Njegova površina se uzima kao jedna sferna ‘ploča’ kondenzatora s dvije ploče, a druga ploča je šuplja sfera smještena na beskonačnoj udaljenosti.
Njegov kapacitet se mjeri (u faradima) u smislu količine naelektrisanja u kulonima koji ćete morati pumpati u zemlju za povećanje njenog električnog potencijala za 1 volt.
Ovo se može lako izračunati ako uzmemo u obzir da je električni potencijal sfernog provodnika dat jednačinom V=kQ/r gdje je k Kulonova konstanta jednaka 9*10^9. Budući da je poluprečnik Zemlje 6378100 metara ispostavilo se da je kapacitet 710 mikrofarada, što je, vjerujte mi, ogromna vrijednost kapaciteta.
Količina naelektrisanja potrebna za povećanje potencijala Zemlje za 1 volt ispostavlja se da je 1410 kulona, što je suludo velika količina naelektrisanja – nešto što se može isporučiti samo udarcem munje.
Činjenica da je potrebna tako OGROMNA količina naelektrisanja da bi se prouzrokovala promena električnog potencijala u zemlji za čak 1 volt, veoma je slična činjenici da ćete morati da dodate 3,6 * 10^11 tone vode za podizanje nivoa okeana za 1 metar.
Potencijal zemlje ostaje gotovo stalan, jer je najveći objekt koji je čovjeku neposredno dostupan. Ovo čini zemlju izvanrednim referentnim nivoom za upoređivanje drugih nivoa napona.
Zbog toga, umjetno fiksiramo napon zemlje na 0 volti, kao što mjerimo visine geografskih karakteristika na zemlji u odnosu na srednji nivo mora, koji umjetno nazivamo visinom od 0.
Ovo je dobro mjesto za mene da dodam napomenu o temi koja zbunjuje mnoge ljude – kako ‘pobogu’ možemo uzeti planetu Zemlju kao provodnu sferu? Sve što imamo je stena, kamen, pesak i glina!
Istina je da ako kopate nekoliko metara ispod zemlje (osim usred pustinja), tlo je uvijek vlažno. Sadržana vlaga lako otapa brojne soli koje obiluju kamenjem i blatom. Ove soli su uglavnom elektroliti. Nakon rastvaranja, soli daju električno nabijene ione (baš kao kada u vodu dodamo natrijum hlorid). Ovi joni čine vlažni sloj tla odličnim provodnikom, sa prosječnom vrijednošću otpora od 5 oma.
Ovaj vlažni sloj ispod površine zemlje formira virtuelnu provodnu šuplju sferu.
Model prvobitnog kompasa (sinan) iz dinastije Han (206 pr.Kr. – 220.) za koji se pretpostavlja da je napravljen od prirodnog magneta.
Magnetske silnice mogu se pokusom zapaziti ako se iznad magneta postavi staklena ploča i na nju pospe željezna pilovina te se ploča lagano potrese. Slova N i S predstavljaju položaje sjevernog i južnog pola.
Dijamagnetička svojstva zlata: lebdenje ili levitacija pirolitičkog ugljika.
Magnet koji lebdi iznad supravodiča zbog Meissnerovog učinka.
Alnico feromagnet u obliku potkove.
Jednostavan elektromagnet se sastoji od zavojnice izoliranog električnog vodiča koji je namotan ono željezne jezgre. Jakost magnetskog polja H je sukladna s jačinom električne struje i.
Magnetizam (prema magnetu koje dolazi od lat. magnes, genitiv magnetis < grč. Μαγνῆτıς λίϑος: kamen iz Magnezije) je skup pojava povezanih s magnetskim poljem i s ponašanjem tvari u magnetskom polju. Magnetska svojstva tvari potječu od magnetskih momenta atoma i njihovih međudjelovanja koja mogu stvoriti kolektivno magnetsko uređenje. Magnetizam atoma posljedica je magnetizma elektrona i atomske jezgre i njihovih međudjelovanja. Razlikuje se orbitalni magnetski moment, zbog gibanja elektrona oko atomske jezgre, i spinski magnetski moment, kao vlastito kvantnomehaničko svojstvo elektrona i jezgre. S obzirom na ponašanje u magnetskom polju, sve se tvari odlikuju svojom magnetskom permeabilnošću. Tako se mogu razlikovati dijamagnetične, paramagnetične, feromagnetične, ferimagnetične i antiferomagnetične tvari.
Povijest
Po predaji, do naziva magnet došlo je tako što je svojstva magneta zapazio pastir Magnus na grčkom otoku Kreti. Po toj predaji, on je na sandalama imao željezne čavle te je, dok je išao preko kamenja, primjetio da mu to kamenje privlači sandale. Dakako, to kamenje je bila rudača magnetit. Tales Milećanin, a poslije i drugi grčki filozofi, pisao je o neobičnom ponašanju željezne rudače koja privlači željezne predmete. Naime, oblikovana željezna rudača – magnetit, crna ruda metalnog sjaja, ima sposobnost privlačenja željeza. Ruda magnetit kopala se u maloazijskom mjestu Magnezijum, po kojem je neobična pojava svojstvena oblikovanim komadima magnetita dobila naziv magnetizam. Dakle, za tijela koja imaju svojstvo privlačenja željeznih predmeta kaže se da su magnetična i nazivaju se magneti.
Magnetizam u drevnoj Kini
Za razliku od papira, magnetski kompas je bio naprava bez koje je kineska civilizacija mogla živjeti isto kao i s njom, ali ovaj slučaj upravo pokazuje ono malo veza između znanosti i tehnologije u drevnoj Kini. Tajnovita svojstva magnetnog kamena (prirodni magnetizam minerala magnetita) bila su poznata do 300. pr. Kr. i isprva su korištena kao sredstvo proricanja. Do 100. pr. Kr. je postalo poznato da se magnetna igla usmjerava duž pravca sjever-jug i to je svojstvo korišteno u geomantiji ili umijeću feng shui, pravilnom postavljanju kuća, hramova, grobnica, cesta i drugih građevina. Kasnije se pojavila razrađena naturalistička teorija koja je objašnjavala gibanje magnetne igle kao odziv na strujanje energije kroz i oko Zemlje, što je primjer koji pokazuje da tehnologija ponekad potiče pretpostavke o prirodi, a ne samo obratno, kako se danas uobičajeno misli.
U Kini su kasnije magneti proizvođeni na različite načine: trljanjem željeza magnetitom ili magnetiziranim željezom, kovanjem zagrijane željezne trake postavljene u smjeru sjever-jug, te naglim uranjanjem zagrijane željezne šipke, postavljene u smjeru sjever-jug, u vodu. Prvi pouzdani prikaz primitivnog, ali uporabivog kompasa ili sinana, nalazi se u knjizi iz 83., dok ostali izvori sežu možda i do 4. st. pr. Kr. Komad magnetita bi se izdubio u oblik zaimače (grabilice za uzimanje i prenošenje juha), koja bi se postavila na kamenu ploču ravne, uglačane površine, a drška bi se potom usmjerila prema jugu. Izvori navode da je osim u geomantiji korišten i za orijentaciju tijekom putovanja.
