Definicija magnetnega polja, lastnosti, enote, formule in primeri problemov
Razumevanje magnetnih polj, lastnosti, enot, formul, primerov vprašanj in odgovorov: je polje, ki ga tvorijo gibljivi električni naboji (električni tokovi), zaradi česar se v drugih gibljivih električnih nabojih pojavi sila. (Kvantno mehanski spin posameznega delca tvori magnetno polje in na spin vpliva sam kot električni tok; To je tisto, kar povzroča magnetno polje "trajnega" feromagneta.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Elektromagnetna indukcija: opredelitev, uporaba in formule ter primeri popolnih problemov
Definicija magnetnega polja
Magnetno polje je v fiziki polje, ki ga tvorijo gibljivi električni naboji (električni tokovi), zaradi česar se v drugih gibljivih električnih nabojih pojavi sila. (Kvantno mehanski spin posameznega delca tvori magnetno polje in na spin vpliva sam kot električni tok; to je tisto, kar povzroča magnetno polje "trajnega" feromagneta. Magnetno polje je vektorsko polje: to pomeni, da ustreza kateri koli točki v vektorskem prostoru, ki se lahko spreminja s časom. Smer tega polja je enaka smeri igle kompasa, nameščene v polju.
Magnetno polje je prostor okoli polov magneta, kjer silo privlačnosti / odbijanja še vedno čutijo drugi magneti. V širšem smislu Polje magnet, je polje, ki ga tvorijo gibljivi električni naboji (električni tokovi), zaradi česar se v drugih gibljivih električnih nabojih pojavi sila. (Kvantno mehanski spin posameznega delca tvori magnetno polje in na spin vpliva sam kot električni tok; to je tisto, kar povzroča magnetno polje "trajnega" feromagneta. Magnetno polje je vektorsko polje: to pomeni, da ustreza kateri koli točki v vektorskem prostoru, ki se lahko spreminja s časom. Smer tega polja je enaka smeri igle kompasa, nameščene v polju.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Elektromagnetni valovi: opredelitev, lastnosti, vrste, formule in primeri popolnih problemov
Lastnosti magnetnega polja
Maxwellovo delo je v veliki meri uskladilo statično elektriko z magnetizmom, kar je povzročilo niz štirih enačb glede obeh polj. Vendar pa na podlagi Maxwellove formule še vedno obstajata dve različni področji, ki pojasnjujeta različne pojave. Einsteinu je to uspelo pokazati s posebno relativnostjo, da sta električna polja in magnetna polja dva vidika iste stvari enako (tenzor nivo 2) in opazovalec lahko čuti magnetno silo, kjer se opazovalec premika, le občuti silo elektrostatična. Tako je magnetna sila z uporabo posebne relativnosti oblika elektrostatične sile gibljivega električnega naboja, in ga je mogoče predvideti na podlagi poznavanja elektrostatične sile in gibanja teh nabojev (glede na a opazovalec).
Magneti so sestavljeni iz majhnih magnetov, ki kažejo v isto smer (osnovni magneti). Vsak magnet ima 2 magnetna pola, in sicer severni in južni pol. Lastnosti obeh polov sta:
- Če podobne palice približamo, se bodo odbili
- Če se palice približajo drugače, bodo privlačili drug drugega.
Če se na sredini zareže palični magnet, tvorijo nove magnete s polovi, ki se ujemajo s smerjo osnovnih magnetov.
- Magnetne lastnosti lahko privlačijo kovine (na primer jeklo ali železo) ali druge magnetne predmete.
- Magnetne lastnosti imajo dva pola, ki sem jih opisal zgoraj. Namreč severni pol in južni pol. Magneti imajo vedno pare polov. Če so magneti razbiti na majhne koščke, imajo še vedno dva pola.
- Magnetni poli z istim imenom ali tipom se bodo odbili. Medtem ko se za razliko od polov vedno privlačijo. Če na primer severni pol magneta A približamo severnemu polu magneta B, se bosta oba magneta odbila. Če pa je severni pol magneta A blizu severnega pola magneta B, bo privlačil. Kot da ima fant rad dekle. Ali to pomeni, da je to normalno?
- Magnet ima okoli sebe območje, na katerega še vedno vpliva sam magnet, ki se imenuje magnetno polje. Če na primer čep postavite blizu magneta, ga magnet in palica privlačita.
