72775 strona (52)

Podstawowe pojęcia magnetyzmu to: magnesy i pola magnetyczne. Pola magnetyczne (pm) występują wokół magnesu. Podobnie pole elektryczne występuje wokół ładunku elektrycznego, jakakolwiek dynamika każdego z tych pól (ruch magnesu czy ładunku elektrycznego, osłabienie czy nasilenie pola itp.) powoduje powstanie wtórnego pola elektrycznego przy polu magnetycznym i magnetycznego przy elektrycznym. Innymi słowy zmienne pole magnetyczne lub elektryczne nie może istnieć samo, lecz zawsze występuje jako pole elektromagnetyczne. Stosunki dynamiczne między polami opisuje wzór J. C. Maxwella, z którego wynika, że siła wytworzonego pola wtórnego zależy od szybkości zmian pola pierwotnego. Magnetyzm poznano dzięki badaniom H. C. Oersteada, A. Ampere'a i wielu innych badaczy. Wynika z nich, między innymi, że linie sił pola magnetycznego towarzyszącego prądom elektrycznym przebiegają pod kątem a (między 45 a 90°) w stosunku do kierunku przebiegu prądu elektrycznego, zatem prostolinijny przewodnik z prądem okrążają spiralne siły magnetyczne (reguła korkociągu Ampere'a), a w osi spiralnego przewodnika z prądem powstają prostolinijne siły magnetyczne.

W polu magnetycznym i w magnesie występują zawsze jednocześnie dwa bieguny: północny (Pn lub N) i południowy (Pd lub S). Linie sił pm otaczają magnes i biegną od bieguna północnego do południowego oraz przechodzą wewnątrz magnesu, tworząc obwód zamknięty. Pm jest najsilniejsze na biegunach magnesu. Głównym źródłem pm są obroty elektronów dookoła swoich osi (ruch wirowy), czyli spin lub kręt, słabszym źródłem - obroty elektronów dookoła jąder (ruch orbitalny) i jeszcze słabszym - obroty jąder atomowych (nukleonów) dookoła swych osi (ruch wirowy nukleonów). Ruch elektronów i nukleonów wytwarza ukierunkowane momenty, czyli wektory sił magnetycznych. Siły te są tym większe, im większa jest szybkość ruchu elektronów i nukleonów.

Kiedy przewodnik elektryczny ma kształt spirali, linie sił magnetycznych zebrane w równoległą wiązkę przebiegają wzdłuż jej osi. Taki przewodnik nazywamy sole-noidem. Ciało ferromagnetyczne umieszczone wewnątrz solenoidu nabiera cech silnego magnesu. Nazywamy je elektromagnesem. Intensywność pm opisuje się w jednostkach natężenia i indukcji.

Jednostką natężenia pola magnetycznego (H) jest amper na metr (A/m). Warto zauważyć, że wzorzec ampera, jednostki natężenia prądu elektrycznego, zwany absolutnym,, jest utworzony na podstawie oddziaływania sił pola magnetycznego występujących wokół przewodników prądu elektrycznego. Niekiedy jest jeszcze używana wcześniej utworzona jednostka natężenia pm - ersted (Oe).

Jednostką indukcji magnetycznej (B) jest tesla (T), dawniej używany był gaus (Gs). 1 T = 10 000 Gs. Indukcja magnetyczna określa stopień namagnesowania ciała umieszczonego w pm, ocenianego proporcjonalnie do wywołanych sił. Jednostką indukcji operujemy w określaniu dawki leczniczej pm. Stosuje się pm o induk-cyjności od 1 do 40 mT, tj. od 10 do 400 Gs. W niektórych aparatach produkcji rosyjskiej występuje pm o indukcyjności do 30 mT.

Magnes tym się między innymi różni od ładunku elektrycznego, że zawsze ma dwa bieguny, podczas gdy ładunek elektryczny może być jednoimienny, tylko dodatni albo tylko ujemny.

52