Βρείτε το Μαγνητικό Πεδίο κοντά σε ένα ευθύ σύρμα που μεταφέρει ρεύμα
Πρέπει να είστε εξοικειωμένοι με το περίφημο πείραμα εκτροπής της βελόνας πυξίδας που αποτελεί τα βασικά του μαγνητισμού. Κάθε φορά που μια πυξίδα τοποθετείται κοντά σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα, η βελόνα της πυξίδας παρουσιάζει μια παραμόρφωση.
Θα βρείτε διάφορα σχήματα αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα. Τα σχήματα και οι δομές αυτών των αγωγών είναι οι καθοριστικοί παράγοντες για το μαγνητικό πεδίο.
Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε για το μαγνητικό πεδίο με μακρύ ευθύ σύρμα . Για να κατανοήσετε αυτό το θέμα με περισσότερες λεπτομέρειες, συνεχίστε να διαβάζετε αυτό το άρθρο για να λάβετε όλες τις απαντήσεις σας.
Τι είναι το μαγνητικό πεδίο;
Το πεδίο που δημιουργείται από τους μαγνήτες είναι γνωστό ως μαγνητικό πεδίο. Κάθε μαγνήτης έχει την ικανότητά του να δημιουργεί μαγνητικά πεδία. Όσο περισσότερο είναι το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη, τόσο ισχυρότερος είναι ο μαγνήτης. Υπάρχουν συνήθως διάφοροι τύποι μαγνητών, όπως μαγνήτης πετάλου, μαγνήτης ράβδου και πολλά άλλα. Η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη ράβδου είναι ως εξής,
- Εξωτερική κατεύθυνση από Βορρά προς Νότο
- Κατεύθυνση Νότου προς Βορρά μέσα
Κινούμενα φορτία – μαγνητικά πεδία
Το μαγνητικό πεδίο παράγεται από ένα φορτίο που κινείται. Ο αγωγός που μεταφέρει ρεύμα έχει τεράστια ικανότητα να παράγει μαγνητικά πεδία γύρω του. Όποτε χρειάζεται να βρείτε την κατεύθυνση ενός ηλεκτρικού πεδίου, τότε εφαρμόζεται ο κανόνας του δεξιού αντίχειρα. Αυτός είναι ένας πολύ χρήσιμος τρόπος για να βρείτε την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου σε βρόχους που μεταφέρουν ρεύμα.
Τι είναι ο κανόνας του δεξιού αντίχειρα;
Εάν θέλετε να εντοπίσετε την κατεύθυνση ενός μαγνητικού πεδίου ενός ευθύγραμμου αγωγού ρεύματος, ακολουθήστε αυτά τα βήματα.
- Τοποθετήστε τον αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος.
- Τώρα κουλουριάστε τα δάχτυλά σας όσο σας βολεύει.
- Η κατεύθυνση των δακτύλων σας θα καθορίσει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
Νόμος Biot-Savart
Ένας Γάλλος επιστήμονας ανακάλυψε αυτόν τον νόμο στα τέλη της δεκαετίας του '70. Ένας από τους βασικούς νόμους του μαγνητισμού. Το κύριο σύνθημα αυτού του νόμου είναι να δημιουργήσει μια σχέση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρικού πεδίου.
Αυτός ο νόμος έχει επηρεάσει πολλούς επιστήμονες να ανακαλύψουν κάτι νέο στον τομέα του μαγνητισμού. Αυτός ο νόμος ορίζει ότι κάθε φορά που ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα τοποθετείται σε ένα μαγνητικό πεδίο, τότε το μαγνητικό πεδίο είναι
- Αμεσα ανάλογο με την ισχύ του ρεύματος
- Αμεσα ανάλογο με το μήκος του αγωγού
- Αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ τους
- Αμεσα ανάλογη της γωνίας μεταξύ της κατεύθυνσης του ρεύματος και της γραμμής που ενώνει το στοιχείο.
Ο τύπος του νόμου του Biot Savart είναι
B=04Idlsinr2
Πού,
Είμαι το ρεύμα του αγωγού
dl είναι το μικρό στοιχείο τουμακριού ευθύγραμμου σύρματος
r είναι η απόσταση μεταξύ του τρέχοντος στοιχείου και του σημείου
Το 0 είναι σταθερά και διαπερατότητα
Μαθηματική έκφραση του νόμου Biot-Savart
Σκεφτείτε ένα μακρύ ευθύ σύρμα μεταφέροντας ρεύμα μεγέθους το τοποθέτησα σε μαγνητικό πεδίο. Ας εξετάσουμε ένα μικρό τμήμα αυτού του αγωγού και ας το ονομάσουμε dl. Θεωρήστε ένα σημείο r απόσταση από τον αγωγό με μαγνητικό πεδίο dB.
Το μαγνητικό πεδίο που οφείλεται σε αυτό το σημείο θα είναι,
dB =04Idlsinr2
Τι είναι ο νόμος του Ampere;
Αυτός ο νόμος ισχύει μόνο για κλειστούς αγωγούς. Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι το ολοκλήρωμα γραμμής του μαγνητικού πεδίου που σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο γύρω από ένα σύρμα που μεταφέρει ρεύμα στο επίπεδο κάθετο προς το ρεύμα, είναι ίσο με το μo επί το καθαρό ρεύμα που διέρχεται από τον κλειστό βρόχο.
Ο τύπος αυτού του νόμου δίνεται ως.
B.dl=0I
Πού,
Το I είναι το ρεύμα μέσω του αγωγού
B είναι το μαγνητικό πεδίο του κλειστού βρόχου
dl είναι το μήκος ενός μικρού τμήματος του αγωγού
Το 0 είναι σταθερά και διαπερατότητα
Τι είναι ο Amperian Loop;
Όποτε χρειάζεται να υπολογίσετε το ηλεκτρικό πεδίο γύρω από έναν κλειστό αγωγό που μεταφέρει ρεύμα, τότε εφαρμόζεται ο νόμος του Ampere σε αυτόν. Για να εφαρμόσετε το νόμο του Ampere, πρέπει να σχεδιάσετε έναν βρόχο Ampere γύρω από τον κλειστό αγωγό, ο οποίος είναι ένας φανταστικός αγωγός.
Επεξήγηση του τρόπου εύρεσης του μαγνητικού πεδίου κοντά σε ένα ευθύ σύρμα που μεταφέρει ρεύμα
Έστω ότι υπάρχει ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα με ρεύμα I από το σημείο P και η απόσταση μεταξύ τους είναι «a». Επιλέγεται ένα στοιχείο dx στο μακρύ ευθύ καλώδιο .
Το μαγνητικό πεδίο στο σημείο P λόγω dx είναι,
dB=4Idxcosr2
Αφήστε,
r =asecθ
και x =a tanθ
έτσι ώστε, dx =sec θ dθ
dB=I4asind
Κατά την ενσωμάτωση αυτού από –/2 έως /2
B=I2a
Συμπέρασμα
Υπάρχουν τρία βήματα στη διαδικασία μάθησης – μάθηση, εφαρμογή και γραφή. Αν δεν εκτελέσετε και τα τρία βήματα αποτελεσματικά, δεν θα μπορείτε να μάθετε τίποτα. Με τη βοήθεια αυτού του άρθρου, θα μάθετε για τον νόμο Biot Savart, τον νόμο του αμπέρ, τον βρόχο Αμπερίου κατά μήκος ενός μαγνητικού πεδίου κοντά σε έναν ευθύ αγωγό που μεταφέρει ρεύμα.
