Τι αποτέλεσμα έχει το μαγνητικό πεδίο;
- Οι χρεώσεις που κινούνται σε ένα μαγνητικό πεδίο βιώνουν μια δύναμη κάθετα τόσο στην ταχύτητα όσο και στο μαγνητικό πεδίο. Αυτή η δύναμη ονομάζεται δύναμη Lorentz.
- Το μέγεθος της δύναμης δίνεται από το f =qvbsinθ, όπου q είναι το φορτίο, V είναι η ταχύτητα, το b είναι η αντοχή του μαγνητικού πεδίου και θ είναι η γωνία μεταξύ της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου.
2. Εκτροπή φορτισμένων σωματιδίων:
- Η δύναμη Lorentz προκαλεί τα φορτισμένα σωματίδια να αποκλίνουν από τα μονοπάτια τους σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτή η επίδραση χρησιμοποιείται σε διάφορες συσκευές όπως σωλήνες ακτίνων καθόδου (CRTs) και φασματόμετρα για την ανάλυση και τον έλεγχο των φορτισμένων δοκών σωματιδίων.
3. Δημιουργία μαγνητικού πεδίου:
- Τα φορτία μετακίνησης μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία. Αυτή είναι η βασική αρχή πίσω από τα ηλεκτρομαγνήτες, τα οποία χρησιμοποιούν ηλεκτρικά ρεύματα για να δημιουργήσουν ισχυρά μαγνητικά πεδία. Οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές όπως κινητήρες, γεννήτριες, απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) και τρένα μαγνητικής εκτίμησης (MAGLEV).
4. Εφέ κινητήρα:
- Όταν ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα τοποθετείται σε μαγνητικό πεδίο, η δύναμη Lorentz μπορεί να παράγει μια ροπή στον αγωγό. Αυτή η ροπή μπορεί να προκαλέσει περιστροφή του αγωγού, δημιουργώντας ένα αποτέλεσμα κινητήρα. Αυτή είναι η αρχή πίσω από τους ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.
5. Εφέ γεννήτριας:
- Αντιστρόφως, ο μηχανικός περιστρεφόμενος αγωγός σε ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει ηλεκτρομαγνητική δύναμη (EMF) στον αγωγό. Αυτό το EMF οφείλεται στην μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή, σύμφωνα με τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday. Αυτή είναι η αρχή πίσω από τις γεννήτριες, οι οποίες μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
6. Μαγνητική αφαίρεση (maglev):
- Τα μαγνητικά πεδία μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την εκτόξευση αντικειμένων ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας. Αυτό επιτυγχάνεται με τη δημιουργία ισορροπίας μεταξύ της μαγνητικής δύναμης και της βαρυτικής δύναμης. Τα τρένα Maglev χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή για να επιτύχουν μεταφορά υψηλής ταχύτητας, αποδίδοντας τα τρένα πάνω από τις διαδρομές, μειώνοντας την τριβή και επιτρέποντας σημαντικά μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και ταχύτερες ταχύτητες.
7. Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI):
- Τα μαγνητικά πεδία διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη MRI, μια τεχνική ιατρικής απεικόνισης. Η MRI χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία και ραδιοκύματα για να δημιουργήσει λεπτομερείς εικόνες εσωτερικών δομών σώματος. Το μαγνητικό πεδίο ευθυγραμμίζει τις περιστροφές των ατόμων υδρογόνου στο σώμα και τα ραδιοκύματα διεγείρουν αυτές τις περιστροφές. Στη συνέχεια αναλύονται τα προκύπτοντα σήματα για τη δημιουργία εικόνων εγκάρσιας τομής.