Magnetizam u srednjem vijeku
U 13. stoljeću utvrđeno je da i željezo postaje magnetično ako se preko njega prelazi drugim magnetom. Tako nastaju umjetni magneti. Magneti mogu biti različitih oblika. Najčešće su u obliku igle, štapića i potkove. Petrus Peregrinus prvi je u Europi (1269.) detaljnije opisao navigaciju s pomoću magnetne igle. William Gilbert (1600.) otkrio je magnetizam Zemlje, a Charles-Augustin de Coulomb postavio je 1785. zakon o privlačenju i odbijanju magnetnih polova. Do početka 19. stoljeća smatralo se da električne i magnetske pojave nisu povezane. Epohalno je otkriće danskog fizičara Hansa Christiana Ørsteda, koji je (1820.) utvrdio da električna struja djeluje na magnetnu iglu. Pet godina poslije André-Marie Ampère otkrio je zakon o silama među vodičima kojima teče električna struja. Tada je konstruiran i prvi elektromagnet. Oko 1830. Michael Faraday, Joseph Henry i Heinrich Lenz otkrili su elektromagnetsku indukciju i njezine zakonitosti, a James Clerk Maxwell je 1873. sjedinio Ørstedove i Faradayeve spoznaje u zaokruženu cjelinu električnih i magnetskih pojava.
Svojstva
Osim prirodnih magneta, postoje i umjetni magneti, koji se dijele na stalne magnete i elektromagnete. Stalni magneti izrađuju se od posebnih željeznih legura (tzv. tvrdih feromagnetskih materijala) i trajno zadržavaju magnetska svojstva. Uz stalne magnete postoje i elektromagneti (zavojnice s jezgrom od mekog željeza), koji su magneti samo dok kroz njihovu zavojnicu teče električna struja.
Ako se magnet u obliku tankog štapa objesi tako da se može slobodno vrtjeti u horizontalnoj ravnini, magnetski štap će se okrenuti tako da jednim krajem pokazuje približno prema sjeveru. Taj kraj se naziva sjevernim polom magnetskog štapa i označava se slovom N (eng. north). Drugi je kraj okrenut prema jugu pa se označava slovom S (eng. south). Približi li se sjeverni pol jednog magneta sjevernom polu slobodno obješene magnetne igle, oni će se međusobno udaljavati. Slično se događa i za južne polove. Naprotiv, sjeverni pol magneta privlači južni pol magnetske igle i obrnuto. Posljedica međudjelovanja magneta je magnetska sila koja može biti odbojna i privlačna. U blizini polova magneta magnetske sile su najjače. Peregrinusovim pokusom se može zaključiti da se magnet sastoji od velikog broja malih, elementarnih magneta koji tvore nizove, a na krajevima imaju slobodne polove N i S.
Dijamagnetizam
Dijamagnetizam je svojstvo mnogih kemijskih elemenata (npr. zlata, srebra, cinka, silicija, fosfora, vodika, plemenitih plinova) i većine organskih spojeva, koje obilježava slaba magnetska permeabilnost. To su dijamagnetici, njihova je relativna magnetska permeabilnost manja od 1 i gotovo ne ovisi o temperaturi. Kod tih se tvari vanjsko magnetsko polje neutralizira poljem koje stvara kružno gibanje elektrona, takozvana Larmorova precesija (Joseph Larmor), pa je zbog toga gustoća magnetskoga toka zapravo manja od gustoće toka u vanjskome magnetskome polju. Anomalni dijamagnetici, na primjer grafit i bizmut, imaju većinu svojstava dijamagnetičnih tvari, ali im je magnetska permeabilnost 10 do 100 puta veća od permeabilnosti ostalih dijamagnetika i na niskim temperaturama ovisi o temperaturi. Kod svih dijamagnetičnih tvari magnetsko polje prolazi gotovo nedeformirano (strogo uzevši samo za magnetsku permeabilnost 1), pa se te tvari u makroskopskim uvjetima očituju kao “nemagnetične” (ne privlači ih magnet). Dijamagnetska svojstva pokazuju i tvari kod kojih se javlja supravodljivost.
Paramagnetizam
Paramagnetizam je svojstvo mnogih tvari, kemijskih elemenata (na primjer aluminija i kisika) i kemijskih spojeva, koje obilježava relativna magnetska permeabilnost nešto veća od 1. To je u prirodi najčešći oblik magnetizma. Paramagnetične tvari u magnetskom polju dobivaju slab dodatni inducirani magnetizam istoga smjera kao i polje, koji nastaje djelomičnim usmjeravanjem atomskih magnetskih momenata i veći je na nižoj temperaturi. U paramagnetskom stanju magnetski momenti atoma slabo međusobno djeluju i nisu kolektivno uređeni. I te tvari ne pokazuju makroskopsku “magnetičnost”, ali se, na primjer, kuglica od aluminija pri padu kroz jako polje potkovasta magneta usporava. Kod njih se zbog toplinskoga gibanja atoma ili iona stalno mijenjaju smjerovi rezultantnih magnetskih momenata tako da je ukupni magnetski moment jednak nuli iako su im rezultantni magnetski momenti različiti od nule.
Feromagnetizam
Feromagnetizam je svojstvo karakteristično za željezo, nikal, kobalt i gadolinij, za njihove međusobne slitine i neke spojeve s drugim elementima, a samo za malen broj tvari u kojima se ta četiri elementa ne pojavljuju. Feromagnetične tvari imaju izrazitu relativnu magnetsku permeabilnost, znatno veću od 1 (od 1000 do 10 000). Feromagnetizam nastaje kao posljedica jakih međudjelovanja (interakcija) magnetskih momenata atoma, zbog čega nastaje kolektivno magnetsko uređenje, takozvana spontana magnetizacija, koja se s porastom temperature smanjuje. Zbog toga feromagnetične tvari pokazuju jaku “magnetičnost”, u vanjskome magnetskome polju postaju inducirani magneti koje zatim to polje privlači. To inducirano polje mogu zadržati neko vrijeme, pa i stalno.
