1636660500

5. Pole magnetyczne

Każdemu elektrycznemu polu przepływowemu towarzyszy zawsze pole magnetyczne, w którym występują siły magnetyczne, skierowane prostopadle do kierunku przepływu prądu. Istnienie pola magnetycznego jest więc związane z ruchem ładunków' elektrycznych. Elektrony krążące wokół jądra atomów obracające się same wokół swych osi wytwarzają tak zwany moment magnetyczny. Oznacza to, że atomy i cząsteczki można traktować jak niewielkie magnesy elementarne słabsze lub silniejsze. Odpowiednie ich zgrupowanie i ustawienie w materiale decyduje o jego właściwościach magnetycznych.

Z tego względu rozróżnia się materiały diamagnetyczne, paramagnetyczne i ferromagnetyczne. W materiałach diamagnetycznych, do których należą na przykład miedź i woda, elementarne magnesy ustawiają się w taki sposób, że ich działanie magnetyczne znosi się, a przy umieszczeniu ich w zewnętrznym polu magnetycznym nie zmieniają go lub tylko je nieco osłabiają. Materiały paramagnetyczne, takie jak aluminium i powietrze, wzmacniają zewnętrzne pole magnetyczne, ale w ograniczonym stopniu. Natomiast materiały ferromagnetyczne, przede wszystkim żelazo i jego stopy, wpływają na silne jego wzmocnienie przez odpowiednio uporządkowane ustawienie się elementarnych magnesów w ich strukturze.

Zależnie od budowy krystalicznej tych materiałów dzieli się je na twarde i miękkie. Materiały magnetycznie miękkie po usunięciu z obszaru zewnętrznego pola magnetycznego wracają do poprzedniego stanu chaotycznego układu magnesów elementarnych. Twarde materiały ferromagnetyczne natomiast zachowują na stałe uporządkowany ich układ. W ten sposób powstają magnesy trwale, wytwarzające własne, statyczne pole magnetyczne. Jednak nagrzewanie lub udary mechaniczne naruszają uporządkowany układ elementarnych magnesów, w wyniku czego magnesy trwałe tracą swe właściwości.

Pole magnetyczne zewnętrzne jest wytwarzane przez magnesy. Mają one zawsze dwa bieguny: północny N i południowy S; w przyrodzie bowiem nie występują jednoimienne ładunki magnetyczne, jak to jest w przypadku ładunków elektrycznych. Linie sił pola magnetycznego przebiegają od jednego bieguna magnesu do drugiego, przy czym za dodatni uznaje się kierunek od bieguna N do S.

Na rysunku 10 pokazano przebieg linii sił pola magnetycznego wokół prostego magnesu trwałego. Linie te są widoczne, gdy magnes taki umieści się na papierze z opiłkami stalowymi, po wstrząśnięciu papieru. Wtedy bowiem opiłki ustawiają się wzdłuż linii sił pola i tylko opór tarcia nie pozwala na ich ruch ku biegunowi.