Magnetic Field Matter: Formler, eksempelproblemer og forklaringer

Magnetfeltet er en illustrasjon som tar sikte på å beskrive og visualisere hvordan magnetkraften fordeles mellom et magnetisk objekt eller rundt et magnetisk objekt.

Som vi allerede vet at magneter har to poler kalt en nordpol og en sørpol.

Hvis en magnet bringes nær en annen magnet hvis poler er av samme type, vil de to magneter oppleve frastøting.

Det er annerledes hvis de to magneter bringes nær en annen type pol, vil resultatene oppleve en gjensidig tiltrekning.

Magnetfeltvisualisering

Magnetfeltet kan visualiseres på to måter, nemlig:

• Beskrevet matematisk som en vektor. Hver vektor på hvert punkt i form av en pil har en retning og en størrelse avhengig av størrelsen på magnetkraften på det punktet.

• Illustrerer ved hjelp av linjer. Hver vektor er forbundet med en kontinuerlig linje, og antall linjer kan gjøres så mange som mulig. Denne metoden brukes oftest for å beskrive et magnetfelt.

Kjennetegn ved magnetfeltlinjer

Magnetfeltlinjer har egenskaper som er nyttige for analyse, nemlig:

• Hver linje krysser hverandre aldri

• Linjene vil bli tettere og strammere i området der magnetfeltet blir større. Dette indikerer at jo nærmere magnetfeltlinjene er, jo større er magnetkraften i regionen.

• Disse linjene starter eller stopper ikke hvor som helst, men de danner en lukket sirkel og forblir forbundet i magnetmaterialet.

• Retningen til magnetfeltet er representert med piler på linjene. Noen ganger trekkes ikke pilene på magnetfeltlinjer, men magnetfeltet vil alltid ha en retning fra Nord (Nord) til Sør (Sør) pol.

• Disse linjene kan visualiseres i reelle termer. Den enkleste metoden er å spre jernkornpulver rundt magneten, og det vil gi de samme egenskapene som magnetfeltlinjene.

Måling og magnetfeltformler

magnetfelt er en vektormengde, så det er to aspekter ved å måle magnetfeltet, nemlig dens størrelse og retning.

For å måle retningen kan vi bruke et magnetisk kompass. Hvis et magnetkompass plasseres rundt et magnetfelt, vil kompassnålen også følge retningen til magnetfeltet.

I magnetfeltformelen skrives størrelsen på magnetfeltet med symbolet B. I samsvar med det internasjonale systemet har mengden enheter i tesla (T) som er hentet fra navnet Nikola Tesla.

Tesla er definert som hvor mye kraft magnetfeltet er. For eksempel produserer et lite kjøleskap et magnetfelt på 0,001 T.

Det er en måte å skape et magnetfelt uten å bruke en magnet, nemlig ved å lede en elektrisk strøm.

Når vi fører en elektrisk strøm gjennom en kabel (for eksempel ved å koble den til et batteri), vil vi ha to fenomener. Jo større strømmen strømmer i kabelen, jo større produseres magnetfeltet. Likeledes det motsatte.

I samsvar med Amperes lov blir magnetfelt brukt på mange måter, slik at noen av ligningene er som følger:

Formelen for størrelsen på magnetfeltet

B = μ I / 2 π r

Informasjon:

• B = magnetfeltets størrelse (T)
• μ = permeabilitetskonstant (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrisk strøm (A)
• r = avstand fra kabel (m)

Formelen for mengden elektrisk strøm

I = B 2πr / μ

Informasjon:

• B = magnetfeltets størrelse (T)
• μ = permeabilitetskonstant (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrisk strøm (A)
• r = avstand fra kabel (m)

Bestemme magnetpolen med høyre hånd

For å finne ut retningen kan vi bruke høyre hånd-prinsippet. Tommelen er retningen av strømmen, og de andre fingrene viser retningen til magnetfeltet rundt ledningen.

Retningen til tommelen som peker opp, indikerer retningen til den elektriske strømmen med symbolet i. Mens retningen til de andre fire radiene representerer retningen til megnetfeltet med symbol B. Bildet over er i horisontal og vertikal posisjon.

Eksempler på magnetfeltproblemer og deres forklaringer

Oppgave 1

En ledning elektrifisert i = 4 A som vist nedenfor!

Spesifiser:

• Magnetfeltstyrke ved punkt A.
• Magnetisk feltstyrke ved punkt B
• Retningen til magnetfeltet ved punkt A.
• Retningen til magnetfeltet ved punkt B

Diskusjon:

Er kjent

• I = 4 A.
• r_EN = 2m
• r_B = 1m

Oppgjøret

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

Så magnetfeltet ved punkt A er 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

Så magnetfeltet ved punkt B er 8 10-7 T

I et problem som ber om retning, kan vi bruke høyre håndregel, der tommelen antas å være en strøm og de andre fire fingrene er et magnetfelt mens vi griper ledningen ved punkt A.

Slik at retningen til magnetfeltet ved punkt A er utover eller mot leseren.

I et problem som ber om retning kan vi bruke høyre håndregel, der tommelen antas å være en strøm og de andre fire fingrene er et magnetfelt mens vi griper ledningen ved punkt B.

Slik at retningen til magnetfeltet ved punkt B er i eller vekk fra leseren

Oppgave 2

Se på følgende bilde!

Bestem magnetfeltets størrelse og retning ved punkt P!

Diskusjon

Strøm A vil produsere et magnetfelt ved punkt P med retningen for å komme inn i feltet, mens strøm B produserer et magnetfelt med retningen ut av feltet.

Retning i henhold til B_en dvs. gå inn i feltet.

Oppgave 3

Se på bildet over, en ledning med en elektrisk strøm er plassert nær magnetkompasset. Hvor mye elektrisk strøm (og retning) er nødvendig for å avbryte jordens magnetfelt mot kompasset, slik at kompasset ikke fungerer som det skal?

Jordens magnetfelt antas å være

Diskusjon

Ved hjelp av magnetfeltformelen:

Du kan finne mengden elektrisk strøm, nemlig:

Du vet at avstanden r fra kompasset til kabelen er 0,05 m. deretter oppnådd:

Ved å bruke høyre håndregel må vi legge tommelen ned slik at de andre fingrene er i motsatt retning av magnetfeltet til kompasset. Slik at strømretningen må trenge inn mot papiret / skjermen, vekk fra oss.

Oppgave 4

Ledning A og B er 1 m fra hverandre og får energi av henholdsvis 1 A og 2 A i retningen vist i figuren nedenfor.

Bestem plasseringen til punkt C der magnetfeltstyrken er NULL!

Diskusjon

For at feltstyrken skal være null, må feltstyrken produsert av ledning A og ledning B være motsatt og lik. Mulige posisjoner er til venstre for ledning A eller til høyre for ledning B. Hvilken du skal ta, ta punktet som er nærmere styrken til den mindre strømmen. Slik at posisjonen er til venstre for ledning A, bare navngi avstanden som x.

Dette er forklaringen på magnetfeltmaterialet og eksemplet på problemet. Kan være nyttig.

Henvisning:

• Magnetisk felt
• Forstå magnetfeltet
• Magnetfelt - Formel, definisjon, komplett sak, eksempel på problem
• Magnetfelt: Definisjon, typer, formler, eksempelproblemer