Fältlinje
En magnetfältlinje eller magnetflödeslinje visar riktningen för en magnetkraft och magnetens styrka.
Idén om kraftlinjer uppfanns av Michael Faraday. Hans teori är att hela verkligheten består av själva kraften. Hans teori förutsäger att elektricitet, ljus och gravitation har ändliga spridningsfördröjningar. Einsteins teori stämmer överens med detta.
Man kan få magnetfältlinjer att synas som om de vore fysiska fenomen. Exempelvis kan järnfilspåner som placeras i ett magnetfält rada upp sig och bilda linjer som motsvarar "fältlinjer".
Om det finns många linjer genom en magnet och det inte är mycket utrymme mellan dem är magneten stark. Om linjerna mellan en magnet är långt ifrån varandra och det inte finns så många linjer är magneten svag. Ett sätt att bestämma styrkan hos en magnet är att göra ett experiment med järnfilspåner. Järnfilspånen kommer att dras till magneten och förflytta sig i form av flödeslinjerna. Du tittar sedan på järnfilamentens form och ser gapet mellan flödeslinjerna. Detta ger dig en uppfattning om magnetens styrka.
Användningen av järnfilspån för att visa ett fält ändrar magnetfältet så att det blir mycket större längs järnets "linjer". Detta beror på järnets stora permeabilitet i förhållande till luft. Magnetfältens "linjer" visas också visuellt i polar norrsken, när partiklar orsakar synliga ljusstrimmor som ligger i linje med den lokala riktningen för jordens magnetfält.
Magnetfältslinjerna är som konturlinjerna (konstant höjd) på en topografisk karta, eftersom de representerar något kontinuerligt, och en annan kartskala skulle visa fler eller färre linjer. Det finns en fördel med att använda magnetfältslinjer som representation. Många lagar om magnetism (och elektromagnetism) kan anges fullständigt och kortfattat med hjälp av enkla begrepp som "antalet" fältlinjer genom en yta. Dessa begrepp kan snabbt "översättas" till sin matematiska form.
Det egentliga magnetfältet har inga "linjer" i sig. Linjerna är enbart järnfilspåner som polariseras och reagerar på varandra och på fältet och ställer upp N och S i förhållande till varandra i fältet. Om man kunde se det faktiska kraftfältet skulle det vara skuggat och ha en gradient, med en tyngre, tjockare skugga nära den starkare delen av magneten, som avtar ju längre bort man kommer från källan. Och i alla tre dimensioner, vilket demonstrationer med järnfilament inte kan återge. Ferrofluider reagerar i alla tre dimensioner och kan mer exakt återge ett fält, med undantag för gravitationen som skapar en viktbegränsning. Att hålla en stark magnet framför en bildskärm av CRT-typ med en vit skärm kan också ge en representation av fälten, utan att några "kraftlinjer" syns. Problemet med att använda ferro/magnetiska material för att visa ett fält är att materialen själva blir magnetiserade och ändrar det ursprungliga fältet så att de inkluderar sin egen påverkan.
Riktningen av de magnetiska fältlinjerna som representeras av inriktningen av järnfilspån som strös på ett papper som placeras ovanför en stavmagnet.
Kompasser visar riktningen på det lokala magnetfältet. Som man ser här pekar magnetfältet mot magnetens sydpol och bort från dess nordpol.
Frågor och svar
F: Vad är den magnetiska fältlinjen?
S: En magnetfältslinje är en visuell representation av riktningen och styrkan hos en magnet.
F: Vem kom på idén om kraftlinjer?
Svar: Idén om kraftlinjer uppfanns av Michael Faraday.
F: Hur kan man bestämma styrkan hos en magnet?
S: Du kan bestämma styrkan hos en magnet genom att göra ett experiment med järnflingor. Järntrådarna dras till magneten och blir till flödeslinjer som ger en indikation på hur stark eller svag magneten är.
F: Vad orsakar synliga ränder i polar norrskenet?
Svar: Synliga strimmor i polar norrskenet orsakas av partiklar som är riktade mot jordens magnetfält.
F: Hur skiljer sig magnetfält från topografiska kartor?
Svar: Magnetfält skiljer sig från topografiska kartor genom att de representerar något kontinuerligt, och olika skalor av kartor visar mer eller mindre linjer. Topografiska kartor representerar en kontinuerlig höjd på kartan, medan magnetfält representerar något kontinuerligt som förändras beroende på i vilken skala det betraktas.
F. Varför är det svårt att visa verkliga fält utan att ändra dem?
Svar: Verkliga fält är svåra att se utan att ändra dem eftersom ferro/magnetiska material magnetiseras när de utsätts för dem, vilket ändrar det ursprungliga fältet och inkluderar deras egen effekt.
F: Hur kan man titta på den exakta representationen av ett fält utan att ändra det?
S: Några sätt att se den exakta representationen av fältet utan att ändra det är att använda ferrofluider (som reagerar i alla tre dimensioner) eller att hålla en stark magnet framför en CRT-skärm med vit skärm (som inte ger några "linjer").