Razvrstitev predmetov na podlagi magnetnih lastnosti.
Predmeti so glede na njihove magnetne lastnosti razdeljeni na 2 vrsti, in sicer na feromagnetne (predmete, ki jih magnet lahko močno privlači), paramagnetne (globe, ki jih magnet lahko šibko privlači) in diamagnetne (stvari, ki jih magnet ne more pritegniti).
- Primer feromagnetna so železo, jeklo, nikelj in kobalt.
- Primer paramagnetno so platina in aluminij.
- Primer diamagnetno sta cink in bizmut.
Vsak magnet ima naslednje lastnosti:
- lahko pritegne določene kovinske predmete.
- največja atrakcija je na stebrih.
- vedno prosto usmerjen proti severu in jugu.
- ima dva pola.
- privlačnost, če ne enaka.
- zavrnite zavrnitev, če je podobno
Magneti lahko pritegnejo določene kovinske predmete, ker je razporeditev osnovnih magnetov v magnetu urejena pravilno. Če lahko naredimo urejeno razporeditev osnovnih magnetov, potem lahko naredimo magnete.
Pomembno, kar moramo razumeti, je, da večina ljudi misli, da način izdelave magneta določa magnetne lastnosti predmeta. Ljudje vedno mislijo, da če magnet naredimo z drgnjenjem, dobi trajni magnet, če pa ga dobimo z elektromagnetnimi sredstvi, pa začasni magnet.
Ta predpostavka je napačna in ne napačna, zakaj je tako? ker ljudje ne vidijo, kateri materiali se uporabljajo. Če je jeklo magnetizirano z drgnjenjem, dobi trajni magnet, če pa se železo podrgne, pa začasni magnet. Večinoma kadar ljudje izdelujejo magnete z drgnjenjem, vedno uporabljajo jeklo, zato obstaja domneva, da lahko drgnjenje magneti naredi trajne.
Drugi primer je elektromagnetni, če opazimo, da bo kateri koli elektromagnetni uporabil železno jedro mehko (železo) ne jeklo, ker se uporablja železovo jedro, elektromagnet proizvaja magnetke medtem. Toda pomislite, če se jedro zamenja z jeklom, kaj se bo zgodilo? gotovo je, da bo jeklo postalo trajni magnet, tako da elektromagnetne energije ni mogoče izkoristiti.
Iz zgornje razlage primera lahko ugotovimo, da na trajne in začasne lastnosti magneta ne vpliva način izdelave, ampak na uporabljene materiale. Če je uporabljen material jeklo, bo magnet na kakršen koli način trajen.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Potencialna energija - opredelitev, vrste, gravitacija, elektrika, magnetna, elastična, primeri težav
Načelo magnetizma
V magnetu je pravzaprav zbirka milijonov magnetov z mikroskopsko velikostjo, ki so razporejeni drug za drugim. Severni in južni pol magneta sta redno nameščena (glej sliko 3). Skupna moč magneta je velika. Železna kovina je lahko trajni magnet (trajni) ali začasni magnet z elektromagnetno indukcijo. Obstajajo pa nekatere kovine, ki jih ni mogoče magnetizirati, na primer baker in aluminij, ki se imenujejo diamagnetne.
Zemlja je velikanski naravni magnet, to lahko dokažemo z orodjem, imenovanim kompas, kjer je igla kazalec na kompasu bo pokazal severno in južno smer naše zemlje, kot je prikazano v slika 1. Ker je zemeljska okolica dejansko obdana z magnetnimi silami, ki so našim očem nevidne, vendar jih lahko opazujemo s kompasom.
Magnetni drog oddaja magnetno polje sile, ki ga obdaja v smeri od severa proti jugu. Preprost dokaz naredimo tako, da magnetno palico položimo na list papirja, nato na papir enakomerno posuta s finim železnim prahom, zgodi se oblika črt z ovalno ukrivljenim vzorcem na koncih palica. Na koncu severno-južnega pola se zdi močan linijski vzorec. Nevtralno območje vzorca magnetne črte je šibko.
Nevtralen del magneta pomeni, da nima magnetne moči. Da dokažemo, da nevtralno območje nima magnetne sile. Vzemite nekaj železnih vijakov in opazujte, da se železni vijaki držijo tako na koncu severnega kot na koncu južnega pola. Nevtralno območje v sredini vijaka se sploh ne bo prijelo in vijak bo padel.
