Magnetism (6)

Magnetism
Tallinn 2008
Magnetid saavad oma magnetväljade tõttu üksteist eemalt läbi ruumi külge tõmmata ja eemale tõugata. Seda efekti kutsutakse magnetismiks.
Magnetism on saanud nime magneesiakivi järgi antiikaja linnast Magnesiast. Üle 2000 aasta tagasi leidsid iidsed kreeklased , et magneesiakivi tükid tõmbavad külge mõningaid metalle. See kivi oli magnetiit , mis on rauamaagi liik. Magnet on objekt, mis käitub samal moel nagu magnetiit.
Mõned metallid, nende hulgas kroom, muutuvad nõrgalt magnetiliseks, kui läheduses on magnet. Seda magnetismi, mis kaob, kui magnet on eemaldatud , kutsutakse paramagnetismiks.
Ainult kolm metalli – koobalt, raud ja nikkel – on võimelised muutuma püsivalt magnetiseerituks, kui magnet on lähedale asetatud ja siis eemaldatud. Seda omadust kutsutakse ferromagnetismiks.
Varbmagnet võib külge tõmmata, üles korjata ja püsti hoida naelu, kirjaklambreid ja teisi väikesi rauast, niklist või terasest esemeid. (Teras on raua ja väikese hulga süsiniku ning teiste ainete segu.) Iga raua või terasetükk võib muutuda magnetiks, kui seda varvakujulise püsimagneti ühe otsaga mitu korda ühes suunas hõõruda.
Kui objekt tõmmatakse varbmagneti külge, siis ta jääb kokku varbmagneti otstega või poolustega, kus magnetväli on kõige tugevam. Magneti üks pool püüdleb põhja poole, teine lõuna poole. Kahe magneti põhja- ja lõunapoolus tõmbavad teineteist külge. Samanimelised poolused põhi ja põhi või lõuna ja lõuna tõukuvad, surudes teineteist eemale.
Magnetväljaks nimetatakse liikuva laetud keha poolt tekitatavat välja. Paigalseisev laeng kutsub esile elektivälja, liikuv laen aga täiendavalt ka magnetvälja. Magnetvälja olemasolu täpselt niisama suhteline, kui liikumine. Laengu liikumine vaatleja suhtes tähendab aga seda, et laengu elektriväli vaatleja asukohas muutub. Elektrivälja muutumine tekitab magnetvälja. Siit võiks järeldada, et mingit erilist magnetvälja polegi olemas. On vaid elektrivälja muutumisega kaasnevad nähtused, mida on saanud kombeks nimetada magnetväljaks.
Elektrivoolu magnetvälja uurimise alguseks võib lugeda aastat 1820. Oma töö tulemuse avaldas Hans Christian Oestred. Nimelt avastas Oestred, et juhet läbiv elektrivool avaldab magnetnõelale ojenteeruvat mõju. Magnetnõel pöördub juhtmega ristuvasse asendisse. Orienteerunud magnetnõel ei ole aga risti mitte ainult juhtme endaga, vaid ka tasandiga, mille määravad juhe ning magnetnõela keskmine kinnituspunkt.
Magnetinduktsioon iseloomustab magnetvälja suurust. Magnetinduktsiooni suund on magnetväljas magnetnõela lõunapooluselt põhjapoolusele. Kruvireegel - kui kruvi teravik liigub tera suunas, siis kruvipea pöördumise suund näitab magnetinduktsiooni suunda. Magnetinduktsioon - magnetväljas vooluga raamile mõjuva pöördmomendi ja voolutugevuse ning raami pindala suhe.B=M/IS. Magnetinduktsiooni ühiku sõnastus - magnetinduktsioon on 1 T, kui raamile, mille pindala 1 ruutmeeter ja mida läbib vool 1 A, mõjub pöördemoment 1 Nm. Ampere’i seadus - magnetväljas vooluga juhtmele mõjuv jõud on võrdne magnetinduktsiooni, voolutugevuse, juhtmelõigu pikkuse ja juhtme ning magnetinduktsiooni vahelise nurga siinuse korrutisega.F=BILsin alfa. Vasaku käe reegel - vasak käsi tuleb asetada nii,et magnetinduktsioon suubub peopessa, väljasirutatud sõrmed (4) näitavad voolusuunda, siis sõrmedega täisnurga moodustav pöial näitab juhtmele mõjuva jõu suunda.
Magnetvoog iseloomustab magnetvälja läbi terve pinna. Magnetvoog on võrdne magnetinduktsiooni, pinna pindala ja magnetinduktsiooni ning pinna normaali vahelise nurga koosinuse korrutisega. Magnetvoo ühiku sõnastus- magnetvoog on 1 Wb, kui läbi 1 ruutmeetri suuruse pinna läheb magnetinduktsioon 1 T pinnaga risti.
Analoogselt elektrivälja jõujoontega kasutatakse ka magnetvälja kirjeldamiseks jõujooni. Magnetvälja jõujoon on mõtteline joon, mille igas punktis on B- vektor suunatud piki selle joone puutujat. Jõu joonel on ka suund, mis ühtib B-vektori suunaga antud punktis. Ja mida järelikult näitab orienteerunud magnetnõela põhjapoolus. Niisiis on magnetnõelte abil lihtne jõujoonte kuju uurida. Veel paremini saab jõujoonte paigutus nähtavaks muuta rauapuuriga. Väikesed rauatükikesed käivad mahnetväljas kui magnetnõelad. Nad pöörduvad oma pikima mõõtmega magnetvälja suunas, üritades püsimagnetite kombel moodustada ahelaid, milles ühe tükikese põhjapoolus on tõmbunud vastu teise lõunapoolust. Sellised ahelad kujutavadki jõujooni.
Sirgvoolu magnetvälja jõujooned:
Suunda saab kindlaks teha:
 kruvireegel -kui kruvi teravik liigub voolu suunas, siis kruviga pöördumise suund näitab jõujoone suunda.
parema käe kuldreegel - kui parema käe välja sirutatud pöial näitab voolusuunda, siis korraldatud sõrmed näitavad jõujoone suunda.
2. Ringvoolu magnetvälja jõujooned.
Kruvireegel- kui kruvipea pöördumise suund näitab voolusuunda, siis kruvi teraviku liikumise suund näitab jõujoone suunda.
parema käe rusikareegel - kui parema käe kõverdatud sõrmed näitavad voolusuunda, siis väljasirutatud pöial näitab jõujoone suunda.
Solenoid - koosneb kõrvuti asetsevatest juhtmekeerdudest.
Püsimagneti jõujooned - kulgevad väljaspool magnetit magnetnõela põhjapooluselt lõunapoolusele.
Magnetväli on pöörisväli, s.t.tema jõujooned on kinnised ilma alguse ja lõputa.
Kasutatud kirjandus:
´´Füüsika´´ K. Tarkpea 1997 koolibri
www.miksike.ee