Osobito je važna Curieva točka, tj. granična temperatura iznad koje te tvari gube feromagnetična svojstva i postaju paramagnetici (za željezo 758 °C, nikal 360 °C, kobalt 1075 °C, gadolinij 16 °C). Hlađenjem na temperaturu nižu od Curiejeve ponovno nastaje feromagnetsko stanje. Feromagnetične tvari imaju više ili manje izražen takozvani remanentni magnetizam ili zaostali magnetizam: ako ih se dovede u magnetsko polje i zatim djelovanje polja ukloni, njihova magnetizacija ne iščezne potpuno (histereza). Tako se od tvari s velikim remanentnim magnetizmom dobivaju jaki stalni ili permanentni magneti. Posebnu skupinu feromagnetičnih materijala čine tvari poznate pod nazivom ferit.
Antiferomagnetici (npr. manganov oksid, manganov sulfid, željezni sulfid) su tvari kojima magnetska permeabilnost na kritičnoj temperaturi (slično Curievoj točki) prolazi kroz maksimum. Te su tvari po ostalim magnetskim svojstvima vrlo slične feromagneticima, odnosno iznad takozvane antiferomagnetske Curiejeve točke paramagneticima.
Ferimagnetizam
Ferimagnetizam je pojava kod koje se magnetski momenti susjednih atoma ili iona u ograničenim područjima kristala (domena), koja su feromagnetska, međusobno poništavaju, slično nizu permanentnih magneta nasuprotnih orijentacija. Takve tvari, ponajviše feriti, odlikuju se velikom električnom otpornošću koja je uzrokovana prelascima elektrona na granicama domena, a na temperaturama višima od Curieve, kao i feromagnetične, prelaze u paramagnetične tvari.
Metamagnetizam
Metamagnetici pokazuju jaku anizotropiju magnetskih svojstava; u smjeru su jedne kristalne osi paramagnetici, a u smjeru druge feromagnetici. Takvih je tvari vrlo malo, na primjer kobalt, željezo i kalcijev klorid.
Elektromagnetizam
Elektromagnetizam je pojava magnetskoga polja izazvana promjenama električnoga polja, odnosno tokom električne struje. Tu je pojavu prvi uočio Michael Faraday, a teoretski razjasnio James Clerk Maxwell. Električno i magnetsko polje usko su povezani i svaka promjena jednog od polja izaziva promjenu drugoga, pa se shvaćaju kao jedinstveno elektromagnetsko polje (elektrodinamika). Ta su dva polja u svakoj točki prostora međusobno okomita. Prema Biot-Savartovu zakonu svi djelići (duljine ds) nekog električnog vodiča kojim teče električna struja (i) stvaraju u točki na udaljenosti (r) magnetsko polje jakosti (H), koje je određeno jednakošću:
gdje je c brzina prostiranja magnetskoga polja, to jest brzina svjetlosti. S pomoću te jednakosti može se izračunati jakost magnetskoga polja u svakoj točki prostora bilo kako oblikovanoga vodiča struje (elektrodinamičko djelovanje).
Zemljin magnetizam
I Zemlja predstavlja golemi magnet. U njezinom magnetskom polju svaki slobodno pokretljivi magnet orijentira se tako da mu je jedna strana okrenuta približno prema sjeveru, a druga prema jugu. Kad se magnetna igla objesi tako da se može vrtjeti u vodoravnoj ravnini, orijentirat će se približno u smjeru sjever – jug. Kraj magnetne igle koji pokazuje prema sjeveru naziva se sjevernim polom N, dok je drugi južni pol S. To svojstvo magnetne igle se primjenjuje u kompasu za određivanje strana svijeta.
Međutim, polovi magneta i geografski polovi Zemlje se ne poklapaju u potpunosti, to jest smjer magnetske igle se ne podudara u potpunosti s pravcem sjever – jug. Odstupanje od tog pravca se naziva magnetska deklinacija. Kut deklinacije između Zemljine osi i magnetske osi označavamo sa δ (grčki delta) i iznosi 15° (15 stupnjeva). Deklinacija se sada može definirati kao kut između geografskog i magnetskog meridijana. Ipak, odstupanje od točnog smjera sjever – jug se za mnoge praktične svrhe može zanemariti. Za utvrđivanje smjera sjevera koristi se lagani magnet koji čini kompas ili busolu.
Izvori
magnetizam, “Hrvatska enciklopedija”, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
Model prvobitnog kompasa (sinan) iz dinastije Han (206 pr.Kr. – 220.) za koji se pretpostavlja da je napravljen od prirodnog magneta.
Magnetske silnice mogu se pokusom zapaziti ako se iznad magneta postavi staklena ploča i na nju pospe željezna pilovina te se ploča lagano potrese. Slova N i S predstavljaju položaje sjevernog i južnog pola.
Dijamagnetička svojstva zlata: lebdenje ili levitacija pirolitičkog ugljika.
Magnet koji lebdi iznad supravodiča zbog Meissnerovog učinka.
Alnico feromagnet u obliku potkove.
Jednostavan elektromagnet se sastoji od zavojnice izoliranog električnog vodiča koji je namotan ono željezne jezgre. Jakost magnetskog polja H je sukladna s jačinom električne struje i.
Magnetizam (prema magnetu koje dolazi od lat. magnes, genitiv magnetis < grč. Μαγνῆτıς λίϑος: kamen iz Magnezije) je skup pojava povezanih s magnetskim poljem i s ponašanjem tvari u magnetskom polju. Magnetska svojstva tvari potječu od magnetskih momenta atoma i njihovih međudjelovanja koja mogu stvoriti kolektivno magnetsko uređenje. Magnetizam atoma posljedica je magnetizma elektrona i atomske jezgre i njihovih međudjelovanja. Razlikuje se orbitalni magnetski moment, zbog gibanja elektrona oko atomske jezgre, i spinski magnetski moment, kao vlastito kvantnomehaničko svojstvo elektrona i jezgre. S obzirom na ponašanje u magnetskom polju, sve se tvari odlikuju svojom magnetskom permeabilnošću. Tako se mogu razlikovati dijamagnetične, paramagnetične, feromagnetične, ferimagnetične i antiferomagnetične tvari.
Povijest
Po predaji, do naziva magnet došlo je tako što je svojstva magneta zapazio pastir Magnus na grčkom otoku Kreti. Po toj predaji, on je na sandalama imao željezne čavle te je, dok je išao preko kamenja, primjetio da mu to kamenje privlači sandale. Dakako, to kamenje je bila rudača magnetit. Tales Milećanin, a poslije i drugi grčki filozofi, pisao je o neobičnom ponašanju željezne rudače koja privlači željezne predmete. Naime, oblikovana željezna rudača – magnetit, crna ruda metalnog sjaja, ima sposobnost privlačenja željeza. Ruda magnetit kopala se u maloazijskom mjestu Magnezijum, po kojem je neobična pojava svojstvena oblikovanim komadima magnetita dobila naziv magnetizam. Dakle, za tijela koja imaju svojstvo privlačenja željeznih predmeta kaže se da su magnetična i nazivaju se magneti.
