Početna veličina slova
U antičkoj Grčkoj primijećeno je kako neke željezne rudače iskopane u blizini grada Magnezija privlače metale. Upravo su po tom gradu takvi komadi metala nazvani magneti. Navodno su Kinezi 121. godine prije Krista znali za postupak magnetiziranja metala s pomoću magnetnih rudača. Permanentni (stalni) magneti koji se susreću u zvučnicima, mjernim instrumentima, tvrdim diskovima itd. stvaraju oko sebe magnetsko polje. Poznato je kako i većina električnih uređaja (transformatori, elektromotori, tvrdi diskovi) pri radu upotrebljavaju magnetsko polje. Danski fizičar Hans Christian Oersted je 1819. godine otkrio kako se oko vodiča kojim teče struja stvara magnetsko polje.
Tvari koje imaju svojstvo privlačenja predmeta od željeza, nikla, kobalta i njihovih legura nazivamo magneti.
Postoje prirodni i umjetni magneti.
| Prirodni magneti | Umjetni magneti | |
|---|---|---|
| željezne rude | permanentni | elektromagnetni |
| izrađuje se od posebnih |
zavojnica s jezgrom od |
|
Pogledajmo animaciju i prisjetimo se što se događa ako približimo dva magneta jedan prema drugome.
Privlačna i odbojna međudjelovanja između dva magneta
Svaki magnet ima dva pola: sjeverni (N) i južni (S). Između magneta djeluje magnetska sila. Ta sila je između istoimenih polova odbojna, a između južnog pola jednog magneta i sjevernog pola drugog magneta privlačna.
Djelovanje magneta opisujemo s pomoću magnetskog polja. Pritom smjer magnetskog polja u nekoj točki možemo odrediti s pomoću male magnetne igle, odnosno probnog magneta.
Dogovor fizičara jest da se smjer magnetskog polja u točki definira tako da u tu točku stavimo jedan probni magnet. Smjer magnetskog polja u toj točki odgovara smjeru koji pokazuje sjeverni pol magneta.
U sljedećem pokusu istražimo oblik magnetskog polja.
Pogledajte u animaciji kako se magnetsko polje grafički prikazuje s pomoću magnetskih silnica.
Probni magnet (magnetna igla) pomiče se od točke do točke krećući se u smjeru u kojem pokazuje njezin sjeverni pol.
Spajanjem uzastopnih položaja probnog magneta dobivena je jedna magnetska silnica.
Na slici je dan prikaz magnetskog polja ravnog magneta s pomoću magnetskih silnica.
Gdje je najveća jakost magnetskog polja?
Magnetske silnice:
Što će se dogoditi ako magnet prepolovimo? Hoće li zadržati magnetska svojstva?
Svaki magnet uvijek ima i sjeverni i južni pol. Nije moguće razdvojiti magnetske polove jednog magneta!
Ako magnet pukne na dva dijela, na mjestu dijeljenja pojavljuje se po jedan novi N i S pol. Uvijek dobivamo nova dva magneta, svaki sa svojim N i S polom.
Magnetski monopol nije otkriven.
Pogledajte u idućem pokusu kako se magnetske silnice mogu zorno predočiti s pomoću željezne piljevine.
Rezultati pokusa mogu se vidjeti i na sljedećim slikama.
Zemlja se ponaša kao veliki magnet.
Južni pol Zemljinog magnetskog polja nalazi se u blizini Sjevernoga geografskog pola, a sjeverni magnetski pol je u blizini Južnoga geografskog pola.
Položaj magnetskih polova pomaknut je u odnosu na položaje geografskih polova. Os dipola prolazi kroz središte Zemlje i nagnuta je
u odnosu na njezinu os rotacije.
Zahvaljujući magnetskom polju Zemlje moguća je orijentacija s pomoću magnetne igle.
Kutom deklinacije iskazujemo odstupanje geografskog pravca sjever - jug i pravca koji pokazuje magnetna igla. Promjenjiv je te ovisi o mjestu i trenutku promatranja.
Zemljino magnetsko polje izloženo je stalnim promjenama. Zemljin južni magnetski pol godišnje se pomiče oko u smjeru sjevera. Brzine pomicanja se mijenjaju. Na osnovi ispitivanja eruptivnih kamenih stijena zaključeno je da Zemljini magnetski polovi svakih pola milijuna godina zamijene mjesta. Smjer Zemljinog magnetskog polja mijenja se svakih godina.
Osim dugoročnih promjena, pojave odstupanja kod Zemljinog magnetskog polja nastaju i zbog magnetskih oluja.
Koronini izbačaji mase i brzi tokovi Sunčeva vjetra glavni su uzroci geomagnetske aktivnosti.
Sunčev vjetar je kontinuirani tok potpuno ionizirane plazme koji se širi sa Sunca u svim smjerovima. Sastoji se uglavnom od visokoenergetskih protona i elektrona.
Magnetosfera je područje oko Zemlje u kojem je magnetsko polje oblikovano međudjelovanjem sa Sunčevim vjetrom.
Magnetosfera štiti površinu Zemlje od visokoenergetskih čestica Sunčeva vjetra.
Jedan dio tih čestica ostaje zarobljen unutar Van Allenova radijacijskog pojasa. Jedan manji dio Sunčeva vjetra uspije doći do ionosfere na polovima, stvarajući polarnu svjetlost.
Djelovanjem Sunčeva vjetra noćna strana magnetosfere izdužuje se u magnetski rep koji izgleda kao rep kometa i proteže se daleko iza Mjesečeve orbite. U repu se pohranjuje energija Sunčeva vjetra koja se oslobađa za vrijeme magnetskih oluja.
Nastanak magnetskog polja Zemlje
Zbog visokih temperatura (uzrok su nestanku magnetizma), magnetizirana je unutrašnjost Zemlje bliže njezinoj površini. Električne struje koje teku u vanjskoj jezgri uzrok su pojavi Zemljinog magnetskog polja. Pojednostavnjeno, te struje nastaju zbog konvekcije rastaljenog željeza, koja pak nastaje zbog Coriolisove sile. Kad se tok rastaljenog željeza giba unutar postojećeg magnetskog polja, induciraju se električne struje koje stvaraju to polje. Generirano polje zarobljeno je u jezgri te podržava postojeće polje. Nakon što proučite jedinicu 6.1. i 6.2., pokušajte ponovno pročitati ovaj dio. Već je spomenuto da je nastanak Zemljinog magnetskog polja vrlo složen proces i tumačenje tog nastanka prelazi okvire vašeg trenutačnog predznanja.
Dane su nam dvije potpuno identične metalne šipke. Jedna od njih je magnet, a druga je šipka od željeza. Obrazložite kako eksperimentalno utvrditi koja je šipka magnet? Riješite problem za dva slučaja:
Ako približavamo šipku od željeza bilo sjevernom ili južnom polu magnetne igle postavljene na postolju, magnetna se igla priklanja prema šipki.
Ako se približavamo magnetom prema sjevernom polu magnetne igle, ona će se ili priklanjati ili otklanjati. Približavamo li se prema južnom polu, magnetna igla se priklanja ako se prvobitno otklanjala ili otklanja ako se prvobitno priklanjala.
Približavamo li magnet prema položenoj željeznoj šipki, svejedno je približavamo li se na krajevima šipke ili prema sredini. U svim slučajevima šipka će biti privučena.
Ako željeznu šipku približavamo krajevima položenog magneta, dolazi do privlačenja. Ako se približavamo prema sredini magneta, međudjelovanje se neće očitovati.
