Magnetiese kragvoorbeelde: Gedetailleerde insigte


In hierdie artikel gaan ons 'n paar voorbeelde van magnetiese krag bespreek en die toepassing daarvan in meer besonderhede verstaan.

Die volgende is 'n lys van 'n paar voorbeelde en toepassings van 'n magnetiese krag wat ons dikwels gebruik en basies besig is met die toepassing van 'n magnetiese krag:

Voorbeelde van die magnetiese krag en sommige toepassings

Magnetiese krag kan omgeskakel word na 'n ander vorm soos meganies na meganies in aantrekking en afstoting; meganies tot elektries in kragopwekkers, mikrofone; elektries tot meganies in motors, luidsprekers; meganies om energie te verhit soos wervelstroom, histerese wringkrag toestelle, ens. en dus magnetiese krag het wye toepassing in nywerhede, fabrieke, elektroniese toestelle, laboratoriums, ens. Kom ons bespreek 'n paar voorbeelde van die magnetiese krag.

Twee staafmagnete

Die staafmagneet het twee pole, een pool van die magneet dra meer aantal protone met 'n positiewe lading, wat dit dus positief maak, en 'n ander pool bestaan ​​uit meer aantal elektrone, dus negatief gelaai.

Die positiewe pool van die magneet sal geneig wees om na die negatiewe pool van 'n ander magneet te trek, aangesien die positiewe pool met meer aantal protone geneig is om elektrone vanaf 'n ander pool van die magneet na hom te trek en omgekeerd, wat dus beide die aantrekkingskragte toon teenoor mekaar.

Net so, wanneer twee positiewe of negatiewe pole nader aan mekaar gekoop word, sal afstoting toon aangesien die pool wat reeds 'n meerderheid van die protone het nie meer protone na hom sal aanvaar nie, of 'n pool met die meerderheid van die elektrone sal nie meer elektrone trek nie. daarnatoe, vandaar dat die krag van afstoting deur beide die pole van die magneet gesien word.

Dit volg op Newton se Derde Wet, waarvolgens "Elke aksie het 'n gelyke en teenoorgestelde reaksie." Die grootte van die krag ervaar word deur elk van die pole tydens aantrekking of afstoting is altyd gelyk, en die krag werk altyd in die teenoorgestelde rigting.

As die positiewe pool van die magneet nader aan die neutrale voorwerp gebring word, sal die elektrone van die voorwerp na die positiewe ladings aangetrek word en dus aan die een kant van die voorwerp versamel en die protone daarvan afstoot en die protone aan die ander kant agterlaat. kant. En dus sal die protone en die elektrone geskei word van die neutrale voorwerp wat twee verskillende pole van die gelaaide deeltjies vorm.

Stroom dra draad

magnetiese krag voorbeelde
Geleier geplaas in 'n magnetiese veld

Die bostaande diagram verteenwoordig die geleier van lengte "L" wat 'n stroom "I" dra wat in die magneetveld geplaas is. By aanwending van stroom sal die ladings in die geleier 'n mate van mobiliteit toon en 'n effek wat so ontstaan ​​as gevolg van die teenwoordigheid van magnetiese veld word elektromagnetisme genoem. Die krag ervaar op die eenheid lengte van die draad word gegee as

F=I(L*B)

[latex]F=I(L \ maal B )[/latex]

As [latex] (\theta )[/latex] 'n hoek tussen die stroomdraende draad en die rigting van 'n magnetiese veld is, dan is die grootte van die krag

F=ILB\sinθ

[latex]F=ILB \ Sin(\theta )[/latex]

Hierdie vergelyking toon die verband tussen stroom en 'n magneetveld.

Twee parallelle stroomdraende drade

magnetiese krag voorbeelde
Krag van aantrekking en afstoot deur die stroomdraende geleier gebaseer op die rigting van die stroom.

Oorweeg twee stroomdraende drade wat parallel geplaas is. Die magnetiese veld wat deur 'n stroomdraende draad 1 op 'n afstand r daarvan geproduseer word, word gegee deur

B=μ0I1/2πr

[latex]B=\frac{\mu_{0}I_1}{2\Pi r}[/latex]

Die krag wat ervaar word as gevolg van die teenwoordigheid van die tweede stroomdraende draad in parallel met die eerste drastroom I2 is

F=I2LB1

F=μ0I1I2L/2πr

[latex]F=I_2LB_1[/latex]

[latex]F=\frac{\mu_{0}I_1I_2L}{2\Pi r}[/latex]

Die krag per lengte-eenheid

F/L=F=μ0I1I2/2πr

[latex]\frac{F}{L}=\frac{\mu_{0}I_1I_2}{2\Pi r}[/latex]

Die twee drade sal 'n mate van aantrekkingskrag toon wanneer die stroom wat in beide die drade vloei in dieselfde rigting is, net so sal albei wegstoot as die stroomrigting in die teenoorgestelde rigting is.

