Sähkö – Magnetismi
Sähkökenttä – Sähkövirta –
Gaussin laki – Sähköinen potentiaalienergia –
Sähköpotentiaali – Sähköstaattinen induktio –
Sähköinen dipolimomentti – Polarisaatiotiheys
Magnetoituminen – Magneettivuo – Biot-Savartin laki –
Magneettinen dipolimomentti – Gaussin laki magneettisuudelle
Induktanssi – Impedanssi – Resonoivat ontelot – Aaltojohtimet
Magneettikenttä on magneetin ympärillä oleva alue, jossa on magneettinen voima. Liikkuvat sähkövaraukset voivat muodostaa magneettikenttiä. Magneettikentät näkyvät yleensä magneettivuoroviivoista. Magneettikentän suunta näkyy aina magneettivuoroviivojen suunnasta. Magneetin voimakkuus liittyy magneettivuoroviivojen väleihin. Mitä lähempänä magneettivuoroviivat ovat toisiaan, sitä vahvempi magneetti on. Mitä kauempana ne ovat, sitä heikompia ne ovat. Vuoroviivat voidaan nähdä asettamalla rautaviiluja magneetin päälle. Rautahiutaleet liikkuvat ja järjestäytyvät viivoihin. Magneettikentät antavat voimaa muille hiukkasille, jotka koskettavat magneettikenttää.
Fysiikassa magneettikenttä on avaruuden läpi kulkeva kenttä, joka saa magneettisen voiman liikuttamaan sähkövarauksia ja magneettisia dipoleja. Magneettikentät ovat sähkövirtojen, magneettisten dipolien ja muuttuvien sähkökenttien ympärillä.
Magneettikenttään sijoitettuna magneettiset dipolit ovat samassa linjassa akseliensa ollessa samansuuntaisia kenttälinjojen kanssa, kuten voidaan nähdä, kun rautahiutaleet ovat magneetin läsnäollessa. Magneettikentillä on myös oma energiansa ja impulssinsa, joiden energiatiheys on verrannollinen kentän voimakkuuden neliöön. Magneettikenttää mitataan yksiköissä tesla (SI-yksiköt) tai gauss (cgs-yksiköt).
Magneettikentällä on joitakin huomattavia erityislajeja. Magneettisten materiaalien fysiikasta katso magnetismi ja magneetti ja tarkemmin ottaen timagnetismi. Sähkökenttien muuttuessa syntyvistä magneettikentistä katso sähkömagnetismi.
Sähkökenttä ja magneettikenttä ovat sähkömagneettisen kentän komponentteja.
Sähkömagnetismin lain perusti Michael Faraday.
H-kenttä
Fyysikot voivat sanoa, että kahden magneetin väliset voimat ja vääntömomentit johtuvat magneettinavoista, jotka hyljeksivät tai jotka viehättävät toisiaan. Tämä on kuin Coulombin voima, joka hylkii samoja sähkövarauksia tai vetää puoleensa vastakkaisia sähkövarauksia. Tässä mallissa magneettinen H-kenttä syntyy magneettisista varauksista, jotka ovat ”sotkeutuneet” kummankin navan ympärille. H-kenttä on siis kuin sähkökenttä E, joka alkaa positiivisesta sähkövarauksesta ja päättyy negatiiviseen sähkövaraukseen. Lähellä pohjoisnapaa kaikki H-kentän viivat osoittavat poispäin pohjoisnavasta (riippumatta siitä, ovatko ne magneetin sisällä vai ulkona), kun taas lähellä etelänapaa (riippumatta siitä, ovatko ne magneetin sisällä vai ulkona) kaikki H-kentän viivat osoittavat kohti etelänapaa. Pohjoisnapa tuntee siis voiman H-kentän suuntaan, kun taas etelänapaan kohdistuva voima on vastakkainen H-kentän suuntaan.
Magneettinapamallissa alkeismagneettidipoli m muodostuu kahdesta vastakkaisesta magneettinavasta, joiden napavoimakkuus on qm ja jotka on erotettu toisistaan hyvin pienellä etäisyydellä d siten, että m = qm d.
Magneettinavat eivät valitettavasti voi olla olemassa erillään toisistaan. Kaikilla magneeteilla on pohjois-eteläsuuntaisia pareja, joita ei voi erottaa toisistaan luomatta kahta magneettia, joilla kummallakin on pohjois-eteläsuuntainen pari. Magneettinavat eivät myöskään selitä sähkövirtojen tuottamaa magnetismia eivätkä sitä voimaa, jonka magneettikenttä kohdistaa liikkuviin sähkövarauksiin.
Seuraavat sivut
- Magneettivuo
Kuvia lapsille
-
Ensimmäisiä magneettikenttää kuvaavia piirroksia on René Descartesin piirros vuodelta 1644, jossa näkyy, kuinka Maa vetää puoleensa lodestoneja. Se havainnollisti hänen teoriaansa, jonka mukaan magnetismi johtui pienten spiraalimaisten hiukkasten, ”kierteisten osien”, kiertämisestä magneettien kierteisten huokosten läpi.
Magneettikentän linjojen suunta, jota edustaa sauvamagneetin yläpuolelle asetetulle paperille ripoteltujen rautahiutaleiden suuntaus.