De magnetfelt Det er innflytelsen som elektriske ladninger har på rommet som omgir dem. Ladinger har alltid et elektrisk felt, men bare de som er i bevegelse kan generere magnetiske effekter.
Eksistensen av magnetisme har vært kjent i lang tid. De gamle grekerne beskrev et mineral som var i stand til å tiltrekke seg små jernbiter: det var lodesten eller magnetitt.
Vismennene Thales fra Miletus og Platon var opptatt med å registrere magnetiske effekter i sine skrifter; forresten, de visste også om statisk elektrisitet.
Men magnetisme ble ikke forbundet med elektrisitet før på 1800-tallet, da Hans Christian Oersted observerte at kompasset avviket i nærheten av en ledende ledningsstrøm..
I dag vet vi at elektrisitet og magnetisme er så å si to sider av samme mynt.
Artikkelindeks
I fysikk, begrepet magnetfelt det er en vektormengde, med modul (dens numeriske verdi), retning i rom og forstand. Det har også to betydninger. Den første er en vektor som noen ganger kalles magnetisk induksjon og er betegnet med B.
Enheten til B i det internasjonale systemet for enheter er det tesla, forkortet T. Den andre størrelsen som også kalles magnetfeltet er H, også kjent som magnetfeltstyrke og hvis enhet er ampere / meter.
Begge størrelsene er proporsjonale, men er definert på denne måten for å ta hensyn til effektene magnetiske materialer har på feltene som passerer gjennom dem..
Hvis et materiale plasseres midt i et eksternt magnetfelt, vil det resulterende feltet avhenge av dette og også av materialets egen magnetiske respons. Så B Y H er beslektet av:
B = μmH
Her μm er en konstant som er avhengig av materialet og har egnede enheter slik at når man multipliserer med H resultatet er tesla.
-Magnetfeltet er en vektorstørrelse, derfor har det størrelse, retning og sans.
-Enheten til magnetfeltet B i det internasjonale systemet er det tesla, forkortet T, mens H er ampere / meter. Andre enheter som ofte vises i litteraturen er gauss (G) og oersted.
-Magnetfeltlinjer er alltid lukkede sløyfer, etterlater en nordpol og går inn i en sydpol. Feltet er alltid tangent til linjene.
-Magnetstolpene vises alltid i et nord-sør-par. Det er ikke mulig å ha en isolert magnetisk pol.
-Den stammer alltid fra bevegelse av elektriske ladninger.
-Dens intensitet er proporsjonal med størrelsen på lasten eller strømmen som produserer den.
-Magnetfeltets størrelse avtar med det inverse av kvadratet til avstanden.
-Magnetfelt kan være konstante eller variable, både over tid og i rommet..
-Et magnetfelt er i stand til å utøve en magnetisk kraft på en bevegelig ladning eller på en strømførende ledning.
En stangmagnet har alltid to magnetpoler: Nordpolen og Sydpolen. Det er veldig enkelt å verifisere at stolper med samme tegn frastøter, mens de av forskjellige typer tiltrekker seg.
Dette er ganske likt det som skjer med elektriske ladninger. Det kan også observeres at jo nærmere de er, jo større er kraften de tiltrekker eller frastøter hverandre med..
Stangmagneter har et karakteristisk mønster av feltlinjer. De er skarpe kurver, forlater nordpolen og går inn i sørpolen.
Et enkelt eksperiment for å observere disse linjene er å spre jernfiler på toppen av et papirark og plassere en stangmagnet under..
Intensiteten til magnetfeltet er gitt som en funksjon av tettheten av feltlinjer. Disse er alltid tettest i nærheten av polene, og de sprer seg når vi beveger oss bort fra magneten..
Magneten er også kjent som en magnetisk dipol, der de to polene er nettopp de nordlige og sørlige magnetiske polene.
Men de kan aldri skilles. Hvis du kutter magneten i to, får du to magneter, hver med sine respektive nord- og sørpoler. Isolerte stolper kalles magnetiske monopol, men hittil har det ikke vært mulig å isolere noen.
Man kan snakke om forskjellige magnetkilder. De spenner fra magnetiske mineraler, som går gjennom selve jorden, som oppfører seg som en stor magnet, til elektromagneter..
Men sannheten er at hvert magnetfelt har sin opprinnelse i bevegelsen av ladede partikler.
Senere vil vi se at den opprinnelige kilden til all magnetisme ligger i de små strømmer inne i atomet, hovedsakelig de som produseres på grunn av bevegelsene til elektronene rundt kjernen og de kvanteeffektene som er tilstede i atomet..
Men når det gjelder makroskopisk opprinnelse, kan man tenke på naturlige kilder og kunstige kilder..
Naturlige kilder "slås ikke av", de er permanente magneter, men det må tas i betraktning at varmen ødelegger stoffenes magnetisme..
Når det gjelder kunstige kilder, kan den magnetiske effekten undertrykkes og kontrolleres. Derfor har vi:
-Magneter av naturlig opprinnelse, laget av magnetiske mineraler som magnetitt og maghemitt, begge jernoksider, for eksempel.
-Elektriske strømmer og elektromagneter.
I naturen er det forskjellige forbindelser som har bemerkelsesverdige magnetiske egenskaper. De er i stand til å tiltrekke seg biter av jern og nikkel, for eksempel, så vel som andre magneter.
De nevnte jernoksidene, som magnetitt og maghemitt, er eksempler på denne stoffklassen..
De magnetisk mottakelighet er parameteren som brukes til å kvantifisere de magnetiske egenskapene til bergarter. Grunnleggende vulkanske bergarter er de med høyest følsomhet på grunn av deres høye innhold av magnetitt.
På den annen side, så lenge du har en ledning som bærer strøm, vil det være et tilhørende magnetfelt. Her har vi en annen måte å generere et felt på, som i dette tilfellet tar form av konsentriske sirkler med ledningen.
Feltets bevegelsesretning er gitt av regelen om høyre tommel. Når tommelen på høyre hånd peker i strømens retning, vil de resterende fire fingrene indikere retningen feltlinjene er bøyd i..
En elektromagnet er en enhet som produserer magnetisme fra elektriske strømmer. Det har fordelen av å kunne slå på og av etter eget ønske. Når strømmen opphører, forsvinner magnetfeltet. I tillegg kan feltintensiteten også kontrolleres.
Elektromagneter er en del av forskjellige enheter, inkludert høyttalere, harddisker, motorer og reléer, blant andre..
Eksistensen av et magnetfelt kan verifiseres B ved hjelp av en elektrisk testladning - kalt hva- og la den bevege seg med fart v. For dette er tilstedeværelsen av elektriske og gravitasjonsfelt utelukket, i det minste for øyeblikket..
I dette tilfellet, belastningen oppleves hva, som er betegnet som FB, det er helt på grunn av feltets innflytelse. Kvalitativt observeres følgende:
-Størrelsen på FB er proporsjonal med hva og raskt v.
-Hvis den v er parallell med magnetfeltvektoren, størrelsen på FB er null.
-Den magnetiske kraften er vinkelrett på begge deler v som B.
-Til slutt er størrelsen på den magnetiske kraften proporsjonal med sen θ, å være θ vinkelen mellom hastighetsvektoren og magnetfeltvektoren.
Alt ovenfor er gyldig for både positive og negative ladninger. Den eneste forskjellen er at retningen til den magnetiske kraften er omvendt.
Disse observasjonene stemmer overens med vektorproduktet mellom to vektorer, slik at magnetkraften oppleves av en punktladning hva, som beveger seg med fart v midt i et magnetfelt er:
FB = q v x B
Hvis modul er:
FB = q.v.B.sen θ
Det er flere måter, for eksempel:
-Ved å magnetisere et passende stoff.
-Før en elektrisk strøm gjennom en ledende ledning.
Men opprinnelsen til magnetisme i materie forklares ved å huske at den må være forbundet med bevegelse av ladninger.
Et elektron som kretser rundt kjernen er egentlig en liten lukket strømsløyfe, men en som kan bidra vesentlig til atomets magnetisme. Det er mange elektroner i et stykke magnetisk materiale.
Dette bidraget til atomets magnetisme kalles orbital magnetisk øyeblikk. Men det er mer, fordi oversettelsen ikke er den eneste bevegelsen til elektronet. Denne har også spinn magnetisk øyeblikk, en kvanteeffekt hvis analogi er den av en rotasjon av elektronet rundt sin akse.
Faktisk er det magnetiske momentet for spinn den viktigste årsaken til magnetismen til et atom..
Magnetfeltet er i stand til å ta mange former, avhengig av fordelingen av strømmer som stammer fra det. I sin tur kan det variere ikke bare i verdensrommet, men også i tid eller begge deler samtidig..
-I nærheten av polene til en elektromagnet er det et omtrent konstant felt.
-Også inne i en solenoid oppnås et høyt intensitet og ensartet felt, med feltlinjene rettet langs den aksiale aksen.
-Jordens magnetfelt tilnærmer feltet til en stavmagnet ganske bra, spesielt nær overflaten. Lenger bort modifiserer solvinden elektriske strømmer og deformerer den merkbart.
-En strømførende ledning har et felt i form av sirkler konsentrisk med ledningen.
Når det gjelder om feltet kan variere over tid, har vi:
-Statiske magnetfelt når verken deres størrelse eller retning endrer seg over tid. Feltet til en stangmagnet er et godt eksempel på denne typen felt. Også de som stammer fra ledninger som bærer stasjonære strømmer.
-Variable felt med tiden, hvis noen av egenskapene deres varierer med tiden. En måte å skaffe dem på er fra vekselstrømsgeneratorer, som benytter fenomenet magnetisk induksjon. De finnes i mange brukte enheter, for eksempel mobiltelefoner.
Når det kreves å beregne formen på magnetfeltet produsert av en strømfordeling, kan Biot-Savart-loven brukes, oppdaget i 1820 av de franske fysikerne Jean Marie Biot (1774-1862) og Felix Savart (1791 -1841).).
For noen strømfordelinger med enkle geometrier kan et matematisk uttrykk for magnetfeltvektoren fås direkte.
Anta at vi har et ledningssegment med differensiell lengde dl som bærer en elektrisk strøm Jeg. Ledningen vil også antas å være i vakuum. Magnetfeltet som produserer denne fordelingen:
-Avtar med det inverse av kvadratet til avstanden til ledningen.
-Den er proporsjonal med strømens intensitet Jeg som går gjennom ledningen.
-Retningen er tangensiell for radiusomkretsen r sentrert på ledningen og dens betydning er gitt ved regelen om høyre tommel.
-μeller = 4π. 10-7 T.m / A
-dB er en magnetfeltdifferensial.
-Jeg er intensiteten til strømmen som strømmer gjennom ledningen.
-r er avstanden mellom ledningens sentrum og punktet der du vil finne feltet.
-dl er vektoren hvis størrelse er lengden på differensialsegmentet dl.
-r er vektoren som går fra ledningen til det punktet hvor du vil beregne feltet.
Nedenfor er to eksempler på magnetfelt og deres analytiske uttrykk.
Ved hjelp av Biot-Savart-loven er det mulig å oppnå feltet produsert av en tynn endelig ledningstråd som bærer en strøm I. Ved å integrere langs lederen og ta det begrensende tilfellet der det er veldig langt, størrelsen på feltet resultat:
Helmholtz-spolen består av to identiske og konsentriske sirkulære spoler som den samme strømmen føres til. De tjener til å skape et omtrent ensartet magnetfelt inni.
Dens styrke i midten av spolen er:
Y er rettet langs den aksiale aksen. Faktorene i ligningen er:
-N representerer antall omdreininger av spolene
-Jeg er størrelsen på strømmen
-μeller er den magnetiske permeabiliteten til vakuumet
-R er radiusen til spolene.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.