Magnetische Feldlinie
Eine Magnetfeldlinie oder magnetische Flusslinie zeigt die Richtung der Kraft eines Magneten und die Stärke eines Magneten an.
Die Idee der Kraftlinien wurde von Michael Faraday erfunden. Seine Theorie besagt, dass die gesamte Realität aus der Kraft selbst besteht. Seine Theorie sagt voraus, dass Elektrizität, Licht und Gravitation endliche Ausbreitungsverzögerungen haben. Einsteins Theorie stimmt dem zu.
Man kann Magnetfeldlinien so darstellen lassen, als wären sie physikalische Phänomene. Zum Beispiel richten sich Eisenspäne, die in ein Magnetfeld gelegt werden, so aus, dass sie Linien bilden, die "Feldlinien" entsprechen.
Wenn viele Linien durch einen Magneten verlaufen und zwischen ihnen kein großer Abstand besteht, ist der Magnet stark. Wenn die Linien zwischen einem Magneten weit auseinander liegen und es nicht viele Linien gibt, ist der Magnet schwach. Eine Möglichkeit, die Stärke eines Magneten zu bestimmen, besteht darin, ein Experiment mit Eisenspänen durchzuführen. Die Eisenspäne werden von dem Magneten angezogen und bewegen sich in die Form der Flusslinien. Wenn Sie sich dann die Form der Eisenspäne ansehen, sehen Sie den Spalt zwischen den Flusslinien. Dies gibt Ihnen eine Vorstellung von der Stärke des Magneten.
Die Verwendung von Eisenspänen zur Anzeige eines Feldes verändert das Magnetfeld, so dass es entlang der "Linien" des Eisens viel größer ist. Dies wird durch die große Permeabilität von Eisen im Verhältnis zu Luft verursacht. Die "Linien" von Magnetfeldern werden auch in polaren Polarlichtern visuell dargestellt, wenn Partikel sichtbare Lichtstreifen verursachen, die sich mit der lokalen Richtung des Erdmagnetfeldes ausrichten.
Magnetfeldlinien sind wie die Höhenlinien (konstante Höhe) auf einer topographischen Karte, da sie etwas Kontinuierliches darstellen, und ein anderer Kartenmaßstab würde mehr oder weniger Linien zeigen. Es ist von Vorteil, Magnetfeldlinien als Darstellung zu verwenden. Viele Gesetze des Magnetismus (und des Elektromagnetismus) können vollständig und prägnant durch einfache Konzepte wie die "Anzahl" der Feldlinien durch eine Fläche angegeben werden. Diese Konzepte können schnell in ihre mathematische Form "übersetzt" werden.
Das eigentliche Magnetfeld selbst hat keine "Linien"; die "Linien" sind lediglich die Eisenspäne, die selbst polarisiert werden, aufeinander und auf das Feld reagieren und N und S im Feld zueinander ausrichten. Wenn man die tatsächlichen Kraftfelder sehen könnte, würde es schattiert sein und einen Gradienten aufweisen, mit einer schwereren, dickeren Schattierung in der Nähe des stärkeren Teils des Magneten, die mit zunehmender Entfernung von der Quelle verblasst. Und das in allen 3 Dimensionen, was Eisenfeilvorführungen nicht reproduzieren können. Ferrofluide reagieren in allen 3 Dimensionen und können ein Feld genauer reproduzieren, mit Ausnahme der Schwerkraft, die eine Gewichtsbeschränkung erzeugt. Wenn man einen starken Magneten vor einen CRT-Monitor mit weißem Bildschirm hält, kann man auch eine Darstellung der Felder erhalten, ohne dass "Kraftlinien" sichtbar sind. Das Problem bei der Verwendung ferro/magnetischer Materialien zur Darstellung eines Feldes besteht darin, dass die Materialien selbst magnetisiert werden und das ursprüngliche Feld verändern, um ihren eigenen Einfluss einzubeziehen.
Kompasse zeigen die Richtung des lokalen Magnetfeldes an. Wie hier zu sehen ist, zeigt das Magnetfeld in Richtung des Südpols eines Magneten und weg von seinem Nordpol.
Die Richtung der Magnetfeldlinien, die durch die Ausrichtung von Eisenspänen dargestellt wird, die auf Papier gestreut sind, das über einen Stabmagneten gelegt wird
Fragen und Antworten
F: Was ist eine magnetische Feldlinie?
A: Eine Magnetfeldlinie ist eine visuelle Darstellung der Richtung und Stärke der Kraft eines Magneten.
F: Wer hat die Idee der Kraftlinien erfunden?
A: Die Idee der Kraftlinien wurde von Michael Faraday erfunden.
F: Wie können Sie die Stärke eines Magneten bestimmen?
A: Sie können die Stärke eines Magneten bestimmen, indem Sie ein Experiment mit Eisenfeilspänen durchführen. Die Eisenfeilspäne werden von dem Magneten angezogen und bewegen sich in Form von Flusslinien, was einen Hinweis darauf gibt, wie stark oder schwach der Magnet ist.
F: Was verursacht die sichtbaren Streifen in Polarlichtern?
A: Sichtbare Streifen in Polarlichtern werden durch Teilchen verursacht, die sich mit dem Magnetfeld der Erde ausrichten.
F: Wie unterscheiden sich Magnetfelder von topographischen Karten?
A: Magnetische Felder unterscheiden sich von topografischen Karten dadurch, dass sie etwas Kontinuierliches darstellen, und unterschiedliche Maßstäbe würden mehr oder weniger Linien zeigen. Topografische Karten stellen eine konstante Höhe auf einer Karte dar, während magnetische Felder etwas Kontinuierliches darstellen, das sich je nach Maßstab ändert, in dem es betrachtet wird.
F: Warum ist es schwierig, die tatsächlichen Felder zu betrachten, ohne sie zu verändern?
A: Es ist schwierig, tatsächliche Felder zu betrachten, ohne sie zu verändern, weil eisenhaltige/magnetische Materialien magnetisiert werden, wenn sie ihnen ausgesetzt werden, und so das ursprüngliche Feld verändern, um ihren eigenen Einfluss einzubeziehen.
F: Welche Möglichkeiten gibt es, eine genaue Darstellung eines Feldes zu sehen, ohne es zu verändern?
A: Einige Möglichkeiten, ein Feld genau darzustellen, ohne es zu verändern, sind die Verwendung von Ferrofluiden (die in allen 3 Dimensionen reagieren) oder das Halten eines starken Magneten vor einen CRT-Monitor mit weißem Bildschirm (auf dem keine "Linien" sichtbar sind).
