Magnetické pole ve středu smyčky (9 zajímavých faktů)

by

Magnetické pole je vektorové pole, které osvětluje magnetický náraz při pohybu elektrostatického náboje, elektrické energie a magnetických materiálů. Pohyb nábojů v magnetickém poli zahrnuje sílu kolmou k jeho rychlosti a magnetickému poli.

Magnetické pole ve středu smyčky je. B = 2πμ0I = 2πAμ0I nebo I =μ02BπA. Magnetický moment smyčky je. M = IA = 2BA. Magnetické pole ve středu smyčky je nulové, protože v bodě sousedícím s vnějškem středu solenoidu jsou magnetická pole v důsledku nejbližších smyček identická v nezměrnosti a obrácená při kontrole.

Magnetické pole smyčkového proudu

Studium orientace magnetického pole generovaného proudovou sekcí drátu ukazuje, že celé části smyčky sdílejí magnetické pole v podobné orientaci uvnitř smyčky. Elektrický proud v kruhové smyčce vytváří více konsolidované magnetické pole ve středu smyčky než ve vnější smyčce. Upevňují četné smyčky, které zhutňují pole ještě výše do toho, čemu se říká solenoid.

Určeme magnetické pole v kruhové smyčce; když pokračujeme s elektrickým proudem podél smyčky, magnetické pole vygenerovalo orientaci magnetického pole danou pravidlem palce pravé ruky. Použitím pravidla pravého palce získáme magnetické pole ve formě soustředných kružnic sousedících s vodičem pro vedení proudu.

Jak odtahujeme od drátů, kruhy se zvětšují a zvětšují. Když dosáhneme středu smyčky, trajektorie dorazí jako lineární čára. Magnetické pole způsobené smyčkovým proudem závisí na nesmírnosti elektrického proudu – větší proud, větší průměr magnetického pole kruhové smyčky – větší průměr, menší elektrické pole.

Směr magnetického pole mezi dvěma rovnoběžnými čarami

Směr magnetického pole ve dvou rovnoběžných čarách mezi dvěma rovnoběžnými čarami lze detekovat pomocí Amperova pravidla úchopu pravé ruky. Pokud umístíme palec pravé ruky ve směru proudu v drátu, skloněné prsty ukazují směr magnetických siločar. Všimněte si, že dva dráty, které vedou proud v podobném směru, se navzájem upoutají a vzbouří se, pokud jsou proudy obráceny.

Abychom zjistili čisté magnetické pole uprostřed mezi dvěma dráty, musíme určit magnetické pole jako důsledek každého drátu a pak vybrat součet těchto dvou vektorů. Elektrický proud se tedy pohybuje ve dvou drátech opačným směrem. Musíme mínus dva vektory, abychom zjistili celkové magnetické pole.

Jakmile bylo magnetické pole uváženo pomocí B=μ0I/2πr, vyjádření magnetické síly lze použít k uvážení síly. Směr se získává z pravidla pravé ruky. V jednom bodě máme předem určenou sílu jeden druhý drát, síla na drát musí být stejná v nezměrnosti i v obrácené orientaci. 

Jaké je magnetické pole ve středu smyčky?

Magnetické pole ve středu smyčky je. B = 2πμ0I = 2πAμ0I nebo I =μ02BπA. Magnetický moment smyčky je. M = IA = 2BA. Magnetické pole ve středu smyčky je nulové, protože v bodě poblíž nejvzdálenějšího středu solenoidu jsou magnetická pole v důsledku nejbližších smyček podobná v nezměrnosti a obrácené orientaci.

Elektrický proud v kruhové smyčce vytváří magnetické pole více absorbované ve středu smyčky než ve vnější smyčce. A situace různých smyček se nazývá solenoid a jeho střed se nazývá střed solenoidu. Uprostřed jsou celé segmenty smyčky ve stejné vzdálenosti. Siločáry se tedy stanou rovnými a magnetické pole ve středu smyčky bude nulové.

Nakreslete kružnici s ohledem na horní část kružnice P a spodní část kružnice Q. Předpokládejme, že A a B jsou strany kružnice a C je střed kružnice. Magnetické pole v horní části je stejné a opačné než v dolní části. Takže magnetické pole ve středu smyčky je nulové.

magnetické pole ve středu kruhu
Nakreslete kružnici se středem C a stranami A a B. P a Q jsou horní a spodní část kružnice.

