Alapfogalmak

1. Mágneses alapjelenségek, Mágneses pólusok, A Föld mágneses tere

A mágneseknek mindig két egyforma erősségű, egy északi és egy déli, pólusa van, melyek a mágnes két végén helyezkednek el. Az azonos pólusok taszítják az ellentétesek vonzzák egymást. Az északi pólus megállapodás alapján az iránytű egyensúlyi helyzetben Északi sark felé forduló, a déli pólus az iránytű egyensúlyi helyzetben Déli sark felé forduló pólusával egyezik meg. Ebből következik, hogy a Föld északi mágneses pólusa a Déli sark, déli pólusa pedig az Északi sark közelében található.

A mágneses dipólusok nem elválaszthatók. Ezt kísérleti úton igazolták, amikor is egy mágnes rúd darabolásával nem monopólusokat, hanem az eredetihez hasonló, csak kisebb méretű dipólusos mágneseket kaptak.

2. Mágneses megosztás, Lágyvas és az acél viselkedése

A mágneses mezőbe helyezett vasrúd (vagy más mágneses megosztásra képes anyag) mágnesesként viselkedik. Ezt a jelenséget nevezzük mágneses megosztásnak. A jelenség magyarázata, hogy a vasban található kis rendezetlen mágneses tartományok, domének, mágneses térbe helyezve beállnak a tér irányába, és mágneses dipólusként viselkednek. A ferromágneses anyagok megváltoztatják az eredő mágneses teret. 

A mágneses tér megszűnése után a lágyvas és az acél eltérőképp viselkedik. A lágyvas a mágneses tér megszűnése után elveszti mágneses tulajdonságait, míg az acél részben megőrzi azt. Tehát az acélból permanens mágnes hozható létre. A mágneses mező megszűnése után az adott anyag visszamaradt mágneses tulajdonságát nevezzük remanens mágnesességnek. 

3. Mágnesezhetőség, Állandó mágnesek, iránytű

Azokat az anyagokat nevezzük mágnesezhetőnek, amelyek mágneses mezőben mágnesként viselkednek. Ilyen például az összes ferromágneses anyag, és az alumínium, a réz és az arany. Utóbbiakból azonban nem lehet permanens mágnest létrehozni.

A permanens mágnes olyan ferromágneses anyag, amely a mágneses tér megszűnése után is megőrzi mágneses tulajdonságait.

Az iránytű, egy a mágneses mező irányának meghatározására használt eszköz. Az iránytű maga is egy permanens mágnes, melynek tűi (pólusai) befordulnak a mágneses tér ellentétes pólusainak irányába.

4. Mágneses tér és áram kapcsolata

A mágneses mező egy mozgó töltések által keltett, mozgó töltésekre ható erő. Tehát a mágneses tér hat a mozgó töltésekre, áramjárta vezetőkre.

Az elektromos áram mágneses teret hoz létre maga körül. A létrehozott mágneses tér mindig egyenesen arányos az áramerősséggel, és mágneses térbe helyezett anyag relatív permeabilitásával, ami megadja, hogy a mágneses térbe helyezett anyag hányszorosára növeli a mágneses indukciót. Ferromágneses anyagok a mágneses teret jelentősen erősítik, paramágneses anyagok kis mértékben erősítik, diamágneses anyagok pedig kis mértékben gyengítik azt.

     

Definíciók, összefüggések

1. Mágneses indukcióvektor

A mágneses indukcióvektor a mágneses tér erősségét jellemző vektormennyiség, amelynek iránya megegyezik az egyensúlyba került próbatest északi pólusának irányával. Nagysága a próbatestre kifejtett maximális forgatónyomaték és a magnetométer mágneses nyomatékának (amely az szorzattal egyenlő) hányadosával.   A szuperpozíció elve alapján, ha a mágneses teret több áram hozza létre, akkor a tér bármely pontjában az ott egyedüliként jelenlévőnek képzelt áramok által keltett mágneses mezők indukcióvektorjainak vektori összege adja meg a mágneses indukcióvektort.

2. Mágneses térerősség

A Mágneses térerősség, egy a mágneses indukcióvonalak mellett, a mágneses tér jellemzésére használt fizikai vektormennyiség, jele H. Kapcsolata a mágneses indukcióvektorral:

 

3. Mágneses indukcióvonalak, Mágneses fluxus

A mágneses indukcióvonalak a mágneses teret szemléltető, olyan irányított görbék, amelyek bármely pontjában állított érintő az ottani indukcióvektor egyenesébe esik, sűrűsége az indukcióvektorok nagyságával arányos.

A homogén B indukcióvektorú mágneses térre merőlegesen felvett felület fluxusán az szorzat számértékét értjük.

 

4. Maxwell III. törvénye, A Mágneses tér forráserőssége

Maxwell III. törvénye kimondja, hogy a mágneses forráserősség 0. Ennek oka, hogy egy zárt felületbe ugyanannyi indukcióvonal lép be, mint ahány kilép, hiszen nem létezik mágneses monopólus, az indukcióvonalak önmagukba záródó görbék.