Magnetizam u drevnoj Kini
Za razliku od papira, magnetski kompas je bio naprava bez koje je kineska civilizacija mogla živjeti isto kao i s njom, ali ovaj slučaj upravo pokazuje ono malo veza između znanosti i tehnologije u drevnoj Kini. Tajnovita svojstva magnetnog kamena (prirodni magnetizam minerala magnetita) bila su poznata do 300. pr. Kr. i isprva su korištena kao sredstvo proricanja. Do 100. pr. Kr. je postalo poznato da se magnetna igla usmjerava duž pravca sjever-jug i to je svojstvo korišteno u geomantiji ili umijeću feng shui, pravilnom postavljanju kuća, hramova, grobnica, cesta i drugih građevina. Kasnije se pojavila razrađena naturalistička teorija koja je objašnjavala gibanje magnetne igle kao odziv na strujanje energije kroz i oko Zemlje, što je primjer koji pokazuje da tehnologija ponekad potiče pretpostavke o prirodi, a ne samo obratno, kako se danas uobičajeno misli.
U Kini su kasnije magneti proizvođeni na različite načine: trljanjem željeza magnetitom ili magnetiziranim željezom, kovanjem zagrijane željezne trake postavljene u smjeru sjever-jug, te naglim uranjanjem zagrijane željezne šipke, postavljene u smjeru sjever-jug, u vodu. Prvi pouzdani prikaz primitivnog, ali uporabivog kompasa ili sinana, nalazi se u knjizi iz 83., dok ostali izvori sežu možda i do 4. st. pr. Kr. Komad magnetita bi se izdubio u oblik zaimače (grabilice za uzimanje i prenošenje juha), koja bi se postavila na kamenu ploču ravne, uglačane površine, a drška bi se potom usmjerila prema jugu. Izvori navode da je osim u geomantiji korišten i za orijentaciju tijekom putovanja.
Magnetizam u srednjem vijeku
U 13. stoljeću utvrđeno je da i željezo postaje magnetično ako se preko njega prelazi drugim magnetom. Tako nastaju umjetni magneti. Magneti mogu biti različitih oblika. Najčešće su u obliku igle, štapića i potkove. Petrus Peregrinus prvi je u Europi (1269.) detaljnije opisao navigaciju s pomoću magnetne igle. William Gilbert (1600.) otkrio je magnetizam Zemlje, a Charles-Augustin de Coulomb postavio je 1785. zakon o privlačenju i odbijanju magnetnih polova. Do početka 19. stoljeća smatralo se da električne i magnetske pojave nisu povezane. Epohalno je otkriće danskog fizičara Hansa Christiana Ørsteda, koji je (1820.) utvrdio da električna struja djeluje na magnetnu iglu. Pet godina poslije André-Marie Ampère otkrio je zakon o silama među vodičima kojima teče električna struja. Tada je konstruiran i prvi elektromagnet. Oko 1830. Michael Faraday, Joseph Henry i Heinrich Lenz otkrili su elektromagnetsku indukciju i njezine zakonitosti, a James Clerk Maxwell je 1873. sjedinio Ørstedove i Faradayeve spoznaje u zaokruženu cjelinu električnih i magnetskih pojava.
Svojstva
Osim prirodnih magneta, postoje i umjetni magneti, koji se dijele na stalne magnete i elektromagnete. Stalni magneti izrađuju se od posebnih željeznih legura (tzv. tvrdih feromagnetskih materijala) i trajno zadržavaju magnetska svojstva. Uz stalne magnete postoje i elektromagneti (zavojnice s jezgrom od mekog željeza), koji su magneti samo dok kroz njihovu zavojnicu teče električna struja.
Ako se magnet u obliku tankog štapa objesi tako da se može slobodno vrtjeti u horizontalnoj ravnini, magnetski štap će se okrenuti tako da jednim krajem pokazuje približno prema sjeveru. Taj kraj se naziva sjevernim polom magnetskog štapa i označava se slovom N (eng. north). Drugi je kraj okrenut prema jugu pa se označava slovom S (eng. south). Približi li se sjeverni pol jednog magneta sjevernom polu slobodno obješene magnetne igle, oni će se međusobno udaljavati. Slično se događa i za južne polove. Naprotiv, sjeverni pol magneta privlači južni pol magnetske igle i obrnuto. Posljedica međudjelovanja magneta je magnetska sila koja može biti odbojna i privlačna. U blizini polova magneta magnetske sile su najjače. Peregrinusovim pokusom se može zaključiti da se magnet sastoji od velikog broja malih, elementarnih magneta koji tvore nizove, a na krajevima imaju slobodne polove N i S.
Dijamagnetizam
Dijamagnetizam je svojstvo mnogih kemijskih elemenata (npr. zlata, srebra, cinka, silicija, fosfora, vodika, plemenitih plinova) i većine organskih spojeva, koje obilježava slaba magnetska permeabilnost. To su dijamagnetici, njihova je relativna magnetska permeabilnost manja od 1 i gotovo ne ovisi o temperaturi. Kod tih se tvari vanjsko magnetsko polje neutralizira poljem koje stvara kružno gibanje elektrona, takozvana Larmorova precesija (Joseph Larmor), pa je zbog toga gustoća magnetskoga toka zapravo manja od gustoće toka u vanjskome magnetskome polju. Anomalni dijamagnetici, na primjer grafit i bizmut, imaju većinu svojstava dijamagnetičnih tvari, ali im je magnetska permeabilnost 10 do 100 puta veća od permeabilnosti ostalih dijamagnetika i na niskim temperaturama ovisi o temperaturi. Kod svih dijamagnetičnih tvari magnetsko polje prolazi gotovo nedeformirano (strogo uzevši samo za magnetsku permeabilnost 1), pa se te tvari u makroskopskim uvjetima očituju kao “nemagnetične” (ne privlači ih magnet). Dijamagnetska svojstva pokazuju i tvari kod kojih se javlja supravodljivost.
Paramagnetizam
Paramagnetizam je svojstvo mnogih tvari, kemijskih elemenata (na primjer aluminija i kisika) i kemijskih spojeva, koje obilježava relativna magnetska permeabilnost nešto veća od 1. To je u prirodi najčešći oblik magnetizma. Paramagnetične tvari u magnetskom polju dobivaju slab dodatni inducirani magnetizam istoga smjera kao i polje, koji nastaje djelomičnim usmjeravanjem atomskih magnetskih momenata i veći je na nižoj temperaturi. U paramagnetskom stanju magnetski momenti atoma slabo međusobno djeluju i nisu kolektivno uređeni. I te tvari ne pokazuju makroskopsku “magnetičnost”, ali se, na primjer, kuglica od aluminija pri padu kroz jako polje potkovasta magneta usporava. Kod njih se zbog toplinskoga gibanja atoma ili iona stalno mijenjaju smjerovi rezultantnih magnetskih momenata tako da je ukupni magnetski moment jednak nuli iako su im rezultantni magnetski momenti različiti od nule.
