או שדהמַגנֶטִי הוא אזור של חלל שבו מטענים חשמליים בתנועה כפופים לפעולה של א כוח מגנטי, מסוגלים לשנות את מסלולם. השדה המגנטי הוא תוצאה של תנועת מטענים חשמליים, כמו במקרה של חוט שמוליך זרם חשמלי או אפילו בתנודה של חלקיקים תת אטומיים, כמו אלקטרונים.
מאפייני שדה מגנטי
לפי סִי, יחידת המדידה של השדה המגנטי היא הטסלה (T), לכבוד אחד החוקרים הגדולים לתופעות מגנטיות, ניקולה טסלה (1856-1943). השדה המגנטי é וֶקטוֹר, טוב כמו ה שדה חשמלי או ה שדה הכבידה, לכן, מציג את מאפייני המודול, הכיוון ותחושה.
סוג זה של שדה יכול להיות מיוצר על ידי מגנטים טבעי ומלאכותי, עשוי סלילי סלילי ומוליכים. אם אתה רוצה לדעת יותר על מקורות השדה המגנטי, אנו ממליצים לך לקרוא את המאמר שלנו בנושא מַגנֶטִיוּת ושאל את כל השאלות שלך.
תראהגַם:בדוק כמה טיפים חיוניים לחיסכון בחשמל
כמו שנאמר, מקור השדה המגנטי הוא בתנועהשל העומסיםמכשירים חשמליים. כאשר השדה החשמלי מתנודד באזור כלשהו בחלל, תנודה זו מולידה שדה מגנטי המכוון לכיוון מאונך (90 מעלות) לשדה החשמלי. כדי להבין טוב יותר את תכונות השדה המגנטי, אנו משתמשים בתכונה המכונה קווי אינדוקציה, דרכה נוכל לדמיין טוב יותר את צורת השדה המגנטי.
קווי שדה מגנטיים
קווי השדה המגנטי הם תמיד סָגוּר, הם לעולם לאאםלַחֲצוֹת, וככל שהם קרובים יותר, כך חוזק השדה המגנטי באזור גדול יותר. בנוסף, האזור בו צצים קווי האינדוקציה מהמגנטים נקרא צפון מגנטי, והאזור בו שקעי אינדוקציה אלה טובלים מכונה דרום מגנטי.
מונופולים מגנטיים
מאפיין נוסף של השדה המגנטי נוגע ל- אי קיום מונופולים מגנטייםכלומר, לכל שדה מגנטי יש קוטב דרום וקוטב צפוני, בניגוד לשדה החשמלי, המאפשר קיום מטענים חיוביים ושליליים, למשל.
כאשר מטען חשמלי כלשהו נע באזור של שדה מגנטי, כוח מגנטי בניצב ל- את מהירותו ואת כיוון השדה המגנטי, הוא עולה, ומייצר סטיה במסלול המטענים מכשירים חשמליים. תופעה זו מתרחשת לעיתים קרובות ב מוטותמַגנֶטִימהאדמהבעלי שדה מגנטי גדול יותר ולכן הם מסוגלים להסיט חלקיקים טעונים מרוח השמש, מה שמוליד הילות קוטב.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
נוסחת שדה מגנטי
הנוסחה המשמשת לחישוב השדה המגנטי תלוי בצורת הגוף המייצר אותו. המקרים הנפוצים ביותר הם המקרים בהם אנו מחשבים את השדה המגנטי של חוטים, סיבובים וסלילים. בדוק את הנוסחאות המשמשות לחישוב השדה המגנטי:
שדה מגנטי של חוט מוליך
כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי המיוצר על ידי חוט מוליך, שחוצה אותו זרם חשמלי, אנו משתמשים בנוסחה הבאה:
ב - שדה מגנטי (T)
μ0 - חדירות מגנטית של ואקום (4π.10-7 T.m / A)
אני - זרם חשמלי (A)
ד - מרחק בין תפר לחוט (מ ')
הנוסחה שלעיל מאפשרת לנו לחשב את חוזק השדה המגנטי, שנוצר על ידי חוט מוליך, בנקודה במרחק d, על סמך חוט זה.
שדה מגנטי שנוצר על ידי לולאה מעגלית
ניתן לחשב את השדה המגנטי שנוצר על ידי לולאה מעגלית לפי הנוסחה הבאה:
ר - רדיוס סיבוב (מ ')
שדה מגנטי שנוצר על ידי סליל
סלילים נוצרים על ידי קבוצה של סלילי מוליך. חישוב השדה המגנטי המיוצר על ידי סליל דומה מאוד לזה שנעשה עבור הסיבובים, במקרה זה, ההפרש נשאר עם המספר השלם n - מספר הסיבובים המרכיבים את הסליל:
לא - מספר סיבובים
השדה המגנטי של כדור הארץ
מקורו של השדה המגנטי של כדור הארץרוֹטַציָהמהליבה של כדור הארץ, שקורה במהירות שונה מזו של כדור הארץ. ליבת כדור הארץ נוצרת על ידי כמות גדולה של מתכות שיש בהן כמות גדולה של מטענים חשמליים, התנועה של מטענים אלה היא שמולידה את השדה המגנטי של כדור הארץ.
השדה המגנטי פועל כמעין מגן עבור גזים אטמוספריים, אם לא בשבילו, ה אווירת אדמה ייסחף על ידי הכמות הגדולה של החלקיקים שנפלטים על ידי שמש כל הזמן.
השדה המגנטי של כדור הארץ שיחק א תפקיד חשוב בניווט, בעת השימוש ב- מצפן ככלי הניווט הראשי. בנוסף, בעלי חיים רבים מסוגלים לשחזר מסלולי נדידה בזכות יכולתם לחוש בכיוון השדה המגנטי של כדור הארץ. אם אתה רוצה לדעת יותר על נושא זה, קרא את הטקסט שלנו: השדה המגנטי של כדור הארץ.
שדה מגנטי ושדה חשמלי
שדות חשמליים ומגנטיים קשורים, כפי שהראה הפיזיקאי והמתמטיקאי האנגלי ג'יימס פקיד מקסוול (1831-1879). בשנת 1864 איחד מקסוול את התופעות החשמליות והמגנטיות והראה כי האור הוא גל וכי הוא נוצר על ידי תנודה של שדות חשמליים ומגנטיים.
על פי חישוביו מצא מקסוול כי וריאציה של שדה חשמלי הולידה שדה מגנטי, בדיוק כפי שהוא הצליח לייצר שדה חשמלי דינמי. מסקנתו של מקסוול הייתה שביחד שדות וקטוריים אלה הולידו את גלים אלקטרומגנטיים, כגון אור גלוי, גלי רדיו, צילום רנטגן וכו '
קרא עוד: מגנטיזציה: כיצד חומר שאינו בעל מאפיינים מגנטיים הופך למגנט?
תרגילים נפתרו על שדה מגנטי
(שאלה 1) חוט עופרת נושא זרם חשמלי של 0.5 A. קבע את חוזק השדה המגנטי המיוצר על ידי חוט זה, ביחידות של µT (10-6 T), בנקודה הנמצאת 50 ס"מ מחוט זה.
נתונים: μ0 = 4π.10-7 T.m / A
א) 20.0 μT
ב) 0.2 µT
ג) 2.0 µT
ד) 4.0 µT
ה) 2.5 µT
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה: בואו נשתמש בנוסחת השדה המגנטי המיוצר על ידי החוט כדי לחשב את מה שנשאל בשאלה 1, כך:
באמצעות החישוב מצאנו כי עוצמת השדה המגנטי המיוצר על ידי החוט תואמת את חלופה ב.
(שאלה 2) סיבוב של רדיוס השווה ל -5 ס"מ עובר זרם חשמלי של 1.5 A. קבע את חוזק השדה המגנטי המופק על ידי לולאה זו.
נתונים: μ0 = 4π.10-7 T.m / A, השתמש ב- π = 3.
א) 1.5.10-6 ט
ב) 1.8.10-5 ט
ג) 2.0.10-4 ט
ד) 1.3.10-5 ט
ה) 1.8.10-8 ט
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה: על מנת לפתור את התרגיל, יש צורך להפוך את יחידת מדידת הרדיוס למטר (5 ס"מ = 0.05 מ '), כך שנוכל להשתמש בנוסחת השדה המגנטי שנוצר על ידי לולאה:
שאלה 3) סליל 500 סיבובים ברדיוס של 2.5 ס"מ נישא על ידי זרם חשמלי של 0.5 A. קבע את חוזק השדה המגנטי, ביחידות של mT (10-3 T), המיוצר על ידי סליל זה.
נתונים: μ0 = 4π.10-7 T.m / A, השתמש π = 3.
א) 1.5 מטר
ב) 2.0 מ"ט
ג) 6.0 מ"ט
ד) 5.0 מ"ט
ה) 3.0 מ"ט
תבנית: אות ד
פתרון הבעיה: כדי לפתור את התרגיל, נשתמש בנוסחת השדה המגנטי שנוצר על ידי סליל, שימו לב:
בתום התרגיל היה צורך לשנות את עמדת הפסיק עד שהתוצאה תתבטא בסימון מדעי.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
