Magnetfelt

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Magnetske feltlinjer vist med jernfilspon

Magnetfelt (også magnetisk felt, magnetisk feltstyrke, magnetiske flukstetthet) betegner i fysikken kraftfeltene rundt en magnet, magnetisert gjenstand, eller en strømførende leder. Magnetfelter er for eksempel ansvarlige for at to magneter dras mot hverandre eller frastøtes og for at elektriske partikler fra solen fanges og skaper nordlys. Kraftlinjene til en magnet kan f. eks. observeres ved å strø jernspon på et papirark over magneten. I dynamiske mikrofoner og i elektrodynamiske høyttalere er det en spole som beveger seg i et kraftig magnetfelt. Høreapparater har en spole som kan ta opp magnetfelt som induseres av en teleslynge.

Magnetfelt beskrives klassisk med Maxwells likninger og Kvantemekanisk beskrives de av kvanteelektrodynamikken. Magnetfelter er vektorfelter, dvs. for alle punkter i rommet har de også retning i tillegg til styrke.

[rediger] Symboler og enheter

B-H magnetisk hysterese i blikk, (B_R er remanens og H_C er koersivitet).

To forskjellige enheter og symboler brukes om magnetfelt:

Magnetfeltet (også magnetisk flukstetthet) B måles i Tesla (SI-enhet) som tilsvarer kilogram per kvadratsekund per ampere, kg s^-2 A^-1. Fra definisjonen i Maxwells likninger er Feltlinjene fra B lukkede.
H-feltet H kaltes tidligere også magnetfelt, det har enhet ampere per meter, A/m. I motsetning til B er feltlinjene til H ikke lukkede.

I lineært magnetiserbare materialer, som i luft eller tomt rom, har B og H forholdet:

$\mathbf{B} = \mu \mathbf{H} \$

Der

$\ \mu$ er den magnetiske permeabiliteten i mediet, målt i henry per meter (H/m).

I ikke-lineære magnetiske materialer opptrer typisk hysteresekurver som vist i figuren for B og H feltene for magnetisk blikk ved forskjellig maksimal magnetisering. Ved et økende H felt vil B feltet følge den nedre kurven, ved fallende H felt følges den øvre kurven av samme farge. Remanens er det B feltet som «blir igjen» etter at H feltet er gått til 0. Koersivitet et et uttrykk for hvilket nivå på H feltet som kreves for å få B feltet til å gå til null etter å ha vært magnetisert. Lav koersivitet betyr at materialet er lett å avmagnetisere.

[rediger] Elektrisk ladning og magnetisk felt

Hovedartikkel Elektromagnetisme

En strøm (I) som flyter i en leder setter opp et magnetisk felt (B) rundt lederen.

Høyrehåndsregelen

Ladede partikkler i bevegelse (som er det samme som elektrisk strøm) vil forårsake et magnetisk felt B:

$\mathbf{B} = \mathbf{v}\times \frac{1}{c^2}\mathbf{E}$

Der

$\mathbf{v} \$ er hastigheten til den elektriske ladningen, i m/s

$\times \$ er kryssproduktet

c er lyshastigheten i meter per sekund

E er det elektriske feltet i volt per meter (eller newton per coulumb)

Motsatt vil magnetfeltet gi en kraft på ladninger i bevegelse:

$\mathbf{F} = q \mathbf{v} \times \mathbf{B}$

Der

F er resulterende kraft i newton

$q \$ er elektrisk ladning som påvirkes i coulomb

$\mathbf{v} \$ er hastigheten til de elektriske ladningene $q \$ i meter per sekund

Fordi magnetfeltet relativistisk er et resultat av Lorentz transformasjonen, kalles denne kraften Lorentz kraften.

Magnetiske felt fra strøm i plasma eller ledere følger høyrehåndsregelen, som sier at hvis tommelen på høyre hånd følger strømretningen i en leder vil det magnetiske feltet sirkle lederen i de krummede fingrenes retning. I en spole der strømretningen følger fingrene på høyre hånd vil feltet i spolen gå i tommelens retning og den magnetiske nordpolen peke i samme retning som tommelen.Og til slutt, hvis det magnetiske feltet følger tommelen på høyre hånd vil negativ ladning avbøyes i de krummede fingrenes retning, og positiv ladning avbøyes mot fingrenes retning.