Магнитами называются тела, обладающие свойством притягивать железные предметы. Проявляемое магнитами свойство притяжения называется магнетизмом.
Магниты бывают естественными и искусственными. Добываемые железные руды, обладающие свойством притяжения, называются естественными магнитами, а намагниченные куски металла — искусственными магнитами, которые часто называют постоянными магнитами.
Свойства магнита притягивать железные предметы в наибольшей степени проявляются на его концах, которые называются магнитными полюсами или просто полюсами. Каждый магнит имеет два полюса — северный (N — норд) и южный (S—зюйд). Линия, проходящая через середину магнита, называется нейтральной линией или нейтралью, так как по этой линии не обнаруживается магнитных свойств. Магнитные свойства металлов объясняются наличием около естественных или искусственных магнитов магнитного поля, обусловленного движением электрических зарядов.
Постоянные магниты образуют магнитное поле, в котором действуют магнитные силы в определенных направлениях, называемых силовыми линиями. Силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный.
Электрический ток, проходящий по проводнику, также образует вокруг проводника магнитное поле. Установлено, что магнитные явления неразрывно связаны с электрическим током. В этом легко убедиться, если над магнитной стрелкой, параллельно ей расположить проводник с током. Магнитная стрелка при этом отклонится так же, как и под действием постоянного магнита — стрелка магнита установится в определенном положении. Если изменить направление движения тока в проводнике, то и магнитная стрелка изменит свое положение.
Магнитные силовые линии располагаются вокруг проводника с током по окружности, центром которых является сам проводник, при этом ближе к проводнику они располагаются гуще, а дальше от проводника — реже.
Расположение магнитных силовых линий вокруг проводника с током зависит от формы его поперечного сечения.
Для определения направления силовых линий пользуются правилом буравчика, которое формулируется так: если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то вращение рукоятки буравчика покажет направление магнитных силовых линий.Магнитное поле прямого проводника представляет собой ряд концентрических окружностей (рис. 160,а).
Для усиления магнитного поля в проводнике, последний изготовляют в виде катушки (рис. 160,6).
Здесь также направление магнитных силовых линий вокруг каждого витка катушки определяется правилом буравчика. Силовые линии соседних витков складываются, усиливая общее магнитное поле катушки. Как видно из рис. 161, силовые линии магнитного поля катушки выходят из одного конца и входят в другой, замыкаясь внутри катушки. Катушка, так же как и постоянные магниты, имеет полярность (южный и северный полюсы), которая также определяется по правилу буравчика, если изложить его так: если направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением электрического тока в витках катушки, то поступательное движение буравчика направлено в сторону северного полюса.
Для характеристики магнитного поля с количественной стороны вводят понятие магнитной индукции.
Магнитной индукцией называется число магнитных силовых линий, приходящихся на 1 см2 (или м2) поверхности, перпендикулярной к направлению силовых линий.
Магнитная индукция измеряется в гауссах (сокращенно гс) или в веберах (сокращенно вб) на квадратный метр (вб/м2) и обозначается буквой B(1вб/м2= 104 гс).
Наглядно индукцию можно определить по числу магнитных линий, приходящихся на площадку в 1 см2, расположенную перпендикулярно к направлению поля.
Так, если магнитная индукция равна 100 гс, то это значит, что через 1 см2 поверхности, помещенной перпендикулярно магнитному полю, проходит 100 силовых линий.
Магнитное поле можно значительно усилить, если вставить в катушку железный стержень (сердечник). Наличие железного сердечника усиливает магнитное поле, так как находясь в магнитном поле катушки железный сердечник намагничивается, создает свое поле, которое складывается с первоначальным и усиливается, Такое устройство называется электромагнитом.
Общее число силовых линий, проходящих через сечение сердечника, называется магнитным потоком. Величина магнитного потока электромагнита зависит от силы тока, проходящего по катушке, (обмотке), числа ее витков и сопротивления магнитной цепи.
Магнитной цепью называется путь, по которому замыкаются магнитные силовые линии. Так как число витков и магнитное сопротивление для данного электромагнита — величины постоянные, то магнитный поток электромагнита можно изменять, регулируя силу тока в его обмотке. Электромагниты находят самое широкое применение в различных машинах и приборах.
