Magnetvälja, omaduste, ühikute, valemite ja näidisülesannete määratlus
Magnetväljade, omaduste, ühikute, valemite, küsimuste ja vastuste näidete mõistmine: on liikuvate elektrilaengute (elektrivoolude) poolt moodustatud väli, mis põhjustab jõu ilmnemise teistes liikuvates elektrilaengutes. (Üksiku osakese kvantmehaaniline spinn moodustab magnetvälja ja spinn mõjutab iseenesest nagu elektrivool; See põhjustab "püsiva" ferromagneti magnetvälja.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Elektromagnetiline induktsioon: mõiste, rakendus ja valemid ning näited terviklikest probleemidest
Magnetvälja määratlus
Magnetväli on füüsikas väli, mis moodustub liikuvate elektrilaengute (elektrivoolude) mõjul, mis põhjustab jõu ilmumise teistes liikuvates elektrilaengutes. (Üksiku osakese kvantmehaaniline spinn moodustab magnetvälja ja spinn mõjutab iseenesest nagu elektrivool; see põhjustab "püsiva" ferromagneti magnetvälja. Magnetväli on vektorväli: see tähendab, et see vastab mis tahes vektorruumi punktile, mis võib aja jooksul muutuda. Selle välja suund on võrdne väljale asetatud kompassi nõela suunaga.
Magnetväli on magnetite pooluste ümber asuv ruum, kus teised magnetid tunnevad endiselt tõmbe- / tõukejõudu. Laias laastus Väli magnet, on liikuvate elektrilaengute (elektrivoolude) poolt moodustatud väli, mis põhjustab jõu ilmnemise teistes liikuvates elektrilaengutes. (Üksiku osakese kvantmehaaniline spinn moodustab magnetvälja ja spinn mõjutab iseenesest nagu elektrivool; see põhjustab "püsiva" ferromagneti magnetvälja. Magnetväli on vektorväli: see tähendab, et see vastab mis tahes vektorruumi punktile, mis võib aja jooksul muutuda. Selle välja suund on võrdne väljale asetatud kompassi nõela suunaga.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Elektromagnetlained: definitsioon, omadused, liigid, valemid ja näited tervikprobleemidest
Magnetvälja omadused
Maxwelli töö on staatilise elektri ja magnetismiga suures osas ühitanud, mille tulemuseks on nelja välja võrrand kahe välja kohta. Kuid Maxwelli valemi põhjal on ikkagi kaks erinevat välja, mis erinevaid nähtusi seletavad. Einstein suutis seda erirelatiivsusteooriaga näidata, et elektriväljad ja magnetväljad on sama asja kaks aspekti sama (tensori tase 2) ja vaatleja saab magnetjõudu tunda seal, kus vaatleja liigub, tunneb ainult jõudu elektrostaatiline. Seega on spetsiaalse suhtelisuse abil magnetjõud liikuva elektrilaengu elektrostaatilise jõu vorm, ja seda saab ennustada elektrostaatilise jõu ja nende laengute liikumise (a suhtes vaatleja).
Magnetid koosnevad väikestest magnetitest, mis osutavad samas suunas (elementaarmagnetid) .Igal magnetil on 2 magnetpoolust, nimelt põhja- ja lõunapoolus. Kahe pooluse omadused on järgmised:
- Kui sarnased postid lähedale tuua, tõrjuvad nad üksteist
- Erinevalt postidest lähemale viimisel tõmbavad nad üksteist ligi.
Kui varrasmagnet on keskelt lõigatud, moodustab see uued magnetid, mille postid vastavad elementaarmagnetite suunale.
- Magnetomadused võivad meelitada metalle (näiteks terast või rauda) või muid magnetilisi esemeid.
- Magnetilistel omadustel on kaks poolust, mida ma eespool kirjeldasin. Nimelt põhjapoolus ja lõunapoolus. Magnetitel on alati pooluste paarid. Kui need purustatakse väikesteks tükkideks, on magnetitel ikkagi kaks poolust.
- Sama nime või tüüpi magnetpostid tõrjuvad. Kusjuures erinevalt postid tõmbavad alati ligi. Näiteks kui magneti A põhjapoolus tuuakse magneti B põhjapooluse lähedale, tõrjuvad need kaks magnetit. Kui aga magneti A põhjapoolus on magneti B põhjapooluse lähedal, siis see tõmbab ligi. See on nagu poisile meeldib tüdruk. Kas see tähendab, et see on normaalne?
- Magnetil on selle ümber ala, mida ikkagi mõjutab magnet ise, mida nimetatakse magnetväljaks. Näiteks kui asetate tihvti magneti lähedusse, tõmbab see magnet ja pulk kinni.
