Силовые линии магнитного поля.

Мы знаем, что электрическое поле можно графически изобразить либо силовыми линиями, либо эквипотенциальными поверхностями. Что касается магнитного поля, то его тоже можно изобразить графически. Для этого его изображают с помощью силовых линий магнитного поля. Направления силовых линий определяются магнитной стрелкой. В магнитном поле стрелка располагается вдоль магнитной силовой линии. Кстати, с помощью магнитной стрелки датский учёный Х.Эрстед обнаружил магнитное поле вокруг проводника с током. Если по проводнику пропустить ток, то магнитная стрелка располагается всегда перпендикулярно проводнику (см.рис.):

У прямого проводника с током силовые линии представляют концентрические окружности. Направление силовых линий относительно направления электрического тока определяется по правилу правого буравчика: направления вращения ручки буравчика и направление его продольного смещения связаны между собой. Ниже приводятся картины силовых линий магнитного поля прямого и кругового тока, а также соленоида (катушки):

Картину силовых линий магнитного поля можно наблюдать на опыте с магнитными стрелками и железными опилками, которые во внешнем магнитном поле выстраиваются в цепочки вдоль силовых линий.

Также с помощью железных опилок можно получить картины силовых линий постоянных магнитов различной формы. Следует отметить, что у постоянных магнитов силовые линии выходят наружу из северного полюса, а входят в южный полюс. Но силовые линии продолжаются и внутри постоянных магнитов. Поэтому, попав во внешнее магнитное поле, постоянный магнит разворачивается так, чтобы внутренние силовые линии постоянного магнита совпали по направлению с силовыми линиями внешнего магнитного поля. Ниже приводятся картины силовых линий постоянных магнитов различной формы. Чем гуще силовые линии, тем выше индукция магнитного поля. Такая же закономерность наблюдается и у электрического поля.

Магнитное поле Земли.

Ещё в древнем Китае люди заметили, что магнитная стрелка всегда одним концом показывает на север, а другим концом – на юг. Эту стрелку они встраивали в фигурку человека, насаженного на остриё и при этом этот человечек своей рукой показывал на юг. Это был самый первый компас в истории человечества. Этим компасом снабжали прогулочные конные коляски, на которых ездили богатые жители Китая. В дальнейшем компас распространился по всему миру. При этом он был сильно упрощён. Осталась только стрелка, северный конец которой окрашивали в синий цвет, а южный – в красный. Под стрелкой расположили циферблат с указанием сторон горизонта и углов. С помощью компаса люди умели находить направление на север и юг: синий конец стрелки всегда смотрел на север, а красный – на юг. Но, поскольку притягиваются только разноимённые полюса, значит Земли вблизи северного географического полюса располагается южный магнитный полюс, а вблизи южного географического полюса располагается северный магнитный полюс. Так что магнитные и географические полюса хоть и близки друг к другу, но всё-таки не совпадают. Южный магнитный полюс находится у северных берегов Канады, а северный магнитный полюс – у берегов Антарктиды.

Магнитное поле Земли очень слабо: его индукции хватает только на то, чтобы отклонить магнитную стрелку. Наличие магнитного поля у Земли позволяет нм не только использовать компас для ориентировки на местности, но оно и вызывает полярные сияния. Они вызваны тем, что магнитное поле Земли отклоняет летящие от Солнца заряженные частицы и направляет их к полюсам. Взаимодействуя с верхними слоями атмосферы, эти частицы вызывают ионизацию молекул воздуха, что вызывает свечение. Если бы не было у Земли магнитного поля, то не был бы создан компас и ориентировка на местности была бы значительно затруднена. Кроме того, полярные сияния были бы невозможны: свечение было бы равномерно «размазано» по всему небу и было бы его вообще невозможно наблюдать из-за его чрезвычайной слабости и из-за яркого дневного света.

Влияет ли магнитное поле Земли на живые организмы – вопрос пока остаётся открытым. Есть мнение, что магнитное поле Земли помогает перелётным птицам ориентироваться в пространстве при перелёте, другие учёные считают, что магнитное поле здесь вообще ни при чём. В-общем, дальнейшие исследования покажут.