Câmpurile magnetice sunt o forță invizibilă, dar omniprezentă, care ne înconjoară în viața de zi cu zi. De la simpla busolă care i-a ghidat pe exploratori către ținuturi necartografiate până la sofisticatele aparate RMN care au revoluționat imagistica medicală, aplicațiile câmpurilor magnetice sunt diverse și fascinante. În acest articol, vom pătrunde în lumea câmpurilor magnetice, explorând proprietățile lor, utilizările și minunile pe care le permit. Vom aborda, de asemenea, câteva întrebări frecvente din secțiunea Întrebări frecvente pentru a clarifica și mai mult acest subiect fascinant.
Principiile de bază ale câmpurilor magnetice
Un câmp magnetic este un câmp de forță invizibil care este creat de sarcinile electrice în mișcare, cum ar fi cele din magneți sau din curenții electrici. Acesta se caracterizează prin intensitatea și direcția sa, care pot fi vizualizate folosind linii de forță sau linii de câmp. Aceste linii pornesc de la polul nordic al unui magnet și se termină la polul sud și urmează întotdeauna o traiectorie curbă care înconjoară magnetul.
Intensitatea unui câmp magnetic este măsurată în unități Tesla (T), după numele lui Nikola Tesla, un pionier în domeniul electromagnetismului. Un Tesla este echivalent cu un Weber pe metru pătrat (1 T = 1 Wb/m2). Câmpurile magnetice pot fi fie uniforme, ceea ce înseamnă că au o intensitate și o direcție constante, fie neuniforme, când intensitatea și direcția variază în spațiu.
Compasul și câmpul magnetic al Pământului
Una dintre cele mai vechi și mai cunoscute aplicații ale câmpurilor magnetice este navigația cu ajutorul unei busole. O busolă este un dispozitiv simplu care constă dintr-un magnet mic și ușor, numit ac de busolă, care este suspendat astfel încât să poată pivota liber în jurul unei axe verticale. Acul busolei este magnetizat, ceea ce înseamnă că are un pol nordic și unul sudic, care sunt atrase de polii corespunzători ai Pământului.
Pământul însuși se comportă ca un magnet uriaș, cu un câmp magnetic generat de mișcarea miezului său topit, bogat în fier. Acest câmp se extinde spre exterior din centrul Pământului și este cel mai puternic în apropierea suprafeței, unde este responsabil pentru fenomenul de magnetism pe care îl observăm pe planetă. Cu toate acestea, câmpul magnetic al Pământului nu este perfect uniform și variază în intensitate și direcție în diferite locuri de pe planetă, precum și în timp.
Electromagnetism și inducție electromagnetică
Relația dintre electricitate și magnetism, cunoscută sub numele de electromagnetism, este unul dintre principiile fundamentale ale fizicii. Ea a fost descoperită pentru prima dată de Hans Christian Oersted în 1820, când a observat accidental că acul unei busole se devia atunci când un fir purtător de curent era plasat lângă el. Acest fenomen a condus la înțelegerea faptului că o sarcină electrică în mișcare creează un câmp magnetic în jurul său, un concept cunoscut sub denumirea de inducție electromagnetică.
Inducția electromagnetică are numeroase aplicații practice, cum ar fi funcționarea motoarelor electrice, a generatoarelor și a transformatoarelor. Aceste dispozitive se bazează pe principiul conform căruia un câmp magnetic variabil poate induce un curent electric într-un conductor sau viceversa. Acest principiu stă la baza conversiei energiei mecanice în energie electrică și viceversa, care stă la baza unei mari părți a tehnologiei moderne.
Materiale magnetice și proprietățile lor
Unele materiale, cunoscute sub denumirea de materiale feromagnetice, prezintă un răspuns puternic la câmpurile magnetice datorită proprietăților lor atomice unice