Smer magnetne črte sile z ukrivljenim vzorcem črte teče od severnega pola proti južnemu polu. Znotraj same magnetne palice silnice tečejo obratno, in sicer od južnega pola do severnega pola. V nevtralnem območju zunaj magnetne palice ni silovitih črt. Vizualni dokaz magnetnih sil za privlačne lastnosti na različnih polih in odbijanje na podobnih polih z magneti in drobnim železnim prahom, slika 4. Jasno je, da se vrste severa in severa med seboj odbijajo. Na različnih polih sever-jug imajo magnetne silnice vzorec privlačnosti. Narava medsebojnega privlačenja in odbijanja magnetov je osnova za delovanje elektromotorjev.
Vzorec odbojnih linij magnetnega polja in 4b. privlačne linije magnetnega polja.
Da bi dobili magnetno silovito črto, ki je enakomerno porazdeljena na vsaki točki površine, sta v osnovi zasnova električnega stroja dve obliki. Ravna oblika bo ustvarila enakomerno črto sile na vsaki točki površine. Krožna oblika (radialna) ustvarja tudi sile, ki so enakomerno porazdeljene na vsaki točki površine.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Opredelitev, funkcija, lastnosti in vrste magnetov in njihovih 5 najbolj popolnih oblik
Zemeljska magnetna teorija
Razlaga te teorije je zelo zapletena, najprej bi morali razlikovati med Zemljino gravitacijo in Zemljinim magnetizmom. Na površju zemlje lahko stojimo ne zato, ker je zemlja magnetna, zakaj je to tako? Ker je po definiciji magnet material, ki lahko privlači magnetne predmete, medtem ko nismo magnetni materiali.
Zakaj potem lahko stojimo na zemlji? Odgovor je v tem, da ima zemlja gravitacijo, ki je moč, da privabi vse predmete okoli sebe, ne glede na to, ali so magnetni ali ne. Zemeljska gravitacija je posledica tega, ker ima zemlja maso, večja je masa, večja je gravitacija (vse je v skladu z Newtonovimi zakoni in teorijo relativnosti). Medtem ko zemeljske magnetne lastnosti nastanejo, ker se zemlja vrti in razvija (to je moje mnenje), če pa se zemlja več ne vrti, njene magnetne lastnosti kmalu izginejo. Od zdaj naprej, da nas razprava o poglavju o magnetizmu ne bo zmedla, moramo razlikovati med Zemljino gravitacijo in Zemljinim magnetizmom.
Zemeljski magnetni severni pol je okrog zemeljskega južnega pola, medtem ko je zemeljski magnetni južni pol okoli zemeljskega severnega pola. Med severnim polom zemeljskega magneta in južnim polom zemlje ne sovpadata, to se zgodi tudi z južnim polom zemeljskega magneta. Kot rezultat tega, če vidimo kompas, ki kaže smer jug, to pomeni, da ne prikazuje točno južne smeri, ampak ima rahlo odstopanje od zemeljskega južnega pola. To odstopanje tvori kot, imenovan deklinacijski kot.
Če kompas pripeljemo z ekvatorja na polove zemlje, se bo kompas nagnil navzdol ali navzgor. Ta naklon je posledica privlačnosti zemeljskih magnetnih polov. Kot, ki ga tvori nagib kompasa glede na vodoravnico, se imenuje kot nagiba.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Popolna definicija sile v fiziki
Enote in formule magnetnega polja
Poljska jakost (H) = intenzivnost
Jakost magnetnega polja v točki magnetnega polja je velikost sile na enoto polne jakosti v tej točki magnetnega polja m je polna jakost, ki ustvarja magnetno polje v Amper meter.
Linija sloga.
Črta sile je pot severnega pola v magnetnem polju ali črta takšne oblike, da je jakost polja na vsaki točki predstavljena s tangenso.
V skladu s tem razumevanjem linije sil prihajajo iz polov in vstopajo v južni pol. Če želite ustvariti vzorec silnic, lahko okoli magneta potresete železne opilke.
Elegantne risbe vzorcev v črtah.
Še eno opažanje, ki dokazuje prisotnost magnetnega polja, lahko naredimo tako, da okoli magneta postavimo več kompasov. Igle kompasa bodo pokazale smer magnetnih silnic na določenih točkah okrog magneta.
Prisotnost magnetnega polja lahko torej opišemo z magnetnimi silami.
- Magnetne silnice so namišljene črte, ki so poti severnega pola majhnih magnetov, če se lahko prosto gibljejo.
- Magnetne silnice vedno kažejo od severnega do južnega pola in se nikoli ne sekajo.
- Privlačno silo med dvema različnima poloma magneta in odbojno silo med dvema podobnima poloma predstavljata magnetni liniji sile.
Gostota silnic (B) = gostota pretoka
Opredelitev: Število sil sil na enoto površine, pravokotno na jakost polja.
opombe: gostota silnic predstavlja velikost magnetne indukcije.
Magnetno polje, ki ima enake silnice, se imenuje enakomerno magnetno polje (homogeno).
Diamagnetic And Para
Po magnetnih lastnostih se predmeti delijo na diamagnetne in paramagnetne.
Magnetni objekt: ko so nameščeni v nehomogeno magnetno polje, konci predmeta doživijo odboj, tako da bo predmet zavzel položaj, ki je pravokoten na jakost polja. Taki predmeti imajo relativno vrednost prepustnosti manj kot eno. Primeri: bizmut, baker, zlato, antimon, kremeno steklo.
Paramagnetni predmeti: ko so postavljeni v nehomogeno magnetno polje, bodo zavzeli položaj vzporedno s smerjo jakosti polja. Takšni predmeti imajo relativno prepustnost večjo od ene. Primer: Aluminij, platina, kisik, bakrov sulfat in številne kovinske soli so paramagnetne snovi.
Feromagnetni materiali: Materiali z zelo velikim magnetnim učinkom, ki jih magneti zelo privlačijo in imajo relativno prepustnost do nekaj tisoč. Primer: železo, jeklo, nikelj, kobalt in nekatere kovinske zlitine (almico)
Magnetno polje okoli električnega toka
OERSTED Poskus
Čez iglo uravnoteženega kompasa je raztegnjen kos žice, tako da je žica vzporedna z iglo kompasa. če v žico teče električni tok, se izkaže, da je igla kompasa v ravnovesju. Tako se sklene, da okoli električnega toka obstaja magnetno polje.
- Ko električni tok med dlani desne roke in magnetno iglo teče od zapestja do konic prstov, se severni pol igle vrti proti palcu.
- Če je smer električnega toka od desnega zapestja proti palcu, krožna smer prstov predstavlja območje severnega pola.
Vzorec silnic okoli ravnega toka. Na ravni kos lepenke je preboden kos pravokotne žice, na vrhu ogljika je posut železni opilki, ki se postavijo v obliki krogov, katerih središčna točka je točka prodiranja žice.
Biotov Savartov zakon.
Opredelitev: Velikost magnetne indukcije v eni točki okoli trenutnega elementa, sorazmerna dolžini trenutnega elementa, velikosti trenutnega elementa tok, sinus kota ob strani smeri toka z razdaljo do te točke in obratno sorazmeren kvadratu razdalja.
Magnetna indukcija
Indukcija magnetno okoli ravnega potoka.
Točka A je razdalja x od središča navite žice. Velikost magnetne indukcije pri A je definirana kot:
Če je žica sestavljena iz N obratov, potem:
solenoid
Elektromagnet je tuljava žice, ki je valjana kot spirala. Ko električni tok teče v elektromagnet, je v njem magnetno polje, ki ga lahko določimo ročno.
Slog Lorentz
V poskusu Oersted je bilo dokazano, da bo učinek električnega toka na magnetne polove, kako bo vpliv magnetnih polov na električni tok dokazan iz naslednjih poskusov:
Kos žice PQ je nameščen med drogovi podkve magneta, v žico, kjer teče električni tok, se izkaže, da je žica ukrivljena v levo.
Ta pojav kaže, da magnetno polje deluje na električni tok, imenovano Lorentzova sila. Lorentzov vektor sile je pravokoten na I in B. Smer Lorentzove sile lahko določimo z desno roko. Če krožna smer prstov desne roke ustreza vrtenju od I do B, potem smer palca predstavlja smer Lorencove sile.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Opredelitev sevanja, nevarnosti, vrste, vplivi in koristi
Vzorčna vprašanja in odgovori
