Příklady magnetických sil: Podrobné vhledy

V tomto článku budeme diskutovat o některých příkladech magnetické síly a podrobněji porozumíme její aplikaci.

Následuje seznam některých příkladů a aplikací magnetické síly, které často používáme a v podstatě pracujeme na aplikaci magnetické síly:

Příklady magnetické síly a některé aplikace

Magnetická síla může být přeměněna na jinou formu, jako je mechanická na mechanickou při přitahování a odpuzování; mechanické až elektrické v generátorech, mikrofonech; elektrické až mechanické v motorech, reproduktorech; mechanické na tepelnou energii jako vířivý proud, hysterezní momentová zařízení atd. a odtud magnetická síla má široké uplatnění v průmyslu, továrnách, elektronických zařízeních, laboratořích atd. Proberme některé příklady magnetické síly.

Dva tyčové magnety

Projekt tyčový magnet má dva póly, jeden pól magnetu nese více protonů s kladným nábojem, čímž je kladný, a další pól tvoří více elektronů, tedy záporně nabitých.

Kladný pól magnetu bude mít tendenci se přitahovat k zápornému pólu jiného magnetu, zatímco kladný pól s větším počtem protonů bude mít tendenci přitahovat elektrony z jiného pólu magnetu směrem k němu a naopak, takže oba ukazují přitažlivé síly k sobě navzájem.

Podobně, když jsou dva kladné nebo záporné póly blíže k sobě, projeví se odpuzování, protože pól, který již má většinu protonů, nepřijme více protonů směrem k sobě, nebo pól s většinou elektronů nepřitáhne více elektronů. k němu, proto síla odpuzování je vidět na obou pólech magnetu.

To se řídí třetím Newtonovým zákonem, podle kterého "Každá akce má stejnou a opačnou reakci." velikost síly zakoušený každým z pólů během přitahování nebo odpuzování je vždy stejný a síla vždy působí v opačném směru.

Pokud je kladný pól magnetu přiblížen k neutrálnímu předmětu, pak se elektrony z předmětu přitahují ke kladným nábojům, čímž se shromažďují na jedné straně předmětu a odpuzují protony pryč a zanechávají protony na straně druhé. boční. A tak se protony a elektrony oddělí od neutrálního objektu a vytvoří dva různé póly nabitých částic.

Proudový vodič

příklady magnetické síly
Vodič umístěný v magnetickém poli

Výše uvedené schéma představuje vodič délky „L“, kterým prochází proud „I“ umístěný v magnetickém poli. Při aplikaci proudu budou náboje ve vodiči vykazovat určitou pohyblivost a účinek takto vytvořený v důsledku přítomnosti magnetického pole se nazývá elektromagnetismus. Síla působící na jednotku délky drátu je dána jako

F=I(L*B)

Jestliže je úhel mezi vodičem vedoucím proud a směrem magnetického pole, pak velikost síly je

F=ILB\sinθ

Tato rovnice ukazuje vztah mezi proudem a magnetickým polem.

Dva paralelní vodiče s proudem

příklady magnetické síly
Síla přitahování a odpuzování vodičem s proudem na základě směru proudu.

Uvažujme dva vodiče s proudem umístěné paralelně. Magnetické pole vytvářené vodičem 1 s proudem ve vzdálenosti r od něj je dáno vztahem

B = μ0I1/2πr

Síla způsobená přítomností druhého vodiče s proudem paralelně s prvním proudem I2 is

F=I2LB1

F=μ0I1I2L/2πr

Síla na jednotku délky

F/L=F=μ0I1I2/2πr

Dva dráty budou vykazovat určitou přitažlivou sílu, když proud tekoucí oběma dráty je ve stejném směru, stejně tak se oba odpuzují, pokud je směr proudu v opačném směru.

Některé aplikace magnetického pole

Kompas

Kompas je zařízení sloužící k nalezení směru. Skládá se z a magnetická jehla namontovaný na malém kolíku, který vždy směřuje k severnímu pólu Země. Vzhledem k tomu, že magnetické pole Země je umístěno ve směru sever-jih, magnetická střelka se sama vyrovná ve spolupráci s magnetickým efektem, který pociťuje magnetické pole Země.

