Magnetni tok je količina magnetnega polja, ki prodre v območje pod pravim kotom nanj. V preprosti situaciji, ko polje poteka pod pravim kotom skozi ravno površino, je ta količina moč magnetnega polja, pomnožena s površino površine. V večini resničnih situacij pa je treba upoštevati druge dejavnike. Magnetni tok je pomemben koncept na številnih področjih znanosti, z aplikacijami, ki se nanašajo na električne motorje, generatorje in preučevanje zemeljskega magnetnega polja. V fiziki ga predstavlja grška črka phi, φ.
Gaussov zakon
Palični magnet ima dva pola, imenovana severni in južni zaradi načina, kako reagirata na zemeljsko magnetno polje, ki je poravnano približno sever-jug. Znanstvena konvencija je, da se črte magnetne sile tečejo od severa proti jugu. Če oseba vzame dvodimenzionalno pravokotno površino na severnem koncu paličnega magneta, ima magnetni tok, tako kot površina na južnem polu. Magnet kot celota pa nima pretoka, saj sta severni in južni konec enaki po moči in polje “teče” s severnega pola na južni pol in tvori zaprto zanko.
Gaussov zakon za magnetizem pravi, da je za zaprto površino, kot so krogla, kocka ali palični magnet, magnetni tok vedno enak nič. Drugače je mogoče reči, da mora imeti predmet, ne glede na to, kako majhen, s severnim polom južni pol enake moči in obratno. Vse, kar ima magnetno polje, je dipol, kar pomeni, da ima dva pola. Nekateri znanstveniki domnevajo, da bi lahko obstajali magnetni monopoli, vendar jih nikoli niso odkrili. Če bi jih našli, bi morali spremeniti Gaussov zakon.
Faradayev zakon
Faradayev zakon pravi, da bo sprememba magnetnega toka ustvarila napetost ali elektromotorno silo (EMF) znotraj tuljave žice. Preprosto premikanje magneta blizu tuljave žice bo to doseglo, kot tudi sprememba jakosti magnetnega polja. Proizvedeno napetost je mogoče določiti iz stopnje spremembe magnetnega pretoka in števila zavojev v tuljavi.
To je princip generatorjev električne energije, kjer gibanje ustvarja na primer tekoča voda, veter ali motor, ki ga poganja fosilna goriva. Magneti in tuljave žice pretvarjajo to gibanje v električno energijo v skladu s Faradayevim zakonom. Električni motorji prikazujejo isto idejo v obratni smeri: izmenični električni tok v navitjih žice sodeluje z magneti, da povzroči gibanje.
Magnetni materiali
Materiali se razlikujejo po svojih reakcijah na magnetna polja. Feromagnetne snovi proizvajajo lastno močnejše magnetno polje in to polje lahko vztraja, ko se zunanje polje odstrani, tako da ostane trajni magnet. Železo je najbolj znan element te vrste, vendar ta učinek kažejo tudi drugi kovinski elementi, kot so kobalt, nikelj, gadolinij in disprozij. Zelo močne magnete je mogoče izdelati iz zlitin redkih zemeljskih kovin neodima in samarija.
Paramagnetni materiali proizvajajo magnetno polje kot odziv na zunanje, kar povzroči relativno šibko privlačnost, ki ni obstojna. Primera sta baker in aluminij. Drug primer je kisik; v tem primeru se učinek najbolje pokaže z elementom v tekoči obliki.
Diamagnetne snovi ustvarjajo magnetno polje, ki je v nasprotju z zunanjim poljem in povzroča odboj. Vse snovi kažejo ta učinek, vendar je običajno zelo šibek in vedno šibkejši od feromagnetizma ali paramagnetizma. V nekaj primerih, kot je oblika ogljika, imenovana pirolitični grafit, je učinek dovolj močan, da lahko majhen kos materiala te vrste lebdi v zraku tik nad razporeditvijo močnih magnetov.
Izračun in merjenje pretoka
Izračun pretoka za ravno površino pod pravim kotom na smer magnetnega polja je preprost. Pogosto pa je treba izračunati količino za tuljavo žice, znano tudi kot solenoid. Ob predpostavki, da je polje pravokotno na žico, je skupni tok moč magnetnega polja, pomnožena s površino, skozi katero gre, pomnožena s številom zavojev v tuljavi. Kadar polje ni pravokotno na površino, je treba upoštevati kot, ki ga tvorijo črte magnetnega polja na pravokotnik, in produkt pomnožimo s kosinusom tega kota.
Za merjenje količine polja se uporablja instrument, imenovan fluksmeter. Zanaša se na dejstvo, da bo magnetno polje ustvarilo električni tok v žici, če se oba premikata drug glede drugega. Ta tok se lahko izmeri za določitev pretoka.
Magnetni tok v geologiji
Merjenje magnetnega toka na različnih točkah zemeljske površine omogoča znanstvenikom spremljanje magnetnega polja planeta. To polje, za katerega se domneva, da ga ustvarjajo električni tokovi v zemeljskem železnem jedru, ni statično, ampak se sčasoma premika. Magnetni poli so se v preteklosti že večkrat obrnili in se bodo verjetno v prihodnosti ponovili. Učinki preobrata polov so lahko resni, saj bi se med spremembo moč polja zmanjšala na večjem delu planeta. Zemljino magnetno polje ščiti življenje na planetu pred sončnim vetrom, tokom električno nabitih delcev iz Sonca, ki bi bili škodljivi.
Merske enote
Moč magnetnega polja ali gostoto magnetnega pretoka merimo v Tesli, enoti, poimenovani po elektroinženiru Nikoli Tesli. Pretok se meri v Webersu, poimenovanem po fiziku Wilhelmu Eduardu Webru. Weber je 1 Tesla, pomnožen z 1 kvadratnim meterom, Tesla pa 1 Weber na kvadratni meter.