Magneettikenttä: ominaisuudet, kaava ja harjoitukset

O alamagneettinen on avaruusalue, jossa sähkövaraus liikkeessä olevat ovat a: n toiminnan alaisia magneettinen voima, pystyvät muuttamaan reittiään. Magneettikenttä on seurausta sähkövarausten liikkumisesta, kuten johtavan langan tapauksessa sähkövirta tai jopa subatomisten hiukkasten, kuten elektronit.

Magneettikentän ominaisuudet

Mukaan SI, magneettikentän mittayksikkö on tesla (T), yhden suurten magneettisten ilmiöiden tutkijoiden Nikola Teslan (1856-1943) kunniaksi. magneettikenttä é vektori, sekä sähkökenttä tai painovoimakenttäSiksi se esittää moduulin, suunnan ja aistinominaisuudet.

Tämän tyyppinen kenttä voidaan tuottaa magneetit luonnollinen ja keinotekoinen, valmistettu johtavista keloista ja keloista. Jos haluat tietää enemmän magneettikentän alkuperästä, suosittelemme lukemaan artikkelimme magnetismi ja saat vastaukset kaikkiin kysymyksiisi.

Katsomyös:Katso joitain tärkeitä vinkkejä sähkön säästämiseksi

Kuten sanottu, magneettikentän alkuperä on liikkeessänkuormiasähkölaitteet. Kun sähkökenttä värähtelee jollakin avaruusalueella, tämä värähtely synnyttää magneettikentän, joka on suunnattu sähkökentään nähden kohtisuorassa (90 °) suunnassa. Jotta voisimme ymmärtää paremmin magneettikentän ominaisuuksia, hyödynnämme induktiolinjoina tunnettua ominaisuutta, jonka kautta voimme paremmin visualisoida magneettikentän muodon.

Magneettikenttä antaa magneeteille kyvyn houkutella tai torjua toisiaan

magneettikentän linjat

Magneettikentän viivat ovat aina suljettu, he Ei koskaanjosylittää, ja mitä lähempänä ne ovat, sitä suurempi on magneettikentän vahvuus tällä alueella. Lisäksi aluetta, jolla induktiolinjat nousevat magneeteista, kutsutaan magneettiseksi pohjoiseksi, ja aluetta, johon nämä induktiolinjat uppoavat, kutsutaan magneettiseksi eteläksi.

Magneettikentän induktiolinjat lähtevät pohjoisnavalta ja tulevat etelänavalle.

Magneettiset monopolit

Toinen magneettikentän ominaisuus koskee magneettisten monopolien puuttumineneli toisin sanoen jokaisella magneettikentällä on etelänapa ja pohjoisnapa, toisin kuin sähkökentällä, mikä sallii esimerkiksi positiivisten ja negatiivisten varausten olemassaolon.

Kuvassa on maapallon magneettikentän linjat, jotka nousevat magneettisesta pohjoisesta.

Kun sähkövaraus liikkuu magneettikentän alueella, magneettinen voima kohtisuorassa sen nopeus ja magneettikentän suunta, se syntyy, mikä aiheuttaa taipuman varausten liikeradalla sähkölaitteet. Tämä ilmiö tapahtuu usein vuonna pylväätmagneettinenmaasta, joilla on suurempi magneettikenttä ja jotka sen vuoksi kykenevät ohjaamaan varautuneita hiukkasia aurinkotuulesta aiheuttaen napa-aurorat.

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

magneettikentän kaava

Magneettikentän laskemisessa käytetty kaava riippuu sitä tuottavan rungon muodosta. Yleisimpiä tapauksia ovat tapaukset, joissa laskemme johtojen, käännösten ja kelojen magneettikentän. Katso magneettikentän laskemiseen käytetyt kaavat:

Johdinjohdon magneettikenttä

Sähkövirran ylittämän johtavan langan tuottaman magneettikentän voimakkuuden laskemiseksi käytämme seuraavaa kaavaa:

B - magneettikenttä (T)

μ₀ - alipaineen magneettinen läpäisevyys (4π.10^-7 Tm / A)

i - sähkövirta (A)

d - etäisyys silmukasta langalle (m)

Yllä olevan kaavan avulla voimme laskea johtavan langan muodostaman magneettikentän voimakkuuden d etäisyyden pisteeseen kyseisen johdon perusteella.

Langan magneettikentän suunta määräytyy oikealla kädellä kuvan osoittamalla tavalla.

Pyöreän silmukan tuottama magneettikenttä

Pyöreän silmukan tuottama magneettikenttä voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

R - kääntösäde (m)

Kelan tuottama magneettikenttä

Käämit muodostuvat joukosta johtavia keloja. Kelan tuottaman magneettikentän laskenta on hyvin samanlainen kuin käännöksille, tässä tapauksessa ero on kokonaisluvulla n - kelan muodostavien kierrosten määrä:

ei - vuorojen määrä

Käämeissä magneettikenttä on keskittynyt sisälle kuvan osoittamalla tavalla.

Maan magneettikenttä

Maan magneettikenttä on peräisinkiertomaan ytimestä, joka tapahtuu eri nopeudella kuin planeetan kuori. Maan ydin muodostuu suuresta määrästä metalleja, joilla on suuri määrä sähkövarauksia, juuri näiden varausten liike aiheuttaa maapallon magneettikentän.

Magneettikenttä toimii eräänlaisena suojana ilmakehän kaasut, ellei hänestä, maan ilmapiiri pyyhkäisi pois suuri määrä hiukkasia, joita Aurinko koko ajan.

Maan magneettikentällä oli a tärkeä rooli navigoinnissa, kun käytät kompassi tärkeimpänä navigointityökaluna. Lisäksi monet eläimet pystyvät toistamaan muuttoreittejä kykynsä avulla havaita maapallon magneettikentän suunta. Jos haluat tietää enemmän tästä aiheesta, lue teksti: Maan magneettikenttä.

magneettikenttä ja sähkökenttä

Sähkö- ja magneettikentät liittyvät toisiinsa, kuten englantilainen fyysikko ja matemaatikko osoittivat James Clerk Maxwell (1831-1879). Vuonna 1864 Maxwell yhdisti sähköiset ja magneettiset ilmiöt osoittamalla, että valo oli aalto ja että se tuotettiin sähköisten ja magneettisten kenttien värähtelyllä.

Laskelmiensa mukaan Maxwell havaitsi, että sähkökentän vaihtelu aiheutti magneettikentän, aivan kuten se pystyi tuottamaan dynaamisen sähkökentän. Maxwellin johtopäätös oli, että yhdessä nämä vektorikentät saivat aikaan elektromagneettiset aallot, kuten näkyvä valo, radioaallot, Röntgen jne.

Lue lisää: Magnetisointi: Kuinka materiaalista, jolla ei ole magneettisia ominaisuuksia, tulee magneetti?

Ratkaistut magneettikentän harjoitukset

(Kysymys 1) Lyijylangalla on 0,5 A. Määritä tämän langan tuottaman magneettikentän voimakkuus yksikköinä μT (10^-6 T) 50 cm: n etäisyydelle tästä langasta.

Tiedot: μ₀ = 4π.10^-7 Tm / A

a) 20,0 μT
b) 0,2 uT
c) 2,0 uT
d) 4,0 uT
e) 2,5 uT

Sapluuna: Kirjain B

Resoluutio: Lasketaan langan tuottaman magneettikentän kaava laskemaan mitä kysytään kysymyksessä 1, näin:

Laskennan avulla havaitsimme, että langan tuottaman magneettikentän voimakkuus vastaa vaihtoehto b.

(Kysymys 2) 5 cm: n säteen kierros kulkee 1,5 A: n sähkövirralla. Määritä tämän silmukan tuottaman magneettikentän voimakkuus.

Tiedot: μ₀ = 4π.10^-7 T.m / A, käytä π = 3.

a) 1.5.10^-6 T

b) 1.8.10^-5 T

c) 2.0.10^-4 T

d) 1.3.10^-5 T

e) 1.8.10^-8 T

Sapluuna: Kirjain B

Resoluutio: Harjoituksen ratkaisemiseksi on muutettava säteen mittausyksikkö metreiksi (5 cm = 0,05 m), jotta voimme käyttää silmukan muodostaman magneettikentän kaavaa:

Kysymys 3) 500-kierrosta kelaa, jonka säde on 2,5 cm, kuljettaa 0,5 A. Määritä magneettikentän voimakkuus yksikköinä mT (10^-3 T), jonka tämä kela tuottaa.

Tiedot: μ₀ = 4π.10^-7 T.m / A, käytä π = 3.

a) 1,5 mT

b) 2,0 mT

c) 6,0 mT

d) 5,0 mT

e) 3,0 mT

Sapluuna: Kirjain D

Resoluutio: Harjoituksen ratkaisemiseksi käytämme kelan muodostaman magneettikentän kaavaa, huomaa:

Harjoituksen lopussa pilkun paikkaa oli tarpeen muuttaa, kunnes tulos ilmaistiin tieteellisessä merkinnässä.

Kirjailija: M.e Rafael Helerbrock
Fysiikan opettaja