Linea del campo magnetico
Una linea di campo magnetico o linea di flusso magnetico mostra la direzione della forza di un magnete e la forza di un magnete.
L'idea delle linee di forza è stata inventata da Michael Faraday. La sua teoria è che tutta la realtà è fatta di forza. La sua teoria prevede che l'elettricità, la luce e la gravità hanno ritardi di propagazione finiti. La teoria di Einstein è d'accordo con questo.
Si può fare in modo che le linee di campo magnetico si manifestino come se fossero fenomeni fisici. Per esempio, limatura di ferro posta in una linea di campo magnetico fino a formare linee che corrispondono a 'linee di campo'.
Se ci sono molte linee attraverso un magnete e non c'è un grande spazio tra di esse, il magnete è forte. Se le linee tra un magnete sono molto distanti e non ci sono molte linee, il magnete è debole. Un modo per determinare la forza di un magnete è fare un esperimento con la limatura di ferro. La limatura di ferro viene attratta dal magnete e si sposta nella forma delle linee di flusso. Poi si guarda la forma della limatura di ferro e si vede lo spazio tra le linee di flusso. Questo vi dà un'idea della forza del magnete.
L'uso di limatura di ferro per visualizzare un campo altera il campo magnetico in modo che sia molto più grande lungo le "linee" del ferro. Ciò è causato dalla grande permeabilità del ferro rispetto all'aria. Le "linee" dei campi magnetici vengono visualizzate anche visivamente nelle aurore polari, quando le particelle causano strisce visibili di luce che si allineano con la direzione locale del campo magnetico terrestre.
Le linee di campo magnetico sono come le curve di livello (altitudine costante) su una carta topografica in quanto rappresentano qualcosa di continuo, e una scala di mappatura diversa mostrerebbe più o meno linee. C'è un vantaggio nell'utilizzare le linee di campo magnetico come rappresentazione. Molte leggi del magnetismo (e dell'elettromagnetismo) possono essere dichiarate in modo completo e conciso usando concetti semplici come il "numero" di linee di campo attraverso una superficie. Questi concetti possono essere rapidamente 'tradotti' nella loro forma matematica.
Il campo magnetico vero e proprio non ha in sé delle "linee"; le "linee" sono solo le limature di ferro che si polarizzano, reagendo tra loro e con il campo, allineando N e S l'una rispetto all'altra nel campo. Se si potessero vedere i campi di forza reali, sarebbero ombreggiati e gradienti, con un'ombra più pesante e spessa vicino alla parte più forte del magnete, che si attenua man mano che ci si allontana dalla sorgente. E in tutte e 3 le dimensioni, che le dimostrazioni di limatura del ferro non possono riprodurre. I ferrofluidi reagiranno in tutte e 3 le 3 dimensioni e possono riprodurre più accuratamente un campo, tranne che per la gravità che crea una restrizione di peso. Tenendo un forte magnete davanti ad un monitor tipo CRT con uno schermo bianco si può anche dare una rappresentazione dei campi, senza alcuna "linea di forza" visibile. Il problema dell'uso di materiali ferro/magnetici per visualizzare un campo è che i materiali stessi si magnetizzano e cambiano il campo originale per includere la loro influenza.
La direzione delle linee del campo magnetico rappresentata dall'allineamento delle limature di ferro cosparse su carta posta sopra un magnete a barre
Le bussole rivelano la direzione del campo magnetico locale. Come si vede qui, il campo magnetico punta verso il polo sud di un magnete e lontano dal suo polo nord
Domande e risposte
D: Che cos'è la linea del campo magnetico?
R: La linea del campo magnetico è una rappresentazione visiva della direzione e della forza di un magnete.
D: Chi ha concepito l'idea delle linee di forza?
R: L'idea delle linee di forza è stata inventata da Michael Faraday.
D: Come si può determinare la forza di un magnete?
R: Può determinare la forza di un magnete facendo un esperimento con i fiocchi di ferro. I fili di ferro sono attratti dal magnete e si trasformano in linee di flusso, che danno un'indicazione di quanto sia forte o debole il magnete.
D: Cosa causa le striature visibili nell'aurora polare?
R: Le striature visibili nell'aurora polare sono causate da particelle allineate con il campo magnetico terrestre.
D: In che modo i campi magnetici differiscono dalle mappe topografiche?
R: I campi magnetici differiscono dalle mappe topografiche in quanto rappresentano qualcosa di continuo, e le diverse scale delle mappe mostrano più o meno linee. Le mappe topografiche rappresentano un'altezza continua sulla mappa, mentre i campi magnetici rappresentano qualcosa di continuo che cambia a seconda della scala in cui viene visualizzato.
D. Perché è difficile visualizzare i campi reali senza modificarli?
R: I campi reali sono difficili da visualizzare senza modificarli, perché i materiali ferro/magnetici si magnetizzano quando vi sono esposti, modificando il campo originale per includere il proprio effetto.
D: Come si può guardare la rappresentazione esatta di un campo senza modificarlo?
R: Alcuni modi per visualizzare l'esatta rappresentazione del campo senza modificarlo includono l'uso di ferrofluidi (che rispondono in tutte e tre le dimensioni) o di tenere un forte magnete davanti a un display di tipo CRT con uno schermo bianco (che non produce alcuna "linea").
