Magnetiese veld en stroom: 9 feite wat u moet weet


Die magnetiese veld en stroom word as twee vlakke van dieselfde munt beskou as gevolg van die betrokkenheid van ladings, en albei is afgelei van elektromagnetiese straling of veld.

'n Elektromagnetiese golf bestaan ​​uit beide elektriese en magnetiese velde. Die stroom is as gevolg van die elektriese veld. Daar sal dus 'n noue verwantskap tussen die magneetveld en stroom wees. Hierdie pos is gemoeid met 'n volledige verduideliking en feite wat verband hou met die magnetiese veld en stroom en hul verband met die elektromagnetiese veld.

Verwantskap tussen magnetiese veld en stroom

'n Elektriese stroom in 'n draad skep 'n magnetiese veld as gevolg van die beweging van die ladings. Dit lei tot die verduideliking van die verband tussen die magnetiese veld en stroom, wat deur die Biot-Savart-wet verduidelik word. Dit verklaar dat “’n stroom I wat in ’n stroomdraende geleier van klein lengte dl vloei niks anders as die elementêre bron van die magneetveld is nie.

As jy 'n draad oorweeg wat stroom I langs die lengte dl in die draad dra, dan word die magnetiese veld as gevolg van die stroom by 'n waarnemingspunt met betrekking tot die draad gegee as,

Waar; μ0 is die deurlaatbaarheid van die frère ruimte(4π×10-7N / A2), en R is die afstand tussen die punt en draad.

Integrasie van bogenoemde vergelyking gee die magnetiese veld as gevolg van die stroom wat deur die draadlus vloei. Die magneetveld en stroom is interafhanklik van mekaar. Soos die tempo van stroomvloei styg, sal die sterkte van die magneetveld groter wees as gevolg van die beweging van die geleidende ladings.

Hoe beïnvloed magnetiese veld stroom?

Wanneer 'n stroomdraende draad gemaak word om in kontak te wees met veranderende magnetiese veld, word 'n stroom in die draad geïnduseer. Hierdie stroom vloei as gevolg van die magnetiese veldlyne wat 'n mate van krag op die ladings uitoefen wat hulle laat beweeg.

Aangesien magnetiese veld en stroom nou verwant is, veroorsaak 'n klein verandering in die magnetiese veld elektromotoriese krag in die draad. Dit gebeur omdat die veranderende magneetveld die elektriese veld genereer, en ladings word vrygestel om te vloei, en dus stroom word geïnduseer.

Die magnetiese veld word geassosieer met die stroomvloeirigting. As die rigting van die magneetveld verander, verander die stroomvloei binne die geleier ook.

Rigting van magnetiese veld en stroom

Die oriëntasierigting van magnetiese veld en stroom is normaal op mekaar. Aangesien ons weet dat, in 'n elektromagnetiese golf, die beweging van elektriese veld en magnetiese veld altyd in loodregte rigtings is. Die stroom is niks anders as 'n vorm van elektriese energie wat die vrye elektronvloei dra nie.

Oor die algemeen gee die regterhandreël 'n verslag om die rigting van beide magnetiese veld en stroom te beskryf. Maak eers 'n L-vormige handgebaar met die duim en die wysvinger en wys dan die middelvinger loodreg op albei die vingers. Die oorblywende vingers word gekrul gehou. Hierdie tipe regterhandgebare help om die rigting van die magneetveld en stroom te onthou.

Die magneetveld bied 'n mate van krag wat op die bewegende ladings uitgeoefen word. Wanneer die ladings in rus is, beïnvloed die magnetiese veld nie die lading nie. Maar sodra hulle begin beweeg, druk die krag wat deur die veld geskep word die ladings, en stroom vloei oor die draad. Die rigting van stroomvloei is nie in die rigting van die veldlyne nie, maar volg eerder 'n loodregte pad.

Regterhandreël om die rigting van magnetiese veld en stroom te wys
Image krediete: Wikimedia commons

Volgens die reël lyk jou hand soos 'n stroomdraende draad, en die rigting van die positiewe lading word deur jou wyser aangedui. En magnetiese veld word deur jou middelvinger aangedui, en jou duim dui die beweging van die stroom aan as gevolg van die magnetiese krag.