Jak vypočítat magnetické pole ve středu

Magnetické pole ve středu kruhové smyčky v obvodu přenášejícím proud je znázorněno na následujícím obrázku. Pomocí tohoto obrázku můžeme vypočítat magnetické pole ve středu smyčky.

magnetické pole ve středu smyčky přenášející proud
Magnetické pole ve středu kruhové smyčky v obvodu, kterým prochází proud I

 Magnetické pole způsobené kruhovou smyčkou je dáno,

B1 = μ0I/2r

B1 = ( μ0I / 4πr)×2π

Magnetické pole způsobené přímým drátem je dáno,

B2 = μ0I/2r

B2 = ( μ0I / 4πr)×2

Proto je čisté magnetické pole dáno odečtením dvou magnetických polí

B1-B2 = ( μ0I / 4πr) (2π-2)

Magnetické pole ve středu smyčky je dáno rovnicí,

= (μ0/4π) × (2I/r) (π-1)

Zjednodušený tvar pro výpočet magnetického pole ve středu smyčky je dán vztahem

B0 = μ0I/2R

Nyní k nalezení magnetického pole ve středu oblouku svírajícího úhel Ɵ ve středu (B)

Protože pro kruh (Ɵ=2π) == μ0I/2R

Pro oblouk (Ɵ) = B

Křížovým vynásobením výše uvedené rovnice pak dostaneme magnetické pole

B= μ0IƟ/4πR

Tato rovnice se používá k výpočtu magnetického pole ve středu smyčky.

Proč je magnetické pole maximum ve středu?

Trvanlivost magnetického pole je naopak srovnatelná s jeho zdrojovým bodem. Čím je magnetické pole odolnější, tím je blíže ke zdroji. Počátek bude středem smyčky. Existuje pouze jeden požadovaný bod nejblíže Smyčce: počátek. Magnetické pole je ve středu proudové smyčky.

Magnetické pole je maximální ve středu smyčky, protože takové magnetické siločáry obklopují každou malou část cívky. Ve středu cívky vedoucí proud se navzájem drží celé siločáry, v důsledku čehož se zvyšuje trvanlivost magnetického pole.

Směr magnetického pole je ve sklonu k sedlu cívky ve středu smyčky. Magnetická pole tedy přicházejí jako koaxiální kruhy a ve středu je průměr větší než ostatní body. Magnetická pole jsou větší nebo maximální ve středu.

Jaká je hodnota magnetického pole ve středu čtvercové smyčky?

Hodnota magnetického pole ve středu čtvercové smyčky je rovna B=2πaμI. Předpokládejme, že magnetické pole způsobené čtvercovou smyčkou o straně s přenosovým proudem I v jejím středu je rovno √2μ0I/πa.

Předpokládejme, že MNOP je čtvercová smyčka sestávající z konstantně vodivého drátu. Předpokládejme, že proud dorazí do smyčky v M a odchází v P. V takovém případě bude magnetické pole maximální ve středu smyčky, protože magnetické pole je nepřímo úměrné vzdálenosti, kterou B=μI/2πd dává.

Předpokládejme čtvercovou smyčku ABCD s délkou hrany a. Odpor drátu ABC je r a odpor ADC je 2r. Hodnota magnetického pole ve středu čtvercové smyčky za předpokladu jednotného drátu je √2μ0I/3πa.

Může být velikost magnetického pole ve středu nulová?

Ano, velikost magnetického pole ve středu je nulová. Stává se to proto, že siločáry blíže ke středu jsou pomocné k délce diamagnetika. Stejně tak je stabilita siločáry větší na pólech diamagnetika a menší ve středu. To znamená, že velikost magnetického pole ve středu je nulová.

Magnetické pole v O v důsledku MN bude podobné jako v důsledku PQ, ale v obrácené orientaci, takže velikost magnetického pole ve středu by byla nulová. Například, pokud je tyčový magnet udržován v konstantním magnetickém poli B, jeho póly +m a –m odbornost vynutí MB a MB prostřednictvím zpětného dohledu nad magnetickým polem, takže velikost magnetického pole ve středu je nulová.

Zvažte střed tyčového magnetu. Pokud vezmeme v úvahu rovinu pohybující se podél středu, bude na každé straně stejný počet dipólů se zápornými polaritami. Magnetické pole jako takové vypadává a dribluje nulové velikosti magnetického pole ve středu.

Problém praxe

Kruhová cívka o poloměru π cm a 100 závitech přenáší proud 10A. Najděte velikost magnetického indukčního pole ve středu cívky?

Řešení:

Dané údaje: poloměr je r = π cm

Proud I=10A

Počet závitů cívky n = 100 cm

Musíme najít magnetické pole magnetického indukčního pole ve středu cívky.

B = KI/r

Kde K =μ0/2

B = μ0I/2r toto je vzorec pro zjištění síly magnetického pole.

Takže μ0 = 4π×10-7

Dosaďte hodnotu μ0 , I a r v rovnici intenzity magnetického pole

B = μ0I/2r

B=4π×10-7×10×100/2×(π)

B = 2 x 10-4 Tesla

  1. Vypočítejte magnetické pole ve středu čtvercové smyčky, kterou prochází proud 1.5A, délka každé smyčky je 50 cm.

Proud prochází čtvercovou smyčkou

I = 1.5 A

Délka každé smyčky, l = 50 cm = 50 × 10-2 m

Magnetické pole ve středu čtvercové smyčky B =?

Magnetické pole od přímého vodiče vedeného proudem podle Biot-savartova zákona je dáno vztahem

B = (μ0I/4πa)[sin ø1 + sin ø2]

a=1/2, ø1=450ø2=450

Pro čtverec má 4 strany. Takže ve středu čtverce, magnetické pole

B = 4 × (μ0I/4πl/2)[sin ø1 + sin ø2]

= (4 × 4π × 10-7 × 1.5/ 4π × 50 × 10-2/2)[1/√2 + 1/√2 ]

=( 4 × 1.5 × 2 × 10-7/ √2  ×25×10-2)

= (12 × 10-7/1.414 × 25 × 10-2)

= 3395 × 10-5

B = 3.4 x 10-6  T

Nejčastěji kladené otázky

Proč jsou magnetická pole přímo ve středu proudu nesoucí kruhové smyčky?

Magnetické siločáry jsou uzavřené kruhové smyčky. Kruhové smyčky jsou většinou dlouhé rovné dráty stočené do tvaru kruhu, protože siločáry kolem drátu přenášejícího proud jsou koaxiální kruhy nebo soustředné kruhy. (pro lepší pochopení viz obrázky pro magnetické siločáry o rovném drátu a proudové smyčce).

Ve středu kruhu je každá siločára neustále oddělena. Použili tedy na sebe jednotné nutkání a sklonili se k podobné orientaci. Přestože jakýkoli jiný bod směřuje dovnitř, kruh by měl být blíže jednomu bodu než druhému.

V důsledku toho fragment smyčky blíže ke kontrolnímu bodu bude mít magnetickou siločáru, která působí mnohem více nátlakem a zkroutí ji v její orientaci. Kontrolní bod se tedy naklání blíže a magnetické pole se zvyšuje se snižováním vzdálenosti. Ale ve středu je každá část smyčky v konstantní vzdálenosti. Siločáry se tak stávají rovnými.

Pohybují se magnetická pole?

Ano, magnetická pole se mohou pohybovat. Pohybují se s uchváceným gadgetem jako v generátoru. Proměnlivé magnetické pole produkuje elektřinu. Slunce vytváří silné magnetické pole, ale také se točí. Tato pole se neotáčela stejnou rychlostí jako slunce a medvěd, aby se nejlépe vychýlila.

Plazma nebo teplé plyny uzavřené v těchto polích mohou být napjaty, když tato svázaná pole mají dostatečnou energii nebo odolají dostatečné zásobě slunečního kroužení. Tomu se říká sluneční erupce s emisí sluneční hmoty.

Sluneční erupce přinášejí uložené částice, jako jsou jádra helia nazývaná částice alfa. Pokud jsou dostatečně silné, mohou dočasně nebo trvale poškodit satelit a komunikaci. Je příznivé, že plískanice těchto částic se pohybují mnohem záměrněji než světlo ze slunce a můžeme si jich všimnout včas, aby se uzavřely pod klíčovými systémy na satelitu, abychom je zachránili.

Co je intenzita magnetického pole?

Intenzita magnetického pole je definována jako „podíl magnetomotorické síly potřebné k vytvoření určité hustoty toku uzavřeného specifickým materiálem na jednotku délky tohoto materiálu. Můžeme také říci, že intenzita magnetického pole je síla síly magnetického pole probíhající na jednotkovém magnetickém pólu“.

Úsek magnetického pole v látce, který se objevuje z vnějšího proudu, není vlastní látce samotné. Intenzita magnetického pole se také nazývá síla magnetického pole, reprezentovaná symbolem H, a má jak velikost, tak směr; jde tedy o vektorovou veličinu.

Míra, do jaké může magnetické pole ovlivnit materiál nebo schopnost vnějšího magnetického pole fascinovat materiál, se nazývá magnetická intenzita. Magnetické pole generované vnějším původem proudu se nazývá magnetizující.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Magnetické pole ve středu kruhové smyčky je výjimečný případ magnetického pole procházejícího osou kruhové smyčky. Magnetické pole v drátu se může měnit zakřivením drátu do kruhové smyčky. Magnetické pole lze určit pomocí Biot-Savartova zákona a zákona Ampere Circuit.

Také čtení: