Прагляд крыніцы для Магнітнае поле

{{Электрадынаміка}}
'''Магні́тнае поле''' — складовая [[электрамагнітнае поле|электрамагнітнага поля]], якая зьяўляецца пры наяўнасьці зьменлівага ў часе [[электрычнае поле|электрычнага поля]]. Акрамя таго, магнітнае поле можа стварацца [[электрычны ток|токам зараджаных часьцінкаў]], альбо магнітнымі момантамі [[электрон]]аў у [[атам]]ах (сталыя магніты). З пункту гледжаньня квантавай тэорыі поля электрамагнітнае ўзаемадзеяньне пераносіцца бязмасавым [[базон]]-[[фатон]]ам ([[элемэнтарная часьцінка|часьцінкай]], якую можна ўявіць як квантавае ўзбуджэньне электрамагнітнага поля). Асноўнай характарыстыкай магнітнага поля зьяўляецца ягоная сіла, якая вызначаецца вэктарам магнітнай індукцыі <math>\vec{\mathbf{B}}</math> (вэктар індукцыі магнітнага поля). У [[СІ]] магнітная індукцыя вымяраецца ў [[Тэсла (адзінка вымярэньня)|тэслах]] (Тл), у сыстэме [[СГС]] у [[Гаўс|гаўсах]]. Эфэкты магнітных палёў звычайна выяўляюцца ў сталых магнітах, якія цягнуць да сябе магнітныя матэрыялы, як то [[жалеза]], і прыцягваюць альбо адштурхоўваюць іншыя магніты.

У [[спэцыяльная тэорыя рэлятыўнасьці|спэцыяльнай тэорыі рэлятыўнасьці]], электрычныя і магнітныя палі зьяўляюцца двума ўзаемазьвязанымі аспэктамі аднаго аб’екту, званага [[электрамагнітны тэнзар|электрамагнітным тэнзарам]]. Разбурэньне гэтага тэнзару ў электрычных і магнітных палёх залежыць ад адноснай хуткасьці назіральніка і [[электрычны зарад|зараду]]. Магнітныя і электрычныя палі ўзаемазьвязаны і зьяўляюцца кампанэнтамі [[электрамагнітнае ўзаемадзеяньне|электрамагнітнай сілы]], адной з чатырох асноўных сілаў у прыродзе.

У паўсядзёньным жыцьці, магнітныя палі часьцей за ўсё сустракаюцца як нябачная сіла, створаная сталымі магнітамі, якія ўзаемадзейнічаюць з фэрамагнітнымі матэрыяламі, як то [[жалеза]], [[кобальт]] або [[нікель]]. Магнітныя палі вельмі шырока выкарыстоўваюцца ва ўсіх сучасных тэхналёгіях, у прыватнасьці, у галіне [[электратэхніка|электратэхнікі]] і [[электрамэханіка|электрамэханікі]]. Крутоўныя магнітныя палі выкарыстоўваюцца як у электрарухавіках, гэтак і ў генэратарах. Узаемадзеяньне магнітных палёў у электрычных прыладах, такіх як [[трансфарматар]]ы, маецца ў [[магнітны ланцуг|магнітных ланцугах]]. Магнітныя сілы даюць інфармацыю пра носьбіты зараду ў матэрыяле дзякуючы [[эфэкт Гола|эфэкту Гола]]. Зямля вырабляе ўласнае магнітнае поле, якое ахоўвае азонавы пляст Зямлі ад [[сонечны вецер|сонечнага ветру]] і мае важнае значэньне ў [[навігацыя|навігацыі]] па [[компас]]у.

== Фармаваньне магнітнага поля ==
=== Сталыя магніты ===
У адрозьненьне ад электрычных зарадаў, магнітныя зарады, якія стварылі б магнітнае поле падобным чынам, не назіраюцца. Тэарэтычна такія зарады, званыя [[магнітны манаполь|магнітнымі манаполямі]], маглі бы існаваць. У гэтым выпадку электрычнае і магнітнае палі былі б цалкам [[сымэтрыя|сымэтрычнымі]].

