนุภาคที่มีประจุ และพวกมันจะเปลี่ยนทิศทางเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กเอง

สนามแม่เหล็กสามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟฟ้าไดนามิก เนื่องจากมันเกิดขึ้นใกล้กับอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่และส่งผลต่ออนุภาคที่เคลื่อนที่เท่านั้น มันเป็นแบบไดนามิกเนื่องจากมีโครงสร้างพิเศษในการหมุนไบออนในพื้นที่อวกาศ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ธรรมดาสามารถทำให้มันหมุนและเคลื่อนที่ได้ Bions ส่งใด ๆ ปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ในบริเวณพื้นที่นี้ ดังนั้นประจุที่เคลื่อนที่จะดึงดูดหนึ่งขั้วของไบออนทั้งหมดและทำให้มันหมุน มีเพียงเขาเท่านั้นที่สามารถนำพวกเขาออกจากสภาวะที่เหลือได้ ไม่มีอะไรอื่น เพราะกองกำลังอื่นจะไม่สามารถมีอิทธิพลต่อพวกเขาได้

ในสนามไฟฟ้ามีอนุภาคมีประจุซึ่งเคลื่อนที่เร็วมากและสามารถเดินทางได้ 300,000 กม. ในเวลาเพียงไม่กี่วินาที แสงมีความเร็วเท่ากัน สนามแม่เหล็กไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าอนุภาคมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดอย่างไม่น่าเชื่อและมีอยู่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไป นั่นคือหากมีการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กก็จะมีการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กด้วย กฎหมายนี้ก็กลับกันเช่นกัน

เราพูดถึงสนามแม่เหล็กมากมายที่นี่ แต่เราจะจินตนาการได้อย่างไร เราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าของมนุษย์ ยิ่งกว่านั้นเนื่องจากการแพร่กระจายของสนามอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ เราจึงไม่มีเวลาตรวจจับมันโดยใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ แต่เพื่อที่จะศึกษาบางสิ่งบางอย่าง อย่างน้อยคุณต้องมีความคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้บ้าง บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องแสดงภาพสนามแม่เหล็กในไดอะแกรม เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น จึงได้มีการวาดเส้นเขตข้อมูลแบบมีเงื่อนไข พวกเขาได้พวกเขามาจากไหน? พวกเขาถูกประดิษฐ์ขึ้นด้วยเหตุผล

ลองมาดูสนามแม่เหล็กโดยใช้ตะไบโลหะขนาดเล็กและแม่เหล็กธรรมดาดู มาเทขี้เลื่อยเหล่านี้ลงบนพื้นผิวเรียบแล้วปล่อยให้มันสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก จากนั้นเราจะเห็นว่าพวกมันจะเคลื่อน หมุน และเรียงกันเป็นลายหรือลวดลาย ภาพที่ได้จะแสดงผลโดยประมาณของแรงในสนามแม่เหล็ก กองกำลังทั้งหมดและแนวบังคับจึงต่อเนื่องและปิดอยู่ในสถานที่แห่งนี้

เข็มแม่เหล็กมีลักษณะและคุณสมบัติคล้ายคลึงกับเข็มทิศ และใช้เพื่อกำหนดทิศทางของเส้นแรง ถ้ามันตกลงไปในเขตการกระทำของสนามแม่เหล็ก เราจะสามารถเห็นทิศทางการออกแรงของแรงจากขั้วเหนือของมัน ถ้าอย่างนั้นเรามาเน้นข้อสรุปหลายประการจากที่นี่: ด้านบนของปกติ แม่เหล็กถาวรซึ่งเส้นสนามไฟฟ้าเล็ดลอดออกมา ถูกกำหนดให้เป็นขั้วเหนือของแม่เหล็ก ในขณะที่ขั้วโลกใต้หมายถึงจุดที่กองกำลังปิดตัวลง เส้นแรงภายในแม่เหล็กไม่ได้ถูกเน้นไว้ในแผนภาพ

สนามแม่เหล็ก คุณสมบัติและคุณลักษณะของสนามแม่เหล็กมีการใช้งานค่อนข้างกว้าง เนื่องจากต้องพิจารณาและศึกษาในหลาย ๆ ปัญหา นี่เป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญที่สุดในวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ สิ่งที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การซึมผ่านของแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำนั้นเชื่อมโยงกับสิ่งนี้อย่างแยกไม่ออก เพื่ออธิบายสาเหตุทั้งหมดของการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก เราต้องอาศัยข้อมูลจริง ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์และการยืนยัน มิฉะนั้นในเพิ่มเติม งานที่ซับซ้อนแนวทางที่ผิดสามารถทำลายความสมบูรณ์ของทฤษฎีได้

ตอนนี้ขอยกตัวอย่าง เราทุกคนรู้จักโลกของเรา คุณจะบอกว่ามันไม่มีสนามแม่เหล็ก? คุณอาจพูดถูก แต่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ากระบวนการและปฏิสัมพันธ์ภายในแกนโลกก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่ทอดยาวหลายพันกิโลเมตร แต่ในสนามแม่เหล็กใดๆ จะต้องมีขั้วของมัน และพวกมันมีอยู่จริง พวกมันอยู่ห่างจากขั้วโลกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เรารู้สึกอย่างไร? ตัวอย่างเช่น นกได้พัฒนาความสามารถในการเดินเรือ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกมันสามารถเดินเรือได้ด้วยสนามแม่เหล็ก ด้วยความช่วยเหลือของเขา ห่านจึงเดินทางถึงแลปแลนด์อย่างปลอดภัย อุปกรณ์นำทางพิเศษก็ใช้ปรากฏการณ์นี้เช่นกัน

เรายังคงจำเรื่องสนามแม่เหล็กจากโรงเรียนได้ แต่สิ่งที่เป็นตัวแทนไม่ใช่สิ่งที่ "ปรากฏขึ้น" ในความทรงจำของทุกคน มารีเฟรชสิ่งที่เราได้พูดถึงไป และอาจบอกสิ่งใหม่ ๆ ที่มีประโยชน์และน่าสนใจแก่คุณ

การหาค่าสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กเป็นสนามแรงที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า (อนุภาค) ด้วยสนามพลังนี้ วัตถุจึงถูกดึงดูดเข้าหากัน สนามแม่เหล็กมีสองประเภท:

1. ความโน้มถ่วง - เกิดขึ้นเฉพาะใกล้เท่านั้น อนุภาคมูลฐานและมีความแข็งแรงแตกต่างกันไปตามลักษณะและโครงสร้างของอนุภาคเหล่านี้
2. ไดนามิก เกิดขึ้นในวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ (เครื่องส่งกระแสไฟฟ้า สารแม่เหล็ก)

การกำหนดสนามแม่เหล็กถูกนำมาใช้ครั้งแรกโดย M. Faraday ในปี 1845 แม้ว่าความหมายของมันจะผิดพลาดเล็กน้อยเนื่องจากเชื่อกันว่าทั้งอิทธิพลทางไฟฟ้าและแม่เหล็กและปฏิสัมพันธ์นั้นดำเนินการบนพื้นฐานของสนามวัสดุเดียวกัน ต่อมาในปี พ.ศ. 2416 ดี. แม็กซ์เวลล์ "นำเสนอ" ทฤษฎีควอนตัม ซึ่งแนวคิดเหล่านี้เริ่มแยกออกจากกัน และสนามแรงที่ได้รับมาก่อนหน้านี้เรียกว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กปรากฏได้อย่างไร?

ไม่รับรู้ ด้วยสายตาของมนุษย์สนามแม่เหล็กของวัตถุต่าง ๆ และมีเพียงเซ็นเซอร์พิเศษเท่านั้นที่สามารถตรวจจับได้ แหล่งที่มาของการปรากฏตัวของแม่เหล็ก สนามพลังในระดับจุลทรรศน์คือการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กที่มีแม่เหล็ก (มีประจุ) ซึ่งได้แก่:

• ไอออน;
• อิเล็กตรอน;
• โปรตอน

การเคลื่อนที่ของพวกมันเกิดขึ้นเนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กหมุนที่มีอยู่ในแต่ละอนุภาคขนาดเล็ก

สนามแม่เหล็ก หาได้จากที่ไหน?

ไม่ว่ามันจะฟังดูแปลกแค่ไหน วัตถุเกือบทั้งหมดรอบตัวเราก็มีสนามแม่เหล็กเป็นของตัวเอง แม้ว่าในแนวคิดของหลาย ๆ คน มีเพียงก้อนกรวดที่เรียกว่าแม่เหล็กเท่านั้นที่มีสนามแม่เหล็กซึ่งดึงดูดวัตถุเหล็กเข้ามาหาตัวมันเอง ในความเป็นจริง แรงดึงดูดนั้นมีอยู่ในวัตถุทุกชนิด เพียงแต่ปรากฏออกมาในความจุที่น้อยกว่าเท่านั้น

ควรชี้แจงด้วยว่าสนามแรงที่เรียกว่าแม่เหล็ก จะปรากฏเฉพาะเมื่อมีประจุไฟฟ้าหรือวัตถุเคลื่อนที่เท่านั้น

ประจุที่อยู่นิ่งจะมีสนามแรงไฟฟ้า (สามารถปรากฏอยู่ในประจุที่เคลื่อนที่ได้เช่นกัน) ปรากฎว่าแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กคือ:

• แม่เหล็กถาวร
• ค่าขนย้าย

สวัสดีวันนี้คุณจะได้รู้ สนามแม่เหล็กคืออะไรและมันมาจากไหน

ทุกคนบนโลกนี้เคยจัดขึ้นอย่างน้อยหนึ่งครั้ง แม่เหล็กอยู่ในมือ เริ่มต้นจากแม่เหล็กติดตู้เย็นของที่ระลึก หรือแม่เหล็กใช้งานเก็บเกสรเหล็ก และอื่นๆ อีกมากมาย สมัยเด็กๆ มันเป็นของเล่นตลกๆ ที่ติดอยู่กับโลหะที่เป็นเหล็ก แต่ไม่ใช่กับโลหะอื่นๆ แล้วความลับของแม่เหล็กและมันคืออะไร สนามแม่เหล็ก.

สนามแม่เหล็กคืออะไร

แม่เหล็กเริ่มดึงดูด ณ จุดใด? รอบแม่เหล็กแต่ละอันจะมีสนามแม่เหล็กเข้ามาซึ่งวัตถุใดเริ่มถูกดึงดูดเข้ามา ขนาดของสนามแม่เหล็กดังกล่าวอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดของแม่เหล็กและคุณสมบัติของมันเอง

คำวิกิพีเดีย:

สนามแม่เหล็กเป็นสนามแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่และบนวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงสถานะของการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นส่วนประกอบแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กมาจากไหน?

สนามแม่เหล็กสามารถสร้างขึ้นได้จากกระแสของอนุภาคที่มีประจุหรือโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนในอะตอม เช่นเดียวกับโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคอื่นๆ แม้ว่าจะอยู่ในระดับที่น้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม

การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กแสดงออกโดยมีผลกระทบต่อโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคและวัตถุ ต่อการเคลื่อนย้ายอนุภาคหรือตัวนำที่มีประจุด้วย แรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กคือ เรียกว่าพลังลอเรนซ์ซึ่งตั้งฉากกับเวกเตอร์ v และ B เสมอ โดยเป็นสัดส่วนกับประจุของอนุภาค q องค์ประกอบความเร็ว v ตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก B และขนาดของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก B

วัตถุใดมีสนามแม่เหล็ก

เรามักไม่ได้คิดถึงเรื่องนี้ แต่วัตถุต่างๆ รอบตัวเรา (ถ้าไม่ใช่ทั้งหมด) ก็เป็นแม่เหล็ก เราคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าแม่เหล็กนั้นเป็นก้อนกรวดที่มีแรงดึงดูดต่อตัวมันเอง แต่ในความเป็นจริงแล้ว เกือบทุกอย่างมีแรงดึงดูด มันต่ำกว่ามากเท่านั้น ยกตัวอย่างโลกของเรา เราไม่ได้บินไปในอวกาศ แม้ว่าเราจะไม่ยึดติดกับสิ่งใดๆ บนพื้นผิวก็ตาม สนามของโลกนั้นอ่อนกว่าสนามแม่เหล็กกรวดมาก ดังนั้นมันจึงยึดเราไว้เพียงเพราะขนาดที่ใหญ่โตของมัน - หากคุณเคยเห็นวิธีที่ผู้คนเดินบนดวงจันทร์ (เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าสี่เท่า) คุณจะเห็นได้ชัดว่า เข้าใจสิ่งที่เรากำลังพูดถึง แรงโน้มถ่วงของโลกขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่เป็นโลหะของเปลือกโลกและแกนกลางของมันเป็นหลัก ซึ่งมีสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง คุณอาจเคยได้ยินว่าใกล้กับแหล่งแร่เหล็กจำนวนมาก เข็มทิศไม่สามารถชี้ไปทางทิศเหนือได้อย่างถูกต้องอีกต่อไป เนื่องจากหลักการของเข็มทิศนั้นขึ้นอยู่กับอันตรกิริยาของสนามแม่เหล็ก และแร่เหล็กจะดึงดูดเข็มของมัน

ในศตวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์หลายคนตั้งสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของโลก ตามที่หนึ่งในนั้นสนามปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากการหมุนของดาวเคราะห์รอบแกนของมัน

มันขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ของบาร์เน็ตต์-ไอน์สไตน์ที่น่าสงสัย ซึ่งก็คือเมื่อวัตถุใดๆ หมุน สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้น อะตอมในลักษณะนี้มีโมเมนต์แม่เหล็กของตัวเองขณะหมุนรอบแกนของมัน นี่คือลักษณะของสนามแม่เหล็กโลก อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ไม่สามารถต้านทานการทดสอบเชิงทดลองได้ ปรากฎว่าสนามแม่เหล็กที่ได้รับในลักษณะที่ไม่สำคัญนั้นอ่อนกว่าของจริงหลายล้านเท่า

สมมติฐานอีกประการหนึ่งขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กเนื่องจากการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของอนุภาคมีประจุ (อิเล็กตรอน) บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ เธอยังกลายเป็นคนล้มละลายอีกด้วย การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอาจทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอมาก และสมมติฐานนี้ไม่ได้อธิบายการกลับตัวของสนามแม่เหล็กโลก เป็นที่รู้กันว่าขั้วแม่เหล็กทิศเหนือไม่ตรงกับขั้วภูมิศาสตร์ทิศเหนือ

ลมสุริยะและกระแสปกคลุมโลก

กลไกการก่อตัวของสนามแม่เหล็กของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น ระบบสุริยะยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วนและยังคงเป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม มีสมมติฐานหนึ่งที่เสนออธิบายการผกผันและขนาดของการเหนี่ยวนำสนามจริงได้ค่อนข้างดี ขึ้นอยู่กับการทำงานของกระแสภายในของโลกและลมสุริยะ

กระแสภายในของโลกไหลอยู่ในเนื้อโลกซึ่งประกอบด้วยสารที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีมาก แหล่งกำเนิดกระแสคือแกนกลาง พลังงานจากแกนกลางสู่พื้นผิวโลกถูกถ่ายโอนโดยการพาความร้อน ดังนั้นในเสื้อคลุมจึงมีการเคลื่อนที่ของสสารอย่างต่อเนื่องซึ่งก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กตามกฎการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุที่รู้จักกันดี หากเราเชื่อมโยงรูปลักษณ์ของมันกับกระแสภายในเท่านั้นปรากฎว่าดาวเคราะห์ทุกดวงที่มีทิศทางการหมุนตรงกับทิศทางการหมุนของโลกควรมีสนามแม่เหล็กเหมือนกัน อย่างไรก็ตามนี่ไม่เป็นความจริง ขั้วภูมิศาสตร์เหนือของดาวพฤหัสบดีเกิดขึ้นพร้อมกับขั้วแม่เหล็กทิศเหนือ

ไม่เพียงแต่กระแสภายในเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสนามแม่เหล็กโลก เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่ามันตอบสนองต่อลมสุริยะ ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคพลังงานสูงที่มาจากดวงอาทิตย์อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของมัน

ลมสุริยะโดยธรรมชาติของมันก็คือ กระแสไฟฟ้า(การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ) เกิดจากการหมุนของโลก ทำให้เกิดกระแสน้ำเป็นวงกลม ซึ่งนำไปสู่การเกิดสนามแม่เหล็กของโลก