Objektide klassifitseerimine magnetiliste omaduste põhjal.
Nende magnetiliste omaduste põhjal jagunevad objektid kahte tüüpi, nimelt ferromagnetilised (objektid, mida magnet võib tugevalt meelitada), paramagnetiline (trahvid, mida magnet võib nõrgalt meelitada) ja diamagnetiline (asjad, mida magnet ei suuda meelitada).
- Näide ferromagnetiline on raud, teras, nikkel ja koobalt.
- Näide paramagnetiline on plaatina ja alumiinium.
- Näide diamagneetiline on tsink ja vismut.
Igal magnetil on järgmised omadused:
- suudab meelitada teatud metallesemeid.
- suurim vaatamisväärsus on poolustel.
- alati vabalt rippudes osutab põhja ja lõuna poole.
- on kaks poolust.
- atraktsioon kui mitte sama.
- keelduda keeldumast, kui see on sarnane
Magnetid võivad meelitada teatud metallesemeid, kuna elementmagnetide paigutus magnetis on korraldatud korrektselt. Kui saame elementaarmagnetite korraliku paigutuse, siis saame ka magnetid.
Oluline asi, millest peame aru saama, on see, et enamik inimesi arvab, et magneti valmistamine määrab objekti magnetilised omadused. Inimesed arvavad alati, et kui magnet valmistatakse hõõrudes, saab see püsimagneti ja kui see on saadud elektromagnetiliste vahenditega, saab see ajutise magneti.
See oletus on vale, mitte vale, miks see nii on? sest inimesed ei näe, milliseid materjale kasutatakse. Kui teras magnetiseeritakse hõõrudes, saab see püsimagneti, kuid rauda hõõrudes saab ajutise magneti. Enamik inimesi, kes valmistavad magneteid hõõrudes, kasutavad alati terast, seetõttu on eeldus, et hõõrumine võib muuta magnetid püsivaks.
Teine juhtum on elektromagnetiline, kui täheldame mõnda elektromagnetilist, kasutatakse rauast südamikku pehme (raud) mitte teras, kuna kasutatakse rauast südamikku, tekitab elektromagnet magnetid samas. Kuid mõelge sellele, kui südamik asendatakse terasega, mis juhtub? kindel on see, et terasest saab püsimagnet, nii et elektromagnetilist ei saa kasutada
Eespool toodud juhtumi selgituse põhjal võime järeldada, et magneti püsivaid ja ajutisi omadusi ei mõjuta valmistamismeetod, vaid kasutatud materjalid. Igal juhul, kui kasutatud materjal on teras, on saadud magnet püsiv.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Potentsiaalne energia - määratlus, tüübid, raskusjõud, elekter, magnetilised, elastsed, näiteülesanded
Magnetismi põhimõte
Magnetis on tegelikult miljonite mikroskoopiliste suurustega magnetite kogu, mis on järjestatud üksteise järel. Magneti põhjapoolus ja lõunapool asuvad korrapäraselt (vt joonis 3). Magneti üldine tugevus on suur. Mustmetall võib olla elektromagnetilise induktsiooni abil püsimagnet (püsiv) või ajutine magnet. Kuid on metalle, mida ei saa magnetiseerida, näiteks vask ja alumiinium, ja neid nimetatakse diamagneetilisteks.
Maa on hiiglaslik looduslik magnet, seda saab tõestada tööriistaga, mida nimetatakse kompassiks, kus nõel kompassi osuti näitab meie maa põhja- ja lõunasuunda, nagu on näidatud joonisel pilt 1. Sest maakera ümbrus on tegelikult ümbritsetud magnetiliste jõujoonte abil, mis on meie silmale nähtamatud, kuid mida saab jälgida kompassiga.
Vardamagnet kiirgab magnetjõudu, mis ümbritseb seda põhjast lõunasse suunatud suunas. Lihtne tõestus tehakse nii, et asetatakse paberile ja seejärel paberile magnetvarda piserdatud ühtlaselt peene rauapulbriga, juhtub ovaalsete kumerate otstega joontega poolus. Põhja-lõunapooluse ots näib olevat tugev joonemuster. Magnetjõu joone mustri neutraalne piirkond on nõrk.
Magneti neutraalne osa tähendab, et sellel pole magnetilist tugevust. Tõestamaks, et neutraalsel piirkonnal puudub magnetjõud. Võtke mõned raudkruvid, jälgige, et raudkruvid kleepuksid nii põhjapooluse kui ka lõunapooluse otsa. Neutraalne ala kruvi keskel ei jää üldse kinni ja kruvi kukub maha.
Kumerjoone mustriga magnetjõu suund voolab põhjapoolusest lõunapoolusesse. Magnetvarda enda sees voolavad jõujooned vastupidi, nimelt lõunapoolusest põhjapooluseni. Neutraalses piirkonnas pole magnetribast väljas jõujooni. Magnetjõuliinide visuaalne tõestus atraktiivsete omaduste jaoks erinevatel poolustel ja tõrjumine sarnastel poolustel magnetite ja peene rauapulbri abil, joonis 4. On selge, et põhja-põhja tüüpi postid tõrjuvad üksteist. Erinevates põhja-lõuna poolustel on magnetilistel jõujoontel tõmbemuster. Magnetite vastastikuse tõmbe ja tõrjumise olemus on elektrimootorite töö aluseks.
Tõrjuvate magnetväljade joonte muster ja 4b. atraktiivsed magnetvälja jooned.
Magnetjõujoone saamiseks, mis on ühtlaselt jaotunud igas pinna punktis, on elektrimasina kujunduse aluseks kaks vormi. Tasane kuju tekitab pinna igas punktis ühtlase jõujoone. Ringikujuline (radiaalne) tekitab ka jõujooni, mis on pinna igas punktis ühtlaselt jaotunud.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Magnetite määratlus, funktsioon, omadused ja tüübid ning nende viis kõige täiuslikumat vormi
Maa magnetteooria
Selle teooria seletamine on väga keeruline, kõigepealt peaksime suutma eristada Maa raskust ja Maa magnetismi. Me ei saa seista maa peal mitte sellepärast, et maa oleks magnetiline, miks see nii on? Sest vastavalt magneti määratlusele on materjal, mis suudab meelitada magnetilisi objekte, kui me pole magnetilised materjalid.
Mis siis muudab meid maa peal seisma? Vastus on see, et maakeral on gravitatsioon, mis on võime meelitada kõiki enda ümber olevaid objekte, olenemata sellest, kas need on magnetilised või mitte. Maa raskusjõud on põhjustatud sellest, et maakeral on mass, seda suurem on mass, seda suurem on gravitatsioon (see kõik on kooskõlas Newtoni seaduste ja relatiivsusteooriaga). Kui Maa magnetilised omadused on põhjustatud sellest, et maa pöörleb ja areneb (see on minu arvamus), siis kui maa enam ei pöörle, kaovad selle magnetilised omadused varsti. Nüüdsest, nii et magnetismi peatüki arutelu meid segadusse ei aja, peame tegema vahet Maa raskusjõu ja Maa magnetismi vahel.
Maa magnetiline põhjapoolus on ümber maa lõunapooluse, samas kui maa magnetiline lõunapoolus on ümber maa põhjapooluse. Maa magneti põhjapooluse ja maa lõunapooluse vahel ei lange kokku, see juhtub ka maa magneti lõunapoolusega. Selle tulemusena, kui näeme kompassi, mis näitab suunda lõunasse, tähendab see, et see ei näita täpselt lõunasuunda, vaid sellel on väike kõrvalekalle maa lõunapoolusest. See kõrvalekalle moodustab nurga, mida nimetatakse deklinatsiooninurgaks.
Kui toome kompassi ekvaatorilt maa poolustele, kallutab kompass alla või üles. See kalle on tingitud maa magnetpooluste ligitõmbavusest. Kompassi kaldenurga horisontaali suhtes moodustatavat nurka nimetatakse kaldenurgaks.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Jõu täielik määratlus füüsikas
Magnetväljade ühikud ja valemid
Välja tugevus (H) = intensiivsus
Magnetvälja tugevus magnetvälja punktis on pooluse tugevuse ühiku jõu suurus magnetvälja selles punktis on pooluse tugevus, mis loob magnetvälja Amprimeeter.
Stiilirida.
Jõujoon on põhjapooluse tee magnetväljas või sellise kujuga joon, et väljatugevust igas punktis tähistab puutuja.
Selle arusaama kohaselt tulevad jõujooned poolustest välja ja sisenevad lõunapoolusele. Jõujoonte mustri loomiseks võite puista magneti ümber rauast viile.
Stiilne triibuline mustrijoonis.
Magnetvälja olemasolu näitamiseks võib teha veel ühe tähelepaneku, asetades magneti ümber mitu kompassi. Kompassinõelad näitavad magnetiliste jõujoonte suunda magneti teatud punktides.
Niisiis, magnetvälja olemasolu saab kirjeldada magnetiliste jõujoonte abil.
- Magnetjõujooned on kujuteldavad jooned, mis on väikeste magnetite põhjapooluse teed, kui nad saavad vabalt liikuda.
- Magnetilised jõujooned osutavad alati põhjast lõunapoolusele ja ei ristu kunagi.
- Atraktiivset jõudu kahe magneti erineva pooluse vahel ja kahe sarnase pooluse vahelist tõukejõudu esindavad magnetjõud.
Jõujoonte tihedus (B) = voo tihedus
Definitsioon: väljatugevusega risti olevate jõujoonte arv pindalaühiku kohta.
märkmeid: jõujoonte tihedus tähistab magnetilise induktsiooni suurust.
Magnetvälja, millel on samad jõujooned, nimetatakse ühtlaseks magnetväljaks (homogeenseks).
Diamagnetiline ja Para
Magnetiliste omaduste poolest jagunevad objektid Diamagnetilisteks ja Paramagnetilisteks.
Magnetobjekt: mittehomogeensesse magnetvälja asetatuna kogevad eseme otsad tõrjumist, nii et objekt võtab väljatugevusega risti asuva positsiooni. Selliste objektide suhteline läbitavuse väärtus on väiksem kui üks. Näited: vismut, vask, kuld, antimon, tulekiviklaas.
Paramagnetilised objektid: kui nad asetatakse mittehomogeensesse magnetvälja, võtavad nad väljatugevuse suunaga paralleelse positsiooni. Selliste objektide suhteline läbilaskvus on suurem kui üks. Näide: alumiinium, plaatina, hapnik, vasksulfaat ja paljud metallisoolad on paramagnetilised ained.
Ferromagnetilised materjalid: materjalid, millel on väga suur magnetiline toime, magnetid tõmbavad neid väga tugevalt ja nende suhteline läbilaskvus on kuni mitu tuhat. Näide: raud, teras, nikkel, koobalt ja teatud metallisulamid (almico)
Magnetväli elektrivoolu ümber
OERSTEDi katse
Tasakaalustatud kompassi nõela kohal venitatakse traaditükk, nii et traat on kompassi nõelaga paralleelne. kui juhtmesse voolab elektrivool, selgub, et kompassinõel ulatub selle tasakaalust. Seega järeldatakse, et elektrivoolu ümber on magnetväli.
- Kui elektrivool parema käe peopesa ja magnetnõela vahel voolab randmest sõrmeotsteni, pöörleb nõela põhjapoolus pöidla poole.
- Kui elektrivoolu suund on paremast randmest pöidlani, tähistab sõrmede ümmargune suund põhjapooluse ulatust.
Jõujoonte muster sirge voo ümber. Tasasele papitükile torgatakse risti oleva traadi tükk, süsiniku peale piserdatakse rauast viile, asetades end ringide kujul, mille keskpunkt on traadi läbitungimiskoht.
Biot Savarti seadus.
Definitsioon: magnetilise induktsiooni suurus ühes punktis praeguse elemendi ümber, võrdeline praeguse elemendi pikkusega, praeguse elemendi suurusega praeguse nurga siinus külgneb voolu suunaga kaugusega kuni selle punktini ja pöördvõrdeline kaugus.
Magnetiline induktsioon
Induktsioon magnetiline ümber sirge oja.
Punkt A on kaugus x keerdunud traadi keskmest. Magnetilise induktsiooni suurus A-s on määratletud järgmiselt:
Kui traat koosneb N pöördest, siis:
solenoid
Solenoid on traadimähis, mis on rullitud nagu spiraal. Kui elektrivool voolab solenoidi, on solenoidi sees magnetväli, mida saab käsitsi määrata.
Stiil Lorentz
Oerstedi katses on tõestatud, et elektrivoolu mõju magnetpoolustele, kuidas magnetpooluste mõju elektrivoolule tõestatakse järgmistest katsetest:
Tüki PQ traati asetatakse hobuseraua magneti pooluste vahele traadiks, kus voolab elektrivool, selgub, et traat on vasakule kõver.
See nähtus näitab, et magnetväli avaldab elektrivoolule jõudu, mida nimetatakse Lorentzi jõuks. Lorentzi jõuvektor on I ja B-ga risti. Parema käega saab määrata Lorentzi jõu suuna. Kui parema käe sõrmede ümmargune suund vastab pöörlemisele I-lt B-le, siis pöidla suund tähistab Lorentsi jõu suunda.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Kiirguse, ohtude, tüüpide, mõjude ja eeliste määratlus
Küsimuste ja vastuste näidis
