Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами

ФІЗИКА

Частина 3 ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ

Розділ 9 МАГНЕТИЗМ. МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ

9.1. Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами

Магнітами називають тіла, здатні притягувати залізо, нікель і кобальт. Магнітні властивості притаманні, наприклад, такій залізній руді, як магнітний залізняк, що є природним магнітом. Більш яскраво вони виражені у штучно виготовлених магнітів. Особливо сильно магнітні властивості виявляються поблизу кінців магніту. Ці місця називають полюсами (N – північний, S – південний).

Однойменні полюси магнітів відштовхуються, різнойменні – притягуються. У зв’язку з цим постійні магніти діють орієнтуюче на магнітну стрілку, яка розміщена поблизу них так, що може вільно обертатися навколо своєї осі. Така дія постійного магніту на магнітну стрілку передається через магнітне поле – вид матерії, що існує у просторі навколо магнітів. Магнітна стрілка є “пробним тілом”, яке дає змогу встановити факт існування магнітного поля.

Хоч магнітні й електричні явища були відомі

ще до нашої ери, вперше чітко розмежував їх наприкінці XVI ст. У. Гільберт, який поклав початок науковому вивченню магнітних явищ. Вивчаючи магнітні явища, маємо справу з двома полюсами різних типів. Закономірності взаємодії зарядів у електриці й полюсі у магнетизмі аналогічні. Проте до наелектризованого тіла притягуються будь-які легкі тіла, тоді як до магнітного полюса тільки певні тіла, а саме: виготовлені із заліза, нікелю, кобальту або їхніх сплавів.

При електризації завжди утворюються два роди однакових за значенням зарядів – негативний і позитивний, які можна відокремити один від одного. Магніт також завжди має два полюси – північний і південний, проте розділити їх неможливо. Як би ми не ділили магніт, завжди дістанемо новий магніт, більш короткий, але з обома полюсами. Вже з часів Ампера, який дав пояснення електричної природи магнетизму, відомо, що магнетизму як особливої субстанції не виявлено, що ті “магнітні заряди”, про які говорив У. Гільберт, і “магнітні маси”, на існуванні яких наголошував Ш. Кулон, є абстракціями. Подібно до явища електростатичної індукції спостерігається намагнічення заліза при наближенні до магніту.

Для вивчення взаємодії між полюсами магнітів Ш. Кулон застосував метод крутильних терезів. Магніти у вигляді довгих дротин вчений брав для того, щоб можна було нехтувати взаємодією віддалених полюсів. Кожний полюс він характеризував “кількістю магнетизму”, або “магнітною масою” m. На підставі дослідів Ш. Кулон дійшов висновку, що різнойменні магнітні полюси притягуються, а однойменні – відштовхуються: два магнітних полюси взаємодіють між собою у вакуумі з силою, пропорційною добутку їхніх магнітних мас і обернено пропорційною квадрату відстані r між ними:

 Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами

Де k – коефіцієнт пропорційності, значення і розмірність якого залежать від вибору системи одиниць. Як засвідчує досвід, на взаємодію магнітних полюсів впливає навколишнє середовище. Цей вплив ураховують введенням спеціальної величини, яку, за пропозицією В. Томсона, називають магнітною проникністю середовища і позначають через μ. В однорідному ізотропному середовищі взаємодію магнітних полюсів визначатимуть законом Кулона

 Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами

В абсолютній електромагнітній системі одиниць СГСМ (в основу її покладено основні одиниці системи СГС для механічних величин)  Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищамиТоді

 Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами

Де μ0 – магнітна стала.

Аналогічно можна визначити напруженість та індукцію магнітного поля. Проте такий підхід до визначення їх становить лише історичний інтерес.




Зовнішні аналогії між магнітними і електричними явищами