Sommige toepassings van die magnetiese veld

Compass

'n Kompas is 'n toestel wat gebruik word om die rigting te vind. Dit bestaan ​​uit 'n magnetiese naald wat op 'n klein pen gemonteer is wat altyd na die Noordpool van die Aarde wys. Aangesien die Aarde se magnetiese veld in die Noord-Suid-rigting geposisioneer is, word die magnetiese naald in lyn gebring in samewerking met die magnetiese effek wat gevoel word as gevolg van die Aarde se magnetiese veld.

MRI-skandeerders

Magnetiese resonansbeeldingmasjiene word wyd gebruik in mediese diagnoses. Hulle produseer groot magnetiese veldsterkte en word gebruik om foto's van die menslike organe te neem vir gedetailleerde studies deur die radiogolwe te laat verbygaan.

Elektriese Motors

'n Spoel in 'n motor genereer 'n magnetiese veld op die toepassing van stroom. Die magneetveld wat dus produseer, induseer magnetiese krag met die magneet wat beweging of tol van die motor veroorsaak. So basies word die magnetiese krag deur die motor gebruik om meganiese energie uit elektriese energie te skep.

sprekers

Luidspreker, mikrofone is toestelle wat met 'n elektromagneet kom wat die elektriese sein in hoorbare klank omskakel. Die elektromagneet is soos 'n spoel, wanneer stroom deur hierdie spoel vloei, produseer dit 'n magnetiese veld. Hierdie spoel trek en stoot gereeld die magneet af om 'n klank-effek te produseer.

yskaste

Yskaste het 'n magneet in hul deur wat bestaan ​​uit swak ferromagnetiese keramiek soos bariumferriet of strontiumferriet. As gevolg hiervan is die yskasdeur altyd geneig om homself toe te maak wanneer die yskas oopgemaak word.

Mikrogolf

Oond het 'n magnetron wat 'n vakuumbuis is wat ontwerp is om die mikrogolwe te genereer of te versterk deur die vloei van 'n elektron te beheer deur 'n eksterne magnetiese veld toe te pas. 'n Magneet word om hierdie vakuumbuis geplaas wat magnetiese krag verskaf en die elektrone in 'n lus laat beweeg. So genereer hitte en kook kos.

motors

Die motor gebruik elektromagnetiese eiendom binne die enjin vir sy beweging. 'n Magneetspoel is aan 'n as geheg. Deur hierdie magnetiese spoel te draai, word die wiele ook gemaak om te draai en sodoende die stuur van die motor te beheer.

Aanhangers

Die magnete in die rotor van 'n waaier word deur die stators afgestoot wat die beweging van die rotor verhoog. Die elektriese stroom skakel een van die stelle van die magneet om en dus stoot die rotor en stator hulself weg van mekaar elke siklus van die rotor. Dit word bereik deur die toepassing van die magnetiese krag.

Magnetiese krag

Magnetiese krag is een van die vier fundamentele kragte. Die magnetiese krag tree loodreg op die beweging van die deeltjies in, en weerstaan ​​dus die beweging van die ladings; dus is die gelaaide deeltjies geneig om te buig as gevolg van die magnetiese krag. 

Die magnetiese krag hang af van die lading en die snelheid van die deeltjie in 'n magnetiese veld en die eksterne veld wat op die geleier toegepas word en word gegee deur F=qvB. In die teenwoordigheid van die eksterne veld, belyn die elektrone en protone hulself volgens die veld wat toegepas word. Die magnetiese velddigtheid hang af van die digtheid van 'n magnetiese vloedkruising per eenheid deursnee-oppervlakte van die materiaal.

Tipes magnetiese krag

1) Aantreklike krag: Wanneer twee pole van ongelyke ladings naby gekoop word, is albei die pole geneig om na mekaar te trek. Die krag wat die pole op mekaar uitoefen, staan ​​bekend as 'n aantrekkingskrag.

2) Afstootkrag: Wanneer die twee pole van soortgelyke ladings naby gekoop word, stoot die pole weg van mekaar af. Die krag wat op elk van die pole gevoel word, staan ​​bekend as 'n afstootkrag.

Teorie en die klassifikasie van magnetiese materiale

Volgens die Pauli-uitsluitingsbeginsel, "Geen twee elektrone sal dieselfde kwantumgetal hê nie. Nie meer as twee elektrone kan dieselfde orbitaal beset nie. Elektrone teenwoordig in dieselfde orbitaal moet teenoorgestelde of anti-parallelle spin hê."

Die elektrone pas saam met die elektrone met 'n teenoorgestelde spin en kanselleer die magnetiese moment wat deur mekaar geproduseer word. Wel, die ongepaarde elektron toon die spin en orbitale beweging van die atoom en gee die rigting van die magnetiese veld.

