Hmota magnetického poľa: vzorce, vzorové problémy a vysvetlenia

Magnetické pole je ilustrácia, ktorej cieľom je popísať a vizualizovať, ako sa magnetická sila rozdeľuje medzi magnetický objekt alebo okolo magnetického objektu samotného.

Ako už vieme, magnety majú dva póly, ktoré sa nazývajú severný a južný.

Ak sa magnet priblíži k inému magnetu, ktorého póly sú rovnakého typu, dôjde k odrazeniu týchto dvoch magnetov.

Iné je, ak sú dva magnety priblížené k inému typu pólu, výsledky budú vzájomne príťažlivé.

Vizualizácia magnetického poľa

Magnetické pole je možné vizualizovať dvoma spôsobmi, a to:

• Matematicky popísané ako vektor. Každý vektor v každom bode vo forme šípky má smer a veľkosť závislú od veľkosti magnetickej sily v danom bode.

• Ilustruje pomocou čiar. Každý vektor je spojený spojitou čiarou a počet riadkov je možné vytvoriť čo najviac. Táto metóda sa najčastejšie používa na popis magnetického poľa.

Charakteristika čiar magnetického poľa

Čiary magnetického poľa majú vlastnosti, ktoré sú užitočné na analýzu, a to:

• Každá čiara sa nikdy nepretína

• Čiary budú v oblasti, kde sa magnetické pole zväčšuje, čoraz silnejšie. To naznačuje, že čím sú čiary magnetického poľa bližšie, tým väčšia je magnetická sila v oblasti.

• Tieto čiary sa nezačínajú ani nezastavujú odnikiaľ, vytvárajú však uzavretý kruh a zostávajú spojené v magnetickom materiáli.

• Smer magnetického poľa je znázornený šípkami na riadkoch. Šípky niekedy nie sú nakreslené na čiarach magnetického poľa, ale magnetické pole bude mať vždy smer od severného (severného) k južnému (južnému) pólu.

• Tieto čiary je možné vizualizovať reálne. Najjednoduchšou metódou je rozotrieť prášok železnej drviny okolo magnetu a bude mať rovnaké vlastnosti ako siločiary magnetického poľa.

Vzorce merania a magnetického poľa

magnetické pole je vektorová veličina, takže meranie magnetického poľa má dva aspekty, a to jeho veľkosť a smer.

Na meranie smeru môžeme použiť magnetický kompas. Ak je okolo magnetického poľa umiestnený magnetický kompas, bude ihla kompasu sledovať smer magnetického poľa aj v tomto bode.

Vo vzorci magnetického poľa je veľkosť magnetického poľa zapísaná symbolom B. V súlade s medzinárodným systémom má množstvo jednotky v Tesle (T), ktorá je prevzatá z názvu Nikola Tesla.

Tesla je definovaná ako sila magnetického poľa. Napríklad malá chladnička produkuje magnetické pole 0,001 T.

Existuje jeden spôsob, ako vytvoriť magnetické pole bez použitia magnetu, a to vedením elektrického prúdu.

Keď prejdeme elektrickým prúdom cez kábel (napríklad pripojením k batérii), vzniknú nám dva javy. Čím väčší prúd preteká káblom, tým väčšie je magnetické pole. Rovnako aj naopak.

V súlade s Ampérovým zákonom sú magnetické polia aplikované mnohými spôsobmi, takže niektoré z rovníc sú nasledujúce:

Vzorec pre veľkosť magnetického poľa

B = μ I / 2 π r

Informácie:

• B = veľkosť magnetického poľa (T)
• μ = konštanta permeability (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrický prúd (A)
• r = vzdialenosť od kábla (m)

Vzorec pre množstvo elektrického prúdu

I = B 2πr / μ

Informácie:

• B = veľkosť magnetického poľa (T)
• μ = konštanta permeability (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrický prúd (A)
• r = vzdialenosť od kábla (m)

Určenie magnetického pólu pravou rukou

Na zistenie smeru môžeme použiť princíp pravej ruky. Palec je smer toku elektriny a ostatné prsty ukazujú smer magnetického poľa okolo drôtu.

Smer palca smerujúceho nahor označuje smer elektrického toku so symbolom i. Zatiaľ čo smer ďalších štyroch polomerov predstavuje smer poľa megnet so symbolom B. Obrázok vyššie je v horizontálnej a vertikálnej polohe.

Príklady problémov s magnetickým poľom a ich vysvetlenie

Úloha 1

Drôt elektrifikovaný i = 4 A, ako je uvedené nižšie!

Uveďte:

• Intenzita magnetického poľa v bode A.
• Intenzita magnetického poľa v bode B
• Smer magnetického poľa v bode A.
• Smer magnetického poľa v bode B

Diskusia:

Je známe

• I = 4 A.
• r_A = 2 m
• r_B = 1 m

Osada

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

Takže magnetické pole v bode A je 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.

Takže magnetické pole v bode B je 8 10-7 T

V prípade problému, ktorý žiada o smer, môžeme použiť pravidlo pravej ruky, kde sa palec považuje za prúd a ďalšie štyri prsty sú magnetické pole, zatiaľ čo drapák drží v bode A.

Takže smer magnetického poľa v bode A je smerom von alebo k čítačke.

Pri probléme, ktorý žiada o smer, môžeme použiť pravidlo pravej ruky, kde sa palec považuje za prúd a ďalšie štyri prsty sú magnetické pole, zatiaľ čo drôt drží v bode B.

Takže smer magnetického poľa v bode B je v alebo od čítačky

Problém 2

Pozri sa na nasledujúci obrázok!

Určte veľkosť a smer magnetického poľa v bode P!

Diskusia

Prúd A bude produkovať magnetické pole v bode P so smerom vstupu do poľa, zatiaľ čo prúd B produkuje magnetické pole so smerom von z poľa.

Smer podľa B_a tj zadajte pole.

Problém 3

Pozrite sa na obrázok vyššie, v blízkosti magnetického kompasu je umiestnený drôt s elektrickým prúdom. Koľko elektrického prúdu (a smeru) je potrebný na zrušenie zemského magnetického poľa proti kompasu, aby kompas zlyhal?

Predpokladá sa, že magnetické pole Zeme je

Diskusia

Použitie vzorca magnetického poľa:

Môžete nájsť množstvo elektrického prúdu, a to:

Viete, že vzdialenosť r od kompasu ku káblu je 0,05 m. potom získal:

Podľa pravidla pravej ruky musíme položiť palce tak, aby ostatné prsty boli v opačnom smere ako magnetické pole kompasu. Takže smer prúdu musí prenikať smerom k papieru / obrazovke, ďalej od nás.

Úloha 4

Drôty A a B sú od seba vzdialené 1 m a sú napájané energiou 1 A a 2 A v smere znázornenom na obrázku nižšie.

Určte umiestnenie bodu C, kde je sila magnetického poľa NULA!

Diskusia

Aby bola intenzita poľa nulová, musia byť intenzity poľa produkované vodičom A a drôtom B opačné a rovnaké. Možné polohy sú naľavo od vodiča A alebo napravo od vodiča B. Ktorú z nich zaujmete, vezmite bod, ktorý je bližšie k sile menšieho prúdu. Aby bola pozícia vľavo od vodiča A, stačí pomenovať vzdialenosť ako x.

Toto je vysvetlenie materiálu magnetického poľa a príklad problému. Môže byť užitočné.

Referencia:

• Hmota magnetického poľa
• Pochopenie magnetického poľa
• Magnetické pole - vzorec, definícia, úplná hmota, príklad problému
• Magnetické pole: definícia, typy, vzorce, vzorové problémy