Zadeva magnetnega polja: formule, primeri problemov in razlage

Magnetno polje je ilustracija, katere cilj je opisati in vizualizirati, kako se magnetna sila porazdeli med magnetnim predmetom ali okoli samega magnetnega predmeta.

Kot že vemo, da imajo magneti dva pola, imenovana severni pol in južni pol.

Če magnet približate drugemu magnetu, katerega polovi so iste vrste, bosta oba magneta doživela odboj.

Drugače je, če oba magneta približamo različni vrsti pola, bodo rezultati medsebojno privlačni.

Vizualizacija magnetnega polja

Magnetno polje si lahko vizualiziramo na dva načina, in sicer:

• Matematično opisan kot vektor. Vsak vektor na vsaki točki v obliki puščice ima smer in velikost, odvisno od velikosti magnetne sile na tej točki.

• Ilustrira s črtami. Vsak vektor je povezan z neprekinjeno črto in število vrstic je lahko čim večje. Ta metoda se najpogosteje uporablja za opis magnetnega polja.

Značilnosti linij magnetnega polja

Linije magnetnega polja imajo značilnosti, ki so uporabne za analizo, in sicer:

• Vsaka črta se nikoli ne seka

• Linije se bodo na območju, kjer je magnetno polje vedno večje, vedno bolj zaostrovale. To kaže, da bližje kot so črte magnetnega polja, večja je magnetna sila v regiji.

• Te črte se ne začnejo ali ustavijo od nikoder, toda tvorijo zaprt krog in ostanejo povezane v magnetnem materialu.

• Smer magnetnega polja je prikazana s puščicami na črtah. Včasih puščice niso narisane na črtah magnetnega polja, vendar bo magnetno polje vedno imelo smer od severnega (severnega) do južnega (južnega) pola.

• Te vrstice je mogoče vizualno vizualizirati. Najenostavnejša metoda je razprševanje prahu iz železovega peska okoli magneta, ki bo imel enake značilnosti kot linije magnetnega polja.

Formule meritev in magnetnega polja

magnetno polje je vektorska količina, zato obstajata dva vidika merjenja magnetnega polja, in sicer njegova velikost in smer.

Za merjenje smeri lahko uporabimo magnetni kompas. Če je magnetni kompas postavljen okoli magnetnega polja, bo igla kompasa tudi na tej točki sledila smeri magnetnega polja.

V formuli magnetnega polja je velikost magnetnega polja zapisana s simbolom B. V skladu z mednarodnim sistemom ima količina enote v tesli (T), ki je vzeta iz imena Nikola Tesla.

Tesla je opredeljen kot kolikšna je sila magnetnega polja. Na primer, majhen hladilnik ustvari magnetno polje 0,001 T.

Obstaja en način za ustvarjanje magnetnega polja brez uporabe magneta, in sicer z vodenjem električnega toka.

Ko skozi kabel prepustimo električni tok (na primer tako, da ga priključimo na baterijo), bomo imeli dva pojava. Čim večji tok teče v kablu, tem večje je magnetno polje. Prav tako nasprotno.

V skladu z Amperejevim zakonom se magnetna polja uporabljajo na več načinov, tako da so nekatere enačbe naslednje:

Formula za velikost magnetnega polja

B = μ I / 2 π r

Informacije:

• B = velikost magnetnega polja (T)
• μ = konstanta prepustnosti (4π 10-7 Tm / A)
• I = električni tok (A)
• r = oddaljenost od kabla (m)

Formula za količino električnega toka

I = B 2πr / μ

Informacije:

• B = velikost magnetnega polja (T)
• μ = konstanta prepustnosti (4π 10-7 Tm / A)
• I = električni tok (A)
• r = oddaljenost od kabla (m)

Določanje magnetnega pola z desno roko

Da bi ugotovili smer, lahko uporabimo načelo desne roke. Palec je smer pretoka električne energije, ostali prsti pa kažejo smer magnetnega polja okoli žice.

Smer palca, usmerjenega navzgor, kaže smer električnega toka s simbolom i. Medtem ko smer ostalih štirih polmerov predstavlja smer megnetnega polja s simbolom B. Zgornja slika je v vodoravnem in navpičnem položaju.

Primeri problemov z magnetnim poljem in njihova pojasnila

1. problem

Elektrificirana žica i = 4 A, kot je prikazano spodaj!

Navedite:

• Jakost magnetnega polja v točki A.
• Jakost magnetnega polja v točki B
• Smer magnetnega polja v točki A.
• Smer magnetnega polja v točki B

Diskusija:

Je znan

• I = 4 A.
• r_A = 2m
• r_B = 1m

Naselje

• B = μ I / 2 π r_A
• = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
• = 4 10-7 T

Torej je magnetno polje v točki A 4 10-7 T

• B = μ I / 2 π r_B
• B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
• B = 8 10-7 T

Torej je magnetno polje v točki B 8 10-7 T

Pri težavi, ki zahteva smer, lahko uporabimo pravilo desne roke, kjer se šteje, da je palec tok, drugi štirje prsti pa so magnetno polje, medtem ko oprijemajo žico v točki A.

Tako, da je smer magnetnega polja v točki A navzven ali proti bralniku.

Pri težavi, ki zahteva smer, lahko uporabimo pravilo desne roke, kjer se šteje, da je palec tok, drugi štirje prsti pa so magnetno polje, medtem ko oprijemajo žico v točki B.

Tako, da je smer magnetnega polja v točki B v bralniku ali stran od njega

2. problem

Poglejte naslednjo sliko!

Določite velikost in smer magnetnega polja v točki P!

Diskusija

Tok A bo v točki P ustvaril magnetno polje s smerjo vstopa v polje, tok B pa magnetno polje s smerjo izven polja.

Smer po B_a tj. vnesite polje.

3. problem

Poglejte zgornjo sliko, v bližini magnetnega kompasa je postavljena žica z električnim tokom. Koliko električnega toka (in smeri) je potrebno za ukinitev magnetnega polja zemlje proti kompasu, tako da kompas ne deluje pravilno?

Predpostavlja se, da je magnetno polje Zemlje

Diskusija

Uporaba formule magnetnega polja:

Najdete lahko količino električnega toka, in sicer:

Veste, da je razdalja r od kompasa do kabla 0,05 m. nato dobimo:

Z uporabo pravila desne roke moramo palce položiti navzdol, tako da so drugi prsti v nasprotni smeri od magnetnega polja kompasa. Tako da mora smer toka prodirati proti papirju / zaslonu, stran od nas.

4. problem

Žica A in B sta oddaljeni 1 m in se napajata z 1 A oziroma 2 A v smeri, prikazani na spodnji sliki.

Določite lokacijo točke C, kjer je jakost magnetnega polja NIČ!

Diskusija

Da je jakost polja enaka nič, morajo biti jakosti polja, ki jih proizvajata žica A in žica B, nasprotne in enake. Možni položaji so levo od žice A ali desno od žice B. Katerega naj se ubere, vzemite točko, ki je bližje jakosti manjšega toka. Tako da je položaj levo od žice A, razdaljo samo poimenujte kot x.

To je razlaga materiala magnetnega polja in primer problema. Lahko koristno.

Referenca:

• Zadeva magnetnega polja
• Razumevanje magnetnega polja
• Magnetno polje - formula, definicija, popolna zadeva, primer problema
• Magnetno polje: definicija, vrste, formule, primeri problemov