Odpowiedzi

2010-03-14T11:15:01+01:00
Ziemia zachowuje się tak jak magnes. O właściwościach magnetycznych decyduje będące w ciągłym ruchu (wynikającym z ruchu obrotowego) płynne jądro Ziemi składające się ze stopionego żelaza z niklem. Ziemia ma dwa bieguny magnetyczne, które nie pokrywają się z biegunami geograficznymi. Magnetyczny biegun południowy znajduje się w kanadyjskim rejonie Arktyki, około 1600 km od bieguna geograficznego północnego, a magnetyczny biegun północny leży na Antarktydzie, na Ziemi Adeli, około 2400 km od bieguna geograficznego południowego. Kierunki linii pola magnetycznego na równiku są równoległe do powierzchni Ziemi, na biegunach biegną pionowo, zaś w strefie pośredniej biegną pod kątem zależnym od szerokości geograficznej. Na niezbyt wielkiej przestrzeni pole magnetyczne Ziemi można traktować jako jednorodne.

Natężenie pola magnetycznego
Natężenie pola magnetycznego jako pierwszy zmierzył Carl Friedrich Gauss w 1835 roku, od tego czasu pole magnetyczne było mierzone wielokrotnie, a od XX w. jest mierzone regularnie w wielu ośrodkach badawczych. Dane z tego okresu wykazują, że pole magnetyczne cały czas zmienia się. Stałe pole magnetyczne ulega też powolnej zmianie, słabnie ekspotencjalnie z czasem połowicznego zaniku w przybliżeniu równym 1400 lat. Obecnie jest 10% - 15% słabsze niż 150 lat temu.

Powstawanie pola magnetycznego
Najstarsze poglądy mówiące, że pole magnetyczne jest wynikiem namagnesowana głębokich warstw Ziemi zostały skrytykowane na początku XX w. po odkryciu przez Piotra Curie granicznej temperatury powyżej której substancje przestają być ferromagnetykami. Temperatura wnętrza Ziemi jest znacznie większa od temperatury Curie znanych substancji.

Hipotezą uznawaną obecnie za najbardziej prawdopodobną jest hipoteza zaproponowana przez Edward Crisp Bullard (21 września, 1907 –3 kwietnia, 1980) mówiąca, że pole magnetyczne Ziemi wywołują wirowe prądy elektryczne płynące w płynnym jądrze Ziemi, teoria ta zwana ‘’samowzbudne dynamo’’ zwane też ‘’geodynamo’’ znajduje poparcie w magnetohydrodynamice w której uzyskuje uzasadnienie matematyczne w modelu zwanym dynamo magnetohydrodynamiczne. Obecnie uważa się, że siłą napędową geodynama są prądy konwekcyjne w płynnym jądrze Ziemi, w prądach tych w wyniku ruchu obrotowego Ziemi, które wywołuje efekt Coriolisa, powstają wiry, wiry te działają jak jednobiegunowy generator Faradaya, wytwarzając prąd elektryczny, który wytwarza pole magnetyczne.

Modele matematyczne budowane w oparciu o założenia magnetohydrodynamicznego dynama przewidują zmiany pola magnetycznego oraz utratę jego dipolowego charakteru.




Pole magnetyczne - wzory


B - indukcja pola magnetycznego
H - nateżenie pola magnetycznego
m0 - przenikalność magnetyczna próżni
mr - względna przenikalność magnetyczna substancji (dla próżni równa 1)
I - natężenie pradu płynacego przez przewodnik (I=i)
R - promień przewodnika kołowego/ promień lini śrubowej
r - odległość od przewodnika
N - ilość zwojów na jednostkę długości solenoidu (N=n/l)
l - długość przewodu/ solenoidu (l=L)
q - ładunek
v - prędkość
m - masa/ moment magnetyczny obwodu
d - odległość dwuch ciał
S - skok lini śrubowej/ pole powierzchni obwodu
F - strumień wektora indukcji




Wzór dzięki, któremu wyliczamy wartość wektora indukcji dysponując natężeniem pola w danym miejscu



Wzór na wartość wektora indukcji magnetycznej przewodnika prostoliniowego o nieskończonej długości (w praktyce bardzo długiego)



Wzór na wartość wektora indukcji magnetycznej przewodnika kołowego, gdzie R oznacza promień tego przewodnika



Wzór na wartość wektora indukcji magnetycznej solenoidu (cewki, zwojnicy)



Wzór na wartość wektora nateżenia pola magnetycznego wytworzonego przez przewodnik prostoliniowy o nieskończonej długości (w praktyce bardzo długi)



Wzór na wartość wektora nateżenia pola magnetycznego wytworzonego przez przewodnik kołowy, gdzie R jest promieniem tego przewodnika



Wzór na natężenie pola magnetycznego wytworzonego przez solenoid



Wzór na wartość wektora natężenia pola magnetycznego w odległości r od przewodu o skonczońej długości. Kąt alfa i beta są kątami zawartymi miedzy prostopadłą do przewodu odległością r, a prostą jaką tworzy punkt, w którym chcemy obliczyć H, z jednym końcem przewodu (kąt alfa) oraz z drugim (kąt beta).



Jak wyżej, tyle że tym razem obliczana jest indukcja pola magnetycznego



Wzór na siłę Lorentza (F=qvB sina ), gdzie a jest kątem pomiedzy wektorami v i B



(F=BIl sina ) Wzór na siłę elektrodynamiczną , gdzie l jest długością przewodu



Wzór na promień lini śrubowej, gdzie a jest kątem pomiędzy wektorem prędkości, a kierunkiem wektora B jednorodnego pola magnetycznego



Wzór na skok lini śrubowej, gdzie a jest kątem pomiędzy wektorem prędkości, a kierunkiem wektora B jednorodnego pola magnetycznego



Wzór na siłę wzajemnego oddziaływania dwóch przewodników, przez które przepływa prąd. Jeżeli przewodniki otacza inna substancja niż próżnia należy również uwzglednić względną przenikalność magnetyczną



(F=BScosa) Wzór na wartość strumienia wektora indukcji magnetycznej



Wzór wyrażający Prawo Biota-Savarta


3 5 3