Koncept magnetskog polja temelj je za razumijevanje magnetizma i njegove primjene u fizici. Magnetsko polje je nevidljivo polje oko magneta koje djeluje silom na druge magnete ili magnetske materijale, poput željeza. Ovo polje omogućuje magnetima da privlače ili odbijaju jedni druge bez dodirivanja.
Magnetsko polje je vektorsko polje koje opisuje magnetski utjecaj na pokretne električne naboje, električne struje i magnetske materijale. Magnetsko polje stvaraju električne struje, koje mogu biti makroskopske struje u žicama ili mikroskopske struje povezane s elektronima u atomskim orbitama. Magnetsko polje u bilo kojoj danoj točki određeno je i smjerom i veličinom (ili jakošću); kao takvo, ono je vektorsko polje.
Magnetska polja mogu se vizualizirati pomoću linija magnetskog polja. Ove linije počinju na sjevernom polu magneta i završavaju na južnom polu. Gustoća ovih linija pokazuje snagu magnetskog polja: što su linije bliže, to je magnetsko polje jače. Linije magnetskog polja nikada se ne sijeku.
Jakost i smjer magnetskog polja opisuju se vektorom. Ovaj vektor je označen kao \(\vec{B}\) , gdje \(B\) predstavlja veličinu magnetskog polja, a strelica pokazuje smjer. Jedinica za jakost magnetskog polja u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) je tesla (T).
Magnetsko polje zbog pokretnog naboja \(q\) koji se kreće brzinom \(\vec{v}\) u magnetskom polju opisano je Lorentzovim zakonom sile, koji je dan kao:
\( \vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) \)gdje je \(\vec{F}\) sila koja djeluje na naboj, \(q\) je naboj, \(\vec{v}\) je brzina naboja, a \(\vec{B}\) je vektor magnetskog polja. Simbol \(\times\) označava umnožak, što znači da je sila okomita i na brzinu naboja i na magnetsko polje.
Magnetska polja nastaju kretanjem električnih naboja. Na primjer, električne struje koje teku kroz žicu stvaraju magnetsko polje oko žice. Pravilo desne ruke pomaže u određivanju smjera magnetskog polja oko vodiča kroz koji teče struja: ako palac desne ruke usmjerite u smjeru struje, vaši se prsti savijaju u smjeru magnetskog polja.
Sama Zemlja djeluje poput divovskog magneta s magnetskim poljem. Zemljino magnetsko polje slično je magnetskom polju magneta s magnetskim silnicama koje se protežu od južnog magnetskog pola do sjevernog magnetskog pola. Zemljino magnetsko polje štiti planet od sunčevog vjetra odbijajući nabijene čestice.
Magnetizam je prisutan u mnogim aspektima svakodnevnog života. Od kompasa koji koriste Zemljino magnetsko polje za navigaciju, do magnetskih traka na kreditnim karticama, pa čak i u medicinskoj tehnologiji kao što je magnetska rezonancija (MRI), koja koristi jaka magnetska polja za stvaranje slika unutrašnjosti tijela.
Jedna od najznačajnijih primjena magnetskih polja u tehnologiji je u elektromagnetima. Omotavanjem žice oko komada željeza i puštanjem električne struje kroz žicu stvara se jako magnetsko polje. Ovaj princip se koristi u elektromotorima i generatorima.
Magnetska polja mogu se promatrati i proučavati kroz nekoliko jednostavnih eksperimenata. Na primjer, posipanje željeznih strugotina oko magneta otkrit će uzorak linija magnetskog polja. Svaka strupnja postaje maleni magnet i postavlja se duž linija magnetskog polja, vidljivo pokazujući smjer i snagu polja.
Magnetska polja su temeljni aspekt fizike koji utječe na mnoge aspekte prirodnog i tehnološkog svijeta. Od makroskopskih razmjera Zemljinog magnetskog polja koje štiti život od sunčevog vjetra, do mikroskopskih razmjera atoma koji pridonose magnetskim svojstvima materijala, magnetska polja igraju ključnu ulogu. Razumijevanje magnetskih polja i njihove primjene ne samo da pruža uvid u funkcioniranje svemira, već također omogućuje tehnološki napredak koji ima značajan utjecaj na naše svakodnevne živote.
