Co vytváří sílu magnetického pole: Různé metody a fakta

V tomto článku budeme diskutovat o tom, co vytváří sílu magnetického pole a o různých faktorech odpovědných za jeho tvorbu.

To, co vytváří sílu magnetického pole, je to, že magnetický tok prochází jednotkovou délkou vodiče a zvyšuje se s rostoucí hustotou toku na jednotku délky.

Magnetické pole a jeho intenzita

Podívejme se nyní na různé metody a některá fakta magnetického pole.

Za prvé, víte všichni, jak byl magnet objeven?

Pastýř zvaný Magnas, který žil v Řecku, s sebou nosil hůl, aby ovládal stádo ovcí a koz, které mělo pod sebou železo, které se přilepilo ke skále. Hornina byla přírodní magnet, bohatý na železo (obsah Fe) zvaný magnetit. Proto k objevu magnetu došlo v Řecku a nyní se toto místo nazývá Magnesia, což je název založený na objevu magnetu.

Vzhledem k tomu, síla magnetického pole Země je největší na severním a jižním pólu, magnet je vždy orientován ve směru sever-jih, a proto se používá k určení směru námořními podniky. Zejména sklonoměry jsou používány většinou geologů k měření úhlu elevace hornin.

Co vytváří sílu magnetického pole

Síla magnetického pole je síla potřebné k vytvoření hustoty toku v materiálu na jednotku délky materiálu a reprezentované jako:

H = (B/u)-M

kde B je hustota magnetického toku,
M je magnetizace a
m je magnetická permeabilita.

Magnetická síla závisí na celkových magnetických siločarách, které prostupují celou plochou průřezu materiálu. Tyto siločáry magnetického pole jsou známé jako magnetický tok a hustota magnetického toku přímo souvisí se silou pole. Hustota magnetického toku primárně závisí na počtu spinů elektronů nebo dipólovém momentu v materiálu.

V atomu se elektrony nacházejí spárované s elektrony s opačným spinem a obvykle se vyskytuje v případě prvků vzácných plynů, které mají úplnou vnější valenční vrstvu a všechny elektrony jsou navzájem spárovány; příkladem takových prvků jsou Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon.

Atomy, které mají nepárové elektrony, se spárují s elektrony z druhého atomu, aby dokončily svůj vnější obal a staly se stabilním prvkem. Ty atomy s nepárové elektrony vytvářejí magnetické pole. Nespárovaný elektron obíhá kolem jader atomu a pohyb volných elektronů ovlivňuje vznik magnetického pole. Jak se zvyšuje počet dostupných volných elektronů, magnetické efekty pozorované v materiálu budou také eskalovat.

Když proud prochází jakýmkoli vodičem, dochází k pohybu elektronů, který indukuje elektromagnetická síla. Předpokládejme, že odeberete proud s vodičem a umístíte do jeho blízkosti magnetickou střelku, pak identifikujete výchylku magnetické střelky. Je to proto, že pohybující se elektrony ve vodiči s proudem vytvářejí magnetické pole ve směru, který je proti pohybu elektronů.

Podle pravidla palce pravé ruky, pokud je pohyb proudu od jihu k severu, pak bude magnetické pole ve směru hodinových ručiček a magnetická síla bude působit na západ. Pokud přesuneme magnetická jehla směrem od vodiče s proudem se stejný účinek zmenšuje se zvětšováním vzdálenosti mezi vodičem a magnetickou střelkou. Můžeme tedy poznamenat, že Síla magnetického pole klesá se vzdáleností.

Intenzita magnetického pole také závisí na vlastním magnetickém momentu částice. Magnetický moment je veličina, která určuje točivý moment, kterým dipóly působí v přítomnosti vnějšího magnetického pole.

V nepřítomnosti magnetického pole jsou magnetické momenty orientovány náhodně a nedochází k žádné čisté magnetizaci; když je aplikováno magnetické pole, tyto atomové momenty se orientují ve směru aplikovaného pole, což vede k čisté magnetizaci paralelní s aplikovaným polem. Proto, magnetizace závisí na hustotě magnetického momentu v materiálu, pohybu elektronů v atomech a rotaci elektronu nebo jader a definuje se jako magnetický moment na jednotku objemu pevné látky.

Síla magnetického pole také závisí na magnetický moment nastavený na jednotku objemu materiálu v přítomnosti vnějšího pole je známý jako magnetická susceptibilita.

