Pole magnetyczne i siła magnetyczna idą w parze. W tym artykule omówimy fascynującą relację między tymi dwoma.
A Pole magnetyczne jest rzeczywistą istotą, która wypełnia przestrzeń wokół przewodnika przewodzącego prąd, poruszającego się ładunku lub magnesu. Oprócz tego siła, z jaką pole magnetyczne oddziałuje na poruszającą się naładowaną cząsteczkę, wynosi siła magnetyczna.
Jak pole magnetyczne jest połączone z siłą magnetyczną?
Aby zrozumieć to dokładniej, jeśli umieścimy ładunek statycznye w pole magnetyczne, ładunek nie działa na siłę, więc aby zdefiniować pole magnetyczne, bierzemy ładunek q który porusza się z vwymownyy v w takim polu
jeśli Fm jest siłą wywieraną przez pole na poruszający się ładunek, to stwierdzono eksperymentalnie;
- Fm v
- Fm ∝ q
- Fm ∝ v grzechθ
Jeśli Fm jest siłą wywieraną przez pole na poruszający się ładunek, to stwierdzono eksperymentalnie;
Łącząc powyższe trzy punkty otrzymujemy
Fm= Bqv sinθ …………(1)
Tutaj B jest stałą proporcjonalną i daje wielkość pola magnetycznego. Jest również znany jako Indukcja magnetyczna lub pole magnetyczne indukcja lub po prostu pole magnetyczne. To jest pseudowektori oznaczamy to przez B.
Kiedy pole magnetyczne jest dokładnie równe sile magnetycznej
Jeśli weźmiemy pod uwagę q=1, v=1 i θ = 90⁰
Z równania (1) Fm= B
Zatem tutaj możemy powiedzieć, że pole magnetyczne w punkcie jest zatem równe sile magnetycznej działającej na ładunek jednostkowy, gdy porusza się on z jednostkową prędkością w kierunku prostopadłym do pola magnetycznego.
W notacji wektorowej Fm= q(Bxv)
Jasne, fm znany jako magnetyczny Siła Lorentza, jest prostopadła do płaszczyzny zawierającej v i B.
W razie,
W takim razie Fm= qvB
jak, Fm= qvB
B = Fm/qv
If Fm = 1N, q=1C i v = 1m/s
Wtedy 1T=N/C(m/s)
1T= N/Amper
Połączenia SI jednostka B nazywa się tesli(T)
Tak więc mówi się, że pole magnetyczne w punkcie ma wartość jednej tesli, jeśli ładunek 1 kulomba poruszający się prostopadle do kierunku pola magnetycznego z prędkością 1 metra/sekundę działa z siłą 1 niutona.
Kierunek pola magnetycznego i siła magnetyczna
Pole magnetyczne nie płynie w kierunku jego źródła, którym jest prąd; zamiast tego płynie normalnie do kierunku prądu. Dodatkowo siła magnetyczna działać prostopadle do pola magnetycznego.
Kierunek pola magnetycznego można wykryć za pomocą reguły kciuka prawej ręki. Zgodnie z zasadą kciuka prawej ręki; Jeśli trzymamy w ręku przewód z prądem, kierunek kciuka wskazuje kierunek prądu, a kierunek palców wskazuje kierunek przepływu pola magnetycznego.
Przykład
Jeśli weźmiemy Magnes bar i przyłóż go do żelaznego gwoździa, w pewnym momencie gwóźdź porusza się w kierunku magnesu i przykleja się do niego. Co więcej, pozostaje tam, dopóki ręcznie nie oddzielimy go od magnesu. Dlaczego więc żelazny gwóźdź przykleja się do magnesu?
Powodem jest siła przyciągania który łączy gwóźdź i magnes. Siła ta jest wywierana przez magnes na gwóźdź i dlatego nazywana jest siłą magnetyczną.
Oto jedno interesujące pytanie, na które chcę, abyś odpowiedział; Czy siła magnetyczna jest? siła docisku, czyli czy kontakt magnesu z gwoździem jest konieczny, aby magnes przyciągnął gwóźdź?
Kiedy powoli przesuwamy magnes w kierunku żelaznego gwoździa iw tym momencie gwóźdź również zaczyna poruszać się w kierunku magnesu, oznacza to, że siła zadziałała nawet wtedy, gdy nie było kontaktu między magnesem a gwoździem. Dlatego możemy powiedzieć, że siła magnetyczna nie jest a siła docisku.
Co oznacza ten bezkontaktowy charakter o sile magnetycznej powiedz nam
Mówi nam, że w otaczającej go przestrzeni znajduje się niewidzialne pole wytwarzane przez magnes, a jeśli je przyniesiesz ferromagnetyczny materiał na tym polu, wtedy doświadcza tej siły przyciągania. Nie widzimy tego pola, ale ono istnieje.
Teraz jeszcze jedno ciekawe pytanie, czy uważasz, że siła tego pola jest stała w całym obszarze wokół magnesu?
Pozwólcie, że wyjaśnię to w prosty sposób, załóżmy, że w jakiejś lokalizacji działa bezprzewodowy router wierności. Daje nam sygnał w sumie kierunków w pewnej odległości. obecnie, aby podłączyć telefon komórkowy do sieci, chcielibyśmy go w tym czasie tylko zmienić. Ten sygnał jest silniejszy bliżej routera.
„Im bliżej routera zbliżasz telefon komórkowy, tym silniejszy jest sygnał”.
Można zrozumieć magnes z takim samym podejściem. magnes zawiera wokół siebie pole siły. Siła tego pola jest większa bliżej magnesu i zmniejsza się, gdy mamy tendencję do oddalania się od niego.
Gdy w to pole przyniesiesz dowolny obiekt ferromagnetyczny, doświadcza on przyciągającej siły. Im bliżej mamy tendencję do zbliżenia tego obiektu do magnesu, tym większa będzie siła, z jaką będzie on działał, aż w pewnym momencie, gdy siła będzie na tyle duża, aby spowodować, że przedmiot przeskoczy w kierunku magnesu.
Problemy z polem magnetycznym i siłą magnetyczną
Zrozumiemy związek pola magnetycznego i siły magnetycznej, rozwiązując kilka podstawowych problemów.
problem 1
Znajdź pole magnetyczne wywierane na ładunek 20 kulombów poruszający się prostopadle do kierunku pola magnetycznego z prędkością 2 m/s i doświadczający siły 5 niutonów.
Rozwiązanie:
Biorąc pod uwagę siłę magnetyczną, Fm
Prędkość cząstki ładunku, v
Pole magnetyczne,
Siła pola magnetycznego wynosi 0.125 Tesli.
problem 2
Znajdź siłę magnetyczną, jakiej doświadcza cząstka ładunku o ładunku 50 kulombów, poruszająca się z jednostkową prędkością pod kątem prostym do pola magnetycznego o natężeniu 2 tesli.
Rozwiązanie:
We znać to równanie siły magnetycznej a pole magnetyczne jest
Tak więc siła doświadczana przez cząstkę wynosi 100 niutonów.
Często zadawane pytania | Często zadawane pytania
Q. Jak zmienia się pole magnetyczne i siła magnetyczna?
Odp.: „Siła magnetyczna F jest wprost proporcjonalna do siła pola magnetycznego”. Gdy pole magnetyczne staje się silniejsze, siła magnetyczna również rośnie i odwrotnie.
P. W którym punkcie pola magnetycznego cząstka ładunku doświadcza najsilniejszej siły magnetycznej?
Odp.: Przechodzą linie pola magnetycznego biegun południowy magnesu i liści z bieguna północnego. Dzięki temu siła magnetyczna może być odczuwana najsilniej na każdym biegunie w porównaniu z biegunem przeciwnym.
Q. Czy pole magnetyczne wpływa na siłę magnetyczną?
Ans: Siła doświadczana przez poruszający się ładunek jest różna w różnych punktach pola magnetycznego.
Siły magnetyczne przyciągania lub odpychania wywołane ruchem cząstek naładowanych elektrycznie są odpowiedzialne za działanie silnika elektrycznego i przyciąganie żelaza w kierunku magnesu. Ładunki statyczne doświadczają pola elektrycznego, podczas gdy pole elektryczne i pole magnetyczne mogą być doświadczeniami wśród poruszających się ładunków. Ta siła magnetyczna między dwoma poruszającymi się ładunkami może być rozumiana jako wpływ na jeden ładunek przez pole magnetyczne drugiego.
Q. Dlaczego siła magnetyczna jest prostopadła do pola magnetycznego?
Ans: Jeśli dwa obiekty lub jednostki są ze sobą pod kątem prostym, oznacza to, że są do siebie prostopadłe.
Bo pole magnetyczne (Lorentza) jest wprost proporcjonalne do vx B, gdzie v to prędkość poruszającego się ładunku, a B to natężenie pola magnetycznego. Jak wiemy, iloczyn wektora krzyżowego jest zawsze prostopadły do siebie czynników wektorowych, siła jest prostopadła do v.
Q. Czy siła magnetyczna działa?
Odp.: Siły magnetyczne nie działają.
Jeśli bowiem Q przesunie się o wartość dl= vdt, to wykonana praca wynosi
Dzieje się tak, ponieważ (B xv) jest prostopadłe do v, więc (B xv).v= 0
„Siły magnetyczne mogą odwrócić kierunek, w którym porusza się cząstka ładunku, ale nie mogą go przyspieszyć ani spowolnić”.
Przeczytaj także:
- Siła dośrodkowa a przyspieszenie dośrodkowe
- Siła działająca na poruszający się ładunek w polu magnetycznym
- Jak znaleźć siłę normalną z masą
- Czy pęd jest siłą
- Siła działająca na poruszający się ładunek w polu elektrycznym
- Przykład siły wypadkowej
- Siła i ładunek elektrostatyczny
- Różnica między drganiami tłumionymi a drganiami wymuszonymi
- Siła elektrostatyczna i odległość
- To pchnięcie siły kontaktowej
Jestem Sakshi Sharma, ukończyłem studia podyplomowe z fizyki stosowanej. Lubię odkrywać różne obszary, a pisanie artykułów jest jednym z nich. W swoich artykułach staram się przedstawić fizykę w sposób jak najbardziej zrozumiały dla czytelników.