Siločáry
Čára magnetického pole nebo čára magnetického toku ukazuje směr síly magnetu a jeho sílu.
Myšlenku siločar vymyslel Michael Faraday. Podle jeho teorie je celá realita tvořena samotnou silou. Jeho teorie předpovídá, že elektřina, světlo a gravitace mají konečné zpoždění šíření. Einsteinova teorie s tím souhlasí.
Linie magnetického pole lze zobrazit, jako by šlo o fyzikální jevy. Například železné piliny umístěné v magnetickém poli se seřadí a vytvoří čáry, které odpovídají "siločarám".
Pokud magnetem prochází mnoho čar a není mezi nimi velký prostor, je magnet silný. Pokud jsou čáry mezi magnetem daleko od sebe a není jich mnoho, je magnet slabý. Způsob, jak určit sílu magnetu, je provést pokus se železnými pilinami. Železné piliny se přitahují k magnetu a pohybují se do tvaru čar toku. Pak se podíváte na tvar železných pilin a zjistíte mezeru mezi čarami toku. Tím získáte představu o síle magnetu.
Použití železných pilin k zobrazení pole mění magnetické pole tak, že je mnohem větší podél "čar" železa. To je způsobeno velkou permeabilitou železa ve srovnání se vzduchem. "Čáry" magnetického pole se vizuálně zobrazují také v polárních zářích, kdy částice způsobují viditelné světelné pruhy, které se vyrovnávají s místním směrem magnetického pole Země.
Čáry magnetického pole jsou jako obrysové čáry (konstantní nadmořská výška) na topografické mapě, protože představují něco spojitého a v jiném měřítku mapování by bylo zobrazeno více nebo méně čar. Použití čar magnetického pole jako zobrazení má jednu výhodu. Mnoho zákonů magnetismu (a elektromagnetismu) lze úplně a stručně vyjádřit pomocí jednoduchých pojmů, jako je "počet" siločar procházejících povrchem. Tyto pojmy lze rychle "převést" do matematické podoby.
Samotné magnetické pole v sobě nemá "čáry"; "čáry" jsou pouze polarizované železné piliny, které reagují na sebe navzájem a na pole, a řadí se tak v poli k sobě navzájem na N a S. Kdybyste mohli vidět skutečné silové pole, bylo by stínované a gradientní, s těžším, silnějším odstínem v blízkosti silnější části magnetu, který by slábl tím více, čím více byste se vzdalovali od zdroje. A to ve všech třech rozměrech, což demonstrace železných pilníků nedokáže reprodukovat. Železné kapaliny budou reagovat ve všech 3 rozměrech a mohou přesněji reprodukovat pole, s výjimkou gravitace vytvářející omezení hmotnosti. Podržením silného magnetu před monitorem typu CRT s bílou obrazovkou lze také získat reprezentaci polí, aniž by byly vidět "siločáry". Problémem při použití feromagnetických materiálů k zobrazení pole je, že se materiály samy zmagnetizují a změní původní pole tak, aby zahrnovalo jejich vlastní vliv.
Kompas ukazuje směr místního magnetického pole. Jak je vidět zde, magnetické pole směřuje k jižnímu pólu magnetu a od jeho severního pólu.
Směr magnetických siločar znázorněný uspořádáním železných pilin nasypaných na papír umístěný nad tyčovým magnetem.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to magnetická siločára?
A: Čára magnetického pole je vizuální znázornění směru a síly magnetu.
Otázka: Kdo vymyslel myšlenku siločar?
Odpověď: Myšlenku siločar vymyslel Michael Faraday.
Otázka: Jak můžete určit sílu magnetu?
Odpověď: Sílu magnetu můžete určit pokusem se železnými pilinami. Železné piliny se přitahují k magnetu a pohybují se do tvaru siločar, což napovídá, jak silný nebo slabý magnet je.
Otázka: Co způsobuje viditelné pruhy v polárních zářích?
Odpověď: Viditelné pruhy v polárních zářích jsou způsobeny částicemi, které se spojují s magnetickým polem Země.
Otázka: Jak se liší magnetické pole od topografických map?
Odpověď: Magnetická pole se od topografických map liší tím, že představují něco spojitého a různá měřítka mapování by mohla zobrazovat více nebo méně čar. Topografické mapy představují na mapě konstantní nadmořskou výšku, zatímco magnetická pole představují něco spojitého, co se mění v závislosti na měřítku použitém pro jejich zobrazení.
Otázka: Proč je obtížné zobrazit skutečná pole, aniž by se změnila?
Odpověď: Je obtížné zobrazit skutečná pole bez jejich změny, protože feromagnetické materiály se při jejich působení zmagnetizují, čímž se původní pole změní tak, aby zahrnovalo jejich vlastní vliv.
Otázka: Jakými způsoby lze zobrazit přesnou reprezentaci pole, aniž by se změnilo?
Odpověď: Mezi způsoby, jak lze zobrazit přesnou reprezentaci pole, aniž by se změnilo, patří použití ferrofluidů (které reagují ve všech třech rozměrech) nebo držení silného magnetu před monitorem typu CRT s bílou obrazovkou (což nevytváří žádné viditelné "čáry").