Na základě této vlastnosti se materiály dělí na diamagnetické, paramagnetické nebo feromagnetické. Je známo, že feromagnetický materiál má vysokou magnetickou susceptibilitu, protože vykazuje vysoké magnetické vlastnosti a zachovává si své magnetické vlastnosti i v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole. Železo, nikl, kobalt jsou některé z feromagnetických materiálů.

Pohybující se elektrony v magnetickém poli působí silou, která je kolmá k jejich vlastní rychlosti a magnetická síla B je reprezentována jako:

F=qvB

Kde q je náboj
v je rychlost náboje
B je magnetické pole

Vlastnost materiálu odpuzovat magnetický tok skrz něj se nazývá magnetická permeabilita. Materiál má prý vysokou permeabilitu, pokud jím prochází maximální magnetický tok.

Přečtěte si více o Polní síla

Jednotka SI síly magnetického pole

Hustota magnetického toku se měří jako tok na jednotku plochy, což je Weber/m² což se rovná jedné Tesle. Nebo můžeme říci, že se měří jako síla potřebná k vyvolání magnetického toku v jednotce délky v metrech na jednotku ampéru a udává se jako N/Am

Jednotka SI magnetické susceptibility je uvedena jako Newton na ampér čtvereční N/A² a magnetizace je reprezentována jako ampér na metr A/m. Když to dosadíme do rovnice (1), dostaneme:

(N/Am)* (A²/N)=(A/M)

Na základě toho dostaneme jednotku SI intenzity magnetického pole jako ampéry na metr. V jednotce CGS je to Oersted, pojmenovaný po dánském vědci Hansi Christianu Oerstedovi, který jako první objevil vztah mezi elektřinou a magnetismem.

Intenzita magnetického pole se měří pomocí magnetometru. Indukční magnetometr, magnetometr s rotující cívkou, magnetometr s Hallovým efektem, NMR magnetometr, fluxgate magnetometr jsou některé příklady magnetometrů.

Hallův jev je metoda používaná k určení hustoty počtu nosičů a typů nosičů. Když je magnetické pole aplikováno kolmo na vodič, nastaví se ve vodiči napětí, které je kolmé k magnetickému poli, stejně jako proud.

Gouy Balance je tradiční metoda používaná ke zjištění magnetické susceptibility materiálu, která je založena na myšlence gravitace.

Často kladené otázkys

Jak vypočítat sílu magnetického pole v elektromagnetu, který je 5 m dlouhý a má 2000 smyček, procházející proudem 2000A?

Nejprve zjistěte počet smyček na jednotku délky drátu

Počet smyček na jednotku délky

= Počet smyček/délka drátu

= 2000 / 500

= 4 cm^-1

Závisí síla magnetického pole na velikosti vodiče?

Ano, podle Biotova – Savartova zákona magnetické pole závisí na jednotkové délce vodiče. Čím větší je velikost vodiče, tím větší bude integrální hodnota nekonečně malé délky, a tedy i intenzita magnetického pole.

Pokud je proud tekoucí ve dvou různých obvodech 1A a 12A, pak ve kterém obvodu bude magnetická síla vyšší než v druhém?

Magnetická síla bude vyšší pro obvod s proudem 12A.

Co je supravodivý magnetický materiál?

K vytvoření intenzivního magnetického pole se používá supravodivý magnet.

Supravodivý magnetický materiál je elektromagnet tvořený cívkou supravodivého drátu vyráběného při nízkých teplotách. Ve svém supravodivém stavu nemá drát žádný odpor a vede mnohem vyšší elektrický proud.

• 5 Rozdíly mezi rychlostí a zrychlením
• Akcelerace: všechna fakta, která byste měli vědět
• Jak opravit nerovnoměrné opotřebení destiček u hydraulických kotoučových brzd: Komplexní průvodce
• Jak najít distribuci hybnosti: Komplexní průvodce
• Jak najít hybnost ve vlnové mechanice: Komplexní průvodce
• Jak najít hybnost elektronu: Komplexní průvodce

Také čtení:

• Obrátí magnetické pole
• Jak zvýšit sílu magnetického pole
• Aplikace elektromagnetického tlumení vířivými proudy
• Je žula magnetická
• Je struska magnetická
• Magnetický tok v solenoidu
• Magnetické pole v transformátoru
• Magnetické pole a proud
• Magnetická hysterezní permeabilita retence
• Solenoid vytváří magnetické pole