Magnetno polje

thumb|Oblik magnetnog polja koje stvara magnet u obliku potkovice otkriva se po orijentaciji željeznih opiljaka posutih na komad papira iznad magneta.
**Magnetno polje** jest vektorsko polje koje opisuje magnetni utjecaj na elektrilčne naboje u pokretu, električnu struju, i mgnetizirane materijale. Naboj koji se kreće u magnetnom polju doživaljava silu okomitu na vlastitu brzinu i samo magnetno polje. Efekti magnetnog polja najčešće se vide kod permanentnih magneta, koji povlače magnetne materijale kao što je željezno, te privlače ili odbijaju druge magnete. Osim toga, magnetno polje koje varira u zavisnosti od lokacije vršit će silu na niz nemagnetnih materijala utičući na kretanje njihovih vanjskih atomskih elektrona. Magnetna polja okružuju magnetizirane materijale, te se stvaraju električnim strujama kao kod elektromagneta ili električnim poljima koja variraju u vremenu. Budući da jačina i smijer magnetnog polja mogu varirati sa promjenom lokacije, opisuju se kao karta na kojoj se svakoj tački u prostoru dodjeljuje vektor ili preciznije kao polje pseudovektora – zbog načina na koji se magnetno polje transformiše u odrazu ogledala.

U elektromagnetizmu, izraz "magnetno polje" koristi se za dva različita, ali usko povezana vektorska polja koja se označavaju simbolima  i . U SI sistemu, jačina magnetnog polja  mjeri se u osnovnim SI jedicinama, amper po metru (A/m). Gustina magnetnog fluksa  mjeri se u teslama (u osnovnim SI jedinicama: kilogram po sekundi2 po amperu), što je jednako njutn po metru po amperu.  i  se razlikuju po tome na koji način uzimaju u obzir magnetizaciju. U vakuumu, dva polja su povezana permeabilnosti vakuuma, \mathbf{B}/\mu_0 = \mathbf{H}; ali u magnetiziranom materijalu, pojmovi se razlikuju po magnetizaciji materijala u svakoj tački.

Magnetna polja nastaju kretanjem električnih naboja i unutrašnjim magnetnim momentima elementarnih čestica, koji su povezani sa osnovnim kvantnim svojstvom, njihovim spinom. Magnetna i električna polja su međusobno povezana i oba su komponente elektromagnetne sile, jedne od četiri fundamentalne sile u prirodi.

Magnetna polja se koriste u modernoj tehnologiji, posebno u elektrotehnici i elektromehanici. Rotirajuća magnetna polja koriste se u električnim motorima i generatorima. Interakcija magnetnih polja u električnim uređajima kao što su transformatori konceptualizirana i razmatrana je kroz magnetne krugove. Magnetne sile daju informacije o nosaču naboja u materijalu uz pomoć Hallovog efekta. Zemlja stvara vlastito magnetno polje, koje štiti njen ozonski omotač od sunčevog vjetra i veoma je važno za navigaciju uz pomoć kompasa.

## Definicija
thumb|Usporedba ,  i  unutar i izvan cilindričnog šipkastog magneta.

Sila na električni naboj zavisi od njegove lokacije, brzine i smjera; dva vektorska polja se koriste za definiranje ove sile. Iako su najbolja imena za oba ova polja i tačna interpretacija šta ona predstavljaju predmet dugotrajne rasprave, postoji široka saglasnost o tome kako njihova temeljna fizika funkcioniše. Historijski gledano, izraz "magnetno polje" bio je rezervisan za , dok su se drugi izrazi koristili za , ali mnogi noviji udžbenici koriste izraz "magnetno polje" za opisivanje  zajedno sa ili umjesto .
Postoje mnoga alternativna imena za oba polja.

### B-polje 
Vektor magnetnog polja  može se u bilo kojoj tački definisati kao vektor koji kada se koristi u zakonu Lorentzove sile, ispravno predviđa silu na naelektrisanu česticu u toj tački:

{{Equation box 1
|indent=:
|title=**Zakon Lorentzove sile** *(vektorska forma, SI jedinice)*
|equation=\mathbf{F} = q\mathbf{E} + q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})
|cellpadding
|border
|border colour = rgb(0,115,207)
|background colour = rgb(0,115,207,10%)}}

Ovdje  predstavlja silu na česticu,  je električni naboj čestice,  je brzina čestice i × označava vektorski proizvod. Prvi dio ove jednačine dolazi iz teorije elektrostatike i kaže da na česticu sa nabojem  u električnom polju  djeluje električna sila:
:\mathbf{F}_{\text{elek.}} = q \mathbf{E}.

