Mágneses mező

A mágneses mező (másként mágneses tér) mágneses erőtér. Mozgó elektromos töltés (elektromos áram) vagy az elektromos mező változása hozhatja létre. A mágneses mezőt jellemző fizikai mennyiség a mágneses fluxussűrűség, mértékegysége a tesla (Vs / m²).

Jellemzői

A mágneses tér erővonalai zárt görbék, azaz a görbéknek nincs sem kezdetük (forrásuk), sem végük (elnyelődésük). Szemben az elektromossággal nincsenek mágneses monopólusok vagy magnetikusan töltött részecskék. (A rúdmágnes – a mágneses dipólus – pólusai rendezett erővonalnyaláboknak felelnek meg.) A mágnesesség alaptulajdonsága nem a valamely testre gyakorolt vonzó vagy taszító erőkifejtés, hanem a köráramokra (illetve a mozgó elektromosan töltött részecskékre) gyakorolt forgatónyomaték-kifejtés.

Mérése

A mágneses erőtér jellemzői közül méréstechnikai okokból általában nem a térerőt mérik, mint az elektromos mezőnél, hanem a fluxust, illetve annak sűrűségét. A mágneses fluxussűrűség változása ugyanis – Faraday indukciós törvénye szerint – feszültséglökést kelt, ami például ballisztikus galvanométerrel könnyebben és pontosabban mérhető, mint a Carl Friedrich Gauss nevéhez köthető, magnetométeres mágneses térerősségmérő módszerrel.

A mágneses erőtér mértékének kifejezésére a tesla és gauss mértékegységeket használjuk [1 tesla = 10 000 gauss, másképpen 10 G = 1 mT (1 millitesla).

Az 1 cm²-nyi felületen áthaladó mágneses erővonalak száma jelenti a gaussban (rövidítve: G) megadott mágneses térerősség egységét. Viszonyításképpen néhány adat a mágneses erő mértékére: a Föld mágneses mezeje kb. 0,5 G erősségű, az átlagos hűtőmágnesek 35–200 G, az iparban használatos eszközök 300–5000 G erősségűek. Az MRI vizsgálat során 200 000 G erősségű mágneses teret alkalmaznak. Laboratóriumokban ennél nagyobb értékeket is elérnek.

Az elektromos és a mágneses mező összehasonlítása

Az erőtér neve			Elektromos mező	Mágneses mező
Az erőtér fizikai jellemzői	Térerősség		Elektromos térerősség (jele ${\boldsymbol {E}}$, mértékegysége ${\frac {V}{m}}$)	Mágneses térerősség (jele ${\boldsymbol {H}}$, mértékegysége ${\frac {A}{m}}$)
	Fluxussűrűség		Elektromos indukció/fluxussűrűség (jele ${\boldsymbol {D}}$, mértékegysége ${\frac {As}{m^{2}}}$)	Mágneses indukció/fluxussűrűség (jele ${\boldsymbol {B}}$, mértékegysége ${\frac {Vs}{m^{2}}}$ (tesla))
	Kapcsolatuk		${\boldsymbol {D}}=\epsilon \epsilon _{0}{\boldsymbol {E}}$	${\boldsymbol {B}}=\mu \mu _{0}{\boldsymbol {H}}$
	Két közeg határfelületén	folytonosan megy át	${\boldsymbol {E}}$ érintő komponense és ${\boldsymbol {D}}$ normális komponense	${\boldsymbol {H}}$ érintő komponense és ${\boldsymbol {B}}$ normális komponense
		törik	${\boldsymbol {E}}$ normális komponense és ${\boldsymbol {D}}$ érintő komponense	${\boldsymbol {H}}$ normális komponense és ${\boldsymbol {B}}$ érintő komponense
Nyitott erővonal	Forrás és nyelő		Van	Nincs
	Kelti		Elektromosan töltött részecske	–
Zárt erővonal	Hurok		Van	Van
	Kelti		Mágneses mező változása	Elektromosan töltött részecske mozgása (elektromos áram) vagy elektromos mező változása
Árnyékolása			Faraday-kalitkával (a vezető belsejében az elektromos térerősség csak 0 lehet)	Vastag vasburokkal (csak a törési törvény használható ki)

Fizikatörténete

A mágneses mező szemléltetése: a kis iránytűk a központban lévő mágnes hatására elrendeződnek

Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854

A mágneses mező vizsgálata történetileg az elektromos mező vizsgálatával párhuzamosan folyt a 18. századtól kezdve. Kezdetben mindkettőnek azonos, korpuszkuláris jellemzőket tulajdonítottak, azonban az új és eltérő jelenségek felfedezése új és eltérő modellekhez vezetett. A 19. században elsősorban Michael Faraday munkássága révén a két mező jelenségei között kapcsolatot találtak. Végül a mágneses mezőt és az elektromos mezőt fogalmilag az elektromágneses mezőben egyesítette a rá vonatkozó négy Maxwell-egyenlet.

Élettani hatás

Halpern és Vandyk kutatók egy 1965-ös kísérletben a mágneses mező hiányának következményeit vizsgálták. Mágneses tér nélküli környezetet állítottak elő, amelyben kísérleti egerek életét tanulmányozták. A kísérletben részt vevő egerek egyik csoportja egy éven keresztül el volt zárva a mágneses tértől, míg a másik csoport időnként hozzájuthatott. A mágnesességtől elzárt egerek a következő tüneteket mutatták: rövidebb élettartam, szövetszaporodás (ez nem feltétlenül rosszindulatú), terméketlenség, kannibalizmus, helyzetérzékelési zavarok.

Kapcsolódó szócikkek

• Elektromos mező
• Magnetosztatika
• Magnetohidrodinamika
• Biot–Savart-törvény
• Elektromágneses indukció
• Földi mágneses mező
• Hall-effektus
• Tekercs