Самай маленькай адзінкай, якая можа згенэраваць магнітнае поле, зьяўляецца [[магнітны дыполь]]. Магнітны дыполь адрозьніваецца тым, што ў яго заўсёды ёсьць два полюсы, у якіх сілавыя лініі поля пачынаюцца і заканчваюцца. Мікраскапічныя магнітныя дыполі злучаны са [[сьпін]]амі элемэнтарных часьцінак. Часьцінкі зь ненулявым сьпінам, як то [[пратон]]ы, [[нэўтрон]]ы і [[электрон]]ы, ёсьць элемэнтарнымі магнітамі. Велічыня магнетызму дыполю можа быць выражаная магнітным дыпольным момантам, які звычайна называюць магнітным момантам і абазначаюць літарай <math>\mathbf{m}</math>. Магнітны момант макраскапічнага кавалачку матэрыі можна вылічыць як вэктарную суму магнітных момантаў ягоных атамаў. Звычайна моманты асобных атамаў накіроўваюцца выпадковым чынам і таму кампэнсуюць адзін аднаго, а агульны магнітны момант рэчыва роўны нулю. Аднак некаторыя рэчывы, асабліва фэрамагнетыкі, як правіла, упарадкаваны станамі, у якіх магнітныя моманты ўсіх атамаў рэчывы пачынаюць накіроўвацца ў адзін бок. Існуе дзьве мадэлі, якія апісваюць магнітнае поле элемэнтарных магнітных дыполяў — мадэля Гілбэрта і мадэля Ампэра. Для апісаньняў палёў гэтыя мадэлі выкарыстоўваюць два розныя значэньні, <math>\mathbf{H}</math> і <math>\mathbf{B}</math>. Па-за магнітам яны аднолькавыя, але ў межах магніту іхныя значэнні перастаюць супадаць.

==== Мадэля Гілбэрта і H-поле ====
[[Файл:VFPt dipole electric.svg|міні|Магнітнае поле Н, створанае двума магнітнымі зарадамі.]]
У гэтай мадэлі дыполь разглядаецца як два магнітныя зарады, і поле, якое яны ствараюць, падобнае на поле электрычнага дыполю, то бок ягоныя лініі пачынаюцца на поўначы, а заканчваюцца на поўдні безь бясконцасьці, гэтак жа, як лініі электрычнага поля пачынаюцца з дадатнамга зараду і сканчаюцца адмоўным. Таксама паводле аналёгіі магнітны момант такога дыполя роўны <math>\mathbf{m}= \mathbf{q_m} \mathbf{d}</math>, дзе q<sub>m</sub> — магнітныя зарады, d — адлегласьць паміж імі.

Мадэля Гілбэрта мяркуе слушныя значэньні напружанасьці магнітнага поля як унутры, гэтак і звонку магніту, у тым ліку той факт, што ягоны кірунак процілеглы кірунку [[вэктар намагнічанасьці|вэктара намагнічанасьці]]. Аднак мадэля полюсу мае абмежаваньні ў сувязі з тым, што яна рэальна абапіраецца на панятак шчыльнасьці магнітнага зараду. Такім чынам, гэта ня можа растлумачыць той факт, што палюсы магніту ня могуць быць аддзелены адзін ад аднаго, а таксама магнітныя ўласьцівасьці рухомых электрычных зарадаў.

==== Мадэля Ампэра і B-поле ====
[[Файл:VFPt dipole magnetic3.svg|міні|Магнітнае поле B, створанае контурам па якому праходзіць [[электрычны ток]].]]
У гэтае мадэлі дыполь разглядаецца як невялікі замкнёны контур, празь які бесьперапынна праходзіць [[электрычны ток|ток]]<ref>Юрий Стародубцев (2011). [https://books.google.com.ua/books?id=Gb7JAAAAQBAJ&pg=PP76&lpg=PP76 «Магнитомягкие материалы: Энциклопедический словарь-справочник»]. Москва. Техносфера. — С. 29. {{ISBN|978-5-94836-259-5}}.</ref>. У такой мадэлі поле, якое ён стварае, будзе [[соленоідавае вэктарнае поле|соленоідавым]], гэта значыць, што ягоныя сілавыя лініі ня маюць ані пачатку, ані канца, але будуць скручаны па контуры, праходзячы празь ягоную сэрцавіну. Магнітны момант такога дыполю будзе складаць <math>\mathbf{m} = \mathrm{I}\mathbf{S}</math>, дзе I — ток у контуры, а S — ягоная плошча перасеку. Вось такога магніту будзе пэрпэндыкулярная да контуру. Важным адметнасьцю поля В зьяўляецца тое, што ў адрозьненьне ад Н-поля, лініі якога заўсёды накіраваны ад аднаго полюса да іншага, ягоныя лініі ўнутры магніту маюць зваротны кірунак.

Падводзячы вынік і фармалізацыю, можна сказаць, што калі сілавая лінія В-поля трапляе ў пэўную вобласьць прасторы, то яна заўсёды пазьней сыходзіць зь яе, г. зн.
: <math>\oint_S \mathbf{B} \cdot \mathrm{d}\mathbf{A} = 0,</math>
дзе інтэграл вылічваецца па зачыненай паверхні S, а здабытак B·dA станоўчы, калі лінія ўваходзіць у паверхню, і адмоўны, калі ён пакідае яго.

