Ο πεδίομαγνητικός είναι μια περιοχή του διαστήματος όπου το ηλεκτρικά φορτία σε κίνηση υπόκεινται στη δράση ενός μαγνητική δύναμη, σε θέση να αλλάξουν τις τροχιές τους. Το μαγνητικό πεδίο είναι το αποτέλεσμα της κίνησης των ηλεκτρικών φορτίων, όπως στην περίπτωση ενός καλωδίου που διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα ή ακόμη και στην ταλάντωση των υποατομικών σωματιδίων, όπως το ηλεκτρόνια.
Ιδιότητες μαγνητικού πεδίου
Σύμφωνα με ΣΙ, η μονάδα μέτρησης του μαγνητικού πεδίου είναι η tesla (T), προς τιμήν ενός από τους μεγάλους μελετητές μαγνητικών φαινομένων, τον Νικόλα Τέσλα (1856-1943). το μαγνητικό πεδίο é διάνυσμα, καθώς και η ηλεκτρικό πεδίο ή το βαρυτικό πεδίοΕπομένως, εμφανίζει τις ιδιότητες συντελεστή, κατεύθυνσης και αίσθησης.
Αυτός ο τύπος πεδίου μπορεί να παραχθεί από μαγνήτες φυσικό και τεχνητό, κατασκευασμένο με αγώγιμα πηνία και πηνία. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για την προέλευση του μαγνητικού πεδίου, σας προτείνουμε να διαβάσετε το άρθρο μας μαγνητισμός και απαντήστε σε όλες τις ερωτήσεις σας.
Κοίταεπίσης:Δείτε μερικές βασικές συμβουλές για εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας
Όπως ειπώθηκε, η προέλευση του μαγνητικού πεδίου είναι στην κίνησηαποφορτίαΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ. Όταν το ηλεκτρικό πεδίο ταλαντεύεται σε κάποια περιοχή του χώρου, αυτή η ταλάντωση δημιουργεί μαγνητικό πεδίο προσανατολισμένο σε κατεύθυνση κάθετη (90 () προς το ηλεκτρικό πεδίο. Για να κατανοήσουμε καλύτερα τις ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου, χρησιμοποιούμε ένα χαρακτηριστικό γνωστό ως επαγωγικές γραμμές, μέσω αυτού, μπορούμε να απεικονίσουμε καλύτερα το σχήμα του μαγνητικού πεδίου.
γραμμές μαγνητικού πεδίου
Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου είναι πάντα κλειστό, αυτοί Ποτέανσταυρός, και όσο πιο κοντά είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη του μαγνητικού πεδίου σε αυτήν την περιοχή. Επιπλέον, η περιοχή όπου οι γραμμές επαγωγής αναδύονται από τους μαγνήτες ονομάζεται μαγνητική βόρεια και η περιοχή στην οποία βυθίζονται αυτές οι γραμμές επαγωγής είναι γνωστή ως μαγνητικός νότος.
Μαγνητικά μονοπώλια
Ένα άλλο χαρακτηριστικό του μαγνητικού πεδίου αφορά το μη ύπαρξη μαγνητικών μονόπολων, δηλαδή, κάθε μαγνητικό πεδίο έχει νότιο πόλο και βόρειο πόλο, σε αντίθεση με το ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο επιτρέπει την ύπαρξη θετικών και αρνητικών φορτίων, για παράδειγμα.
Όταν κάποιο ηλεκτρικό φορτίο κινείται σε μια περιοχή μαγνητικού πεδίου, μια μαγνητική δύναμη, κάθετη προς το την ταχύτητα και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, προκύπτει, προκαλώντας μια παραμόρφωση στην τροχιά των φορτίων ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει συχνά στο πόλουςμαγνητικόςαπό τη γη, τα οποία έχουν μεγαλύτερο μαγνητικό πεδίο και, ως εκ τούτου, είναι σε θέση να εκτρέψουν φορτισμένα σωματίδια από τον ηλιακό άνεμο, προκαλώντας πολικές αύρες.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
τύπος μαγνητικού πεδίου
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από το σχήμα του σώματος που το παράγει. Οι πιο συχνές περιπτώσεις είναι εκείνες όπου υπολογίζουμε το μαγνητικό πεδίο των συρμάτων, των στροφών και των πηνίων. Ελέγξτε τους τύπους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του μαγνητικού πεδίου:
Μαγνητικό πεδίο καλωδίου αγωγού
Για να υπολογίσουμε την ένταση του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από ένα αγώγιμο καλώδιο, το οποίο διασχίζεται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα, χρησιμοποιούμε τον ακόλουθο τύπο:
σι - μαγνητικό πεδίο (T)
μ0 - μαγνητική διαπερατότητα κενού (4π.10-7 T.m / A)
Εγώ - ηλεκτρικό ρεύμα (A)
ρε - απόσταση από βελονιά σε νήμα (m)
Ο παραπάνω τύπος μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την ισχύ ενός μαγνητικού πεδίου, που δημιουργείται από ένα αγώγιμο καλώδιο, σε ένα σημείο σε απόσταση d, με βάση αυτό το καλώδιο.
Μαγνητικό πεδίο που παράγεται από κυκλικό βρόχο
Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από έναν κυκλικό βρόχο μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
Ρ - ακτίνα στροφής (m)
Μαγνητικό πεδίο που παράγεται από ένα πηνίο
Τα πηνία σχηματίζονται από ένα σύνολο αγώγιμων πηνίων. Ο υπολογισμός του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από ένα πηνίο είναι πολύ παρόμοιος με αυτόν που γίνεται για τις στροφές, στην περίπτωση αυτή, η διαφορά είναι με τον ακέραιο n - τον αριθμό των στροφών που αποτελούν το πηνίο:
όχι - αριθμός γύρων
Το μαγνητικό πεδίο της Γης
Το μαγνητικό πεδίο της Γης προέρχεται από τοπεριστροφήτου πυρήνα της γης, που συμβαίνει με διαφορετική ταχύτητα από την κρούστα του πλανήτη. Ο πυρήνας της Γης σχηματίζεται από μεγάλη ποσότητα μετάλλων που έχουν μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικών φορτίων, είναι η κίνηση αυτών των φορτίων που προκαλεί το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Το μαγνητικό πεδίο λειτουργεί ως ένα είδος ασπίδας για το ατμοσφαιρικά αέρια, αν όχι για αυτόν, το γήινη ατμόσφαιρα θα απορροφηθεί από τη μεγάλη ποσότητα σωματιδίων που εκπέμπονται από το Ήλιος όλη την ώρα.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης έπαιξε ένα σημαντικό ρόλο στην πλοήγηση, όταν χρησιμοποιείτε το πυξίδα ως το κύριο εργαλείο πλοήγησης. Επιπλέον, πολλά ζώα μπορούν να αναπαραγάγουν μεταναστευτικές οδούς χάρη στην ικανότητά τους να αισθάνονται τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου της Γης. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για αυτό το θέμα, διαβάστε το κείμενό μας: Το μαγνητικό πεδίο της Γης.
μαγνητικό πεδίο και ηλεκτρικό πεδίο
Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία σχετίζονται, όπως έδειξε ο Άγγλος φυσικός και μαθηματικός James Clerk Maxwell (1831-1879). Το 1864, ο Maxwell ενοποίησε τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα, δείχνοντας ότι το φως ήταν ένα κύμα και ότι παρήχθη από την ταλάντωση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, ο Maxwell διαπίστωσε ότι το παραλλαγή ενός ηλεκτρικού πεδίου οδήγησε σε ένα μαγνητικό πεδίο, όπως μπόρεσε να παράγει ένα δυναμικό ηλεκτρικό πεδίο. Το συμπέρασμα του Maxwell ήταν ότι, μαζί, αυτά τα διανυσματικά πεδία οδήγησαν στο Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, όπως ορατό φως, ραδιοκύματα, ακτινογραφία και τα λοιπά.
Διαβάστε περισσότερα: Μαγνητισμός: Πώς ένα υλικό που δεν έχει μαγνητικά χαρακτηριστικά γίνεται μαγνήτης;
Επιλυμένες ασκήσεις στο μαγνητικό πεδίο
(Ερώτηση 1) Ένα καλώδιο μολύβδου μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα 0,5 A. Προσδιορίστε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από αυτό το καλώδιο, σε μονάδες μT (10-6 T), σε σημείο που απέχει 50 cm από αυτό το νήμα.
Δεδομένα: μ0 = 4π.10-7 ΤΜ / Α
α) 20,0 μT
β) 0,2 μΤ
γ) 2,0 μΤ
δ) 4,0 μΤ
ε) 2,5 μΤ
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση: Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο για το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από το καλώδιο για να υπολογίσουμε αυτό που τίθεται στην ερώτηση 1, δείτε πώς:
Μέσω του υπολογισμού, διαπιστώσαμε ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από το καλώδιο αντιστοιχεί στο εναλλακτική β.
(Ερώτηση 2) Μια στροφή ακτίνας ίση με 5 cm διασχίζεται από ηλεκτρικό ρεύμα 1,5 A. Προσδιορίστε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από αυτόν τον βρόχο.
Δεδομένα: μ0 = 4π.10-7 T.m / A, χρησιμοποιήστε π = 3.
α) 1.5.10-6 Τ
β) 1.8.10-5 Τ
γ) 2.0.10-4 Τ
δ) 1.3.10-5 Τ
ε) 1.8.10-8 Τ
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση: Για την επίλυση της άσκησης, είναι απαραίτητο να μετατρέψουμε τη μονάδα μέτρησης της ακτίνας σε μέτρα (5 cm = 0,05 m), ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από έναν βρόχο:
Ερώτηση 3) Ένα πηνίο 500 στροφών με ακτίνα 2,5 cm μεταφέρεται με ηλεκτρικό ρεύμα 0,5 A. Προσδιορίστε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου, σε μονάδες mT (10)-3 T), που παράγεται από αυτό το πηνίο.
Δεδομένα: μ0 = 4π.10-7 T.m / A, χρήση π = 3.
α) 1,5 mT
β) 2,0 mT
γ) 6,0 mT
δ) 5,0 mT
ε) 3,0 mT
Πρότυπο: Γράμμα Δ
Ανάλυση: Για να λύσουμε την άσκηση, θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από ένα πηνίο, σημειώστε:
Στο τέλος της άσκησης, ήταν απαραίτητο να αλλάξει η θέση του κόμμα μέχρι το αποτέλεσμα να εκφραστεί σε επιστημονική σημειογραφία.
Από τον M.e Rafael Helerbrock
Καθηγητής φυσικής
