Sadržaj
- Nauka o magnetnim poljima
- Kako odrediti magnetsko polje?
- Vrste magneta
- Magnetska sila
- Magnetska polja i električna polja
- Poprečni proizvod s magnetskim poljem
- Magnetsko polje u svakodnevnom životu
••• Syed Hussain Ather
Magnetska polja opišite kako se magnetska sila raspoređuje kroz prostor oko predmeta. Općenito, za objekt koji je magnetski, linije magnetskog polja putuju od objekata sjevernog do južnog pola, baš kao što to čine i magnetska polja Zemlje, kao što je prikazano na gornjem dijagramu.
Ista magnetska sila zbog koje se predmeti drže na površinama hladnjaka koristi se u Zemljinom magnetskom polju koji štiti ozonski omotač od štetnog sunčevog vjetra. Magnetsko polje formira pakete energije koji sprečavaju da ozonski omotač izgubi ugljični dioksid.
To možete promatrati izlijevanjem željeznih obloga, malih komada željeza u prahu, u prisustvu magnetskog. Stavite magnet ispod komada papira ili lakog lista tkanine. Ulijte željezne filete i promatrajte oblike i formacije koje uzimaju. Odredite koje bi linije morale biti da bi se slojevi složili i distribuirali na ovaj način prema fizikama magnetskih polja.
Što je veća gustoća linija magnetskog polja povučenog od sjevera prema jugu, veća je jačina magnetskog polja. Ovi sjeverni i južni pol također diktiraju jesu li magnetski predmeti privlačni (između sjevernog i južnog pola) ili odbojni (između identičnih polova). Magnetska polja se mjere u jedinicama Tesle, T.
Nauka o magnetnim poljima
Budući da se magnetska polja formiraju kad god su naboji u pokretu, magnetska polja induciraju se od električne struje kroz žice. Polje vam daje način opisa potencijalne snage i smjera magnetske sile ovisno o struji kroz električnu žicu i udaljenosti koja prolazi struja. Linije magnetskog polja tvore koncentrične krugove oko žica. Smjer ovih polja može se odrediti pomoću "desnog pravila".
Ovo pravilo vam govori da, ako desni palac postavite u smjeru električne struje kroz žicu, rezultirajuća magnetska polja idu u smjeru krila prstiju ruku. S većom strujom inducira se veće magnetsko polje.
Kako odrediti magnetsko polje?
Možete koristiti različite primjere desničarsko pravilo, opće je pravilo za određivanje smjera različitih veličina koje uključuju magnetsko polje, magnetsku silu i struju. Ovo je pravilo korisno za mnoge slučajeve električne energije i magnetizma kako diktira matematika količina.
••• Syed Hussain Ather
Ovo se pravilo desnice može magnetsko primijeniti u drugom smjeru solenoidili seriju električne struje umotane u žice oko magneta. Ako palac desne ruke usmjerite u smjeru magnetskog polja, tada će se prsti desne ruke omotati u smjeru električne struje. Solenoidi vam omogućuju iskorištavanje snage magnetskog polja kroz električne struje.
Kada putuje električni naboj, magnetsko polje nastaje kako elektroni koji se okreću i kreću oko sebe postaju sami magnetski objekti. Elementi koji u svojim osnovnim stanjima imaju neparne elektrone, poput željeza, kobalta i nikla, mogu se uskladiti tako da formiraju trajne magnete. Magnetsko polje koje stvaraju elektroni tih elemenata lakše propušta struju kroz te elemente. Sama magnetska polja također se mogu poništiti ako su jednaka po jačini u suprotnim smjerovima.
Struja koja teče kroz bateriju ja odašilje magnetsko polje B na radijusu r prema jednadžbi za Ampersko pravo: B = 2πr μ0 ja gdje μ0 je magnetska konstanta propusnosti vakuuma, 1,26 x 10-6 H / m ("Henri po metru" u kojem je Henries jedinica induktivnosti). Povećavanje struje i približavanje žici povećavaju magnetsko polje koje rezultira.
Vrste magneta
Da bi objekt bio magnetski, elektroni koji čine predmet moraju se moći slobodno kretati okolo i između atoma u objektu. Da bi materijal bio magnetski, atomi s nesparenim elektronima istog spina idealni su kandidati jer se ti atomi mogu međusobno upariti kako bi elektroni mogli slobodno teći. Ispitivanje materijala u prisutnosti magnetskih polja i ispitivanje magnetskih svojstava atoma koji čine ove materijale mogu vam reći o njihovom magnetizmu.
feromagneta imaju ovo svojstvo koje je trajno magnetsko. ParamagnetsNasuprot tome, navika neće prikazati magnetska svojstva, osim ako u prisustvu magnetskog polja usmjerimo spinove elektrona tako da se mogu slobodno kretati. Diamagnets imaju atomske sastave takve da magnetska polja uopće ne utječu na njih ili magnetska polja utječu samo na njih. Nemaju ili nemaju par nepropašenih elektrona koji će dopustiti da protok naboja teče.
Paramagneti djeluju jer su napravljeni od materijala kojeg uvijek ima magnetski trenuci, poznat kao dipoli. Ovi trenuci su njihova sposobnost poravnanja s vanjskim magnetskim poljem zbog spina nesparenih elektrona u orbitalima atoma koji čine ove materijale. U prisutnosti magnetskog polja, materijali se poravnavaju da bi se suprotstavili sili magnetskog polja. Paramagnetni elementi uključuju magnezij, molibden, litij i tantal.
Unutar feromagnetskog materijala, dipol atoma je trajan, obično kao rezultat zagrijavanja i hlađenja paramagnetnog materijala. To ih čini idealnim kandidatima za elektromagnete, motore, generatore i transformatore za upotrebu u električnim uređajima. Dijagnetne mreže, nasuprot tome, mogu proizvesti silu koja omogućuje elektronu da slobodno teče u obliku struje koja tada stvara magnetsko polje suprotno bilo kojem magnetskom polju primijenjenom na njih. To ukida magnetsko polje i sprečava ih da postanu magnetska.
Magnetska sila
Magnetska polja određuju kako se magnetske sile mogu rasporediti u prisutnosti magnetskog materijala. Dok električna polja opisuju električnu silu u prisutnosti elektrona, magnetska polja nemaju takve analogne čestice koje bi mogle opisati magnetsku silu. Znanstvenici su teoretizirali da magnetski monopol može postojati, ali nisu postojali eksperimentalni dokazi koji bi pokazali da te čestice postoje. Da postoje, te bi čestice imale magnetski "naboj" na isti način na koji napunjene čestice imaju električne naboje.
Magnetska sila nastaje zbog elektromagnetske sile, sile koja opisuje i električne i magnetske komponente čestica i predmeta. To pokazuje koliko je unutarnji magnetizam jednak fenomenima električne energije kao što su struja i električno polje. Naboj elektrona uzrokuje odstupanje magnetskog polja magnetskom silom na isti način na koji djeluju električno polje i električna sila.
Magnetska polja i električna polja
Dok samo napunjene čestice emitiraju magnetska polja, a sve napunjene čestice emitiraju električna polja, magnetska i elektromagnetska polja dio su iste temeljne sile elektromagnetizma. Elektromagnetska sila djeluje između svih nabijenih čestica u svemiru. Elektromagnetska sila ima oblik svakodnevnih pojava u elektricitetu i magnetizmu, poput statičkog elektriciteta i električno nabijenih veza koje molekule drže zajedno.
Ova sila, zajedno s kemijskim reakcijama, također čini osnovu za elektromotornu silu koja omogućava struju da teče kroz strujne krugove. Kada se gleda magnetsko polje isprepleteno s električnim poljem, dobiveni proizvod poznat je kao elektromagnetsko polje.
Jednadžba sile Lorentza F = qE + qv × B opisuje silu na nabijenu česticu q krećući se brzinom v u prisutnosti električnog polja E i magnetsko polje B, U ovoj jednadžbi je x između QV i B predstavlja unakrsni proizvod. Prvi pojam QE je doprinos električnog polja sili, a drugi pojam qv x B je doprinos magnetskog polja.
Lorentzova jednadžba također vam govori da je magnetska sila između brzine naboja v i magnetsko polje B je qvbsinφ na naplatu q gdje ϕ ("phi") je kut između v i B, koji mora biti manji od 1_80_ stupnjeva. Ako je kut između v i B što je veća, tada biste trebali koristiti kut u suprotnom smjeru da to popravite (iz definicije unakrsnog proizvoda). Ako je _ϕ_je 0, kao što su brzina i točka magnetskog polja u istom smjeru, magnetska sila bit će 0. Čestica će se nastaviti kretati bez odbacivanja magnetskog polja.
Poprečni proizvod s magnetskim poljem
••• Syed Hussain AtherNa gornjem dijagramu, produkt je između dva vektora i b je c, Obratite pažnju na smjer i jačinu c, Njegova smjera u smjeru okomito na i b kada je dano pravilom desnice. Pravo desno znači da je smjer rezultirajućeg križnog proizvoda c se daje smjerom vašeg palca kad je desni kažiprst u smjeru od b a desni srednji prst je u smjeru .
Poprečni produkt je vektorska operacija koja rezultira vektorom okomitim na oba QV i B dano pravilom triju vektora i s veličinom područja paralelograma koje su vektori QV i B vijek. Pravo desno znači da možete odrediti smjer unakrsnog proizvoda između QV i B postavljanjem desnog kažiprsta u smjeru B, srednji prst u smjeru QV, a rezultirajući smjer vašeg palca bit će pravac proizvoda ova dva vektora.
Na gornjem dijagramu, pravilo desnice pokazuje i odnos magnetskog polja, magnetske sile i struje kroz žicu. To također pokazuje da unakrsni produkt između ove tri količine može predstavljati pravilo desnice jer je poprečni produkt između smjera sile i polja jednak smjeru struje.
Magnetsko polje u svakodnevnom životu
Magnetska polja od oko 0,2 do 0,3 tesla koriste se u MRI, magnetskoj rezonanci. MRI je metoda koju liječnici koriste za proučavanje unutarnjih struktura unutar tijela pacijenta kao što su mozak, zglobovi i mišići. To se obično vrši postavljanjem pacijenta unutar jakog magnetskog polja tako da polje teče duž osi tijela. Ako zamislite da je pacijent magnetski magnetni elektricitet, električne struje bi se omotale oko njegovog tijela i magnetsko polje bi se usmjerilo u okomitom smjeru prema tijelu, kako to diktira pravilo desnice.
Znanstvenici i liječnici proučavaju načine na koje protoni odstupaju od svog uobičajenog poravnanja kako bi proučavali strukture unutar pacijentovog tijela. Kroz to liječnici mogu postaviti sigurne, neinvazivne dijagnoze različitih stanja.
Osoba ne osjeća magnetsko polje tijekom procesa, ali, budući da ima toliko vode u ljudskom tijelu, jezgre vodika (koji su protoni) se poravnavaju zbog magnetskog polja.MRI skener koristi magnetsko polje iz kojeg protoni apsorbiraju energiju, a kad se magnetsko polje isključi, protoni se vraćaju u svoje uobičajene položaje. Uređaj zatim prati tu promjenu položaja kako bi utvrdio kako su protoni poravnati i stvorio sliku unutrašnjosti pacijentovog tijela.