Drugi dio se odnosi na magnetnu silu:

:F_{\text{mag.}} = q v B \sin(\theta)

gdje su   i  skalarne veličine njihovih vektora, a  je ugao između brzine čestice i magnetnog polja. Vektor  *definisan* je kao vektorsko polje potrebno kako bi zakon Lorentzove sile mogao tačno opisati kretanje naelektrisane čestice. Drugim riječima,

 polje se također može definisati momentom sile na magnetni dipol .

{{Equation box 1
|indent=:
|title=**Magnetni moment** *(vektorska forma, SI jedinice)*
|equation=\mathbf{\tau} = \mathbf{m} \times \mathbf{B}
|cellpadding
|border
|border colour = rgb(0,115,207)
|background colour = rgb(0,115,207,10%)}}

U SI jedinicama,  se mjeri u teslama (simbol: T). U Gaussovim-cgs jedinicama,  se mjeri u gaussima (simbol: G). (1 T = 10000 G

### H-polje 
Magnetno  polje je definisano kao:

{{Equation box 1
|indent=:
|title=**Definicija  polja** *(vektorska forma, SI jedinice)*
|equation=\mathbf{H}\equiv\frac{1}{\mu_0}\mathbf{B}-\mathbf{M}
|cellpadding
|border
|border colour = rgb(0,115,207)
|background colour = rgb(0,115,207,10%)}}

Gdje \mu_0 predstavlja permeabilnost vakuuma i  je vektor magnetizacije. U vakuumu su  i  proporcionalni jedno drugom s multiplikativnom konstantom koja ovisi o fizikalnim jedinicama. Unutar materijala polja se razlikuju.

-polje se mjeri u amperima po metru (A/m) u SI jedinicama,, te u erstedima (Oe) u cgs jedinicama.

### Mjerenje
Instrument koji se koristi za mjerenje lokalnog magnetnog polja poznat je kao magnetometar. Značajne vrste magnetometara uključuju korištenje indukcionih magnetometara (ili fluksometara) koji mjere samo promjenjiva magnetna polja, magnetometeri s rotirajućom zavojnicom, magnetometri s Hallovim efektom, NMR magnetometri, SQUID magnetometri i fluxgate magnetometri. Magnetna polja udaljenih astronomskih objekata mjere se pomoću njihovih uticaja na lokalne naelektrisane čestice. Na primjer, elektroni koji se vrte spiralno oko linije polja proizvode sinhrotronsko zračenje koje se može uočiti u radiotalasima. Najbolju preciznost za mjerenje magnetnog polja postigao je satelit Gravity Probe B (*Gravitacijska sonda B*) sa 5&nbsp;aT ().

### Vizualizacija 
[thumb|right|Smjer [linije polja|linija magnetnog polja predstavljen željeznim opiljcima posutim na papir ispod kojeg se nalazi šipkasti magnet.]]
[thumb|upright=0.5|right|Igle [kompasa okrenute su u smjeru lokalnog magnetnog polja, prema južnom polu magneta i u suprotnom smjeru od njegovog sjevernog pola.]]
Polje se može vizualizirati skupom *linija magnetnog polja* koje prate smjer polja u svakoj tački. Linije se mogu konstruisati mjerenjem intenziteta i smjera magnetnog polja na velikom broju tačaka (ili na svakoj tački u prostoru). Zatim se svaka lokacija označava sa strelicom (koja se naziva vektor) koja je okrenuta u smjeru lokalnog magnetnog polja, a njena veličina je proporcionalna jačini magnetnog polja na toj lokaciji. Povezivanjem ovih strelica formira se skup linija magnetnog polja. Smjer magnetnog polja u bilo kojoj tački paralelan je smjeru obližnjih linija polja, a lokalna gustoća linija polja proporcionalna je njegovoj jačini. Linije magnetnog polja su poput linija toka u protoku fluida, jer predstavljaju kontinuiranu distribuciju, te bi drugačija rezolucija prikazala manje ili više linija.

