magneettikenttien

Magneettikentät ovat alueita, joilla magneettiset voimat voivat vaikuttaa magneettisiin dipoleihin sekä liikkuviin varauksiin ja magnetoituneisuuteen. Ne syntyvät pysyvistä magneeteista, sähkökäyttöisten johtimien läpi kulkevista virroista sekä muuttuvista sähkökentistä. Magneettikenttää kuvaa B-vektori, jonka suunta kertoo voiman suunnan ja jonka suuruus kertoo voimakkuuden.

Yksiköt ja keskeiset tunnusluvut: magneettikentän SI-yksikkö on tesla (T); pienempiä arvoja käytetään millitesloina, ja gauss (G) on 10^-4 T. Yleistetty suhde B = μ0(H + M) kertoo, miten kenttä liittyy materiaaleihin: μ0 on tyhjiön permeabiliteetti, H magnetointikenttä ja M magnetointia. Materiaalit voivat käyttäytyä lineaarisesti tai epälineaarisesti; tyypillisiä luokkia ovat ferromagneettiset, paramagneettiset ja diamagneettiset ominaisuudet.

Maxwellin yhtälöt yhdistävät magneettikentän sähköiseen virtaan ja vaihtuvaan sähkökenttään. Esimerkiksi ∇×H = J + ∂D/∂t ja ∇×E = −∂B/∂t sekä ∇·B = 0. Biot–Savartin laki ja Ampère–Faradayin lain sovellukset mahdollistavat kentän laskemisen käytännössä. Lorentz-voima q(v × B) kuvaa voimaa, jonka magneettikenttä kohdistaa liikkuvaan varaukseen.

Esimerkkejä luonnosta ja teknologiasta: Maapallon magneettikenttä on geodynamiikan seurausta ja vaihtelee paikan mukaan noin 25–65 µT. Käytännön sovelluksiin kuuluvat sähkömoottorit ja generaattorit, magneettinen tallennus sekä lääketieteellinen kuvantaminen MRI:ssa.