MRI skenery

Přístroje pro zobrazování magnetickou rezonancí jsou široce používány v lékařských diagnózách. Produkují velké síla magnetického pole a používají se k pořizování snímků lidských orgánů pro podrobné studie průchodem rádiových vln.

Elektrické motory

Cívka v motoru generuje magnetické pole při aplikaci proudu. Magnetické pole tak vytváří s magnetem magnetickou sílu, která způsobuje pohyb nebo roztočení motoru. Takže v zásadě je magnetická síla využívána motorem k vytvoření mechanické energie z elektrické energie.

Mluvčí

Reproduktor, mikrofony jsou zařízení, která jsou dodávána s elektromagnetem, který převádí elektrický signál na slyšitelný zvuk. Elektromagnet je jako cívka, když proud protéká touto cívkou, vytváří magnetické pole. Tato cívka se často přitahuje a odpuzuje od magnetu a vytváří zvukový efekt.

Ledničky

Chladničky mají ve dveřích zabudovaný magnet vyrobený ze slabé feromagnetické keramiky, jako je ferit barnatý nebo ferit strontnatý. Díky tomu se dveře chladničky vždy mohou samy zavřít, kdykoli je chladnička otevřena.

Mikrovlnná trouba

Pece mají magnetron, což je vakuová trubice navržená tak, aby generovala nebo zesilovala mikrovlny řízením toku elektronu aplikací vnějšího magnetického pole. Okolo této elektronky je umístěn magnet, který poskytuje magnetickou sílu a způsobuje pohyb elektronů ve smyčce. Vytváří teplo a vaří jídlo.

Auta

Automobil využívá ke svému pohybu elektromagnetické vlastnosti uvnitř motoru. Magnetická cívka je připevněna k ose. Otáčením této magnetické cívky se také otáčí kola a tím se ovládá řízení vozu.

Fanoušků

Magnety v rotoru ventilátoru jsou odpuzovány statory, které zvyšují pohyb rotoru. Elektrický proud spíná jednu ze sad magnetu, a proto se rotor a stator odpuzují od sebe při každém cyklu rotoru. Toho je dosaženo aplikací magnetické síly.

Magnetická síla

Magnetická síla je jednou ze čtyř základních sil. Magnetická síla působí kolmo na pohyb částic, čímž působí proti pohybu nábojů; proto nabité částice mají tendenci se vychylovat v důsledku magnetické síly. 

Magnetická síla závisí na náboji a rychlosti částice v magnetickém poli a na vnějším poli působícím na vodič a je dána vztahem F=qvB. V přítomnosti vnějšího pole se elektrony a protony vyrovnají podle použitého pole. Hustota magnetického pole závisí na hustotě procházejícího magnetického toku na jednotku plochy průřezu materiálu.

Druhy magnetické síly

1) Přitažlivá síla: Když jsou dva póly odlišných nábojů koupeny blízko, oba póly mají tendenci se k sobě přitahovat. Síla, kterou na sebe póly působí, je známá jako přitažlivá síla.

2) Odpudivá síla: Když jsou dva póly podobných nábojů blízko, póly se odpuzují od sebe. Síla pociťovaná na každém z pólů je známá jako odpudivá síla.

Teorie a klasifikace magnetických materiálů

Podle Pauliho principu vyloučení „Žádné dva elektrony nebudou mít stejné kvantové číslo. Ne více než dva elektrony mohou obsadit stejný orbital. Elektrony přítomné ve stejném orbitalu musí mít opačný nebo antiparalelní spin."

Elektrony se spárují s elektrony, které mají opačný spin a ruší vzájemný magnetický moment. Nespárovaný elektron ukazuje rotaci a orbitální pohyb atomu a udává směr magnetického pole.

