Ця симуляція візуалізує невидиме магнітне поле навколо магнітних полюсів. Ви можете розмістити північний і південний полюси в будь-якому місці полотна — і силові лінії разом з потоками пробних частинок одразу оновлюються, показуючи напрямок, куди вказувала б стрілка компаса в кожній точці. Лінії розраховуються підсумовуванням внесків кожного полюса на основі закону Біо-Савара та принципу суперпозиції, тому вони завжди виходять із північних полюсів і повертаються до південних.
Силові лінії магнітного поля — це наочний спосіб уявити, як взаємодіють магніти, електричні струми та заряджені частинки. Ті самі закономірності описують усе: від звичайного смугового магніту до захисної магнітосфери Землі, відхилення космічних променів, роботи електродвигунів і утримання плазми в термоядерних реакторах. Густота ліній вказує на силу поля: там, де вони згущуються, поле сильне, а там, де розходяться — слабке.
Що таке силові лінії магнітного поля?
Силові лінії магнітного поля — це уявні криві, що показують напрямок поля в кожній точці простору. Маленький компас, розміщений на такій лінії, вирівнявся б уздовж неї, вказуючи від півночі до півдня за межами магніту.
Чому силові лінії йдуть від півночі до півдня?
За домовленістю, силові лінії виходять із північного полюса і входять у південний за межами магніту, а всередині нього продовжуються від півдня до півночі. Цей напрямок відповідає тому, як штовхається північний кінець стрілки компаса.
Про що говорить відстань між силовими лініями?
Густота силових ліній відображає силу поля. Там, де лінії розташовані щільно, поблизу полюсів, магнітне поле сильне; там, де вони розходяться віялом, поле слабше.
Що таке закон Біо-Савара?
Закон Біо-Савара визначає магнітне поле, створене електричним струмом чи магнітним джерелом, описуючи, як сила поля спадає з відстанню і залежить від напрямку. Підсумовування цих внесків і формує повну картину поля.
Жодного відокремленого магнітного монополя ніколи не спостерігали. Магнітні полюси завжди існують парами північ-південь, тож розрізавши магніт навпіл, ви просто отримаєте два менші магніти, кожен зі своєю парою полюсів.
Земля поводиться як велетенський смуговий магніт, силові лінії якого йдуть петлею від одного полюса до іншого. Ця магнітосфера захищає планету, відхиляючи заряджені частинки сонячного вітру, і саме завдяки їй працює компас.
Коли присутні кілька полюсів, сумарне магнітне поле в будь-якій точці є векторною сумою полів від кожного полюса окремо. Симуляція додає ці внески, щоб побудувати результуючі силові лінії.
Між різнойменними полюсами силові лінії з'єднуються напряму, притягуючи магніти один до одного, тоді як між однойменними полюсами лінії розходяться і згущуються, утворюючи область, з якої магніти виштовхуються.
Потокові пробні частинки рухаються вздовж силових ліній, щоб наочно показати напрямок і плин поля. Вони ілюструють шлях, яким рухався б вільний компас або заряджений трасер.
Магнітні поля приводять у рух електродвигуни та генератори, зберігають дані на жорстких дисках, формують зображення тіла в МРТ-сканерах і утримують надгарячу плазму в термоядерних експериментах — серед багатьох інших застосувань.