Feromagnetizam
Feromagnetizam je svojstvo karakteristično za željezo, nikal, kobalt i gadolinij, za njihove međusobne slitine i neke spojeve s drugim elementima, a samo za malen broj tvari u kojima se ta četiri elementa ne pojavljuju. Feromagnetične tvari imaju izrazitu relativnu magnetsku permeabilnost, znatno veću od 1 (od 1000 do 10 000). Feromagnetizam nastaje kao posljedica jakih međudjelovanja (interakcija) magnetskih momenata atoma, zbog čega nastaje kolektivno magnetsko uređenje, takozvana spontana magnetizacija, koja se s porastom temperature smanjuje. Zbog toga feromagnetične tvari pokazuju jaku “magnetičnost”, u vanjskome magnetskome polju postaju inducirani magneti koje zatim to polje privlači. To inducirano polje mogu zadržati neko vrijeme, pa i stalno.
Osobito je važna Curieva točka, tj. granična temperatura iznad koje te tvari gube feromagnetična svojstva i postaju paramagnetici (za željezo 758 °C, nikal 360 °C, kobalt 1075 °C, gadolinij 16 °C). Hlađenjem na temperaturu nižu od Curiejeve ponovno nastaje feromagnetsko stanje. Feromagnetične tvari imaju više ili manje izražen takozvani remanentni magnetizam ili zaostali magnetizam: ako ih se dovede u magnetsko polje i zatim djelovanje polja ukloni, njihova magnetizacija ne iščezne potpuno (histereza). Tako se od tvari s velikim remanentnim magnetizmom dobivaju jaki stalni ili permanentni magneti. Posebnu skupinu feromagnetičnih materijala čine tvari poznate pod nazivom ferit.
Antiferomagnetici (npr. manganov oksid, manganov sulfid, željezni sulfid) su tvari kojima magnetska permeabilnost na kritičnoj temperaturi (slično Curievoj točki) prolazi kroz maksimum. Te su tvari po ostalim magnetskim svojstvima vrlo slične feromagneticima, odnosno iznad takozvane antiferomagnetske Curiejeve točke paramagneticima.
Ferimagnetizam
Ferimagnetizam je pojava kod koje se magnetski momenti susjednih atoma ili iona u ograničenim područjima kristala (domena), koja su feromagnetska, međusobno poništavaju, slično nizu permanentnih magneta nasuprotnih orijentacija. Takve tvari, ponajviše feriti, odlikuju se velikom električnom otpornošću koja je uzrokovana prelascima elektrona na granicama domena, a na temperaturama višima od Curieve, kao i feromagnetične, prelaze u paramagnetične tvari.
Metamagnetizam
Metamagnetici pokazuju jaku anizotropiju magnetskih svojstava; u smjeru su jedne kristalne osi paramagnetici, a u smjeru druge feromagnetici. Takvih je tvari vrlo malo, na primjer kobalt, željezo i kalcijev klorid.
Elektromagnetizam
Elektromagnetizam je pojava magnetskoga polja izazvana promjenama električnoga polja, odnosno tokom električne struje. Tu je pojavu prvi uočio Michael Faraday, a teoretski razjasnio James Clerk Maxwell. Električno i magnetsko polje usko su povezani i svaka promjena jednog od polja izaziva promjenu drugoga, pa se shvaćaju kao jedinstveno elektromagnetsko polje (elektrodinamika). Ta su dva polja u svakoj točki prostora međusobno okomita. Prema Biot-Savartovu zakonu svi djelići (duljine ds) nekog električnog vodiča kojim teče električna struja (i) stvaraju u točki na udaljenosti (r) magnetsko polje jakosti (H), koje je određeno jednakošću:
gdje je c brzina prostiranja magnetskoga polja, to jest brzina svjetlosti. S pomoću te jednakosti može se izračunati jakost magnetskoga polja u svakoj točki prostora bilo kako oblikovanoga vodiča struje (elektrodinamičko djelovanje).
Zemljin magnetizam
I Zemlja predstavlja golemi magnet. U njezinom magnetskom polju svaki slobodno pokretljivi magnet orijentira se tako da mu je jedna strana okrenuta približno prema sjeveru, a druga prema jugu. Kad se magnetna igla objesi tako da se može vrtjeti u vodoravnoj ravnini, orijentirat će se približno u smjeru sjever – jug. Kraj magnetne igle koji pokazuje prema sjeveru naziva se sjevernim polom N, dok je drugi južni pol S. To svojstvo magnetne igle se primjenjuje u kompasu za određivanje strana svijeta.
Međutim, polovi magneta i geografski polovi Zemlje se ne poklapaju u potpunosti, to jest smjer magnetske igle se ne podudara u potpunosti s pravcem sjever – jug. Odstupanje od tog pravca se naziva magnetska deklinacija. Kut deklinacije između Zemljine osi i magnetske osi označavamo sa δ (grčki delta) i iznosi 15° (15 stupnjeva). Deklinacija se sada može definirati kao kut između geografskog i magnetskog meridijana. Ipak, odstupanje od točnog smjera sjever – jug se za mnoge praktične svrhe može zanemariti. Za utvrđivanje smjera sjevera koristi se lagani magnet koji čini kompas ili busolu.
Izvori
magnetizam, “Hrvatska enciklopedija”, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
Privlaće određene materijale – kao što su gvožđe, nikl, kobalt, određeni čelici i druge legure;
Djeluje privlaćnom ili odbojnom silom na druge magnete (suprotstavljeni polovi privlače se, isti polovi odbijaju);
Imaju uticaj na električne provodnike kada se magnet i provodnik kreću u odnosu jedni prema drugima;
Imaju uticaj na put koju uzimaju električno napunjene čestice koje putuju u slobodnom prostoru.
Na osnovu ovih efekata, magneti transformišu energiju iz jednog oblika u drugi, bez trajnog gubitka sopstvene energije. Primjeri magnetnih funkcija su:
A. Mehanički do mehanički – kao što su privlačnost i odbijanje.
B. Mehanički za električne – kao što su generatori i mikrofoni.
C. Električno do mehaničko – kao što su motori, zvučnici, deformacija punjenih čestica.
D. Mehanički za grejanje – kao što su obrtni strujni i histerezni momenti uređaja.
E. Specijalni efekti – kao što su magnetni otpornici, uređaji Hall efekata i magnetna rezonanca.
Od čega se prave trajni magneti?