Prednost korištenja linija magnetnog polja za prikaz je to što se mnogi zakoni magnetizma (i elektromagnetizma) mogu u potpunosti i koncizno sažeti koristeći jednostavne koncepte kao što je "broj" linija polja kroz određenu površinu. Ovi se koncepti mogu brzo "prevesti" u svoje matematičke oblike. Na primjer, broj linija polja kroz datu površinu je površinski integral magnetnog polja.

Razni fenomeni "prikazuju" linije magnetnog polja kao da su linije polja fizikalni fenomen. Na primjer, željezni opiljci postavljeni u magnetno polje formiraju linije koje odgovaraju "linijama polja". "Linije" magnetnog polja također se vizualno prikazuju u polarnoj svjetlosti, u kojoj dipolne interakcije čestica plazme stvaraju vidljive tragove svjetlosti koji su okrenuti u lokalnom smjeru Zemljinog magnetnog polja.

Linije polja se mogu koristiti kao kvalitativni alat za vizualiziranje magnetnih sila. U feromagnetnim supstancama poput željeza i u plazmi, magnetne sile se mogu razumjeti zamišljanjem da linije polja vrše napon (poput gumene trake) niz svoju dužinu i pritisak okomit na svoju dužinu na susjedne linije polja. "Različiti" polovi magneta se privlače jer su povezani sa mnogo linija magnetnog polja; "isti" polovi se odbijaju jer se njihove linije polja ne susreću, već idu paralelno, gurajući jedne druge. Strogi oblik ovog koncepta je elektromagnetni tenzor napon–energije.

## Magnetno polje permanentnih magneta
*Permamentni magneti* su objekti koji proizvode svoja vlastita trajna magnetna polja. Napravljeni su od feromagnetnih materijala, kao što su željezo i nikl, koji su magnetizovani, a imaju i sjeverni i južni pol.

Magnetno polje permanentnih magneta može biti prilično komplikovano, posebno u blizini magneta. Magnetno polje malog ravnog magneta proporcionalno je *snazi* magneta (koja se naziva magnetni dipolni moment ). Jednačine su netrivijalne i također zavise od udaljenosti od magneta i orijentacije magneta. Za jednostavne magnete,  pokazuje u smjeru linije povučene od južnog prema sjevernom polu magneta. Okretanje šipke magneta je ekvivalentno rotiranju njegovog  za 180 stepeni.

Magnetno polje većih magneta može se dobiti modeliranjem kao skup velikog broja malih magneta zvanih dipoli, od kojih svaki ima svoj vlastiti . Magnetno polje koje stvara magnet je ukupno magnetno polje ovih dipola; bilo koja ukupna sila na magnet je rezultat sabiranja sila na pojedinačnim dipolima.

Postojala su dva pojednostavljena modela za prirodu ovih dipola. Ova dva modela proizvode dva različita magnetna polja,  i . Međutim, izvan materijala, ova dva polja su identična (u odnosu na multiplikativne konstante) tako da se u mnogim slučajevima ta razlika može zanemariti. Ovo se posebno odnosi na magnetna polja, kao što su ona uzrokovana električnim strujama, koja nisu stvorena magnetnim materijalima.

Realistični model magnetizma je složeniji od bilo kojeg od ovih modela; nijedan model ne objašnjava u potpunosti zašto su materijali magnetni. Model monopola nema eksperimentalnu pozadinu. Amperov model objašnjava neke, ali ne sve magnetne momente materijala. Kao što Amperov model predviđa, kretanje elektrona unutar atoma povezano je s elektronovim orbitalnim magnetnim dipolnim momentom, a ovi orbitalni momenti doprinose magnetizmu koji se vidi na makroskopskom nivou. Međutim, kretanje elektrona nije klasično, a magnetni moment spina elektrona (koji nije objašnjen ni jednim modelom) također daje značajan doprinos ukupnom momentu magneta.

## Bilješke 
## Reference 
## Vanjski linkovi 
* Crowell, B., "*Elektromagnetizam *".
* Nave, R., "*Magnetno polje*". HyperPhysics.
* "*Magnetizam*", Magnetno polje, theory.uwinnipeg.ca.
* Hoadley, Rick, "*Kako izgleda magnetno polje ?*" 17. juli 2005.

Kategorija:Magnetizam
Kategorija:Elektromagnetne veličine