CÎMPUL MAGNETIC. LINIILE CÎMPULUI MAGNETIC

19:01 0 Comments

Să ne amintim______________________________________________________________________
Să recapitulăm cunoştinţele din clasele anterioare despre fenomenele magnetice.
Corpurile care au proprietatea de a atrage fierul sînt numite magneţi. Aceştia pot fi naturali şi artificiali.
Regiunile magnetului în care atracţia obiectelor din fier este maximă sînt numite poli magnetici.
Polii magnetici nu pot fi separaţi unul de altul.
Magnetul mic care se poate roti liber în jurul axei verticale, perpendiculare pe direcţia ce trece prin polii săi - numit ac magnetic - ocupă în spaţiu o poziţie anumită: acesta indică aproximativ direcţia terestră sud-nord. Polul magnetului orientat spre polul terestru nord este numit pol magnetic nord (cu simbolul N), celălalt pol al magnetului fiind numit sud (cu simbolul S).
Polii magneţilor de acelaşi nume se resping, iar polii de nume diferite se atrag.
Ţinînd seama de orientarea acului magnetic, precum şi de caracterul interacţiunii polilor magnetici, conchidem că în regiunea polului geografic terestru Nord se află polul geomagnetic sud, iar în regiunea polului geografic Sud se află polul geomagnetic nord.
Interacţiunea magnetică se realizează prin intermediul cîmpului magnetic existent în jurul magneţilor.
Cîmpurile magnetice se cercetează cu ajutorul acelor magnetice. Pentru a obţine o anumită imagine a cîmpului, se trasează liniile magnetice.
I Liniile cîmpului magnetic sînt liniile trasate astfel încît tangentele duse în orice punct al lor coincid cu direcţia acului magnetic în locul respectiv.
în figura 1.1 sînt reprezentate liniile magnetice - spectrul cîmpului magnetic - ale unei bare magnetice rectilinii. Ele ies din polul magnetic nord şi intră în polul sud. Observăm că în vecinătatea polilor magnetici, în regiunile în care acţiunea magnetică este mai puternică, densitatea liniilor magnetice este mai mare. Şi invers, în regiunile în care acţiunea magnetică este mai slabă, densitatea liniilor magnetice este mai mică. Situaţia dată este similară celei din cazul cîmpului electrostatic. Spectrul cîmpului magnetic poate fi vizualizat folosind pilitură de fier, în locul acelor magnetice.
Fig. 1.2
îf
Fig. 1.3
în 1820, fizicianul danez Hans Cristian Oersted (1777-1851) a observat acţiunea curentului electric asupra acului magnetic. Astfel, s-a stabilit că în jurul conductorului prin care circulă curent electric există cîmp magnetic.
Curentul electric prezintă mişcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică, prin urmare surse ale cîmpului magnetic sînt particulele, încărcate cu sarcină electrică, în mişcare. Dacă particulele încărcate sînt în repaus, ele generează numai cîmp electric, dar aflîndu-se în mişcare, ele generează nu numai cîmp electric, ci şi cîmp magnetic.
Pentru a stabili forma liniilor magnetice ale cîmpului creat de un conductor parcurs de curent electric - spectrul cîmpului magnetic -, trecem conductorul prin orificiul unei bucăţi de carton. Plasăm conductorul vertical, cartonul orizontal şi aşezăm pe el mai multe ace magnetice mici, care se pot roti în jurul axelor verticale. în lipsa curentului, acele sînt paralele între ele şi indică cu capătul nord spre polul geomagnetic sud. Dacă însă prin conductor circulă curent electric, acele îşi schimbă direcţiile formînd cercuri (fig. 1.2). Conchidem că liniile magnetice ale cîmpului creat de un conductor rectiliniu parcurs de curent au forma unor cercuri situate în plane perpendiculare pe conductor, avînd ca centre punctele de intersecţie ale planelor cu acesta.
Sensul liniilor magnetice este indicat de polul nord al acelor magnetice, între sensul liniilor magnetice şi sensul curentului electric există o anumită legătură care poate fi exprimată sub formă de mai multe reguli. Cea mai frecvent folosită este regula burghiului cu filet de dreapta:
La rotirea burghiului cu filet de dreapta, astfel încît acesta să se deplaseze în sensul curentului electric, sensul rotaţiei minerului său indică sensul liniilor magnetice.
în figura 1.2 se observă o proprietate importantă: liniile magnetice sînt linii închise. în cazul barei magnetice, liniile reprezentate în figura 1.1 din exteriorul ei sînt închise în interiorul barei. Astfel, liniile magnetice se deosebesc esenţial de liniile intensităţii cîmpului electrostatic, care sînt linii deschise, avînd capetele lor la sarcinile electrice sau la infinit. Compararea caracterului liniilor magnetice şi al celor electrice denotă lipsa în natură a unor sarcini magnetice care ar avea un rol similar celui avut de sarcinile electrice în cazul interacţiunii electrostatice.
Cu ajutorul acelor magnetice mici poate fi stabilit caracterul liniilor cîmpului pentru curentul circular, cum este numit inelul conductor parcurs de curent electric (fig. 1.3). Comparînd figurile 1.3 şi 1.1, constatăm că liniile cîmpului magnetic al curentului circular sînt similare celor ale unei bare magnetice scurte (în fig. 1.3 bara este reprezentată prin linii întrerupte). Pentru a determina sensul liniilor magnetice ale curentului circular, poate fi folosită o altă variantă a regulii burghiului:
Sensul liniilor magnetice coincide cu sensul în care se deplasează burghiul la rotirea minerului său în sensul curentului electric din inel.
Această regulă se aplică şi la determinarea sensului liniilor magnetice în interiorul bobinei parcurse de curent electric, denumită, de obicei, solenoid (fig. 1.4). Cîmpul magnetic al solenoidului este similar cîmpului barei magnetice (fig. 1.1). în interiorul solenoidului liniile cîmpului sînt
6
paralele şi au densitate constantă. Acest cîmp este omogen.
Asemănarea dintre cîmpurile magnetice ale curentului circular şi barei magnetice a fost stabilită în 1820 de către Andre-Marie Ampere (1775-1836), înainte de introducerea noţiunii de cîmp şi de linii
ale acestuia. Ea a fost folosită pentru a explica proprietăţile magnetice ale substanţei.
Pentru a explica magnetismul terestru, Ampere a presupus existenţa în interiorul Pămîntului a unor curenţi circulari. în prezent se consideră că aceşti curenţi există în nucleul metalic al Pămîntului.
© Verificaţi-vă cunoştinţele
1. Ce prezintă polii unui magnet? Cum interacţionea- ză polii magnetici de acelaşi nume? Dar de nume diferite?
2. Ce proprietate a acului magnetic permite folosirea lui în busolă?
3. Ce reprezintă liniile magnetice? Cum se determină sensul lor?
4. Care este caracterul acţiunii magnetice în funcţie de densitatea liniilor magnetice?
5. în ce constă concluzia principală dedusă în baza experienţei lui Oersted?
6. Care sînt sursele cîmpului magnetic?
7. Care este deosebirea principială dintre caracterul liniilor magnetice şi cel al liniilor de intensitate a cîmpului electrostatic?