De magnetiskt fält Det är det inflytande som rörliga elektriska laddningar har på utrymmet som omger dem. Laddningar har alltid ett elektriskt fält, men bara de som är i rörelse kan generera magnetiska effekter.
Förekomsten av magnetism har varit känd under lång tid. De forntida grekerna beskrev ett mineral som kunde locka till sig små järnbitar: det var lodstenen eller magnetiten.
Visarna Thales från Miletus och Platon var upptagen med att registrera magnetiska effekter i sina skrifter; förresten, de visste också om statisk elektricitet.
Men magnetism blev inte associerad med elektricitet förrän på 1800-talet, då Hans Christian Oersted observerade att kompassen avviker i närheten av en ledande tråd som bär ström..
Idag vet vi att elektricitet och magnetism är så att säga två sidor av samma mynt.
Artikelindex
I fysik, termen magnetiskt fält det är en vektormängd, med modul (dess numeriska värde), riktning i rymden och betydelsen. Det har också två betydelser. Den första är en vektor som ibland kallas magnetisk induktion och betecknas med B.
Enheten i B i det internationella systemet för enheter är det tesla, förkortat T. Den andra storleken som också kallas magnetfältet är H, också känd som magnetfältstyrka och vars enhet är ampere / meter.
Båda kvantiteterna är proportionella, men definieras på detta sätt för att ta hänsyn till effekterna som magnetiska material har på fälten som passerar dem..
Om ett material placeras mitt i ett externt magnetfält beror det resulterande fältet på detta och även på materialets eget magnetiska svar. Så B Y H är relaterade av:
B = μmH
Här μm är en konstant som beror på materialet och har lämpliga enheter så att vid multiplicering med H resultatet är tesla.
-Magnetfältet är en vektorstorlek, därför har det storlek, riktning och känsla.
-Enheten i magnetfältet B i det internationella systemet är det tesla, förkortat T, medan H är ampere / meter. Andra enheter som förekommer ofta i litteraturen är gauss (G) och oersted.
-Magnetfältlinjer är alltid slutna slingor, lämnar en nordpol och går in i en sydpol. Fältet är alltid tangent till linjerna.
-De magnetiska polerna visas alltid i ett nord-syd-par. Det är inte möjligt att ha en isolerad magnetisk pol.
-Det härstammar alltid från elektriska laddningar.
-Dess intensitet är proportionell mot lastens storlek eller strömmen som producerar den.
-Magnetfältets storlek minskar med det inversa av avståndets kvadrat.
-Magnetfält kan vara konstanta eller variabla, både över tid och i rymden..
-Ett magnetfält kan utöva en magnetisk kraft på en rörlig laddning eller på en strömbärande tråd.
En stavmagnet har alltid två magnetiska poler: nordpolen och sydpolen. Det är väldigt enkelt att verifiera att stolpar av samma tecken stöter bort, medan de av olika typer lockar.
Detta är ganska likt vad som händer med elektriska laddningar. Det kan också observeras att ju närmare de är, desto större är kraften som de lockar eller stöter mot varandra..
Stångmagneter har ett distinkt mönster av fältlinjer. De är skarpa kurvor, lämnar nordpolen och går in i sydpolen.
Ett enkelt experiment för att observera dessa linjer är att sprida järnark på toppen av ett pappersark och placera en stapelmagnet under..
Intensiteten hos magnetfältet ges som en funktion av fältlinjernas densitet. Dessa är alltid tätast nära polerna och de sprider sig när vi rör oss bort från magneten..
Magneten är också känd som en magnetisk dipol, i vilken de två polerna exakt är de nordliga och sydliga magnetiska polerna.
Men de kan aldrig separeras. Om du skär magneten på mitten får du två magneter, var och en med sina respektive nord- och sydpoler. Isolerade stolpar kallas magnetiska monopol, men hittills har det inte varit möjligt att isolera något.
Man kan tala om olika källor till magnetfält. De sträcker sig från magnetiska mineraler, som passerar genom jorden själv, som beter sig som en stor magnet, till elektromagneter..
Men sanningen är att varje magnetfält har sitt ursprung i laddningen av laddade partiklar.
Senare kommer vi att se att den ursprungliga källan till all magnetism ligger i de små strömmarna inuti atomen, främst de som produceras på grund av elektronernas rörelser runt kärnan och de kvanteffekter som finns i atomen..
Men när det gäller dess makroskopiska ursprung kan man tänka på naturliga källor och artificiella källor..
Naturliga källor "släcks inte" i princip, de är permanentmagneter, men man måste ta hänsyn till att värme förstör substansernas magnetism..
När det gäller artificiella källor kan den magnetiska effekten undertryckas och kontrolleras. Därför har vi:
-Magneter av naturligt ursprung, tillverkade av magnetiska mineraler som magnetit och maghemit, båda järnoxider, till exempel.
-Elektriska strömmar och elektromagneter.
I naturen finns det olika föreningar som uppvisar anmärkningsvärda magnetiska egenskaper. De kan till exempel locka bitar av järn och nickel liksom andra magneter.
De nämnda järnoxiderna, såsom magnetit och maghemit, är exempel på denna klass av ämnen..
De magnetisk känslighet är parametern som används för att kvantifiera bergets magnetiska egenskaper. Grundläggande vulkaniska bergarter är de med högsta känslighet på grund av deras höga innehåll av magnetit.
Å andra sidan, så länge du har en tråd som bär ström kommer det att finnas ett tillhörande magnetfält. Här har vi ett annat sätt att generera ett fält, som i detta fall tar form av koncentriska cirklar med tråden.
