Opis pola magnetycznego

W skali makroskopowej

Siły magnetyczne są jednymi z podstawowych sił w naturze. Oddziaływania magnetyczne odbywają się za pośrednictwem pola magnetycznego, które w skali makroskopowej wytwarzane jest na skutek ruchu ładunków elektrycznych lub prądu elektrycznego. Stały prąd elektryczny wywołuje statyczne pole magnetyczne, natomiast zmienny prąd elektryczny powoduje powstanie nierozerwalnie związanego z nim zmiennego pola magnetycznego (takie podwójne pole nosi nazwę pola elektromagnetycznego ).

Magnetyzm makroskopowy jest przyczyną istnienia ziemskiego pola magnetycznego . We wnętrzu Ziemi istnieje roztopione jądro, w którym występują prądy konwekcyjne. Prądy takie unoszą ze sobą olbrzymie ilości wolnych elektronów, które są równoważne z prądem elektrycznym, który z kolei (jak opisano powyżej) skutkuje powstaniem otaczającego pola magnetycznego.

W skali makroskopowej powstawanie i zachowanie pola magnetycznego oraz sił z nim związanych opisane są równaniami Maxwella oraz prawem Biota-Savarta.

W skali mikroskopowej

W skali mikroskopowej pole magnetyczne powstaje głównie na skutek ruchu elektronów: orbitalnego oraz obrotowego (tzw. spin ), przy czym ten ostatni jest efektem dominującym. Ruch orbitalny elektronu (dookoła jądra atomowego ) jest efektem wtórnym i tylko nieznacznie modyfikuje spinowe pole magnetyczne. W niewielkim stopniu pole magnetyczne wytwarzane jest również przez moment magnetyczny protonu i neutronu

Linie sił pola magnetycznego

Linie sił pola magnetycznego możemy ukazać graficznie za pomocą doświadczenia polegającego na umieszczeniu w pobliżu magnesu opiłków żelaza, opiłki ułożą się zgodnie z działającymi siłami pola magnetycznego