Wat die sterkte van 'n magnetiese veld produseer: verskillende metodes en feite


In hierdie artikel gaan ons bespreek wat die sterkte van 'n magnetiese veld produseer en die verskillende faktore wat verantwoordelik is vir die vorming daarvan.

Wat die sterkte van die magneetveld produseer, is dat die magnetiese vloed deur 'n eenheidlengte van die geleier gaan en toeneem soos die vloeddigtheid per eenheidlengte toeneem.

Magnetiese veld en die intensiteit daarvan

Kom ons kyk nou na verskillende metodes en 'n paar feite van 'n magnetiese veld.

Eerstens, weet julle almal hoe die magneet ontdek is?

'n Herder genaamd Magnas wat in Griekeland gewoon het, het 'n stok saam met hom gedra om die trop skape en bokke te beheer wat 'n yster onder gehad het wat aan die rots vasgeplak het. Die rots was 'n natuurlike magneet, ryk aan yster (Fe-inhoud) genoem Magnetiet. Daarom het die ontdekking van die magneet in Griekeland plaasgevind en nou word daardie plek Magnesia genoem, 'n naam gebaseer op die ontdekking van magneet.

Soos die magnetiese veldsterkte van die Aarde die grootste is by die Noordpool en die Suidpool, is die magneet altyd in die Noord-Suid-rigting in lyn en word dus gebruik om die rigting deur see-ondernemings te bepaal. Veral klinometers word deur die meeste geoloë gebruik om die hoogtehoek van die rotse te meet.

Wat produseer die sterkte van 'n magnetiese veld

Magnetiese veldsterkte is 'n krag benodig om 'n vloeddigtheid in 'n materiaal per lengte-eenheid van die materiaal te genereer en voorgestel as:

H=(B/μ)-M

Waar B 'n magnetiese vloeddigtheid is,
M is magnetisering en
m is magnetiese deurlaatbaarheid.

Magnetiese sterkte hang af van die totale magnetiese veldlyne wat deur die totale deursnee-area van die materiaal deurdring. Hierdie magnetiese veldlyne staan ​​bekend as magnetiese vloed, en die digtheid van die magnetiese vloed is direk gekorreleer met die sterkte van die veld. Die magnetiese vloeddigtheid hang hoofsaaklik af van die aantal elektronspin of die dipoolmoment in die materiaal.

In 'n atoom word elektrone gepaard met elektrone met teenoorgestelde spin aangetref en dit word gewoonlik gevind in die geval van edelgasse-elemente wat 'n volledige buitenste valensieskil het en alle elektrone is met mekaar gepaard; 'n voorbeeld van sulke elemente is Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon.

Elektroniese konfigurasie;
Image Krediete: Allencany1983

Atome wat ongepaarde elektrone het, paar met elektrone van die ander atoom om hul buitenste dop te voltooi en 'n stabiele element te word. Daardie atome met ongepaarde elektrone lewer 'n magnetiese veld. Die ongepaarde elektron wentel om die kerne van die atoom en die beweging van die vrye elektrone beïnvloed die ontstaan ​​van die magnetiese veld. Soos die aantal beskikbare vrye elektrone toeneem, sal die magnetiese effekte wat in die materiaal gesien word ook eskaleer.

Wanneer stroom deur enige geleier gevoer word, vind die beweging van elektrone plaas wat induseer elektromagnetiese krag. Gestel jy neem 'n draaddraende stroom en plaas 'n magnetiese naald naby dit, dan sal jy die defleksie van die magnetiese naald identifiseer. Dit is omdat die bewegende elektrone in die stroomdraende geleier 'n magnetiese veld produseer in die rigting wat die beweging van die elektrone teenstaan.

Wat die sterkte van 'n magneetveld produseer
Defleksie van die magnetiese naald beïnvloed deur die magnetiese veld en die rigting van die veld wat geproduseer word; beeldkrediete: topperleer

Volgens die regterhand-duimreël, as die beweging van stroom van suid na noord rigting is, sal die magnetiese veld kloksgewys wees en die magnetiese krag sal in die westelike rigting ervaar word. As ons die magnetiese naald wegbeweeg van die stroomdraende draad, sal dieselfde effek verminder word namate die afstand tussen die draad en die magnetiese naald toeneem. Daarom kan ons daarop let dat die magneetveldsterkte neem af saam met die afstand.

Magnetiese veldsterkte hang ook af van die intrinsieke magnetiese moment van die deeltjie. Die magnetiese moment is 'n hoeveelheid wat die wringkrag bepaal wat die dipole ervaar in die teenwoordigheid van die eksterne magneetveld.

In afwesigheid van 'n magnetiese veld, word magnetiese momente lukraak georiënteer en word geen netto magnetisering geproduseer nie; wanneer die magnetiese veld toegepas word, oriënteer hierdie atoommomente hulself in die rigting van die toegepaste veld wat lei tot die netto magnetisering parallel met die toegepaste veld. vandaar, magnetisering hang af van die digtheid van die magnetiese moment in die materiaal, beweging van elektrone in die atome, en die spin van die elektron of die kerne en definieer as 'n magnetiese moment per eenheid volume van 'n vaste stof.

Die sterkte van die magneetveld hang ook af van die magnetiese moment opgestel per eenheid volume van die materiaal in die teenwoordigheid van 'n eksterne veld staan ​​bekend as magnetiese vatbaarheid.

Op grond van hierdie eienskap word materiale geklassifiseer in diamagneties, paramagneties of ferromagneties. Dit is bekend dat ferromagnetiese materiaal 'n hoë magnetiese vatbaarheid het omdat dit hoë magnetiese eienskappe toon en sy magnetiese eienskappe behou selfs in die afwesigheid van 'n eksterne magnetiese veld. Yster, nikkel, kobalt is van die ferromagnetiese materiale.

Bewegende elektrone in die magnetiese veld ervaar die krag wat loodreg op sy eie snelheid is en magnetiese krag B word voorgestel as:

F=qvB

Waar q 'n lading is
v is die snelheid van die lading
B is 'n magnetiese veld

Die eienskap van die materiaal om die magnetiese vloed daardeur af te weer, word magnetiese deurlaatbaarheid genoem. Daar word gesê dat die materiaal hoë deurlaatbaarheid het as die maksimum magnetiese vloed daardeur beweeg.

Lees meer oor Veldmag

SI-eenheid van magnetiese veldsterkte

Magnetiese vloeddigtheid word gemeet as 'n vloed per eenheid oppervlakte wat Weber/m is2 wat gelyk is aan een Tesla. Of ons kan sê, dit word gemeet in terme van die krag wat benodig word om magnetiese vloed in 'n lengte-eenheid in meter per eenheid Ampere te induseer en gegee as N/Am

SI-eenheid van magnetiese vatbaarheid word gegee as Newton per ampere vierkant N/A2 en dié van magnetisering word voorgestel as Ampere per meter A/m. Deur dit in vgl.(1) te vervang, kry ons:

(Nvt)*(A2/N)=(A/M)

Op grond hiervan kry ons die SI-eenheid van magnetiese veldsterkte as Ampere per meter. In die CGS-eenheid is dit Oersted, vernoem na die Deense wetenskaplike Hans Christian Oersted wat die eerste keer die verband tussen elektrisiteit en magnetisme gevind het.

Die intensiteit van die magnetiese veld word met behulp van 'n magnetometer gemeet. Induksie magnetometer, roterende spoel magnetometer, Hall Effect magnetometer, NMR magnetometer, fluxgate magnetometer is 'n paar voorbeelde van magnetometers.

Hall Effect is 'n metode wat gebruik word om die getaldigtheid van die draer en die tipes draer te bepaal. Wanneer die magneetveld loodreg op die geleier aangewend word, word spanning in die geleier opgestel wat loodreg op die magneetveld sowel as die stroom is.

Gouy Balans is 'n tradisionele metode wat gebruik word om die magnetiese vatbaarheid van die materiaal uit te vind wat gebaseer is op die idee van swaartekrag.

Algemene vraes

Hoe om magnetiese veldsterkte te bereken in die solenoïde wat 5 m lank is en 2000 lusse het wat 'n stroom van 2000A dra?

Vind eers die aantal lusse per lengte-eenheid van die draad uit

Aantal lusse per lengte-eenheid

=Aantal lusse/Lengte van draad

= 2000 / 500

= 4cm-1

Hang die magneetveldsterkte af van die grootte van die geleier?

Ja, volgens die Biot – Savart se wet hang magneetveld af van die eenheidslengte van die geleier. Hoe groter die grootte van die geleier is, sal die integrale waarde van die oneindige lengte groter wees, en dus sal die magneetveldintensiteit hoër wees.

As die stroom wat in twee verskillende stroombane vloei 1A en 12A is, in watter stroombaan sal magnetiese sterkte dan hoër wees as die ander?

Die magnetiese sterkte sal hoër wees vir 'n stroombaan wat stroom 12A dra.

Wat is supergeleidende magnetiese materiaal?

'n Supergeleidende magneet word gebruik om 'n intense magneetveld te skep.

Supergeleidende magnetiese materiaal is 'n elektromagneet wat bestaan ​​uit 'n spoel van 'n supergeleidende draad wat teen lae temperature vervaardig word. By sy supergeleidende toestand het die draad geen weerstand nie en gelei 'n baie hoër elektriese stroom.

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