כיצד משפיעה צורתו של המגנט על השדה המגנטי שלו? חיים

במגנט קבוע (כלומר חומר אשר משמש כמגנט כל העת גם כאשר לא מוזרם דרכו זרם חיצוני), קימים שני קטבים, המכונים הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי (הקוטב הצפוני (דרומי) מכונה כך מאחר והוא נמשך לכיוון הקוטב הצפוני (דרומי) של כדור הארץ עקב השדה המגנטי של כדור הארץ). קטבים אלו ממוקמים בשני קצוות של החומר, אשר נקבעים על פי הדרך שבה המגנט ממוגנט מלכתחילה (הדבר נובע מסידור פנימי של השדות המגנטיים אשר מייצרים האטומים מהם מורכב החומר).

קווי השדה מכוונים תמיד מהקוטב הצפוני אל הקוטב הדרומי, ועל כן, התשובה לשאלה הינה - כן מבנהו הגיאומטרי של המגנט משפיע על קווי השדה המגנטי שלו. אם הקטבים המגנטיים ממוקמים רחוק זה מזה, לדוגמה במגנט מלבני ישר (ראו בתמונה) קווי השדה המגנטי ינועו לאורך כל המגנט מהקוטב הצפוני ועד הדרומי. לעומת זאת במגנט אשר מעוצב בצורת פרסה, שני הקטבים המגנטיים קרובים מאוד זה לזה, וקווי השדה מוגבלים לאזור הקטן שביניהם (דבר אשר גורם לשדה מגנטי קצר טווח, אך חזק מאוד).

יתרה מזאת קווי השדה יכולים להיות מושפעים לא רק מהמהבנה הגיאומטרי הכללי של המגנט, אלא גם מפגמים במגנט. פגמים שכאלו, כגון חורים לדוגמה, עשויים ליצור קטבים מגנטיים מקומיים באזורם, הסמוכים מאוד זה לזה ויוצרים שדה מגנטי חזק ביותר ביניהם. (עובדה זו מקלה על זיהוי פגמי במתכות שכן ניתן למגנט אותן, ואז לחפש לאורכן אזורים בעלי שדה מגנטי חזק במיוחד).

בנוסף למגנטים קבועים, ניתן ליצור שדה מגנטי גם באמצעות הזרמת זרם חשמלי. במקרה זה הצורה הגיאומטרית בה מוזרם הזרם הינה בעלת השפעה מכרעת על השדה המגנטי וניתן לעצב ולתכנן אותה מראש על מנת לקבל את השדה הרצוי (כך לדוגמה זרם דרך תיל דק יגרום לשדה מגנטי מעגלי מסביב לתיל, זרם דרך סליל גדול יגרום לשדה מגנטי אחיד במרכז הסליל ועוד ועוד).

תמונה - דוגמאות למבנה גיאומטרי שונה של מגנטים אשר מוביל לקווי שדה שונים

1. מגנט ישר מלבני, בו קווי השדה נעים משני צידיו
2. מגנט ישר, אשר שבר במרכזו גרם ליצירת שני קטבים מקומיים ביניהם קיים שדה חזק במיוחד
3. מגנט פרסה, בו הקטבים סמוכים זה לזה והשדה המגנטי ביניהם חזק במיוחד

מאת: ירון גרוס
המחלקה לפיזיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.