Magnetfält
Magnetfältet är det område runt en magnet där det finns en magnetisk kraft. Rörliga elektriska laddningar kan skapa magnetfält. Magnetfält kan vanligtvis ses genom magnetiska flödeslinjer. Magnetfältets riktning framgår alltid av de magnetiska flödeslinjernas riktning. En magnets styrka har att göra med avstånden mellan de magnetiska flödeslinjerna. Ju närmare varandra flödeslinjerna är, desto starkare är magneten. Ju längre bort de är, desto svagare. Man kan se flödeslinjerna genom att lägga järnfilspån över en magnet. Järnfilamenten rör sig och ordnar sig i linjerna. Magnetfält ger kraft till andra partiklar som rör vid magnetfältet.
Inom fysiken är magnetfältet ett fält som passerar genom rymden och som med hjälp av en magnetisk kraft förflyttar elektriska laddningar och magnetiska dipoler. Magnetfält finns runt elektriska strömmar, magnetiska dipoler och förändrade elektriska fält.
När de placeras i ett magnetfält är de magnetiska dipolerna i en linje och deras axlar är parallella med fältlinjerna, vilket man kan se när järnfilspåner befinner sig i närvaro av en magnet. Magnetfält har också sin egen energi och rörelsekraft, med en energitäthet som är proportionell mot kvadraten på fältets intensitet. Magnetfältet mäts i enheterna teslas (SI-enheter) eller gauss (cgs-enheter).
Det finns några anmärkningsvärda typer av magnetfält. För fysiken kring magnetiska material, se magnetism och magnet, och mer specifikt diamagnetism. För magnetfält som skapas genom förändrade elektriska fält, se elektromagnetism.
Det elektriska fältet och magnetfältet är komponenter i det elektromagnetiska fältet.
Lagen om elektromagnetism grundades av Michael Faraday.
H-fält
Fysiker kan säga att kraften och vridmomentet mellan två magneter orsakas av att de magnetiska polerna stöter bort eller attraherar varandra. Detta är som Coulombkraften som stöter bort samma elektriska laddningar eller drar till sig motsatta elektriska laddningar. I den här modellen produceras ett magnetiskt H-fält av magnetiska laddningar som är "utspridda" runt varje pol. H-fältet är alltså som det elektriska fältet E som börjar vid en positiv elektrisk laddning och slutar vid en negativ elektrisk laddning. I närheten av nordpolen pekar alla H-fältlinjer bort från nordpolen (oavsett om de finns inuti eller utanför magneten), medan alla H-fältlinjer i närheten av sydpolen (oavsett om de finns inuti eller utanför magneten) pekar mot sydpolen. En nordpol känner alltså en kraft i H-fältets riktning medan kraften på sydpolen är motsatt till H-fältet.
I den magnetiska polmodellen bildas den elementära magnetiska dipolen m av två motsatta magnetiska poler med polstyrka qm som är åtskilda av ett mycket litet avstånd d, så att m = qm d.
Tyvärr kan magnetiska poler inte existera åtskilda från varandra. Alla magneter har nord/syd-par som inte kan skiljas åt utan att skapa två magneter som var och en har ett nord/syd-par. Magnetpoler förklarar inte heller den magnetism som uppstår genom elektriska strömmar eller den kraft som ett magnetfält tillämpar på rörliga elektriska laddningar.
Magnetpolmodellen : Två motsatta poler, nord (+) och syd (-), som är åtskilda med ett avstånd d producerar ett H-fält (linjer).
H-fält och magnetiska material
H-fältet definieras som:
H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \equiv \ \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} (
definition av H i SI-enheter)
Med denna definition blir Amperes lag:
∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\punkt \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{{\mathrm {b}} }=I_{\mathrm {f} }} 
där If representerar den "fria strömmen" som omsluts av slingan, så att linjeintegralen av H inte alls beror på de bundna strömmarna. För den differentiella motsvarigheten till denna ekvation, se Maxwells ekvationer. Amperes lag leder till randvillkoret:
H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},} 
där Kf är den fria ytströmtätheten.
På samma sätt är ett ytintegral av H över en sluten yta oberoende av de fria strömmarna och visar de "magnetiska laddningarna" inom den slutna ytan:
∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},} 
som inte beror på de fria strömmarna.
H-fältet kan därför delas upp i två oberoende delar:
H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,} 
där H0 är det applicerade magnetfältet som endast beror på de fria strömmarna och Hd är det avmagnetiserande fältet som endast beror på de bundna strömmarna.
Det magnetiska H-fältet omformar därför den bundna strömmen i termer av "magnetiska laddningar". H-fältets linjer går endast runt den "fria strömmen" och till skillnad från det magnetiska B-fältet börjar och slutar också nära de magnetiska polerna.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är ett magnetfält?
Svar: Ett magnetfält är det område runt en magnet där det finns en magnetisk kraft på grund av rörliga elektriska laddningar.
F: Hur kan man bestämma styrkan hos en magnet?
Svar: En magnets styrka kan bestämmas genom att titta på avståndet mellan de magnetiska linjerna - ju närmare varandra de är, desto starkare är magneten.
F: Vad händer när partiklar rör vid ett magnetfält?
Svar: När partiklarna rör vid magnetfältet får de en kraft från det.
F: Vad betyder det att något har sin egen energi och rörelsekraft?
S: Att ha egen energi och drivkraft innebär att något har sina egna egenskaper som gör att det kan röra sig eller agera oberoende av andra föremål eller krafter.
F: Hur mäter man styrkan hos ett magnetfält?
S: Magnetfältets styrka mäts i teslax (SI-enheter) eller gauss (cgs-enheter).
F: Vem fastställde lagen om elektromagnetism?
S: Michael Faraday fastställde lagen om elektromagnetism.
F: Vad händer när järnflingor placeras nära en magnet?
Svar: När järnflingor placeras nära en magnet rör de sig och arrangerar sig i flödeslinjer som anger magnetfältets riktning och styrka.