Fältets rörelseriktning ges av höger tumregel. När tummen på höger hand pekar i strömens riktning, kommer de återstående fyra fingrarna att indikera i vilken riktning fältlinjerna är böjda..
En elektromagnet är en enhet som producerar magnetism från elektriska strömmar. Det har fördelen att det kan slås på och av efter eget tycke. När strömmen upphör försvinner magnetfältet. Dessutom kan fältintensiteten också kontrolleras.
Elektromagneter är en del av olika enheter, inklusive högtalare, hårddiskar, motorer och reläer, bland andra..
Förekomsten av ett magnetfält kan verifieras B med hjälp av en elektrisk testladdning - kallad Vad- och låt den röra sig med fart v. För detta utesluts närvaron av elektriska fält och gravitationsfält, åtminstone för tillfället..
I detta fall kraften som belastningen upplever Vad, som betecknas som FB, det beror helt på fältets inflytande. Kvalitativt observeras följande:
-Storleken på FB är proportionell mot Vad och snabbt v.
-Om v är parallell med magnetfältvektorn, storleken på FB är noll.
-Den magnetiska kraften är vinkelrät mot båda v tycka om B.
-Slutligen är magneten på magnetkraften proportionell mot sen θ, varelse θ vinkeln mellan hastighetsvektorn och magnetfältvektorn.
Allt ovan gäller både positiva och negativa laddningar. Den enda skillnaden är att magnetkraftens riktning är omvänd.
Dessa observationer överensstämmer med vektorprodukten mellan två vektorer, så att den magnetiska kraften som upplevs av en punktladdning Vad, som rör sig med fart v mitt i ett magnetfält är:
FB = q v x B
Vems modul är:
FB = q.v.B.sen θ
Det finns flera sätt, till exempel:
-Genom att magnetisera ett lämpligt ämne.
-För en elektrisk ström genom en ledande ledning.
Men magnetismens ursprung i materien förklaras genom att komma ihåg att den måste associeras med laddningens rörelse.
En elektron som kretsar kring kärnan är i huvudsak en liten sluten strömslinga, men en som kan bidra väsentligt till atomens magnetism. Det finns många elektroner i en bit magnetiskt material.
Detta bidrag till atomens magnetism kallas orbital magnetiskt ögonblick. Men det finns mer, eftersom översättningen inte är elektronens enda rörelse. Den här har också snurra magnetiskt ögonblick, en kvanteffekt vars analogi är den för en rotation av elektronen kring dess axel.
I själva verket är det magnetiska ögonblicksmomentet den främsta orsaken till en atoms magnetism..
Magnetfältet kan ta många former, beroende på fördelningen av strömmar som härrör från det. I sin tur kan det variera inte bara i rymden utan också i tid eller båda samtidigt..
-I närheten av polerna på en elektromagnet finns ett ungefärligt konstant fält.
-Också inuti en solenoid erhålls ett högintensivt och enhetligt fält med fältlinjerna riktade längs den axiella axeln.
-Jordens magnetfält approximerar fältet för en stavmagnet ganska bra, särskilt nära ytan. Längre bort modifierar solvinden elektriska strömmar och deformeras märkbart.
-En strömbärande tråd har ett fält i form av cirklar koncentriska med tråden.
När det gäller huruvida fältet kan variera över tid har vi:
-Statiska magnetfält när varken deras storlek eller riktning förändras över tiden. Fältet för en stavmagnet är ett bra exempel på denna typ av fält. Även de som härrör från ledningar som bär stationära strömmar.
-Variabla fält med tiden, om någon av deras egenskaper varierar med tiden. Ett sätt att få dem är från växelströmsgeneratorer som använder fenomenet magnetisk induktion. De finns i många vanliga enheter, till exempel mobiltelefoner.
När det krävs att beräkna formen på magnetfältet som produceras av en strömfördelning, kan man använda Biot-Savart-lagen, upptäckt 1820 av de franska fysikerna Jean Marie Biot (1774-1862) och Felix Savart (1791) -1841).).
För vissa strömfördelningar med enkla geometrier kan ett matematiskt uttryck för magnetfältvektorn erhållas direkt.
Anta att vi har ett trådsegment med differentiell längd dl som bär en elektrisk ström Jag. Tråden antas också vara i vakuum. Magnetfältet som producerar denna fördelning:
-Minskar med det inversa av kvadratet för avståndet till tråden.
-Den är proportionell mot strömens intensitet Jag som går genom tråden.
-Dess riktning är tangentiell för radieomkretsen r centrerad på tråden och dess mening ges av regeln om höger tumme.
-μeller = 4π. 10-7 T.m / A
-dB är en magnetfältdifferential.
-Jag är intensiteten hos strömmen som strömmar genom ledningen.
-r är avståndet mellan mitten av tråden och den punkt där du vill hitta fältet.
-dl är vektorn vars storlek är differenssegmentets längd dl.
-r är vektorn som går från ledningen till den punkt där du vill beräkna fältet.
Nedan följer två exempel på magnetfält och deras analytiska uttryck.
Med hjälp av Biot-Savart-lagen är det möjligt att erhålla fältet producerat av en tunn ändlig ledningstråd som bär en ström I. Genom att integrera längs ledaren och ta det begränsande fallet där det är mycket långt, fältets storlek resultat:
Helmholtz-spolen består av två identiska och koncentriska cirkulära spolar, till vilka samma ström förs. De tjänar till att skapa ett ungefär enhetligt magnetfält inuti.
Dess storlek i mitten av spolen är:
Y är riktad längs den axiella axeln. Faktorerna i ekvationen är:
-N representerar antalet varv hos spolarna
-Jag är storleken på strömmen
-μeller är vakuumets magnetiska permeabilitet
-R är spolens radie.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.