Hoekom is magnetiese veld loodreg op stroom?

Die magnetiese krag wat op die ladings uitgeoefen word, is altyd 'n kruisproduk van die snelheid van die ladings om stroom en magnetiese veld te gelei. Die kruisproduk van enige twee vektorhoeveelheid word altyd reghoekig met die toegepaste krag uitgeoefen. Die magnetiese veld is dus loodreg op die stroom.

Die magnetiese krag word beskou as die Lorentz-krag wat op die ladings uitgeoefen word en hulle laat beweeg en veroorsaak dat hulle stroom gelei. Aangesien die magnetiese veld 'n vektorhoeveelheid is en die snelheid van die ladings bydra tot die vloei van stroom is ook 'n vektorhoeveelheid. Die kruisproduk van hierdie twee vektorhoeveelhede moet 'n loodregte krag wees. Die magneetveld en stroom is dus loodreg op mekaar.

Is magnetiese veld altyd loodreg op stroom?

Ja, aangesien die elektriese veld altyd loodreg op die magnetiese veld in EM-golf georiënteer is, is die stroom as gevolg van die elektriese veld. Dus is magnetiese veld en stroom ook loodreg.

Beskou 'n draaddraende stroom, en magnetiese veld B word opgewek wanneer daar die stroomvloei in die draad is. Die reguit lyn met 'n pyl in die middel dui die rigting van die stroom in die draad aan, en die sirkelvormige ring om die stroom is die magneetveld waarvan die rigting met 'n pyl aangedui word.

Hoe is die magneetveld loodreg op die stroom?

Oor die algemeen dra die stroom die bewegende ladings oor die draad wat lei tot die opwekking van die magnetiese veld, wat om die draad gekrul word in die vorm van 'n ring. Die loodregte oriëntasie van die magneetveld en stroom is te wyte aan hierdie krulverskynsel wat as die tweede regterhandreël geïllustreer word.

Volgens hierdie reël, as jy al jou vingers oor die palm krul en die duim opwaarts wys, illustreer hoe die magneetveld loodreg op die stroom is. Die rigting van die krul is loodreg op die stroomvloei wat aangedui word deur die duim wat na bo wys.

As die stroom van 'n opwaartse na 'n afwaartse rigting vloei, sal die magneetveld kloksgewys loodreg op die uitgeoefende krag wees. En as die stroom van afwaarts na opwaarts beweeg, is die magneetveld in 'n anti-kloksgewys oriëntasie georiënteer.

Wanneer magnetiese veld loodreg op stroom is?

Wanneer die krag wat op die ladings uitgeoefen word, maksimum is, begin die ladings normaalweg in die rigting van die veldlyne beweeg. As gevolg van die beweging van die ladings, is die resulterende stroom geneig om op dieselfde manier loodreg op die magneetveld te volg.

Die wisselwerking van krag met die magnetiese veld is heel anders. As daar geen kragmiddels is nie, sal daar geen beweging van die ladings en geen magnetiese veld wees nie. As die magneetveld parallel met die stroom is, is dit heeltemal onmoontlik om 'n verband tussen hulle te vestig.

Wat is die verband tussen die rigting van stroomvloei en magnetiese polariteit?

Die rigting van stroom en magnetiese polariteit is gekorreleer. As die rigting van die magneetveld van noord- na suidpool is, vind die vloei van ladings in die stroomdraende geleier van negatiewe na positiewe ladings plaas.

Dit beteken dat, as die rigting van die stroom verander, die rigting van die magnetiese veldlyne ook laai. Gestel, aanvanklik vloei die stroom van negatief na positief, en die magneetveldlyne kom van die noorde na die suidpool te voorskyn. Deur die rigting van die stroomvloei om te keer, kan ons waarneem dat die magneetveldlyne ook sy rigting van suid- na noordpool omkeer.

Die linkerhandreël is gewoonlik nuttig om die effek op magnetiese polariteit as gevolg van die rigting van die stroom te demonstreer. In hierdie reël dui die duim die rigting van die noordpool aan wanneer elektrone van die negatiewe na die positiewe terminaal vloei.

