Куски такой руды называют естественными магнитами. Если этим магнитом потереть полоску стали, то она тоже приобретет магнитные свойства и станет искусственным магнитом.
Магнитные свойства объясняются наличием около естественных или искусственных магнитов магнитного поля. Такое же поле обнаруживается и около проводников с электрическим током.
Магнитным полем называется особый физический процесс, характеризующийся следующими проявлениями: а) магнитная стрелка стремится установиться в определенном направлении; б) на проводник с током, внесенный в это пространство, действует механическая сила; в) в проводниках, движущихся в пределах этого пространства, возникает э. д. с.
Опытами установлено, что невозможно существование электрического тока без магнитного поля. Магнитное поле, так же как и электрическое, является неотъемлемым свойством движущихся электрических зарядов.
Во всяких телах имеются элементарные заряды (протоны и электроны). Электроны, вращаясь, образуют элементарные электрические токи, обусловливающие возникновение магнитных полей. Во всех телах, кроме магнитов, пути этих токов беспорядочны, и поля взаимно нейтрализуются.
Рис. 1. Магнитное поле постоянного магнита и магнитное поле катушки с током
В постоянных магнитах электроны вращаются так, что действие этих полей направлено в одну сторону и их сумма составляет поле намагниченного тела — магнита.
Свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается всегда так, что один конец ее указывает на север. Этот конец был назван северным полюсом магнита, а другой — южным.
За направление магнитного поля в рассматриваемой точке пространства приняли направление, в котором свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается северным полюсом.
Опытами установлено, что разноименные полюсы магнитов притягиваются друг к другу, а одноименные взаимно отталкиваются.
Магнит, разделенный на любое число частей, остается магнитом. Электроны сохраняют направление вращения, следовательно, сохраняется направление сил полей и сохраняется ориентация полюсов внутри тела.
Магнитное поле весьма наглядно может быть изображено при помощи магнитных силовых линий. Магнитные линии на чертеже поля проводят так, что направление касательной к каждой точке магнитной линии совпадает с направлением поля. На рис. 1 изображено магнитное поле постоянного магнита и магнитное поле катушки с током.
Магнитное поле катушки с током аналогично полю постоянного магнита, поэтому такая катушка с током (соленоид) имеет все свойства магнита.
Свободно подвешенная катушка устанавливается в пространстве, как магнитная стрелка: северным полюсом на север. Магнитные полюсы катушек с током взаимодействуют между собой и с полюсами магнитов согласно закону взаимодействия полюсов: одноименные полюсы отталкиваются, разноименные притягиваются.
Рис. 2. Магнитное поле, создаваемое током в прямолинейном проводнике АВ
Если к соленоиду поднести стальной брусок, он будет втягиваться внутрь соленоида до тех пор, пока его средняя линия не совпадет со средней линией соленоида.
Стальной сердечник с надетой на него катушкой называется электромагнитом.
Электромагниты широко применяются в технике, особенно в электроизмерительных приборах и различного рода защитных аппаратах (реле, автоматических выключателях и т. д.).
Магнитное поле, создаваемое током в прямолинейном проводнике АВ, представлено на рис. 2. Направление магнитного поля тока определяется по правилу буравчика: если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока, то направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением магнитных линий поля этого тока.
Пользуясь правилом буравчика, можно определить направление магнитных линий около одного витка проводника с током. Поле около одного витка проводника с током представлено на рис. 3.
Рис. 3. Поле около одного витка проводника с током
Рассматривая любые магнитные поля, мы видим, что магнитные линии всегда замкнуты и не имеют ни начала, ни конца.
На практике энергию магнитного и электрического поля очень часто используют в различного рода преобразователях для получения механической энергии. Например, магнитострикционные преобразователи способны получать механическую ультразвуковую энергию из магнитного поля. За счёт этого с помощью таких преобразователей можно осуществлять ультразвуковую резку разных материалов, а также обрабатывать и упрочнять поверхности металлических деталей и сварных конструкций.