Па сутнасьці, сучасная мадэля бліжэй да ісьціны. Для многіх часьцінак, напрыклад, для пераходных мэталаў ці двухатамных малекулаў, галоўны ўнёсак у магнітны момант робіць арбітальны момант электрону<ref>[http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2387.html ''«Магнитный момент»'']. ХиМик.ru.</ref>. Аднак іншая крыніца, то бок момант, якая ўзьнікае праз раскручваньне электронаў і ядраў, не тлумачыцца такой мадэльлю, бо сьпін зьяўляецца выключна квантавай зьявай і ня мае блізкіх аналягаў у сьвеце.

=== Электрычныя зарады ===
Адзіны зарад, рухаючыся раўнамерна і прама, стварае вакол сябе магнітнае поле, лініі якога зачыненыя і скручаныя вакол восі, якая супадае з кірункам руху зараду. Ягоная велічыня можа быць запісана наступныым чынам : <math>\mathbf{B} = \mathbf{E} \cdot \mathrm{v}</math><ref>[http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=973 «Поля точечного заряда движущегося с постоянной скоростью»]. All-fizika.comа.</ref>. Як можна зразумець з рэлятывісцкіх меркаваньняў, велічыня поля будзе залежыць ад сыстэмы адліку назіральніка, які рухаецца з той жа хуткасьцю і ў тым жа кірунку, што і зарад. Такім чынам, у тэорыі рэлятыўнасьці электрычнае і магнітнае палі зьяўляюцца кампанэнтамі аднаго электрамагнітнага поля.

Паколькі электрычны ток зьяўляецца сукупнасьцю вялікай колькасьці рухомых зарадаў, ён таксама стварае магнітнае поле. Аднак такая сыстэма ня можа стварыць электрычнае поле, таму што яно электрычна нэўтральнае. Значэнне гэтага поля вызначаецца [[закон Біё—Савара—Ляпляса|законам Біё—Савара—Ляпляса]]:
: <math> \mathbf{B} = \frac{\mu_0I}{4\pi}\int_{\mathrm{wire}}\frac{\mathrm{d}\boldsymbol{\ell} \times \mathbf{\hat r}}{r^2},</math>
Напрамак поля можна вызначыць [[правіла Ампэра|правілам Ампэра]] або правілам правай рукой. Такое поле таксама зьяўляецца [[віхравое поле|віхравым]], то бок ягоныя сілавыя лініі ёсьць зачыненымі. Ва ускрайнім выпадку бясконцага прамога правадніку магнітнае поле будзе мець восевую і [[трансьляцыйная сымэтрыя|трансьляцыйную сымэтрыю]].

Каб сканцэнтраваць магнітнае поле, контур перарабляюць ў шпульку, утвараючы такім чынам [[саленоід]], у якім унутранае поле ўзмацняецца, а зьнешняе — слабее. Калі ва ўнутар саленоіду зьмясьціць фэрамагнітную сэрцавіну, утворыцца [[электрамагніт]]. Для бясконцага саленоіду поле ўнутры яго можа быць запісанае праз формулу:
: <math>B=\mu_0nI</math>
дзе n — колькасьць віткоў проваду на адзінку даўжыні, I — сілу току ў контуры. Гэтая формула зьяўляецца слушнай і для канечнага саленоіду, калі кропка вымярэньня месьціцца досыць далёка ад ягоных канцоў.

Магнітнае поле таксама ствараецца пераменным электрычным полем. Згодна з [[закон электрамагнітнай індукцыі|законам электрамагнітнае індукцыі]], пераменнае магнітнае поле стварае пераменнае электрычнае поле, якое таксама зьяўляецца віхравым. Узаемнае стварэньне электрычнага і магнітнага палёў на зьменнымі магнітным і электрычным палямі прыводзіць да магчымасьці распаўсюджваньня ў прасторы электрамагнітных хваляў.

== Крыніцы ==
{{Крыніцы}}

== Вонкавыя спасылкі ==
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magfie.html Магнітнае поле]. HyperPhysics {{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20060709195126/http://theory.uwinnipeg.ca/physics/mag/node2.html#SECTION00110000000000000000 Магнетызм]. Тэарытычная фізыка ва [[Вініпэскі ўнівэрсытэт|Вініпэскім унівэрсытэце]] {{ref-en}}

{{Міжзорнае асяродзьдзе}}

[[Катэгорыя:Магнэтызм]]
[[Катэгорыя:Электрадынаміка]]
[[Катэгорыя:Вікіпэдыя:Істотныя артыкулы]]