Магнітне поле Землі

Відомо, що підвішена магнітна стрілка в кожній точці земної поверхні встановлюється уздовж певного напряму - зразково, з півночі на південь. Цей факт свідчить об наявність магнітного поля Землі. Напруженість цього поля міняється від 27,2 А/м на екваторі до 5280 А/м біля полюсів. Магнітні полюси Землі не співпадають з її географічними полюсами. Південний магнітний полюс розташований в північній півкулі і має координати: 70°50' північної широти і 96 західної довготи. Північний магнітний полюс знаходиться в південній півкулі в крапці з координатами: 70°10' південної широти і 150°45' східної довготи. Відстань між полюсами рівна 2300 км, тоді як діаметр Землі більше 2300 км. Це свідчить про те, що точки сходиться силових ліній магнітного поля Землі (полюси) розташовані «над поверхнею».

Магнітні властивості речовини

Магнетики - всі речовини, здатні намагнічуватися в зовнішньому магнітному полі , тобто створювати власні (внутрішні) магнітні поля самої речовини: =+.

При введенні сердечника всередину соленоїда початкове значення магнітного потоку змінюється. Вплив речовин на величину магнітного потоку можна пояснити тим, що до магнітного потоку, що виникає при проходженні струму в соленоїді, приєднується струм, створюваний елементарними струмами Ампера. Відношення магнітних потоків в соленоїді з сердечником, Ф, і без сердечника, Фо, характеризує магнітні властивості матеріалу сердечника і називається магнітною проникністю (або для однорідних середовищ і симетричних тіл). Величина  залежить від атомної будови речовини. Для вакууму  = 1.

Матеріали, у яких магнітна проникність більше одиниці, називають парамагнітними. В парамагнітному середовищі початковий магнітний потік посилюється. До парамагнітних матеріалів належить марганець, хром, платина, алюміній.

Матеріали, у яких магнітна проникність менше одиниці, називають діамагнітними. В діамагнітному середовищі початковий магнітний потік зменшується. До діамагнітних речовин належать вісмут, цинк, свинець, мідь, срібло, золото, сіра, віск.

Парамагнітні тіла притягуються до магніту. Діамагнітні - відштовхуються.

Для більшості речовин магнітна проникність мало відрізняється від одиниці. Тіла з великою магнітною проникністю (µ>>1) називають феромагнетиками (залізо, кобальт, нікель, рідкоземельні еле­менти і багато сплавів). Проте магнітні поля в феромагнетиках створюються не внаслідок обертання електронів навколо ядер, а внаслідок їх власного обертання. Електрон завжди ніби обертається навколо своєї осі й, маючи заряд, створює магнітне поле поряд з полем, яке з'явилося завдяки його руху навколо ядра.

Температура Кюрі. При температурах, вищих за деяку певну для даного феромагнетика температуру, його феромагнітні властивості зникають. Цю температуру називають температурою Кюрі на честь французького вченого, який відкрив це явище. Якщо намагнічений цвях дуже нагріти, то він втратить здатність притягати до себе залізні предмети. Температура Кюрі Т_Fe = 753°С, Т_Ni=365°С, Т_Со=1000 ^oС. Є феромагнітні сплави, у яких температура Кюрі менша за 100 °С.

Перші докладні дослідження магнітних властивостей феромагнетиків зробив видатний російський фізик О. Г. Столєтов (1839—1896).

Феромагнетики та їх застосування. Хоча феромагнітних тіл у природі не так уже багато, саме вони мають найбільше практичне значення. Вставляючи залізне або стальне осердя в котушку з електричним струмом, можна в багато разів підсилити створюване нею магнітне поле, не збільшуючи сили струму в котушці. Це економить електроенергію. Осердя трансформаторів, генераторів, електродвигунів тощо виготовляють з феромагнетиків.

Магнітна проникність феромагнетиків нестала. Вона залежить від вектора магнітної індукції — магнітного поля.

Якщо зовнішнє магнітне поле вимкнути, феромагнетик лишається намагніченим, тобто створює магнітне поле в навколишньому просторі. Упорядкована орієнтація елементарних струмів не зникає, коли вимкнути зовнішнє магнітне поло. Завдяки цьому існують постійні магніти.

Постійні магніти широко застосовують в електровимірювальних приладах, гучномовцях і телефонах, звукозаписувальних апаратах, магнітних компасах тощо.

Великого застосування набули ферити — феромагнітні матеріали, що не проводять електричного струму. Це хімічні сполуки оксидів заліза з оксидами інших речовин. Перший з відомих людям феромагнітних матеріалів — магнітний залізняк — є феритом.