Forca e fushave magnetike jashtë poleve të magneteve

Fizika simetrike, udhëtim drejt universit (5)

Shkruan: Naim Krasniqi, fizikan

Përfundim

Intensiteti i fushës magnetike ((B)) ⃗te të gjithë trupat qiellorë duke e përfshirë Tokën, Diellin, Jupiterin, Saturnin, Uranin, Neptunin dhe të gjithë trupat e tjerë qiellorë që kanë një fushë magnetike dhe ndodhen në Univers është dhjetëra, qindra apo mijëra herë më i madh në hapësirën në mes poleve magnetike dhe elementeve të hekurit (Fe) që i mbulojnë ato pole.

Në këtë mënyrë nëpër cilindrin magnetik të tokës, diellit dhe të gjithë trupave qiellorë qarkullon një fushë magnetike me një intensitet ekstrem e lartë.

Eksperimenti 7

E marrim të njëjtin magnet cilindrik dhe e kthejmë në formë horizontale si në Figurën25, dhe në mes të magnetit e vëmë në kontakt një sferë në të cilën është e varur një enë përmes një litari, për vendosjen e masave për të kryer eksperimente.

Eksperimentalisht shohim se sfera shkëputet nga mesi sapo të varim në të masën prej 225 gramë. Prandaj mund të themi se forca tërheqëse e sferës dhe e mesit të magnetit është rreth 2.2 N. (shih figurën 25)

Përfundim

Sikur te trupat qiellorë qoftë te toka, dielli…., të ekzistonte vetëm një fushë e pastër magnetike ((B)) ⃗, që do të buronte drejtpërsëdrejti nga polet magnetike të këtyre trupave qiellorë, atëherë kjo forcë në bashkëveprim me forcën gravitacionale do të tërhiqte çdo trup rreth vetes, të gjithë trupat te të cilët do të ishte prezentë fusha magnetike apo materiale ferromagnetike.

Zbritja e intensitetit të fushave magnetike

Eksperiment 8

Nëse tani polet magnetike të magnetit të njëjtë cilindrik, i mbulojmë me pllaka të hekurit (A  B), do të shohim se intensiteti i fushës magnetike në mesin e magnetit zbret nga 210 mT në 85 mT. Për dallim nga rasti i mëparshëm tani sfera e hekurit (Fe) shkëputet nga mesi i magnetit sapo të varim masën e 25 gramë. Prandaj forca tërheqëse në mes sferës dhe mesit të cilindrit magnetik zbret nga 2.2 në 0.25 N (shih figurën 26).

Nëse e llogarisim në formën më të thjeshtë, do të shohim se fusha magnetike zbret përafërsisht 2.5 herë kurse forca tërheqëse zbret për nëntë herë pasi t’i vendosim pllakate hekurit (Fe) (A -B).

Përfundim

Intensiteti i fushës magnetike jashtë poleve magnetike (N S) te trupat qiellorë qoftë te toka, dielli…., zbret atëherë dhe vetëm atëherë kur polet magnetike të atij trupi qiellor janë të mbuluara me materiale ferromagnetike.

Kjo na jep të kuptojmë se sikur polet magnetike të Tokës të mos ishin të mbuluara me materiale ferromagnetike, intensiteti i fushës magnetike do të ishte dhjetëra apo qindra herë më i lartë, me çka do ta pamundësonte jetën e njeriut mbi sipërfaqen e tokës.

Për të kuptuar më mirë se pse ndodhin këto fenomene të rritjes, apo zvogëlimit të intensitetit të fushës magnetike në polet magnetike (N S) në rastin kur i vendosim pllakat e hekurit (Fe), kurse pse zbret intensiteti i fushës magnetike në mes të magnetit cilindrik,duhet hyrë në strukturën e brendshme të pllakave të Hekurit (Fe), se çfarë ndodhë gjatë procesit të magnetizimit të këtyre pllakave.

Procesi i magnetizimit të materialeve ferromagnetike

Fenomeni i magnetizimit është një proces shumë i komplikuar, por për ta kuptuar më mirë origjinën e këtij fenomeni, një përshkrim mikroskopik është i domosdoshëm.

Të gjitha materialet përbëhen nga atomet, kurse atomet përbëhen nga bërthama e atomit, në të cilën hyjnë protonet dhe neutronet, ndërsa elektronet rrotullohen rreth bërthamës së atomit.

Elektronet kanë ngarkesë negative, dhe rrotullohen rreth bërthamës së atomit. Një elektron gjatë një rrotullimi rreth bërthamës së atomit krijon momentin magnetik orbital, kurse gjatë rrotullimit rreth boshtit të vet krijon momentin magnetik të spinit. Spinet mund të jenë të orientuara lart (up) apo poshtë (down), shih figurën 27 a.

