Magnetfeltmateriale: formler, eksempler på problemer og forklaringer

Magnetfeltet er en illustration, der sigter mod at beskrive og visualisere, hvordan magnetkraften fordeles mellem en magnetisk genstand eller omkring selve en magnetisk genstand.

Som vi allerede ved, har magneter to poler kaldet en nordpol og en sydpol.

Hvis en magnet bringes tæt på en anden magnet, hvis poler er af samme type, oplever de to magneter frastødning.

Det er anderledes, hvis de to magneter bringes tæt på en anden type pol, vil resultaterne opleve en gensidig tiltrækning.

Magnetfeltvisualisering

Magnetfeltet kan visualiseres på to måder, nemlig:

• Beskrevet matematisk som en vektor. Hver vektor på hvert punkt i form af en pil har en retning og en størrelse afhængigt af størrelsen af ​​den magnetiske kraft på det punkt.

• Illustrerer ved hjælp af linjer. Hver vektor er forbundet med en kontinuerlig linje, og antallet af linjer kan laves så mange som muligt. Denne metode bruges oftest til at beskrive et magnetfelt.

Egenskaber ved magnetfeltlinjer

Magnetfeltlinjer har egenskaber, der er nyttige til analyse, nemlig:

• Hver linje skærer aldrig hinanden

• Linjerne bliver strammere og strammere i det område, hvor magnetfeltet bliver større. Dette indikerer, at jo tættere magnetfeltlinjerne er, jo større er den magnetiske kraft i regionen.

• Disse linjer starter eller stopper ikke hvor som helst, men de danner en lukket cirkel og forbliver forbundet i det magnetiske materiale.

• Retningen af ​​magnetfeltet er repræsenteret af pile på linjerne. Nogle gange trækkes ikke pile på magnetfeltlinjer, men magnetfeltet vil altid have en retning fra nord (nord) til syd (syd) pol.

• Disse linjer kan visualiseres i reelle termer. Den enkleste metode er at sprede jernkornpulver omkring magneten, og det vil producere de samme egenskaber som magnetfeltlinjerne.

Måle- og magnetfeltformler

magnetfelt er en vektormængde, så der er to aspekter ved måling af magnetfeltet, nemlig dets størrelse og retning.

For at måle retningen kan vi bruge et magnetisk kompas. Hvis et magnetkompas placeres omkring et magnetfelt, vil kompassnålen også følge retningen af ​​magnetfeltet på det tidspunkt.

I magnetfeltformlen skrives magnetfeltets størrelse med symbolet B. I overensstemmelse med det internationale system har mængden enheder i tesla (T), der er taget fra navnet Nikola Tesla.

Tesla defineres som hvor meget kraft magnetfeltet er. For eksempel producerer et lille køleskab et magnetfelt på 0,001 T.

Der er en måde at skabe et magnetfelt på uden at bruge en magnet, nemlig ved at lede en elektrisk strøm.

Når vi fører en elektrisk strøm gennem et kabel (for eksempel ved at slutte den til et batteri), så har vi to fænomener. Jo større strøm der strømmer i kablet, jo større produceres magnetfeltet. Ligeledes det modsatte.

I overensstemmelse med Ampers lov anvendes magnetfelter på mange måder, så nogle af ligningerne er som følger:

Formlen for magnetfeltets størrelse

B = μ I / 2 π r

Information:

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

Formlen for mængden af ​​elektrisk strøm

I = B 2πr / μ

Information:

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

Bestemmelse af den magnetiske pol med højre hånd

For at finde ud af retningen kan vi bruge højre hånd-princippet. Tommelfingeren er retningen af ​​strømmen af ​​elektricitet, og de andre fingre viser magnetfeltets retning omkring ledningen.

Retningen af ​​tommelfingeren, der peger opad, indikerer retningen af ​​den elektriske strømning med symbolet i. Mens retningen af ​​de andre fire radier repræsenterer retningen af ​​megnetfeltet med symbol B. Ovenstående billede er i vandret og lodret position.

Eksempler på magnetfeltproblemer og deres forklaringer

Opgave 1

En ledning, der er elektrificeret i = 4 A som vist nedenfor!

Specificer:

• Magnetfeltstyrke ved punkt A.
• Magnetfeltstyrke ved punkt B
• Retningen af ​​magnetfeltet ved punkt A.
• Retningen af ​​magnetfeltet ved punkt B

Diskussion:

Er kendt

• I = 4 A.
• r_EN = 2m
• r_B = 1m

Forliget

• 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, der beder om retning, kan vi bruge højre håndregel, hvor tommelfingeren antages at være en strøm, og de andre fire fingre er et magnetfelt, mens vi griber ledningen ved punkt A.

Så retningen af ​​magnetfeltet ved punkt A er udad eller mod læseren.

I et problem, der beder om retning, kan vi bruge højre håndregel, hvor tommelfingeren antages at være en strøm, og de andre fire fingre er et magnetfelt, mens vi griber ledningen ved punkt B.

Så retningen af ​​magnetfeltet ved punkt B er i eller væk fra læseren

Opgave 2

Se på følgende billede!

Bestem magnetfeltets størrelse og retning ved punkt P!

Diskussion

Strøm A vil frembringe et magnetfelt ved punkt P med retningen for at komme ind i feltet, mens strøm B producerer et magnetfelt med retningen ud af feltet.

Retning ifølge B_-en dvs. indtast feltet.

Opgave 3

Se på billedet ovenfor, en ledning med en elektrisk strøm er placeret nær det magnetiske kompas. Hvor meget elektrisk strøm (og retning) er der behov for for at fjerne jordens magnetfelt mod kompasset, så kompasset ikke fungerer korrekt?

Jordens magnetfelt antages at være

Diskussion

Brug af magnetfeltformlen:

Du kan finde mængden af ​​elektrisk strøm, nemlig:

Du ved, at afstanden r fra kompasset til kablet er 0,05 m. derefter opnået:

Ved at bruge højre håndregel er vi nødt til at placere tommelfingrene ned, så de andre fingre er i den modsatte retning af kompassets magnetfelt. Så strømens retning skal trænge ind mod papiret / skærmen, væk fra os.

Opgave 4

Ledning A og B er 1 m fra hinanden og får energi med henholdsvis 1 A og 2 A i den retning, der er vist i nedenstående figur.

Bestem placeringen af ​​punkt C, hvor magnetfeltstyrken er NUL!

Diskussion

For at feltstyrken skal være nul, skal feltstyrkerne produceret af ledning A og tråd B være modsatte og lige. Mulige positioner er til venstre for ledning A eller til højre for ledning B. Hvilken man skal tage, tag det punkt, der er tættere på styrken af ​​den mindre strøm. Så placeringen er til venstre for ledning A, skal du blot navngive afstanden som x.

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

Reference:

• Magnetfelt
• Forståelse af magnetfelt
• Magnetfelt - formel, definition, komplet stof, eksempel på problem
• Magnetfelt: Definition, typer, formler, eksempelproblemer