Wazo la uwanja wa sumaku ni la msingi katika kuelewa usumaku na matumizi yake katika fizikia. Uga wa sumaku ni uga usioonekana karibu na sumaku unaotumia nguvu kwenye sumaku nyingine au nyenzo za sumaku, kama vile chuma. Uga huu ndio unaoruhusu sumaku kuvutia au kurudishana bila kugusana.
Sehemu ya sumaku ni sehemu ya vekta inayoelezea ushawishi wa sumaku kwenye chaji za umeme zinazosonga, mikondo ya umeme na nyenzo za sumaku. Uga wa sumaku huzalishwa na mikondo ya umeme, ambayo inaweza kuwa mikondo ya macroscopic katika waya au mikondo ya microscopic inayohusishwa na elektroni katika obiti za atomiki. Sehemu ya magnetic katika hatua yoyote inatajwa na mwelekeo na ukubwa (au nguvu); kwa hivyo, ni uwanja wa vekta.
Sehemu za sumaku zinaweza kuonyeshwa kwa kutumia mistari ya sumaku. Mistari hii huanzia kwenye ncha ya kaskazini ya sumaku na kuishia kwenye ncha ya kusini. Uzito wa mistari hii unaonyesha nguvu ya shamba la magnetic: karibu na mistari, nguvu ya shamba la magnetic. Mistari ya uga wa sumaku kamwe haikatiki.
Nguvu na mwelekeo wa shamba la magnetic huelezwa na vector. Vekta hii inaashiriwa kama \(\vec{B}\) , ambapo \(B\) inawakilisha ukubwa wa uga wa sumaku na mshale unaonyesha mwelekeo. Kitengo cha nguvu ya shamba la sumaku katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI) ni Tesla (T).
Uga wa sumaku kutokana na chaji ya kusonga \(q\) inayosonga kwa kasi \(\vec{v}\) katika uga wa sumaku inaelezewa na sheria ya nguvu ya Lorentz, ambayo inatolewa na:
\( \vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) \)ambapo \(\vec{F}\) ni nguvu inayotumika kwenye chaji, \(q\) ni chaji, \(\vec{v}\) ni kasi ya chaji, na \(\vec{B}\) ni vekta ya uga wa sumaku. Alama \(\times\) inaashiria bidhaa ya msalaba, ambayo ina maana kwamba nguvu ni perpendicular kwa wote kasi ya malipo na shamba magnetic.
Mashamba ya sumaku yanazalishwa kwa kusonga chaji za umeme. Kwa mfano, mikondo ya umeme inayopita kupitia waya huunda shamba la sumaku karibu na waya. Utawala wa mkono wa kulia husaidia katika kuamua mwelekeo wa shamba la sumaku karibu na kondakta anayebeba sasa: ikiwa unaelekeza kidole cha mkono wako wa kulia kwa mwelekeo wa sasa, vidole vyako vinazunguka kwa mwelekeo wa shamba la magnetic.
Dunia yenyewe hufanya kama sumaku kubwa yenye uwanja wa sumaku. Uga wa sumaku wa Dunia ni sawa na ule wa sumaku ya pau yenye mistari ya uga sumaku inayoanzia Ncha ya Kusini ya sumaku hadi Ncha ya Kaskazini ya sumaku. Uga wa sumaku wa dunia hulinda sayari kutokana na upepo wa jua kwa kukengeusha mbali chembe zilizochajiwa.
Magnetism iko katika nyanja nyingi za maisha ya kila siku. Kutoka kwa dira zinazotumia uga wa sumaku wa Dunia kusogeza, hadi vipande vya sumaku kwenye kadi za mkopo, na hata katika teknolojia ya matibabu kama vile Magnetic Resonance Imaging (MRI), ambayo hutumia sehemu kali za sumaku kutoa picha za ndani ya mwili.
Mojawapo ya matumizi muhimu zaidi ya uwanja wa sumaku katika teknolojia ni katika sumaku-umeme. Kwa kufungia waya kwenye kipande cha chuma na kuendesha mkondo wa umeme kupitia waya, uwanja wa sumaku wenye nguvu huundwa. Kanuni hii hutumiwa katika motors za umeme na jenereta.
Sehemu za sumaku zinaweza kuzingatiwa na kusoma kupitia majaribio kadhaa rahisi. Kwa mfano, vichungi vya chuma vya kunyunyiza karibu na sumaku vitafunua muundo wa mistari ya shamba la sumaku. Kila upakiaji unakuwa sumaku ndogo na kujipanga kando ya mistari ya uga wa sumaku, ikionyesha wazi mwelekeo na nguvu ya uwanja.
Sehemu za sumaku ni sehemu ya msingi ya fizikia ambayo inaathiri nyanja nyingi za ulimwengu wa asili na kiteknolojia. Kutoka kwa mizani ya macroscopic ya uwanja wa sumaku wa Dunia unaolinda maisha kutoka kwa upepo wa jua, hadi mizani ndogo ya atomi inayochangia mali ya sumaku ya nyenzo, uwanja wa sumaku una jukumu muhimu. Kuelewa nyuga za sumaku na matumizi yake sio tu hutoa maarifa kuhusu utendakazi wa ulimwengu lakini pia huwezesha maendeleo ya kiteknolojia ambayo yana athari kubwa katika maisha yetu ya kila siku.