Momenti magnetik i atomit është i barabartë me shumën e momenteve magnetike orbitale dhe spine. Këto momente magnetike të elektroneve mund konsiderohen si grimca elementare magnetike. Kurse materialet ferromagnetike hekuri, kobalti dhe nikeli, përbëhen nga shuma e momenteve magnetike të të gjitha atomeve që e përbëjnë atë material. Në gjendje të lirë këto momente magnetike të atomeve nuk janë të orientuara në të njëjtin drejtim (shih figurën 27 b).

Kurse, në rast se këtij materiali ferromagnetik ia ofrojmë një magnetik permanent, momentet magnetike do të orientohen në të njëjtin drejtim, dhe në këtë mënyrë materiali ferromagnetik polarizohet (shih figurën 27 c).

Magnetizimi i pllakave të hekurit mbi magnetin në formë cilindrike

Duke marrë për bazë eksperimentin e mëparshëm numër katër, në rastin kur pllakat e hekurit (A B) i vendosim mbi polet magnetike të cilindrit permanent (N S), atëherë momentet magnetike të pllakave të hekurit (A B) do të orientohen në të njëjtin drejtim me fushën magnetike që buron nga polet magnetike (N S) të magnetit në formë cilindrike, dhe në këtë mënyrë pllakat polarizohet (A  B)

Pas polarizimit, një pjesë e momenteve magnetike nga pllaka e hekurit (A) tërhiqet nga poli magnetik i jugut (S) dhe së bashku me fluksin e fushës magnetike që ishte mbi polin magnetik (S) lëvizin në drejtim të polit magnetik (N), shih figurën 31 a.

Në të njëjtën kohë mbi polin magnetik (N) pllaka e hekurit është magnetizuar dhe gjithsesi poli magnetik i veriut (N) i tërheq momentet magnetike nga pllaka (B) në drejtim të polit magnetik (N).

Në këtë mënyrë në të njëjtën kohë të dy polet magnetike (N S) i tërheqin momentet magnetike nga pllakat e hekurit (A B) në drejtim të poleve magnetike (N S). Këto lëvizje të momenteve magnetike që hyjnë në të dy polet e cilindrit magnetik (N S), kanë drejtim të njëjtë dhe kahje të kundër ndërmjet tyre. Në këtë mënyrë, fluksi magnetik brenda magnetit cilindrik qarkullon nga poli magnetik i jugut(S) në drejtim të polit magnetik të veriut (N), kahja e të cilit fluks është e kundër me kahjen e momenteve magnetike që lëvizin nga pllaka e hekurit (B) në drejtim të polit magnetik (N), për shkak të forcës tërheqëse. Kjo kahe e kundërt e lëvizjes së momenteve magnetike shndërrohet në pengesa kryesore të kalimit të fluksit magnetik përtej polit magnetik të veriut (N), shih figurën 28.

Për këtë arsye kemi një rritje të intensitetit të fushës magnetike ((B)) ⃗në mes poleve magnetike dhe pllakave të hekurit nga 320 mT në 500 mT.

Prandaj fusha e përgjithshme magnetike që hynë në polin magnetik të jugut (S),dhe që kalon nëpër cilindrin magnetik në drejtim të polit magnetik (N), është e barabartë me shumën e fushave magnetike (BNS) dhe (BAB).

B=BNS+BAB = 320 mT + 180 mT =500 mT

B fusha magnetike e përgjithshme 500 mT

BNS fusha magnetike e polit magnetik (S) pa prezencën e pllakave 320 mT

BAB kalimi i fushës magnetike nga pllakat e hekurit (A B) në polet magnetike (N S) që ka vlerën e 180 mT.

Kjo fushë e përgjithshme magnetike prej 500 mT qarkullon nga poli magnetik i jugut (S) në drejtim të polit magnetik (N), shih figurën 29 a.

Në momentin kur fusha e përgjithshme magnetike arrin te poli magnetik i veriut (N) mbi të cilin është e vendosur pllaka e hekurit (B) fusha e përgjithshme pothuajse ndalon në përgjithësi.

Shkaktar kryesor i ndalimit të pjesës më të madhe të fushës magnetike janë momentet magnetike të pllakës së hekurit (B), të cilat shndërrohen në pengesa për kalimin e tërësishëm të fushës së përgjithshme magnetike (B) prej 500 mT.

Kjo pengesë ndikon në rritjen e pandërprerë të vijave të fushës së përgjithshme magnetike në qendër të magnetit (N S), dhe në mes të magnetit fillon të zgjerohet dhe të del një pjesë shumë e madhe e fushës magnetike.

Pasi kjo pjesë e fushës magnetike ndalon në dalje të polit magnetik të veriut (N), ajo anohet në mes dhe zgjerohet në formë të balonit në të gjitha anët (vijat me ngjyrë të kuqe), shih figurën 29 b. Vijon.