Как работают магниты? Что за силовые линии? #14

Существует много заблуждений о том, как работают магниты. Всем известно, что они притягиваются полюсами. И даже эта прописная истина не совсем верна. А уж когда мы углубляемся в более тонкие нюансы, так там начинаются такие приколы, которые вообще проблематично объяснить. Сегодня мы постараемся понять, что такое магнитные силовые линии.

Конусы в магнитной жидкости

Казалось бы, магнитные силовые линии должны представлять собой конкретные материальные образования, т.к. во всех опытах их непосредственно видно. Опилки выстраиваются друг за другом и тянутся тонкими линиями от одного полюса к другому.

Рисунок 1. Магнитные силовые линии.

Рассмотрим эту ситуацию подробно.

Расположим 2 магнита друг напротив друга. Магнитное поле будет распространяться вдоль линий, изображённых на рисунке 2.

Рисунок 2. Направление магнитных силовых линий.

Тогда поместим железные опилки между магнитами и рассмотрим произвольный малый участок пространства (рисунок 3).

Рисунок 3. Железные опилки в магнитном поле в начале эксперимента.

Опилки расположены хаотично и не имеют ориентации и не взаимодействуют друг с другом. Однако сразу после начала эксперимента они начинают намагничиваться вдоль поля. По сути каждая опилка становится маленьким магнитом. Каждый, кто пробовал поиграть с магнитами, знает, что они притягиваются разноимёнными полюсами и отталкиваются одноимёнными. Т.е. все опилки начнут взаимодействовать. На рисунке 4 зелёными линиями изображено притяжение, а красными - отталкивание.

Рисунок 4. Намагниченные опилки в магнитном поле.

Очевидно, что такая система будет стремиться выпрямиться, чтобы сократить размеры зелёных линий и увеличить размеры красных. Все опилки выстроятся так, чтобы либо смотреть друг другу в хвост, либо отодвинуться друг от друга подальше (рисунок 5).

Рисунок 5. Образование магнитных силовых линий.

Т.е. мы увидим именно тонкие линии, идущие от одного полюса к другому. Если мы будем много раз повторять эксперимент, то эти тонкие линии всегда будут немного отличаться, сохраняя общую концепцию. Следовательно речи о существовании некоторых физических структур, которые можно называть силовыми линиями, не идёт до тех пор, пока мы не разместим между магнитами опилки. А когда мы их насыпали, роль этих линий будут представлять сами намагниченные опилки. Таким образом нет абсолютно никаких предпосылок для введения такого понятия, как магнитные силовые линии. Для полного объяснения этого явления достаточно только непрерывного магнитного поля.

А уж, что вообще такое магнитное поле, мы разберём подробно в других статьях.