Magnetické pole a magnetická síla jdou ruku v ruce. V tomto článku budeme diskutovat o fascinujícím vztahu mezi těmito dvěma.
A magnetické pole je skutečná entita, která vyplňuje prostor kolem vodiče s proudem nebo pohybujícího se náboje nebo magnetu. Kromě toho je síla působící magnetickým polem na pohybující se nabitou částici magnetická síla.
Jak souvisí magnetické pole s magnetickou silou
Abychom to přesněji pochopili, pokud umístíme statický náboje v magnetické pole, náboj nepůsobí žádnou silou, takže abychom definovali magnetické pole, vezmeme náboj q, který se pohybuje s velocity v v takovém poli [obr. 1(a)]
Jestliže [latex]F_{m}[/latex] je síla, kterou působí pole na pohybující se náboj, pak bylo experimentálně zjištěno, že;
- [latex]F_{m}\propto v[/latex]
- [latex]F_{m}\propto q[/latex]
- [latex]F_{m}\propto v\sin \Theta[/latex]
Jestliže [latex]F_{m}[/latex] je síla, kterou působí pole na pohybující se náboj, pak bylo experimentálně zjištěno, že;
Spojením výše uvedených tří bodů získáme
[latex]F_{m}= Bqvsin\Theta[/latex] …………(1)
Zde B je proporcionální konstanta a dává velikost magnetického pole. Je také známý jako hustota magnetického toku nebo magnetické pole indukce nebo jednoduše magnetické pole. to je pseudovektor, a označujeme to B.
Když se magnetické pole přesně rovná magnetické síle
Pokud vezmeme v úvahu q=1, v=1 a [latex]\Theta [/latex] = 90⁰
Z rovnice (1), [latex]F_{m}= B[/latex]
Zde tedy můžeme říci, že magnetické pole v bodě se tedy rovná magnetické síle působící na jednotkový náboj, když se pohybuje jednotkovou rychlostí ve směru kolmém k magnetickému poli.
Ve vektorové notaci [latex]F_{m}= q(B\times v)[/latex]
Samozřejmě, [latex]F_{m}[/latex] známé jako magnetické Lorentzova síla, je kolmá k rovině obsahující v a B.
V případě, [latex]\overrightarrow{v}\perp \overrightarrow{B}[/latex],[latex]|\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B}|= vBsin90^{\circ}= vB[ /latex]
V takovém případě [latex]F_{m}= qvB[/latex]
As, [latex]F_{m}= qvB[/latex]
[latex]B= \frac{F_{m}}{qv}[/latex]
If [latex]F_{m}[/latex] = 1N, q=1C av = 1m/s
Potom [latex]1T= \frac{N}{C(m/s)}[/latex]
[latex]1T= \frac{N}{Ampér}[/latex]
Projekt SI jednotka B se nazývá Tesla (T)
Magnetické pole v bodě je tedy považováno za jednu tesla, pokud náboj 1 coulomb při pohybu kolmo ke směru magnetického pole rychlostí 1 metr/sekundu zažije sílu 1 newtonu.
Směr magnetického pole a magnetické síly
Magnetické pole neproudí ve směru jeho zdroje, kterým je proud; místo toho teče kolmo ke směru proudu. Kromě toho, magnetická síla působí kolmo na magnetické pole.
Směr magnetického pole lze detekovat pomocí pravítka palce pravé ruky. Podle pravidla palce pravé ruky; Pokud držíte v ruce vodič s proudem, pak směr palce znamená směr proudu a směr prstů ukazuje směr toku magnetického pole.
Příklad
Pokud vezmeme a tyčový magnet a přiveďte jej k železnému hřebíku, v určitém okamžiku se hřebík posune směrem k magnetu a přilepí se k němu. Navíc tam zůstává, dokud jej ručně neoddělíme od magnetu. Proč se tedy k magnetu přilepí železný hřebík?
Důvodem je síla přitažlivosti který spojuje hřebík a magnet dohromady. Tato síla je aplikována magnetem na hřebík, a proto se nazývá magnetická síla.
Zde je jedna zajímavá otázka, na kterou chci, abyste odpověděli; Je magnetická síla je kontaktní sílanebo jinými slovy, je kontakt mezi magnetem a hřebíkem nezbytný k tomu, aby magnet hřebík přitáhl?
Když pohybujeme magnetem pomalu směrem k železnému hřebíku a v tomto bodě se hřebík také začíná pohybovat směrem k magnetu, znamená to, že síla začala působit, i když mezi magnetem a hřebíkem nebyl žádný kontakt. Můžeme tedy říci, že magnetická síla není a kontaktní síla.
Co dělá tato bezkontaktní povaha magnetické síly nám řekni
Říká nám, že v prostoru kolem něj existuje neviditelné pole vytvářené magnetem, a pokud nějaké přinesete feromagnetický materiál v tomto poli, pak zažívá tuto sílu přitažlivosti. Toto pole nevidíme, ale existuje.
Nyní ještě jedna zajímavá otázka, myslíte si, že síla tohoto pole je konstantní v celé oblasti kolem magnetu?
Dovolte mi to vysvětlit jednoduše, předpokládejme, že na nějakém místě je funkční bezdrátový směrovač. Poskytuje nám signál ve všech směrech na určitou vzdálenost. v současné době pro připojení mobilu k netu bychom jej rádi uvedli do provozu pouze během této variace. Tento signál je silnější blíže k routeru.
"Čím blíže přiblížíte svůj mobilní telefon k routeru, tím silnější je signál."
Člověk může pochopit magnet se stejným přístupem. magnet obsahuje kolem sebe silové pole. Síla tohoto pole je větší blíže k magnetu a snižuje se, jak máme tendenci se od něj více vzdalovat.
Když do tohoto pole přinesete jakýkoli feromagnetický předmět, zažívá přitažlivou sílu. Čím blíže máme tendenci přibližovat předmět k magnetu, tím větší je síla, kterou vyvine, dokud nebude síla dostatečně masivní, aby způsobila skok předmětu směrem k magnetu.
Problémy s magnetickým polem a magnetickou silou
Pojďme pochopit vztah magnetického pole a magnetické síly vyřešením některých základních problémů.
problém 1
Najděte magnetické pole působící na náboj 20 coulomb, který se pohybuje kolmo ke směru magnetického pole rychlostí 2 m/sa působí silou 5 newtonů.
Řešení:
Daná magnetická síla, [latex]F_{m}[/latex]
Rychlost nábojové částice, [latex]v[/latex]
Magnetické pole,
Síla magnetického pole je 0.125 Tesla.
problém 2
Najděte magnetickou sílu, kterou působí nabitá částice s nábojem 50 coulomb pohybující se jednotkovou rychlostí v pravém úhlu k magnetickému poli o síle 2 tesla.
Řešení:
We znát rovnici magnetické síly a magnetické pole je
Síla, kterou částice zažije, je tedy 100 newtonů.
Často kladené otázky | Časté dotazy
Q. Jak se mění magnetické pole a magnetická síla?
Odpověď: „Magnetická síla F je přímo úměrná síla magnetického pole.“ Se sílícím magnetickým polem roste i magnetická síla a naopak.
Q. V jakém bodě magnetického pole zažije částice s nábojem nejsilnější magnetickou sílu?
Odpověď: Magnetické siločáry procházejí skrz Jižní pól magnetu a listů ze severního pólu. Díky této magnetické síle může být nejsilnější na každém pólu ve srovnání s opačným pólem.
Q. Ovlivňuje magnetické pole magnetickou sílu?
Odpověď: Síla působící na pohybující se náboj se v různých bodech magnetického pole liší.
Magnetické síly přitažlivosti nebo odpuzování způsobené pohybem elektricky nabitých částic jsou zodpovědné za elektrický motor a přitahování železa k magnetům podobným účinkům. Statické náboje zažívají elektrické pole, zatímco elektrické pole a magnetické pole mohou být zážitky mezi pohybujícími se náboji. Tuto magnetickou sílu mezi dvěma pohybujícími se náboji lze chápat jako vliv magnetického pole na jeden náboj jiným.
Q. Proč je magnetická síla kolmá na magnetické pole?
Odpověď: Pokud jsou dva objekty nebo entity navzájem v pravém úhlu, znamená to, že jsou na sebe kolmé.
Protože magnetické (Lorentzovo) pole je přímo úměrná [latex]v\krát B[/latex], kde v je rychlost pohybujícího se náboje a B je síla magnetického pole. Jak víme, vektorový křížový součin je vždy v pravém úhlu k sobě navzájem vektorových faktorů, síla je kolmá na v.
Q. Funguje magnetická síla?
Odpověď: Magnetické síly nefungují.
Neboť pokud Q posune částku [latex]dl= vdt[/latex], vykoná se práce
Stává se to proto, že [latex](B\times v)[/latex] je kolmý na v, takže [latex](B\times v).v= 0[/latex]
"Magnetické síly mohou obrátit směr, kterým se částice náboje pohybují, ale nemohou je zrychlit ani zpomalit."
