что такое полюс магнита
Что такое магнитные полюса, чем отличаются северный и южный магнитный полюс
Магнитный полюс — это полезное понятие из теории магнитного поля, аналогичное понятию электрического заряда. Определения северный и южный по отношению к таким полюсам в рамках этой аналогии соответствуют определениям заряда как положительного и отрицательного.
Точно так же как существует сила отталкивания между двумя электронами и сила притяжения между электроном и протоном, имеется сила отталкивания между двумя северными магнитными полюсами и сила притяжения между северным и южным полюсами.
Магнитные поля можно описывать при помощи линий магнитного потока, или силовых линий. Это понятие связано с гипотетическим поведением единичного северного полюса, движущегося во внешнем магнитном поле.
Если бы существовал такой полюс, то при указанных условиях он стремился бы двигаться в направлении поля в каждой точке пространства и описывал бы траектории, называемые силовыми линиями. Единичный южный полюс движется вдоль силовых линий в направлении, противоположном направлению движения единичного северного полюса.
Движение единичного полюса вдоль силовых линий является следствием действия кулоновской силы, причем влияние одного из двух единичных полюсов заменяется влиянием эквивалентного магнитного поля.
Сила, приложенная к одному полюсу, представляет собой результат взаимодействия его собственного локального поля с полем, существующем в окружающем пространстве.
Хотя напряженность этого внешнего поля чувствуется данным полюсом, расположение источника внешнего поля не обязательно должно быть известным, если рассматривается только сила, действующая на данный полюс.
Внешнее поле просто оказывает влияние на полюс, находящийся в заданной точке пространства. Интенсивность ответной реакции единичного полюса на воздействие внешнего поля определяет количественную меру, по отношению к которой оценивается напряженность этого внешнего поля.
Итак, как электрическое, так и магнитное поле может быть изображено в общем виде при помощи силовых линий. Единичные электрические заряды стремятся двигаться вдоль электрических силовых линий, а единичные магнитные полюса — вдоль магнитных силовых линий. Однако между этими двумя видами силовых линий имеется принципиальное различие.
В частности, существует два типа электрически заряженных частиц — положительные и отрицательные, и частицы каждого типа действуют как источники электрического потока.
Если в пространстве присутствуют частицы обоих типов, то электрические силовые линии начинаются на частицах одного типа и оканчиваются на частицах другого типа. При этих условиях каждая электрическая силовая линия имеет начало, конец и направление.
Если же присутствуют электрически заряженные частицы только одного типа, то электрические силовые линии простираются между этими частицами и бесконечностью. В этом случае каждая силовая линия имеет начало и направление, но не имеет конца.
Магнитная силовая линия в отличие от электрической хотя и имеет направление, но не имеет ни начала, ни конца. Магнитные силовые линии всегда непрерывны. Вследствие этого не может существовать единичный магнитный полюс в виде частицы, аналогичной единичному заряду, который представляется электроном или протоном.
Хотя понятия северного и южного единичных магнитных полюсов полезны для количественного описания магнитных полей, в природе такие частицы существовать не могут. Тем не менее магнитные силовые линии могут выходить из одного конца тела и входить в другой его конец. В этих случаях говорят, что данное тело является магнитно-поляризованным.
Подобным образом тело является электрически поляризованным, если электрические силовые линии выходят из одного его конца и входят в другой конец.
При электрической поляризации электрическая силовая линия начинается в некоторой точке внутри поляризованного тела. Конец силовой линии приписывают некоторому конкретному электрону или конкретному протону. В случае же магнитной поляризации магнитная силовая линия просто проходит через тело, и внутри этого тела нет точек, в которых она начиналась бы или оканчивалась.
В качестве примера рассмотрим магнитное поле, окружающее стержневой магнит. Это поле имеет наибольшую напряженность у двух концов стержня.
На первый взгляд это может означать наличие некоторых источников магнитного поля внутри стержня у его концов — северного полюса у одного конца и южного у другого.
Такое представление складывается, однако, лишь при наблюдении извне, так как на самом деле поле имеет самую большую напряженность в центральной части металлического стержня, а не на его концах. Таким образом, здесь магнитные полюса характеризуют точки входа и выхода силовых линий, а никак не точки их начала или окончания.
Названия северный и южный установились как следствие исторической ассоциации. Магнитное поле земного шара ориентировано так, что его полюсы размещаются физически в непосредственной близости от географических полюсов.
Фактически стрелка компаса во многих точках Земли указывает направление на географический северный полюс. В сознании множества людей эти два совершенно разных понятия (географический и магнитный полюса) слились воедино.
Но даже при использовании принятого соглашения относительно северного и южного полюсов все же остается некоторая неясность в связи с необходимостью различать полюс, ориентирующийся в северном направлении и являющийся истинным северным полюсом магнита, и южный магнитный полюс, который по его свойствам соответствовал бы географическому северному полюсу, если бы действительно физически существовал некий единичный полюс.
Короче говоря, хотя тело может быть поляризовано так, что магнитные силовые линии выходят из одного его конца и входят в другой конец, объектов типа магнитного монополя не существует.
Магнитный полюс
Полезное
Смотреть что такое «Магнитный полюс» в других словарях:
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — участок поверхности намагниченного образца (магнита), на к ром норм. составляющая намагниченности Jn отлична от нуля. Если магнитный поток в образце и окружающем пр ве изобразить графически при помощи линий индукции (силовых линий) магнитного… … Физическая энциклопедия
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — часть поверхности намагниченного тела, на которой имеется нормальная составляющая вектора намагниченности (этот участок поверхности пересекает силовые линии магнитного поля). Магнитный полюс называется северным N (положительным), если из него… … Большой Энциклопедический словарь
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС, одна из двух воображаемых точек на поверхности, например, Земли, где магнитное поле направлено вертикально вниз на северном полюсе и вверх на южном. Магнитные полюса смещены относительно географических, причем смещены по разному … Научно-технический энциклопедический словарь
магнитный полюс — полюс Участок поверхности объекта контроля или намагничивающего устройства, в который входят или из которого выходят магнитные силовые линии. Примечание Участок, из которого выходят магнитные силовые линии, называют северным полюсом, а в который… … Справочник технического переводчика
Магнитный полюс — Сюда перенаправляется запрос «Геомагнитный полюс». На эту тему нужна отдельная статья … Википедия
магнитный полюс — часть поверхности намагниченного тела, на которой имеется нормальная составляющая вектора намагниченности (этот участок поверхности пересекает силовые линии магнитного поля). Магнитный полюс называют северным N (положительным), если из него… … Энциклопедический словарь
Магнитный полюс — Magnetic pole Магнитный полюс. Область на намагниченной детали, в которую входит или из которой выходит магнитное поле. Это точка максимального магнитного притяжения в детали. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П.… … Словарь металлургических терминов
магнитный полюс — magnetinis polius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. magnetic pole vok. magnetischer Pol, m; Magnetpol, m rus. магнитный полюс, m pranc. pôle magnétique, m … Automatikos terminų žodynas
магнитный полюс — magnetinis polius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetic pole vok. magnetischer Pol, m; Magnetpol, m rus. магнитный полюс, m pranc. pôle magnétique, m … Fizikos terminų žodynas
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — область магнита с макс. намагниченностью. Каждый магнит имеет два М. п. северный (обозначается N), или положит., и южный (S), или отрицат. Одноименные М. п. отталкиваются, разноименные притягиваются. Назв. северный и южный обусловлены тем, что… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Магнитный полюс
Магни́тный по́люс — условная точка на земной поверхности, в которой магнитное поле Земли направлено строго под углом 90° к поверхности.
В связи с несимметричностью магнитного поля Земли, магнитные полюса не являются антиподальными точками.
Содержание
Северный магнитный полюс
Расположение северного магнитного полюса не совпадает с географическим северным полюсом. Примерно с начала XVII века полюс располагается под паковыми льдами в границах нынешней канадской Арктики. Это приводит к тому, что стрелка компаса показывает на север не точно, а лишь приблизительно.
Как заявил в 2005 году в Оттаве руководитель геомагнитной лаборатории канадского министерства природных ресурсов Ларри Ньюитт, северный магнитный полюс Земли, как минимум 400 лет «принадлежавший» Канаде, «покинул» эту страну. Имеющий свойство перемещаться магнитный полюс, примерно с начала ХVII века располагавшийся под паковыми льдами в границах нынешней канадской Арктики, вышел за пределы 200-мильной зоны Канады. [4]
Южный магнитный полюс
Расположение южного магнитного полюса не совпадает с географическим южным полюсом. В настоящее время он лежит на краю Антарктиды.
Полярность
Традиционно, конец магнита, указывающий направление на север, называется северным полюсом магнита, а противоположный конец — южным. Известно, однако, что одинаковые полюса отталкиваются, а не притягиваются. Из этого следует, что географический северный магнитный полюс, на который указывает северная (синяя) часть стрелки компаса, с физической точки зрения является южным. Как было замечено выше, разница между географическим северным магнитным полюсом и северным полюсом Земли незначительна. Поэтому с определенной погрешностью можно утверждать, что компас синей частью стрелки указывает на север (подразумевая и географический северный магнитный полюс, и северный полюс Земли).
Геомагнитные полюса
Геомагнитными полюсами называются точки, где ось магнитного диполя (представляющего собой основную компоненту разложения магнитного поля Земли по мультиполям) пересекает поверхность Земли. Поскольку магнитный диполь является лишь приближённой моделью магнитного поля Земли, геомагнитные полюса несколько отличаются по своему расположению от истинных магнитных полюсов, в которых магнитное наклонение равно 90°.
История
В 1831 году английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт северный магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. В 1841 году Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг южного магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде.
Примечания
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Магнитный полюс» в других словарях:
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — участок поверхности намагниченного образца (магнита), на к ром норм. составляющая намагниченности Jn отлична от нуля. Если магнитный поток в образце и окружающем пр ве изобразить графически при помощи линий индукции (силовых линий) магнитного… … Физическая энциклопедия
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — часть поверхности намагниченного тела, на которой имеется нормальная составляющая вектора намагниченности (этот участок поверхности пересекает силовые линии магнитного поля). Магнитный полюс называется северным N (положительным), если из него… … Большой Энциклопедический словарь
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС, одна из двух воображаемых точек на поверхности, например, Земли, где магнитное поле направлено вертикально вниз на северном полюсе и вверх на южном. Магнитные полюса смещены относительно географических, причем смещены по разному … Научно-технический энциклопедический словарь
магнитный полюс — полюс Участок поверхности объекта контроля или намагничивающего устройства, в который входят или из которого выходят магнитные силовые линии. Примечание Участок, из которого выходят магнитные силовые линии, называют северным полюсом, а в который… … Справочник технического переводчика
магнитный полюс — часть поверхности намагниченного тела, на которой имеется нормальная составляющая вектора намагниченности (этот участок поверхности пересекает силовые линии магнитного поля). Магнитный полюс называют северным N (положительным), если из него… … Энциклопедический словарь
Магнитный полюс — Magnetic pole Магнитный полюс. Область на намагниченной детали, в которую входит или из которой выходит магнитное поле. Это точка максимального магнитного притяжения в детали. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П.… … Словарь металлургических терминов
магнитный полюс — magnetinis polius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. magnetic pole vok. magnetischer Pol, m; Magnetpol, m rus. магнитный полюс, m pranc. pôle magnétique, m … Automatikos terminų žodynas
магнитный полюс — magnetinis polius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetic pole vok. magnetischer Pol, m; Magnetpol, m rus. магнитный полюс, m pranc. pôle magnétique, m … Fizikos terminų žodynas
Магнитный полюс — участок поверхности намагниченного образца (магнита), на котором нормальная составляющая намагниченности (См. Намагниченность) Jn отлична от нуля. Если Магнитный поток в образце и окружающем пространстве изобразить графически с помощью… … Большая советская энциклопедия
МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС — область магнита с макс. намагниченностью. Каждый магнит имеет два М. п. северный (обозначается N), или положит., и южный (S), или отрицат. Одноименные М. п. отталкиваются, разноименные притягиваются. Назв. северный и южный обусловлены тем, что… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Представление о магнитном поле
Мы все знаем, что такое постоянные магниты. Магниты – это металлические тела, притягивающиеся к другим магнитам и к некоторым металлам. То, что располагается вокруг магнита и взаимодействует с окружающими предметами (притягивает или отталкивает некоторые из них), называется магнитным полем.
Источником любого магнитного поля являются движущиеся заряженные частицы. А направленное движение заряженных частиц называется электрическим током. То есть, любое магнитное поле вызывается исключительно электрическим током.
За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если же движутся отрицательные заряды, то направление тока считается обратным движению таких зарядов. Представьте себе, что по кольцевой трубе течет вода. Но мы будем считать, что некий «ток» при этом движется в противоположном направлении. Электрический ток обозначается буквой I.
В металлах ток образуется движением электронов – отрицательно заряженных частиц. На рисунке ниже, электроны движутся по проводнику справа налево. Но считается, что электрический ток направлен слева направо.
Это произошло потому, что когда начали изучение электрические явления, не было известно, какими именно носителями чаще всего переносится ток.
Если мы посмотрим на этот проводник с левой стороны, так, чтобы ток шел «от нас», то магнитное поле этого тока будет направлено вокруг него по часовой стрелке.
Если рядом с этим проводником расположить компас, то его стрелка развернется перпендикулярно проводнику, параллельно «силовым линиям магнитного поля» — параллельно черной кольцевой стрелке на рисунке.
Если мы возьмем шарик, имеющий положительный заряд (имеющий дефицит электронов) и бросим его вперед, то вокруг этого шарика появится точно такое же кольцевое магнитное поле, закручивающееся вокруг него по часовой стрелке.
Ведь здесь тоже имеет место направленное движение заряда. А направленное движение зарядов есть электрический ток. Если есть ток, вокруг него должно быть магнитное поле.
Движущийся заряд (или множество зарядов – в случае электрического тока в проводнике) создает вокруг себя «тоннель» из магнитного поля. Стенки этого «тоннеля» «плотнее» вблизи движущего заряда. Чем дальше от движущегося заряда, тем слабее напряженность («сила») создаваемого им магнитного поля. Тем слабее реагирует на это поле стрелка компаса.
Закономерность распределение напряженности магнитного поля вокруг его источника такая же, как закономерность распределения электрического поля вокруг заряженного тела – она обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника поля.
Если положительно заряженный шарик перемещается по кругу, то кольца магнитных полей, образующихся вокруг него по мере его движения, суммируются, и мы получим магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, в которой перемещается заряд:
Магнитный «тоннель» вокруг заряда оказывается свернутым в кольцо и напоминает по форме тор (бублик).
Такой же эффект получается, если свернуть в кольцо проводник с током. Проводник с током, свернутый в многовитковую катушку называется электромагнитом. Вокруг катушки складываются магнитные поля движущихся в ней заряженных частиц — электронов.
А если заряженный шарик вращать вокруг его оси, то у него появится магнитное поле, как у Земли, направленное вдоль оси вращения. В данном случае током, вызывающим появление магнитного поля, является круговое движение заряда вокруг оси шарика – круговой электрический ток.
Здесь, по сути, происходит то же самое, что и при движении шарика по кольцевой орбите. Только радиус этой орбиты уменьшен до радиуса самого шарика.
Все сказанное выше справедливо и для шарика заряженного отрицательно, но его магнитное поле будет направлено в противоположную сторону.
Данный эффект был обнаружен в опытах Роуланда и Эйхенвальда. Эти господа регистрировали магнитные поля вблизи вращающихся заряженных дисков: рядом с этими дисками начинала отклоняться стрелка компаса. Направления магнитных полей в зависимости от знака заряда дисков и направления их вращения, показаны на рисунке:
При вращении незаряженного диска, магнитные поля не обнаруживались. Не было магнитных полей и вблизи неподвижных заряженных дисков.
Модель магнитного поля движущегося заряда
Чтобы запомнить направление магнитного поля движущегося положительного заряда, мы представим себя на его месте. Поднимем правую руку вверх, затем укажем ею направо, затем опустим ее вниз, затем укажем влево и вернем руку в исходное положение – вверх. Затем повторим это движение. Наша рука описывает круги по часовой стрелке. Теперь начнем движение вперед, продолжая вращать рукой. Движение нашего тела – аналог движения положительного заряда, а вращение руки по часовой стрелке – аналог магнитного поля заряда.
Теперь представьте себе, что вокруг нас находится тонкая и прочная эластичная паутина, похожая на струны пространства, которые мы рисовали, создавая модель электрического поля.
Когда мы движемся сквозь эту трехмерную «паутину», из-за вращения руки, она, деформируясь, смещается по часовой стрелке, образуя подобие спирали, словно бы наматываясь в катушку вокруг заряда.
Сзади, за нами, «паутина» восстанавливает свою правильную структуру. Примерно так можно представлять себе магнитное поле положительного заряда, движущегося прямо.
А теперь попробуйте двигаться не прямо вперед, а по кругу, например, поворачивая при ходьбе налево, при этом вращая рукой по часовой стрелке. Представьте себе, что вы движетесь через нечто, напоминающее желе. Из-за вращения вашей руки, внутри круга, по которому вы движетесь, «желе» будет смещаться вверх, образуя горб над центром круга. А под центром круга, образуется впадина из-за того, что часть желе сместилось вверх. Так можно представлять себе формирование северного (горб сверху) и южного (впадина снизу) полюсов при движении заряда по кольцу или его вращения.
Если при ходьбе вы будете поворачивать направо, то «горб» (северный полюс) сформируется снизу.
Аналогично можно сформировать представление о магнитном поле движущегося отрицательного заряда. Только вращать рукой нужно в противоположную сторону – против часовой стрелки. Соответственно, магнитное поле будет направлено в противоположную сторону. Просто каждый раз следите за тем, в какой сторону ваша рука выталкивает «желе».
Такая модель наглядно демонстрирует то, почему северный полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита: «горб» одного из магнитов втягивается во «впадину» второго магнита.
И еще эта модель показывает, почему не существуют отдельных северных и южных полюсов магнитов, как бы мы их не разрезали – магнитное поле представляет собой вихревую (замкнутую) «деформацию пространства» вокруг траектории движущегося заряда.
У электрона было обнаружено магнитное поле, такое, какое у него должно быть в том случае, если бы он был шариком, вращающимся вокруг своей оси. Это магнитное поле назвали спином (от английского to spin — вращаться).
Кроме того, у электрона существует еще и орбитальный магнитный момент. Ведь электрон не только «вращается», но движется по орбите вокруг ядра атома. А движение заряженного тела порождает магнитное поле. Так как электрон заряжен отрицательно, магнитное поле, вызванное его движением по орбите, будет выглядеть так:
Если направление магнитного поля, вызванного движением электрона по орбите, совпадает с направлением магнитного поля самого электрона (его спином), эти поля складываются и усиливаются. Если же эти магнитные поля направлены в разные стороны, они вычитаются и ослабляют друг друга.
Кроме того, могут суммироваться или вычитаться друг из друга магнитные поля других электронов атома. Этим объясняется наличие или отсутствие магнетизма (реакции на внешнее магнитное поле или наличие собственного магнитного поля) некоторых веществ.
Эта статья — отрывок из книги об азах химии. Сама книга здесь:
sites.google.com/site/kontrudar13/himia
UPD: Материал предназначен, в первую очередь, для школьников средних классов. Возможно, Хабр не место для подобных вещей, Но где место? Нет его.
Магнитное поле
Магнитное поле
Люди только и делают, что говорят про какие-то магнитные бури, привозят магнитики на холодильник, ходят в походы с компасом, который показывает, где север, а где юг. В основе всего этого лежит магнитное поле.
Магнитное поле — это материя, за счет которой осуществляется взаимодействие зарядов.
У нее есть несколько условий для существования:
Магнитное поле создается только движущимся электрическим зарядом? А как же магниты?
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Электроны могут вращаться по разным орбитам. На каждой орбите может находиться по два электрона, которые вращаются в разных направлениях.
Но у некоторых веществ не все электроны парные, и несколько электронов крутятся в одном и том же направлении, такие вещества называются ферромагнетиками. А поскольку электрон — заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле. Получается миниатюрный электромагнит.
Если атомы вещества расположены в произвольном порядке, поля этих крошечных магнитиков компенсируют друг друга. Но если эти магнитные поля направить в одну и ту же сторону, то они сложатся — и получится магнит.
У любого магнита есть два полюса — северный и южный.
Любое магнитное поле описывается магнитными линиями, которые выходят из северного поля и приходят в южный. Эти линии всегда замкнуты, даже если у них бесконечная длина. Вот так это выглядит:
