1. Oddziaływania magnetyczne
Już w starożytności poznano właściwości jednego z gatunków rudy żelaznej zwanej magnetytem (Fe₃O₄), polegające na przyciąganiu kawałków stali. Zjawisko to nazwano magnetyzmem, a ciało posiadające te właściwości określono mianem magnesu trwałego. W 1820 roku duński fizyk Oersted odkrył oddziaływanie magnetyczne przewodnika z prądem. Dalsze badania wykazały, że oddziaływania magnetyczne powstają zawsze w wyniku uporządkowanego ruchu ładunków elektrycznych. Również w przypadku magnesu trwałego przyczyną oddziaływań magnetycznych są uporządkowane prądy płynące wewnątrz cząsteczek magnesu.
2. Pole magnetyczne
Przestrzeń otaczającą magnes trwały lub przewodnik z prądem, w której występują oddziaływania magnetyczne, nazywamy polem magnetycznym. Do wykorzystania pola magnetycznego służy igła magnetyczna – mały magnes osadzony obrotowo na osi. W polu magnetycznym igła przyjmuje kierunek styczny do charakterystycznych linii zwanych liniami pola magnetycznego.
3. Wielkości charakteryzujące pole magnetyczne
- Indukcja magnetyczna (B): Poglądowo jest to liczba linii pola przechodzących przez 1 m² powierzchni prostopadłej do nich. Tam, gdzie występuje skupienie linii, indukcja magnetyczna jest duża. Wartość B zależy od ośrodka, w którym pole się znajduje.
- Natężenie pola magnetycznego (H): Natężenie pola magnetycznego nie zależy od ośrodka.
Zależność między indukcją magnetyczną a natężeniem pola jest wyrażona wzorem:
\[ B = \mu \cdot H \]
gdzie:
- \(\mu\) – przenikalność magnetyczna ośrodka.
4. Siła elektrodynamiczna
Siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem, nosi nazwę siły elektrodynamicznej. Jest ona wprost proporcjonalna do indukcji magnetycznej pola, natężenia prądu w przewodniku oraz długości przewodnika:
\[ F = B \cdot I \cdot l \]
gdzie:
- \(B\) – indukcja magnetyczna,
- \(I\) – natężenie prądu,
- \(l\) – długość przewodnika,
- \(F\) – siła elektrodynamiczna.
Indukcja magnetyczna ma wartość 1 T w takim polu magnetycznym, w którym siła 1 N działa na przewodnik o długości 1 m, w którym płynie prąd o natężeniu 1 A.
Kierunek siły elektrodynamicznej określa reguła lewej ręki.
