Магнитный полюс — это полезное понятие из теории магнитного поля, аналогичное понятию электрического заряда. Определения северный и южный по отношению к таким полюсам в рамках этой аналогии соответствуют определениям заряда как положительного и отрицательного.
Точно так же как существует сила отталкивания между двумя электронами и сила притяжения между электроном и протоном, имеется сила отталкивания между двумя северными магнитными полюсами и сила притяжения между северным и южным полюсами.
Магнитные поля можно описывать при помощи линий магнитного потока, или силовых линий. Это понятие связано с гипотетическим поведением единичного северного полюса, движущегося во внешнем магнитном поле.
Если бы существовал такой полюс, то при указанных условиях он стремился бы двигаться в направлении поля в каждой точке пространства и описывал бы траектории, называемые силовыми линиями. Единичный южный полюс движется вдоль силовых линий в направлении, противоположном направлению движения единичного северного полюса.
Движение единичного полюса вдоль силовых линий является следствием действия кулоновской силы, причем влияние одного из двух единичных полюсов заменяется влиянием эквивалентного магнитного поля.
Сила, приложенная к одному полюсу, представляет собой результат взаимодействия его собственного локального поля с полем, существующем в окружающем пространстве.
Хотя напряженность этого внешнего поля чувствуется данным полюсом, расположение источника внешнего поля не обязательно должно быть известным, если рассматривается только сила, действующая на данный полюс.
Внешнее поле просто оказывает влияние на полюс, находящийся в заданной точке пространства. Интенсивность ответной реакции единичного полюса на воздействие внешнего поля определяет количественную меру, по отношению к которой оценивается напряженность этого внешнего поля.
Итак, как электрическое, так и магнитное поле может быть изображено в общем виде при помощи силовых линий. Единичные электрические заряды стремятся двигаться вдоль электрических силовых линий, а единичные магнитные полюса — вдоль магнитных силовых линий. Однако между этими двумя видами силовых линий имеется принципиальное различие.
В частности, существует два типа электрически заряженных частиц — положительные и отрицательные, и частицы каждого типа действуют как источники электрического потока.
Если в пространстве присутствуют частицы обоих типов, то электрические силовые линии начинаются на частицах одного типа и оканчиваются на частицах другого типа. При этих условиях каждая электрическая силовая линия имеет начало, конец и направление.
Если же присутствуют электрически заряженные частицы только одного типа, то электрические силовые линии простираются между этими частицами и бесконечностью. В этом случае каждая силовая линия имеет начало и направление, но не имеет конца.
Магнитная силовая линия в отличие от электрической хотя и имеет направление, но не имеет ни начала, ни конца. Магнитные силовые линии всегда непрерывны. Вследствие этого не может существовать единичный магнитный полюс в виде частицы, аналогичной единичному заряду, который представляется электроном или протоном.
Хотя понятия северного и южного единичных магнитных полюсов полезны для количественного описания магнитных полей, в природе такие частицы существовать не могут. Тем не менее магнитные силовые линии могут выходить из одного конца тела и входить в другой его конец. В этих случаях говорят, что данное тело является магнитно-поляризованным.
Подобным образом тело является электрически поляризованным, если электрические силовые линии выходят из одного его конца и входят в другой конец.
При электрической поляризации электрическая силовая линия начинается в некоторой точке внутри поляризованного тела. Конец силовой линии приписывают некоторому конкретному электрону или конкретному протону. В случае же магнитной поляризации магнитная силовая линия просто проходит через тело, и внутри этого тела нет точек, в которых она начиналась бы или оканчивалась.
В качестве примера рассмотрим магнитное поле, окружающее стержневой магнит. Это поле имеет наибольшую напряженность у двух концов стержня.
На первый взгляд это может означать наличие некоторых источников магнитного поля внутри стержня у его концов — северного полюса у одного конца и южного у другого.
Такое представление складывается, однако, лишь при наблюдении извне, так как на самом деле поле имеет самую большую напряженность в центральной части металлического стержня, а не на его концах. Таким образом, здесь магнитные полюса характеризуют точки входа и выхода силовых линий, а никак не точки их начала или окончания.
Названия северный и южный установились как следствие исторической ассоциации. Магнитное поле земного шара ориентировано так, что его полюсы размещаются физически в непосредственной близости от географических полюсов.
Фактически стрелка компаса во многих точках Земли указывает направление на географический северный полюс. В сознании множества людей эти два совершенно разных понятия (географический и магнитный полюса) слились воедино.
Но даже при использовании принятого соглашения относительно северного и южного полюсов все же остается некоторая неясность в связи с необходимостью различать полюс, ориентирующийся в северном направлении и являющийся истинным северным полюсом магнита, и южный магнитный полюс, который по его свойствам соответствовал бы географическому северному полюсу, если бы действительно физически существовал некий единичный полюс.
Короче говоря, хотя тело может быть поляризовано так, что магнитные силовые линии выходят из одного его конца и входят в другой конец, объектов типа магнитного монополя не существует.
В продолжение этой статьи: Что такое полюс источника тока
Андрей Повный