Na základě počtu dostupných volných elektronů vykazují různé materiály různé magnetické vlastnosti. Je-li počet dostupných nepárových elektronů větší, pak se magnetické efekty pozorované v materiálu také vystupňují. Materiály jsou klasifikovány takto: -

Diamagnetický: Diamagnetické materiály vykazují sílu odpuzování na obou pólech magnetu. Tyto materiály mají tendenci bránit magnetickému toku skrz ně, a proto jsou magnetickou silou odpuzovány. Příklady: uhlík, zlato, stříbro, voda atd.

Paramagnetický: Paramagnetické materiály vykazují vlastnosti magnetizace pouze tehdy, když na ně působí silná magnetická síla. Jsou slabě přitahovány k jednomu z pólů magnetu. Příklady: kyslík, hliník, mosaz atd.

Feromagnetické: Feromagnetické materiály jsou vysoce magnetizované materiálů. Mají mnoho nepárových elektronů, které jsou zarovnány a tvoří kolonie nábojů, a proto se stávají vysoce atraktivními. Mohou si zachovat svou magnetizaci a dokonce se stát magnetem. Příklady: železo, nikl, kobalt atd.

Na jakých faktorech závisí magnetická síla

Magnetická síla v zásadě závisí na velikosti náboje, rychlosti nabité částice a vnější magnetické síle. V elektromagnetické oblasti je tato síla popsána jako Lorentzova síla a je reprezentována jako:

F=q(E+v*B)

Síla způsobená magnetickým polem je dáno jako

F=qvB

Velikost magnetické síly

F=qvB sin θ

Kde θ se pohybuje od 0 do 1800 a <1800.

Směr síly se zjistí pomocí Flemingova pravidla pravé ruky a pravidla úchopu pravé ruky, jak je znázorněno níže,

Pravidlo úchopu pravé ruky

obraz
Pravidlo úchopu pravé ruky, kredit obrázku: Elektrické4figuríny

Pravá ruka je představována jako vodič nesoucí proud. Směr proudu je symbolizován palcem a siločáry probíhají kolem vodiče a tvoří soustředné kruhy, jak je vidět na obrázku.

Flemingovo pravidlo pravé ruky

Magnetická síla
Flemingovo pravidlo pravé ruky, titulky: Elektrické4figuríny

Ve Flemingově pravidle pravé ruky ukazuje palec směr síly, zatímco ukazováček a prostředník ukazují směr magnetického pole a elektrického proudu.

Pro vodič s proudem umístěný v magnetickém poli je síla působící na jednotku délky průřezu drátu uvedena jako

F=qvB sin θ

protože rychlost = vzdálenost/čas

Výše uvedenou rovnici tedy můžeme přepsat jako:

F=a/LTBsin XNUMX

Proud je definován jako náboj za jednotku času a je dán vztahem I=q/t

Proto F=BILsin XNUMX

Přečtěte si více o „Jaké předměty mají magnetickou sílu: Vyčerpávající fakta o různých předmětech".

Často kladené otázky

Jaká síla je magnetická síla?

Magnetická síla závisí na většině nosičů náboje, směru pole a proudu.

Magnetická síla je v podstatě síla přitažlivosti a odpuzování mezi kladně a záporně nabitými částicemi.

Uvažujme drát umístěný mezi dvěma póly magnetu. Pokud je proud tekoucí drátem 15A, zjistěte velikost a směr síly působící na 10 mm délky stejného drátu, pokud je magnetické pole 0.2T.

Magnetické pole je tedy kolmé na směr proudu procházejícího drátem

sin θ=1

Síla působící na 10mm část drátu je

F=BIL=0.2T*15A*0.01m=0.01N

Pokud magnetické siločáry směřují k severu a zrychlení elektronů je kolmé ke směru pole, pak je síla vyvíjena směrem ven.

Jaký materiál se používá k výrobě magnetu do podkovy?

Magnet podkovy je magnet ve tvaru U a oba póly jsou ve stejném směru, což pomáhá vytvářet silné magnetické pole.

Je vyroben z AlNiCo slitiny železa a ke dvěma pólům magnetu je připevněna železná tyč, aby se zabránilo demagnetizaci. To bylo dříve používáno v mikrovlnných troubách v magnetronové trubici.

Také čtení: