Μαγνητικές επιδράσεις του ρεύματος

Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός συνδέονται στενά. Ένα μαγνητικό αποτέλεσμα δημιουργείται όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διασχίζει το χάλκινο σύρμα. Ο Hans Christian Oersted ήταν ο πρώτος που εντόπισε τα μαγνητικά αποτελέσματα ηλεκτρικού ρεύματος. Το μαγνητικό πεδίο είναι ένα πεδίο που δημιουργείται από μαγνητικά δίπολα και από κινούμενα ηλεκτρικά φορτία, και λόγω του μαγνητικού πεδίου, ασκεί τις δυνάμεις στα κοντινά κινούμενα φορτία. Το μαγνητικό πεδίο έχει κατεύθυνση και μέγεθος, και ως εκ τούτου είναι διανυσματική ποσότητα. Το μαγνητικό πεδίο δείχνει την ισχύ ενός μαγνήτη και την κατεύθυνση της δύναμης του μαγνήτη. Η ισχύς του μαγνήτη αντιπροσωπεύεται από γραμμές μαγνητικού πεδίου από βορρά προς νότο και από νότο προς βορρά εντός και εκτός του μαγνήτη.

Τι είναι ο μαγνητισμός;

Ένας μαγνήτης έχει την ιδιότητα να απωθεί ή να έλκει κάποιες άλλες ουσίες, που αναφέρονται ως μαγνητισμός. Όταν δύο μαγνήτες ράβδων είναι τοποθετημένοι ο ένας κοντά στον άλλο, οι ίδιοι πόλοι θα απωθούνται μεταξύ τους. ωστόσο, οι αντίθετοι πόλοι θα προσελκύσουν. Ο κύριος λόγος πίσω από αυτή τη συμπεριφορά του μαγνήτη είναι η φανταστική μαγνητική γραμμή που περιστρέφεται συνεχώς γύρω του. Παρόμοια με την ηλεκτροστατική δύναμη και τη βαρυτική δύναμη, ο μαγνητισμός είναι επίσης μια αλληλεπίδραση από απόσταση.

Βελόνα πυξίδας

Μια βελόνα πυξίδας είναι ένας μικρός μαγνήτης. Ένας βόρειος πόλος είναι το άκρο της πυξίδας που δείχνει βόρεια, ενώ ένας νότιος πόλος είναι ένα άκρο που σημαίνει νότος. Οι μαγνήτες με παρόμοιους πόλους απωθούνται μεταξύ τους, ενώ οι μαγνήτες με αντίθετους πόλους ελκύουν ο ένας τον άλλον. Η βελόνα της πυξίδας είναι ένα μικρό όργανο που βοηθά στην εύρεση της σωστής κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου. Η βελόνα αποτελείται από μια μικρή μεταλλική βελόνα και κατευθύνεται σε διαφορετική κατεύθυνση λόγω της μαγνητισμένης βελόνας. Η βελόνα ευθυγραμμίζεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης και δείχνει προς την κατεύθυνση.

Μαγνητικό πεδίο και γραμμές πεδίου

Το μαγνητικό πεδίο μπορεί να οριστεί ως ένα μέτρο της μαγνητικής δύναμης που μπορεί να παρατηρηθεί αλληλεπιδρώντας σωματίδια σε ένα συγκεκριμένο χώρο. Το μαγνητικό πεδίο μπορεί να τακτοποιήσει τα μαγνητικά αντικείμενα προς την κατεύθυνση του πεδίου. Για παράδειγμα, το μαγνητικό πεδίο της Γης κάνει μια μαγνητική πυξίδα με βελόνα και άλλα μαγνητικά αντικείμενα να ευθυγραμμίζονται προς την κατεύθυνση του πεδίου.

• Οι γραμμές μαγνητικής δύναμης προέρχονται πάντα από τον βόρειο πόλο του μαγνήτη, κάνοντας μια καμπύλη και εισέρχονται στον νότιο πόλο. Περνούν από τον νότιο πόλο του μαγνήτη και επιστρέφουν ξανά στον βόρειο πόλο, σχηματίζοντας έναν κύκλο γύρω από τον μαγνήτη.
• Δύο μαγνητικές γραμμές δύναμης δεν μπορούν ποτέ να τέμνονται γιατί αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο κατευθύνσεις, κάτι που δεν είναι δυνατό.
• Όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρό, οι γραμμές της καμπύλης είναι κοντά. Όταν είναι αδύναμο, οι γραμμές της καμπύλης απέχουν περισσότερο μεταξύ τους.
• Οι γραμμές δύναμης ενός ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλες και σε ίσες αποστάσεις.
• Οι γραμμές δύναμης σε ένα μαγνητικό πεδίο είναι φανταστικές γραμμές που δείχνουν την επιφανειακή κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου σε αυτό το σημείο.
• Μια εφαπτομένη που σχεδιάζεται σε οποιοδήποτε σημείο των γραμμών μαγνητικής δύναμης δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου σε αυτό το σημείο.

Μαγνητικό πεδίο λόγω αγωγού που μεταφέρει ρεύμα

Η μορφή του αγωγού καθορίζει το μοτίβο του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από έναν αγωγό. Το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από ένα ρεύμα που διαρρέει έναν ευθύ αγωγό (σύρμα) είναι ανάλογο της απόστασής του. Οι γραμμές πεδίου γύρω από το σύρμα είναι ομόκεντροι κύκλοι, με τον κανόνα του δεξιού χεριού να καθορίζει τον προσανατολισμό τους.

Ο κανόνας της αριστερής πλευράς του Φλέμινγκ

Σύμφωνα με τον κανόνα του αριστερού χεριού του Φλέμινγκ, τεντώστε τον αντίχειρα, τον δείκτη και το μεσαίο δάκτυλο του αριστερού χεριού σε αμοιβαία κάθετη κατεύθυνση. Εάν ο δείκτης δείχνει προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και το μεσαίο δάχτυλο στην τρέχουσα κατεύθυνση, τότε ο αντίχειρας δίνει την κατεύθυνση της δύναμης.

Μαγνητικό πεδίο λόγω ρεύματος μέσω κυκλικού βρόχου

Οι ομόκεντροι δακτύλιοι που απεικονίζουν το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει έναν κυκλικό βρόχο που μεταφέρει ρεύμα θα γίνονταν όλο και μεγαλύτεροι όσο αυξανόταν η απόσταση από το σύρμα. Όταν τα τόξα αυτών των μεγάλων κύκλων πλησιάζουν το κέντρο του κυκλικού βρόχου, μοιάζουν με ευθείες γραμμές.

Μαγνητικό πεδίο λόγω ρεύματος σε ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

Το σωληνοειδές είναι ένα πηνίο που αποτελείται από πολλές κυκλικές στροφές μονωμένου χάλκινου σύρματος σφιχτά τυλιγμένο σε μορφή κυλίνδρου. Το μαγνητικό πεδίο μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας που μεταφέρει ρεύμα είναι συγκρίσιμο με αυτό ενός μαγνήτη ράβδου. Όταν τοποθετείται μαγνητικό υλικό μέσα στο πηνίο, ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται μέσα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να το μαγνητίσει. Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι ένας μαγνήτης που έχει παραχθεί με αυτόν τον τρόπο.

Συμπέρασμα

Μαγνητικά εφέ του ηλεκτρικού ρεύματος βοηθά στην κατανόηση της δύναμης που δημιουργείται από τα μαγνητικά δίπολα κατά τη ροή των ηλεκτρικών φορτίων. Τα μαγνητικά πεδία είναι απαραίτητα για την κατανόηση πολλών πτυχών της ζωής στη Γη, συμπεριλαμβανομένης της πλοήγησης των πλοίων και της κίνησης των κλιματικών συστημάτων στην επιφάνεια της Γης. Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου προσφέρουν μια χρήσιμη μέθοδο απεικόνισης που επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν τις επιπτώσεις του μαγνητικού πεδίου της Γης στην καθημερινή ανθρώπινη ζωή και στα φυσικά φαινόμενα στον πλανήτη.