Gebaseer op die aantal vrye elektrone wat beskikbaar is, toon verskeie materiale verskillende magnetiese eienskappe. As die aantal beskikbare ongepaarde elektrone groter is, sal die magnetiese effekte wat in die materiaal gesien word ook eskaleer. Die materiaal word soos volg geklassifiseer:-

diamagnetiese: Diamagnetiese materiale toon die krag van afstoting op beide die pole van 'n magneet. Hierdie materiale is geneig om die magnetiese vloed daardeur teen te staan ​​en word dus deur die magnetiese krag afgestoot. Voorbeelde: Koolstof, Goud, Silwer, water, ens.

paramagneties: Paramagnetiese materiale toon eienskappe van magnetisering slegs wanneer 'n sterk magnetiese krag daarop toegepas word. Hulle word swak aangetrokke tot enige van die pole van 'n magneet. Voorbeelde: suurstof, aluminium, koper, ens.

Ferromagnetiese: Ferromagnetiese materiale is hoogs gemagnetiseer materiaal. Hulle het baie ongepaarde elektrone wat in lyn is en vorm kolonies van ladings en word dus baie aantreklik. Hulle kan hul magnetisering behou en selfs 'n magneet word. Voorbeelde: yster, nikkel, kobalt, ens.

Van watter faktore hang die magnetiese krag af

Die magnetiese krag hang basies af van die grootte van die lading, die snelheid van 'n gelaaide deeltjie en die eksterne magnetiese krag. In die elektromagnetiese gebied word hierdie krag beskryf as Lorentz-krag en word voorgestel as:

F=q(E+v*B)

[latex]F=q(E+v\keer B)[/latex]

Krag as gevolg van die magnetiese veld word gegee as

F=qvB

[latex]F=q \ v\ maal B[/latex]

Die grootte van die magnetiese krag

F=qvB sin θ

[latex]F=qvB \ Sin(\theta )[/latex]

Waar θ wissel van 0 tot 1800 en <1800.

Die rigting van die krag word uitgevind deur gebruik te maak van Fleming se regterhandreël en regterhandgreepreël soos hieronder getoon,

Regterhandgreepreël

Regterhandgreepreël, beeldkrediet: Elektriese4dummies

Die regterhand word as die stroomdraende geleier voorgestel. Die rigting van die stroom word gesimboliseer deur die duim en die veldlyne loop om die geleier en vorm konsentriese sirkels soos gesien in die figuur.

Fleming se regterhandreël

Magnetiese krag
Fleming se regterhandreël, beeldkrediete: Elektriese4dummies

In Fleming se regterhandreël wys die duim die rigting van krag, terwyl die wysvinger en middelvinger die rigting van onderskeidelik magnetiese veld en elektriese stroom aandui.

Vir 'n stroomdraende geleier wat in 'n magnetiese veld geplaas word, word die krag wat op 'n eenheidsdeursnitlengte van die draad ervaar word gegee as

F=qvB sin θ

want, snelheid = afstand/tyd

Snelheid = \frac{afstand}{tyd}[/latex]

Daarom kan ons die bogenoemde vergelyking herskryf as:

F=a/LTBsin θ

[latex]F=q\ \frac{L}{t}\ B\ Sin(\theta )[/latex]

Stroom word gedefinieer as 'n lading per tydseenheid en gegee deur I=q/t [latex]I=\frac{q}{t}[/latex] .

[latex]\dus\ \ F=B\ I\ L\ Sin(\theta )[/latex]

Daarom, F=BILsin θ

Lees meer op "Watter voorwerpe het magnetiese krag: volledige feite oor verskillende voorwerpe".

Algemene vrae

Watter krag is 'n magnetiese krag?

Die magnetiese krag hang af van die meerderheid van die ladingdraers, die rigting van 'n veld en die stroom.

Die magnetiese krag is basies die krag van aantrekking en afstoting tussen die positiewe en die negatief gelaaide deeltjies.

Oorweeg 'n draad wat tussen die twee pole van die magneet geplaas is. As die stroom wat in 'n draad vloei 15A is, vind die grootte en die rigting van die krag wat ervaar word op 10 mm lengte van dieselfde draad as die magneetveld 0.2T is.

'n Magneetveld is dus loodreg op die rigting van die stroom wat in die draad vloei

sin θ=1

[latex]Sin(\Theta ) = 1[/latex]

Die krag wat op 'n 10mm gedeelte van die draad ervaar word, is

F=BIL=0.2T*15A*0.01m=0.01N

[latex]F=BIL=0.2T\keer 15A\keer 0.01m=0.01N[/latex]

As die magnetiese veldlyne na Noord loop en die versnelling van die elektrone is loodreg op die rigting van die veld, dan word die krag na buite uitgeoefen.

Watter materiaal word gebruik om 'n hoefystermagneet te maak?

'n Perdeskoenmagneet is 'n U-vormige magneet en albei die pole is in dieselfde rigting wat help om 'n sterk magneetveld te skep.

Dit bestaan ​​uit AlNiCo 'n legering van yster en 'n ysterstaaf is aan die twee pole van die magneet geheg om demagnetisering te voorkom. Dit is voorheen in mikrogolfoonde in die magnetronbuis gebruik.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings