Magnetické pole versus síla magnetického pole: Různé aspekty a fakta

V tomto článku uvidíme rozdíl mezi magnetickým polem a silou magnetického pole, některé vlastnosti a fakta.

Pohybem nabitých částic vzniká magnetické pole a v této oblasti působí uchvacující síla; síla magnetického pole tento dopad pouze zesiluje zvýšením hustoty magnetického toku na jednotku délky.

Magnetické pole versus síla magnetického pole

Pochopme blíže pojem magnetické pole a intenzitu magnetického pole.

V přítomnosti elektrického pole jsou nabité částice v mobilním stavu, který vytváří magnetické pole. V oblasti magnetického pole je vyzařována síla kolmá na rychlost částice. Naproti tomu síla magnetického pole je tlak, který se v této oblasti vyskytuje v závislosti na magnetickém toku procházejícím přes a jednotková délka materiálu.

Magnetické pole lze interpretovat jako siločáry, zatímco síla magnetického pole je hustota siločar křížících se na jednotku plochy průřezu.

Nezapomeňme na jednoduchý příklad a tyčový magnet umístěna v zásobníku železných fólií. Vidíme, že železné fólie jsou bezvadně zarovnány kolem tyčového magnetu tvořícího uzavřené smyčky.

Soustředné smyčky obklopující tyčový magnet se pohybují od severního pólu k jižnímu pólu tyčového magnetu, což znamená, že jeden pól je atraktivní a alternativa je odpudivá. Ale směr toku proudícího uvnitř tyčového magnetu je vyrovnán v opačném směru. Magnetické siločáry tvoří uzavřené smyčky a nikdy se neprotínají. Pokud se však překrývají, dráha magnetického pole není jedinečná.

Oblast obklopující tyčový magnet, ve které je tento magnetický efekt pozorován, je oblastí magnetického pole. Všimnete si, že více železných fólií je přitahováno k magnetu v oblasti kolem něj, zatímco hustota siločar klesá, jak se zvětšuje mezera mezi magnetem a bodem úvahy. To znamená Síla magnetického pole se s tím, jak se vzdalujeme od magnetu, zmenšuje, ale magnetické pole je stabilní.

Magnetický moment a směr magnetického pole

Když je materiál s magnetickou susceptibilitou větší než nula umístěn do elektrického pole, magnetické dipóly se snaží vyrovnat se ve směru pole. V důsledku pohybu dipólů je v materiálu instalováno magnetické pole. O tom rozhodne spin a orbitální úhlové podněcování elektronu a protonů směru magnetického pole.

Během tohoto zarovnání dochází ke změně koncentrace kladných a záporných nosičů náboje na jednotku objemu materiálu. Nabité nosiče jsou uspořádány ve směru pole tvořícího kolonie. Čím více je počet nabitých úlomků zarovnaných v souladu s intenzitou magnetického pole přidán k magnetizaci materiálu.

Síla magnetického pole je síla potřebná k tomu, aby magnetický tok pronikl plochou průřezu materiálu, čímž se více zmagnetizuje. Síla magnetického pole tedy primárně závisí na magnetickém poli vytvářeném v důsledku pohybu nabitých úlomků a elektrického pole implementovaného do vodiče a na hustotě magnetického toku.

Přečtěte si více o Co vytváří sílu magnetického pole.

Magnetické pole a intenzita ve volném prostoru a pevné fázi

Ve volném prostoru je magnetické pole lineárně závislé na intenzitě pole, dané vztahem:

B = μ₀H

kde B je magnetické pole,

m je propustnost volného prostoru a

H je a síla magnetického pole.

Říká se, že materiál je propustnější, pokud materiálem proniká větší počet magnetických toků. U magnetické pevné látky je totéž dáno součinem permeability a součtem intenzity pole a magnetizace materiálu.

B = μ₀(H+M)

B = μ₀H[1+(M/H)]

Kde je náchylnost.

Celkový magnetický moment indukovaný na jednotku objemu materiálu je známý jako susceptibilita a je nepřímo úměrný síle magnetického pole.

Pohyb částice v magnetickém poli

Pro nabitou částici v elektrickém poli prožívá jak elektrické, tak i magnetické síly, který je známý jako elektromagnetický efekt. Je formulován jako:

Protože pohyb částice je kolmý ke směru aplikovaného magnetického pole, síla způsobená magnetickým polem působí jako dostředivá síla na částici, protože síla působí vždy směrem ke středu a vytváří kruhový pohyb kolmý k poli.

V rovnoměrném magnetickém poli zůstává tento kruhový pohyb neovlivněn, a proto se pohybuje ve spirálovém pohybu.

mv²/r=qvB

B=mv/qr=p/qr

Výše uvedené řešení ukazuje, že magnetické pole je přímo úměrné hybnosti částice a nepřímo úměrné jejímu náboji a poloměru šroubovice.

Skalární a vektorové veličiny

Magnetické pole je vektorová veličina, která má velikost i směr, zatímco síla magnetického pole je skalární veličina, která má pouze velikost a žádný směr.

Součet výsledné síly zažívané částicemi v přítomnosti magnetického pole přesvědčivé o síle magnetického pole. Velikost pole je odvozena z počtu tokových čar procházejících na jednotku plochy.

Jednotka magnetického pole a síla magnetického pole

Magnetické pole se měří v Tesle, pojmenované po známém vědci Nikolovi Teslovi, a jednotkou CGS je Gauss. Jedna Tesla je dána jako N/mA, to je síla potřebná k tomu, aby nabitá částice překročila jednotku délky na ampér; který je stejný jako magnetický tok.

Intenzita magnetického pole je proud tekoucí na jednotku délky vodiče a je měřen v Oerstedu, který je také reprezentován jako ampér na metr.

Často kladené otázky

Jaký je důvod vzniku magnetického pole Země?

Magnetické pole Země zabraňuje ionizovaným úlomkům přibližujícím se od Slunce vstoupit do zemské atmosféry a udělovat tak štít, a tím střežit atmosféru a existenci na naší planetě.

Zemské jádro se skládá z většiny železa (Fe), které je feromagnetické. Protože je roztavená láva hustší než desky plovoucí na astenosféře, roztavená láva složená ze železa a niklu proniká směrem k jádru Země. Díky klouzání roztaveného železa vzniká konvekční proud, který vytváří magnetické pole.

Jaký je rozsah magnetického pole vytvářeného v přístroji magnetické rezonance (MRI)?

Přístroje pro zobrazování magnetickou rezonancí jsou v nemocnici široce používány k pořizování snímků anatomie orgánů v lidském těle pro přesné detaily.

Magnetické pole vytvářené přístrojem MRI je v rozmezí 0.5 Tesla až 2.0 Tesla, tj. 5000 Gauss – 20,000 0.5 Gauss; zatímco hodnota magnetického pole Země je pouhých XNUMX Gaussu.

Mění se magnetické pole Země často?

Studiem vzorků hornin a použitím radiometrických datovacích technik je životaschopné určit a vypočítat sílu magnetického pole a směr pole Země, které se měnily i v posledních milionech let.

Ano, síla magnetického pole Země se často mění, protože geotektonické aktivity převládají a oceánská kůra tvořící se podél středooceánského hřebene ukazuje otisky magnetického pole během této přesné doby na skále. Pohyb desek na roztaveném magmatu dává představu o síle magnetického pole.

Také čtení:

• Jak zvýšit sílu magnetického pole
• Je magnetický tok vektor
• Magnetický tok v magnetickém obvodu
• Jak vzniká magnetické pole
• Magnetický tok a proud
• Jak zvýšit sílu elektromagnetu
• Jaké je magnetické pole kolem tyčového magnetu
• Použití tyčového magnetu
• Co vytváří sílu magnetického pole 2
• Vazba magnetického toku vs