Materia pola magnetycznego: wzory, przykładowe problemy i wyjaśnienia

Pole magnetyczne jest ilustracją, której celem jest opisanie i wizualizacja rozkładu siły magnetycznej między obiektem magnetycznym lub wokół samego obiektu magnetycznego.

Jak już wiemy, magnesy mają dwa bieguny zwane biegunem północnym i południowym.

Jeśli magnes zostanie zbliżony do innego magnesu, którego bieguny są tego samego typu, dwa magnesy zostaną odpychane.

Inaczej jest, jeśli dwa magnesy są zbliżone do innego rodzaju bieguna, wyniki będą się wzajemnie przyciągać.

Wizualizacja pola magnetycznego

Pole magnetyczne można wizualizować na dwa sposoby, a mianowicie:

• Opisany matematycznie jako wektor. Każdy wektor w każdym punkcie w postaci strzałki ma kierunek i wielkość zależną od wielkości siły magnetycznej w tym punkcie.

• Ilustruje za pomocą linii. Każdy wektor jest połączony linią ciągłą i można utworzyć jak najwięcej linii. Ta metoda jest najczęściej używana do opisu pola magnetycznego.

Charakterystyka linii pola magnetycznego

Linie pola magnetycznego mają cechy przydatne do analizy, a mianowicie:

• Żadna linia nigdy się nie przecina

• Linie zacieśniają się w obszarach, w których pole magnetyczne staje się większe. Oznacza to, że im gęstsze linie pola magnetycznego, tym większa siła magnetyczna w regionie.

• Te linie nie rozpoczynają się ani nie kończą skądkolwiek, ale tworzą zamknięte koło i pozostają połączone w materiale magnetycznym.

• Kierunek pola magnetycznego jest przedstawiony za pomocą strzałek na liniach. Czasami strzałki nie są rysowane na liniach pola magnetycznego, ale pole magnetyczne zawsze będzie miało kierunek od północnego (północnego) do południowego (południowego) bieguna.

• Te linie można wizualizować w kategoriach rzeczywistych. Najprostszą metodą jest rozsypanie pyłu żelaznego wokół magnesu, co da takie same właściwości, jak linie pola magnetycznego.

Wzory pomiaru i pola magnetycznego

Pole magnetyczne jest wielkością wektorową, więc istnieją dwa aspekty pomiaru pola magnetycznego, a mianowicie jego wielkość i kierunek.

Aby zmierzyć kierunek, możemy użyć kompasu magnetycznego. Jeśli kompas magnetyczny zostanie umieszczony wokół pola magnetycznego, igła kompasu będzie również podążać za kierunkiem pola magnetycznego w tym punkcie.

Przeczytaj także: Definicja i różnica homonimów, homofonów i homografów

We wzorze pola magnetycznego wielkość pola magnetycznego zapisuje się symbolem B. Zgodnie z systemem międzynarodowym ilość ta jest wyrażona w tesli (T), która pochodzi od imienia Nikola Tesla.

Tesla jest definiowana jako siła pola magnetycznego. Na przykład mała lodówka wytwarza pole magnetyczne o wartości 0,001 T.

Istnieje jeden sposób na wytworzenie pola magnetycznego bez użycia magnesu, a mianowicie przez przewodzenie prądu elektrycznego.

Kiedy przepuszczamy prąd elektryczny przez przewód (na przykład podłączając go do akumulatora), będziemy mieli dwa zjawiska. Im większy prąd płynący w kablu, tym większe wytwarzane pole magnetyczne. Podobnie odwrotnie.

Zgodnie z prawem Ampera pola magnetyczne są stosowane na wiele sposobów, tak że niektóre z równań są następujące:

Wzór na wielkość pola magnetycznego

B = μ I / 2 π r

Informacja:

• B = wielkość pola magnetycznego (T)
• μ = stała przepuszczalności (4π 10-7 Tm / A)
• I = prąd elektryczny (A)
• r = odległość od kabla (m)

Wzór na ilość prądu elektrycznego

I = B 2πr / μ

Informacja:

• B = wielkość pola magnetycznego (T)
• μ = stała przepuszczalności (4π 10-7 Tm / A)
• I = prąd elektryczny (A)
• r = odległość od kabla (m)

Wyznaczanie bieguna magnetycznego prawą ręką

Aby poznać kierunek, możemy skorzystać z zasady prawej ręki. Kciuk wskazuje kierunek przepływu prądu, a pozostałe palce wskazują kierunek pola magnetycznego wokół drutu.

Kierunek kciuka skierowanego w górę wskazuje kierunek przepływu prądu za pomocą symbolu i. Podczas gdy kierunek pozostałych czterech promieni reprezentuje kierunek pola megnetów z symbolem B. Powyższy obraz jest w pozycji poziomej i pionowej.

Przykłady problemów związanych z polem magnetycznym i wyjaśnienia

Zadanie 1

Drut naelektryzowany i = 4 A, jak pokazano poniżej!

Sprecyzować:

• Natężenie pola magnetycznego w punkcie A.
• Natężenie pola magnetycznego w punkcie B.
• Kierunek pola magnetycznego w punkcie A.
• Kierunek pola magnetycznego w punkcie B.

Dyskusja:

Jest znany

• I = 4 A.
• r _A = 2m
• r _B = 1m

Osada

• B = μI / 2 π r _A
• = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
• = 4 10-7 T

Więc pole magnetyczne w punkcie A wynosi 4 10-7 T.

• B = μI / 2 π r _B
• B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
• B = 8 10-7 T

Zatem pole magnetyczne w punkcie B wynosi 8 10-7 T.

W zadaniu z pytaniem o kierunek możemy skorzystać z reguły prawej ręki, gdzie zakłada się, że kciuk jest prądem, a pozostałe cztery palce są polem magnetycznym podczas trzymania drutu w punkcie A.

Przeczytaj także: 24+ style językowe (rodzaje majas) wraz z pełnym zrozumieniem i przykładami

Tak, aby kierunek pola magnetycznego w punkcie A był na zewnątrz lub w kierunku czytnika.

W przypadku problemu z pytaniem o kierunek możemy skorzystać z reguły prawej ręki, gdzie zakłada się, że kciuk jest prądem, a pozostałe cztery palce są polem magnetycznym podczas trzymania drutu w punkcie B.

Tak, aby kierunek pola magnetycznego w punkcie B był skierowany do czytnika lub od niego

Problem 2

Spójrz na poniższe zdjęcie!

Określ wielkość i kierunek pola magnetycznego w punkcie P!

Dyskusja

Prąd A wytworzy pole magnetyczne w punkcie P zgodnie z kierunkiem wejścia w pole, podczas gdy prąd B wytworzy pole magnetyczne z kierunkiem znajdującym się poza polem.

Kierunek zgodnie z B _a wkracza na pole.

Problem 3

Spójrz na powyższe zdjęcie, w pobliżu kompasu magnetycznego umieszczony jest przewód z prądem elektrycznym. Ile prądu elektrycznego (i kierunku) jest potrzebne, aby anulować ziemskie pole magnetyczne względem kompasu, aby kompas nie działał?

Zakłada się, że ziemskie pole magnetyczne jest

Dyskusja

Stosując wzór pola magnetycznego:

Możesz znaleźć ilość prądu elektrycznego, a mianowicie:

Wiesz, że odległość r od kompasu do kabla wynosi 0,05 m. następnie uzyskał:

Stosując regułę prawej ręki, musimy opuścić kciuki tak, aby pozostałe palce były skierowane w kierunku przeciwnym do pola magnetycznego kompasu. Tak, aby kierunek prądu musiał penetrować papier / ekran, z dala od nas.

Zadanie 4

Przewody A i B są oddalone od siebie o 1 m i są zasilane odpowiednio 1 A i 2 A w kierunku pokazanym na poniższym rysunku.

Określ położenie punktu C, w którym natężenie pola magnetycznego wynosi ZERO!

Dyskusja

Aby natężenie pola wynosiło zero, natężenia pola wytwarzane przez przewód A i przewód B muszą być przeciwne i równe. Możliwe pozycje znajdują się po lewej stronie przewodu A lub po prawej stronie przewodu B. Którą wybrać, należy wybrać punkt bliżej siły mniejszego prądu. Aby pozycja była na lewo od przewodu A, nazwij odległość jako x.

Takie jest wyjaśnienie materiału pola magnetycznego i przykłady problemów. Może być użyteczne.

Odniesienie:

• Materia pola magnetycznego
• Zrozumienie pola magnetycznego
• Pole magnetyczne - wzór, definicja, kompletna materia, przykładowy problem
• Pole magnetyczne: definicja, typy, wzory, przykładowe problemy