Մագնիսական դաշտ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Իդեալական գլանաձև մագնիսի մագնիսական դաշտը։

Մագնիսական դաշտը էլեկտրական հոսանքի և մագնիսական նյութերի մագնիսական ազդեցության մաթեմատիկական նկարագրությունն է։

Մագնիսական դաշտ գոյություն ունի յուրաքանչյուր հաղորդչի շուրջ։ Մագնիսական դաշտը ներկայացվում է երկու բաղադրիչներով՝ ուղղությամբ և մագնիտուդով (կամ ուժով); որպես այդպիսին այն վեկտորական դաշտ է։ Մագնիսական դաշտ - ուժային դաշտ է որը ազդում է շարժվող էլեկտրական լիցքերի և մարմիննրի վրա, որոնք անկախ իրենց շաըժման վիճակից ունեն մագնիսական մոմենտ։ Մագնիսական դաշտը կարող է առաջանալ լիցքավորված մասնիկների հոսանքով կամ ատոմում էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտով։ Բացի դրամից այն առաջանում է ժամանակի ընթացքում էլեկտրական դաշտի փոփոխության առկայության դեպքում։ Մագնիսական դաշտի հիմնական ուժային բնութագիրը հանդիսանումէ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը В : Մաթեմատիկական տեսանկյունից B=B(x,y,z) - մագնիսական դաշտի ֆիզիկական իմաստը որոշող և կոնկրետացնող վեկտորական դաշտ։ Մագնիսական դաշտի մեկ այլ հիմնարար բնորոշում է ( մագնիսական ինդուկցիաին փոխարինող և նրա հետ սերտորեն կապակցված, գրեթե հավասար նրան ֆիզիկական արժեքով) վեկտորական պոտենցիալը։ Հաճախ գրականության մեջ վակուումում որպես մագնիսական դաշտի հիմնական բնութագրերի (այսինքն մագնիսական միջավայրի բացակայության դեպքում) ընտրում է ոչ թե մագնիսական ինդուկցիան վեկտոր B-ն, այլ մագնիսական դաշտի լարվածության վեկտորը` H ,որ կարող է այնպես անել, որ վակուումում այս երկու վեկտորները համնկնեն, սակայն մագնիսական միջավայրում վեկտոր Hչի կրում այդ նույն ֆիզիկական իմաստոը : Այդ պատճառով, վակուումի համար` երկու մոտեցումնեի պայմանական համարժեքություըան դեպքում, սիստեմատիկ տեսանկյունից պետք է համարել հիմնական բնորոշ մագնիսական դաշտ B -ն։ Մագնիսական դաշտը կարելի է անվանել մատերիայի հատուկ ձև, որի հետևանքով իրականացվում է փոխազդեցություն շարժվող լիցքավորված մասնիկների կամ մարմինների միջև, մագնիսական մոմենտով օժտված։ Մագնիսական դաշտերը պարտադիր պայման են էլեկտրական դաշտերի գոյության համար։ Միասին, մագնիսական և էլեկտրական դաշտերի ձևավորում են էլեկտրամագնիսական դաշտ, որոնք արտահայտվում են մասնավորապես թեթև եւ այլ էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով։

Մագնիսական դաշտի աղբյուրներ[խմբագրել]

Մագնիսական դաշտը ստեղծվում(գեներացվում) է լիցքավորված մասնիկների հոսանքով, կամ ժամանակի ընթացքում փոփոխվող էլեկտրական դաշտով, կամ ներքին մագնիսական մոմենտների մասնիկներով :

Մագնիսական դաշտի առաջացումը[խմբագրել]

Մագնիսական դաշտը առաջանում է մասնիկների և մարմիններիի փոխազդեցությունից, շարժվող լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունից (կամ հոսանքի առկայության դեպքում): Մագնիսական դաշտում շարժվող էլեկտրականապես լիցքավորված մասնիկի վրա ազդող ուժնը կոչվում է Լորենցի ուժ, որը միշտ ուղղահայաց է ուղղված v-ին և B վեկտորներին։ Այն համեմատական է qմասնիկի լիցքին, արագություն բաղադրիչը V-ն է, ուղղահայաց էB մագնիսական դաշտի վեկտորին և B մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի մեծությանը։ SI համակարգում հավասարումը ունի հետևյալ տեսքը` F=q(v×B) Երկու մագնիսների փոխազդեցություն Առօրյա կյանքում ամենահաճախ հանդիպող մագնիսական դաշտի դրսևորումներից մեկը դա երկու մագնիսների փոխազդեցություն է` նույնանունները վանում են, տարանունները ձգում։

Մաթեմատիկական պատկերացում[խմբագրել]

Մագնիսական դաշտի մակրոսկոպիկ բնութագիրը ներկայացված է երկու տարբեր վեկտորական դաշտերում` H և B նշանակվող։ H անվանում են մագնիսական դաշտի լարվածությունը, B` մագնիսական ինդուկցիա։ Մագնիսական դաշտ տերմինը կիրառվում է այդ երկու դաշտերի համար էլ(սակայն շամանակին կիրառվում էր առաջնահերթ H ի համար): B Մագնիսական ինդուկցիան համարվում է մագնիսական դաշտի հիմնական բնութագիր, քանի-որ առաջին հերթին հենց նա է որոշում լիցքի վրա ազդող ուշը, իսկ երկրորդ B և E ն իրականում հանդիսանում են միևնույն թենզոէլեկտրամագնիսական դաշտի բաղադրիչ։ Նույն կերպ H ը և D Էլեկտրական ինդուկցիան միավորվում են միևնույն թենզորի մեջ։ Իր հերթին էլեկտրամագնիսական դաշտի բաժանումը էլեկտրականի և մագնիսականի համարվում է պայմանական և կախված է տեղեկատվական համակարգի ընտրությունից,այդ իսկ պատճառով E և B վեկտորները պետք է ընտրվեն միասին։ Այսինքն, վակուումում, հետևաբար նաև ֆունդամենտալ մակրոսկոպիկ մակարդակում H և B -ն համնկնում են, ինչը թույլ է տալիս ավտոմատ ռեժիմում մագնիսական հոսանքի ֆունդամենտալ նկարագրության համար ընտրել H և B-ն կամայականորեն։

Մագնիսական հոսանքի էներգիա[խմբագրել]

Մագնիսական հոսանքի էներգիայի խտության մեծացումը հավասար է` dω=H×dB, որտեղ H-ը մագնիսական դաշտի լարվածությունն է, իսկ B -ն մագնիսական ինդուկցիան։

Նյութերի մագնիսական հատկությունները[խմբագրել]

Ֆունդամենտալ տեսանկյունից մագնիսական դաշտը կարող է առաջանալ փոփոխական էլեկտրական դաշտով, էլեկտրական հոսանքներով լիցքավորված մասնիկների հոսքի տեսքով կամ մասնիկների մագնիսական մոմենտով։ Հստակ միկրոսկոպիկ կառույցները և տարբեր նյութերի հատկությունները բերում են նրան որ մակրոսկոպիկ աստիճանում արտաքին մագնիսական ազդեցության ներքո նրանք կարող են իրենց դրսևորել տարբեր կերպ։ Դրա հետևանքով նյութերը իրենց մագնիսական հատկությունների նկատմամբ բաժանվում են հիմնական խմբերի`

    • Դիամագնիսականություն` այն երևույթն է, երբ նյութը մագնիսանում է արտաքին մագնիսական դաշտին հակառակ ուղղությամբ։
    • Պարամագնիսականություն`այն երևույթն է, երբ նյութը մագնիսանում է արտաքին մագնիսական դաշտին ուղղությամբ։
    • Ֆեռիմագնիսականություն` նյութի մագնիսակարգավորված վիճակ, երբ նյութի մասնիկների մագնիսական մոմենտները կազմում են երկու կամ ավելի թվով մագնիսական ենթացանցեր, որոնցից յուրաքանչյուրի մագնիսական մոմենտներն ունեն միևնույն ուղղությունը։
    • Ֆեռոմագնիսականություն`նյութեր, որոնցում որոշակի կրիտիկական ջերմաստիճանց ցածր լինենու դեմքում սահմանվում է մագնիսական մոմենտների հեռահար ֆեռոմագնիսական կարգ։
    • Հակաֆեռիմագնիսականություն` նյութեր, որոնցում սահմանվում է ատոմների և իոնների մագնիսական մոմենտների հակաֆեռիմագնիսական դասակարգում։

Մագնիսական դաշտի գաղափարների զարգացման պատմություն[խմբագրել]

Չնայած որ մագնիսները և մագնիսականությունը հայտնի են եղել շատ ավելի վաղ, մագնիսական դաշտի ուսումնասիրությունը սկսվել է 1269 - ին, երբ Ֆրանսիայի գիտնական Փիթեր Պերիգրինը նկատել է մագնիսական դաշտ գնդաձև մագնիսի վրա, օգտագործելով պողպատե ասեղներ հայտնաբերել է որ արդյունքում ստացբող մագնիսական ուժագծերը հատվում են երկու կետում որոնք նա անվանել է «բևեռներ» Երկրի բևեռների նման։ Գրեթե երեք դար անց, Ուիլիամ Գիլբերդ Կոլչեստեր - ը օգտագործելով Փիթեր Պերիգրին աշխատությունները և առաջին անգամ սահմանեց որ Երկրիը ինքնին մագնիս է։