Moderni trajni magneti su izrađeni od specijalnih legura koje su pronađene kroz istraživanje kako bi se stvorili sve bolji magneti. Najčešće porodice magnetnih materijala danas su one izrađene od aluminijum-nikal-kobalt (Alnicos), stroncijum-gvožđe (feriti, poznati i kao keramika), neodimijum-željezo-bor (neo magneti, ponekad pod nazivom “super magneti “) i Samarium-Kobalt. (Porodice Samarij-Kobalt i Neodimijum-željezo-Boron su kolektivno poznate kao Retke Zemlje.)
Kako su napravljeni magneti?
Savremeni magnetni materijali se izrađuju livenjem, presovanjem i sinterovanjem, vezivanjem kompresije, brizganjem, ekstrudiranjem ili kalendarima.
Koliko je trajna snaga magneta?
Ako se magnet skladišti daleko od električnih vodova, drugih magneta, visokih temperatura i drugih faktora koji negativno utiču na magnet, zadržaće svoj magnetizam u suštini zauvek.
Hoće li magneti izgubiti svoju moć tokom vremena?
Moderni magnetski materijali vremenom izgube veoma mali deo svog magnetizma. Na primer, za materijale Samarium Cobalt, pokazano je da je to manje od 1% u periodu od deset godina.
Šta može uticati na snagu magneta?
Ovi faktori mogu uticati na snagu magneta:
Toplota
Radiacija
Jake električne struje u neposrednoj blizini magneta
Ostali magneti u neposrednoj blizini magneta
(Neo magneti će korodirati u sredinama sa visokom vlažnošću, osim ako imaju zaštitni premaz.)
Šok i vibracija ne utiču na savremene magnetske materijale, osim ako su dovoljni da fizički oštete materijal.
Kako se snaga magneta mijenja sa daljinom?
Snaga magnetnog polja otprilike eksponencijalno pada na daljinu.
Da li se magnet koji je izgubio magnetizam može ponovno magnetizovati?
Pod uslovom da materijal nije oštećen ekstremnom toplotom, magnet se može ponovo magnetizovati unazad na prvobitnu snagu.
Da li mogu da napravim da magnet koji već imam da bude jači?
Jednom kada je magnet potpuno magnetizovan, ne može se postići da bude jači – on je “zasićen”. U tom smislu, magneti su kao kante vode: kada su puni, ne mogu dobiti “punije”.
Kako merite snagu magneta?
Najčešće se koriste Gaussmeteri, Magnetometri ili Pull-Testeri za merenje jačine magneta. Gaussmeteri mjeri snagu u Gaussu, merama magneta u Gaussu ili proizvoljnim jedinicama (tako da je lako upoređivati jedan magnet s drugim), a Pull-Testers može meriti vuču u kilogramima, ili drugim jedinicama sile. Specijalni Gaussmeteri mogu koštati nekoliko hiljada dolara. Imamo nekoliko vrsta Gaussmetera koji koštaju između 400 i 1.500 dolara.
Ako imam Neo magnet sa brojem od 12.300 Gauss-a, da li mogu da izmerim 12.300 Gaussa na njegovoj površini?
Vrijednost se meri u uslovima zatvorenog kola. Magnet zatvorenog kola nije od velike koristi. U praksi ćete meriti polje koje je manje od 12.300 Gaussa blizu površine magneta. Stvarno merenje će zavisiti od toga da li magnet ima privezan čelik, koliko daleko od površine vršite merenje i veličine magneta (pod pretpostavkom da se merenje vrši na sobnoj temperaturi).
“Elektromagnetizam je grana fizike koja se bavi svim fenomenima struje i magnetizma. Ovo polje je ključna osnova našeg savremenog doba električne energije i informacione tehnologije. Upravlja ga skup osnovnih principa koji su kodirani u četiri jednačine nazvane Maxwellove jednačine, koje su poznate već oko 150 godina. Svaki put kada iskoristimo fundamentalne efekte predviđene ovom teorijom, ostvarujemo ogromne prednosti u pogledu tehnološkog napretka. Stvari poput električnih mašina, motora, različitih elektronskih uređaja, krugova, računara, displeja, senzora i bežične komunikacije funkcionišu na bazi osnovnih principa elektromagnetizma. Ovaj predmet se u stvari smatra “klasičnom fizikom”, što izgleda da sugerišemo da smo znali sve što je potrebno da znamo o tome.
Međutim, naš IBM istraživački tim je nedavno otkrio suptilnu skrivenu osobinu elektromagnetizma – ranije nepoznat efekat zatvaranja polja koji smo nazvali “efekat kamile” u sistemu od dvije linije transverzalnih dipola. U elektromagnetizmu, osnovni izvor električnog polja i magnetnog polja može se modelirati kao tačkasti naboj – hipotetički naboj koji se nalazi u jednoj tački u prostoru – i dipol, par ravnih i suprotno napunjenih ili magnetizovanih polova razdvojenih rastojanjem . Zamislite da postavimo dva reda magnetnih dipola i pokušavamo da izmerimo jačinu magnetnog polja duž središne ose. Magnetno polje je svakako jače u centru i smanjuje se od nje. Međutim, ako dužina linije dipola prelazi određenu kritičku dužinu, dođe do iznenađujućeg efekta: polje postaje malo jače u blizini ivica i stvara profil za zatvaranje polja koji izgleda kao kamila, a time i ime efekta. IBM tim je ovo otkriće izveštavao detaljnim eksperimentalnim i teorijskim istraživanjima u dve nove publikacije i patenta. Ovo iznenađujuće otkriće je uzbudljivo iz nekoliko razloga. Prvo, predstavlja novi elementarni jednodimenzionalni potencijal u fizici, pridružujući se spisku poznatih potencijala kao što su Coulomb, parabolični i kvadratni” bunar. Drugo, ovaj efekat postaje ključna karakteristika koja omogućava ovom sistemu da služi kao nova klasa prirodne magnetne zamke koja se zove paralelna dipolna linija (PDL), uz mnoge moguće uzbudljive primjene. Ovaj efekat kamile i srodna PDL magnetska zamka mogu se realizovati pomoću specijalnih cilindričnih magneta čije su poluge na krivini, i grafitna šipka kao zarobljeni predmet. Ova prirodna magnetna zamka takođe pokazuje sistem “čestica u jedno dimenzionom potencijalu”, čime služi kao nova platforma za eksperimente pedagoške fizike. Iz tog razloga, nakon rigoroznog procesa selekcije, otkriće IBM-a nedavno je predstavljeno kao eksperimentalni problem na Međunarodnoj olimpijadi fizike (IPhO) nedavno održanoj u Indoneziji u julu.”, (1)
Naučnici su identifikovali obrasce u magnetnom polju Zemlje koje se razvijaju po reda od 1.000 godina, pružajući novi uvid u to kako polje radi i dodajući mjeru predvidljivosti za promjene u polju koje ranije nisu poznate.
Otkriće će također omogućiti istraživačima da proučavaju prošlost planete sa finijim rezolucijama koristeći ovaj geomagnetski “otisak prsta” za upoređivanje jezgra sedimenta uzetih iz Atlantika i Pacifičkih okeana. Rezultati istraživanja, koji je podržala Nacionalna naučna fondacija, nedavno su objavljeni u knjigama Earth and Planetary Science Letters. Geomagnetno polje je kritično za život na Zemlji. Bez toga, napunjene čestice od sunca (“solarni vetar”) bi udvostrule atmosferu, kažu naučnici. Polje takođe pomaže u ljudskoj plovidbi i migracijama životinja na način na koji naučnici tek počinju da razumeju. Vekovi ljudskog posmatranja, kao i geološki zapisi, pokazuju da se naša polja značajno menjaju u svojoj snazi i strukturi tokom vremena. Ipak, uprkos njegovom značaju, mnoga pitanja ostaju bez odgovora o tome zašto i kako se ove promjene javljaju. Najjednostavniji oblik magnetskog polja dolazi iz dipola: par ravnopravnih i suprotno napunjenih stubova, poput magnetskog traka.
“Već smo znali da Zemlja nije savršeni dipol, a ove nesavršenosti možemo videti u istorijskom zapisu”, rekla je Maureen “Mo” Walczak, postdoktor istraživač na Oregon State University i glavni autor studija. “Nalazimo da ne-dipolarne strukture nisu nejasne, nepredvidljive stvari. One su veoma dugotrajne i ponavljaju se preko 10.000 godina – uporne na njihovoj lokaciji širom holocena. “To je nešto poput otkrića Svjetskog grala”, dodala je ona, “iako nije savršeno. To je važan prvi korak ka boljem razumijevanju magnetskog polja i sinhronizaciji podataka s jezgrom sedimenta na boljoj skali.” Pre nekih 800.000 godina, igla magnetskog kompasa bi ukazala na jug, jer je magnetsko polje Zemlje obrnuto. Ove preokretanje obično se dešava svakih nekoliko stotina hiljada godina. Dok su naučnici svesni šablona preokreta u magnetnom polju Zemlje, sekundarni obrazac geomagnetnog “vibriranja” u periodima stabilnog polariteta, poznatog kao paleomagnetna sekularna varijacija ili PSV, može biti ključ za razumevanje zašto dolazi do neke geomagnetske promene.
Magnetno polje Zemlje se nesavršeno podudara sa osom rotacije, zbog čega se “pravi sever” razlikuje od “magnetnog sjevera”, kažu istraživači. Na sjevernoj hemisferi ovaj disparitet u savremenom polju očigledno pokreće područja visokog geomagnetskog intenziteta koji su usredsređeni ispod Severne Amerike i Azije. “Ono što nismo znali je da li ovaj snimak ima neko dugoročno značenje – a ono što smo saznali jeste da ima”, rekao je Džozef Stoner, specijalista paleomagnetskih studija u državi Oregon i koautor na studiji. Kada je magnetsko polje jače ispod Severne Amerike, ili u “Sjevernoameričkom režimu”, ono stvara strme naklonosti i visoke intenzitete u Severnom Pacifiku i nizak intenzitet u Evropi sa zapadnim deklinacijama u Severnom Atlantiku. Ovo je u skladu sa istorijskim zapisom. Alternativni “evropski režim” je na neki način suprotan, sa plitkim nagibom i niskim intenzitetom u severnom Pacifiku, i sa istočnim deklinacijama na severu Atlantika i velikim intenzitetima u Evropi. “Kako se ispostavilo, magnetsko polje je manje komplikovano nego što smo mislili”, rekao je Stoner. “To je prilično jednostavno oscilovanje koje izgleda kao rezultat varijacija geomagnetskog intenziteta na samo nekoliko ponavljajućih lokacija sa velikim prostornim utjecajima. Još nismo sigurni šta pogađa ovu varijaciju, iako je verovatno kombinacija faktora uključujući konvekciju spoljnog jezgra koje može biti pristrasno u konfiguraciji od strane najmanjih ploča. “ Istraživači su uspeli da identifikuju obrazac proučavajući dve jezgre visoke rezolucije od zaliva Aljaske koje su im omogućile da razviju rekonstrukciju PSV u tom regionu od 17,400 godina. Zatim su upoređivali ove zapise sa sedimentnim jezgrima sa drugih lokacija u Tihom okeanu kako bi se uhvatio magnetni otisak prstiju, koji se zasniva na orijentaciji magnetita u sedimentu, koji djeluje kao magnetska snimka iz prošlosti. Uobičajeni magnetni signal koji se nalazi u jezgri sada pokriva područje koje se proteže od Aljaske do Oregona, a preko Havaja.
“Magnetno poravnanje dalekih rekonstrukcija životne sredine korištenjem preokreta u paleomagnetnom zapisu omogućava uvid u prošlost na skali od stotinu hiljada godina”, rekao je Walczak.
“Razvoj koherentne PSV stratigrafije će nam omogućiti da pogledamo snimak na skali koja je možda kratka kao nekoliko vekova, upoređivati događaje između okeanskih basena i stvarno doći do srži istine o tome kako se klimatske anomalije razmnožavaju oko planete na skali relevantnoj za ljudsko društvo “. Magnetno polje se generiše unutar Zemlje putem tečnog spoljnog jezgra od gvožđa, nikla i drugih metala koji stvara električne struje, što zauzvrat proizvodi magnetna polja. Magnetno polje je dovoljno jako da zaštiti Zemlju od solarnih vetrova i kosmičkog zračenja. Činjenica da se ona mijenja je dobro poznata; razlozi zašto su ostali misterija. Sada ova misterija može biti malo bliža rešavanju.