Oriëntasie van magnetiese veld en stroom
Image krediete: Wikimedia commons

Hoe beïnvloed 'n magnetiese veld stroom in 'n magnetiese stroombaan?

Die magnetiese velde in die magnetiese stroombaan dryf die magneto-motoriese krag aan, soortgelyk aan die elektromotoriese krag wat deur die elektriese veld aangedryf word. Die magneto-motoriese krag vanaf die magnetiese veld hang af van die spoeldraaie en stroom.

'n Magnetiese stroombaan bestaan ​​uit 'n spoel gemaak van geslote-lus magnetiese vloed. As ons die aantal draaie in die spoel verhoog, neem die magneetveldsterkte proporsioneel toe, wat die vloed verhoog. Die vloed induseer meer stroom om maksimum magneto-motoriese krag te vestig.

Die magnetiese stroombane is analoog aan 'n elektriese stroombaan. Maar die verskil is in 'n elektriese stroombaan, die beweging van die ladings veroorsaak 'n magnetiese veld, en in 'n magnetiese stroombaan induseer die magnetiese veld die stroom in die stroombaan.

Magnetiese veld en stroomgrafiek

Aangesien die magneetveld en stroom met mekaar gekorreleer is, varieer die grafiek van die magneetveld en stroom lineêr met mekaar. Die grafiek van magnetiese veld vs. stroom gee 'n reguit lyn wat lineêr met mekaar toeneem.

Die lineêre toename van magnetiese veld is as gevolg van as die stroom in die draadlus toeneem, die beweging van die ladings ook toeneem wat veroorsaak dat die meer magnetiese veld in die lus opgewek word.

magnetiese veld en stroom
Magnetiese veld en stroomgrafiek

Die helling van die grafiek gee 'n fisiese konstante wat die aantal wikkelings van die draadlus verteenwoordig.

Probleme op die magnetiese veld en stroom opgelos

Bereken die magnetiese veld as gevolg van die stroomdraende draad van eenheidslengte wat 5 amp stroom daardeur dra op 'n afstand van 3m.

Oplossing:

Gegee – die stroom in die draad, I= 5 ampère

Die afstand tussen die draad r= 3m

Die magnetiese veld B by die punt r is

Die waarde van μ0 is 4π×10-7 N / A2; deur die waardes in die bogenoemde vergelyking te vervang, kry ons

B=3.33×10-7T.

Twee stroomdraende drade van dieselfde lengte word parallel aan mekaar geplaas, geskei van 'n afstand van 2m. Een draad dra die stroom van 12 ampère, en die ander dra die stroom van 15 ampère. Bereken die magneetveld wat uit beide parallelle drade op 'n afstand van 5m ontstaan.

Oplossing:

Gegee – die stroom wat deur een draad I gedra word1= 12 amp

Die draad gedra deur 'n ander draad I2=15 ampère

Die afstand r1= 5m.

Die afstand r2= 7m.

Vryhanddiagram van twee parallelle drade

Die deurlaatbaarheid van die vrye ruimte μ0=4π×10-7 N / A2

Die magneetveld as gevolg van beide drade word gegee deur

B=B1+B2

B=4.8+4.28

B=9.085×10-7T

Bereken die magnetiese veld by 'n punt van 'n afstand van 8m vanaf die draad wat 'n stroom van 14 ampère dra.

Oplossing:

Gegee – die punt op 'n afstand van die draad af r=8m

Die draad wat die stroom dra I=14ampère.

Die deurlaatbaarheid van vrye spasie μ0=4π×10-7 N / A2

Vervang die gegewe waardes in die bostaande vergelyking

B=3.5×10-7T.

Gevolgtrekking

Uit hierdie pos verstaan ​​ons die verband tussen die magnetiese veld en stroom en ons het geleer magnetiese veld en stroom is die vektorhoeveelheid wat normaal tot vlak van elektromagnetiese golf georiënteer is. Die gedrag van ladings in magnetiese veld lewer stroom op. Die vinnige beweging van die ladings in 'n stroomdraende draad is verantwoordelik vir magnetiese veld. dit is hoe magnetiese veld en stroom met mekaar verband hou.

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings