magneettikentän

Magneettikenttä on alue, jolla magneettinen vuorovaikutus voidaan havaita ja jossa siihen liittyvät voimat vaikuttavat sekä liikkuviin varauksiin että magneettisiin dipoleihin. Se syntyy sekä sähkövirroista että atomien magneettisista dipoleista, kuten elektronien liikkeestä ja spinin eri suuntauksista, sekä pysyvien magneettien magnetoitumisesta. Makroskoossa magneettikenttä määritellään magneettivuon tiheytenä B, jonka yksikkö on tesla (T). Toisaalta kenttä voidaan kuvailla myös magnetoitumisesta ja kenttätyöntekijästä H, jonka yksikkö on A/m; B ja H liittyvät toisiinsa materiaalin magnetoitumisen kautta kaavalla B = μ0(H + M), missä μ0 on vapaan tilan permeabiliteetti ja M on magnetisaatio.

Magneettikenttä noudattaa Maxellin yhtälöitä: Gaussin laki magnetismille ∇·B = 0, Faradayn induktiolaki ∇×E = -∂B/∂t, sekä Ampèren laki ∇×H = J + ∂D/∂t (ja staattisessa tapauksessa ∇×H = J). Staattinen magneettikenttä syntyy pysyvistä virroista ja magnetisista dipoleista, kun taas ajan varying magneettikenttä pystyy indusoimaan sähkövirtoja.

Materiaalien vastustus magneettikentälle määritellään magnetoitumisella M. B = μ0(H + M) kuvaa, miten aine vahvistaa tai vaimentaa kenttää. Aineet voivat olla ferromagneettisia, paramagneettisia tai diamagneettisia riippuen elektronirakenteesta ja lämpötilasta.

Magneettikentillä on laaja kirjo käytännön sovelluksia: sähkömoottorit, generaattorit ja muuntajat, MRI-kuvantaminen, sekä geofysiikassa ja avaruustieteessä tutkitaan sekä mitataan sekä ymmärretään magneettisia ilmiöitä ja Maapallon magneettikentän roolia.