Geomagnetizam je grana znanosti koja se bavi izučavanjem magn. polja Zemlje i njegovom primjenom. Smjer magnetske igle pokazuje da Zemlja ima vlastito magnetsko polje koje se može usporediti s poljem magnetskog štapa. Zemlja ima sjeverni i južni magnetski pol koji se ne podudaraju sa Zemljinim zemljopisnim polovima. Sjev. magn. pol leži blizu juž. zemljopisnoga pola, a juž. magnetski blizu sjev. zemljopisnoga. Jakost magn. polja Zemlje u nekoj točki je ona sila kojom to polje djeluje na jedinični magn. naboj (pol). Vertikalna ravnina kroz vektor magn. polja (ili magn. meridijan) zatvara s ravninom zemljopisnog meridijana kut koji se zove magn. deklinacija (D). Ona je pozitivna ili istočna i negativna ili zapadna deklinacija. Magn. igla je prema horizontu otklonjena za kut koji se zove inklinacija (I). Na magn. ekvatoru ona je horizontalna (tj. 0°), na polovima vertikalna (na sjev. magn. polu +90°, a na južnom -90°). Vektor jakosti magn. polja F, njegova horizontalna H i vertikalna Z komponenta, deklinacija D i inklinacija I zovu se geomagnetski elementi. Spajanjem njihovih vrijednosti za isti vremenski trenutak za različita mjesta na Zemlji dobivaju se izomagnetske crte (linije): izogone (jednake deklinacije; agona je izogona s vrijednošću 0°), izokline (jednake inklinacije; aklina je izoklina s vrijednošću 0°), izodiname (jednake jakosti mag. polja). Magn. polje Zemlje promjenjivo je u vremenu. Vrijednost od F se mijenja od 0,2 do 0,6 gausa (1 gaus = 10-4 tesla). Promjene u lokalnim vrijednostima geomagn. elemenata kao i položaja polova zove se sekularna magn. varijacija. Npr. južni magn. pol je promijenio svoj položaj od točke 71° 12’ S i 150° 42’ E (1912. g.) do 68° 42’ S i 143°00’ E (1952. g.). Deklinacija (D) u Londonu promijenila se od +11° (1576) na -24°, a inklinacija (I) od 74° na 67°. Istraživanjem promjena sekularne geomagn. varijacije tijekom geol. prošlosti bavi se paleogeomagnetizam. Crte (linije) koje povezuju točke jednake promjene nekoga geomagn. elementa unutar nekoga vremenskog razdoblja zovu se izopore. Na promjenjivost magn. polja Zemlje utječu još poremećaji zbog magn. masa u unutrašnjosti Zemlje, pravilne periodične varijacije magn. polja (dnevne i godišnje varijacije, Sunčeve pjege i dr.), slučajne neperiodične perturbacije ili magn. oluje. Uzroci magn. polja Zemlje kao ni varijacije nisu još sa sigurnošću poznati. Pretpostavlja se da su uzroci magn. polja povezani s el. strujama u tekućoj jezgri Zemlje. Usporedba s magn. poljem drugih nebeskih tijela pokazuje da su npr. magn. polja Mjeseca, Marsa i Venere zanemarivo malena prema Zemljinu, dok Jupiter ima oko 50 000 puta jače magn. polje nego Zemlja. Najranija geomagn. mjerenja u Hrvatskoj proveo je J. Marieni (1806–23) mjerenjem magn. deklinacije na Jadranu. K. Kreli mjerio je deklinaciju, inklinaciju i horizontalni intenzitet na Jadranu (1854). God. 1873. osnovan je magn. opservatorij u Puli. Mjerenja geomagn. elemenata provodili su F. Laschober i V. Kesslitz u Istri i Dalmaciji (1889, 1907), A. Kugler od crte Koprivnica – Zagreb do crte Vukovar – Županja (1915, 1916). God. 1949. provedena su mjerenja magn. deklinacije na otocima i ist. obali Jadrana.
Geomagnetizam je grana znanosti koja se bavi izučavanjem magn. polja Zemlje i njegovom primjenom. Smjer magnetske igle pokazuje da Zemlja ima vlastito magnetsko polje koje se može usporediti s poljem magnetskog štapa. Zemlja ima sjeverni i južni magnetski pol koji se ne podudaraju sa Zemljinim zemljopisnim polovima. Sjev. magn. pol leži blizu juž. zemljopisnoga pola, a juž. magnetski blizu sjev. zemljopisnoga. Jakost magn. polja Zemlje u nekoj točki je ona sila kojom to polje djeluje na jedinični magn. naboj (pol). Vertikalna ravnina kroz vektor magn. polja (ili magn. meridijan) zatvara s ravninom zemljopisnog meridijana kut koji se zove magn. deklinacija (D). Ona je pozitivna ili istočna i negativna ili zapadna deklinacija. Magn. igla je prema horizontu otklonjena za kut koji se zove inklinacija (I). Na magn. ekvatoru ona je horizontalna (tj. 0°), na polovima vertikalna (na sjev. magn. polu +90°, a na južnom -90°). Vektor jakosti magn. polja F, njegova horizontalna H i vertikalna Z komponenta, deklinacija D i inklinacija I zovu se geomagnetski elementi. Spajanjem njihovih vrijednosti za isti vremenski trenutak za različita mjesta na Zemlji dobivaju se izomagnetske crte (linije): izogone (jednake deklinacije; agona je izogona s vrijednošću 0°), izokline (jednake inklinacije; aklina je izoklina s vrijednošću 0°), izodiname (jednake jakosti mag. polja). Magn. polje Zemlje promjenjivo je u vremenu. Vrijednost od F se mijenja od 0,2 do 0,6 gausa (1 gaus = 10-4 tesla). Promjene u lokalnim vrijednostima geomagn. elemenata kao i položaja polova zove se sekularna magn. varijacija. Npr. južni magn. pol je promijenio svoj položaj od točke 71° 12’ S i 150° 42’ E (1912. g.) do 68° 42’ S i 143°00’ E (1952. g.). Deklinacija (D) u Londonu promijenila se od +11° (1576) na -24°, a inklinacija (I) od 74° na 67°. Istraživanjem promjena sekularne geomagn. varijacije tijekom geol. prošlosti bavi se paleogeomagnetizam. Crte (linije) koje povezuju točke jednake promjene nekoga geomagn. elementa unutar nekoga vremenskog razdoblja zovu se izopore. Na promjenjivost magn. polja Zemlje utječu još poremećaji zbog magn. masa u unutrašnjosti Zemlje, pravilne periodične varijacije magn. polja (dnevne i godišnje varijacije, Sunčeve pjege i dr.), slučajne neperiodične perturbacije ili magn. oluje. Uzroci magn. polja Zemlje kao ni varijacije nisu još sa sigurnošću poznati. Pretpostavlja se da su uzroci magn. polja povezani s el. strujama u tekućoj jezgri Zemlje. Usporedba s magn. poljem drugih nebeskih tijela pokazuje da su npr. magn. polja Mjeseca, Marsa i Venere zanemarivo malena prema Zemljinu, dok Jupiter ima oko 50 000 puta jače magn. polje nego Zemlja. Najranija geomagn. mjerenja u Hrvatskoj proveo je J. Marieni (1806–23) mjerenjem magn. deklinacije na Jadranu. K. Kreli mjerio je deklinaciju, inklinaciju i horizontalni intenzitet na Jadranu (1854). God. 1873. osnovan je magn. opservatorij u Puli. Mjerenja geomagn. elemenata provodili su F. Laschober i V. Kesslitz u Istri i Dalmaciji (1889, 1907), A. Kugler od crte Koprivnica – Zagreb do crte Vukovar – Županja (1915, 1916). God. 1949. provedena su mjerenja magn. deklinacije na otocima i ist. obali Jadrana.
